變電站繼電保護及綜合自動化系統(tǒng)設計畢業(yè)論文設計

1、目錄摘要與關鍵詞目錄2摘 要3Abstract31、緒論411電力系統(tǒng)的構成412對電力系統(tǒng)的基本要求513我國目前電力工業(yè)的發(fā)展方針514電力系統(tǒng)的保護52、電氣主接線設計62.1主變選擇62.1.1主變容量和臺數選擇62.1.2 主變型式的選擇82.2主接線設計92.2.1 設計原則92.2.2各電壓等級的主接線設計102.2.2.2 35KV的接線形式112.3所用電設計122.3.1臺數確定122.3.2所用電的引接設計122.3.3所用電容量確定122.4限流問題132.5變壓器中性點接地方式和中性點設計142.5.1設計原則142.5.2 電容電流計算142.6無功補償153.6.

2、1 無功補償的意義153.6.2 無功補償方式163.6.3并聯電容器的選擇16摘 要本次設計的內容是變電站設計，作為電氣工程及其自動化專業(yè)本科生的畢業(yè)設計，它是本專業(yè)學生畢業(yè)前的最后一次綜合性課程設計，同時，由于其深度和廣度，又成為課程設計中最重要的一次設計。變電站設計以實際工程技術水平為基礎，以虛擬的變電站資料為背景，從原始資料的分析做起，內容涵蓋發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、繼電保護原理等電氣工程及其自動化本科教育期間的主要專業(yè)課。通過設計，使學生將書本上的知識融入到工程設計的實際運用之中。拉近了理論與實際的距離，同時也為今后走向工作崗位奠定了夯實的基礎。在設計過程中，初步體現了工程設計

3、的精髓內容，如根據規(guī)程選擇方案、用對比的方法對方案評價等。教會了我們在工程中運用所學的專業(yè)知識，鍛煉了我們用實際工程的思維方法去分析和解決問題的能力。關鍵字： 負荷分析、短路電流計算、保護整定。 AbstractThe content of this design is about an 110KV Substation in FY area. As the Graduation Design for Bachelors Degree of Electric Engineering (E.E), with its depth and width, it is considered to be

4、the most synthetic design and which is of great importance.The design of this substation based on the actual engineering technical standard, and settled in a fabricated substation. It covered many main specialized subject in the courses of E.E,such as:The Electric Part of Generating Plant、Analysis o

5、f Electric Power System、The Principle of the Relay Protection,etc.Students are able to tie the knowledge theyve learned to the practice engineering work.The process of designing ,shows the essence of the engineering technology on the whole .Like choosing the scheme obey the technical rules，and evalu

6、ating the scheme by comparing with one or more other scheme .The design shortens the distance between theory and practice, and settles a sound base for our future work as well.Key Words: Load Analysis, Short-circuit Calculation, Protective Setting.一、我國電力系統(tǒng)概況1、緒論11電力系統(tǒng)的構成電力系統(tǒng)是由發(fā)電機，變壓器，輸電線路，用電設備（負荷）組成

7、的網絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網絡中的所有設備。電力系統(tǒng)中的這些互聯元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進行生產（發(fā)電機），變換（變壓器，整流器，逆變器），輸送和分配（電力傳輸線，配電網），消費（負荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調節(jié)器，調速器以及繼電器等。其中變電所是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電所根據它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：（1）樞紐變電所：位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500KV的變電所，稱為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現癱瘓。（

8、2）中間變電所：高壓側以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集23個電源，電壓為220330KV，同時又降壓供當地用電，這樣的變電所起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后，將引起區(qū)域電網解列。（3）地區(qū)變電所：高壓側一般為110220KV，向地區(qū)用戶供電為主的變電所，這是一個地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。（4）終端變電所：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側電壓為110KV，經降壓后直接向用戶供電的變電所，即為終端變電所。全所停電后，只是用戶受到損失。12對電力系統(tǒng)的基本要求（1）保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產停頓，生活混

9、亂，甚至危及人身和設備安全，形成十分嚴重的后果。停電給國民經濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。（2）保證良好的電能質量：電能質量包含電壓質量，頻率質量，和波形質量三個方面，電壓質量和頻率質量均以偏移是否超過給定值來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定值的5%，給定的允許頻率偏移為0.20.5%HZ等，波形質量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質量指標，都必須采取一切手段來予以保證。（3）保證系統(tǒng)運行的經濟性：電能生產的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國民經濟一次能源總消耗占的比重約為1/3，而且電能在變換，輸送，分配時的損耗絕對值也相當客觀

10、。因此，降低每生產一度電能消耗的能源和降低變換，輸送，分配時的損耗，有極其重要的意義。13我國目前電力工業(yè)的發(fā)展方針（1）在發(fā)展能源工業(yè)的基本方針指導下發(fā)展電力工業(yè)。（2）電力工業(yè)發(fā)展速度必須與國民經濟發(fā)展速度相適應。（3）發(fā)揮水電優(yōu)勢，加快水電建設。（4）建設大型礦口電廠，搞好煤，電，運平衡。（5）在煤，水能源缺乏地區(qū)，有重點有步驟地建設核電廠。（6）政企分開，省為實體，聯合電網，統(tǒng)一調度，集資辦電。（7）因地制宜，多能互補，綜合利用，講求利益。（8）節(jié)約能源，降低消耗9.重視環(huán)境保護，積極防止對環(huán)境的污染。14電力系統(tǒng)的保護在電力系統(tǒng)中，除應采取各項積極措施或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障

11、一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設在每個電氣元件上的保護裝置才有可能滿足這個要求。這種保護裝置直到目前為止，大多是由單個繼電器或繼電器與其附屬設備的組合構成的，故稱為繼電保護裝置。在電子式靜態(tài)保護裝置和數字式保護裝置出現以后，雖然繼電器以被電子元件或計算機所代替，但仍沿用此名稱。在電業(yè)部門常用繼電保護一詞泛指繼電保護技術或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護裝置一詞，則指各種具體的裝置。我國電力工業(yè)自動化水平正在逐年提高。20萬MW及以上大型機組以采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，

12、許多變電所以裝設微機綜合自動化系統(tǒng)，有些已實現無人值班，電力系統(tǒng)已實現調度自動化。迄今，我國電力工業(yè)已進入了大機組，大電廠，大電力系統(tǒng)，高電壓和高自動化的新階段。2、電氣主接線設計2.1主變選擇變壓器是發(fā)電廠和變電所重要的元件之一，隨著電力系統(tǒng)的擴大，電壓等級的提高，電能輸送和分配過程中，電壓轉換（升壓和降壓）層次有增多趨勢，整個系統(tǒng)中變壓器的總容量已有發(fā)電容量的45倍增至67倍，變壓器的效率雖然很高（95%以上），但系統(tǒng)中每年變壓器的總能量損耗仍是一個很大的數目，因此盡量減少變壓層次，經濟合理地利用變壓器容量，改善運行方式和網絡結構，提高變壓器的可靠性，仍是當前變壓器運行中的主要課題。電力變

13、壓器可制成三相的，也可制成單相的，一臺三相變壓器比三臺單相變壓器組成的變壓器組，其經濟指標要好得多，所以單相變壓器只用于容量很大，制造和運輸困難的特殊場合。變壓器可制成雙繞組和三繞組，少數是四繞組的 。在高壓和超高壓中性點直接接地系統(tǒng)中，已廣泛使用自耦變壓器，由于限制短路電流的需要，分裂變壓器也得到應用。變壓器的主要參數有：額定電壓、額定容量、額定變比、額定頻率、阻抗電壓百分數等。所謂額定值系指在給定的條件下（其中包括冷卻介質和環(huán)境條件等），所規(guī)定的各種電氣和機械容許量值。主變壓器的容量，臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，它的確定除依據傳遞容量基本原始資料外，還應根據電力系統(tǒng)510年的

14、發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小，饋線回路數，電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。主變容量一般應按510年規(guī)劃負荷來選擇，根據城市規(guī)劃，負荷性質電網結構等綜合考慮確定其容量。與系統(tǒng)具有強聯系的樞紐變電站，在一種電壓等級下，主變應不少于兩臺。2.1.1主變容量和臺數選擇2.1.1.1設計原則：由文獻【1】:211條：主變的臺數和容量，應根據地區(qū)供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。212條：在有一、二級負荷的變電所中宜安裝兩臺主變壓器，當技術經濟比較合理時，可裝設兩臺以上的主變壓器。如果變電所可從中低壓側電網取得足夠容量的備用電源時，宜可裝設一臺主變壓器。21

15、3條：裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當段開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于全部負荷的60%，并應保證用戶的一、二級負荷。214條：具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側線圈的功率均達到該變壓器容量的25%以上，主變壓器宜采用三線圈變壓器。對大城市郊區(qū)的依次變電所在中低壓構成環(huán)網的情況下裝兩臺。對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所應考慮裝三臺的可能。對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所其主變基礎按大于主變容量的12級設計以便主變發(fā)展時更換。215條：電力潮流變化大和電壓偏移大的變電所，如經計算普通變壓器不能滿足電力系統(tǒng)和用戶對電壓質量的要求時，應采用有載調壓變壓器。又由電力系統(tǒng)設計規(guī)程241

16、條：降壓變電所變壓器的容量、臺數、相數，繞組數及阻抗等主要規(guī)范的選擇應根據電力負荷發(fā)展及潮流變化，結合系統(tǒng)短路電流，系統(tǒng)穩(wěn)定，系統(tǒng)繼電保護，對通信線路的危險影響，調相調壓設備制造及運輸等具體條件進行。242條：同級電壓的單臺降壓變壓器的級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行系統(tǒng)化、標準化。由文獻【2，5-1】可知：（1）主變壓器一般按變電站建成后510年規(guī)劃負荷選擇，應適當考慮1020年的發(fā)展。（2）根據帶負荷性質和電網結構來確定主變容量，對于重要的變電所一臺停運，其余主變考慮過負荷后允許時間內應能保證用戶的一，二級負荷；對于一般性的變電所，當一臺停運，其余主變應能保證全負荷的70%-80%。（3）

17、同級電壓的單臺降壓變壓器容量級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行標準化系統(tǒng)化。2.1.1.2 容量、臺數選擇校驗按以上條件應選兩臺主變壓器，容量的選擇條件是其中，由前面計算結果按遠景發(fā)展計算：=22.24MVA基于本變電站的情況，由國家標準容量系列R標準，宜選容量為31.5MVA的變壓器。以一臺變壓器停運檢修時，保證、級負荷不斷電，按遠期校驗：，；帶入數據:,滿足；由于一、二級負荷還占不了總負荷的0.7,所以按、級負荷不斷電校驗也符合要求。按近期容量驗證，所以近期只上一臺主變壓器。2.1.2 主變型式的選擇2.1.2.1 相數選擇由文獻【2，5-2】“主變形式的選擇”可知：當不受運輸條件制約，在3

18、30KV以下的發(fā)電廠和變電所均應選用三相變壓器。本所為110KV變電所且交通便利，故采用三相變壓器。2.1.2.2 繞組數量和連接組別 由文獻【2，5-2】：在具有三種電壓等級的變電所中，如通過主變各側繞組的功率達到該變容量的15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功補償設備時主變宜采用三繞組變壓器；繞組連接方式：我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y連接；35KV亦采用Y接，其中性點多通過消弧線圈接地；35KV以下電壓，變壓器繞組都采用連接。35KV側：=4.725,考慮到未來發(fā)展和系統(tǒng)負荷自身的波動近似滿足，但運行單位應注意通過經濟運行方式降低近期因空載引起的較大損耗；10K

19、V側：，滿足。按FY變電站情況，可采用三繞組變壓器，其接線組別宜采用110KV：Y接，中性點直接接地；35KV：Y接，中性點不直接接地；10KV：因在一個變壓器中必須有一個接來消除三次諧波，可采用接。2.1.2.3 調壓方式由文獻【2，5-3】：對于110KV及以下的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器。對于FY變電站的主變，可在高、中壓側進行有載調壓。2.1.2.4 容量比對于降壓變，有國標，容量組合有兩種可供選擇100/100/100，100/100/50，由于變電所10KV側為主要負荷，且兩種的造價相近。 顯然，選100/100/100為宜。2.1.2.5主變阻抗選擇由文獻【2，5-3】

20、，阻抗的選擇原則：各側阻抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流方向、無功分配、繼點保護、短路電流、系統(tǒng)內的調壓手段和并聯運行等方面進行綜合考慮；并應以對工程起決定性作用的因素來確定。對于三繞組的普通型和自耦變，其最大阻抗放在高、中壓側還是高、低壓側需按前條確定。目前，我國過內生產的變壓器有“升壓型”和“降壓型”兩種：“升壓型”的繞組排列順序為自鐵芯向外依次為中、低、高，所以高、中壓側阻抗最大；“降壓型”的繞組排列順序為：低、中、高，所以高、低壓側阻抗最大。根據FY 變的實際情況，宜選降壓型。2.2主接線設計2.2.1 設計原則 主接線設計代表了變電所電氣部分的主體結構，是電力系統(tǒng)網絡結構的重要組成

21、部分。它直接影響運行的可靠性，靈活性，并對電器選擇，配電裝置布置，繼電保護，自動裝置和控制方式的抑定都有決定性的關系，對電氣主接線的基本要求，概括的說包括可靠性，靈活性和經濟性三方面。電氣主接線的設計原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針，政策，技術規(guī)定為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠，調度靈活，滿足多項技術要求的前提下，兼顧運行維護方便，盡可能節(jié)省投資，就地取材，力爭設備元件先進性和可靠性，堅持可靠，先進，適用，經濟，美觀的原則。由文獻【2】，“主接線設計原則”發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用電力系統(tǒng)的變電所有樞紐變電所、地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型。一般，系統(tǒng)樞

22、紐變電所匯集多個大電源，進行系統(tǒng)功率交換和向中壓供電，電壓為330500KV；地區(qū)重要變電所，電壓為220330KV;一般變電所，多為終端和分支變電所、電壓為110KV，但也有220KV.發(fā)電廠、變電站的分期和最終建設規(guī)模變電站依據510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設計，一般裝設兩臺(組)變壓器；當技術經濟比較合理時，330500KV樞紐變也可以裝設34臺(組)變壓器；終端或分支變電所如只有一個電源時，可只裝設一臺主變。負荷大小和重要性對于級負荷必須有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證對全部級負荷不間斷供電；對于級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分

23、的級負荷供電；對于級負荷一般只需一個電源供電。系統(tǒng)備用容量大小裝有兩臺(組)及以上變壓器，其中一臺(組)事故斷開，其余主變容量應保證用戶的一級和二級負荷；系統(tǒng)備用容量的大小將會影響運行方式的變化，如：檢修母線或斷路器時，是否允許線路、變壓器或發(fā)電機停運，故障時允許切除的線路、變壓器和機組的數量等。系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料出線的電壓等級、回路數、出線方向、每回路輸送容量和導線面積等；主變的臺數、容量和型式；變壓器各側的額定電壓、阻抗、調壓范圍及各種運行方式下通過變壓器的功率潮流、各級電壓母線的電壓波動值及諧波含量值。調相機、靜止補償裝置|、并聯電抗器、串聯電容器補償裝置等的型式、數量、

24、容量和運行方式的要求；系統(tǒng)的短路容量或歸算的電抗值，注明最大最小運行方式的正、負、零序電抗值，為了進行非周期分量短路電流計算，尚需系統(tǒng)的時間常數或電阻R、電抗X值。變壓器中性點接地方式及接地點的選擇系統(tǒng)內過電壓數值及限制內過電壓的措施為保證大系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提出對大機組超高壓、電氣主接線可靠性的特殊要求。初期及最終發(fā)電廠、變電所與系統(tǒng)的連接方式(包括系統(tǒng)單相接地和地理接線)及推薦的初期和最終主接線方案。2.2.2各電壓等級的主接線設計2.2.2.1設計原則由文獻【1】第3.2.1條：變電站主接線應根據變電站在電網中的地位，出線回路數，設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足供電可靠性，運行靈活，操

25、作檢修方便，節(jié)約投資和便于擴建等需要。第3.2.2條：當滿足運行要求時，變電站高壓側宜采用QF較少或不用QF的接線。第3.2.3條：35110KV超過兩回，宜采用擴大橋型單母線或分段單母線的接線。3563KV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。第3.2.4條：在采用單母線，分段單母線和雙母線的35110KV主接線中，當不允許停電檢修QF時，可以設置旁路設施。第3.2.5條：當變電站裝有兩臺主變時，610KV側宜采用分段單母線。線路12回及以上亦可采用雙母線。當不允許停電檢修QF時，可設置旁路設施，當635KV配電裝置采用手推式高壓開關柜時，不宜采用旁路設施。第3.2.6條：需限制變電站61

26、0KV線路的短路電流時，可采用下列措施之一：變壓器分裂運行 采用高阻抗變壓器 在變壓器回路中裝設電抗器第3.2.7條：接在母線上的避雷器和電壓互感器，可合用一組隔離開關，對接在變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設QS。由文獻【2】，有關旁母及旁路隔離開關的設置原則(適用于110220KV配電裝置)：對110220KV線路輸送功率較多、送電距離教遠、停電影響較大，并且110及220KV少油斷路器平均年檢修時間約57天，停電時間較長，因此一般需設旁母、或旁路隔離開關；設置旁母時，首先采用以母聯或分段斷路器兼作旁路斷路器，但在下列情況下，則裝設專用旁路斷路器：當110KV出線為7回及以上，220KV出線

27、回數為5回及以上，一般裝設專用旁路斷路器。對于在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置，110KV為6回及以上，220KV出線回數及以上時，可裝設專用旁路斷路器。變電所主變的110220KV側斷路器，宜接入旁母，宜接入旁母，發(fā)電廠主變的110220KV側斷路器，可隨發(fā)電機停機檢修，一般不接入旁母。具備下列條件時，可不設置旁母：采用可靠性高，檢修周期長的SF斷路器或采用可以迅速替換的手車式斷路器時；系統(tǒng)條件允許線路停電檢修時；接線條件允許斷路器停電檢修時。在下列情況下，可以采用簡易旁母隔離開關代替旁母：當110KV配電裝置為屋內型時，為節(jié)約配電樓的建筑面積，出現斷路器檢修時，可把一組母線作為旁路母線，以母聯

28、斷路器作為旁路斷路器，通過該回路的旁路隔離開關供電。110220KV屋外配電裝置的最終出線回路數較少，不需設專用旁路斷路器時，也可采用簡易的旁路隔離開關代替旁母。2.2.2.2 35KV的接線形式出線回路數為8回，根據上述規(guī)范采用單母線分段或單母線分段帶旁母。35KV方案對比 表132單母線分段 單母線分段帶旁母供電可靠性重要用戶可以從不同分段引線，當一條母線發(fā)生故障是還能保證另一條母線的正常供電。供電可靠性較高。加裝旁路母線后，當出線斷路器故障或檢修時，可避免對此回路停電，提高了可靠性。運行靈活性接線簡單清晰，運行操作方便，且有利于擴建。接線相對復雜，調度靈活，但容易出錯。節(jié)約投資單母分段占

29、地面積少，土建投資相對較小隔離開關的用量也小，總體投資都小于單母分段帶旁母。交經濟。單母分段帶旁母占地面積大，土建投資大，所用的隔離開關多。不夠經濟。35KV采用手車式高壓開關柜，不宜設置旁路母線，使用手車式開關即可克服檢修斷路器時不對重要用戶停電的缺點。 22.3所用電設計所用電主要維持本所設備儀器的正常運轉、供給、照明，再事故情況下仍能持續(xù)供電，因此必須安全可靠。由文獻【1】：第3.3.1條：在有兩臺及以上主變的變電所中，宜裝設兩臺容量相同可互為備用的所用變壓器，如能從變電所外入一個可靠的低壓備用所用電源時，亦可裝設一臺所用變。第3.3.2條：所用變的直流母線宜采用單母線或分裂單母線的接線

30、，采用分段接線時，蓄電池應能切換到任意一母線。第3.3.3條：重要變電所的操作電源，宜采用一組110KV和220KV固定鉛酸蓄電池組。作為充電、浮充電用地硅整流裝置宜合用一套。其他變電所的操作電源，宜采用成套的小容量鎘鎳電池裝置或電容儲能裝置。第3.3.4條：蓄電池組的容量，應滿足下列要求：全所事故停電一小時的放電容量；事故放電末期最大沖擊負荷容量。小容量鎘鎳電池裝置中的鎘鎳電池容量，應滿足分閘、信號和繼電保護的要求。第3.3.5條：變電所宜設置故定的檢修電源。2.3.1臺數確定由文獻【2，3-10】：樞紐變電站總容量為60MVA及上的變電站，裝有水冷式或強迫油循環(huán)冷卻的主變以及裝有同步調相機

31、的變電站，均裝設兩臺所用變壓器。采用整流操作電源或無人值守的變電站均裝設兩臺所用變，分別裝在不同等級的電源或獨立電源上。所以應裝設兩臺容量相同的變壓器互為備用。2.3.2所用電的引接設計 由文獻【2，3-10】: 當所內有較低電壓母線時，一般均由這類母線引接12個所用電源。這一所用電源引接具有經濟性和可靠性較高的特點。所用變壓器低壓側多采用單母線，當有2臺所用變時，采用單母線分段接線方式，平時分段運行，以限制故障范圍，提高供電可靠性。 所以應該可以從10KV母線側引出兩個所用電源，分別接兩臺所用變。2.3.3所用電容量確定 110KV變電所廠用容量列表： 表134 設備數量每臺容量程度主變風扇

32、2160.15KW經常連續(xù)運行消防生活水泵15KW經常而斷續(xù)運行屋內配電裝置風機11.1KW經常連續(xù)運行電焊17.5KW不經常連續(xù)運行生產樓空調21.25KW經常而斷續(xù)運行UPS電源11KW經常連續(xù)運行主控室交流電源13KW經常連續(xù)運行全所照明10KW經常連續(xù)運行設備加熱器101KW不經常斷續(xù)運行直流屏110.5KW經常連續(xù)運行由文獻【2】，有關所用變容量計算的規(guī)定：所用變負荷計算采用換算系數法，不經常斷續(xù)運行、不經常連續(xù)的負荷均不列入計算負荷，當有備用所用變時，其容量應與工作變相同。所用變容量換算下式計算： S：所用變容量（KVA）所有動力負荷換算系數，一般取0.85：所用動力負荷之和（KW

33、） :電熱照明負荷之和可以選用S50/10型所用變,電壓6-10/0.4KV；連接組別Y,y。2.4限流問題電力系統(tǒng)運行中常發(fā)生短路，短路電流直接影響電器的安全，危害系統(tǒng)的安全運行、破壞穩(wěn)定性。限制變電所短路電流不超過1631.5KA,以便采用價廉的輕型電器。并且使選用的電纜截面不致過大，一般采用下列措施：1、變壓器分裂運行：在變電所中，母線分段電抗器的限流作用小，故采用簡便的兩臺變壓器分裂運行法來限制短路電流。優(yōu)點：低壓側發(fā)生短路時，短路電流只通過一臺變壓器，其值較兩臺變壓器并聯時的大為減少，從而在許多情況下允許低壓側裝設輕型斷路器。使無故障母線能維持較高的剩余電壓。缺點：變壓器負荷不平衡時

34、，使能量損耗較并列運行時增大。一臺變壓器故障時，該分段母線在分段斷路器接通前要停電，但此缺點可由分段斷路器裝設自動投入裝置以解決。2、在變壓器回路裝設電抗器或分裂電抗器：當變壓器容量增大，分裂運行還不能滿足限制短路電流要求時。2.5變壓器中性點接地方式和中性點設計2.5.1設計原則由文獻【2，27】：電力網中性點的接地方式，決定了主變壓器中性點的接地方式。電力網中性點的接地方式有：a.中性點非直接接地、b.中性點經消弧線圈接地、c.中性點經高阻抗接地、d.中性點直接接地；主變壓器的110500KV側采用中性點直接接地方式。直接接地的單相短路電流很大，線路或設備須立即切除，增加了QF的負擔，降低

35、了供電連續(xù)性，但由于過電壓降低，絕緣水平可下降，減少了設備造價，特別是在高壓和超高壓電網中經濟效益顯著。所有普通變壓器的中性點都應經隔離開關接地，以便于運行調度靈活選擇接地點。110KV側采用中性點直接接地方式，中性點的設備有：中性點刀閘，避雷器，間隙，零序CT。663KV側采用中性點不接地或中性點經消弧線圈接地方式。663KV電網采用中性點不接地方式，但當單相接地故障電流大于30A（610KV）或10A（2063KV）時，中性點應經消弧線圈接地。裝消弧線圈時,它可直接接到35KV側中性點,且兩臺主變可共用一臺消弧線圈。10KV側由于是“”型接線，無中性點，故需加接地變，將中性點引處，以接消弧

36、線圈，接地變的容量應大于消弧線圈的容量，一般，應在610KV級的每一段母線上安裝型號一樣，容量相同的接地變。但是電容電流不能超過允許值，否則接地電弧不易自熄，易產生較高的弧光間隙接地過電壓，波及整個電網，所以可采用消弧線圈補償電容電流，即經消弧線圈接地。電網的電容電流，應包括有電氣連接的所有輸電線路、電纜線路、發(fā)電機、變壓器以及母線和電器的電容電流，并考慮電網510年的發(fā)展。2.5.2 電容電流計算電網的電容電流計算應包括電氣連接的所有架空線路、電纜回路、發(fā)電機、變壓器以及母線和電器的電容電流，并考慮電網510年的發(fā)展。架空線路的電容電流可按下式計算：2.7適用于無架空地線的線路；3.3適用于

37、有架空地線的線路。同桿雙回線路的電容電流為單回路的1.31.6倍。由文獻【2，69】，表646，變電所增加的接地電容電流35KV：附加值13；10KV：附加值16。2.5.2.1 35KV側：由于出線為架空線路，故有： 35KV側增加接地電容電流后的值：，所以需加裝消弧線圈接地裝置。消弧線圈容量計算：，K補償系數，取1.35消弧線圈選XDJ550/35，其具體參數為下：額定容量：550KVar；線電壓：35KV；額定電流：12.550A。3.5.2.2 10KV側由于僅在出線上有一小段電纜，故而可近似考慮成架空出線：所以不用加裝消弧線圈接地。2.6無功補償3.6.1 無功補償的意義電壓是電能質

38、量的重要指標，電壓質量對電力網絡安全經濟運行，對保證用戶的安全用電和產品質量是非常重要的。根據統(tǒng)計，用戶消耗的無功功率是它有功功率的50%100%。同時，電力系統(tǒng)本身消耗的無功功率可以達到用戶的25%75%，無功功率不足，將造成電壓的下降，電能損耗增大，電力系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，所以電力系統(tǒng)的無功電源和無功功率必須平衡，系統(tǒng)的無功功率不僅靠發(fā)電機供給，而且調相機并聯電力系統(tǒng)的無功補償可以采用分散補償的方式，因為電力系統(tǒng)的無功負荷主要是感性功率，所以具體無功補償就是高壓網上的低壓側并聯電容器，利用階梯式調節(jié)的容性無功補償感性無功，所以無功補償意義為：補償變壓器的無功損耗，補償高壓網的無功缺額。因為在系

39、統(tǒng)中，除消耗有功外，還需消耗大量無功，可達到有功的2575%。無功和有功都可由發(fā)電機提供，而且是有功的唯一電源。所以如果只用輸電線輸送發(fā)電機的無功將導致不能輸送太多的有功，因此應采用無功補償，減少電網有功損耗和提高電網電壓。配電站裝設的并聯電容器裝置的主變目的是為了改善電網的功率因數，并聯電容器裝置向電網提供可階梯調節(jié)的容性無功以補償多余的感性無功，減少電網有功損耗和提高電壓。3.6.2 無功補償方式無功補償包括在系統(tǒng)側的高壓集中補償和用戶側的低壓分散補償兩種方式。本所采用并聯電容器補償，使用雙星形接線。分為兩大類：串聯補償裝置和并聯補償裝置。對于110KV及以下電網中的串聯電容補償裝置：用以

40、減少線路電壓降、降低受端電壓波動，提高供電電壓，在閉合電網中，改善潮流分布，減少有功損耗。在變電所中，并聯電抗補償裝置常接在主變壓器的低壓側。對調相機，并聯電容補償裝置和靜止補償裝置都直接連接或通過變壓器并接于需補償無功的變電所、換流站的母線上，也可接在變電所110KV電壓母線上。補償裝置設置于發(fā)電廠、變電所、配電所、換流站或開關站中，大部分連接在這些變電站的母線上，也有的補償裝置是并聯或串聯在線路上。3.6.3并聯電容器的選擇由文獻【7】，：1.0.2電容器裝置的設計需執(zhí)行國家的技術經濟政策，并根據安裝地點的電網條件、諧波水平、自然環(huán)境、運行和檢修要求等，合理的選擇接線方式、布置型式和控制、

41、保護方式，做到安全可靠、經濟合理和運行檢修方便。3.6.3.1并聯電容器裝置的分組1、分組原則：并聯電容器裝置的分組主要由系統(tǒng)專業(yè)根據電壓波的負荷變化，諧波含量等因素確定。配電所裝設改善電網的功率因數，此時為保證一定的，各組應能隨負荷的變化實現自動投切，負荷變動不大時，可按主變臺數分組，手動投切。2、分組方式：采用帶總斷路器的等容量分組。3.6.3.2 并聯電容器裝置的接線：由文獻【7】:2.1.3電容器裝置裝設在主變壓器的低壓側或主要負荷側；2.2.1小電流接地系統(tǒng)的電容器裝置應采用中性點不接地的星形或雙星型接地；2.2.2電容器裝置每相的電容器，應采用先并聯后串聯的連接方式；2.2.3單臺

42、電容器的容量選擇按電容器組單相容量和每相電容器的串并聯臺數確定，每相各串聯段中電容器的并聯臺數宜小于最大并聯臺數。并聯電容器組基本接線為雙“Y”型，電容器組每組內部接線采用先并后串接線方式，該接線方式優(yōu)點在于當一臺故障電容器用熔斷器退出運行后，對該相容量的變化和故障電容器并聯的電容器承受的工作電壓的變化影響較小，同時RD的選擇只考慮與單臺電容器相配合。RD:熔斷器，優(yōu)先選噴涎式3.6.3.3中性點接地方式： 雙“Y”型接線的并聯電容器組宜選Y接法，即中性點直接接地方式。3.6.3.4電容器臺數的確定：由文獻【7】知：電容器裝置的總容量應根據電力系統(tǒng)無功規(guī)劃設計、調相調壓計算及技術經濟比較確定。

43、對35110KV變電所中電容器裝置的總容量，按照無功功率就近平衡的原則，可按主變壓器的容量的1030考慮。地區(qū)無功缺額較少或距電源點較近的變電所應取較低值，無功缺額較多或距發(fā)電廠較遠的變電所應取較高值。對于本所中電容器裝置的總容量可取15的主變容量。計算如下：S=查文獻【5】，可以選用 型電容器；B可調式電容器；WF介質代號；2設計序號；100額定容量；1相數。由于采用雙星型接線，每相上電容電器容量：每相上并聯電容器個數實際補償容量。1.1主變壓器容量及臺數選擇 選擇主變壓器必須從臺數、相數、繞組數、繞組連接方式以及容量五個方面選擇。1.1.1變壓器的臺數的選擇（2臺）為了保證供電的可靠性，主

44、變壓器必須在兩臺以上，但考慮到經濟性的要求，所以選擇兩臺主變壓器。1.1.2 相數的選擇（三相）選擇主變壓器的相數，需考慮如下原則：（1） 當不受運輸條件限制時，在330KV及其以下的發(fā)電廠和變電所，均選用三相變壓器。（2） 當發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓等級為500KV時宜技術經濟比較后，確定選用三相變壓器、兩臺半容量三相變壓器或單項變壓器組。對于單機容量為300MW、并直接升壓到500KV的，宜采用三相變壓器（3） 對于500KV的變電所，除需考慮運輸條件外，尚應根據所供負荷和系統(tǒng)情況分析一臺或一組變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建設初期，若變壓器為一組時，當一臺單相變壓器故障，會使整

45、組變壓器退出，造成全所停電；如用總容量相同的多臺三相變壓器，則不會造成全所停電。為此要經過技術經濟論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。由于本所的電壓等級只有35KV和10KV的所以只需要用三相變壓器。1.1.3繞組數的選擇（雙繞組）由于變電站有35KV以及10KV兩個電壓等級，為了保證供電的可靠性，應選擇兩臺三相雙繞組的變壓器。1.1.4繞組連接方式的選擇根據手冊的規(guī)定， 110KV以下的電網可采用中性點不接；35KV的電網采用星形連接10KV的電網采用三角形連接。故繞組的連接方式為Y d 11 。1.1.6容量的選擇選擇的原則：兩臺主變壓器時，每臺的容量為總負荷的80%， 當前系統(tǒng)總容

46、量為：S總= =5773.2 KVA （1.1）則S單總=4618.6KVA （1.2）則選變壓器為：SZ9-5000/352.1電氣主接線形式選擇電氣主接線是是傳輸強電流、高電壓的網絡，故又叫一次接線或電氣主系統(tǒng)由各種電氣設備如發(fā)電機、變壓器、短路器、隔離開關、互感器、母線、電纜、線路等按照一定的要求和順序連接起來，完成電能輸送和分配的電路。2.1.1單母線分段接線所謂單母分短接線就是為了提高供電可靠性和靈活性，采用加裝分段短路器將單母線進行分段。2.1.1.1單母線分段接線優(yōu)點： （1）、對重要用戶可以從不同段引出兩回路，有兩個電源供電； （2）、當一段母線發(fā)生故障，分段短路器自動將故障切

47、除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：（1）、當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期內停電；（2）、當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越；（3）、擴建時需向兩個方向均衡擴建。2.1.1.2單母線分段接線使用范圍： （1）、610KV：出線回路數為6回及以上時； （2）、3563KV：出線回路數為48回時； （3）、110220KV：出線回路數為34回時. （圖2.1 單母分段接線）2.1.2 橋形接線 兩回變壓器一線路單元接線相連，接成橋形接線。分為內橋與外橋，是長期開環(huán)運行的四角形接線。2.1.2.1內橋形接線 橋短路器接在變壓器側短路器接在引

48、出線上的接線形式。（1）內橋形接線優(yōu)點：高壓短路器數量少，四個回路只需三臺短路器。（2）內橋形接線缺點： 變壓器的切除和投入較復雜，需動作兩臺短路器，影響一回路的暫時停運； 橋連短路器檢修時，兩個回路需解列運行； 出線短路器檢修時，線路需較長時間停運，（3）內橋形接線適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經常切換或線路較長、故障率較高情況。 （圖2.2 外橋接線圖） （圖2.3 內橋接線圖） 2.1.2.2外橋形接線 橋短路器接在線路側，短路器接在變壓器回路中的接線。（1）外橋形接線優(yōu)點：高壓短路器數量少，四個回路只需三臺斷路器。（2）外橋形接線缺點： 線路的切除和投入較復雜，

49、需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運； 橋連短路器檢修時，兩個回路需解列運行； 變壓器側短路器檢修時，變壓器需長時間停運。（3）外橋形接線適用范圍：適用于小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，鼓掌率較少的情況。此外，線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線。所以本所35KV側選用外橋接線；10KV側選用單母分段接線。3.1短路計算各個參數的計算：查表得變壓器參數：UK1%=9.83 UK2%= UK3%=7.0 SN=5MVA選取： SB=100MVA UB=UAV 系統(tǒng)： S= X*=0 TD=2S白家沖110KV母線電抗標幺值X1=0.0714 （3.1） 110KV

50、側LGL-150線路電抗標幺值 X2= x2 * L =0.41635=0.1101 （3.2）20MVA 110/35 變壓器電抗標幺值X3= * =0.4915 （3.3）35KV側2LGJ-120線路電抗標幺值X4=X5= x4 * L * =0.4239.5=0.2935 （3.4） 兩臺所用 5MVA 35/10所用變壓器電抗標幺值X6=X7= * =1.4 （3.5） （圖3.1 電抗標幺值圖）3.1.1當d1(3)三相短路，即35KV側三相短路時： 由于系統(tǒng)無窮大，短路電流周期分量標幺值為總電抗標幺值的倒數。IP1*=1/X （3.6） X=X8=X1+ X2+ X4+ X5/2

51、=0.0714+0.1101+0.4915+0.2935/2=0.8198 （3.7）則短路電流周期分量標幺值IP1*=1/X8=1/0.8198=1.2198 （3.8）則短路電流周期分量有名值IP1= IP1* *=1.2198*=1.9034KA （3.9）短路沖擊電流標幺值： 取沖擊系數Kim=1.80 .iim1*=Kim Iim1=* =3.1046 （3.10）短路沖擊電流有名值iim1= iim1*=3.1046*=4.8446KA （3.11）短路容量標幺值 St1*= IP1=1.2198 （3.12）短路容量有名值St1= St1*SN=1.2198*100=121.98MVA （3.13） 3.1.2當d2(3) )三相短路，即10KV側三相短路時：X9=X1+ X2+ X4+ X5/2+X6/2=0.0714+0.1101+0.4915+0.2935/2+1.4/2=1.5198 （3.14）則短路電流周期分量