畢業(yè)設(shè)計-110kv變電站二次設(shè)計.doc

1 目 錄 摘要摘要 緒論緒論1 第第 1 1 章章 變電站的分析與設(shè)計變電站的分析與設(shè)計3 1.1 變電站的總體分析變電站的總體分析 .3 1.2 變電站的負(fù)荷分析變電站的負(fù)荷分析 4 第第 2 2 章章 主變壓器的選擇及主接線選擇主變壓器的選擇及主接線選擇 .7 2.1 主變壓器的選擇主變壓器的選擇 7 2.2 電氣主接線設(shè)計電氣主接線設(shè)計 11 第第 3 3 章章 短路電流的計算短路電流的計算 .19 3.1 短路的概念及路電流的種類短路的概念及路電流的種類 19 3.2 短路電流的計算短路電流的計算 20 3.3 在最大運(yùn)行方式下的短路電流在最大運(yùn)行方式下的短路電流 23 3.4 短路電流計算結(jié)果短路電流計算結(jié)果 30 第第 4 4 章章 線路保護(hù)線路保護(hù)31 4.1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用 31 4.2 輸配電線保護(hù)輸配電線保護(hù) 34 4.3 線路末端短路電流線路末端短路電流 34 4.4 線路保護(hù)整定線路保護(hù)整定 35 第第 5 5 章章 變壓器的保護(hù)變壓器的保護(hù).37 2 5.1 變壓器裝設(shè)的保護(hù)變壓器裝設(shè)的保護(hù) 37 5.2 變壓器保護(hù)的整定方法變壓器保護(hù)的整定方法 38 5.3 變壓器差動保護(hù)整定計算變壓器差動保護(hù)整定計算 40 5.4 變壓器最大運(yùn)行方式下變壓器最大運(yùn)行方式下 10kv 側(cè)的短路電流側(cè)的短路電流41 5.5 縱差保護(hù)的整定計算縱差保護(hù)的整定計算 45 5.6 變壓器過流保護(hù)整定計算變壓器過流保護(hù)整定計算 46 第第 6 6 章章 母線保護(hù)母線保護(hù)50 6.1 簡介簡介 50 6.2 母線的保護(hù)方式母線的保護(hù)方式 50 6.3 雙母線同時運(yùn)行時母線保護(hù)雙母線同時運(yùn)行時母線保護(hù) 51 第第 7 7 章章 防雷保護(hù)和接地設(shè)計防雷保護(hù)和接地設(shè)計52 7.1 直擊雷保護(hù)直擊雷保護(hù) 52 7.2 雷電侵入波保護(hù)雷電侵入波保護(hù) 53 總結(jié)總結(jié)55 致謝致謝56 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 57 附錄附錄電氣主接線圖電氣主接線圖 附錄附錄變壓器保護(hù)原理圖變壓器保護(hù)原理圖 附錄 線路電流保護(hù) 3 摘要 本次設(shè)計任務(wù)旨在體現(xiàn)對本專業(yè)各科知識的掌握程度，同時檢驗本專業(yè)的學(xué) 習(xí)結(jié)果。首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨 勢。從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出 線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定 了 110kV，35kV，10kV 以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確 定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后， 根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，做出線路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母 線保護(hù)，防雷保護(hù)。從而完成了 110kV 電氣二次部分的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，短路電流，繼電保護(hù)。 ABSTRACT Design the task this time is aim at intensity of mastering of every subject knowledge of this speciality reflecting, and of test this specialitys study result. first, analyze the tend of load department according to all parameter of load about system and circuit on task book. It expounds the necessity to this situation from the rspect of increasing load. Then through to the generalization of planning to build the transformer substation and the analysis of the load materials, safe, economy and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 110kV, 35kV, 10kV. Calculated and supplied power in the range and confirmed TV stations number of the main voltage transformer through load finally, capacity and type, capacity and type of using the voltage transformer stand surely at the same time, finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs of the part two times of 110kV. Key Words：Power system；short out in the electric current；relay protection. 4 緒論 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的一項基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種 將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個二次能源的 工業(yè)，它為國民經(jīng)濟(jì)的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平 是反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 由于電能在工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些 領(lǐng)域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電 廠或上級電站經(jīng)過調(diào)整后的電能書送給下級負(fù)荷，是電能輸送的核心部分。其功 能運(yùn)行情況、容量大小直接影響下級負(fù)荷的供電，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。 若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán)節(jié)將動作。可能造成停電等事故， 給生產(chǎn)生活帶來很大不利。因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護(hù)供電的可靠 性、靈敏性等指標(biāo)十分重要。 變電站是聯(lián)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。這就 要求變電所的一次部分經(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常 的運(yùn)行工作，為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。 變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間 環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓 站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。這里所設(shè)計 得就是 110KV 降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。 變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護(hù)裝置， 這些保護(hù)裝置是根據(jù)下級負(fù)荷地短路、最大負(fù)荷等情況來整定配置的，因此，在 發(fā)生類似故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷應(yīng)跳閘保護(hù)，并且，現(xiàn)在的 跳閘保護(hù)整定時間已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自動重合閘裝置會迅速和 閘恢復(fù)供電。這對于保護(hù)下級各負(fù)荷是十分有利的。這樣不僅保護(hù)了各負(fù)荷設(shè)備 的安全利于延長是使用壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性，這對于 提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效的。工業(yè)產(chǎn)品的效率提高也就意味著產(chǎn)品成本的 降低，市場競爭力增大，進(jìn)而可以使企業(yè)效益提高，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大 的貢獻(xiàn)。生活用電等領(lǐng)域的供電可靠性，可以提高人民生活質(zhì)量，改善生活條件 等?？梢?，變電站的設(shè)計是工業(yè)效率提高及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然條件。 由于本地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要電力供不應(yīng)求的情況下，為了適應(yīng)本地區(qū)經(jīng)濟(jì)的 5 發(fā)展要在本地區(qū)建設(shè) 110kV 變電站。 具體要求如下： 本電力系統(tǒng)應(yīng)包括變電，配電以及相應(yīng)的通信、安全自動、繼電保護(hù)、調(diào)度 自動化等設(shè)施。在國家發(fā)展計劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開發(fā)資源，用最少的資金 為國民經(jīng)濟(jì)各部門及人民生活提供充足、可靠、合格的電能。 本次設(shè)計的變電站為 110KV 變電站，其下級負(fù)荷為 35KV 級鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)業(yè) 和 10KV 級工業(yè)及其它負(fù)荷。這些負(fù)荷不僅包括水泥廠、開關(guān)廠等工業(yè)部門，也 有政府、市區(qū)等非工業(yè)部門。他們對供電的要求不同。依照先行的原則，依據(jù)遠(yuǎn) 期負(fù)荷發(fā)展本設(shè)計該變電所，本變電站主要任務(wù)是把 110KV 變成 35kV 和 10kV 電 壓供周邊城鄉(xiāng)使用。尤其對本地區(qū)大用戶進(jìn)行供電，改善提高供電水平，提高了 本地供電質(zhì)量和可靠性。 現(xiàn)在，隨著大電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，輸電的電壓等級越來越高，這一方面使降低 損耗的需要，另一方面也是工業(yè)生產(chǎn)等負(fù)荷發(fā)展的需要。我國目前廣泛采用的輸 電等級有 110KV、220KV 等級別，還有 500KV 級的輸電線路也在迅速發(fā)展，所以 110KV 級的變電站在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也十分廣泛。并且伴隨電力系統(tǒng)中所用電 氣元件產(chǎn)品諸如斷路器、繼電器、隔離開關(guān)等性能指標(biāo)的提高，變電站的功能也 會越來越完善，可靠性也會得到很大的提高。 6 第 1 章 變電站的分析與設(shè)計 1.1 變電站的總體分析 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的一項基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種 將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個二次能源的 工業(yè)，它為國民經(jīng)濟(jì)的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平 是反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活 中。電能可以方便的轉(zhuǎn)化為期他形式的能源，例：機(jī)械能、熱能、光能、磁能等， 并且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的人和工作場所和生活場所。 電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活以電能作為動力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和自動化。 保證產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高勞動生產(chǎn)率。同時提高電氣化程度以電能代替其它形式 的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑。 為了滿足市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求，決定要在 YB 市新建一所 110KV 降壓 變電站。變電站的站址選擇靠近公路，有良好的交通運(yùn)輸條件，同時也為變電站 職工的生活提供了方便。變電站所處區(qū)域地勢平坦、土質(zhì)為黏土，海拔 200 米， 地勢平坦，為非強(qiáng)地震區(qū)，輸電線路走廊寬闊，有利于線路架設(shè)和電氣設(shè)備的安 裝，全線為黃土層帶。地耐力為 2.4，天然容重 r2，內(nèi)擦角 2 cm kg 3 cm g ，土壤電阻率為 100，變電所保護(hù)地下水位低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。 0 23cm. 有利于變電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，另外，也降低對防雷保護(hù)裝置的要求。 氣象條件：年最高氣溫40 c，年最低氣溫20，年平均氣溫15，最 0 c 0 c 0 熱月平均最高氣溫32，最大復(fù)水厚度 b10mm，最大風(fēng)速 25，屬于我國c 0 s m 第六標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。變電站選址避開了大氣嚴(yán)重污穢和嚴(yán)重鹽霧地區(qū)及冬季主導(dǎo)風(fēng) 向的影響，即避開了工業(yè)電力負(fù)荷，如化肥廠、紡織廠、水泥廠、柴油機(jī)廠等污 染企業(yè)的影響。此外，這些電力負(fù)荷位于變電站的北部和南部，變電站設(shè)在污染 源的下風(fēng)口（冬季主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)） ，受到輕微污染，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行性 能。變電站東部沒有重要的電力負(fù)荷，這為進(jìn)出線提供了廣闊的線路走廊，還有 利于變電站的擴(kuò)建 ，另外，變電站選址還考慮了變電站與附近設(shè)施的影響。因 此，若變電站選址不當(dāng)，必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線方式，電網(wǎng)的損失及投 資的大小，還可能引起電力倒流，甚至產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下: 7 電壓等級：110/35/10KV 線路回數(shù)：110KV 近期 2 回， 遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回。 35KV 近期 4 回。 10KV 近期 9 回， 遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回。 該變電所位于 YB 市郊東南郊，交通便利，變電所的西邊為 10KV 負(fù)荷密集區(qū)， 主要有棉紡廠、食品廠、印染廠、針織廠、柴油機(jī)廠、毛紡廠及部分市區(qū)用電。 變電所以東主要有 35KV 的水泥廠、化肥廠及市郊其它用電。 圖 11 系統(tǒng)接線簡圖 1.2 變電站的負(fù)荷分析 根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個等級，即一級負(fù)荷、二 級負(fù)荷、三級負(fù)荷。等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。 如果停電，一級負(fù)荷將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境嚴(yán)重污染對工廠將造成經(jīng) 濟(jì)上的巨大損失，如重要的大型的 設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn) 品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級負(fù)荷會造成較大 的經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)；還可能引起社會秩 序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級負(fù)荷造成的損失不大或不會造成直接經(jīng)濟(jì)損失。 由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷等級不同，對供電的要求也 不相同：對于一級負(fù)荷，必須有二個獨(dú)立電源供電，且任何一個電源失去后，能 保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。對特別重要的一級負(fù)荷應(yīng)該由二個獨(dú)立電源點 供電。對于二級負(fù)荷，一般要有兩個獨(dú)立電源供電，且任何一個電源失去后，能 保證全部或大部分二級負(fù)荷供電。對于三級負(fù)荷，一般只需一個電源供電。 對于 110KV 側(cè)，有市甲線、市系線，通過甲變電站、乙變電站和 S 、SII相 I 連，構(gòu)成了電力系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)。如果有任何一條線路發(fā)生故障，會直接影響電力系統(tǒng) 環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。由于各條線路的最大穿越功率不同，對電力系統(tǒng)造成的破壞 程度也有所不同。但是，它們都會影響變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，電能質(zhì)量下降，導(dǎo)致 8 變電 站變壓器容量在三相不平衡負(fù)荷下運(yùn)行，產(chǎn)生諧波電流，造成嚴(yán)重的后果。 表 11 35kv 負(fù)荷分析 最大負(fù)荷（MW）負(fù)荷組成() 電壓 等級 負(fù)荷 名稱近期遠(yuǎn)景一二 自然 功率 maxT (H) 線長 (KM) 備注 郊一 4.87.25300.912 郊二 68.4 5 300.916 水泥廠 1 3.64.815300.920 35 kv 水泥廠 2 3.64.815300.920 1.2.1 、類負(fù)荷分析 t k PPPP S kv %)51 ( cos 一一一一一一一一一一 35 郊一 92 . 0 05 . 1 9 . 0 8 . 48 . 44 . 82 . 7 27.048MVA tI kSSSSS 05 . 1 )( 一一一一一一一一一一 郊一、 （2.83.272.42.4） 1.05 0.92 10.5MVA kv35 S S 、 8 . 38 048.27 5 . 10 在 35KV 負(fù)荷中一、二類負(fù)荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產(chǎn)機(jī)械的壽命 縮短產(chǎn)品質(zhì)量下降和一定的經(jīng)濟(jì)損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。 表 1-2 10KV 負(fù)荷分析 最大負(fù)荷(MW) 負(fù)荷組成 () 電壓 等級 負(fù)荷 名稱 近期遠(yuǎn)景一二 自然功率 maxT (H) 線長 (KM) 備注 棉紡廠 1 4.8620400.7555003.5 10kv 棉紡廠 2 4.8620400.7555003.5 9 印染廠 1 3.69.630400.7850004.5 印染廠 2 3.64.830400.7850004.5 毛紡廠 2.44.820400.7550002.5 針織廠 2.43.620400.7545001.5 橡膠廠 2.43.630400.7245003 市區(qū) 1 3.64.820400.825002 市區(qū) 2 3.64.820400.825002 備用 1 3.6.0.78 備用 2 3.6.78 在 10KV 負(fù)荷中，印染、毛紡廠、針織廠、棉紡廠、橡膠廠、市區(qū)一、二類 負(fù)荷比較大；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機(jī)器損壞，甚至出現(xiàn)事故，對市 區(qū)醫(yī)院則造成不良政治和社會影響，嚴(yán)重時造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，必須 保證其供電可靠性。 10 第 2 章 主變壓器的選擇及主接線選擇 2.1 主變壓器的選擇 2.1.1 主變?nèi)菖_數(shù)的選擇 （1）對大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺主變 為宜。 （2）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設(shè)計時應(yīng)考慮裝三 臺的可能性。 （3）對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的 1-2 級設(shè)計，以便負(fù)荷發(fā)展時更換主變。 變壓器的容量、臺數(shù)直接影響到變電站的電氣主接線形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。 它的確定除了依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還要根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年的遠(yuǎn)景 發(fā)展計劃，輸送功率的大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入電力系統(tǒng)中的緊密 程度等因素，進(jìn)行綜合分析與合理的選擇。 2.1.2 主變?nèi)萘窟x擇 根據(jù)“35110KV 變電所設(shè)計規(guī)范”主要變壓器的臺數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū) 供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級 負(fù)荷變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主 變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容 量不應(yīng)小于 60的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷。具有三種電壓的變 電所，如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達(dá)到該變壓器的 15以上，主要變壓器 宜采用三線圈變壓器。 由于我國電力不足、缺電嚴(yán)重、電網(wǎng)電壓波動較大。變壓器的有載調(diào)壓是改 善電壓質(zhì)量、減少電壓波動的有效手段。對電力系統(tǒng)，一般要求 110KV 及以下 變電所至少采用一級有載調(diào)壓變壓器，因此城網(wǎng)變電所采用有載調(diào)壓變壓器的較 多。 2.1.3 主變?nèi)萘窟x擇原則 （1）主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后 5-10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng) 11 考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘?，對有重要?fù)荷的 變電站應(yīng)考慮一臺主變壓器停運(yùn)時，其余主變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允 許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變停運(yùn)時， 其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 60。 (3)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行 系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。 （主要考慮備用品，備件及維修方便） 2.1.4 主變臺數(shù)的選擇原則 （1）對大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺主變 為宜。 （2）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設(shè)計時應(yīng)考慮裝三 臺的可能性。 （3）對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的 1-2 級設(shè)計，以便負(fù)荷發(fā)展時更換主變。 （4）在有一級，二級負(fù)荷的變電站中，應(yīng)該裝設(shè)兩臺主變電壓器。當(dāng)技術(shù) 經(jīng)濟(jì)比較合理時主變壓器的臺數(shù)也可以多于兩臺。如果變電站可由中、低壓側(cè)電 力網(wǎng)中取得足夠能量的備用電源時，可以裝設(shè)一臺主變壓器。 （5）裝設(shè)兩臺及其以上主變壓器的變電站中，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓 器的容量應(yīng)保證用戶一級負(fù)荷和部分二級負(fù)荷（一般不應(yīng)小于主變壓器容量的 60%） 。 具有三種電壓等級的變電站中，如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到主變壓 器容量的 15%時，主變電壓器宜采用三繞組變壓器。 2.1.5 主變?nèi)萘亢团_數(shù)選擇計算 （1）35KV 中壓側(cè)： 其出線回路數(shù)為 4 回，,結(jié)合“1. 2 變電站的負(fù)荷分析”35kv 負(fù)荷92 . 0 tK 情況分析表 11 知： t k PPPP S kv %)51 ( cos 一一一一一一一一一一 35 郊一 92 . 0 05 . 1 9 . 0 8 . 48 . 44 . 82 . 7 27.048MVA （2）10KV 低壓側(cè)： 12 由于其出線回路數(shù)共 11 回，故可取 Kt=0.85,結(jié)合 10kv 負(fù)荷情況分析可知： 1212 10 (1 5%)(cos coscoscoscoscoscos ) coscoscoscos kvt PPPPPPP Sk PPPP 棉紡棉紡針織橡膠印染印染毛紡 市區(qū)一市區(qū)二備用一備用二 0.85 1.05 （ ) 78 . 0 6 . 3 78 . 0 6 . 3 8 . 0 8 . 4 8 . 0 8 . 4 72 . 0 6 . 3 75 . 0 6 . 3 75 . 0 8 . 4 78 . 0 8 . 4 78 . 0 8 . 4 75 . 0 6 75 . 0 6 0.85 1.05 （886.156.156.44.8+5+6+6+4.615+4.615） 58.664MVA 則三繞組變壓器的計算容量： 2 0.85 (27.04858.664)72.86 1 SjsKtSjsiMVA i 總 因此，選擇兩臺 50MVA 的變壓器。 校驗：（1） （2-1）50 選 SMVAS716.436 . 0 總 滿足一臺停運(yùn)時另一臺不小于全部容量的 60。 1212 10 (1 5%)(cos coscoscoscos ) coscoscoscos kvt PPPPP Sk PPPP 棉紡棉紡印染印染毛紡 、 針織橡膠市區(qū)一市區(qū)二 664.84.8 0.85 1.05 (0.60.60.70.7 0.750.750.780.78 4.83.63.64.84.8 0.60.60.70.60.6) 0.750.750.720.80.8 31.8MVA （2） （2-1）50 選 SMVASS kv 3 . 42 kv1035 、 也滿足一臺停運(yùn)時另一臺滿足全部一、二類負(fù)荷。 綜上所述，最終確定為 SFSZ750000/110 型變壓器。 13 2.1.6 繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇 參考電力工程電氣設(shè)計手冊和相應(yīng)的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變 電所中，如果通過主變各繞組的功率達(dá)到該變壓器容量的 15以上，或在低壓側(cè) 雖沒有負(fù)荷，但是在變電所的實際情況，由主變?nèi)萘窟x擇部分的計算數(shù)據(jù)，明顯 滿足上述情況。故 YB 市郊變電所主變選擇三繞組變壓器。 參考電力工程電氣設(shè)計手冊和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式 必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方 式有 Y 和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是型的， 我國 110KV 及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點，所以都需要 選擇的連接方式。對于 110KV 變電所的 35KV 側(cè)也采用的連接方式，而 6-0Y0Y 10KV 側(cè)采用型的連接方式。 故 YB 市郊變電所主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： 。 110. dyY nN 2.1.7 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決 在 110KV 及以上的中性點直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時的短路電流， 有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護(hù)問 題。110KV 側(cè)采用分級絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，并且選用與中性點絕緣等級相 當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。35KV 及 10KV 側(cè)為中性點不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其 中性點都采用全絕緣。 2.1.8 主變壓器的冷卻方式 根據(jù)主變壓器的型號有：自然風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷 式、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)式等。然而自然風(fēng)冷卻適用于 7.5MVA 以下小容量變壓器。 容量大于 10MVA 的變壓器采用人工風(fēng)冷。從經(jīng)濟(jì)上考慮，結(jié)合本站選用 50MVA 的 變壓器，應(yīng)選用強(qiáng)迫空氣冷卻。 表 2-1 SFSZ7-50000/110 系列電力變壓器主要技術(shù)參數(shù) 型號 額定 容量 （KVA） 額定電壓（KV） 連 接 組 別 阻抗電壓 （%） 空載 電流 （%） 損耗 （KW） 14 高 壓 中 壓 低 壓 高 低 高 中 中 低 空 載 負(fù) 載 SFSZ7-50000/11050000 110 81. 25% 38.5 2 2.5% 10.5 YN yn0 d11 1810.56.51.371.2250 =11 1123123 1 %(%) 2 ssss UUUU =-0.5 2122331 1 %(%) 2 ssss UUUU =7 3233112 1 %(%) 2 ssss UUUU 22 1 1 %11 (110) 26.62 100100 (50) SN T N UU X S （記為 0） 22 2 2 %0.5 (110) 1.21 100100 (50) SN T N UU X S 22 3 3 %7 (110) 16.94 100100 (50) SN T N UU X S 2.2 電氣主接線設(shè)計 2.2.1 電氣主接線的設(shè)計要求 變電所主接線設(shè)計是電力系統(tǒng)總體設(shè)計的組成部份。變電所主接線形式應(yīng)根 據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定， 并且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。主接線設(shè)計的基 本要求為： (1)供電可靠性。主接線的設(shè)計首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時， 要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。 (2)適應(yīng)性和靈活性。能適應(yīng)一定時期內(nèi)沒有預(yù)計到的負(fù)荷水平變化；改變 運(yùn)行方式時操作方便，便于變電所的擴(kuò)建。 (3)經(jīng)濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設(shè)投 資和運(yùn)行費(fèi)用，減少用地面積。 15 (4)簡化主接線。配網(wǎng)自動化、變電所無人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢，簡 化主接線為這一技術(shù)全面實施，創(chuàng)造更為有利的條件。 (5)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。同類型變電所采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、 標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。 參考35110KV 變電所設(shè)計規(guī)范第 3.2.1 條： 變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點及 負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資 和便于擴(kuò)建等要求。 2.2.2 主接線選擇原則 電氣主接線是指發(fā)電廠或變電站中的一次設(shè)備按照設(shè)計要求連接起來表示生 產(chǎn)、匯集和分配電能的電路,也稱為主電路.主接線形式于電力系統(tǒng)原始資料,發(fā) 電廠,變電站本身運(yùn)行的可靠性,靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān),并且對電氣 設(shè)備的選擇,配電裝置布置,繼電保護(hù)和控制方式的擬定都有較大的影響。 電氣主接線是由高壓電器通過主接線，按其功能要求組成接受和分配電能的 電路，組成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主 接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。它 直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動 裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必 須綜合處理各方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。 對電氣主接線的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個方 面。 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。 停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經(jīng)濟(jì)各部門帶來的損失將更加嚴(yán)重，往 往比少發(fā)電能的價值大幾十倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報廢、城市 生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須 保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機(jī)會越少，影響范圍越小，停電時間越短， 主接線的可靠程度就越高。 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅 正常運(yùn)行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時，也能 適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地轉(zhuǎn)換運(yùn)行方式，使停電時間最短，影 響范圍最小。因此，電氣主接線必須滿足調(diào)度靈活、操作方便的基本要求，既能 靈活地投、切某些機(jī)組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，又能滿足系統(tǒng)在事故、 檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的 16 穩(wěn)定運(yùn)行，即具有靈活性。 在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可 靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增 加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。一般 應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮： （1）投資省 主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量，降低投資；要適當(dāng)采用限制短路 電流的措施，以便選用價廉的電器或輕型電器；二次控制與保護(hù)方式不應(yīng)過于復(fù) 雜，以利于和節(jié)約二次設(shè)備及電纜的投資。 （2）占地面積少 主接線設(shè)計要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積減少。 同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對大容量發(fā)電廠或變電所，在 可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 （3）電能損耗少 在發(fā)電廠或變電所中，正常運(yùn)行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合 理地選擇變壓器的型式、容量、和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 2.2.3 電氣主接線形式的確定 目前變電所常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、 雙母線、雙母線分我們在比較各種電氣主接線的優(yōu)劣時，主要考慮其安全可靠性、 靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個方面。首先，在比較主接線可靠性的時候，應(yīng)從以下幾個方 面考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及 母線或隔離開關(guān)檢修時，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保 證對、類用戶的供電；變電站全部停電的可能性；大型機(jī)組突然停電時， 對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果因素。其次，電氣主接線應(yīng)該能夠適應(yīng)各種運(yùn)行 狀態(tài)，并且能夠靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的切換。不僅正常時能安全可靠的供電，而 且在電力系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修時，也能夠適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、 迅速地切換運(yùn)行方式，使停電的時間最短，影響的范圍為最小。再次，在設(shè)計變 電站電氣主接線時，電氣主接線的優(yōu)劣往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間，欲使電 氣主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的電氣設(shè)備和現(xiàn)代化的自動化裝置，從 而導(dǎo)致投資的增加。因此，電氣主接線在滿足可靠性與靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì) 合理就可以了。 參考35110KV 變電所設(shè)計規(guī)范 第 3.2.3 條：35110KV 線路為兩回及以下時，宜采用橋形線路變壓器組或 17 線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴(kuò)大橋形單母線或單母分段的接線形式， 3563KV 線路為 8 回及以上時，亦可采用雙母線接線，110KV 線路為 6 回及以上 時，宜采用雙母線接線。 第 3.2.4 條：在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35110KV 主接線中， 當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可以設(shè)置旁路設(shè)施。 當(dāng)有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的接 線，當(dāng) 110KV 線路為 6 回及以上，3563KV 線路為 8 回及以上時，可裝設(shè)專用的 旁路斷路器，主變壓器 35110KV 回路中的斷路器，有條件時，亦可接入旁路母 線，采用斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。 6SF 第 3.2.5 條：當(dāng)變電站裝有兩臺主變時，610KV 側(cè)宜采用分段單母線。線 路為 12 回及以上時亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路 設(shè)施。 綜合以上規(guī)程規(guī)定，結(jié)合本變電站的實際情況，110KV 側(cè)有 4 回出線（近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回） ，35KV 側(cè)有 4 回出線，10KV 側(cè)有 11 回出線（近期 9 回，遠(yuǎn) 景發(fā)展 2 回） 。故可對各電壓等級側(cè)主接線設(shè)計方案作以下處理： （1）110kv 側(cè)： 110kv 側(cè)是本站的進(jìn)線段，它對本站的可靠性有很大影響。下面擬定兩種接 線方案。 圖 2-1 單母分段的適用范圍： (1)610kv 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時。 (2)3566kv 配電裝置出線回路數(shù)為 68 回時。 (3)110kv220kV 配電裝置出線回路數(shù)為 34 回時。 雙母接線的適用范圍 當(dāng)母線回路數(shù)或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅 速恢復(fù)供電、母線或母線設(shè)備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對 接線的靈活性有一定要求時采用，各級電壓采用的具體條件如下： (1)610kv 配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時。 (2)3566kV 配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過 8 回時，或連接的電源較多、負(fù) 荷較大時。 18 (3)110220kv 配電裝置出線回路數(shù)為 5 回及以上時，或當(dāng) 110kv220kv 配 電裝置，在系統(tǒng)中后重要地位，出線回路數(shù)為 4 回及以上時。 表 2-2 單母分段與雙母接線比較 方案 項目 方案 I 單母分段方案 II 雙母接線 可靠性 用斷路器把母線分段后,對重 要用戶可從不同段引出兩個回路, 保證不間斷供電，可靠。 供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒 換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供 電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電； 檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開 此隔離開關(guān)所屬的一條回路和與此隔離開關(guān) 相連的該組母線，其它回路均可通過另外一 組母線繼續(xù)運(yùn)行。 靈活性 當(dāng)一回線路故障時,分段斷路 器自動將故障段隔離,保證正常段 母線不間斷供電,不致使重要用戶 停電。 調(diào)度靈活，各個電源和各個回路負(fù)荷可 以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng) 電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的 需要。 綜合本站實際情況，110kv 級是本站的進(jìn)線側(cè)，而且不需要經(jīng)常倒線操 作，它對本站的供電可靠性至關(guān)重要。因此選擇方案，即單母分段接線。 （2）35kv 側(cè)： 35kv 側(cè)是本站的一個出線電壓等級，它向郊區(qū)一、郊區(qū)二、水泥廠一、水泥 廠二供電。這里 、級所占比重比較高。對 35kv 側(cè)的主接線設(shè)計了兩種方案： 表 2-3 單母分段與單母接線比較 方案 項目 方案 I 單母分段方案 II 單母接線 可 靠 性 用斷路器把母線分段后,對重 要用戶可從不同段引出兩個回路, 保證不間斷供電，可靠。 靈 活 性 當(dāng)一回線路故障時,分段斷路 器自動將故障段隔離,保證正常段 母線不間斷供電,不致使重要用戶 停電。 靈活性和可靠性差，當(dāng)母線或母線隔離 開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所連接 的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢 修期間均需停止工作。此外，在出線斷路器 檢修期間，必須停止該回路的供電。 19 圖 2-2 單母線接線的適用范圍： 一般適用于一臺主變壓器的以下三種情況： (1)610kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回。 (2)3566kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回。 (3)110kv220kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 2 回。 根據(jù)本站實際情況，在 35KV 負(fù)荷中一、二類負(fù)荷比較大，發(fā)生斷電時，會 造成生產(chǎn)機(jī)械的壽命縮短產(chǎn)品質(zhì)量下降和一定的經(jīng)濟(jì)損失.因此要盡可能保證其 供電可靠性。因此選擇方案，即單母分段接線。 （3）10kv 側(cè)： 對 10kv 側(cè)的主接線擬定了兩種方案： 圖 2-3 單母線分段接線的優(yōu)缺點： 優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路， 有兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證 正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。 缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的問路都要在 檢修期間內(nèi)停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時 密向兩個方向均衡擴(kuò)建。 雙母線接線的伏缺點： 20 優(yōu)點： （1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線 而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔 離開關(guān)時，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條回路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線， 其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運(yùn)行，但其操作步驟必須正確。例如：欲檢 修工作母線，可把全部電源和線路倒換到備用母線上。其步驟是：先合上母聯(lián)斷 路器兩例的隔離開關(guān)，再合母聯(lián)斷路器 QF，向備用母線充電，這時，兩組母線 等電位，為保證不中斷供電，按“先通后斷”原則進(jìn)行操作，即先接通備用母線 上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)。完成轉(zhuǎn)換后，再斷開母聯(lián) QF 及 其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可使原工作母線退出運(yùn)行進(jìn)行檢修。 （2）調(diào)度靈活。各個電源和各個回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能 靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。通過倒閘操作可以 組成各種運(yùn)行方式。例如：當(dāng)母聯(lián)斷路器閉合，進(jìn)出線分別接在兩組母線上，即 相當(dāng)于單母線分段運(yùn)行；當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開，一組母線運(yùn)行，另一組母線備 用全部進(jìn)出線均接在運(yùn)行母線上，即相當(dāng)于單母線運(yùn)行，兩組母線同時工作， 并且通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固 定連接方式運(yùn)行。這也是目前生產(chǎn)中最常用的運(yùn)行方式，它的母線繼電保護(hù)相對 比較簡單。 根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度的需要，雙母線還可以完成一些特殊功能。例如：用母聯(lián)與系 統(tǒng)進(jìn)行同期或解列操作；當(dāng)個別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗時(如線路檢修后需要試驗)， 可將該回路單獨(dú)接到備用母線上運(yùn)行；當(dāng)線路利用短路方式熔冰時，亦可用一組 備用母線作為熔冰母線，不致影響其它回路工作。 （3）擴(kuò)建方便。向雙母線左右任何方向擴(kuò)建，均不會影響兩組母線的電源 和負(fù)荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。當(dāng)有雙回架空線路時， 可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉 跨越。 （4）便于試驗。當(dāng)個別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗時，可將該回路分開。 缺點： （1）增加了電氣設(shè)備的投資。 （2）當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒閘操作電器需在隔離開關(guān)和斷 路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。 （3）當(dāng)饋出線斷路器或線路側(cè)隔離開關(guān)故障時停止對用戶供電。 根據(jù)本站實際情況，在 10KV 負(fù)荷中，印染、毛紡廠、針織廠、棉紡廠、橡 膠廠、市區(qū)一、二類負(fù)荷比較大。若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機(jī)器損壞， 甚至出現(xiàn)事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良社會影響，嚴(yán)重時造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人 21 員傷亡，必須保證其供電可靠性。且此電壓等級出線回數(shù)多，需經(jīng)常倒換。因此 選擇方案雙母接線。 表 24 主接線方案表 110kv35kv10kv 單母分段接線 單母分段雙母接線 22 第 3 章 短路電流的計算 3.1 短路的概念及路電流的種類 3.1.1 短路的概念 電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網(wǎng)的正常運(yùn)行中，并 有可能損壞電氣設(shè)備。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行中，都要對供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 短路電流計算，以便正確地選用和調(diào)整繼電保護(hù)裝置，正確地選擇電氣設(shè)備，確 保電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。 短路的種類有以下幾種： （1）三相短路。 （2）兩相短路。 （3）兩相短路接地。 （4）單相短路（接地） 。 三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍然是對稱的，只是三相電 流特大。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值不相 等，相角也不同。 3.1.2 短路電流的暫態(tài)過程和短路電流種類 1短路電流的暫態(tài)過程 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，由于短路回路存在著電感，電流不能突變，因 此有一個暫態(tài)過程。短路電流隨時間變化，最后達(dá)到穩(wěn)定值。 短路全電流 id 由對稱的周期分量和不對成的非周期分量兩部分合成，即 z i f i 。周期分量先開始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值。非周期分量按指 dzf iii z ii 數(shù)規(guī)律衰減，其衰減時間常數(shù)為 0.05-0.2。 2計算各短路電流的目的 （1） 短路沖擊電流：用來校驗電氣設(shè)備和母線的動穩(wěn)定。 ch i （2） 短路全電流最大有效值 Ich（第一周期短路全電流有效值）：用來校 驗電氣設(shè)備和母線的動穩(wěn)定。 （3）超瞬變短路電流有效值 I：用來作繼電保護(hù)的整定計算和校驗斷路器 23 的短流量。 （4） 短路后 0.2 秒后的短路電流周期分量有效值：用來校驗斷路器的 0.2 I 斷流量。 （5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值：用來校驗電氣設(shè)備和載流部分的熱穩(wěn)定。I （6） 短路后 0.2S 后的短路容量：用來校驗斷路器的遮斷容量。 0.2 s 3.2 短路電流的計算 一、為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因 素的影響，做出一下規(guī)定： （1） 所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系 統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。 （2） 認(rèn)為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電 抗值不隨電流的變化而變化。 （3） 輸電線路的分布電容略去不計。 （4） 每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的 誤差很小。因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多。 （5） 計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線 路等元件的電抗，因為這些元件 X/3R 時，可以略去電阻的影響。 （6） 短路點離同步調(diào)相機(jī)和同步電動機(jī)較近時，應(yīng)該考慮對短路電流值的 影響。有關(guān)感應(yīng)電動機(jī)對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容 量電動機(jī)正在運(yùn)行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。此時， 電動機(jī)將變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，母線上電壓低于電動機(jī)的反電勢。 （7） 在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠(yuǎn)的電源與近的電源不能合并,兩個容 量相差很大的電源不能夠合并。 （8） 以供電電源為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值3.5,可以認(rèn)為電源容量為無限大容 量的系統(tǒng),短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。 二、短路電流的標(biāo)幺值計算法 短路電流計算,根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況,可以采用標(biāo)幺值或有名值計算,那 種方法方便就采用那種方法.在高壓系統(tǒng)中通常采用標(biāo)幺值計算. 所謂標(biāo)幺值,是實際值與基準(zhǔn)值之比. 標(biāo)幺值沒有單位.設(shè)所選頂定的基準(zhǔn) 24 值電壓,基準(zhǔn)電流,基準(zhǔn)容量及基準(zhǔn)電抗分別為,則這一元件的各已 j U j I j S j X 知量的標(biāo)幺值分別為 , j j U U U J j S S S 3 j J Jj U I II IS 2 33 /3 jjj j jjj jj I XI XS X XX XUUUI 式中： S、U、I、X-以有名單位表示的容量(MVA)、電壓(KV)、電流(KA) 、電抗； 、-以基準(zhǔn)量表示的容量(KVA)、電壓(KV)、電流(KA)、 j S j U j I j X 電抗。 工程計算上通常先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，與其相應(yīng)的基準(zhǔn)電流 j S j U 和基準(zhǔn)電抗,均可由這兩個基準(zhǔn)值導(dǎo)出。 j I j X 基準(zhǔn)容量可采用電源容量或一固定容量，為了計算一致，通常采用 =100MVA 為基準(zhǔn)容量；基準(zhǔn)電壓一般采用短路點所在級的網(wǎng)路平均額定電壓， j S 即=。 j U p U 表 31 電力系統(tǒng)各元件阻抗值的計算公式 計算公式 序號元件名稱給定參數(shù)電抗平均值 通用式 =100MVA j S 1 發(fā)電機(jī) （或電動 機(jī)） 額定容量 e S 超瞬變電抗百 分?jǐn)?shù)% d X % 100 j d d e S X X S * 1 % dd e XX S 2變壓器 額定容量 p U 阻抗電壓百分 % 100 j d b e S U XX S * 1 % bd e XU S 25 比% d U 3 10（6） KV 電纜 平均電壓 p U 每千米電抗 0 X 線路長度 L 0.08/ KM 0 2 j p S XX L U * 2 8 p L X U 4 10（6） KV 架空線路 平均電壓 p U 每千米電抗 0 X 線路長度 L 0.4/ KM 0 2 j p S XX L U 2 40 p L X U 535KV 架空線路 平均電壓 p U 每千米電抗 0 X 線路長度 L 0.425/ KM 0 2 j p S XX L U 2 42.5 p L X U 6電抗器 額定電壓 e U 額定電流 e I 電抗百分?jǐn)?shù) 0% X % 100 j e k ep I UX X IU 三、短路電流的有名值計算法 在有名值計算法中，每個電氣元件的單位是有名的，而不是相對值。在比較 簡單的網(wǎng)路低電壓電網(wǎng)，常采用有名值計算法計算短路電流。采用此方法計算， 須將各電壓等級的電氣元件參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級上來。凡涉及發(fā)電機(jī)、變 壓器、電動機(jī)、電抗器等元件的百分?jǐn)?shù)電抗值（銘牌上一般有標(biāo)出）均應(yīng)換算成 有名值來計算。 電力系統(tǒng)各元件阻抗有名值的計算公式如下： （1）發(fā)電機(jī)（電動機(jī)） 2 % 100 p d d e U X X S 式中： -發(fā)電機(jī)的超瞬變電抗值； d X -發(fā)電機(jī)以額定值為基準(zhǔn)的超瞬變電抗的百分?jǐn)?shù)；% d X -發(fā)電機(jī)額定容量（MVA） ； e S （2）變壓器： 2 3 2 10 dp b e PU R S 26 22 bbb XZR 2 % 100 p d b e U U Z S 當(dāng)電阻值允許忽略不計時， 2 % dP b ee UU X SS 式中： 、-變壓器的電阻、電抗、阻抗； b R b X b Z -變壓器以額定值為基準(zhǔn)的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)；% d U -變壓器短路損耗（KW） d P （3）電抗器 2 % 1003 p k k ee U X X I U 式中： -電抗器以額定值為基準(zhǔn)的電抗百分?jǐn)?shù)；% k X -電抗器的額定電流和額定電壓（KV、KA） ； ee IU （4）線路 2 0 p e U Rr L U 2 0 p e U Xx L U 式中： 、-線路單位長度的電阻和電抗（） ； 0 r 0 x/ KM -線路運(yùn)行的額定電壓（KV） ； e U 27 3.3 在最大運(yùn)行方式下的短路電流 圖 3-1 系統(tǒng)接線簡圖 將有名值轉(zhuǎn)換成標(biāo)幺值： 1.選擇基準(zhǔn)容量 =100MA 基準(zhǔn)電壓為各級電壓的平均額定電壓。 B S 線路電抗取 X=0.4 KM 線路 L1: 11 0.4 8032 L XXL 線路 L2: 22 0.4 104 L XXL 線路 L3: 33 0.4 6024 L XXL * 11 22 100 320.24 (115) B LL B S XX U * 22 22 100 40.03 (115) B LL B S XX U * 33 22 100 240.18 (115) B LL B S XX U * 11 22 100 26.620.20 (115) B TT B S XX U * 33 22 100 16.940.128 (115) B TT B S XX U 110kv 側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)圖： 28 圖 3-2 先將它化成星形： 圖 3-3 將、化成、。 * 3 X * 4 X * 5 X * 13 X * 14 X * 15 X * * 34 13 * 345 0.03 0.24 0.016 0.030.240.18 X X X XXX * * 35 15 * 345 0.24 0.18 0.096 0.030.240.18 X X X XXX 將、合并成；