220kv变电所课程设计

大学电气工程学院毕业设计第1页共83页引言引言引言引言随着我国某地区工农业生产的迅速发展，电力系统的发展和负荷的增长，电力网容量的增大，电压等级和综合自动化水平也不断提高，该地原有变电所设备陈旧，占地较大，自动化程度不高，为满足该地区经济的持续发展和人民生活的需要，电网正在进行大规模的改造，对变电所的设计提出了更高、更新的要求。建设新的变电所，采用先进的设备，使其与世界先进变电所接轨，这对提高电力网的供电可靠性，降低线路损耗，改善电能质量，增加电力企业的经济效益有很大的现实意义。而且通过本次设计也是对自己大学期间所学知识及能力的检验与提升，对以后的工作也有很大的帮助。随着国家经济实力的增强，电力行业的重要性越来越明显了。电力行业是国民经济发展的基础和关键，电力系统的发展与时俱进。高质量的电力资源和可靠的供电水平是衡量电力行业发展的指标。电能是现代社会中重要、也是最方便的能源。本设计是针对地区变电所的要求进行配置的，它主要包括了四大部分，分别为电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择。并对该设计进行了理论分析，在理论上证实了变电所实际可行性，其达到了设计要求。变电所的电气主接线设计是整个变电所的核心技术。它对变电所内电气设备选择、布置、继电保护及自动装置的设计、变电所总平面布置的设计，都起着决定性的作用。1、原始资料分析原始资料分析原始资料分析原始资料分析11、原始资料原始资料原始资料原始资料1、建立变电所的目的因为某地区的电力系统发展与负荷增长拟建一220KV变电所向该地区110KV和10KV供电，220KV、110KV和10KV的最大利用小时数分别为4800、5000和4500小时。2、拟建变电所概况大学电气工程学院毕业设计第2页共83页图113、地区自然条件年最高温度41，年最低温度5，年平均温度为14,当地雷暴日为36日年，交通便利。12、负荷资料情况负荷资料情况负荷资料情况负荷资料情况1、220KV线路5回，架空线路，采用导线型号LGJQ3002、110KV线路8回，另外预留一回备用，负荷如下表1表11110KV负荷名称最大负荷功率因数回路数线路长度石化35092架空50KM炼油厂30092架空30KMA变电所25091架空60KMB变电所22091架空90KMC变电所10091架空110KMD变电所200851架空85KM3、10KV线路共10回,预留两回备用负荷如下表1210KV负荷名称最大负荷功率因数回路数线路长度电缆厂150851架空5KM机械厂30851架空3KM纺织厂250851架空8KM水泥厂30851架空6KM大学电气工程学院毕业设计第3页共83页造纸厂250851架空4KM水厂50852架空7KM建材厂250851架空55KM以上负荷的同时系数为094、110KV负荷与10KV负荷同时系数为0855、所用负荷计算表13所用电负荷名称容量KW台数备注主变风扇015266连续经常主充电机201连续不经常浮充电机141连续经常蓄电池通风141连续不经常蓄电池排风171连续不经常锅炉房水泵171连续经常空压机222短时经常载波室171连续经常220KV配电装置电机20短时不经常110KV配电装置电机20短时不经常220KVDL冬天加热器1连续经常110KVDL冬天加热器1连续经常室外配电装置照明20连续经常室内配电装置照明20连续经常2、电气主接线电气主接线电气主接线电气主接线21、电气主接线的设计原则和要求变电所电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。大学电气工程学院毕业设计第4页共83页211、主接线的设计原则主接线的设计原则主接线的设计原则主接线的设计原则1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。变电所在电力系统中的地位和作用事决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2、考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源和出线回数。3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。4、考虑主变压器台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。212、主接线设计的基本要求主接线设计的基本要求主接线设计的基本要求主接线设计的基本要求根据我国原能源部关于220500KV变电所设计技术规程SDJ288规定“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。大学电气工程学院毕业设计第5页共83页1、可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线可靠性的标志（1）断路器检修时是否影响供电；（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；（3）变电所全部停电的可能性；（4）有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在999以上。2、灵活性主接线的灵活性有以下几方面要求（1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。（3）扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。3、经济性经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。22、主接线方案比较及确定主接线方案比较及确定主接线方案比较及确定主接线方案比较及确定根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出。进而，以优化组合的方式，组成最佳可比方案。221、220KV220KV侧主接线侧主接线侧主接线侧主接线1、220KV侧主接线方案选择因设计书规定220KV线路共5回，其中预留一回备用。所以根据电力工大学电气工程学院毕业设计第6页共83页程电气设计手册电气一次部分第二章第二节5220KV高压配电装置的基本接线及适用范围（P48页）。所以220KV线路可以选用双母接线或双母带旁路接线两种方案。方案一图21双母带旁路接线方案二图22双母接线2、220KV方案比较与确定（1）双母接线优点线路简单、灵活；经济性相对较好，投资少。缺点可靠性相对较差。（2）双母带旁路接线优点供电可靠，调度灵活，扩展方便。缺点经济性较差，增加了隔离开关数目，检修时容易误操作。大学电气工程学院毕业设计第7页共83页（3）通过对以上两种接线优缺点的分析，可见，对于220KV侧若采用双母带旁路接线方式，其优点是可靠性高，在不给用户停电的情况下可以对出线的断路器进行检修，不使线路停电。扩展和调度都灵活；缺点是增加了隔离开关数目。鉴于220KV线路负荷具有相当的重要性，处于可靠性考虑，这里选择方案一双母带旁路接线方式。222、110KV侧主接线侧主接线侧主接线侧主接线1、110KV侧主接线方案选择因110KV线路8回，另外两回备用，进出线回路数比较多。根据根据电力工程电气设计手册电气一次部分P48页，110KV220KV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110KV220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时，系统可选用单母分段带旁路接线和双母带旁路接线两种接线方案。方案一图23双母带旁路接线方案二大学电气工程学院毕业设计第8页共83页图24单母分段带旁路接线2、110KV方案比较与确定1双母带旁路接线优点供电可靠，调度灵活，扩展方便。缺点经济性较差，增加了隔离开关数目，检修时容易误操作。2单母分段带旁路接线优点母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；一段母线故障时（或检修），仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。在不给用户停电的情况下可以对出线的断路器进行检修，不影响用户供电。缺点经济性差，多了一个断路器和数个隔离开关；占地面积大。3通过对以上两种接线优缺点的分析，可见，对于110KV侧若采用双母带旁路接线接线方式，其优点是可靠性高，当一组母线出现故障可将负荷转至另一母线，不使线路停电。扩展和调度都灵活；缺点是增加了隔离开关数目，检修时容易误操作。但是110KV考虑的主要是可靠性，所以选方案一双母带旁路接线接线223、10KV10KV侧主接线侧主接线侧主接线侧主接线1、10KV侧主接线方案选择10KV线路共10回，另外预留两回备用，进出线回路数很多。根据电力工程电气设计手册电气一次部分P47页。610KV配电装置出线回路数为6回大学电气工程学院毕业设计第9页共83页及以上时，可选用单母分段接线及单母分段带旁路接线两种接线方案。方案一图25单母分段接线方案二图26单母分段带旁路接线2、10KV方案比较与确定1单母分段接线优点母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；一段母线故障时（或检修），仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。缺点当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，接在该段母线上的电源和出线，在检修期间必须全部停电；任一回路的断路器检修时，该回路必须停止工作。大学电气工程学院毕业设计第10页共83页2单母分段带旁路接线优点母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；一段母线故障时（或检修），仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。在不给用户停电的情况下可以对出线的断路器进行检修，不影响用户供电。缺点经济性差，多了一个断路器和数个隔离开关；占地面积大。3通过对以上两种接线优缺点的分析，可见，对于10KV侧若采用单母分段接线方式，其优点是可靠性高，在不给用户停电的情况下可以对出线的断路器进行检修，不使线路停电。扩展和调度都灵活；缺点是增加了隔离开关数目和断路器，检修时容易误操作。10KV线路回路虽多，但负荷不是很重要，所以考虑的主要是经济性，该接线方式采取方案一单母分段接线方式。23、变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择231、主变压器台数的确定主变压器台数的确定主变压器台数的确定主变压器台数的确定为保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器。对于大型超高压枢纽变电所，装设两台大型变压器，当一台发生故障时，要切断大量负荷是很困难的。因此，对大型枢纽变电所，根据工程具体情况，应该安装24台主变压器。这种装设方法可以提高变电所的供电可靠性，变压器的单台容量以及安装的总容量皆可有所节约，且可根据负荷的实际增长的进程，分期逐台装设变压器，而不致积压资金。当变电所装设两台及以上的主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余变压器容量至少能保证所供的一级负荷或变电所全部负荷的6075。通常一次变电所采用75，二次变电所采用60。232、变压器绕组数的选择变压器绕组数的选择变压器绕组数的选择变压器绕组数的选择具有三种电压的变电所，例如220、110、35KV，一般采用三绕组变压器。关于三绕组主变压器的阻抗和分接头的选择，现说明如下1、三绕组变压器的最大阻抗放在高、中侧还是高、低侧以及中低侧，其短大学电气工程学院毕业设计第11页共83页路容量对高压系统稳定、继电保护、供电的电压水平以及电压的调整都有很大的影响，必须全面综合的考虑这些因素。2、三绕组变压器在制造上有两种基本组合方式1升压结构。这种结构绕组的排列为铁芯中压低压高压绕组，故高、中压间阻抗最大。2降压结构。其绕组排列为铁芯低压中压高压绕组，故高、中压间阻抗最大。3、双绕组和三绕组变压器的变比和分接头可按制造标准选择，即变压器低压侧的线间电压为受电设备额定电压的105，高、中压侧则为110，并带有225的分接头。若正常运行时，高、低压同时向中压供电，则高压绕组的端电压应为受电设备额定电压的100，分接头可根据要求选用225、125、325或425。233、主变压器型式的选择主变压器型式的选择主变压器型式的选择主变压器型式的选择1、变电所的主变压器一般采用三相变压器，如因制造和运输条件限制，在220KV的枢纽变电所中，一般采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相。当主变压器超过一组，且各组容量满足全所负荷的75要求时，可不装设备用相。2、变电所中的主变压器在系统有调压要求时，一般采用有载调压变压器。有载调压变压器可以带负荷调压，有利于变压器的经济运行。因此，在新设计的变电所中，大都采用这种型式的变压器。3、与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除低压负荷较大或高中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需技术经济比较。234、主变压器容量的选择主变压器容量的选择主变压器容量的选择主变压器容量的选择1、为了正确的选出变压器额定容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并从该曲线得出变电所的年及日最高负荷和平均负荷。2、主变容量的确定应根据电力系统510年的发展规划进行选择，因此，为了确定合理的变压器容量，必须尽可能把510年负荷发展规划做得正确，这是最根本3、变压器的最大负荷按下式确定为PMK0P大学电气工程学院毕业设计第12页共83页式中PM变电所最大负荷；K0负荷同时系数；P按负荷等级统计的综合用电负荷。4、如果变压器容量按条件SEPM选出，那么，当曲线的尖峰负荷只占很短时间（051H）时，则变压器长时间工作在欠载状态下，从而增大了变压器的安装容量。在多数情况下，把变压器的额定容量选择到接近于较长运行时间的最大负荷较为有利，同时考虑充分利用变压器在正常情况下的过负荷能力。变压器的过负荷能力，取决于昼夜负荷曲线的负荷系数，以及昼夜和年温度变化特点，并取决于变压器的冷却方式。5、从年度损失和投资方面来讲，变压器过负荷运行小时数越大则越经济。原苏联在选择单台变电所的额定容量时，计及变压器允许的经常性过负荷。根据对多数终端，分支和企业变电所的统计，表明变压器容量SE（07508）PM选择较为合理。此时，以变压器的正常过负荷能力来承担变压器所遭受的短时高峰负荷（连续运行时间不宜超过1H），过负荷以不缩短变压器的寿命为限。因为变压器为具有高可靠性和低事故的元件，可允许在网络故障状态下有较大的过负荷，其寿命并不怎么缩短。6、对两台变压器的变电所，变压器的额定容量可按下式确定为SE07PM即按70的全部负荷选择，因此变电所的总安装容量为SE207PM14PM当一台变压器停运时，可保证对70负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40，则可保证98负荷供电。若取SE06PM，则当一台变压器停运时，可保证对60的负荷供电，考虑变压器的过负荷能力为40，则可保证84负荷的供电。由于一般变电所中，大约有25的非重要负荷，在事故状态下可以切除，因此，采用SE06PM，对变电所保证重要负荷来说明是可行的。7、前些年来我国对安装两台主变的变电所，通常接SE06PM选择每台主变容量。但是，现在的先进国家，诸如俄罗斯，日本，加拿大等国，规定当一台主变停运时，保证全部符合的70，83，75。为提高供电可靠性，在1989年我大学电气工程学院毕业设计第13页共83页国原能源部所颁发的SDJ288标准中，规定当一台主变停运时，其余主变容量应保证该所全部负荷的70，这样，再将变压器的过负荷能力考虑进去，大致可以满足全部负荷的需要。235、主变压器的选择的计算主变压器的选择的计算主变压器的选择的计算主变压器的选择的计算110KV和10KV负荷同时系数均为09；110KV负荷与10KV负荷同时系数为085；故有1、110KV侧总负荷计算S1（PMAXCOS）09（3530252210）0920085090915908509143177MVA2、10KV侧总负荷计算S2（PMAXCOS）0908509235290921176MVA3、220KV侧总负荷计算所用电负荷分析连续经常、连续不经常都得计算PPNS3S01526620314114117322205121243KVA考虑负荷同时系数，主变压器承担总负荷SS109S20909S3（143177092117609）0901243133250MVA最大方式下运行且留裕10后的容量SS（110）13325110大学电气工程学院毕业设计第14页共83页146575MVA一台主变停运（检修）时，主变要满足的容量SS（110）801465750811726MVA经过计算和分析可确定主变压器的容量要为最接近146575MVA为了满足系统对本变电所的技术要求并查220KV变电站设计指导，两台变压器同时投入，选择SFPS7150000/220的主变，其调压范围为220225/121/105KV。其技术参数列表如下表21主变参数表产品型号额定容量/KVA电压组合及分接头范围/KV高压中压低压短路阻抗（）高中、中低、高低、SFPS7150000/220150000220121105225121479222424、所用变压器的选择所用变压器的选择所用变压器的选择所用变压器的选择241、所用变压器主要参数选择所用变压器主要参数选择所用变压器主要参数选择所用变压器主要参数选择1、绕组接线。常用的绕组接线有YYN和DYN接线两种。YYN接线在低压侧单相接地时，因变压器零序阻抗大，而高压侧零序电流小，所以无法实现过电流保护。DYN接线变压器，因三角形绕组有零序电流通路，零序阻抗较小，与正序阻抗接近。低压侧单相接线短路时，高压侧也有断路电流（正序、负序），容易实现过电流保护。三角形绕组也是三倍次谐波电路的通路，有利于改善负荷侧电压波形畸变。低压侧中性点浮动位移也小，低压侧电压也比较稳定。因此，无特殊要求的情况下，所用变压器应优先选用DYN接线变压器。2、变压器阻抗的选择。所用变压器的阻抗的大小直接影响低压侧断路电流的大小，母线电压波动和电动机的启动条件。220500KV变电所，380/220系统一般没有大型电动机，电压波动如超过5可采用带负荷调压变压器，因此所用变压器阻抗的选择主要考虑限制低压侧短路电路的水平。3、所用变压器的额定电压选择。在220KV变电所，当所用变压器接于10KV配电装置主母线时，主母线与10KV配电网相连，通过主变压器调压分接开关和大学电气工程学院毕业设计第15页共83页投切电容器组来调整10KV母线电压，其波动范围在10KV配电网允许的范围内，一般不超过5。因此，这类所用变压器的额定电压按主变压器低压侧的额定电压选择，其电压变化范围可按一般配电变压器的情况来考虑。242、所用变压器容量的计算与选择所用变压器容量的计算与选择所用变压器容量的计算与选择所用变压器容量的计算与选择1、所用电的设计的一般规定1确定所用变压器的台数。一般的变电所，均装设两台所用变压器，以满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要。另外，如果能够从变电所外引入可靠的380V备用电源时，变电所可以只装设一台所用变压器。2确定所用变压器的容量。根据所用负荷的统计和计算，并考虑今后负荷的发展，选用合适的变压器容量。（所用电负荷见表13。）3确定所用变压器电源的引接方式。当变电所内有较低电压母线时，一般从这类母线上分别引用所用电源，这种引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。如果能从两个不同电压等级上人分别引用所用电源，则供电可靠性更高。摘自电力系统分册P68所用变压器低压侧多采用单母线接线方式。当有两台所用变压器时，采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以限制故障范围，提高供电的可靠性。摘自电气工程手册P1122、所用电负荷的计算原则1连续运行的设备应予计算2机组正常运行时不经常而连续运行的设备也应计入3不经常短时及不经常而断续运行的设备不予计算，但由电抗器供电的应全部计算；4由同一电源供电的互为备用设备只计算运行的部分；5由不同电源供电的互为备用设备，应全部计算；但台数较多时，允许扣除其中一部分；6对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算。当两个低压绕组接有互为备用设备时，对高压绕组只计算其运行部分，对低压绕组一般不予计算；7对于分裂电抗器应分别计算每一通过的负荷，其计算原则与普通电抗器大学电气工程学院毕业设计第16页共83页相同。3、计算方法在选择所用变压器容量时，首先要进行所用变压器的负荷统计。所用变压器的负荷可按动力负荷，加热负荷，照明负荷换算法按下式计算所用变压器的负荷SK1P1P2P3式中S所用变压器的计算容量，KVA；K1动力负荷换算系数，一般取08085；P1总动力负荷，KW；P2总加热负荷，KW；P3总照明负荷，KW。求出所用变压器的计算容量后，再选取大于计算容量的标准容量作为选择的所用变压器容量。根据本设计中的所用负荷可求出本变电所的所用变压器容量为SK1P1P2P3085（2660152014141734440）240164655KVA考虑当一台变压器故障时，另一台变压器超负荷30时，以保证输送容量为负荷的70。故KVASSSS6688703131655164703170考虑到建成后510年的规划负荷选择、并适当考虑到远期1020年的负荷发展，应留有10的裕量来确定。所以，所用变压器的计算容量为KVASS5269766881111所用结合工程的实践可以选择出所用变压器的容量为KVAS160所用综合上述所述可以知所用变压器为10KV级树脂浇注干式电力变压器。查有关变压器型号手册所选所用变压器的型号的技术数据如下表所示大学电气工程学院毕业设计第17页共83页表22SC8160/10参数表产品型号S9100/10电压组合高压/KV高压分接范围低压KV10504联结组标号YYN0空载损耗/W700负载损耗/W2650空载电流22短路阻抗425各级电压中线点运行方式各级电压中线点运行方式各级电压中线点运行方式各级电压中线点运行方式电力系统的中性点是指接成星形的三相变压器绕组或发电机绕组的公共点。中性点的接地方式为两大类一类是大电流接地系统（或直接接地系统），包括中性点直接接地或经小阻抗接地；另一类是小电流接地系统（或非直接接地系统），包括中性点不接地或经消弧线圈接地。运行经验说明，电力系统中发生单相接地故障的比重很大，约总故障的65左右。在大电流接地系统中发生单相接地故障时，接地相的电源将被短接，形成很大的单相接地电流。此时断路器会立即动作切除故障，从而造成停电事故。在小电流接地系统中发生单相接地故障时，不会出现电源被短接的现象，因此系统可以带接地故障继续运行（一般允许允许2H），待做好停电准备工作后再停电排除故障。可见采用小电流接地的运行方式可以大大提高系统供电的可靠性。但这种运行方式的缺点是，发生单相接地时非接地相的对地电压将上升为线电压，因此线路及各种电气设备的绝缘均要按长期承受线电压的要求设计，这将使线路和设备的绝缘费用增大。电压等级越高，绝缘费用在电力设备造价中所占的比重越大，因此在110KV及以上的电力系统中都采用中性点直接接地的运行方式。只有在60KV及以下的电力系统中才采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式。为了减少单相接地时线路跳闸造成的供电中断，可辅以单相或三相自动重合闸的措施，即断路器在切断线路的单相接地故障后，经很短的时间间隔（例如03S）再自动关合。如果故障是暂时性的自动熄灭。此时断路器自动重合后，线路就可恢复正常运行。大学电气工程学院毕业设计第18页共83页中性点直接接地系统的另一缺点是，数值很大的单相短路电流是以导线及大地为回路流通的。这个回路所包含的面积很大，其磁力线对外界的干扰很强，会在附近的通信线路上感应出极为危险的电压。为此在设计线路时应使其远离通信线路，或在通信线路上添加保护装置，把线路单相接地对通信线路的干扰限制在允许的范围内。在我国1060KV电网均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，以保证在单相接地故障时，能带故障运行2H。但对35KV以下的电力系统，如果出线很多，单相接地故障时，要求配置的消弧线圈容量过大，显得不经济又不方便运行时，只要电网有足够的备用容量，单相接地跳闸不会对安全供电带来很大影响时，也可以考虑采用中性点直接地或经小阻抗接地的运行方式，所选阻抗值以能保证在单相接地时继电保护动作使断路器跳闸为原则。发电机一般均为采用中性点不接地或经消弧线圈接地运行方式，这也是为了保证在电机发生单相接地故障时，能坚持2H带故障运行，而为了防止故障电流烧坏定子铁芯，应将单相接地电流限制在5A以下。但对没有直配线的特大容量机组来说，为降低作用在电机绝缘上的电压，也可考虑采用中性点直接接地或经小阻抗接地的运行方式。3、短路电流计算短路电流计算短路电流计算短路电流计算31、短路计算的一般规定和基本假设短路计算的一般规定和基本假设短路计算的一般规定和基本假设短路计算的一般规定和基本假设1、短路计算的一般规定1验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划内容计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本工程建成后5至10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具体反馈作用对异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的点。对带电抗器的6KV至10KV出线与变电所所用分支回路，除其母线与母线隔离开关之间隔离板前的引线和套管的计算短路点选择在大学电气工程学院毕业设计第19页共83页电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点选择在电抗器后。4导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流，一般按三相短路验算。2、短路计算的基本假设短路电流的计算中，常采用以下假设和原则1正常工作时，三相系统对称运行；2所有电源的电动势相位角相同；3系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流以及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120度电角度；4电力系统中，各个器件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流大小变化而变化；5同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；6短路发生在短路电流为最大值的瞬间；7不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；8除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，器件的电阻都忽略不计；9器件的参数都取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；10输电线的电容略去不计，用概率统计法制定短路电流运算曲线。32、短路电流的计算短路电流的计算短路电流的计算短路电流的计算短路电流由于其值很大，在极短的时间内就能产生较大的损耗，由于来不急散发热量而造成电气设备的温度急剧升高，引起设备的老化或损坏，对供电的可靠性产生影响。当所选设备不能满足短路电流的限制时，对供电的可靠性将产生极为严重的影响。为此，在设计主接线时，应计算短路电流。短路电流计算的目的是为设备的选型提供依据；初步考察短路事故对变电所以及系统的可靠性和稳定性的影响，为变电所主接线形式的选定、继电保护装置的选择和整定计算提供依据。此外，通过对短路电流的计算，还可初步确定系统的损耗，为变电所的中枢点调压提供依据。本次短路计算中，选取了两个短路计算点，110KV母线和220KV母线上各一个；短路类型定为对系统影响最为严重的三相短路。大学电气工程学院毕业设计第20页共83页321、计算计算计算计算220KV220KV侧母线处发生三相短路时的情况侧母线处发生三相短路时的情况侧母线处发生三相短路时的情况侧母线处发生三相短路时的情况已知条件汽轮发电机G1S1200MVA,XD1/014。汽轮发电机G2S2800MVA，XD2/004。汽轮发电机G3S3600MVA，XD3/018。G4XD4/014主变压器T1、T2ST150MVA，X（12）14，X（23）9，X（13）22。线路L型号为LGJQ300,XL04/KM,G1到220KV母线的距离为L1L80KMG2到220KV母线的距离为L2L150KMG1与G2之间的联络线长度为X12180KM。G3到220KV母线的距离为L3L200KMG4到220KV母线的距离为280双回线路。解参数计算及网络化简选取SB800MVA，VBVAV作等值网络并计算其参数，则有G1XD1/DXNBSS014200800056G2XD2/DXNBSS004800800004G3XD3/DXNBSS018600800024G4XD4014图31网络总图变压器大学电气工程学院毕业设计第21页共83页高压侧X112X（12）X（13）X（23）15080012（014022009）150800072中压侧X212X（12）X（23）X（13）15080012（014009022）800/1500027低压侧X312X（23）X（13）X（12）15080012（009022014）800/1500453线路X1L04802302308000484X2L041502302308000907X3L042002302308001209X23041802302308001089X4L12042802302308001694双回线路网络化简，星三角变换及并联支路合并得图32网络化简即有XA209108919070089190703322322LLLXXXXX0623XB209108919070089120913322323LLLXXXXX0717XC20910891907090702091332223LLLLXXXXX0660XN1XD1/X1L01404840624，XN2XD4/X4L01408470987进一步对上图进行网络化简得（分别求出各发电机对短路点的转移阻抗）如图大学电气工程学院毕业设计第22页共83页图33220KV侧母线处发生三相短路即根据图32有XE（0040623）0667170180907062300401811XF018071706663004066071701802449至此,即可算出各电源点到220KV母线短路点的计算电抗得发电机G1到短路点的计算电抗为XJS106248002000156发电机G2到短路点的计算电抗为XJS218118008001811发电机G3到短路点的计算电抗为XJS324498006001837发电机G4到短路点的计算电抗为XFS40987查汽轮机计算曲线数字表求各电源点到短路点的短路电流的标幺值表31汽轮机计算曲线数字表XJS提供短路电流0S02S04S1S2S4SXJS1676343363649306027062490XJS2057005390548058405840584XJS3055405240534056605660566网络中无限大功率电源供给的短路周期电流是不衰减的，并由下式确定IPSSXF1987011013先算基准电流IN123032000502KAIN223038002008KAIN323036001506KAIN423038002008大学电气工程学院毕业设计第23页共83页表32各电源点到短路点的电流有名值为XJS提供短路电流KA0S02S04S1S2S4SXJS1339521771832153613581250XJS2114510821100117311731173XJS3083407890804085208520852XFS4203420342034203420342034总短路电流74086082577559554175309短路电流最大有效值151IP1118691848713844881808017冲击电流218IP188551547914685142391378613511短路容量STMVA295105242283229854222882215792211489322、110KV110KV母线短路点短路电流计算母线短路点短路电流计算母线短路点短路电流计算母线短路点短路电流计算已知条件同上,这里不再写出,作出其等值电路图得注意,母线220KV的上方电路化简完全适用于本网络图34110KV母线发生三相短路由图34所示的等值网络有XEFN10624/1811/2449039XR1207200270374由此可算出等值机1、2、3及发电机G4到110KV侧母线处短路点的转移阻抗得X123F0390374987037403900912X4F09870374390374098702308由此算出等值机1、2、3及发电机G4到短路点的计算电抗为大学电气工程学院毕业设计第24页共83页XJS123F09128006008002001824XFS4F2308由上式可知XJS123F18246070）其中装设电抗器后，系统对短路点D3的转移阻抗为3121/10LDCBAFFXXXXX，495143228021从而计算电抗为99249518001600/10/10BNSSFJSXX短路电流标幺值为334099211/10JSXPI，短路电流有名值为KAIIBUSP385293340510316003/。所以选择型号为XKGL1020006的电抗器表42电抗器XKGL1020006参数型号额定电流/A电抗率/三相通过容量/KVAR单相无功容量/KVAR额定电感/MH短时电流/KA动稳定电流峰值/KAXKGL102000620006311547069280551400102044、互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用是1、将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。大学电气工程学院毕业设计第36页共83页2、使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。441、电流互感器的选择电流互感器的选择电流互感器的选择电流互感器的选择1、概论1电流互感器的特点一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关；电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。2一次额定电流的选择在现在电流互感器的一次额定电流应大于所在回路可能出现的最大的负荷电流。确定最大负荷电流时，应考虑回路可能出现的过负荷、近5年之内负荷的增长等情况。如果没有条件确定最大负荷电流时，也可以考虑与所在回路的其他电气设备，如断路器、隔离开关等设备的额定电流相谐调一致。应满足短时热稳定、动稳定电流的要求。一般来说，电流互感器的一次额定电流越大，所能承受的短时热稳定和动稳定电流值也越大。有的电流互感器所在回路正常电流并不大，但短路电流很大，为了满足短时热稳定、动稳定电流的要求，不得不加大电流互感器的一次额定电流。由同一母线引出的各回路，电流互感器的变比尽可能相同，以方便维护和实现母线差动保护。选取的电流互感器一次额定电流值应与国际规定的一次电流标准值相一致，尽量不采用非标准值。3二次额定电流的选择GB12081987规定标准的电流互感器二次电流为1A和5A。电流互感器的二次额定电流采用1A还是5A，需经技术经济比较确定。采用1A时，电流互感器本身的投资略有增加，而电流互感器回路的控制电缆投资减少；相反，采用5A时，电流互感器本身的投资降低，而二次电缆的投资会增加。一般来说，在220KV及以下电压等级小容量变电所，特别是户内变电所中，220KV回路数不多，而1066KV回路数较多，电缆长度较短。按规定，电流回大学电气工程学院毕业设计第37页共83页路电缆不得小于25MM2，采用数字式保护和测量表计，电路回路功耗很小，采用25MM2电缆就可满足要求，因此电流互感器二次额定电流采用5A是经济的。在220KV及以上电压等级大型变电所，220KV及以上回路数较多，电流回路电缆较长，采用5A导线截面要大于25MM2，电流互感器二次额定电流采用1A是经济的。2、220KV电压等级电流互感器的选择一次回路额定电压和电流的选择额定电压UN220KV；额定电流I1NIMAX367A热稳定和动稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流IT或一次额定电流I1N的倍数KT来表示，热稳定校验式为QK2I10I05I12T1/12740821033842327621/121501KA2SIT2315299225KA2SIT2QK或（KTI1N）QK内部动稳定校验式为IESISH或2I1NKESISH式中IES、KES电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。IES80KAISH19379KA；符合要求。3、110KV电压等级电流互感器的选择一次回路额定电压和电流的选择额定电压UN110KV；额定电流I1NIMAX789908A。热稳定和动稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流IT或一次额定电流I1N的倍数KT来表示，热稳定校验式为QK2I10I05I12T1/12632221064342643421/1241277KA2S大学电气工程学院毕业设计第38页共83页IT2315299225KA2S；IT2QK或（KTI1N）QK内部动稳定校验式为IESISH或2I1NKESISH式中IES、KES电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。IES80KAISH16538KA；符合要求。4、10KV电压等级电流互感器的选择一次回路额定电压和电流的选择额定电压UN10KV；额定电流I1NIMAX1223KA。热稳定和动稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流IT或一次额定电流I1N的倍数KT来表示，热稳定校验式为QK2I10I05I12T1/12303092103030923030921/12918635KA2SIT25523025KA2SIT2QK或（KTI1N）QK内部动稳定校验式为IESISH或2I1NKESISH式中IES、KES电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。IES136KAISH79285KA；符合要求。5、电流互感器的选择结果表43电流互感器选择的结果表电压等级（KV）型号额定电压比（KV）准确级220KVLB1220W1600/50210P10P110KVLCWB6110W11500/50510P10P10KVLDZJ1101500/50510P大学电气工程学院毕业设计第39页共83页10P442、电压互感器的选择电压互感器的选择电压互感器的选择电压互感器的选择1、压互感器的准确级和容量。电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，功率负荷因数为额定值时，电压误差的最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。2、按一次回路电压选择。为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1109）EU范围内变动，即应满足111EU1U091EU3、按二次回路电压选择。电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。各电压等级均采用电容式电压互感器。4、电压互感器的选择结果表44电压互感器选择的结果表电压等级（KV）型号额定电压比（KV）准确级220KVTYD220/30005H10/310/310/3220053P3P110KVTYD110/30005H10/310/310/3110053P3P10KVJDZX10（GY）310/310/31005050545、母线的选择母线的选择母线的选择母线的选择451、裸导体的选择及校验原则裸导体的选择及校验原则裸导体的选择及校验原则裸导体的选择及校验原则1、选型大学电气工程学院毕业设计第40页共83页载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35KV及以下，电流在4000A及以下的配电设备中槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于40008000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110及以配