110KV變電所電氣二次部分初步設(shè)計(jì)

110KV變電所電氣二次部分初步設(shè)計(jì)1系統(tǒng)概述

1.1建所目的

為了滿意電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)需要，擬在某市新建一座110kV變電站，用10kV向該地負(fù)荷供電。

1.2變電站狀況

待建變電站110kV進(jìn)線線路有5回接線，兩回線路與系統(tǒng)相連，其中一回與無(wú)窮大系統(tǒng)相連，另外一回與現(xiàn)有110kV變電站相連，兩回110kV線路與一水電站相連；變電站的出線10kV有11回線路，變電站通過(guò)10kV向負(fù)荷供電?？紤]到該變電站在系統(tǒng)中的地位，110kV預(yù)留一回出線，10kV預(yù)留2回出線。系統(tǒng)接線如圖1.1所示：

圖1.1擬建變電站系統(tǒng)接線圖

水電廠裝機(jī)4*25MW，豐水期四臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，枯水季節(jié)考慮一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。

1.3負(fù)荷狀況

該變電站10kV出線側(cè)負(fù)荷如表1.1所示：

各線路負(fù)荷同時(shí)率為0.9

θ=。

變電站站用總負(fù)荷為400kW,cos0.85

表1.110kV出線負(fù)荷一覽表

名稱最大負(fù)荷

（MW）年最大負(fù)荷利用率

(小時(shí))

cos線路長(zhǎng)度

電機(jī)廠2.522000.856礦山機(jī)械廠2.320000.858汽車制造廠240000.855農(nóng)機(jī)廠1.528000.854自來(lái)水廠265000.859有機(jī)化工廠1.823000.854飼料廠1.7535000.854部隊(duì)2.220000.98城東Ⅰ線2.525000.95

2變壓器容量、臺(tái)數(shù)及型式的選擇

2.1概述

在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)當(dāng)著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所平安牢靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。

在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，依據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，在滿意牢靠性的前提下，考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器。同時(shí)考慮到該變電所以后的擴(kuò)建狀況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。

2.2主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是市郊區(qū)110kV降壓變電所，它是以110kV所受功率為主。在選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的牢靠性。

為了保證供電牢靠性，避開(kāi)一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的牢靠性雖然有所提高，但投資增大，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等很多簡(jiǎn)單化?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小，當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可擔(dān)當(dāng)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的牢靠性。

2.3主變壓器容量的選擇

主變壓器容量一般按變電所建成近期負(fù)荷，5～10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷進(jìn)展，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來(lái)選擇主變的容量，考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷力量允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性能的變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%～80%。該變電所是按70%選。因此，依據(jù)計(jì)算（見(jiàn)計(jì)算書(shū)）選出容量為25MVA的兩臺(tái)主變壓器。主變壓器參數(shù)如表2.1。

表2.1主變壓器的型號(hào)及主要參數(shù)表

型號(hào)電壓組合及分接范圍阻抗電壓容量

（MVA）

高壓低壓凹凸

SFZ7-25000/110110±210±210.525

2.4主變壓器型式的選擇

2.4.1主變壓器相數(shù)的選擇

當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)依據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際狀況來(lái)選擇。本次設(shè)計(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。

2.4.2繞組數(shù)的選擇

本次所設(shè)計(jì)的變電所具有兩種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，選用一般雙繞組變壓器。

2.4.3主變調(diào)壓方式的選擇

為了滿意用戶的用電質(zhì)量和供電的牢靠性，110kV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：

（1）樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓可為電網(wǎng)額定電壓的1~1.3倍，在日負(fù)荷最大、最小的狀況下，其運(yùn)行電壓掌握在水平的波動(dòng)范圍不超過(guò)10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。

（2）電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何狀況下嚴(yán)禁超過(guò)電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常狀況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%～100%。

調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿意要求。

2.4.4主變壓器冷卻方式的選擇

主變壓器一般采納的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。

主變主要起通過(guò)中繞組從水電廠側(cè)傳送功率（4*35MVA）和系統(tǒng)至低繞組10kVA側(cè)，并在水電廠側(cè)故障時(shí)，通過(guò)高壓繞組從110kVA側(cè)無(wú)窮大系統(tǒng)傳送1000MVA（最大）支援。本設(shè)計(jì)主變?yōu)橹行妥儔浩?，發(fā)熱量大，散熱問(wèn)題不行輕佻，強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻效果較好，再依據(jù)變電站建在郊區(qū)，通風(fēng)條件好，選用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。

3電氣主接線選擇

3.1概述

主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的重要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過(guò)連接線組成的接受和安排電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的牢靠性、敏捷性和經(jīng)濟(jì)性親密相關(guān)，而且對(duì)變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電愛(ài)護(hù)和掌握方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。因此，必需正確處理好各方面的關(guān)系。

3.1.1主接線的設(shè)計(jì)原則：

（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；

（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的進(jìn)展規(guī)模；

（3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響；

（4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響；

（5）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響。

3.1.2主接線設(shè)計(jì)的基本要求

（1）牢靠性：平安牢靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電牢靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和安排的首要要求。

主接線牢靠性的詳細(xì)要求：

①斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；

②斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量削減停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷全部和大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；

③盡量避開(kāi)變電所全部停運(yùn)的牢靠性。

（2）敏捷性：主接線應(yīng)滿意在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的敏捷性。

①為了調(diào)度的目的，可以敏捷地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿意系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特別運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；

②為了檢修的目的：可以便利地停運(yùn)斷路器，母線及繼電愛(ài)護(hù)設(shè)備，進(jìn)行平安檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對(duì)用戶的供電；

③為了擴(kuò)建的目的：可以簡(jiǎn)單地從初期過(guò)渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)，無(wú)論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。

（3）經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿意牢靠性、敏捷性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。

①投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡(jiǎn)潔清楚，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器避雷器等一次設(shè)備的投資，能使掌握愛(ài)護(hù)不過(guò)于簡(jiǎn)單；

②占地面積小，主接線要為配電裝置布置制造條件，以節(jié)省用地和節(jié)約構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用；

③電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避開(kāi)兩次變壓而增加電能損失。

3.2主接線的接線方式及其特點(diǎn)

電氣主接線是依據(jù)電力系統(tǒng)和變電所詳細(xì)條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時(shí)（一般超過(guò)四回）為便于電能的匯合和安排，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡(jiǎn)潔清楚、運(yùn)行便利，有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級(jí)進(jìn)出線均超過(guò)四回，采納有母線連接。

3.2.1單母線接線

單母線接線雖然接線簡(jiǎn)潔清楚、設(shè)備少、操作便利，便于擴(kuò)建和采納成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠敏捷牢靠，任一元件（母線及母線隔離開(kāi)關(guān)）等故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開(kāi)關(guān)分段，當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級(jí)越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺(tái)主變壓器。

W

圖3.1單母線接線

3.2.2單母線分段接線

用斷路器，把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路；有兩個(gè)電源

供電。（優(yōu)點(diǎn)）當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。（缺點(diǎn)）一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路消失交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建，單母分段適用于：110kV～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回，36～10kV配電裝置出線為6回及以上，則采納單母分段接線。

W

圖3.2單母線分段接線

3.2.3單母分段帶旁母接線

這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為35～110kV的變電所較為有用，具有足夠的牢靠性和敏捷性。

WP

WⅡ

圖3.3單母線分段帶旁母接線

3.2.4雙母線接線

雙母線接線：雙母線的兩組母線同時(shí)工作，并通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均安排在兩組母線上。

（1）優(yōu)點(diǎn)：①供電牢靠。一組母線故障后，能快速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開(kāi)關(guān)，只停該回路；②調(diào)度敏捷。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意安排到某一組母線上，能敏捷地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要；③擴(kuò)建便利。向左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷勻稱安排，不會(huì)引起原有回路的停電；④便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開(kāi)，單獨(dú)接至一組母線上。

（2）缺點(diǎn)：①增加一組母線需要增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)；②當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，簡(jiǎn)單誤操作；③適用范圍：當(dāng)出線回路數(shù)或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線故障后要求快速恢復(fù)供電，母線和母線設(shè)備檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶的供電，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的敏捷性有肯定要求時(shí)采納。6～10kV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)；110～220kV配電裝置，出線回路數(shù)為5回以上時(shí)。

W2

W1

圖3.4雙母線接線

3.2.5雙母線分段接線

雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是傳統(tǒng)技術(shù)的一種延長(zhǎng)，因此在繼電愛(ài)護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。較容

易實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時(shí)，母線不分段。

3.3主接線方案比較選擇

由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定的負(fù)荷狀況：110kV進(jìn)線5回，10kV出線11回（兩回預(yù)留）該變電所主接線可以采納以下三種方案進(jìn)行比較：

方案一：110kV采納單母線分段接線，10kV采納單母線分段接線；

方案二：110kV采納雙母線接線，10kV采納單母線分段接線；

方案三：110kV采納雙母線接線，10kV采納單母線接線。

（1）110kV側(cè)采納單母線分段接線方式，出線回路較多，輸送和穿越功率較大，母線事故后能盡快恢復(fù)供電，母線和母線設(shè)備檢修時(shí)可以輪番檢修，不致中斷供電，一組母線故障后，能快速恢復(fù)供電，而檢修每回路的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)時(shí)需要停電；110kV采納雙母接線方式，檢修或故障時(shí)，要檢修的母線斷開(kāi)，另外一條母線擔(dān)當(dāng)全部負(fù)荷，及不致影響供電牢靠性。比較：從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，方案一比方案二和三好，從牢靠性看方案二和三遠(yuǎn)高于方案一。故110kV采納雙母線接線符合要求。

（2）10kV側(cè)采納單母線接線方式，操作不夠敏捷、牢靠，任一元件故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電；10kV采納單母線分段接線方式，其牢靠性如上。比較：方案三所用的斷路器、隔離刀閘比方案一少，其經(jīng)濟(jì)性略高于方案一，但方案三中10kV側(cè)的供電牢靠性差，方案一10kV側(cè)的牢靠性明顯高于方案三，故不采納方案三。

綜觀以上敘述，依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的原始資料可知該變電所選用方案二：110kV等級(jí)采納雙母線接線方式，10kV等級(jí)采納單母線分段接線方式。

4短路電流計(jì)算

4.1概述

電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必需考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危急的故障是發(fā)生各種型式的短路，由于它們會(huì)破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)峻故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的狀況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。

4.2短路計(jì)算的目的及假設(shè)

4.2.1短路計(jì)算目的

短路電流計(jì)算是變電所電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算目的是：

（1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要實(shí)行限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算；

（2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀況下都能平安、牢靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)省資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算；

（3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的平安距離；

（4）在選繼電愛(ài)護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)；

（5）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。

4.2.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定

（1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景進(jìn)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式；

（2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響；

（3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線

方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)；

（4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。

4.2.3短路計(jì)算基本假設(shè)

（1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；

（2）全部電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；

（3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；

（4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；

（5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響；

（6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路

。4.2.4基準(zhǔn)值

高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采納標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算便利選取如下基準(zhǔn)值

：基準(zhǔn)容量：Sj=100MVA

基準(zhǔn)電壓：Vj（kV）：10.5、115。

4.2.5短路電流計(jì)算的步驟

（1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下

；（2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；

（3）選擇短路點(diǎn)；

（4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把系統(tǒng)看為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期重量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、出名值。

標(biāo)幺值：*1*

=ddIX（4.1）出名值：*=?ddBIII（4.2）（5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值

短路容量：=BdSI（4.3）短路電流沖擊值：2.55=chdiI（4.4）（6）列出短路電流計(jì)算結(jié)果

詳細(xì)短路電流計(jì)算詳細(xì)見(jiàn)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。

4.3短路計(jì)算的說(shuō)明

4.3.1系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定

最大、最小運(yùn)行方式的選擇，目的在于計(jì)算通過(guò)愛(ài)護(hù)裝置的最大、最小短路電流。在線路末端發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)愛(ài)護(hù)的短路電流與下列因素有關(guān)

：（1）系統(tǒng)的運(yùn)行方式，包括機(jī)組、變壓器、線路的投入狀況，環(huán)網(wǎng)的開(kāi)環(huán)閉環(huán)，平行線路是雙回運(yùn)行還是單回運(yùn)行；

（2）短路類型。

4.3.2短路點(diǎn)的選擇

如圖4.1所示，本次短路點(diǎn)選擇三個(gè)：

E1E2

1f2110kV

10kV

圖4.1系統(tǒng)短路點(diǎn)的選取

4.3.3短路電流的計(jì)算原則

短路電流的計(jì)算是繼電愛(ài)護(hù)整定的依據(jù)，所以我們必需加以重視。

（1）整定計(jì)算的要求選擇規(guī)定的運(yùn)行方式；

（2）確定短路段及短路類型；

（3）對(duì)確定的短路點(diǎn)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的合并，化簡(jiǎn)求出歸算到短路點(diǎn)的各序綜合阻抗；（4）短路類型及電力系統(tǒng)故障的學(xué)問(wèn)求出短路點(diǎn)的總電流；

（5）按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)求出流過(guò)被整定愛(ài)護(hù)裝置的短路電流。

①三相短路電流的計(jì)算：

(3)11*∑=

dIX（4.5）其出名值為：(3)(3)*=?ddBIII（4.6）(3)dI*—系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值；

(3)dI—系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流出名值；

1*X∑—?dú)w算到短路點(diǎn)的綜合正序等值電抗。

以下為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，省略下標(biāo)*。

②兩相短路電流的計(jì)算：(2)12dI∑∑

=（4.7）2∑X—?dú)w算到短路點(diǎn)的負(fù)序綜合電抗

(2)dI=(2)(2)1121ddIIXX∑∑

==+—兩相短路時(shí)短路點(diǎn)的全電流其各序重量電流值為(2)(2)12121ddIIXX∑∑==

+（4.8）(2)1dI、(2)2dI—分別為；兩相短路時(shí)，短路點(diǎn)短路電流的正負(fù)序重量d1d2

③兩相接地短路電流計(jì)算：

(1.1)(1,1)1ddII=（4.9）

(1,1)dI—兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)故障相全電流：

(1,1)1dI—兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)的正序電流重量：

(1.1)(1.1)

210020//ddXIIXXX∑∑∑∑

=+（4.10）(1.1)(1.1)21002ddXIIXX∑

∑∑=+（4.11）

（4.12）

(1.1)2dI、(1.1)0dI—分別為兩相接地短路時(shí)的負(fù)序和零序電流重量。

④單相接地短路電流的計(jì)算：

(1.1)(1.1)01202ddXIIXX∑∑∑

=+

短路點(diǎn)各序重量電流為：

(1)(1)21012ddIIXX∑∑

==+（4.13）短路點(diǎn)故障的全電流為：(1)(1)13ddII=（4.14）短路電流計(jì)算結(jié)果表如表4.1、表4.2所示

表4.1最大運(yùn)行方式下短路結(jié)果表

短路點(diǎn)三相短路電流

（kA）

兩相短路電流（kA）兩相接地短路電流（kA）單相短路電流（kA）1f0.505

0.4350.6720.6572f1.787

1.5471.631.9533f

12.871.54712.2456.024表4.2最小運(yùn)行方式下短路結(jié)果表

短路點(diǎn)兩相短路電流

（kA）

兩相接地短路電流（kA）單相短路電流（kA）1f0.105

0.0730.1372f1.32

1.5671.273f

10.9511.043.34

5互感器的選擇

5.1概述

電氣設(shè)備的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到平安、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)依據(jù)工程實(shí)際狀況，在保證平安、牢靠的前提下，樂(lè)觀而穩(wěn)妥地采納新技術(shù)，并留意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備

。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必需執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、平安牢靠、運(yùn)行便利和適當(dāng)?shù)牧粲羞M(jìn)展余地，以滿意電力系統(tǒng)平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能牢靠的工作，必需按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的狀況下保持正常運(yùn)行。

5.1.1一般原則

（1）應(yīng)滿意正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓狀況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景進(jìn)展的需要；

（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；

（3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；

（4）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量削減品種；

（5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)全都；

（6）選用的新品，均應(yīng)具有牢靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。

5.1.2技術(shù)條件

（1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣

①電壓：

所選電器和電纜允許最高工作電壓maxyV不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓maxgV，

即：maxmaxygVV（5.1）一般電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15eV，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的maxgV一般不超過(guò)1.1eV。

②電流：

電器的額定電流是指在額定四周環(huán)境溫度0Q下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流y

I

應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流maxgI，

即：maxygII≥（5.2）由于變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的max1.05geII=（eI為電器額定電流）。

（2）按短路狀況校驗(yàn)

電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器愛(ài)護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定，用熔斷器愛(ài)護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。

①短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：

knQQ≤（5.4）滿意熱穩(wěn)定條件為：

22IrtkIrt≤（5.5）

kQ—短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；

nQ—短路時(shí)導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng)；nI—t秒內(nèi)允許通過(guò)的短時(shí)熱電流。

驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間：tktprtbr=+（5.6）tpr—斷電愛(ài)護(hù)動(dòng)作時(shí)間；

tbr—相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間。

②短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

滿意動(dòng)穩(wěn)定條件為：

cjdwii≤（5.7）

cjdfII≤（5.8）cji—短路沖擊直流峰值（kA）

cjI—短路沖擊電流有效值（kA）

dwi、dfI—電器允許的極限通過(guò)電流峰值及有效值（kA）

5.1.3互感器的概述

互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，以分別向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障狀況，其作用有：

（1）將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測(cè)量?jī)x表和愛(ài)護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕松、價(jià)格廉價(jià)，便于屏內(nèi)安裝；

（2）使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的平安。

5.1.4互感器的配置：

（1）為滿意測(cè)量和愛(ài)護(hù)裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及全部斷路器回路中均裝設(shè)電流互感器；

（2）在未設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器，如：發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)；

（3）對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對(duì)三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配置；

（4）6~220kV電壓等級(jí)的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器；

（5）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路有關(guān)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。

5.2電流互感器的選擇

電流互感器的特點(diǎn)：

（1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)量電路的負(fù)荷，而與二次電流大小無(wú)關(guān)；

（2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常狀況下，電流互感器在近似于短路狀態(tài)下運(yùn)行；

（3）電流互感器由于存在勵(lì)磁損耗和磁飽和的影響，使測(cè)量結(jié)果有誤差，所以選擇電流互感器應(yīng)依據(jù)測(cè)量時(shí)誤差的大小和精確?????度來(lái)選擇；

（4）按一次回路額定電壓和電流選擇。

電流互感器用于測(cè)量時(shí)，其一次額定電流應(yīng)選擇比回路中正常工作電流大1/3左右，以保證測(cè)量?jī)x表的最佳工作狀態(tài)。電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必需滿意：

eewVV≤、1maxegII≥，為了確保所供儀表的精確?????度，互感器的一次工作電流應(yīng)盡量接近額定電流。

ewV—電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓；

eV、1eI—電流互感器的一次額定電壓和電流；

maxgI—電流互感器一次回路最大工作電流。

電流互感器的型號(hào)選擇計(jì)算見(jiàn)計(jì)算書(shū)，參數(shù)如表5.1

表5.1電流互感器的型號(hào)參數(shù)

型號(hào)額定電流比精確?????級(jí)

短時(shí)熱穩(wěn)定電流動(dòng)穩(wěn)定電流LCWB－110（W）2×5~2×1250/5（1）0.5

15.8-31.6(kA)40-80(kA)LFS-105-1000/5

0.53B32(kA)(2S)80kA5.3電壓互感器的選擇

電壓互感器的選擇原則

（1）電壓選擇

目前制造廠所生產(chǎn)的電壓互感器的額定一次電壓等級(jí)有：0.5、3、6、10、35、110、220、330kV。上述電壓等級(jí)時(shí)指電壓互感器一次繞組結(jié)語(yǔ)電網(wǎng)的線電壓。若電壓互感器一次繞組接于電網(wǎng)的線電壓，則一次繞組的額定電壓為：

xeU=（5.9）式中：xeU—額定一次相電壓；

xxeU-—額定一次線電壓。

所選擇的電壓互感器應(yīng)負(fù)荷如下條件，即：

10.91.1xxeexxeUUU--XX時(shí)，(1)(1,1)0033II>，單相接地作為整定條件，兩相接地短路作為校驗(yàn)條件，按兩相接地短路來(lái)計(jì)算最小愛(ài)護(hù)范圍：由'102?

∑=+opEIZZ可得

min.1max.0max'1013(2)2xxopELZZZZI???=?-+??+????

（7.20）式中：E?：電源相電動(dòng)勢(shì)；

1Z：線路每公里正序阻抗值；

0Z：線路每公里零序阻抗值；

.0maxxZ：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的等值零序阻抗；

.1maxxZ：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的等值正序阻抗。

當(dāng)01∑∑Imax

熱穩(wěn)定效驗(yàn)：LH的熱穩(wěn)定力量用熱穩(wěn)定倍數(shù)Kr表示。熱穩(wěn)定倍數(shù)Kr等于1s內(nèi)允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。

2

reld

(KI)tQ

≥

222

min

rele

e

I

(KI)t(I)t(15.8)1249.64A

I

==?=

Qd=27.65

∴(KrIe1)2>tQd符合要求

動(dòng)穩(wěn)定效驗(yàn)：LH的動(dòng)穩(wěn)定力量用動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kr表示。Kd等于內(nèi)部允許通過(guò)極限電流的峰值與一次額定電流之比。

(3)

elch

KI

≥

el

K4056.56kA

==(按最小動(dòng)穩(wěn)定電流計(jì)算)

ich=7.74kA

所以

elch

Ki>符合要求

10kV側(cè)的電流互感器檢驗(yàn)同上，經(jīng)檢驗(yàn)符合要求。

電流互感器，技術(shù)數(shù)據(jù)如表8.1：

表8.1電流互感器的型號(hào)參數(shù)

型號(hào)額定電流比精確?????級(jí)

短時(shí)熱穩(wěn)定電

流

動(dòng)穩(wěn)定電流LCWB－110（W）2×5~2×1250/5（1）0.515.8-31.6(kA)40-80(kA)LFS-105-1000/50.53B32(kA)80kA

電壓互感器的選擇：

從《電氣工程設(shè)備手冊(cè)》（電氣一次部分）中比較各種電壓互感器后選JDC系列的電壓互感器。該系列電壓互感器為單相、三繞組、串及絕緣，戶外安裝互感器，適用于溝通50Hz電力系統(tǒng)，作電壓、電能測(cè)量和繼電愛(ài)護(hù)用。

電壓互感器電壓校驗(yàn)：

110kV的電壓互感器：

1e0.9U1.133

，則(1)(1.1)KK

II>。按B側(cè)母線兩相接地短路檢驗(yàn)靈敏度，這時(shí)。

負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的電流安排系數(shù)：0.364C0.0950.7560.045=

=+流過(guò)A側(cè)愛(ài)護(hù)負(fù)序電流為：

(1.1)

k1b02024120X1IICXXXXXXX

∑?+∑

∑∑∑+∑+∑∑=?(1.1)

k10.3640.294

0.3640.3640.3640.3640.29410.294I5.4490.950.325kA?+++=

???=

A側(cè)愛(ài)護(hù)感受到的負(fù)序電壓為：

22(1.1)

(1.1)

bK1K11SAbK11SAbU115UIXXIX3250.0391617.9VS100

===??=加至繼電器上的負(fù)序功率為：(1.1)

1K1K1PTCT11SIU3251617.94.95VAnn1100100

==??=?由BFG-1型相敏功率方向元件的11Pf(I)=曲線查得，當(dāng)pu1I0.126A=。送入繼電器的1325I3.25A100=

=時(shí)，功率方向元件的實(shí)際動(dòng)作功率pu1S2.14VA=,所以靈敏系數(shù)1.minsenpu1S4.95K2.312S2.14

===>滿意要求。（2）當(dāng)AB線路接地短路時(shí)，用零序電流愛(ài)護(hù)

零序電流愛(ài)護(hù)Ⅰ段的整定計(jì)算

動(dòng)作電流：(1.1)op.1rel0.max

IK3I1.20.0720.0864kA'==?=g靈敏度校驗(yàn)：

min1L3(223.5423)15.198020%30.42??=-?+=<???+???

不滿意要求。

零序電流Ⅱ段的整定計(jì)算：

由于零序愛(ài)護(hù)不滿意要求，所以還是用距離愛(ài)護(hù)和高頻互鎖距離愛(ài)護(hù)作為線路接地故障時(shí)的愛(ài)護(hù)，整定計(jì)算同上，不再加以說(shuō)明。

總結(jié)

在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的設(shè)計(jì)題目是110kV降壓變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)。在王曉芳老師的辛勤指導(dǎo)和同學(xué)的關(guān)心下，我系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了有