1、第 1 页第一章 主变的选择 1、1 设计概念变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节。它起着变换和分配电能的作用。变电站的设计必须从全局利益出发，正确处理安全与经济基本建设与生产运行。近期需要与今后发展等方面的联系，从实际出发，结合国情采用中等适用水平的建设标准，有步骤的推广国内外先进技术并采用经验鉴定合格的新设备、新材料、新结构。根据需要与可能逐步提高自动化水平。变电站电气主接线指变电站的变压器、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。一次主接线的设计将直接影响各个不同电压侧电气设备的总体布局，并影响各进出
2、线的安装间隔分配，同时还对变电所的供电可靠性和电气设备运行、维护的方便性产生很大的影响。主接线方案一旦确定，各进出线间和电气设备的相对位置便固定下来，所以变电所的一次主接线是电气设计的首要部分。1.2 初步方案选定1.2.1 负荷分析计算根据任务书可知初建变送容量 ，且预测负荷增长率MVAS3501每年，所以有如下每年的负荷变化量。%4WMVAS350136450)41()(2MVA2S2.78MVA3)(4WS%)(3029MVA45.41154S83)()(655S 62.0766MVA574%)41()1(877W1.2.2 主变压器台数、容量的确定（1）台数的确定 根据变电站主变压器容
3、量一般按 510 年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑第 2 页当 1 台主变压器停运时，其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足I 类及 II 类负荷的供电。变电站主变压器的台数，对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的情况下，变电站以设置 2 台主变电站为宜，而且 330kv 及以下电力系统中，一般应选用三相变压器。所以可预先确定主变台数为 2 台，且为三绕组变压器。 （具体分析思路会在以下部分中解释。 ）（2）容量的确定 根据电力系统规划中的要求：按一台变压器故障或检修切除，另一台过负荷 30%能满足最大负荷选择。SSNTT3.
4、0 1N7.1/ 2NK85 3K同时系数当 时，由式 可得 5SN 2 3 5.07SSTN=0.77 =267.985MVA40.98.又由任务书可知，110V 侧的负荷分配为总容量的 75%，35KV 侧的为总容量的 25%。所以 ，110kv 侧应有的容量不小于 267.985 0.75=200.989MVA35kv 侧应有的容量不小于 MVA96.25.098.67通过查阅电力设备手册可知，应选择的变压器型号为：SFPS( )_240000/220同理，当 时，110kv 侧的容量应不小于 301.447 0.75=226.085MVA8SN 35KV 侧的容量应不小于 301.44
5、7 0.25=75.362MVA通过查阅电力设备手册可知，应选择的变压器型号仍为 SFPS( )_240000/220，与前述一致，符合设计要求。第 3 页第二章 主接线的设计2.1 方案的选定（1）方案的提出方案一220kV 采用双母线带旁路母线接线方式，110kV 也采用双母线带旁路母线接线，根据电力工程电气设计手册可知，220kV 出线 5 回以上，装设专用旁路断路器，考虑到 220kV 近期 6，装设专用母联断路器和旁路断路器。根据电力工程电气设计手册 、 发电厂电气部分和变电所的基本数据，220kV主接线形式如图 2-1：图 2-1 220kV 主接线形式图110kV 母线上近期负荷
6、为 1 出线，根据电力工程电气设计手册可知，110kV 出线为 8 回及以上时装设专用旁路断路器。而由原始资料可知，110kV 出线为 8 回，装设专用母联断路器和旁路断路器。根据电力工程电气设计手册 、发电厂电气部分和原始资料，110kV 主接线形式如图 2-2：第 4 页方案二220kV 采用 3/2 接线，每一回路经一台断路器接至母线，两回路间设一联络断路器形成一串，运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成环状供电，具有较高的供电可靠性和运行灵活性。110kV 近期出线 7 回，可采用双母线接线方式，出线断路器检修时，可通过“跨条”来向用户供电。而任一母线故障时，可通过另一组母线供电
7、。但由于双母线故障机率较小，故不考虑。方案三220kv 采用双母线加六氟化硫断路器第 5 页110kv 侧也是一样的（2）方案的选择220kV、110kV 都采用双母线带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致于破坏双母线接线的固有运行方式并且不致于影响停电。220kV 采用 3/2 接线方式时，任一母线故障或检修，均不致于停电，除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其它任何断路器故障或检修都不会中断供电，甚至两组母线同时故障（或一组检修，另一组故障时）的极端情况下，功率仍能继续输送。110kV 采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功率较大，母线事故后能尽快恢复供
8、电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不至中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。方案三使用了六氟化硫断路器可以不使用旁路使得设备减少，投入降低。可靠性也高。满足要求。可靠性比方案二高，经济性比方案一好。所以选择方案三。 （电气接线图附后）第三章 短路电流的计算3.1 概述电力系统的电气设备在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。
9、在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.2 短路计算的目的及假设3.2.1 短路电流计算目的短路电流计算目的是：1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电
10、气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。第 6 页5）按接地装置的设计，也需用短路电流。3.2.2 短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定是：1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510年） 。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按只在切换过程
11、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，应考虑具有反馈作用的异步电动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时，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。3.2.3 短路计算基本假设短路计算基本假设是：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）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小而发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及
12、不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。3.2.4 短路电流计算基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量： = 100MVABS基准电压： （KV） 37 115 230U基准电流： （KA） 15.6 0.502 0.251I3.2.5 短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看成为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流的标幺值、有名值；标幺值： 1* =dTIX有名值： iB5）计
13、算短路容量、短路电流冲击值；第 7 页短路容量： 23BkSUI短路电流冲击值： I=.5ch6）列出短路电流计算并得出结果。3.2.6 短路电流计算3.2.6.1 短路计算的基本假设选取 =100MVA， = 230kV，系统阻抗归算到基准容量： = 100MVA，BSBUBS由变电所的基本数据及短路点的开断能力取 220kV 侧系统阻抗为 0.602，110kV侧系统阻抗为 1.2，35kV 侧系统阻抗为 3.744，即系统如图 3-1：图 3-1 220kV 侧-110kV 侧系统阻抗图3.2.6.2 计算参数所选择变压器的参数如表 3-1:阻抗电压 高一中 中一低 高一低% 1214
14、79 2224表 3-1 变压器的参数各绕组等值电抗取 14， 取 9， 取 23(12)sU(23)sU(31)s其中 1 代表高压端，2 代表中压端。3 代表低压端。则：= （ % + % %）=14ThX12 (2)s(1)s(23)s= （ % + % %）=9L12 ()s(23)s(1)s= （ % + % %）=0Tm12 (3)sU(1)s(2)sU各绕组等值电抗标么值为： = 0.583*0ThBNXS第 8 页=0.3754*10TlBNXS= 05mT根据上述计算结果可以制订系统网络图如图 3-2：图 3-2其中 、 、3*6TX4*7TX5*8T对图 3-2 的网络进行
15、化简：图 3-3=0.293*63.6TX=0.18754*74.7TT=05*85.8TTX3.2.7 等值网络简化及计算3.2.7.1 220kV 母线发生三相短路当 220kV 母线发生三相短路时，即 点短路时 35kV 母线侧因没有电源，1K第 9 页无法向 220kV 侧提供短路电流，即可略去不计。网络简化如图 3-4：图 3-4即图 3-5图 3-5其中 =0.29+0+0.455=0.7452.7*3.6*4.7*2TTXXK1 点的短路电流周期分量=5.495 =1.342“1*TI “27*1TI可得： “12KIIK1 点的短路电流周期分量有名值：=6.8372.510=1
16、7.162（kA）“TK1 点的短路时冲击电流的有名值：=43.762（kA）“12.5chKiI=25.914（kA）IK1 点的短路容量：17.162220=6539.6（MVA）“223KNSTU3.2.7.2 110kV 母线上发生三相短路当 110kV 母线上发生三相短路时，即 K2 的等值网络简化如图 3-6:图 3-6第 10 页K2 点短路电流周期分量 2.11917*TIX2.198“2*TK2 点短路电流周期分量有名值：4.317“2*12KII4.3175.02=21.67（kA）K2 点短路时冲击电流有名值:=55.30（kA）“2.5chkiI=32.75（kA）1I短路容量为：38.22110=4131.81（MVA）“223KNSTU3.2.7.3 10kV 母线值发生三相短路当 10kV 母线值发生三相短路，即 K3 的等值网络简化如图 3-7:图 3-716*136*0.472TTX2725由分布系数法 NMXC11.2MC可得 0.23NX1.49.7C20.3.514
