110kv降压变电所电气一、二次设计2013课程设计

信息工程 学院综合 课程设计报告书题目题目: : 110KV 降压变电所电气一、二次设计降压变电所电气一、二次设计专 业：电气工程及其自动化班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 声明 ：本作品用以交差之用 无实际理论意义 不确保准确性与实践性 2012 年 10 月 10 日 前前 言言变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所。110KV 变电站属于高压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决定性因素。首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式来选择。根据主变容量选择适合的变压器，主变压器的台数、容量及形式的选择是很重要，它对发电厂和变电站的技术经济影响大。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）短路电流的计算（3）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（4）继电保护的选择与整定（5）防雷与接地保护等内容。最后，本设计根据典型的 110kV 发电厂和变电所电气主接线图，根据厂、所继 电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求各电压等级的额定 电压和最大持续工作电流进行设备选择，而后进行校验. 第第 1 1 章章短路电流的计算短路电流的计算11 短路的基本知识所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置整定必须在主回路通过短路电流时准确动作。变电短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置整定必须在主回路通过短路电流时准确动作。所中的各种电气设备必须能承受短路电流的作用，不致因过热或电动力的影响造成设备损坏。例如：断路器必须能断开可能通过的最大短路电流；电流互感器应有足够的过电流倍数；母线要校验短路时承受的最大应力；接地装置的选择也与短路电流大小有关等。供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。电力系统正常运行方式的破坏，多数是由短路故障引起的，系统中将出现比正常运行时的额定电流大许多倍的短路电流，其数值可达几万甚至几十万安培。变电所设计中不能不全面地考虑短路故障的各种影响。 、由于上述原因，短路电流计算成为变电所电气部分设计的基础。选择电气设备时，通常用三相短路电流；校验继电保护动作灵敏度时用两相短路、单相短路电流或或单相接地电流。工程设计中主要计算三相短路电流。12 计算短路电流的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。短路电流计算具体目的是；（1） 选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。（2） 继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。（3） 电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。（4） 通信干扰。在设计 110KV 及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。（5） 确定分裂导线间隔棒的间距。在 500KV 配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。1.31.3 短路电流的计算步骤短路电流的计算步骤1.3.1 基本假定基本假定1.3.1.1 系统运行方式为最大运行方式。1.3.1.2 磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原理。1.3.1.3 在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。1.3.1.4 忽略对计算结果影响较小的参数，如元件的电阻、线路的电容以及网内的电容器、感性调和及高压电机向主电网的电能反馈等。1.3.1.5 短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。1.3.1.6 系统中的同步和异步电机均为理想电机。1.3.2 基准值的选择基准值的选择为了计算方便，通常取基准容量Sj100MVA；基准电压Uj取各级电压的平均电压，即UjUp1.05Ue；基准电流；jj jUSI3基准电抗jjjj jSUIUX23常用基准值如表 1 所示。表 1 常用基准值表（Sj100MVA）基准电压Uj（kV）3.156.310.537115230基准电流 Ij（kA）18.339.165.501.560.5020.251基准电抗 Xj（）0.09920.3971.1013.71325301.3.3 各元件参数标么值的计算各元件参数标么值的计算电路元件的标么值为有名值与基准值之比，计算公式如下：jUUU * jSSS *jjjSUIIII3*2* jjjUSXXXX采用标么值后，相电压和线电压的标么值是相同的，单相功率和三相功率的标 么值也是相同的，某些物理量还可以用标么值相等的另一些物理量来代替，如 I*=S*。 电抗标么值和有名值的变换公式如表 2 所示。 表 2 中各元件的标么值可由表 1 中查得。表 2 各电气元件电抗标么值计算公式元件名称标 么 值备 注发电机 调相机 电动机cosS100%' '' '* Njd dPXX为发电机次暂态电%' 'dX抗的百分值变压器 Njk TSSUX100%*为变压器短路电压百分值，%kU为最大容量线圈额定容量NS电抗器2 NN *SI 3U 100%jjk kUXX为电抗器的百分电抗值%kX线路20* jj lUSlXX线路长度l系统阻抗SS SSXbkdb C*Skd为与系统连接的断路器的开断容量；S 为已知系统短路容量其中线路电抗值的计算中，为：0X6220kV 架空线 取 0.4 /kM 35kV 三芯电缆 取 0.12 /kM 610kV 三芯电缆 取 0.08 /kM 表 2 中 SN、Sb单位为 MVA，UN、Ub单位为 kV，IN、Ib单位为 kA。1.3.4 短路电流的计算短路电流的计算1.3.4.1 网络变换计算公式串联阻抗合成：nXXXX21并联阻抗合成：，nXXXX111121 当只有两支时2121 XXXXX1.3.4.2 短路电流计算公式短路电流周期分量有效值：*XIIj d短路冲击电流峰值：dchchIKi 2短路全电流最大有效值：2121chdchKII式中为冲击系统，可按表 3 选用。chK表 3 不同短路点的冲击系数短路点推荐值chKchK2发电机端1.902.69发电厂高压侧母线及发电机电抗器后1.852.62远离发电厂的地点1.802.55注：表中推荐的数值已考虑了周期分量的衰减。 1.3.4.3 最大运行方式下短路电流的计算 最大运行方式下等值电路标么阻抗图见图 2图 3d1：138292. 0*X63. 3138292. 0502. 0*XIIj d257. 963. 355. 22dchchIKi481. 551. 163. 31212chdchKIId2：558292. 042. 0138292. 0*X851. 9558292. 05 . 5*XIIj d12.25851. 955. 22dchchIKi875.1451. 1851. 91212chdchKIId3：572804. 0014512. 042. 0138292. 0*X602. 9572804. 05 . 5*XIIj d485.24602. 955. 22dchchIKi499.1451. 1602. 91212chdchKIId4：616342. 005805. 042. 0138292. 0*X924. 8616342. 05 . 5*XIIj d756.22924. 855. 22dchchIKi475.1351. 1924. 81212chdchKII1.5 短路电流计算结果短路电流计算结果110kV 降压变电站相关短路电流计算结果见下表 4。短路点短路电流周期分量 (有效值) Id(kA)短路冲击电流 (峰值) ich(kA)短路全电流最大有 效值 Ich(kA)最大运行方式下d15.18713.2277.832d210.64327.1416.071d310.35226.39815.632d49.56824.39814.448最小运行方式下d13.639.2575.481d29.85125.1214.875d39.60224.48514.499d48.92422.75613.475图 2d1：09678. 0*X187. 509678. 0502. 0*XIIj d227.13187. 555. 22dchchIKi832. 751. 1187. 51212chdchKIId2：51678. 042. 009678. 0*X643.1051678. 05 . 5*XIIj d14.27643.1055. 22dchchIKi071.1651. 1643.101212chdchKIId3：531292. 0014512. 042. 009678. 0*X352.10531292. 05 . 5*XIIj d398.26352.1055. 22dchchIKi632.1551. 1352.101212chdchKIId4：57483. 005805. 042. 009678. 0*X568. 957483. 05 . 5*XIIj d398.24568. 955. 22dchchIKi448.1451. 1568. 91212chdchKII第 2 章 继电保护的配置2 21 1 继电保护的基本知识在变电所的设计和运行中，当电力系统发生故障和不正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的