110KV变电站电气设计说明书

1 110电站电气设计说明书 1 绪论 现在，电力的使用已渗透到社会经济、生活的各个领域，一个国家的电气化程度已经成了衡量其国民经济发展水平和社会现代化水平高低的重要标志之一。21 世纪最初的 20 年，是我国电力发展的关键时期，而重点是加强电网建设，而变电所是电网建设的关键之一。 电力系统是由发电机，变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机），变换（变压器，整流器，逆变器） ，输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。 供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这就要求变电所的一次部分经济合理、二次部分安全可靠，只有这样才能发 挥自己的作用，为国民经济服务。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类： 1枢纽变电所 位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为 330 500变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。 2中间变电所 高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集 2 3 个电源，电压为 220 330时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。 3地区变电所 高压侧电压一般为 110 220地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。 4终端变电所 在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为 110降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到 2 损失。 本所位于某市边缘，除以 10压供给市区工业与生活用电之外，并以35压向郊区工矿企业及农业供电。为新建变电所。 本次设计的主要内容是 电所设计的电气一次部分。此次设计的目的是通过变电所设计实践，综合运用所学 知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础，而本次设计过程中安排了到葛洲坝及三峡电厂参观实习，更容易将参观实习所学到的实际知识运用其中，提高自己的实际动手能力，把自己所学到的理论知识转化为实际运用的能力，真正实现素质教育的目的。 本所的设计是在国家和地方的规划下进行的，是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方 便，尽可能地节省投资、就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性。 本所的设计包括电气一次系统中的主要部分。变电所设计以实际工程技术水平为基础，以虚拟的变电所资料为背景，从原始资料的分析做起，内容涵盖发电厂电气部分、电力系统分析等电气工程及其自动化本科教育期间的主要专业课。通过设计，将书本上的知识融入到工程设计的实际运用之中。拉近了理论与实际的距离，同时也为今后走向工作岗位奠定了夯实的基础。 在设计过程中，初步体现了工程设计的精髓内容，如根据规程选择方案、用对比的方法对方案评价等。教会了我们在工程 中运用所学的专业知识，锻炼了我们用实际工程的思维方法去分析和解决问题的能力。 2 变电所总体分析与负荷分析 电所总体分析 根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是： 第 系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期，长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进，过度方便，运行灵活，切实可行 ，以经济，可靠质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。 第 变电所的设计应依据工程的 5发展规划进行；做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。 第 变电所的设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理确定设计方案。 3 第 变电所的设计必须坚持节约用地的原则。 计依据 电气设计技术规程第 变电所所址的选择，应根据下列要求，综合考虑确定： 1靠近负荷中心； 2节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地； 3与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出； 4交通运输方便； 5周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处； 6具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞 地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所），所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意； 7所址标高宜在 50 年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措施或 与地 区（工业企业）的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位； 8应考虑职工生活上的方便及水源条件； 9应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。 本所位于姜寨县境内，资源丰富，工农业发展前景良好，除以 10压供给市区工业与生活用电之外，并以 35压向郊区工矿企业及农业供电。为新建变电所。 本所电压等级为 110/35/10中， 110压等级近期出线 3 回，远景发展 2 回； 35压等级近期出线 6 回，远景发展 3 回； 10压等级近期出线12 回，远景发展 6 回。 电力系统接线简图如下： 4 图 力系统接线简图 站必要性 考虑到该县农业生产的需要及市区工业及生活用电的要求，为了满足这些用电要求按照远景规划设计本所。 址概况 所址地区海拔 250m，地势平坦，输电线路走廊开阔，地震烈度 6 度。土壤性质为黄粘土，地耐力 壤电阻率 120M。 年最高气温 +40C，年最低温度为 ，年平均气温 15C，最热月平均最高温度为 +32C。 最大风速为 25m/s，微风风速 s，属于我国典型 气象区。 常年主导风向： 年最大覆冰厚度： 5 阻系数 =120，土温 20C。 电所负荷分析计算 计依据 电气设计技术规程 统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究并提出系统的具体发展方案；应合理利用能源，节约能源；合理布局电源和网络，使发、输变电及无功建设配套协调，并为系统继电保护设计、系统安全自动装置设计及下一级电压的系统设计等创造条件；设计方案应技术先进，过度方便，运行灵活，切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的能源满足 国民经济个部门与人民生活不断增长的需要。 准的系统设计应为编制和审批工程设计任务书，工程初步设计，近期计划及下一轮电力规划提供依据。 统设计的具体任务是： 1分析并核算电力负荷和电量水平、分布、组成及其特性，必要时分析某些负荷可能变化的幅度； 2进行电力电量平衡，进一步论证系统的合理供电范围和相应的联网方案，电源建设方案及系统调峰方案； 3论证网络建设方案，包括电压登记、网络结构及过度措施； 5 4进行无功平衡和电气计算，提出保证电压质量、系统安全稳定的技术措施，包括无功补偿 设备、调压装置及提高稳定性的措施等； 5计算各类电厂的燃料需要量，对新增火电的燃料的来源提出建议； 6安排发、输变电工程及无功补偿项目的投产时间，提出主要设备的数量及主要规范，估算总投资和发、供电成本； 上述任务可根据具体情况，在统筹全局的基础上有针对性地分阶段进行。 至等 10年的某一年，并应对过度年进行研究（ 5年内应逐年研究）远景水平年可为今后等 10至等 15年的某一年，且要与国民经济计划及规划的年份相一致，系统设计经审查后 2至 3年宜再行编制，一旦有重大变化应 及时修改。 （ 1） 变电所在电力系统中的地位和作用。 电力系统中的变电所有系统枢纽变电所，地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集扩大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为 330500区重要变电所，电压为 220330般变电所多为终端和分支变电所，电压 110也有 220 （ 2） 变电所的分支和最终建设规模 变电所依据 510年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台主变压器；当技术经济比较合理时， 3305004台主变压器；终端或分支变 电所如只有一个电源时，可只装设一台主变； （ 3） 负荷大小和重要性 一级负荷 必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级负荷不间断供电； 二级负荷 一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源短开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电； 三级负荷 对三级负荷一般只需要一个电源供电； 系统备用容量大小 : 810%，适用负荷实增、机组维修和故障运行三种情况。 证灵活性和可靠性。 本变电站 以 35 10个电压等级对用户供电，变电站负荷分析以这两个电压等级为计算标准。 5负荷分析 35近期 6 回，远景发展 3 回。以下将具体分析各回出线的负荷情况： 表 35荷表 6 电压 等级 负荷 名称 最大负荷(穿越功率 (负荷组成 （ %） 功率因数 h) 线长(近期 远景 近期 远景 一级 二级 35矿 1 2 3 40 20 000 15 铁矿 2 2 3 40 20 000 15 水泥厂 1 3 4 15 2040 000 17 水泥厂 2 3 4 000 17 甲镇变 2 3 15 2040 500 14 乙镇变 2 3 500 10 备 用 1 2 备 用 2 2 备 用 3 2 远景综合最大负荷 1( ) (1 % )c o sn i m a xm a x ti (式中 同时系数，取 各出线的远景最大负荷， i 各出线的自然功率因数， % 线损率，取 5%。 0 . 9 ( 3 3 4 4 3 3 2 2 2 ) 1 . 0 5 2 7 . 3 M V 9m a 0负荷分析 10近期 12 回，远景发展 6 回。以下将具体分析各回出线的负荷情况： 表 0荷表 电 压 等级 负荷 名称 最大负荷(穿越功率 (负荷组成 （ %） 功率因数 h) 线长(近期 远景 近期 远景 一级 二级 10肥厂 1 2 3 30 30 500 2 磷肥厂 2 2 3 30 30 500 2 纺织厂 1 2 20 40 000 7 玻璃厂 1 2 30 30 000 1 罐头厂 1 2 30 30 000 1 机修厂 1 2 20 30 000 药厂 1 2 20 30 500 2 县 直 1 3 30 30 000 院 1 2 30 30 500 1 南 关 2 3 20 30 500 2 北 关 1 2 20 30 500 2 西 关 2 4 20 30 000 3 备用 1 2 备用 2 2 备用 3 2 备用 4 2 备用 5 2 备用 6 2 2 3 2 2 2 2 20 . 9 (0 . 8 0 . 7 5 0 . 8 5 0 . 8 0 . 8 0 . 83 2 3 2 4 ) 1 . 0 5 3 5 . 7 M V 8 0 . 8 0 . 7 8 0 . 7 8 0 . 7 8m a 所以远景总的最大综合负荷3 一级 和二级负荷分析 远景 级综合最大负荷计算公式（采用不计线损和负荷同时率）： m a x1 c o sn i ( 2 0 . 4 3 2 0 . 1 5 4 3 0 . 1 5 3 0 . 1 5 ) 3 0 . 3 2 2 0 . 3 2 0 . 20 . 9 0 . 82 0 . 2 3 0 . 3 2 0 . 3 2 0 . 2 2 0 . 3 3 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 1 1 . 4 2 M V 8 0 . 7 5 0 . 8 5 0 . 7 8 远景 综合最大负荷计算公式： m a x1 c o sn i i ( 8 ( 2 0 . 2 3 2 0 . 4 4 3 0 . 4 3 0 . 4 ) 3 0 . 3 2 2 0 . 3 2 0 . 30 . 9 0 . 82 0 . 3 3 0 . 3 2 0 . 3 2 0 . 4 2 0 . 3 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 1 7 . 1 7 M V 8 0 . 7 5 0 . 8 5 0 . 7 8 经计算：远景二级负荷为 2 8 I 9 3 主变压器的选择 在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。利用上节的有关负荷计算结果和以下国家能源部颁发的 110电所设计技术规程中有关规程，便可选择主变的台数、容量和型式。 第 主变压器容量和台数的选择。凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的 70%， 在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的 级和 级负荷。 第 与电力系统连接的 110压器，若不受运输条件的制，应选用三相变压器。 第 110有三种电压的变电所中，如通过主变各侧绕组的功率均达到该主变容量的 15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。 变台数选择 变电所主变的台数与电压等级接线方式传输容量以及系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大中型变电所，在一种电压等级下，主变应不少于二台。为保证供电的稳定性和远期发展，以及 减少投资回收周期，本所采用两台主变。 变容量选择 变电所主变容量，一般应按年远景负荷来选择。根据城市规划负荷性质电网结构等综合因素确定主变容量。 (1) 按规划 510 年选择，并考虑远期 1020 年发展，对城郊变，应与城市规划相结合。 (2) 由变电站带负荷性质及电网结构决定主变容量，对有重要负荷变电站，应考虑一台主变停运时期于主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷，对一般变电站，当一台主变停运时，其余主变应保证其余负荷的 6070%。 (3) 同级电压单台降压容量不易太多 ，应从全网出发，推行标准化、系列化。 (4) 对城市的郊区一次变，在中、低压侧构成环网下，装两台。 (5) 对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台。 (6) 对规划只装两台，其主变基础按大于主变容量的 12 级设计以便发展时宜更换。 1) 选择条件 所选择的 n 台主变压器的容量 该大于等于变电所的最大综合计算负荷 10 式中 n 主变台数，为 2 台。 主变额定容量， 2)校验条件 装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足 60%70%的全部最大综合计算负荷，以及满足全部 I 类负荷 大部分 负荷 (S(S 联立以上两式，求它们的最大值，然后查变压器容量表，即得主变额定容量。根据负荷计算的已知条件，代入以上，求得主变额定容量，装一台主变就能满足近期负荷，考虑负荷发展速度快，和再次改建将影响供电，本所 一次施工全部安装 2 台变压器。 变型式选择 主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组合、容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、全绝缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点接地方式等，以下分别论述。 （ 1） 相数选择 变压器有三相变压器和单相变压器。在 330以下的发电厂和变电所，一般选用三相变压器。单相变压器是由三个单相的变压器组成，造价高、占地多、运行费用高。只有受变压器的制造和运输条件限制时，才考虑用单相变压器组。所以此变电站主变压器选三相变压器。 （ 2） 绕组数选择 在具有 三种电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的 15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所内需要无功补偿设备时，主变压器宜选择三绕组变压器，此变电站采用三绕组变压器。 自耦变压器损耗小、造价低，但是其高中压侧必须都是中性点直接接地方式，所以对 220以上电压等级的变压器可以选择自耦变。但是由于其限制短路电流的效果差，保护配置和整定困难等 ， 220以下 变电所选择普通三绕组变压器 。 （ 3） 绕组联结方式 变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用 的联结方式有星形和三角形两种。我国 110以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点都需要选择 联结方式，对于 110压器的 35也采用 联结方式，以便接入消弧线圈，而 610d 形。故主变压器的联结方式为 YN/线。 11 （ 4） 调压方式的选择 变压器的调压方式分带负荷切换的有载（有励磁）调压方式和不带负荷切换的无载（无励磁）调压方式。无载调压变压器的分接头档位少，电压调整范围一般只有 10%（即 2以内，而有载调压变压器的电压调整范围大，能达到电压的 30%，但其结构调压变压器复杂，造价高。近年来随着用户对电压质量要求的提高和有载调压变压器质量的提高，变电站的变压器选择有载调压方式。所以该变电站的变压器选择有载调压方式。 （ 5） 变压器阻抗的选择 变压器各侧阻抗值得选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并列运行等方面进行综合考虑，并应以对工程起决定作用的因素来确定。 接发电机的三绕组变压器，为低压侧向高压侧输送功率，应选升压型变压器；变电所的三绕组变压器，如果高压侧向中压侧输送功率为主，则选用降压型变压器；如果以高压侧向 低压侧输送功率为主，侧可选用升压型变压器 ,但如果需要限制 610统的短路电流，可以考虑优先采用降压结构变压器。该变电站选用升压型变压器 。 （ 6） 容量比 变压器各绕组容量相对总容量由 100/100/100、 100/100/50、 100/50/50 等几种形式。由于 110压器总容量不大，其绕组容量对造价影响不大，但其中、低压侧的传输功率相对总容量都比较大，为调度灵活，一般采用 100/100/100 的容量比，因此该变电站采用 100/100/100 的容量比。 （ 7） 变压器的冷却方式 变压器的冷却方式有自然风冷、强迫风 冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷和强迫导向油循环冷却等，它随变压器的型式和容量不同而异。一般中小容量的变压器选择自然风冷却和强迫风冷却；大容量的变压器采用强迫油循环风冷。此处采用自然风冷却。 （ 8） 全绝缘半绝缘、绕组材料等问题 全绝缘变压器的绕组首、尾绝缘水平是一样的，都是按照线电压设计的。为减小变压器的造价，变压器还可以采用半绝缘方式，即变压器绕组靠近中性点部分的主绝缘水平比绕组端首部的绝缘水平低，不适按照线电压设计，而是低一个电压等级。半绝缘变压器只允许在中性点直接接地的情况下运行。 变压器绕组材料有铝绕组 和铜绕组两种。一般变压器选用铝绕组，可以减小造价。如需减小变压器体积和降低变压器本身的损耗，则应选择铜绕组。 （ 9） 变压器各侧电压的选择 变压器的某个电压等级若作为电源，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在有 10%电压损失的情况下，线路末端的电压为额定值，该侧的电压按照 110%额定电压选择。而如果某个电压等级是线路的末端，该侧的电压应按照电网额定电压选择。变压器的高压侧相当于用电设备，其额定电压应为线路额定电压110 ，低压侧相当于电源，其额定电压应为线路额定电压 的 ，又变压器二次电压为空载时的电压，带负荷时内部电压损耗为 5%，故低压侧额定电压2 分别为 11主变电压组合为 110/1 综上所述 主变压器的选择 12 型号： 1500/110 容量 空载损耗 路损耗 175 连接组别 接方式 阻抗电压 718 6.5 额定电压 110 38.5 11据以上的原则和技术规范本变电所采用的变压器容量为两台 31500变压器，调压方式为有载调压，绝缘方式为半绝缘。所选型号为： 10，其参数如下表： 表 择的主变型号参数表 型号 10 额定容量 31500量比 100/100/100 电压比 1108短路阻抗 接组别 YN/压方式 有载调压 13 4 电气主接线 气主接线设计的基本要求与依据 发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所 以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 气主接线设计的基本要求 对电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性、经济性三方面。 (1) 可靠性 电能生产的特点是电能不能大量储存，发电、输电和用电必须在同一瞬间完成，任何一个环节出现故障都会造成供电中断，停电事故不仅给电力部门带来损失，给国民经济各部门带来的损失更严重，造成的人员伤亡、设备损坏、经济损失、城市生活混乱和政治影响都是难以估量的。保证电力系统的安全可 靠运行是电力生产的首要任务，作为其中一个重要环节的电气主接线，首先应满足可靠性的要求。 定性分析和衡量主接线可靠性的评判标准是 1) 断路器检修时，能否不影响供电。 2) 断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对 I 类负荷和大部分 负荷的供电。 3) 发电厂、变电所全部停运的可能性。 4) 大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求 (2) 灵活性 电气主接线就能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面 1) 调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配断电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求； 2) 检修时，可方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电； 3) 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。 (3) 经济性 1) 节约投资 主接线应力求简单清晰，节约断路器、隔离开关等一次设备；要使相应的控 14 制、保护不 过于复杂、节省二次设备与控制电缆等；能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备和轻型电器等。 2) 占地面积小 主接线的形式影响配电装置的布置和电气总平面的格局，主接线方案应尽量节约配电装置占地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，应采用三相变压器而不用三台单相变压器组。 3）年运行费用小 年运行费用包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修的维护费等。电能损耗主要由变压器引起，因此要合理选择主变压器的型式、容量和台数及避免两次变压而增加损耗。 另外，我们应重视国内外长期积累的运行实践经验， 优先选用经过长期实践考验的主接线形式。 气主接线设计的依据 1）变电所在电力系统中的地位和作用 2）变电所的分期和最终建设规模 3）负荷大小和重要性 4）系统备用容量大小 5）系统专业对电气主接线提供的具体资料 电压等级电气主接线设计 在进行电气主接线设计时 ,一般根据设计任务书的要求 ,综合分析有关基础资料，拟订 23 个技术上能满足要求的方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。 10接线的选择 110期设计回路数为 3，最终为 5 回。先列出两个可行方案：单母分 段接线和双母线进行比较 。 15 表 10接线方案比较 方案 单母线分段 双母线 接线 简图 可靠性 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电。当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。分段可以缩小母线停电范围的影响。任一母线及母线隔离开关检修 ,仅停检修段。任一回路断路器检修 ,所在回路停电。 供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电 ，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。扩建方便，可向双母线的左右送电。任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电。 经济性 较好 ,费用低 增加隔离开关数目 ,费用高 . 灵活性 有一定灵活性，并在检修断路器时不至于中断对全部用户供电。 运行方式灵活，增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作。 对比以上两种方案：虽然双母线也能满足要求，但其投资大、经济性能差，故不采纳；将 I、 负荷的双回电源线不同的分 段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性，且六氟化硫断路器的安全性，可靠性较高，故采用单母线分段接线。 5接线选择 35线回路数近期为 6 回，最终为 9 回；先列出两个可行方案：单母线分段接线和但母分段带旁母进行比较 。 16 表 5接线方案比较 方案 单母线分段 双母线 接线 简图 可靠性 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电。当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间 断供电和不致使重要用户停电 。分段可以缩小母线停电范围的影响。任一母线及母线隔离开关检修 ,仅停检修段。任一回路断路器检修 ,所在回路停电。 供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。扩建方便，可向双母线的左右送电。任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电。 经济性 较好 ,费用低 增加隔离开关数目 ,费用高 . 灵活性 有一定灵活性，并在检修断路器时不至于中断对全部用 户供电。 运行方式灵活，增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作。 对比以上两种方案：单母分段带旁母接线可靠性增加了，切换操作比较麻烦，而使用单母分段采用六氟化硫断路器，从而可保证供电可靠性，故采用单母线分段接线。 0接线选择 10线回路数近期为 12 回，最终为 18 回；先列出两个可行方案：单母线分段接线和双母线接线进行比较 。 17 表 0接线方案比较 方案 单母线分段 手车式单母线分段 接线 简图 可靠性 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电。当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。分段可以缩小母线停电范围的影响 ,任一母线及母线隔离开关检修 ,仅停检修段 所在回路停电。 重要用户可以从不同母线段上分别引出两回馈线向其供电，保证不中断供电。 任一母线或母线隔离开关检修时，仅停该段，不影响其他段运行，减小了母线检修时的停电范围。出线断路器检修时，由于采用手车式，只需短时停电。 经济性 相比于 手车式单母线分段，单母线分段带旁路母线的配电装置占地面积大，增加了断路器和隔离开关的数量，接线复杂，投资增大。 灵活性 采用旁路母线，虽不需要停电检修出线断路器，但需通过较复杂的倒闸操作。 采用手车式配电装置，断路器可以快速更换进行检修，方便灵活，无需倒闸操作。 对比以上两种方案：以上两种方案均能满足主接线要求，但由于它与用户连在一起，并且出线较多，所以采用手车式单母线分段。 综上： 110采用单母线分段接线； 35采用单母线分段接线； 10采用手车式单母线分段。 变中性点 接地方式选择 0限流问题 根据电气设计手册 I第 中 变电所 6 10短路电流的限制 规定：限制变电所 6 10短路电流不超过 16 便采用价廉轻型的 路器，并且使选用的电缆截面不致过大，一般采用下列措施： 压器分列运行 在变电所中，母线分段电抗器的限流作用小，故采用简便的两台变压器分列运行的方法来限制短路电流，其优点如下： 18 （ 1） 610发生短路时，短路电流只通过一台变压器，其值较两台变压器并 联时大为减小，从而在许多情况下允许 610装设轻型断路器； （ 2）使无故障母线段维持较高的剩余电压。 但也有不足之处： （ 1）变压器负荷不平衡，使能量损耗较并列运行时稍大； （ 2）一台变压器故障时，该分段母线在分段断路器接通前要停电，但可由分段断路器装设自动投入装置解决。 变压器回路装设电抗器或分裂电抗器 当变压器容量增大，分裂运行不能满足限制短路电流要求时，可在变压器回路装设分裂电抗器或电抗器。 采用分裂变压器：变压器低压绕组分裂成相等容量的两个绕组，可大大增加各个分裂绕组和分裂绕 组间的电抗，减小短路电流。 在出线上装设电抗器： 当 6短路电流很大，采用其它限流措施不能满足要求时，就要采用在出线上装设电抗器的接线，但这种接线投资贵，需建设两层配电装置楼，故在变电所中一般不采用出线装设电抗器的接线 压器中性点接地方式 根据电气设计手册 I第 27 节中关于 主变压器中性点接地方式 的规定：电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。 1） 变压器的 110采用中性点直接接地方式 根据电气设计手册 I第 27 节中关于 主变压器中性点接地方式 的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。 变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比 16 第 继电保护与安全自动装置应符合可靠性，选择性，灵敏性和速动性的要求。当确定其配置和构成方案时，应该考虑以下几个方面： (1)电力系统和电力网的结构特点和运行特点； (2)故障出现的概率和可能出现的后果； (3)电力系统近其发展情况； (4)经济上的合理性； (5)国内和国外的成熟经验。 第 ：继电保护与安全自动装置是电力系统的重要组成 部分。确定电力网结构，厂站主接线和运行方式时，必须继电保护与安全自动装置的配置统筹考虑，合理安排继电保护与安全自动装置的配置方式。要满足电力网和厂站主接线的要求，并考虑电力网厂站运行方式的灵活性。对导致继电保护与安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电网结构方式，宜根据继电保护与安全自动装置的要求，限制使用，或辅以适当的措施。 第 ：应根据审定的电力系统设计或审定的系统接线图及要求进行继电保护与安全自动装置的系统设计。在系统设计中，除了新建部分外，还应包括对原有系统继电保护与安全自动装置不符合要求 部分的改造设计。为了便于运行管理和有利于性能配合，同一电力网或同一厂站内的继电保护和安全自动装置的形式，不宜品种过多。电力系统中各电力设备和线路的原有的继电保护与安全自动装置，凡是满足可靠性，选择性，灵敏性和速动性要求的，均应予以保留。 第 ： 继电保护与安全自动装置的新产品，应按国家规定的要求和程序进行鉴定，合格后方可使用。 44 10 变压器保护 护概述 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时变压器也是十分贵重的元件，因 此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。 变压器的内部故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁心，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。因此，这些故障应尽快切除。 变压器的不正常状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性 点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。变压器处于不正常运行状态时，保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。 根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护。 （ 1）瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。 其中，轻瓦斯保护反应于油箱内部故障所产生轻微瓦斯或油面下降时产生的气体而动作于发信号；重瓦斯保护反应于油箱内部故障所产生大量瓦斯时产生 的油流而动作于跳开变压器各侧断路器。 瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。同时，与纵联差动保护同时作为变压器的主保护，相互配合、补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内外及引出线上发生的各种故障。 （ 2）相间短路保护 容量为 6300以上，厂用工作变压器和并列运行的变压器，应装设纵联差动保护。 纵联差动保护是反应于变压器绕组和引出线的相间短路而动作于跳开变压器各侧断路器的变压器主保护之一。对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能起 保护作用。 纵联差动保护最大的特点就是能够可靠地躲过各种不平衡电流而不致误动作，且其保护范围包括变压器套管及其引下线，正好与瓦斯保护相配合，很好地对变压器进行了保护。 （ 3）后备保护 对由于外部相间短路引起的变压器过电流，可采用复合电压启动用的过电流保护，它适用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷，对中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路故障，应装设零序电流保护。 复合电压起动的过电流保护装置区别于一般过电流保护的元件就是负序电压继电器和低电压继电器。负序电压继电器是反应负序电压 增大而动作的过量继电器；而低电压继电器是反应线电压降低而动作的欠量继电器。 与一般低电压起动的过电流保护相比，复合电压起动的过电流保护具有以下优点： 45 1）在不对称短路时，负序电压继电器的灵敏系数高； 2）当经变压器后面发生不对称短路时，电压元件的工作情况与变压器采用的接线方式无关； 3）在三相短路时，低电压继电器的灵敏系数也有所提高； 4）接线较简单。 （ 4）过负荷保护 对 400上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护保护。过负荷保 护接于一相电流上，并延时作用于信号。对于无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。 （ 5）零序电流保护 零序电流保护主要反应于变压器外部单相接地短路时引起的过电流而动作的后备保护。本所主变的 110 35引线上装设零序电流保护装置。 零序电流保护可由两段组成，每段各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，以较长的时限有选择性地动作于跳开变压器各侧断路器。当有选择性要求时，应增设方向继电器。 零序 段由灵敏 段和不灵敏 段组成。灵敏 段是按躲过下一条线路出口出单相 或两相接地短路时可能出现的最大零序电流和躲过断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流整定。灵敏 段是对全相运行状态下的接地故障起保护作用，具有较大的保护范围；不灵敏 段是为了在单相重合闸过程中，其它两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏 段的缺点，尽快地将故障切除。 零序 段也有两段组成。第一个是定值较大，能在正常运行方式和最大运行方式下，以较短的延时切除本线路上所发生的接地故障（保留 零序 段，按与下条线路的零序 段相配合来整定）；第二个是具有较长的延时，能保证在各种运行方式下线路末端接地短 路时，保护装置具有足够的灵敏度（按与下条线路的零序 相配合来整定，时限再抬高一级，约为 （ 6）其他保护 对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。 用说明 变的主保护 变压器的主保护为差动保护和瓦斯保护。其中变压器差动保护的整定计算如下： 为了防止变压器内部线圈及引出线的相间及匝间短路，以及在中性点直接接地系统侧的引出线和线圈上的接地短路，应装设变压器的纵联差动保护。纵联差动保护的形式很多，但基本原理 及定值计算所考虑的基本原则是相同的，一般要考虑以下几个方面的因素及影响： （ 1）应躲过当变压器空投及外部故障后电压恢复时的励磁涌流的影响； （ 2）应躲过变压器外部故障时在变压器保护中所引起的最大不平衡电流； （ 3）应躲过变压器差动保护二次回路断线时，在差动回路引起的差电流的影响。 具体的由本变电所的变压器差动保护的定值计算见附录的计算书。 46 变的后备保护 为了防止变压器外部故障引起的过电流及作为变压器之后备保护，在变压器上装设带低压或不带低压闭锁的过电流保护装置 为了简 化保护接线，也可装设带复合电压闭锁的过电流保护。 变压器过电流保护的装设可按以下原则确定： （ 1）对于单侧电源的变压器，后备保护装设于电源侧，作为差动保护、瓦斯保护的后备或相邻元件的后备。 （ 2）对于多侧电源的变压器，后备保护应装设于变压器各侧。其作用为： 1）作为变压器差动保护的后备，要求它动作后起动总出口继电器。对于零序过电流保护，由于变压器中性点接地而使零 序电流分布发生变化，往往会使零序电流保护的灵敏度降低，因此要求在变压器的两侧均装设能动作于总出口的零序电流保护段。对于相间过电流保护，则一般可只在 主电源侧装设动作于总出口的保护段，但该保护段对变压器各电压侧的故障均能满足灵敏度的要求。 2）变压各侧装设的后备保护，主要作为各侧母线和线路的后备保护，故要求只动作于跳开本侧的断路器。 3）作为变压器断路器与其电流互感器之间死区故障的后备保护。 容器的保护装置 并联补偿电容器也是