精品毕业论文110kv变电所系统设计

摘 要变电所是电力系统的重要组成部分，变电所起着变换和分配电能的作用，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节。这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象，分析变电所的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备选择和校验。同时完成配电装置、防雷保护及接地装置和提高电能质量的设计。通过合理的构思与严密设计，达到设计出一个合格的变电所的最终目的。关键字：变电所电气主接线；短路电流计算；一次设备；防雷保护-vi-ABSTRACTSubstation is an important part of power system，substation plays a role in transformation and distribution of electricity（power），which directly affect the security and economic power system operation，it is the intermediate which links power plants and users. This paper designs consider the terminal 110kV substations as the main design target, and makes analysis on the original data of substation and defines its main wiring; through the calculations of load to determine the main transformers number, capacity and types. My This paper designs also focuses on selecting and proofreading for the one-time equipment of substation according to result of calculation for short-circuit; at the same time This paper complete the design about the distribution devices layout, mine-protection and earthing devices，improves electric energy quality.KeyWords：substation electrical main wiring ；short-circuit current calculation ； one-time equipment ；mine-protection目 录第1章 引 言- 1 -1.1概述- 1 -1.2 原始资料分析- 1 - 1.2.1 本所设计电压等级- 1 - 1.2.2 电源负荷地理位置情况- 1 - 1.2.3 设计任务书- 2 -第2章 电气主接线设计- 4 -2.1 主接线接线方式- 4 - 2.1.1 单母线接线- 4 - 2.1.2 单母线分段接线- 5 - 2.1.3 单母分段带旁路母线- 5 - 2.1.4 桥型接线- 5 - 2.1.5 双母线接线- 5 - 2.1.6 双母线分段接线- 6 -2.2 电气主接线- 6 - 2.2.1 35kV电气主接线- 6 - 2.2.2 35kV电气主接线- 7 - 2.2.3 110kV电气主接线- 9 -第3章 主变压器的选择- 11 -3.1负荷计算- 11 -3.2 主变压器型式的选择- 11 - 3.2.1主变台数的选择- 11 - 3.2.2 主变压器容量的选择- 12 - 3.2.3 主变相数的选择- 12 - 3.2.4绕组数的选择- 12 - 3.2.5 主变调压方式的选择- 13 - 3.2.6 连接组别的选择- 13 - 3.2.7 容量比以及冷却方式的选择- 13 -第4章 所用电的设计- 15 -4.1 所用电接线一般原则- 15 -4.2 所用变容量型式的确定- 15 -4.3 所用电接线方式确定- 16 -4.4 备用电源自动投入装置- 16 - 4.4.1备用电源自动投入装置作用- 16 - 4.4.2 适用情况以及优点- 16 - 4.4.3 BZT的工作过程及要求- 16 -第5章 短路电流计算- 18 -5.1短路的基本知识- 18 -5.2 短路计算的目的- 18 -5.3 短路计算过程- 19 -5.3.1 各元件的参数标幺值计算- 19 -5.3.2 当电源1取最大短路容量时的短路计算- 21 -5.3.3 当电源1取最小短路容量时的短路计算- 22 -5.2.4 当电源2取最大短路容量时的短路计算- 23 -5.2.5 当电源2取最小短路容量时的短路计算- 24 -5.3 短路电流计算结果表- 26 -第6章 设备的选择与校验- 28 -6.1 选择设备的一般原则和基本要求- 28 -6.2 高压断路器的选择- 29 - 6.2.2 断路器选择及校验- 30 -6.3 隔离开关的选择- 34 - 6.3.1 隔离开关选择的具体技术条件- 35 - 6.3.2 隔离开关选择计算- 35 -6.4 电流互感器选择- 39 - 6.4.1 电流互感器的选择技术条件- 39 - 6.4.2 电流互感器选择及校验- 40 -6.5 电压互感器选择计算- 44 - 6.5.1 电压互感器选择技术条件- 44 - 6.5.2 电压互感器选择- 45 -6.6 各级电压母线的选择- 46 - 6.6.1裸导体选择的具体技术条件- 46 - 6.6.2 母线的选择计算- 47 - 6.6.3 引接线的选择计算- 49 - 6.6.4 导线的敷设方式- 50 -第7章 继电保护配置- 51 -7.1 继电保护保护配置- 51 -7.1.1 110kV侧保护配置- 51 -7.1.2 35kV侧保护配置- 51 -7.1.3 10kV侧保护配置- 52 -7.2 主变压器的保护配置- 52 -7.3 母线保护- 52 -7.4 线路保护- 52 -第8章 防雷保护与接地- 54 -8.1 避雷器的选择- 54 - 8.1.1 避雷器的配置原则- 54 - 8.1.2 避雷器选择技术条件- 54 - 8.1.3 避雷器的选择和校验- 56 -8.2变电所的进线段保护- 58 -8.3 避雷针的配置- 59 - 8.3.1 避雷针位置的确定- 59 - 8.4接地装置的设计- 61 - 8.4.1设计原则- 61 - 8.4.2 接地网型式选择及优劣分析- 61 - 8.4.3 接地方式的设计- 62 - 8.4.4 降低接地网电阻的措施- 62 - 8.4.5 接地刀闸的选择与校验- 63 -第9章 无功补偿装置的选择- 65 -9.1概述- 65 -9.2 补偿装置的确定- 65 -9.3 补偿装置容量的选择- 66 -第10章电气总平面布置与配电设备选择- 67 -10.1 配电装置应满足以下基本要求- 67 -10.2 配电装置特点- 67 -10.3 屋外配电装置类型及应用- 67 -10.4 配电装置的确定- 68 -10.5 10kV高压开关柜选择- 68 -10.6 电气总平面布置- 69 -第11章 变电所照明设计- 70 -11.1 照明种类与负荷等级- 70 -11.2 灯具布置- 70 -11.2.1 室内灯具布置- 70 -11.2.2 室外灯具布置- 70 -11.3 变电所灯具选择- 70 -第12章 变电所电能质量的提高- 72 -12.1 影响电能质量的主要因素- 72 -12.2 谐波的影响与改善谐波的方法- 72 -12.3 改善电能质量的措施- 73 -第13章 变电所主接线的MATLAB仿真- 74 -13.1 仿真原件的选取- 74 -13.2 电路的仿真- 76 -第14章 结束语- 77 -致 谢- 78 -参 考 文 献- 79 -附 录- 80 -一主要设备选择汇总表- 80 -二. 变电所主接线图- 81 -三. 仿真电路图- 82 -四.仿真结果- 83 -第1章 引 言1.1概述本次设计题目为110kV变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习四年以来的学习结果。此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线和变电所的类型、布置方案与照明设计，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，合理确定无功补偿，按动稳定度、热稳定度和断流能力等对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，考虑如何提高电能质量，最后对整体进行规划布置,从而完成110/35/10kV变电所的设计。1.2 原始资料分析1.2.1 本所设计电压等级 根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35/10kV1.2.2 电源负荷地理位置情况1、电源分析与本所连接的系统电源共有2个，其中110kV两个。具体情况如下： 1）110kV地区变电所电源1来自地区变电所110 kV母线，发电容量可视为无限大，地区变电所110kV母线最大短路容量为3000MVA，最小短路容量为2500MVA，距离本所50kM2）110kV地区变电所电源2来自地区变电所110kV母线，发电容量可视为无限大，地区变电所110kV母线最大短路容量为2100MVA，最小短路容量为1800MVA，距离本所40kM。2、 本地区气象及地质条件：本地区年平均气温为20C ；年最热月平均气温为28。年主导风向为东北风，年雷暴日数为20。3、负荷资料分析本所负荷年递增2.5%，预计15年内不增容扩建。1）35kV负荷表1.1 35kV负荷参数表用户名称容量（MW）距离（kM）备注化工厂3.515类负荷铝厂4.313类负荷水厂1.85类负荷塘源变74类负荷注：35kV用户中，化工厂，铝厂有自备电源2）10kV远期最大负荷表1.2 10kV参数负荷表用户名称容量（MW）负荷性质机械厂1自行车厂1.5食品加工厂0.5电台0.3纺织厂1.2木材厂0.4齿轮厂0.83）本变电所自用负荷约为60kVA；4）一些负荷参数的取值：除10kV侧负荷功率因数均取cos=0.85，负荷同期率 Kt=0.9c，年最大负荷利用小时数Tmax4800小时/年，表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%，各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。1.2.3 设计任务书 1）确定变压器台数及容量，选择其规格型号； 2) 确定变电所主接线方案，并选择元件和设备的型号规格； 3) 确定变电所的类型、布置方案与照明设计； 4) 合理确定无功补偿。要求10kV侧cos=0.92； 5) 选择各线路的导线型号规格及敷设方式； 6) 选择高压设备时，应按动稳定度、热稳定度和断流能力等进行校验； 7) 按通常情况配置继电保护； 8) 进行接地与防雷的设计； 9) 考虑如何提高电能质量。第2章 电气主接线设计电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。1.运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2.具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3. 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4. 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 5.应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.1 主接线接线方式2.1.1 单母线接线 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围：6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回；35-63kV配电装置出线回路数不超过3回；110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回。2.1.2 单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10kV配电装置出线回路数为6回及以上时；35kV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220kV配电装置出线回路数为3-4回时。2.1.3 单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。2.1.4 桥型接线1、内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。2.1.5 双母线接线优点：1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。2）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。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：6-10kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35kV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220kV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220kV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。2.1.6 双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。2.2 电气主接线 2.2.1 35kV电气主接线根据资料显示,由于10kV的出线为9回，其中所用电2回，且有一类负荷，可以初步选择以下两种方案：1) 610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。如图2.1。图2.1单母线分段接线2）双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。如图2.2。图2.2双母线接线 表2.1 10kV主接线方案比较项目方案 单母线分段接线双母线接线技术1.不会造成全所停电2.调度灵活3.保证对重要用户的供电4.任一断路器检修，该回路必须停止工作1.供电可靠2.调度灵活3.扩建方便4.便于试验5.易误操作经济1.设备少2.占地少1.设备多，配电装置复杂2.投资和占地面积大 经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。在根据此变电站的用途，所以选用方案。2.2.2 35kV电气主接线根据资料显示,由于35kV的出线为4回，一类负荷较多，可以初步选择以下两种方案：1）电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。 图2.3单母线分段接线2）双母接线接线 图2.4双母线接线表2.2 35kV主接线方案比较项目 方案 单母线分段接线双母线接线技术1.不会造成全所停电2.调度灵活3.保证对重要用户的供电4.任一断路器检修，该回路必须停止工作1.供电可靠2.调度灵活3.扩建方便4.便于试验5.易误操作经济1. 设备少2.占地少1.设备多、配电装置复杂2.投资和占地面大虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。2.2.3 110kV电气主接线根据资料显示，由于110kV没有出线只有2回进线，可以初步选择以下两种方案： 1）桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。上述两种方案如图2.5及图2.6所示。 图2.5 内桥接线2） 单母分段接线。图2.6单母线分段接线表2.3 110kV主接线方案比较项目方案 内桥接线 单母线分段接线技术1. 接线清晰简单2.调度灵活，可靠性不高1.简单清晰、操作方便、易于发展2.可靠性、灵活性差经济1.占地少2.使用的断路器少1.设备少、投资小经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案。 变电所主接线图见附录。第3章 主变压器的选择变压器是变电所中的核心设备，其选择设置关系到变电所的整体布局和技术经济性能，是变电所设计首先要做的工作。3.1负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷10kV负荷、35kV负荷。由公式 （3.1）式中 某电压等级的计算负荷同时系数（35kV取0.9，10kV取0.9，35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9，站用负荷取0.9）。该电压等级电网的线损率，一般取5%。P、 各用户的负荷和功率因数。1、10kV负荷计算 (MVA)2、35kV负荷计算 (MVA) (MVA)3、考虑变电所未来510年的远期负荷(MVA)3.2 主变压器型式的选择3.2.1主变台数的选择由原始资料可知，我们本次设计的变电站是一个位于城镇边的110kV降压变电所，主要是接受110kV的功率，通过主变向35kV和10kV线路输送，是一个一般的地区变电站。由于出线中有多回类负荷，停电会对生产造成重大的影响。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。对供有大量一二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，一满足供电可靠性的要求。故可选择两台主变压器。3.2.2 主变压器容量的选择对于装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量应同时满足以下两个条件： （1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约60%70%的需要，即 （2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 =28.952MVA由于上述条件所限制。所以，两台主变压器应各自承担14.476MVA。当一台停运时，另一台则承担60%为17.371MVA。故选两台20MVA的主变压器就可满足负荷需求。3.2.3 主变相数的选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素，特别是大型变压器尤其需要考虑其运输可能性保证运输尺寸不超过遂洞、涵洞、桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力，当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电所均应选用三相变压器。本次设计的变电站是一个110kV变电站，位于市郊，交通便利，不受运输条件限制，故可选择三相变压器3.2.4绕组数的选择在具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比相对应的两台双绕组变压器的都较少。本次所设计的变电所具有三种电等级，中、低压侧负荷容量均为主变压器容量的15%以上，考虑到运行维护和操作的工作量，及占地面积等因素，因此选择三绕组变压器。普通三绕组变压器价格在自耦变压器和分裂变压器之间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的要求，又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动，它的供电可靠性也高。综上分析，本次设计的变电所选择普通三绕组变压器。3.2.5 主变调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内。另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%。对于110kV的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式，所以本次设计的变电站选择有载调压方式。3.2.6 连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用YO连接，35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，且零序阻抗较大，对限制单相短路 电流有利，同时也便于接入消弧线圈，但是由于全星形变压器三次谐波无通路，因此将引起正弦波电压的畸变，并对通讯设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度有影响,采用接线可以消除三次谐波的影响。本次设计的变电所的三个电压等级分别为110kV、35kV和10kV，所以选用主变的接线组别为YN,yn0,d11接线方式。3.2.7 容量比以及冷却方式的选择根据原始资料计算可知，35kV和10kV侧负荷容量都比较大，所以容量比选择为100/100/100。主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却,小容量变压器一般采用自然风冷却,大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。在水源充足，为了压缩占地面积的情况下，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却方式的。强迫油循环水冷却方式散热效率高，节约材料，减少变压器本体尺寸，其缺点是这样的冷却方式要有一套水冷却系统和有关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量大。本次设计的变电所位于郊区，对占地要求不是十分严格，所以应采用风冷。综上所述，故选择主变型号为SFSZ9-20000/110变压器，其参数如表3.1表3.1 110kV表压器参数型号 额定容量（kVA) 额定电压（kV） 阻抗电压（%）损耗（kW）空载电流（%）连接组空载负载高压 中压 低压高中高低中低25.095.41.05YNyn0d11SFSZ9-20000/1102000011081.25%38.522.5% 10.5 10.517-186.5第4章 所用电的设计变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决因建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。4.1 所用电接线一般原则1)满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。2)尽量缩小所用电系统的故障影响范围,并尽量避免引起全所停电事故。3)充分考虑变电所正常,事故,检修,起动等运行下的供电要求,切换操作简便。4.2 所用变容量型式的确定站用变压器的容量应满足经常的负荷需要，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台所变压器停运时，其另一台变压器容量就能保证全部负荷的6070%。由于=60kVA且由于上述条件所限制。所以，两台所变压器应各自承担30kVA。当一台停运时，另一台则承担70%为42kVA。故选两台50kVA的主变压器就可满足负荷需求。考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。表 4.1 S9-50/10变压器参数表型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压高压高压分接范围低压S9-50/10105%10;6.3;60.4Y,yn00.170.872.844.3 所用电接线方式确定所用电的接线方式，在主接线设计中，选用为单母分段接线选两台所用变压器互为备用，每台变压器容量及型号相同，并且分别接在不同的母线上,如图4.1。图4.1站用主接线4.4 备用电源自动投入装置4.4.1备用电源自动投入装置作用备用电源自动投入装置目标：为消除或减少损失，保证用户不间断供电。 BZT定义：当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动的将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置简称备自投或BZT装置。4.4.2 适用情况以及优点1）发电厂的厂用电和变电所的所用电。2）有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。3）降压变电所内装有备用变压器和互为备用的母线段。4）生产过程中某些重要的备用机组采用BZT的优点：提高供电的可靠性节省建设投资，简化继电保护装置，限制短路电流，提高母线残压。4.4.3 BZT的工作过程及要求BZT装置应满足的基本要求：1）工作母线突然失压，BZT装置应能动作。2）工作电源先切，备用电源后投。3）判断工作电源断路器切实断开，工作母线无电压才允许备用电源合闸。4）BZT装置只动作一次，动作是应发出信号。5）BZT装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。6）备用电源无压时BZT装置不应动作。7）正常停电时备用装置不启动。8）备用电源或备用设备投入故障时应使其保护加速动作。BZT装置应由低电压启动部分和自动重合闸部分组成，低电压启动部分是监视工作母线失压和备用电源是否正常；自动重合闸部分在工作电源的断路器断开后，经过一定延时间将备用电源的断路器自动投入。变电所BZT装置设计如图4.2图4.2变电所BZT装置设计变电所BZT装置工作过程：1）110kV侧BZT：当某一条110kV母线故障导致母线失压，故障侧断路器切断工作电源，非故障侧母线与桥型母线上BZT动作，将故障侧设备自动切换到非故障侧。2）35kV侧BZT: 当某一条35kV母线故障导致母线失压，故障侧断路器切断工作电源， BZT动作，将故障侧设备自动切换到非故障侧。3）10kV侧、所用电BZT：当某一条10kV母线或所用电母线故障导致母线失压，故障侧断路器断开，BZT动作，母联断路器合闸，将故障侧负荷切换到非故障侧。第5章 短路电流计算 5.1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。5.2 短路计算的目的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。5.3 短路计算过程5.3.1 各元件的参数标幺值计算在短路计算的基本假设下，选取， (kA) (kA) (kA)(1)电源1：由资料可知可将变电所视为无限大电源所以取，因为两个电源有最大短路容量和最小短路容量，所以分步计算当取最大短路容量时：(A) 当取最小短路容量时：(A) (2) 电源2当取最大短路容量时：(A) 当取最小短路容量时：(A) (3)由资料可知电源1距离本所50kM 取/kM(4)电源2距离本所40kM (5) 由变压器参数可知短路电压百分值为： 该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗相同。根据主接线图可简化以下图型，如图5.1所示5.1 化简的主接线图5.3.2 当电源1取最大短路容量时的短路计算(1)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值为：(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(2)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(3)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)5.3.3 当电源1取最小短路容量时的短路计算(1)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值为：(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(2)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(3)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)5.2.4 当电源2取最大短路容量时的短路计算(1)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值为：(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(2)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(3)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为：短路电流周期分量的有名值(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)5.2.5 当电源2取最小短路容量时的短路计算(1)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值为：冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(2)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值： (kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)(3)当在处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值(kA)冲击电流(kA)短路全电流最大有效值(kA)短路容量算法(MVA)5.3 短路电流计算结果表电源1取最大短路容量短路点短路电流周期分量有名值（kA）冲击电流（kA）全电流（kA）短路容量S（MVA） 2.7286.1384.092519.7543.497.8535.235211.577.38816.62311.082127.964电源1取最小短路容量表短路点短路电流周期分量有名值（kA）冲击电流（kA）全电流（kA）短路容量S（MVA）2.6285.9133.942500.7013.4367.7315.154208.2967.30416.43410.956126.509电源2取最大短路容量表短路点短路电流周期分量有名值（kA）冲击电流（kA）全电流（kA）短路容量S（MVA）2.976.6824.455565.8613.6118.1254.417218.9057.57417.04211.361131.186电源2取最小短路容量表短路点短路电流周期分量有名值（kA）冲击电流（kA）全电流（kA）短路容量S（MVA）2.8366.3814.254540.3313.5457.9765.318214.9047.47316.81411.21129.436又上述四表比较可以得出，电源2的短路电流比电源1的短路电流要大。所以，在后面的设备选择中，应该用电源2最大短路容量的短路电流进行校验。第6章 设备的选择与校验电器选择是发电厂和变电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。6.1 选择设备的一般原则和基本要求1、基本要求1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；2）应按当地环境条件校核；3）应力求技术先进和经济合理；4）选择导体时应尽量减少品种；5）扩建工程应尽量使新老设备的型号一致；6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。2、按正常工作条件选择导体和电气设备1）电压：所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压 即 (6.1)一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220kV及以下时为，而实际电网运行的一般不超过1.1。2）电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q 0下，导体和电器的长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流。即 (6.2)由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的 = 1.05 （为电器