110KV电网分析及继电保护设计毕业设计

摘要摘要 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题 目 110KV 电网分析及继电保护设计 学生姓名 学 号 专 业 电力系统继电保护及其自动化 摘要摘要 目录目录 10KV 电网分析及继电保护设计任务书 2 第一章 电力系统元件参数计算 6 1 1 线路参数 6 1 2 变压器参数计算 9 1 3 发电机参数 15 1 4 负荷参数 15 1 5 外部系统参数 17 1 6 电网建模 18 第 2 章 电力系统潮流分析 18 2 1 潮流分析 19 第 3 章 静态分析 24 第 4 章 短路电流计算 25 4 1 最大运行方式 110KV 线路短路分析 27 4 2 最小运行方式 110KV 线路短路分析 31 4 3 电气设备的选择 31 第 5 章 电力网继电保护方式选择与整定计算 35 5 1 35KV 线路保护整定 37 5 2 变压器继电保护的整定 39 第六章 配电装置图的绘制 42 6 1 互感器的配置 42 6 2 35KV 及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置 43 6 3 发电机保护配置 43 6 4 变压器保护配置 43 参考文献 45 摘要摘要 摘要摘要 电力系统的运行要求安全可靠 电能质量高 经济性好 但是 电力系统 的组成元件数量多 结构各异 运行情况复杂 覆盖地域辽阔 受自然条件 使用设备及人为因素等的影响 可能出现各种故障和不正常运行状态 故障中 最常见 危害最大的是各种型式的短路 为此 设置以各级计算机为中心 用 分层控制方式实施的安全监控系统 它能对包括正常运行在内的各种运行状态 实施监控 能更进一步地确保电力系统的安全运行 本次毕业设计是以 110KV 电力网分析 设计为例 根据任务书中地理主接 线图 线路 变压器和发电机等基本内容 计算出各个元件的有名值参数 再 将有关数据转换为标幺值并构建一个电力系统运行模型 然后对如何分析电网 运行方式 电网调压措施 电力系统潮流和电力系统静态安全 计算短路电流 选择互感器 断路器 隔离开关 避雷器等设备 整定变压器纵联差动保护 线路距离保护及三段式电流保护等进行详细论述 通过计算论证整个电力网 设计出了更具合理性和经济性的电力网运行系统 在分析 计算和论证的过程中 结合继电保护和安全自动装置技术规程 新编电气工程手册规范等 并采用 CAD 软件绘制了大量电气图 等进一步完善 了设计 关键词 关键词 短路电流 运行方式 调压 潮流 静态安全 4 绪论绪论 电力系统是由发电 变电 输电 供电 配电 用电等设备和技术组 成的将其他形式的能源转换为电能源的一个统一系统 电能是现代社 会中最重要 也最为方便的能源 而发电厂是把其他形式的能量转换 为电能 电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给 用户 再通过各种用电设备转换为适合用户需要的其他形式的能量 在输送电能的过程中 电力系统希望线路要有比较好的可靠性 因此 必须分析电力系统正常运行和电力系统受到外界干扰时运行的各种状 态 根据运行状态分析的结果 对主变 线路等保护选用选择性高的 速动性快的 灵敏性高的 可靠性高的继电保护设备 从而切断故障 点 极大限度的降低了对电力系统供电范围的影响 电力系统继电保 护就是为达到这个目的而设置的 其最终目的就是保证整个电力网络 安全运行 5 10KV 电网分析及继电保护设计任务书电网分析及继电保护设计任务书 一一 任务简介任务简介 本设计以某地区的实际电网作为研究的案例 在其基础上可开展电力系统建 模 潮流计算 运行方式报告撰写 故障分析和保护设计等任务 该电网涵盖 35kV 和 110kV 两个电压等级 并通过一个 110kV 变电站的 110kV 母线与外电网连接 该电网的电网地理接线图如下图所示 电网中包含了火电发 电机 水电发电机 线路 三绕组变压器 两绕组变压器 负荷等典型的电网设 备或组成部分 具体的设备参数如下所述 1 1 电网地理接线图电网地理接线图 2 2 系统各元件主要参数系统各元件主要参数 1 线路参数 线路名称导线型号 ro km xo km bo s km 110kV 线路 6 乐林 马安 LGJ 2400 11980 2 74904E 06 35kV 线路 火电站 足荣 LGJ 700 42170 2 58882E 06 足荣 马安 LGJ 700 42170 2 58882E 06 火电站 都安 LGJ 700 42170 2 58882E 06 都安 马安 LGJ 700 42170 2 58882E 06 燕峒 马安 LGJ 700 19890 2 54437E 06 城东 马安 LGJ 1850 15720 2 73835E 06 城东 汉龙 LGJ 1850 15920 2 73835E 06 汉龙 乐林 LGJ 1850 15920 2 73835E 06 乐林 华银铝 I LGJ 1200 23450 2 64842E 06 乐林 华银铝 II LGJ 1200 23450 2 64842E 06 古寿 乐林 LGJ 950 30190 2 60229E 06 古寿 敬德 LGJ 950 30190 2 60229E 06 多浪 敬德 LGJ 700 42170 2 58882E 06 水电站 多浪 LGJ 950 30190 2 60229E 06 东陵 多浪 LGJ 700 42170 2 58882E 06 东陵 灵水 LGJ 700 42170 2 58882E 06 2 35kV 变电站两绕组变压器参数 站名 编 号 高压侧 额定电 压 kV 低压侧 额定电 压 kV 容量 MVA 接线 方式 短路 损耗 kW 空载 损耗 kW 空 载 电 流 短 路 电 压 13510 510 Yd11 5313 60 87 5 城东变电站 23510 510 Yd11 5313 60 87 5 汉龙变电站 13510 56 3 Yd11 418 20 97 5 足荣变电站 13510 55 Yd11 36 76 750 97 敬德变电站 13510 53 15 Yd11 274 7517 7 古寿变电站 13510 53 15 Yd11 274 7517 巴头变电站 13510 53 15 Yd11 274 7517 都安变电站 13510 53 15 Yd11 274 7517 灵水变电站 13510 53 15 Yd11 274 7517 多浪变电站 13510 55 Yd11 36 76 750 97 东陵变电站 13510 55 Yd11 36 76 750 97 13510 510 Yd11 5313 60 87 5 华银铝变电站 23510 510 Yd11 5313 60 87 5 燕峒变电站 13510 53 15 Yd11 274 7517 13510 53 15 Yd11 274 7517 马隘变电站 23510 53 15 Yd11 274 7517 火电站 13510 56 3 Yd11 418 20 97 5 13510 56 3 Yd11 418 20 97 5 水电站 23510 56 3 Yd11 418 20 97 5 3 110kV 变电站三绕组变压器参数 站 名 编 号 额定电 压 kV 容量 MVA 接线方 式 短 路 损 耗 高 中 k W 短 路 损 耗 高 低 k W 短 路 损 耗 中 低 kW 空 载 损 耗 kW 空 载 电 流 短 路 电 压 高 中 短 路 电 压 高 低 短 路 电 压 中 低 1 110 38 5 10 5 50 50 5 0 YNyn0d1 1 30 0 35 0 255 59 2 0 8 10 5 17 5 6 5 乐 林 变 电 站 2 110 38 5 10 5 50 50 5 0 YNyn0d1 1 30 0 35 0 255 59 2 0 8 10 5 17 5 6 5 马 安 变 电 站 1 110 38 5 10 5 50 50 5 0 YNyn0d1 1 30 0 35 0 255 59 2 0 8 10 5 17 5 6 5 8 4 发电机参数 发电机参数 丰大出力枯大出力额定功率 Xd 水力发电机 70 20 0 910 5 火力发电机 80 80 0 910 5 5 负荷参数 负荷按主变容量的百分值估算 丰大负荷枯大负荷 华银铝主变负荷 80 80 其他 35KV 主变负荷 50 60 6 外网短路阻抗 归算至母线名称阻抗类型阻抗数值 大方式正序 0 14675 大方式零序 0 22726 小方式正序 0 18907 110kV 乐林变 110kV 母线 小方式零序 0 2275 三三 设计内容设计内容 l 原始资料分析 电力系统建模 2 电网运行方式分析 3 电网的电压调整策略 4 对某条线路进行保护的整定计算及继电保护选型 四四 设计成品设计成品 1 设计说明书及计算书 包括电网建模 短路电流计算及整定计算 2 电网运行方式分析说明 3 电网电压调整策略说明 4 短路电流计算结果及主要设备选择结果 5 某出线保护整定结果 6 保护二次展开图 9 第一章第一章 电力系统元件参数计算电力系统元件参数计算 1 1 线路参数线路参数计算公式 SB 100MVA UB UAV 参数有名值计算公式标幺值计算公式 RLrRl 0 100 2 UB RL RL XLXXOL 100 2 UB XL XL B XLboBO 6 10 2 100 UB BL BL 极限功率 3 极限uavI 功率因数安 一般 R X B 分别为线路的正序参数 在计算时电导常忽略不计 线 路 名 称 导 线 型 号 roxobo 线 路 长 度 k m RLXLBLR X B I安 K A 11 0k v 线 路 乐 林 马 安 LGJ 240 0 1 19 8 0 2 7490 4E 06 12 1 4 376 4 3 2988 5E 05 0 0 0 00 345 0 61 35 kv 线 路 00 火 电 站 足 lGJ 70 0 4 21 7 0 2 5888 2E 06 5 2 1 085 2 1 2944 1E 05 0 0 0 0 27 5 10 荣 足 荣 马 安 lGJ 70 0 4 21 7 0 2 5888 2E 06 10 4 2 17 4 2 5888 2E 05 0 0 0 0 27 5 火 车 站 都 安 lGJ 70 0 4 21 7 0 2 5888 2E 06 24 10 120 8 10 53 102 6 2131 7E 05 0 0 0 0 27 5 都 安 马 安 lGJ 70 0 4 21 7 0 4387 2 5888 2E 06 15 6 3 255 6 3 8832 3E 05 0 0 0 0 27 5 燕 峒 马 安 lGJ 70 0 4 21 7 0 2 5888 2E 06 15 6 3 255 6 3 8832 3E 05 0 0 0 0 27 5 城 东 马 安 LGJ 185 0 1 59 2 0 2 5443 7E 06 7 1 1 144 2 1 7810 6E 05 0 0 0 0 51 5 城 东 汉 龙 LGJ 185 0 1 59 2 0 2 5443 7E 06 8 1 2 736 3 2 0355 E 05 0 0 0 0 51 5 汉 龙 乐 林 LGJ 185 0 1 59 2 0 2 5443 7E 06 12 1 9 104 4 3 0532 4E 05 0 0 3643 0 00 04 0 51 5 乐 林 华 银 铝 1 LGJ 120 0 2 34 5 0 2 6484 2E 06 8 1 8 76 3 2 1187 4E 05 0 0 0 00 029 0 38 11 乐 林 华 银 铝 2 LGJ 120 0 2 34 5 0 2 6484 2E 06 8 1 8 76 3 2 1187 4E 05 0 0 0 00 029 0 38 古 寿 乐 林 LGJ 95 0 3 01 9 0 2 6022 9E 06 20 6 0 38 8 5 2045 8E 05 0 0 0 0 33 5 古 寿 敬 德 LGJ 95 0 3 01 9 0 2 6022 9E 06 15 4 5 285 6 3 9034 4E 05 0 0 0 0 33 5 多 浪 敬 德 lGJ 70 0 4 21 7 0 2 5888 2E 06 10 4 2 17 4 2 5888 2E 05 0 0 0 0 27 5 水 电 站 多 浪 LGJ 95 0 3 01 9 0 2 6022 9E 06 5 1 5 095 2 1 3011 5E 05 0 0 0 0 33 5 东 陵 多 浪 lGJ 70 0 4 21 7 0 2 5888 2E 06 20 8 4 34 8 775 85 5 1776 4E 05 0 0 0 0 27 5 东 陵 灵 水 lGJ 70 0 4 21 7 0 2 5888 2E 06 15 6 3 255 6 3 8832 3E 05 0 0 0 0 27 5 12 1 2 变压器参数计算 变压器参数计算 1 双绕组变压器计算参数 变压器计算公式 SB 100MVA UB UAV 参数有名值计算公式标幺值计算公式 R 3 2 2 10 N K S UNP RT 100 2 UB RT RT X 3 2 10 100 SN UNU XT K 100 2 UB XL XL B 3 2 10 100 UN SNI BT O2 100 UB TL BT G 32 10 UN P GT 2 100 UB GT GT K 基准值 实际值 K 双绕组变压器的等值电路如下图所示 由上面变压器计算公式和等值电路图得出变压器的参数如下 站 名 编 号 高 压 低 压 容 量 接 线 短 路 容 量 接 线 短 路 RT X T GTBTRT XT G T BT K 13 侧 额 定 电 压 k v 侧 额 定 电 压 k v M V A 方 式 损 耗 K W M V A 方 式 损 耗 K W 1 3 5 1 0 5 10 Y d 1 1 5310 Y d 1 1 530 5 84 32 5 9 0 702 9E 05 0 0 05 3 5 3 0 00 08 0 城 东 变 电 站2 3 5 1 0 5 10 Y d 1 1 5310 Y d 1 1 530 5 84 32 5 9 0 702 9E 05 0 0 05 3 5 3 0 00 08 0 汉 龙 变 电 站 1 3 5 1 0 5 6 3 Y d 1 1 416 3 Y d 1 1 410 7 17 5 5 7 142 9E 05 0 0 6 0 0 足 荣 变 电 站 1 3 5 1 0 5 5 Y d 1 1 36 7 5 Y d 1 1 36 7 0 8 09 23 5 4 5 351 5E 05 0 0 14 68 7 34 0 00 04 5 0 敬 德 变 电 站 1 3 5 1 0 5 3 1 5 Y d 1 1 27 3 1 5 Y d 1 1 270 3 9 45 2 8 571 4E 05 0 0 8 0 0 古 寿 变 电 站 1 3 5 1 0 5 3 1 5 Y d 1 1 27 3 1 5 Y d 1 1 270 3 9 45 2 8 571 4E 05 0 0 8 0 0 都 安 变 电 站 1 3 5 1 0 5 3 1 5 Y d 1 1 27 3 1 5 Y d 1 1 270 3 9 45 2 8 571 4E 05 0 0 8 0 0 灵 水 1 3 5 1 0 3 1 5 Y d 27 3 1 5 Y d 270 3 9 45 2 8 571 0 0 8 0 0 14 变 电 站 5 1 1 1 1 4E 05 多 浪 变 电 站 1 3 5 1 0 5 5 Y d 1 1 36 7 5 Y d 1 1 36 7 0 8 09 23 5 4 5 351 5E 05 0 0 14 68 7 340 0 东 陵 变 电 站 1 3 5 1 0 5 5 Y d 1 1 36 7 5 Y d 1 1 36 7 0 8 09 23 5 4 5 351 5E 05 0 0 14 68 7 34 0 00 04 5 0 1 3 5 1 0 5 10 Y d 1 1 5310 Y d 1 1 530 5 84 32 5 9 0 702 9E 05 0 0 05 3 5 3 0 00 04 5 0 华 银 铝 变 电 站 2 3 5 1 0 5 10 Y d 1 1 5310 Y d 1 1 530 5 84 32 5 9 0 702 9E 05 0 0 05 3 5 3 0 00 08 0 燕 峒 变 电 站 1 3 5 1 0 5 3 1 5 Y d 1 1 27 3 1 5 Y d 1 1 270 3 9 45 2 8 571 4E 05 0 0 8 0 00 08 0 火 电 站 1 3 8 5 1 0 5 6 3 Y d 1 1 416 3 Y d 1 1 410 7 17 5 5 7 142 9E 05 0 0 6 0 0 1 3 8 5 1 0 5 6 3 Y d 1 1 416 3 Y d 1 1 410 7 17 5 5 7 142 9E 05 0 0 6 0 1 水 电 站 2 3 8 5 1 0 5 6 3 Y d 1 1 416 3 Y d 1 1 410 7 17 5 5 7 142 9E 05 0 0 6 0 1 三绕组变压器 三绕组变压器计算公式 变压器计算公式 SB 100MVA UB UAV 三绕组变压器的等值电路习惯上用 1 2 3 绕组分别表示高 中 低压测绕组 15 三绕组变压器的参数计算公式与双绕组变压器相同 可以套用 由于三绕组变压器的短路试 验是两两绕组短接第三绕组开路的方式下进行 所以要根据两两绕组的短路试验数据 先求 出各个绕组的短路损耗 短路电压的数据 见下表 三绕组变压器等值电路 各绕组短路参数计算公式 参数名称计算公式 1 绕组短路损耗 2 1 2313121KKKKPPPP 2 绕组短路损耗 2 1 1323122KKKKPPPP 3 绕组短路损耗 2 1 1223133KKKKPPPP 1 绕组短路电压百分数 2 1 2313121KKKK UUUU 2 绕组短路电压百分数 2 1 1323122 UUUU KKK 3 绕组短路电压百分数 2 1 1213133KKKK UUUU 根据求出的各绕组短路数据 套用以下双绕组变压器求参数公式可得 参数有名值计算公式标幺值计算公式 R 3 2 2 10 N K S UNP RT 100 2 UB RT RT X 3 2 10 100 SN UNU XT K 100 2 UB XL XL B 3 2 10 100 UN SNI BT O2 100 UB TL BT 16 G 32 10 UN P GT 2 100 UB GT GT K 基准值 实际值 K 三绕组变压器励磁导纳的求取与双绕组变压器完全相同 三绕组变压器计算参数 三绕组变压器计算参数 站名乐林变电站马安变电站 编号121 额定电压 kV 110 38 5 10 5110 38 5 10 5110 38 5 10 5 容量 MVA 50 50 5050 50 5050 50 50 接线方式 YNyn0d11YNyn0d11YNyn0d11 短路损耗 高中 kW 300300300 短路损耗 高低 kW 350350350 短路损耗 中低 kW 255255255 空载损耗 kW 59 259 259 2 空载电流 0 80 80 8 短路电压 高中 10 510 510 5 短路电压 高低 17 517 517 5 短路电压 中低 6 56 56 5 RT10 0 0 RT20 004520 004520 00452 RT30 0 0 XT10 0 0 XT2 0 0 0 XT30 0 0 GT 0 0 0 BT0 0 0 RT1 0 00790 00790 0079 RT2 0 00410 00410 0041 RT3 0 00610 00610 0061 XT1 0 2150 2150 215 XT2 0 005 0 005 0 005 XT3 0 1350 1350 135 GT 0 0 0 BT 0 0040 0040 004 PK1197 5197 5197 5 PK2102 5102 5102 5 PK3152 5152 5152 5 UK110 7510 7510 75 UK2 0 25 0 25 0 25 17 UK36 756 756 75 K 高低 0 0 0 K 中低 1 1 1 发电机的参数 水力发电机丰大出力 70 枯大出力 20 火力发电机丰大出力 80 枯大出力 80 额定功率因素均取 0 9 XD 均取 10 5 参数名称计算公式 发电机电抗 SN UNXG XG 100 2 1 3 发电机参数 发电机参数 名称编号 功率 因数 额定 容量 发电 机额 定电 压 UN Xd 电抗 百分 数 发电 机丰 大视 在功 率 SN 丰大 有功 功率 丰大功 率无功 枯大 视在 功率 Q 枯大 功率 有功 枯大功 率无功 10 9510 510 53 53 151 5256510 90 4359 水电 站 20 9510 510 53 53 151 5256510 90 4359 火电 站 10 91010 510 587 23 487287 23 4872 负荷参数要求 华银铝变电站的负荷按变电容量的 80 算 其余 35KV 变电站丰大负荷按该站变电容量 的 50 估算 枯大负荷按该站变电容量的 60 算 负荷功率因数取 0 925 参数名称计算公式 视在功率S 0 7 SN 有功功率P S 功率因数 无功功率 925 0 1 SQ 1 4 负荷参数 负荷参数 功率因数取 0 925 站 名 编 号 容量 MVA 丰大 百分 数 丰大 视在 功率 丰大有功 功率 P 丰大无 功功率 Q 枯大 视在 功率 枯大有 功功率 P 枯大无 功功率 Q 枯 大 百 18 SS 分 数 11050 54 6251 965 552 2860 城 东 变 电 站 21050 54 625 1 965 552 2860 汉 龙 变 电 站 16 350 3 152 91375 1 1973 783 49651 436460 足 荣 变 电 站 1550 2 52 3125 0 9532 7751 1460 敬 德 变 电 站 13 1550 1 5751 0 59851 891 748250 718260 古 寿 变 电 站 13 1550 1 5751 0 59851 891 748250 718260 都 安 变 电 站 13 1550 1 5751 0 59851 891 748250 718260 灵 水 变 电 站 13 1550 1 5751 0 59851 891 748250 718260 多 浪 变 电 站 1550 2 52 3125 0 9532 7751 1460 东 陵 1550 2 52 3125 0 9532 7751 1460 19 变 电 站 11080 87 43 0465 552 2860 华 银 铝 变 电 站 21080 87 4 3 0465 552 2860 燕 峒 变 电 站 13 1550 1 5751 0 59851 891 748250 718260 火 电 站 16 350 3 152 91375 1 1973 783 49651 436460 16 350 3 152 913751 1973 783 49651 436460 水 电 站 26 350 3 152 91375 1 1973 783 49651 436460 1 5 外部系统参数外部系统参数 外部系统丰大有功丰大无功枯大有功枯大无功 36 13 97244 2522517 5176 6 外网短路阻抗 外网短路阻抗 归算至母线名称阻抗类型阻抗数值 大方式正序 0 14675 大方式零序 0 22726 110kV 乐林变 110kV 母线 小方式正序 0 18907 三三 设计内容设计内容 l 原始资料分析 电力系统建模 2 电网运行方式分析 3 电网的电压调整策略 4 对某条线路进行保护的整定计算及继电保护选型 四四 设计成品设计成品 20 1 设计说明书及计算书 包括电网建模 短路电流计算及整定计算 2 电网运行方式分析说明 3 电网电压调整策略说明 4 短路电流计算结果及主要设备选择结果 5 某出线保护整定结果 6 保护二次展开图 1 6 电网建模电网建模 由原始数据 把原始的地理图转换成等值电路图 我们就可以算出以上线路 发电机 变压器 负荷的参数 把原始的地理图转换成接线图 110KV 电压等级的变压器折算到 10 5KV 侧 35KV 电压等级变压器折算到 10 5KV 侧 利用 powerworld 软件绘制出以下电网 图 第第 2 章章 电力系统潮流分析电力系统潮流分析 电力系统潮流分析是指电力系统在某一稳态的正常运行方式下 电力网络各节点的电压 和功率的分布的计算 电力系统潮流的计算和分析是电力系统运行和规划工作的基础 它主 要有一下目的 1 检车电力系统各元件是否过负荷 21 2 检查电力系统各节点的电压是否满足电压质量的要求 3 根据对各种运行法式的潮流分布计算 可以帮助我们正确地选择系统的结线方式 合 理调整负荷 以保证电力系统安全 可靠地运行 向用户供给高质量的电能 4 根据功率分布 可以选择电力系统的电气设备和导线截面积 可以为电力系统继电保 护整定计算提供必要的数据等 5 为电力系统的规划和扩建提供依据 6 为调压计算 经济运行计算 短路计算和稳定计算提供必要的数据 2 1 潮流分析 潮流分析 2 1 1 电力系统中性点的运行方式 电力系统的中性点是指 三相电力系统中星形连接的变压器或发电机中性点 目前我国的电力系统采用中性点运行方式主要有三种 中性点不接地 经过 消弧线圈和直接接地 前两种称不接地电流系统 后一种又称为大接地电流系统 如何选择发电机或变压器中性点的运行方式 是一种比较复杂的综合性的技 术经济问题 不论采用哪一种运行方式 都涉及到供电可靠性 过电压绝缘配合 继电保护和自动装置的正确动作 系统的布置 电讯及无线电干扰 接地故障时 对生命的危险以及系统稳定等一系列问题 在我国 一般情况下 110KV 及以上的电压等级电网采用中性点直接接地运 行方式 66KV 及以下的电压等级电网采用中性点不接地或经消弧线圈接地运行 方式 2 1 2 变压器中性点接地方式的考虑 大电流接地电网中 中性点接地变压器的数目及分布 决定了零序网络结构 影响着零序电压和零序电流的大小和分布 为了保持零序网络的稳定 利于继电保护的整定 且接地保护有较稳定的保 护区和灵敏性 希望中性点接地变压器的数目及分布基本保持不变 为防止由于 失去中性点后发生接地故障时引起的过电压 应尽可能地使各个变电所的变压器 保持有一台中性点接地 同时为降低零序电流 应减少中性点接地变压器的数目 综合上述要求 变压器中性点接地方式的选择原则如下 中间变电所母线有穿越电流或是变压器低压侧有电源 因此至少要有一台 变压器中性点接地 以防止由于接地短路引起的过电压 22 电厂并列运行的变压器 应将部分变压器的中性点接地 这样 当一台中 性点接地的变压器由于检修或其他原因切除时 将另一台变压器中性点接地 以 保持系统零序电流的大小和分布不变 终端变电所变压器低压侧无电源 为提高零序保护的灵敏性 变压器应 不接地运行 对于双母线按固定连接方式的变电所 每组母线上至少应有一台变压器中 性点直接接地 这样 当母联开关断开后 每组母线上仍然保留一台中性点直接 接地的变压器 变压器中性点绝缘水平较低时 中性点必须接地 综合上述变压器中性点接地方式的选择原则要求 在本次所设计网络有 110KV 和 35KV 两个电压等级中 我们选择 110KV 变电所要是有两台变压器并列运行的 其中一台采用中性点直接接地 另一台不接地 其余变电所只有一台变压器的均采用中性点直接接地方式运行 35KV 变电所要是有两台变压器并列运行的 其中一台采用中性点直接接地 另一 台不接 系统在正常运行情况下 不能用环网 采用开环运行方式 避免电网形成环 网 可断开都马线 汉了线 华银铝双回线路 在丰大运行方式下 设置电网的电压上下限 如下 电压等级上限下限 110KV1 00430 909 38 5KV1 09250 9885 35KV0 9930 899 10 5KV1 050 95 在基本运行方式下 系统在丰大运行潮流分析 加入电压上下限系统运行是产 生的现象 如下 重载变压器负荷 名称负载百分数视在功率备注 火电站变87 6 3重载 华银铝82 10重载 系统出现重载现象 建议 负荷不能在增加 可以增加一台变压器 23 可以给变压器扩容 在丰大运行方式下 并没有出现过负荷支路 出现线路轻再如下 名称负载百分数视在功率备注 马都线8 15 86 火都线15 15 86 马燕线10 15 86 汉城线16 29 7 东灵线10 15 8 多敬线11 15 8 古敬线14 19 32 乐古线10 19 32 乐马线8 109 34 轻载 系统运行出现线路轻载 建议 可以转移负荷 2 1 3 调压措施 一般调压措施有 改变发电机端电压调压 在小型电力系统中 发电机就可保持 较高或较低的端电压 满足负荷点的电压质量要求 在大型电力系统中 发电机 调压 一般只作为一种辅助调压的措施 改变变压器的变比调压 是通过改变 变压器的分接头来实现 实际是改变用户处的电压 从本质上看 这种调压措施 并不增加系统的无功功率容量 只是改变无功功率的分布 因此 系统无功功率 不足时 不能单靠这种措施来提高整个系统的电压水平 补偿无功功率调压 在电力系统总增加无功功率电源 以使电力系统能在较高的电压水平实现无功功 率的平衡 无功功率的产生基本上不消耗能源 但是无功功率在电力网中传送却 要引起有功功率损耗和无功功率损耗 还引起电压损耗 应综合考虑使用补偿无 功功率调压 改变电力线路的参数调压 亦是改变线路参数电阻和电抗的大小 电阻不易减小 要减小电阻 只要增大导线截面积 这将消耗更多有色金属 减 小电抗 可采用分裂导线 这种调压措施从经济角度上来看是不合理的 一般不 采用这种调压措施 综合上述四个调压措施 综合考虑本设计是小型电力系统 只要改变发电机端电压调压措施即可 在外部等效电机端标幺值电压值 1 调低至 0 95 降低发电机端电压值 从而降低电力网中的电压值 保持电力网电压在规 定范围之内 加入上下限电压 在未调压前系统中的节点出现过压 欠压现象 节点纤细如下 过压节点 实际位置节点实际电压标幺电压备注 火电站高1338 3561 023 乐林中239 231 143 华银高2337 9781 02645 汉龙高2137 6271 01695 24 都安高1137 5771 01560 城东高1937 1511 00409 足荣低1611 2031 06696 多浪低3011 0811 05534 过压 灵水高3333 870 912 水电站高3536 1820 929 欠压 过电压的节点 进行调压的方法是调发电机机端电压设定值为 0 95 使得过电 压节点降低到系统允许运行的范围内 可减少成本 实际位置节点实际电压标幺电压备注 乐林中39 231 143过压 火电站低29 7681 0437欠压 由于乐林中电压过高 减低节点电压的方法主要是调节变压器的分接头 有系统 元件参数 K 38 5 10 5 1 25 37 10 5 1 0151 K 38 5 10 5 0 95 37 10 5 1 05335 当乐林的分接头选 1 0151 时 及诶单 2 的电压恢复到系统允许的正常范围内 负 荷系统运行要求 火电站低的电压过低 解决方案为选一个味 5 的电容器并联 使其在系统运行允 许范围内 2 1 4 重要设备检修方式 1 若检修华银铝的变压器 将有不满足系统运行要求的节点如下 名称节点标幺电压实际电压备注 火电高130 9883336 568 水电高350 9861236 468 越下限 与此同时 华银铝的一台变压器过负荷运行 其负载率达到 170 解决方案 华银铝负荷较重 华银铝不能带点检修 必须要两台变压器并列运行 若需要检 修 需转移负荷或增加一台变压器或给变压器扩容 2 若检修水电站变压器 将有不满足系统运行要求的节点 名称节点标幺电压实际电压备注 水电站高350 955935 368 灵水高330 8966233 175 东陵低320 941319 884 越下限 由上表数据可知 水电站如需停一台变压器检修 就会出现以上节点电压 25 不满足系统运行范围内 所以需检修水电站变压器 必须停电检修 3 若需检修城东变电站的一台变压器 将有不满足系统要求的节点 如下表 名称节点标幺电压实际点压备注 火电高130 9878236 549越下限 由上表数据可知 城东变电站如需检修一台变压器 与此同时城东的另一台 变压器过负荷运行 其负载率达到 104 所以不能停一台检修城东变电站 如 需检修需转移负荷检修 是变压器在最轻负载状态下检修 3 若火电站需停电检修 系统中将会出现以下节点信息变化如下 节点实际位置节点标幺电压实际电压备注 火电高130 9311634 453越下限 由上表可知 火电站停电检修 节点 13 电压降低为 34 453 其他节点运行状 态正常 在系统征程允许的正常范围值内 解决方案为 如需停电检修火电站 可在节点 13 上加一个负荷 使节点电 压平衡 或把火电站的负荷转移 6 变压器和线路损耗 损耗 序 号 名称变压器线路 变压器损耗百分 比 线路损耗百分 比 1 有功损耗 MW 1 0091 10120 0 2 无功损耗 MVAR 8 40722 3190 78380 2162 3 有功损耗百分比 0 0 4 无功损耗百分比 0 0 在系统丰大负荷运行时 检修 35KV 电压等级线路短路闭环运行时对系统的 影响 1 当马都线 都火线 火足线 足马线 闭环运行时 实例信息中表明系统节 点均运行在正常状态下 说明马都线 足马线形成的闭环运行时 并没有对 系统造成很大的影响 所以马都线 足马线可以闭环运行 2 当马城线 城汉线 汉乐线 闭环运行时 实例信息中表示系统节点均运行 在正常状态 说明马城线 城汉线 汉乐线闭环运行时并没有对系统造成很 大的影响 可以闭环运行 3 当华银铝双回线路闭环运行时 实例信息表中表明系统节点均在系统正常运 26 行范围内 对系统造成较小的影响 所以可以闭环运行 综合上述潮流分析结果得出 系统变压器出现重载时 说明这个变压器 不能在增加负荷 或建议增加一台变压器 或者给变压器扩容 线路出现轻 载时可以转移负荷 检修时闭环线路时 系统中的所有节点均运行在正常状 态下 说明系统在丰大运行方式下 35KV 等级线路可以短时闭环运行 系 统在丰大运行方式下不能检修水电站变压器 城东变压器 水电站发电机 第第 3 章章 静态分析静态分析 静态分析电网运行时的薄弱方式 只有在此方式下经受住 N 1 的检验 则在其它 运行方式下运行不存在问题 能进行 N 1 校验线路有 火都线 汉乐线 敬多线 乐华线 机组有水电站发电机 经过校验火都线时 有一处节点电压越限 信息如下表 种类元件值极限基准电压 Bus high volts14 火电站低1 061 0510 5 由上述校验结果可知 若火都线出现故障或需检修时 其负载率为 0 才会使 得火电低 14 的电压升高为 11 085 超出了系统运行的允许范围 所以不能通 过 N 1 校验 2 检验汉乐线有 3 处越线 信息如下表 种类元件值极限基准电压 Bus high volts2 乐林中10 9937 Bus high volts13 火电高0 970 9937 Bus high volts22 汉龙低0 940 9510 5 由上述可知乐汉线出现故障或停电检修时 系统会出现 3 个问题 使得 22 汉龙低 13 火电高 2 乐林中电压下降至系统不允许的范围 使得 13 火电高电 压下降标幺电压 0 97229 实际电压 35 975 22 汉龙低实际电压 9 909 实际为 0 94371 2 乐林中 标幺电压 0 99867 实际电压 36 951 所以不能通过 N 1 校验 3 检验敬多线有 1 处越线 信息如下表 种类元件值极限基准电压 Bus high volts29 多浪高10 9937 27 若多浪线检修或出现故障 使得节点 29 多浪高的标幺电压 0 9964 实际电 压 36 867 超吃系统允许运行范围 所以不能通过 N 1 校验 4 检验乐华线 无月限现象 所有节点电压都在系统正常运行范围内 对系 统没有太大的影响 说明该线通过 N 1 校验 5 检验水电站发电机时 有 11 处越限信息如下 种类元件值极限基准电压 13 火电高0 990 9937 28 敬得低0 950 9510 5 29 多浪高0 90 937 30 多浪低0 930 9510 5 31 东陵高0 860 937 32 东陵低0 890 9510 5 33 灵水高0 850 937 34 灵水低0 90 9510 5 35 水电高0 90 9937 36 水电低0 870 9510 5 Bus low volts 37 水电低0 890 9510 5 有上表说明 若水电站发电机有一台需要检修 系统会出现 11 处越限 又对 系统运行影响较大 所以不能通过 N 1 校验 第第 4 章章 短路电流计算短路电流计算 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 与地之间发生通路的情况 产生短路的原因有以下几个方面 1 元件损坏 2 气象条件恶化 3 人为事故 4 其它 在三相系统中可能发生的短路有 1 三相短路 2 相间短路 3 接地短路 三相短路也称为对称短路 系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态 其它类 型的短路都是不对称的路 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 三相短路机会最少 从短路计算方法来看 一切不 对称短路的计算在采用对称分量法后 都归结为对称短路的计算 短路计算的目的 1 选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备 必须以短路计算作为 28 依据 2 为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数 必须对 电力网中发生的各种短路进行计算和分析 在这些计算中不但要知道故障支路中 的电流值 还必须知道在网络中的分布情况 有时还要知道系统中某些节点的电压 值 3 在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时 为了比较各种不同方 案的接线图 确定是否需要采取限制短路电流的措施等 都要进行必要的短路电 流计算 4 进行电力系统暂态稳定计算 研究短路对用户工作的影响等 也包含 有一部分短路计算的内容 在实际工作中 根据一定的任务进行短路计算时必须首先确定计算条件 所谓 计算条件是指短路发生时系统的运行方式 短路的类型和发生地点 以及短路发生 后所采取的措施 最大运行方式最大运行方式 根据系统最大负荷的需要 电力系统中的发点设备都投入运行或大部分投入 运行 以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式 它是 指供电系统中的发电机 变压器 并联线路全投入的运行方式 系统在最大运行 方式工作的时候 等值阻抗最小 短路电流最大 发电机容量最大 最小运行方式最小运行方式 根据系统最小负荷投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少分接地的 运行方式称为最小运行方式 对继电保护来说是短路时通过保护的部短路电流最 小的运行方式 它是指供电系统中的发电机 变压器 并联线路部分投入的运行 方式 系统在最小运行方式工作的时候 应该满足等值阻抗最大 短路电流最小 发电机容量最小的条件 在系统所有的运行方式下 在相同地点发生不同类型的短路时流过保护安装 处的电流都介于这两个短路电流值之间 通常都是根据最大运行方式来确定保护的整定值 以保证选择性 在其它运 行方式下也一定能保证选择性 灵敏度的校验应根据最小运行方式来运行 因为 只要在最小运行方式下灵敏度一定能满足要求 29 短路计算结果和分析 在最大运行方式下 三台发电机组同时运行 要求如下 归算至母线名称阻抗类型阻抗数值 大方式正序0 1467 5110KV 乐林变 110KV 母线大方式零序0 22726 线路短路是的阻抗值为线路正常运行时的两倍 所以得出下表 线路名称X 线路短路阻抗2 倍短路阻抗 110kv 线路 乐林 马安 0 0 35kv 线路 火电站 足荣 0 0 32052 足荣 马安 0 0 火车站 都安 0 1 都安 马安 0 0 燕峒 马安 0 0 城东 马安 0 0 城东 汉龙 0 0 汉龙 乐林 0 0 乐林 华银铝 1 0 0 乐林 华银铝 2 0 0 古寿 乐林 0 1 古寿 敬德 0 0 多浪 敬德 0 0 水电站 多浪 0 0 31892 东陵 多浪 0 1 东陵 灵水 0 0 在最大运行方式下 线路阻抗改为正常运行时的 2 倍 系统人仍处于允许运行 范围内 不同类型的短路 其短路电路的数值也不相同 但通常以三相短路电流为最大 后果最为严重 30 4 1 最大运行方式最大运行方式 110KV 线路短路分析线路短路分析 乐林 马安三相计算分析和下 电压等 级 短路点短路类型短路总电流Faultpt 线路 首端 末端 线路 fauptp 首端 末端 110线路 99 三相短路2914 573635 54 3469 28167 42167 43 乐林到马安短路电流确定如下图 由综合上述可知 当短路点在 K1 位置时 得出 IK1 I2 3635 54 IK2 I1 167 43 所以得出乐林到马安线路发生短路时 有两个流流入短路点 所以当线路发 生短路时取流入该短路点的最大短路电流 3374 99 电流来作为点留保护正整定 流值 最大运行方式 35KV 线路短路分析和结果如下表 线路电压等 级 短路点短路 类型 短路总 电流 Faultpt 线路 首端 末端 线路 fauptp 首端 末端 火足 线 2620 931253 931253 931380 961380 98 都马 线 2204 58730 31730 311474 281474 46 城马 线 5159 57920 97920 954281 74281 7 乐华 35KV线路 99 三相 短路 4285 372120 392120 392164 082164 16 31 线 由上表得出 当线路发生短路时 线路的三相短路的短路电流是最大的 短路点流进的电流等于流出的电流 火电站到足荣短路电流确定如下图 由综合上述可知 当短路点在 K1 位置时 得出 IK1 I3 I4 1380 98 IK2