110kV焦南变电站二次部分设计毕业设计.doc

摘 要 电力系统的运行方式是指电力系统中发电、输电、配电的总体运行方案，是实现电力系统安全、优质、经济运行的基本保障。电力系统运行方式的优化是对各种运行方式进行技术经济综合比较，选择既经济又可靠的一种运行方式，以达到安全、经济运行的目的。本文详细分析了该变电站电力系统的各种运行方式，并结合该变电站的实际情况，确定出最优的系统运行方式，使供电系统的各项技术及经济指标达到最佳状态。并且为了保障电力系统的安全、稳定和经济运行，正确选择和校验继电保护装置，避免在短路电流作用下损坏电气设备，对该变电站的各个短路点进行了短路电流计算。该短路电流计算使用的是标么值计算方法。优化配置了继电保护装置，保护装置配置兼顾了主、后备保护特点，主保护快速灵活，后备保护简单可靠，具备了可靠性高、运行方便灵活、操作简单等特点，不但满足常规运行方式系统的要求，而且在特殊方式下也能满足系统的要求。本文把运行方式优化分析、经济运行分析、短路计算进行结合，确定了适合于该变电站电力系统的最佳运行方式。关键词：运行方式优化；短路电流计算；继电保护；整定ABSTRACTThe total operating mode of generation, transmission and distribution is presented in the operating mode of power system, which realizes the basic guarantee for the security, high quality and economical operation of power system. The optimization for operating mode of power system is to select an economical and reliable operating mode by comparing synthetically all kinds of operating mode in technical economy to get a reliable and economical operation.All kinds of operating modes of the substation power system are analyzed in detail in the paper, which determine the optimal operating mode of system and make each technology and economic index of power supply get an optimal situation according to the practical situation of the substation.Short circuit current is calculated for each short circuit point of the substation in order to ensure the safe, stable and economical operation of power system, select and correct the relay protection devices accurately and avoid breaking electric equipments in the function of short circuit current, in which the per-unit calculation method is used. Relay protection devices are configured for optimization, which have the characteristics of both main protection and backup protection, not only satisfy the requirement of normal operating mode, but also satisfy the requirement of power system . Furthermore, the main protection is fast and flexible; the backup protection is simple and reliable, which proves high reliability, flexible running and simple operation in the special mode. The optimal operating mode of the substations power system is confirmed according to the combination of the analysis of operating mode, the analysis of economical operation and short circuit calculation in the paper. Key words: Optimization of operating mode；Calculation of short-circuit；Relay protection；Setting目 录1 引 言11.1 选题意义11.2 国内外现状、水平及发展趋势21.3 本课题设计的任务31.4 本章小结32 变电站运行方式优化及其经济运行42.1变电站主接线结构简述42.2 运行方式优化主要考虑的问题42.3 运行方式52.4 经济运行分析92.4.1 电能损耗92.4.2 降低电能损耗的技术措施132.5 变电站运行方式的确定142.6 本章小结143 短路电流计算153.1 概述153.2 变电站短路电流计算153.2.1短路电流计算系统图及其等效电路图163.2.2 短路电流计算163.3 短路电流计算结果233.4 本章小结264 继电保护配置274.1 本变电站运行方式与继电保护的配置原则274.2 110kV电源进线的保护配置274.3 主变压器的保护配置294.4 桥断路器与母联断路器的保护配置314.4.1 110 kV桥断路器的保护配置314.4.2 10kV母联断路器的保护配置314.5 10kV出线的保护配置314.6 本章小结325 微机继电保护的选型335.1 继电保护的基本要求335.2 微机保护装置的选型335.2.1 110kV电源进线微机保护装置的选型345.2.2 两台主变压器微机保护装置的选型355.2.3 母联微机继电保护装置的选型375.2.4 10kV出线微机继电保护装置的选型375.3 本章小结396 微机继电保护的继电保护整定计算406.1 继电保护整定计算的基本任务406.2 110kV进线微机继电保护整定计算416.2.1 进线2的保护整定416.2.2 110kV进线1的整定与进线2相似。446.3主变压器的保护整定计算446.3.1变压器的差动保护整定计算 CST-31A 型446.3.2 变压器的过流保护整定计算 CST-221B型446.3.3变压器的过负荷保护整定计算456.3.4变压器的零序保护整定计算456.3.5变压器的其它保护整定计算456.4 10kV出线的微机保护整定计算456.4.1 10kV出线的保护整定计算456.4.2 10kV1，2号接地变保护整定466.5 本章小结477 微机继电保护的接线与运行效果487.1 变压器母线的接线原理487.1.1 变压器微机差动保护的原理接线图487.1.2 变压器零序电流保护的原理接线图487.1.3 变压器过负荷保护的原理接线图497.2 输电线的微机保护接线原理507.2.1 输电线路的微机零序保护的原理接线图507.2.2 输电线路的微机电流速断保护的原理接线图507.3 运行效果517.4本章小结518 结论与展望529 致 谢5310参考文献541 引 言1.1 选题意义电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和用户的电气装置连接而成的一个整体，俗称电网。包括发电机、变压器、断路器、母线、架空线、电缆、配电装置、受电装置等设施，以及为保证这些设施正常运行所需的继电保护和安全自动装置、计量装置、电力通信设施、电网调度自动化设施等。电网的主要功能是把电能安全、优质、经济地提供给国民经济各部门及城乡居民，实践证明，大电网具有实现这一目标不可取代的优越性。现代电网的发展规模不断扩大，世界上已形成了超大规模的跨国电网，如果发生电网事故，后果是相当严重的。如何保证电网的安全、经济运行，其运行方式是一个非常重要的问题。电力系统的运行方式是指电力系统中发电、输电、配电的总体运行方案，是实现电力系统安全、优质、经济运行的基本保障。它包括电力电量平衡、接线方式和保护配合、传输功率控制、电网的调峰、无功电源的运行调度、以及各种负荷情况下电网的运行特性等。利用现有的网架结构、设备情况，合理安排运行方式，己经成为目前提高供电可靠性的一条重要途径。该变电站位于某市区中心地带，担负着重要的供电任务，其运行方式合理与否直接影响该市区的供电可靠性。通过对现有电网结构各类运行方式优缺点进行比较分析，确定该变电站最佳运行方式，能够提高该变电站系统的供电可靠性，充分发挥电网的效能。继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元件发生的故障或异常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。主要有两个方面的作用：一是当被保护的元件发生故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，以保证无故障部分迅速恢复正常运行，同时使故障元件免于继续遭受损坏；二是当被保护元件出现异常运行状态时，保护装置能够自动发出信号或作用于跳闸，便于运行值班人员及时采取措施使其恢复正常运行。以前的继电保护装置是由各种类型的继电器、控制开关、信号灯、电铃及常规仪表等组成。它用继电器保护，用开关控制断路器分合，用信号灯、电铃、仪表等进行信号指示及联络。这种系统由于技术落后存在很多弊端，如保护装置调试时需把所具备的各种功能通过模拟试验来校核一遍，工作量大且工期很长，严重影响了系统设备的正常运行。微机保护则不同。它的硬件是一台计算机，各种复杂的功能由相应的程序来实现。即微机保护是由只会做几种单调的，简单操作的硬件，配以程序，把简单操作组合而完成各种复杂功能的。因而只要用简单的操作就可以检验微机硬件是否完好。采用微机保护还具有如下优点：(1) 程序可以实现自适应性，可按系统运行状态而自动改变整定值和功能。(2) 有记忆、计算功能，可以使保护性能得到更大的改进。(3) 可实现自检功能、保护装置更加可靠。(4) 有存储、录波功能，便于事故后分析、查找事故原因。(5) 有测控、通信功能，能与通信控制器友好接口，实现保护、测控一体化的变电站综合自动化功能。经过比较对该变电站采用微机保护。1.2 国内外现状、水平及发展趋势电网经济运行是在确保变压器安全运行及满足供电量和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备，通过择优选取电网最佳运行方式、负载调整的优化、变压器运行位置最佳组合以及改善电网运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数，所以电网经济运行的实质就是电网节电运行。而随着电力市场及地调EMS（Energy Management System）系统的逐步实现，需要重新考虑和认识变电网优化运行的问题。新一代电网调度自动化系统的开发与应用，其功能及开放性的不断加强与提高，将大大促进各种电力系统应用软件的开发及应用，所有这些又将极大地提高电网运行的自动化水平及效率。在电网经济运行实时决策方面，国外也有许多文章进行了研究探讨，使变压器的实时智能控制成为可能。我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机、变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护时代。目前，微机继电保护产品正在得到日趋广泛的应用，微机继电保护技术也在蓬勃发展。1.3 本课题设计的任务本次设计充分利用该变电站已有的输、配、变电设备，结合电网一次部分的运行方式，通过合理调整一次设备和继电保护的运行方式、负载经济调配及变压器与供电线路运行状态的优化组合等技术措施，从而达到电网安全经济运行的目的。它主要包括以下六个方面的内容：(1) 通过定性分析该变电站各种运行方式，并对运行经济性进行定量比较分析，确定该变电站最优的运行方式。(2) 进行最大运行方式和最小运行方式下的短路电流计算。(3) 根据最优运行方式对该变电站进行微机继电保护配置。(4) 结合继电保护的要求，通过对继电保护装置进行比较分析，确定微机保护装置型号。(5) 进行微机继电保护整定计算，使系统各种继电保护协调配合，正确发挥其作用。(6) 介绍主要微机继电保护的接线原理及运行特点。1.4 本章小结电力系统运行方式及继电保护的优化是电网安全运行的基本保证，对现有电网的运行来讲，经济性、充足性和安全性都是运行方式所要研究和解决的问题。在进行电网优化设计时，需对系统优化方式进行全面的分析计算，包括短路电流计算等，进行各种优化方案的分析比较。变电站的运行方式并不是固定不变的，我们要根据负荷变化，设备运行状况的改变作相应的调整,最终使供电系统的可靠性、选择性、快速性和灵敏性达到最佳状态。2 变电站运行方式优化及其经济运行2.1变电站主接线结构简述该变电站位于某市中心。该变电站有110kV、10kV两个电压等级，110kV采用高型户外布置，分别与某电厂和A1变电站联接，10kV采用室内布置。系统图图2-1如下：图21变电站系统图Fig2-1.System chart of substation由图21可知，该变电站110kV高压侧两回电源进线，分别是某电厂和A1变电站。采用内桥接线，两台变压器；10kV低压采用单母分段接线。并且出线有29条。2.2 运行方式优化主要考虑的问题为了对系统的运行方式进行深入的分析和研究，并结合该变电站的实际情况，确定出最优的系统运行方式，使供电系统的各项技术及经济指标达到最佳状态，即对供电系统的运行方式进行优化。要尽量避免因为系统运行方式不同所受到的诸多方面的影响，所以在进行变电所运行方式优化时要从以下方面进行。1） 供电的可靠性由于运行方式直接牵涉到电源和主变压器的明备用和暗备用的问题，所以系统运行方式对供电可靠性的影响是比较大的。2） 供电的安全性由于运行方式不同，对短路电流和接地电流的影响比较大，而短路电流的大小直接影响系统与设备的安全性，直接影响继电保护的性能；而接地电流的大小影响内部过电压，影响设备和人身的安全。所以，运行方式对供电的安全性影响是比较大的。3） 供电的电能质量由于运行方式的不同，系统的电压损失是不同的。所以，运行方式对供电的电能质量影响是比较大的。4） 供电系统的经济性由于运行方式不同，系统的功率损耗，电能损耗和功率因数是不同的，对其经济性的影响是比较大的。5） 操作的复杂性和运行的灵活性由于运行方式不同，系统各断路器和隔离开关的通断状态是不同的，所以，运行方式对操作的复杂性和运行的灵活性的影响是比较大的。2.3 运行方式该变电站由高压桥断路器、低压母联断路器（QF 110、QF 81）开、断状态不同，大致可按以下几种运行方式运行。下面对不同运行方式进行分析，从中确定出最有运行方式。（1） 系统分裂运行系统分裂运行方式是指断路器QF 110、QF 81都打开，其余断路器都合上，即电源线路分裂运行，2台变压器也分裂运行的方式。分裂运行实际上指变电站的电源线路，主变压器和10 kV母线均为分裂运行的方式。即高压桥断路器、低压母联断路器都打开。分裂运行的优、缺点优点：系统操作方便，运行灵活；供电可靠性高；短路电流小，对设备的安全性和系统运行的稳定性影响小；继电保护设备简单；运行经济，系统年运行费用小；系统电压损失小，供电质量高；接地电流小，不易产生弧光接地过电压；电压波动小；高次谐波小，对供电质量影响小；系统过载力高；有利于提高变电站保护接地装置的安全性。缺点：固定损耗高；继电保护的灵敏度偏低；操作过电压偏高。（2） 系统并联运行系统并联运行是指所有断路器都合上，即电源线路并联运行，2台主变也并联运行的方式。该变电站系统并联运行是电源线路、主变压器和10 kV出线都并联的一种运行方式，即变电站高压桥断路器、低压母联断路器都合上。并联运行的优、缺点优点：系统电能损耗小；电压损失小，供电质量高；电压波动小；变压器运行经济；高次谐波小，对供电质量的影响小；系统过载能力强；操作过电压低。缺点：短路电流大，对设备的安全性和系统的稳定性影响大；继电保护复杂；接地电流大，易形成弧光接地过电压；保护接地的安全性降低。（3） 一路运行、一路备用一路运行、一路备用是一路线路变压器组运行一路线路变压组停运，10 kV母联开关合上的运行方式，即一路线路变压器组承担全部负荷，当正在运行的线路变压器组故障或停电检修时，另一路线路变压器组投运。一路运行、一路备用的运行方式有四种组合。1）#1线路运行、#1主变运行#1线路运行、#1主变运行是指断路器QF 1、QF 60、QF 81合上；QF 2、QF 110、QF 98打开的运行方式2）#1线路运行、#2主变运行#1线路运行，#2主变运行是指断路器QF 1、QF 110、QF 98、QF 81合上；QF 2、QF 60打开的运行方式。3）#2线路运行，#2主变运行#2线路运行，#2主变运行是指断路器QF 2、QF 98、QF 81合上；QF 1、QF 110、QF 60打开的运行方式。4）#2线路运行，#1主变运行#2线路运行，#1主变运行是指断路器QF 110、QF 2、QF 60、QF 81合上；QF 2、QF 98打开的运行方式。一路运行、一路备用的运行方式优、缺点：优点：固定损耗小；短路电流小；继电保护简单。缺点：电源线路与主变压器的电能损耗大，年运行费用高；系统电压损失大，供电质量较低；主变负荷率太大，运行不经济；接地电流大，易产生弧光接地过电压；电压波动大；高次谐波大；供电可靠性较差；系统过载能力低，供电设备与线路负担重；保护接地的安全性降低；继电保护的后备保护的灵敏度不易满足要求。(4) 一趟线路运行，二台主变分裂运行一趟线路运行，二台主变分裂运行是指110kV母联开关合上，10 kV母联开关打开的运行方式。一趟线路运行，2台主变分裂运行有如下二种情况。1）#1线路运行，二台主变分裂运行#1线路运行、二台主变分裂运行是指QF 1、QF 110、QF 60、QF 98合上；QF 2、QF 81打开的运行方式。2）#2线路运行，二台主变分裂运行#2线路运行，二台主变分裂运行是指QF 2、QF 110、QF 60、QF 98合上；QF 1、QF 81打开的运行方式。一趟线路运行的主要优点是高压侧短路电流较小，对高压设备的安全性和高压系统的稳定性影响较小；二是线路的继电保护简单。主要缺点是高压线路的电能损耗和电压损耗较大。二台主变压器分裂运行的主要优点是变压器的负荷率在50%60%左右，运行比较经济。二是变压器的电能损耗和电压损失较小。三是供电可靠性高。四是接地电流和漏电较小。主要缺点是固定电费比较高；二是继电保护的灵敏度偏低。(5) 一趟线路运行，二台主变并联运行一趟线路运行，二台主变并联运行是指一趟线路运行，一趟线路备用。高低压母联开关都合上的运行方式。一趟线路运行，二台主变并联运行有如下二种情况：1）#1线路运行，二台主变并联运行#1线路运行，二台主变并联运行是指QF 1、QF 110、QF 60、QF 98、QF 81合上；QF 2打开的运行方式。2）#2线路运行，二台主变并联运行#2线路运行，二台主变并联运行是指QF 2、QF 110、QF 60、QF 98、QF 81合上；QF 1打开的运行方式由上可知，一趟线路运行的主要优点是高压侧短路电流较小。二是线路的继电保护简单。主要缺点是线路的电能损耗及电压损失比较大。二台变压器并联运行的主要优点是变压器负荷率在50%60%左右，变压器运行比较经济。二是变压器的电能损耗和电压损失更小。三是供电可靠性高。主要缺点是固定电费比较高，二是10kV侧的接地电流和漏电电流比较大。(6) 一台主变运行，二趟线路并联运行一台主变运行，二趟线路并联运行是指一台主变运行，另一台主变备用，高低压侧母联开关都合上的运行方式。一台主变运行，二趟线路并联运行有如下二种情况。1）#1主变运行，二趟线路并联运行#1主变运行，2趟线路并联运行是指断路器QF 1、QF 2、QF 110、QF 60、QF 81合上；QF 98打开的运行方式。2）#2主变运行，二趟线路并联运行#2主变运行，二趟线路并联运行是指断路器QF 1、QF 2、QF 110、QF 98、QF 81合上；QF 60打开的运行方式。一台主变运行的主要优点是固定电费低，主要缺点是变压器接近满载运行，变压器运行不经济，二是变压器的电能损耗和电压损失比较大，三是接地电流和漏电电流比较大。二趟线路并联运行的主要优点是线路的电能损耗和电压损失小，主要缺点是高压侧短路电流比较大，二是高压侧的继电保护复杂(7) 二趟线路并联运行，二台主变分裂运行二趟线路并联运行，二台主变分裂运行是指断路器QF 1、QF 2、QF 110、QF 60、QF 98合上；QF 81打开的运行方式。二趟线路并联运行的主要优缺点同本节六，二台主变分裂运行的主要优缺点同本节四。(8) 二趟线路分裂运行，二台主变分裂运行（QF 110打开，QF 81合上）二趟线路分裂运行，二台主变分裂运行是指断路器QF 1、QF 2、QF 60、QF 98、QF 81合上；QF 110打开的运行方式。二趟线路分裂运行，二台主变分裂运行不同于系统分裂运行方式，它是高压母联打开，低压母联合上的一处运行方式。其主要优缺点同系统分裂运行基本一样，但多一条缺点就是10 kV侧的接地电流和漏电流较大。(9) 小结以上分析比较是基于能满足电力供应的充足性要求，不考虑变压器经济运行，主要是站在安全运行的角度上所进行的。通过比较该系统的各种运行方式，为确保低压用户的可靠供电，初步确定一趟线路运行、一趟线路备用，二台主变分裂运行是最佳运行方式，即：110kV侧经QF 110桥断路器并列运行，QF 2断路器自动备用。主变运行方式：当负荷电流不超过一台主变额定电流的70时，一台主变运行，另一台主变备用，10kV母线并列运行；当负荷电流超过一台主变额定电流的70时，两台主变并列运行，10kV母线分列运行。2.4 经济运行分析电网经济运行是一项有利于环境保护和电网节电的有效措施。电网经济运行是在保证电网安全运行和满足供电量需要以及保证供电质量的基础上，充分利用电网中现有的输、配、变电设备，通过合理调整运行方式和负载经济调配及变压器与供电线路运行状态的优化组合等技术措施，从而最大限度地降低电网的有功损耗和无功消耗。电能损耗是电网在运行时，由于电流或功率通过输电线和变压器所产生的。电能损耗从输电线和变压器的的等值电路看，可分为两部分：一个是可变损耗，即在导线和变压器绕组的电阻上的损耗；一个是固定损耗，是输电线和变压器等值电路中并联电导中的有功损耗。由于电力系统所需的能源占整个国民经济的总能源消耗的比例举足轻重，因此，提高电力系统运行的经济性将给该市带来巨大的经济效益。2.4.1 电能损耗电力网的电能损耗是焦南电网运行中的一个重要的经济指标。尽量降低其电网的电能损耗是使其经济运行的重要途径。（1） 输电线参数该变电站的进线很长，而出线有29条，每条出线也都有不小的长度。因此，在该变电站整个电网中，输电线的损耗是相当大的。 其输电线电阻为表2-1所示：表21 输电线电阻（单位：）Table2-1 Resistance of transmit electricity wire()线路61线63线64线65线66线67线68线电阻0.01040.00650.01040.390.021840.17420.01976续表1：Extend table 1:线路69线71线73线74线75线76线77线电阻0.061360.143520.01170.0390.0203840.09750.143续表2：Extend table 2:线路78线80线82线83线84线85线86线电阻0.08580.06240.01040.0203840.0260.356460.0728续表3：Extend table 3:线路87线89线90线92线93线94线97线99线电阻0.035360.00520.070720.1950.0390.022880.01170.0156（2） 变压器参数该变电站有两台主变，合理的安排其运行方式将有助于其经济运行。一旦安排不当，变压器的电能损耗也是相当大的。变压器经济运行是指在传输电量相等的情况下，通过选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损耗最低。1) 两台主变参数为：#1主变参数 #2主变参数型号 SFZ10-40000/110 型号 SFZ8-40000/110额定容量 40000KVA 额定容量 40000KVA额定电压（1108）1.25%/10.5kV 额定电压（1108）1.25%/10.5kV额定电流I 209.9/2200A 额定电流I 209.9/2200A短路损耗 150.7KW 短路损耗 152KW空载损耗 25.5KW 空载损耗 28.5KW2）该变电站负荷统计(单位：MVA)表2-2 110kV段上的负荷Table2-2 Load of 110KV 110kv电源进线1、2主变进线1进线2线111线112线60线98P24.410.614.510.4-13.9-1.5Q10.610.57.13.1-6.5-3.1S26.6014.9216.14510.85215.3410.948表2-3 10kV各条线上的负荷Table2-3 Load of 10KV64线65线66线67线68线69线71线72线P0.80.21.00.40.90.75.50.0Q0.5-0.00.30.10.50.23.00.0S0.9430.21.0440.4121.030.7296.2640.0续表1：Extend table 1:73线74线75线77线78线82线83线84线P0.00.42.31.20.91.31.20.1Q0.00.10.70.40.50.70.50.1S0.00.4122.4041.2651.031.4761.30.141续表2：Extend table 2:86线87线90线91线92线94线97线99线P2.01.00.20.70.91.51.10.0Q0.90.40.10.60.30.90.6-2.0S2.1931.070.2240.9220.9481.751.252.0(3) 电能损耗计算输电线损耗 ： （21）变压器损耗： （22）最大负荷损耗时间： （23）变压器电阻： （24）式中： 变压器的空载损耗； 变压器的短路损耗； 变压器的额定容量： T 变压器全年实际投入运行小时数； 网络输送最大功率； S 负荷的视在功率（表22，表23）； 线路电阻（表21）；1) 按系统并列运行方式，该变电站的电能损耗为：由以上公式得： 该运行方式总损耗为：2) 按系统分裂运行方式，其电能损耗为： 进线1侧由以上公式得： 其总损耗为 进线2侧由以上公式得： 其总损耗为 系统分裂运行方式总损耗（4）两种运行方式总损耗比较由两种运行方式总损耗比较可知：该变电站两台主变运行时，运行方式是根据负荷率大小来选择台数，当负荷率不超过70时，只一号主变单独运行；一号主变的负荷率超过70时投入第二台主变。通过定量计算比较后可以知道，在变压器分裂运行方式下，电能损耗更小一些。而变压器并列运行方式会致使电能损耗增大。由此可知，选取变压器分裂运行方式将有助于提高运行的经济性。2.4.2 降低电能损耗的技术措施由上面可知，电能损耗对于电网经济性来说是相当不利的。为使该变电站经济运行，我们可通过以下方法降低电能损耗：（1）提高电力网负荷的功率因数1) 该变电站10kV段中出线多达29条，其配电网的电能损耗在整个电力网的电能损耗中占很大的比重。用户时电力网分配电能的终点，提高用户的功率因数，不仅提高了和用户联系的配电网的功率因数，也提高了输电网的功率因数。提高了电网的功率因数即意味着在电网传输相同的有功功率的情况下减少了网络的功率损耗。2)在用户处装设无功功率补偿装置，以实现无功功率就地补偿，限制无功功率在电网中传送，提高用户的功率因数，从而降低电网中的电能损耗。（2）合理组织电网的运行方式我们可以提高电力网的运行电压水平。由上述公式可以看出，变压器空载损耗与电压平方成正比，但占总网络损耗的7080的导线和变压器绕组电阻中的电能损耗与运行电压平方成反比。当电网运行电压水平较高时，总网络损耗将相对降低。电网运行时，线路和变压器等电气元件的绝缘所允许的最高工作电压，一般不超过其额定电压的10。所以，电网运行时，在不超过上述规定的条件外，应尽量提高运行电压水平，以降低功率损耗和电能损耗。通过计算可知，线路运行电压提高5，电能损耗约可降低9。2.5 变电站运行方式的确定2.3节介绍了该变电站可能采用的运行方式，本节从供电的可靠性、供电的安全性、供电的电能质量、供电系统的经济性以及操作的复杂性和运行的灵活性等方面，对该变电站可能采用的运行方式进行分析： 1)电源线路的电阻和电抗都比较大，负荷也较重，线路的电能损耗及电压损耗比较大, 为了减少线路的电能损耗及电压损耗，提高供电质量，也为了使其达到经济运行的目的，宜采用高压侧一趟线路运行、一趟线路备用的运行方式。2)一台变压器承担全部负荷造成电能损耗较大，必须投入两台主变运行，因而宜采用变压器分裂运行方式。3)该站出线多达29路，低压系统电容电流较大，易产生弧光接地过电压，危及电网安全。为了保证供电可靠性，适宜采用分裂运行方式。通过以上分析，确定该变电站系统采用的运行方式为：110kV侧经QF 110桥断路器并列运行，QF 2断路器自动备用。主变运行方式：当负荷电流不超过一台主变额定电流的70时，一台主变运行，另一台主变备用，10kV母线并列运行；当负荷电流超过一台主变额定电流的70时，两台主变并列运行，10kV母线分裂运行。2.6 本章小结本章主要对该变电站各种运行方式进行定性分析，并对系统并列运行方式和优化选择的系统分裂运行方式进行经济分析比较，并做了定量分析。最后的分析结果为该变电站宜采用110kV侧一趟线路运行、一趟线路备用，10kV母线分裂运行的运行方式。主变运行方式：当负荷电流不超过一台主变额定电流的70时，一台主变运行，另一台主变备用，10kV母线并列运行；当负荷电流超过一台主变额定电流的70时，两台主变并列运行。3 短路电流计算3.1 概述(1) 短路电流的危害所谓短路，就是电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地直接发生通路的情况。在电力系统中发生短路故障时，在回路中短路电流比额定电流大几倍至几十倍。短路电流通过电气设备和导线必然产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升，有可能致使损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响其正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，会造成发电机失去同步，致使整个电力系统的运行解列。(2) 短路的原因 1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起绝缘损坏；2）架空线路因大风或导线覆冰引起电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸体导体等；3）电气设备因设计、安装及维护不良所致的设备缺陷引发的短路；4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等(3) 计算短路电流的目的计算短路电流的目的时为了保障电力系统的安全运行和正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流过大，需采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。而该变电站原短路电流由于是在不考虑电缆电阻的情况下计算的,这样会致使在选择和校验设备上产生误差，造成设备损坏和运行不当。所以,为了变电站更加安全的运行,在短路电流上我们需考虑电缆电阻。3.2 变电站短路电流计算该变电站现用电源为某电厂和A1变电站110kV母线，其供电系统图如图31。两台变压器型号为：SFZ10-40000和SFZ8-40000。其短路电抗百分比为：14.32和13.9。3.2.1短路电流计算系统图及其等效电路图短路电流计算系统图如图21；等效电路图如图31；图31 该变电站等效电路图(最大运行方式)Fig3-1 Equivalent circuit diagram of substation3.2.2 短路电流计算（1）计算各元件的电抗标么值1）基准容量：=100 MVA2）基准电压选取短路点所在线路的平均电压为基准电压。计算一号主变和二号主变时，选取=115kV计算61线及其它短路点时，选取 =10.5kV3） 基准电流对应于=115 kV的基准电流值为： 对应于Ud2=10.5 kV的基准电流值为： 4）系统电抗标么值已知110kV侧短路电流为13kA，短路容量为2540MVA：则系统电抗标么值为：则其最大运行方式下系统电抗为：最小运行方式下系统电抗为：5）一号主变和二号主变电抗标么值 6）电缆电抗标么值和电缆电阻标么值 由查表可知：10.5kV电缆每公里平均电抗标么值为：0.08 10.5kV电缆单位长度电阻标么值如表3-1:表31 电缆长度单位电阻标么值Table3-1 Resistance marks value of cable截面积电抗标么值2400.123000.0964000.072 7）61出线电缆的阻抗标么值为：61出线：L0.08km S24010kV各出线电缆的阻抗标么值（计算方法同上）见下表：线路编号L（km）S（）61线0.082400.00640.00960.0115463线0.052400.0040.0060.007264线0.13000.0080.00960.012565线32400.240.360.432366线0.213000.01680.020160.026267线1.342400.10720.16080.193368线0.193000.01520.018240.023769线0.593000.04720.056640.07471线1.383000.11040.132480.172573线0.092400.00720.01080.013074线0.32400.0240.0360.043375线0.1963000.015680.01880.024576线0.752400.060.090.108277线1.12400.0880.1320.158678线1.14000.0880.07920.188480线0.63000.0480.05760.07582线0.13000.0080.00960.012583线0.1963000.01570.01880.024584线0.22400.0160.0240.02985线2.7422400.2190.3290.395286线0.73000.0560.06720.087487线0.343000.02720.032640.042589线0.042400.00320.00480.005890线0.683000.05440.065280.085092线1.52400.120.180.216393线0.332400.02640.03960.047694线0.223000.01760.021120.027597线0.092400.00720.01080.01399线0.122400.00960.01440.0173（2） 短路电流计算 由于电源距短路点较远，电源的额定容量远大于系统供给短路点功率，所以我们设定电源是无限大容量。则。短路电流计算从最大运行方式和最小运行方式两个方式进行计算。最大运行方式等效电路图如图31；最小运行方式等效电路图进线1侧和进线2侧如图32和33为。 图32 最