【《九江市110kv变电站设计》14000字（论文）】

第第页1绪论1.1变电站的作用及分类变电站用于改变电压等级，利用升压变电站将发电场所发出电转化成高压电进行传输，再利用降压变电站将传输过来的高压转换为人们日常生活所需的较低电压等级，变电所指的一般是电压等级在110kV以下的降压变电站;变电站包括各种电压等级的"升压、降压"变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。REF_Ref20095\r\h[1]变电站的分类：按作用分类可分为五类：枢纽变电站、中间变电站、地区变电站、企业变电站、终端变电站按负荷大小可分为四类：一类变电站。交流特高压站，跨大区及外送联络的变电站。二类变电站。除一类变电站以外的变电站，跨省联络的变电站。三类变电站。除二类以外的变电站，电厂外送的、为一级及以上重要用户供电的变电站。四类变电站。除了以上所述的及以上变电站。本文设计的九江市110KV变电站归属于四类变电站，旨为民生保障以及电力供应。1.2选题目的及意义我国电力工业的技术正在提高和管理水平也在逐步增强。容量超过100万千瓦的变电站的创建促进了变电站建设和设计的不断改进和发展。自从我国第一个真正意义上的能源系统建立以来，变电站就出现了，作为能源系统不可或缺的一部分，变电站伴随着能源系统发展的100多年，变电站在建造场地、电压等级、设备情况等方面都发生了巨大的变化。根据不同的地区的不同需求，有针对性的设计所在地区的供电变电所，因地制宜的进行专门设计，110KV变电所在整个电气系统基础上，简化主电缆，配置适合电网结构的保护系统，采用紧凑布局的设计方案，节约资源，安全环保。本次九江市110KV变电站设计旨在掌握变电站设计的基本流程，通过本次设计，不但巩固和加深专业课知识，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，维电保护整定的基本理论和方法，主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择等。1.3国内外变电站及其设计的发展趋势我国变电站设计中仍存在许多问题，如可靠性没有很高等。中国经济发展给能源行业带来了两大挑战：一是电力需求持续增长，城乡用电量和能源密度持续增加。城市和农村地区需要更多的发电厂，以减少电网中的电力损失，提高能源系统的稳定性。然而，这些变电站占地面积大：其次，城市地区的土地价格昂贵，环境要求严格，使得在密集的城市地区选择变电站非常困难。近年来，一些发达国家的能源并不特别丰富，因此能源不足。为了满足国内需求，减少网络损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电站设计理论，相对完善的变电站设计理论实现了真正的节能、集约、高效。同时，我国变电站的发展需要付出更多的努力。1.4九江市城市发展和城市电网现状九江市位于长江中下游南岸，江西省的最北部，集“大江，大湖，名山，名城”于一身，有着5000年文明史和2200多年建城史，历史源远流长，文化底蕴深厚。2015年12月中央城市工作会议召开后，住房和城乡建设部建议加强对历史文化街区的管理和历史建筑的定义。此后，九江市持续加强历史文化资源认定工作。截至目前，全市历史文化街区从2017年的2片增加到8片，历史建筑增加至126处。“十三五”期间在九江统调最大负荷由211万千瓦提升至304万千瓦的情况下，依然做到全市电力供应平稳有序。在负荷发展迅速和密集区域逐步以110千伏电网取代35千伏电网，基本实现分区供电，供电可靠性及供电质量显著提升。1.5课题研究方法原始材料分析该地原先最大承受电压能力。以及最大承受负荷、从而计算出该地最合适的具体设备选择条件。通过计算负荷电流的功率因数，进行无功补偿。分别计算出负荷在最大和最小两种运行方式下的最大负荷电流及最小负荷电流。确定变压器的型号，台数并确定高低压电气设备的选择。根据各种设备负荷和地理位置绘制其主接线。1.6课题研究内容该九江市110KV变电站的设计内容包含：负荷的计算及无功补偿通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称之为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，并当出现无功不足的情况时则需通过发电机补偿、增添无功补偿装置、并联电抗器等方法进行补偿。电气主接线的选择与设计电气主接线的设计要求是从可靠性，灵活性，经济性三方面进行考虑的，布线的基本结构应充分展示，并与技术和经济进行比较，充分考虑影响各方面的因素，以实现最佳方案——经实际设计确认。REF_Ref26865\r\h[8]短路电流计算短路是最为常见的故障，发生短路不仅仅会危害用电设备自身的安全，还会给相应的电力系统带来运行麻烦，严重可威胁整片区域的正常供电。所以应选择适合的电气设备，规划主接线时应短路电流的计算，并考虑如何限制短路电流，找到有效的措施。电气设备的选择及动热稳定校验导体和电气设备的选择是电气设计的主要内容之一，为了运行可靠，须根据正常运行的条件选择电气设备，并根据短路状态来检查热稳定性和动稳定性。REF_Ref3501\r\h[10]继电保护整定值计算计算继电保护整定值是确保电力系统不发生重大停电和稳定故障，并确保继电保护正常运行的重要连接。

2负荷的计算及无功补偿2.1负荷的计算2.1.1负荷的种类根据负荷的重要性及各类负荷对供电可靠性的要求不同，电力负荷通常分为以下三类：一级负荷：突然电气故障损坏或损坏重要设备或造成重大生产损失的负荷。REF_Ref21428\r\h[11]对于一级负荷供电，必须有备用电源。二级负荷，突然停电将造成大量减产的负荷。二级负荷是否需要备用电源取决于企业范围，以及技术经济比较。三级负荷，凡不属于一二级的负荷均为三级负荷。三级负荷不需要备用电源，还可采用分支接线方式，几个负荷用一路供电线。合理供电的基本原则：是以安全生产生活为目的，当供电系统发生故障或检修限电时，要确保一级负荷不中断供电，二级负荷全部或部分供电，可停止三级负荷供电。此外，在城市供电设计时，还要为以后的城市发展留有余地。2.1.2负荷的选择表2.1负荷种类及相关参数负荷种类额定容量额定电压负荷特性南湖公园18001100.850.62九江小学9601100.920.43九江市体育中心12001100.820.70九江市中心医院85001100.880.54宏大百货城14001100.830.67本设计的负荷分析如下：南湖公园：南湖公园是一座有着51年历史的公园，是九江市一道美丽的风景，公园绿化覆盖率达90%以上，有名贵植物100余种，停电将造成公共场所混乱，属于二级负荷。九江小学：九江小学创建于1921年，素有“花园，学园，乐园”之美誉，是全市对外开放的窗口单位，现有43个教学班，学生2600余人，在职教师136人，属于三级负荷。九江市体育中心：属于本市较大公共场所，停电造成较大混乱，属于二级负荷。九江市中心医院：九江市中心医院是一家集医疗，急救，保健，康复，养生，科研，教学于一体的国家三级甲等医院，若中断供电将造成人员的生命危害，所以属于一级负荷。宏大百货城：宏大百货城拥有多家商户，多贩卖五金商品，是附近居民购买五金用品及小商品的主要场所，停电会造成较大财产损失及人员混乱，该百货城属于二级负荷供电。2.1.3负荷的计算方法需用系数法：通过将设备功率乘以需求系数和同期系数，直接计算计算出计算负荷。该方法简单，适用范围广，尤其适用于配电网和变电站的负荷计算。REF_Ref4030\r\h[12]利用系数法：不用计算所有的负荷，更适用于工业及企业等的负荷计算。单位面积法、单位指数法和单位产品能耗法：前者主要用于民用建筑，后者主要用于工业建筑。这些方法适合用在电力设备不能确定其强度和数量或在施工初期确定设备负荷。除上述方法外，还有二项法、ABC法和可变期望值系数法。其中的一些方法已经被取代，而另一些方法则简化为系数法，未能推广。本次设计的负荷计算采用需用系数法方法。2.1.4负荷的分析与计算计算负荷的公式如下：（2.1）（2.2）（2.3）（2.4）式中，该市选取负荷的有功的功率、无功的功率、视在功率；是用电设备组总额定容量；功率因数角的正切值；需用系数；南湖公园计算负荷：查表得南湖公园的需用系数为0.7，将其代入计算由公式（2.1）可得，南湖公园有功计算负荷为：由公式（2.2）可得，南湖公园无功计算负荷为：由公式（2.3）可得，南湖公园视在计算负荷为：由公式（2.4）可得，南湖公园计算电流为：其中35Kv对应；10Kv对应。九江小学计算负荷：查表得九江小学需用系数为0.7，将其代入计算由公式（2.1）可得，九江小学有功计算负荷为：由公式（2.2）可得，九江小学无功计算负荷为：由公式（2.3）可得，九江小学视在计算负荷为：由公式（2.4）可得，九江小学计算电流为：其中35Kv对应；10Kv对应。九江市体育中心计算负荷：查表得九江市体育中心需用系数为0.7，将其代入计算由公式（2.1）可得，九江市体育中心有功计算负荷为：由公式（2.2）可得，九江市体育中心无功计算负荷为：由公式（2.3）可得，九江市体育中心视在计算负荷为：由公式（2.4）可得，九江市体育中心计算电流为：其中35Kv对应；10Kv对应。九江市中心医院计算负荷：查表得九江市中心医院需用系数为0.5，将其代入计算由公式（2.1）可得，九江市中心医院有功计算负荷为：由公式（2.2）可得，九江市中心医院无功计算负荷为：由公式（2.3）可得，九江市中心医院视在计算负荷为：由公式（2.4）可得，九江市中心医院计算电流为：其中35Kv对应；10Kv对应。宏大百货城计算负荷：查表得宏大百货城需用系数为0.85，将其代入计算由公式（2.1）可得，宏大百货城有功计算负荷为：由公式（2.2）可得，宏大百货城无功计算负荷为：由公式（2.3）可得，宏大百货城视在计算负荷为：由公式（2.4）可得，宏大百货城计算电流为：其中35Kv对应10Kv对应表2.2计算负荷结果总表种类南湖公园0.7359000.850.62630390.60741.2610900630390.60741.26九江小学0.7355000.920.43350150.50380.9810460322138.46350.51九江市体育中心0.7356000.820.70420294.00512.6810600420294.00512.68九江市中心医院0.53550000.880.5425001350.002841.211035001750945.001988.85宏大百货城0.85357000.830.67595398.65716.2110700595398.65716.21负荷计算统计如下：同时系数最大的负荷：一般取0.85~0.95,我们取，可得：2.2无功功率补偿2.2.1无功功率及无功损耗无功功率：电感元件或电容元件虽然不消耗功率，但功率P瞬时值按正弦规律正负交替变化，这说明元件与外电路在不断的进行着能量交换。因此电感电容元件的瞬时功率又称为交换功率。元件交换功率的幅值越大，表面同样时间内“吞吐”的能量就越多，也即能量交换的规模越大。无功损耗：由于无功功率而产生的无功功率损失。在能量交换过程中无功负荷也会产生有功损耗，远距离的负荷与电流，损耗更大，占用线路的大量传输容量。电力系统的无功平衡：影响电力系统电压的主要因素是无功功率。当系统有能力向负荷提供足够的无功功率时，才能维持系统的电压在正常水平。2.2.2无功补偿的意义一、减少系统网损。电力系统的有功损耗不仅显著增加了发电厂和变电站设备的容量，而且还增加了能源的额外损耗。电力损失对电力成本也有很大影响，从而影响到整个国民经济的效益。电力系统各元件中的无功功率损耗相对来说比有功功率损耗大，无功损耗是发电机或其他无功电源来供给的，在一定的情况下，无功功率的增大会相应减少发、输电的有功功率，即减少发、输电容量。而且，线路和变压器传输的无功损耗会产生对应点有功损耗。这些对于电力系统来说都是非常不经济的。我们应尽力采取措施去降低功率损耗和电能损耗，这从节约能源、降低电能成本、提高设备利用率等方面来看都是非常必要的。配电网的降损措施有：1合理的使用变压器，采用节能型的变压器，同时避免经多级变压；2重视和合理进行无功补偿。一般的电网中，无功补偿装置安装在变压器的低压侧；3对电力线路改造，扩大导线的载流水平；4合理分配用电负荷，降低线损。二、提高电压质量衡量电能质量的指标主要是电压、频率、波形、电压波动与闪变和三厢不平衡度等。其中电压质量对各类用电设备的安全运行都有直接影响。影响电力系统电压的主要因素是无功功率。只有当系统能够对负载做出充分响应时，系统电压才能保持在正常水平。如果系统的无功电源不足，则必须降低系统的终端电压。因此，能源系统的无功功率平衡是维持能源系统电压水平的重要环节。2.2.3提高功率因数的方法提高自然功率因数：恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。避免电机或设备空载运行。合理配置变压器，恰当地选择其容量。调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。改善配电线路布局，避免曲折迂回等。采用人工补偿无功功率：无功补偿可以提高功率因数，电力电容器等设备可以用于手动无功补偿。2.2.4无功补偿计算及电容器的选择无功补偿的计算由于功率因数不满足0.92~0.95的要求，因此该项目采用并联电容器的方法进行补偿，即取进行补偿计算。（2.5）式中--需装的电容器容量，也就是补偿容量。--补偿之前平均功率因数角正切值。--补偿之后平均功率因数角正切值。根据上述公式补偿前补偿后应达到则电容器需补偿的容量是电容器的选择变压器一次侧是110Kv，二次侧分别是10Kv和35Kv；电容器放在10kv低压侧可以补偿到主变压器且在低压侧的成本更低，其次，35kv侧变压器在补偿上还有一定的困难和部分无法控制的因素，所以不在35kv侧进行补偿，只在10Kv侧进行并联电容器补偿。本变电站用的电容器容量为40kvar。根据计算得到电容器的总数：由于电容器不能选分数，所以取n值为31，此电容柜中每个电容柜安置6个电容器，因此电容柜的数量为6。由电容柜的数量得到实际电容器的数量大概为36个。因此实际补偿量为：采用电容器补偿后的功率因数计算功率因数大于0.92符合要求。电容器的型号选择BWF10.5-40-1W型电容，容量为40kvar。需用电容器的数量：通过计算得出补偿后的功率因数为0.9248，符合要求。表2.3BWF10.5-40-1W型电容器参数型号电容容量频率403.250图2.1BWF10.5-40-1W型电容器

3变电站主接线与变压器的选择电力主接线不仅是发电厂和变电站规划的主要部分，也是电力系统的主要组成部分。电气主接线被称为一次接线，它是由电气设备根据生产、输电和配电的顺序以及相应的要求，用一定的图形和文字符号设置的单相接线。3.1电气主接线的基本要求和设计程序3.1.1主接线基本要求基本要求概括的讲包括：可靠性、灵活性、和经济性三方面可靠性安全可靠是发电的主要任务，确保可靠供电是基础电厂的基本要求。停电不仅会对发电厂造成损害，还会对国家经济的各个部门造成更严重的损害。主电源线的可靠性不是绝对的。同样，一些发电厂和变电站的主线是可靠的，但可能无法满足其他电厂和变电站的可靠性要求。所以在设计时要充分考虑各种因素。在可靠性分析中，最主要的基础统计数据是断路器的可靠性，其主要指标是故障率、可用系数和平均修理小时数。评估可靠性的主要指标有停电频率。灵活性灵活性包括：操作的方便性，调度的方便性、扩建的方便性。只要符合可靠性要求，接线简单，操作方便，工作步骤尽可能少，用户在操作过程中不易出错。为了使发电厂和变电站在未来扩建，总体方案应具有扩建的便利性。在设计中，我们不仅要考虑最终布线的实施，还要考虑从原始布线到最终布线的可能性，以及分阶段施工的可行性系统，因此，该过渡电路的引入可以在不影响未来连续供电或最短中断时间的情况下顺利进行，以最小化转换负载。经济性设计主接线时，要在能保证可靠性的前提下尽量做到最经济，要考虑到节省一次投资、占地面积少、电能损耗少。对于可能和允许条件下的大容量发电厂或变电站，将分阶段批准单一设计、投资和施工，并尽快实现经济效益。3.1.2主接线设计程序设计时的步骤一般可分为：初步可行性研究可行性研究初步设计界施工图设计3.2主接线基本接线形式的选择主接线连接形式是指由电源和输出线构成的一些常见的主设备连接形式。当有许多输入和输出线路时，总线用作中间环节，使接线简单明了，促进操作、安装和扩展。与总线相比，非花键接线使用的开关更少，分配器占地面积更小。因此，它不再需要扩张和发展的发电厂和变电站。有汇流母线：单母接线，双母接线两大类。无汇流母线：桥型接线，单元接线和角型接线。单母线接线优点：所需设备少、操作简单、花费少、扩建方便。缺点：不足够可靠，检修断路器时，该回路必须停止工作。适用范围：一般用于对可靠性要求较小的系统中。图3.1单母线接线原理图单母线分段接线优点：双电源供电，提高了可靠性；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证非故障母线不间断供电，不致全厂和重要用户停电。REF_Ref26865\r\h[8]缺点：一段母线或母线隔离开关检修或故障时，该母线上所有回路均停电，分段短路器故障时也会造成全厂短暂性停电。适用范围：配电装置，出线回路为6回及以上；配电装置，出线回路数为回；配电装置，出线回路数为3~4回。图3.2单母线分段接线原理图双母线接线优点：供电灵活，可通过道闸操作，轮流检修一组母线不致使供电中断，运行调度灵活。缺点：母线故障或检修时，隔离开关的道闸操作容易误操作。一组母线故障时仍短暂停电，母线联络器故障时会短时停电。适用范围：多用于大型工业企业总降压变电所的35~110KV母线系统和重要高压负荷的6~10KV母线系统中。图3.3双母线接线原理图双母线分段接线优点：可靠性高于双母线，一段工作母线故障时可不全部短暂停电。缺点：比双母线造价高，，需要多两台到三台断路器。适用范围：配电系统中进出线回路数为回时，装设一组分段断路器，15回时装设两组；系统回路数为6回及以上时。图3.4双母线分段原理图3/2断路器接线优点：可靠性高，形成多环形供电，运行调度灵活，隔离开关仅在检修时使用，避免了隔离开关作倒换操作，3/2断路器接线广泛应用在国内外发电厂，运行经验丰富。缺点：所需断路器数量多于其他接线形式，投资费用较高；占地面积大于双母线接线，构架数量也较多；二次接线与继电保护复杂。适用范围：广泛应用于进出线回路数6回及以上，在系统中有重要地位的大型发电厂和变电站的的配电系统中。图3.53/2断路器接线原理图桥形接线优点：断路器所需高压断路器少，4个回路只需3台断路器。缺点：变压器进线回路的切除和投入较复杂；桥连断路器检修时，两回变压器-线路单元需解列运行。跨条上要加装两组隔离开关。适用范围：适用于仅有两台变压器和回路数只有2条的装置中。图3.6桥形接线原理图变压器母线组接线优点：任一台断路器检修时，任何回路均不停电；运行调度灵活；与3/2断路器接线相比所需断路器数量少，节省投资。缺点：一组母线故障或检修时，导致该母线所连变压器退出运行；变压器退出时，需操作多台断路器。适用范围：长距离大容量输电线路，系统稳定性问题突出，线路可靠性要求高时，进出线回路数为回。图3.7变压器-母线组接线角形接线优点：闭环运行时，可靠性灵活性较高；平均每回进线、出线只需装设一台断路器，设备少，经济性好；占地面积小；无汇流母线不存在母线故障产生的影响；操作方便。缺点：任一台断路器检修需开环运行，此时降低了接线的可靠性；继电保护比单母线双母线的复杂。适用范围：适用于最终进出线为回的及以上配电装置。图3.8角形接线原理图单元接线优点：单元性好，可靠性高；与发电机电压母线相比，变压器低压侧短路电流小。缺点;当采用三绕组变压器时，需在各侧设断路器；适用范围小。适用范围：发电机-双绕组变压器单元接线适用于容量为及以上的中大型发电机组，单机容量及以上机组；发电机-三绕组变压器单元接线适用于单台机组容量为及以下机组以升高电压接入电力系统，每个绕组的通过功率应达到该变压器额定容量的以上。图3.9单元接线原理图根据国家《35kV～110kV变电所设计规范》中有关的条文规定进行分析，本次设计侧应采用双母线分段接线方式，和侧均采用单母分段接线方式。3.3主变压器的选择3.3.1变压器的容量及台数的确定安装在总降压变电所的变压器通常称为主变压器（简称主变），安装在6~10KV/0.4KV的变压器常叫做配电变压器（简称配变）。1．总降变电所变压器台数和容量的确定（1）变压器台数的确定：1~2台满足负荷对供电牢靠性的要求,Ⅰ、级负荷比较大时,选择2台主变压器。三级负荷一般选择一台主变压器，假如负荷较大时，也可选择两台主变压器。有少量季节性负荷或昼夜负荷比较大时，宜接受经济运行方式,技术经济合理时，可设2台主变。Ⅰ、Ⅱ级负荷可从邻近取得低压备用电源，可设1台主变压器。本设计中所选负荷大都是一二级负荷，所以采用两台主变压器。（2）容量：①1台变压器：（3.1）②2台变压器：（3.2）（3.3）3.3.2变压器型式和结构的选择本次设计变压器相数选择三相变压器；本变电站有3种电压等级所以适用于三绕组，且三绕组变压器在价格和设备上均比双绕组的变压器合适,所以本变电站选择三绕组变压器。本变电站110KV的绕组均采用YN的方法相连,35KV采用yn0的方法相连10KV采用d11的方法连接。对于当地电网中的110kv变电站，如果主变压器容量满足N-1要求，则应选择变压器组的接线方案。110KV侧中性点直接接地，35KV和10KV侧经消弧线圈接地。3.4变压器的选择结果已知一、二级负荷的负荷：有功功率7390.8Kw，无功功率4275.414Kvar。总的视在容量大小为：在2台变压器一起运行时，其中1台变压器的为：计算得到，由于无功补偿的原因，使得容量进一步变小，变压器详细型号如下：表3.1SFSZ9-10000/110型变压器型号损耗阻抗X连接组别高压中压低压短路空载%%11038.510.553.1KW17(u12)10.5（u13）6（u23）1.04图3.10SFSZ9-10000/110型变压器

4短路电流计算4.1短路的概念及种类4.1.1短路的概念短路是指电路或电路中的一部分被短接。如负载与电源两端被导线连接在一起，就称为短路。电力系统中，所谓“短路”是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的接通。短路就是不同电位的导电部分之间的低阻性短接，相当于电源未经过负载而直接由导线接通成闭合回路。电源短路（Shortcircuit）是指在电路中，电流不流经用电器，直接连接电源正负两极。根据欧姆定律I=U/R知道，由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会非常大。4.1.2短路的种类在三相系统中短路的基本形式有：三相短路，两相短路，单相接地短路，两相接地短路。短路时其电流值远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。4.2短路的原因及危害4.2.1短路的原因电气设备或者零件损坏。例如：由于长时间的带点操作引起设备损坏，由于设计时的原因导致的零部件不匹配，长期运行而产生的短路。自然原因。例如：天气恶劣，强风和低温电线导致架空线路转动和断裂；直击雷或雷电感应、设备过电压、绝缘损坏等。（3）人为事故。例如：工人中断工作程序，带负荷打开制动器，导致相间短路；违反能源行业安全工作规程，闸刀接地开关闭合，造成金片短路、人为疏忽短路、错线短路，或因性能控制不善导致小动物进入带电设备造成短路事故等。4.2.2短路的危害短路通常是电力系统中的一个严重问题，应尽可能避免电路故障，导致电路烧坏，并因电流过大而烧坏。在电源短路中这样大的电流，电池或者其他电源都不能承受，会造成电源损坏。（1）短路电流所产生的弧光高温直接烧坏电气设备。（2）短路电流较大造成的大电动力破坏其他电气设备，造成连续的短路发生。（3）短路引起电流增大的同时会使电压降低，电压太低会影响用户正常用电。（4）引起发电机组相互失去同步，造成稳定性破坏，引起较大面积停电。（5）短路持续时间过长会造成发电设备的损坏。（6）不对称短路会对铁路、通信、邮电产生干扰，危害通信部门人身设备安全。当九江市110Kv变电站电力系统短路故障最严重时，本市电力系统失去稳定性。本市电力系统一旦失去稳定性，将造成大部分地区电力系统电压崩溃甚至频率崩溃。4.3各元件阻抗短路计算公式进行短路计算时，各类元件对应的计算公式如表4.1所示。表4.1元件阻抗计算公式表元件名称有名值线路电抗器变压器发电机4.4简化电路图图4.1简化电路图4.5基准值计算根据所选择的变压器，查表可得。计算各绕组的短路电压百分值：因为电压等级较高，计算时将系统视为无限大容量系统。在这种情况下进行短路电流计算时，通常会使用标幺值法对电路中的短路电流进行计算，一般情况下设定基准容量；基准电压；;。基准电流为：；；；在无限大容量系统中，系统内阻抗近似为零。110kV侧使用的高压断路器，额定容量；电力系统电抗标幺值为：架空线电抗取，可求架空线的电抗标幺值为：变压器侧的标幺值为：侧的标幺值为：由于为负数，所以侧电抗标幺值：35kV侧架空线电抗标幺值为：当在图中几处发生三相短路时，分别进行计算：图4.2短路计算可能故障点图4.5.1最大运行方式短路电流计算最大运行方式下，等效电路图如下：图4.3最大运行方式下等效电路图当短路发生在处时：总电抗标幺值为：的计算：、、、计算：三相短路容量计算：当短路发生在处时：总电抗标幺值为：的计算：、、、计算：三相短路容量计算：当短路发生在处时：总电抗标幺值为：的计算：、、、计算：三相短路容量计算：当短路发生在处时：总电抗标幺值为：的计算：、、、计算：三相短路容量计算：4.5.2最小运行方式短路电流计算在最小运行方式下，等效电路如图：图4.4最小运行方式下等效电路图当短路发生在处时：总电抗标幺值：的计算：、、、计算：4、三相短路容量计算：当短路发生在处时：1、总电抗标幺值：2、的计算：3、、、、计算：4、三相短路容量计算：当短路发生在处时：1、总电抗标幺值：2、的计算：3、、、、计算：4、三相短路容量计算：当短路发生在处时：总电抗标幺值：2、的计算：3、、、、计算：4、三相短路容量计算：表4.2短路计算结果汇总表运行方式短路点最大运行方式3.573.579.105.39588.002.112.115.383.19135.1410.3810.3826.4715.67188.680.930.932.371.4059.52最小运行方式1.521.523.882.30303.001.061.062.701.6068.035.245.2413.367.9195.240.650.651.660.9841.49

5电气设备的选择5.1选择条件及校验5.1.1一次设备的选择与需校验项目表5.1一次设备选择与需要校验的项目一次设备名称额定电压额定电流动稳定热稳定开断电流高压断路器√√√√√高压隔离开关√√√√—电流互感器√√√√—电压互感器√————低压断路器√√——√低压负荷开关√√——√5.1.2高压断路器的选择原则高压断路器选择原则：先按正常条件选择，然后按短路情况进行校验。另外，额定开断电流必须大于电路中可能通过断路器的最大短路电流，以保证断路器可靠灭弧。选择的具体内容如下。(1)按正常工作条件选择。1)高压断路器的额定电压应与装设地点电网电压相符。2)设备的型式应根据装设环境条件进行选择。装在户外的话需采用户外型断路器，装设在室内的需选用户内型断路器等。3)高压断路器的额定电流应大于或等于电路中长期最工作电流。(2)按短路情况校验。1)按正常工作条件选择的断路器还必须按短路情况进行校验。即正常能满足安全可靠运行，在电路发生短路故障时，断路器仍能安全可靠地工作和切断短路电流。2)按短路情况校验主要是校验断路器的热稳定和动稳定性。5.1.3隔离开关的选择原则1、隔离开关的额定电压与额定电流都满足回路的参数要求；2、隔离开关的动稳定电流大于回路最大短路电流峰值；3、隔离开关的空载合闸允许电流大于回路的空载电容电流；5.1.4电流互感器、电压互感器的选择原则应满足一次回路额定电压的要求。容量和准确等级（包括电压互感器辅助绕组）应满足测量仪表、保护装置和自动装置的要求。需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。对大接地短路电流系统，其第三绕组电压为对小接地短路电流系统，其第三绕组电压为。4、500kV电压互感器应具有三个二次绕组，其暂态特性和铁磁谐振特性应满足继电保护的要求。5.1.5避雷器的选择原则1、额定电压电流互感器额定电压应大于装设点线路额定电压。2、变比根据控制电柜所控制这条回路的正常工作最大负载电流来定。比如电路图纸上的额定电流是32A，选择50/5的就可以了。如果是49A的额定电流的话，选择100/5的互感器比较好。一般情况下，选择原则是：互感器的额定电流应该大于实际额定电流的1.2～1.5倍左右。3、准确级应根据测量准确度要求选择电流互感器的准确级并进行校验。5.2设计中的具体一次设备参数选择5.2.1110kV侧电气设备的选择由前文已知：表5.2110kV侧电气设备参数安装点数据设备型号规格名称数据分量型断路器隔离开关电流互感器电压互感器避雷器11011011011011044.8112006303.5731.59.1080555.2.235kV侧电气设备的选择由前文已知：安装点数据设备型号规格名称数据分量型断路器隔离开关电流互感器电压互感器避雷器353535353570.42100060010002.1116.55.384550表5.335kV侧电气设备参数5.2.310kV侧电气设备参数由前文已知：表5.410kV侧电气设备参数安装点数据设备型号规格名称数据分量型断路器隔离开关电流互感器电压互感器避雷器1010101010246.4820002000150010.384026.471251005.3稳定性的校验方法电器的动稳定性、热稳定性和关断电流所用的短路电流，应按最大短路电流计算。系统容量根据具体项目的设计规范容量计算，并考虑项目投产后年的规划。确定短路电流时，应根据具有最大可能短路电流的正常运行模式进行，而不仅仅是根据切换过程中可并联运行的接线模式。校验其动热稳定时，应选取被校验电器通过最大短路电流的短路点。5.3.1动稳定校验设备的动稳定性的验证是测试开关与控制设备在合闸那一瞬间能受住的额定短期耐受电流的前半波电流峰值的能力的大小。设备动稳定效验（5.1）式中：:动稳定倍数，由产品目录给出；在电器设备校验中需带入动稳定倍数；:三相短路冲击电流(A)；:电流互感器一次额定电流(A)；5.3.2热稳定校验满足热稳定的条件为:（5.2）：短路电流产生的热效应；:电器在各个时间下允许通过的热稳定电流产生的热量。5.4母线的选择与校验5.4.1110kV母线的选择与校验1、按经济电流密度选择母线截面：由前文得按，可得经济电流密度则母线经济截面为查表得选用型。5.4.235kV母线的选择与校验1、按经济电流密度选择母线截面：由前文得按，可得经济电流密度则母线经济截面为查表得选用型。5.4.310kV母线的选择与校验1、按经济电流密度选择母线截面：由前文得按，可得经济电流密度则母线经济截面为查表得选用型。表5.5导线选型导线型号回路数长度/km1100.453100350.95730102.04710

6.继电保护6.1继电保护原理及基本要求6.1.1继电保护原理如果每个电气元件都有内部故障和外部故障（包括正常运行），在两侧，继电保护利用电流相位或功率方向的差异形成不同的保护原理。继电保护装置应能在正常运行模式或故障模式下正确区分受保护元件的状态。判断为区内故障还是区外故障。电力系统发生故障后，工频变化量的主要特征为：电流增加。电压降低。电流与电压之间的相位角改变。测量阻抗发生变化。（5）序分量的变化此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护，如瓦斯保护。6.1.2继电保护基本要求动作于跳闸的继电保护在技术上一般应满足四个基本要求：可靠性灵敏性速动性选择性6.2变电站继电保护设计瓦斯保护本变电站的变压器容量为,气体容积整定值为；重瓦斯保护油流速度整定范围为为防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，将油流速度整定为。纵联差动保护（1）由型差动保护继电器组成表6.1变压器各侧数值计算名称各侧数值11038.510.5接线方式Ddy一次电流计算值/A549.86变比确定二次额定电流/A（2）按以下条件确定保护装置动作的电流值：选择110KV侧进行计算躲过变压器励磁涌流：躲过变压器外部短路最大的短路电流：躲过电流互感器二次回路断线最大负荷电流：差动继电器的动作电流值：基本侧差动线圈匝数：实际的整定匝数选为匝，则继电器,保护装置实际一次动作电流为：非基本侧平衡线圈：::平衡线圈匝数：，匝。校验相对误差::两侧，证明有效。校验灵敏度：灵敏度满足要求。过电流