【正文】 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）變電站二次設(shè)計畢業(yè)論文第一部分 設(shè)計說明書1 概述 原始資料(1)建所目的某地區(qū)新建花垣變電站，主要供電花垣縣并為保靖、永順、龍山4縣水電外送提供接入點，提高了電源外送和用戶供電的可靠性，加強地區(qū)220kV電網(wǎng)，為地區(qū)中間變電站。(2)擬建變電所概況花垣220kV變電站接入系統(tǒng)方案：即巖萬線單回剖進花垣變，花垣~巖人坡改為新建220kV線路，導(dǎo)線型號改為LGJ2300，新建花垣~萬溶江~懷西220kV線路，： 新建花垣變方案圖花垣220kV變電站為220/110/10kV三級電壓，由220kV和110kV兩級電壓接入系統(tǒng)。主變?nèi)萘勘酒?180MVA，終期3180MVA。220kV遠(yuǎn)景出線為6回，本期3回（即至萬溶江2回，巖人坡1回）。電氣主接線采用雙母線接線。110kV終期出線12回，本期出線6回，用雙母線接線。110kV斷路器選用瓷柱式SF6氣體絕緣單斷口斷路器，期額定電流為2000A,，動穩(wěn)定電流峰值80kA。10kV本期、終期均不考慮出線。無功補償容量為1210Mvar并聯(lián)電抗器，采用單母線分段接線。遠(yuǎn)期為三段，本期兩段。，斷路器選用VS110型真空斷路器。進線額定電流為4000A，出線額定電流為1250A，進線斷路器開斷電流為40kV。： 系統(tǒng)接線簡圖(3)變壓器參數(shù) 選用三相自然油循環(huán)風(fēng)冷三線圈有載調(diào)壓變壓器，兩臺主變壓器均采用中性點直接接地的形式，2110kV中性點采用隔離開關(guān)接地的方式，10kV為三角形接線，為不接地系統(tǒng)。型號：SFSZ9180000/220 接線組別：YN,yn0,d11 電壓比及抽頭：230177。8%/121/11kV 容量比：180/180/90阻抗電壓參考值：= 12～14 =7～9 =22～24220kV中性點絕緣等級：110kV 110kV中性點絕緣等級：60kV(4)短路電流計算參數(shù)全省220kV及以上網(wǎng)絡(luò)參與計算。短路水平年按遠(yuǎn)景水平年考慮。短路阻抗不含變電站本身阻抗。短路阻抗為標(biāo)幺值，其基準(zhǔn)電壓為：。（4），： 系統(tǒng)正序網(wǎng)絡(luò)圖 系統(tǒng)零序網(wǎng)絡(luò)圖(5)： 系統(tǒng)出線情況電壓等級間隔方向線型長度（km）輸送潮流(MW)220kV花垣萬溶江LGJ230050395~+100花垣萬溶江LGJ40050234~+100花垣巖人坡LGJ40017234~+234110kV花垣佳民LGJ18540~+70花垣花橋LGJ185740~+70花垣里耶LGJ1854140~+70花垣天堂灣LGJ2401350~+80花垣民樂LGJ24050~+80花垣民樂LGJ24050~+80 運行方式的確定電力系統(tǒng)中，為使系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、合理運行，或者滿足檢修工作的要求，需要經(jīng)常變更系統(tǒng)的運行方式，由此相應(yīng)地引起了系統(tǒng)參數(shù)的變化。在設(shè)計變、配電站選擇開關(guān)電器和確定繼電保護裝置整定值時，往往需要根據(jù)電力系統(tǒng)不同運行方式下的短路電流值來計算和校驗所選用電器的穩(wěn)定度和繼電保護裝置的靈敏度。最大運行方式，是系統(tǒng)在該方式下運行時，具有最小的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最大的一種運行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式的短路電流值來校驗所選用的開關(guān)電器的穩(wěn)定性。最小運行方式，是系統(tǒng)在該方式下運行時，具有最大的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最小的一種運行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最小運行方式的短路電流值來校驗繼電保護裝置的靈敏度。最大、最小運行方式的選擇，目的在于計算通過保護裝置的最大、最小短路電流。由于在本次設(shè)計中，該變電站本期2臺主變壓器投入運行，終期3臺，故運行方式按只有2臺主變壓器運行的方式來確定。本站的最大運行方式為兩臺主變并列運行，此時阻抗最??；最小運行方式為單臺主變運行，此時阻抗最大。根據(jù)不同的運行方式分別算出各個短路點發(fā)生四種短路情況下的最大、最小短路電流，作為二次部分繼電保護整定的條件。2 短路電流計算短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路,是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。產(chǎn)生短路的原因有以下幾個方面：（1）元件損壞；（2）氣象條件惡化 ；（3）人為事故；（4）其它。在三相系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路有：（1）三相短路；（2）兩相短路；（3）兩相接地短路；（4）單相接地短路。三相短路也稱為對稱短路,系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)。其它類型的短路都是不對稱的路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明,在各種類型的短路中,單相短路占大多數(shù),兩相短路較少,三相短路機會最少。從短路計算方法來看,一切不對稱短路的計算在采用對稱分量法后,都?xì)w結(jié)為對稱短路的計算。 短路計算的目的在變電站的設(shè)計中，短路計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面[1]：(1)選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備。(2)為了合理的配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)，必須對電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進行計算和分析。在這些計算中不但要知道故障支路中的電流值,還必須知道在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況，有時還要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點的電壓值。(3)在設(shè)計和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時,為了比較各種不同方案的接線圖,確定是否需要采取限制短路電流的措施,都要進行必要的短路電流計算。進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算,研究短路對用戶工作的影響等,也包含有一部分短路計算。 短路計算條件在實際工作中,根據(jù)一定的任務(wù)進行短路計算時必須首先確定計算條件。所謂計算條件是指短路發(fā)生時系統(tǒng)的運行方式,短路的類型和發(fā)生地點,以及短路發(fā)生后所采取的措施。為使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：(1)容量和接線：按本工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃一般為本期工程建成后的5~10年，其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。(2)短路種類：一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗算。(3)正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。(4)所有電源的電動勢相位角相同。(5)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。(6)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。(7)不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。(8)元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 短路點的確定短路點應(yīng)選擇在正常接線方式時，短路電流為最大的點[2]。比如變壓器回路中的斷路器，應(yīng)比較斷路器前后短路時通過該斷路器的電流值，母聯(lián)斷路器則應(yīng)考慮母聯(lián)斷路器向備用母線充電時，備用母線故障，流過母聯(lián)斷路器的電流值。本變電站有三個電壓等級，根據(jù)220kV、110kV側(cè)進行繼電保護的整定計算的要求，取如下三個短路點（）： 短路點選擇 計算方法及結(jié)果(1)本站的最大運行方式為兩臺主變并列運行，此時阻抗最??；最小運行方式為單臺主變運行，此時阻抗最大。(2)本站的短路計算為工程計算，220kV側(cè)系統(tǒng)可近似看成無窮大系統(tǒng)，110kV接入系統(tǒng)，所以、短路時，各側(cè)提供的短路電流都需進行計算。(3)計算時，基準(zhǔn)容量取100MVA，基準(zhǔn)電壓取各級平均額定電壓，即220kV側(cè)取230kV，110kV側(cè)取115kV。(4)根據(jù)變壓器和輸電線路繼電保護整定的要求，在母線各側(cè)計算不同短路類型（包括三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相短路）的短路電流。 各母線側(cè)短路計算結(jié)果運行方式短路類型短路點最大運行方式最小運行方式220kV母線側(cè) kA kA kA kA kA kA kA kA110kV母線側(cè) kA kA kA kA kA kA kA kA10kV母線側(cè) kA kA kA kA kA kA kA kA3 互感器的配置與選型(1)凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。(2)在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。(3)對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。根據(jù)以上要求，結(jié)合安全、可靠、經(jīng)濟等原則，選擇主接線中電流互感器的配置。 電壓互感器的配置(1)電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)[3]，并應(yīng)滿足測量、保護、同期和自動重合閘的要求。電氣互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都提取到電壓。(2)6～220kV電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。(3)當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上就裝設(shè)電壓互感器。(4)兼作為并聯(lián)電容器組泄能和兼作為限制切斷空載長線過電壓的電磁式電壓互感器，其與電容組之間和與線路之間不應(yīng)有開斷點[5]。根據(jù)以上要求，結(jié)合安全、可靠、經(jīng)濟等原則，選擇主接線中電壓互感器的配置。 電流互感器的選型(1)一次回路額定電壓和電流的選擇[4]： UN≥UNs （） IN≥Imax （）式中 IN、UN——電流互感器一次回路額定電壓和電流； UNs——安裝地點的電網(wǎng)電壓； Imax——流過電流互感器的長期最大工作電流。(2)二次額定電流的選擇：弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A。(3)熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定：It2≥Qk或(KtIN1)2≥Qk(t=1) （）內(nèi)部動穩(wěn)定：ies≥ich或IN1Kes≥ich （）外部動穩(wěn)定：Fal≥107ich2L/a （）式中 Fal——作用于電流互器瓷帽端部的允許力； L——電流互感器出線端至最近一個母線支柱絕緣子之間的跨距。 (4)根據(jù)電流互感器的配置原則和設(shè)計需要，： 電流互感器參數(shù)安裝地點型 號數(shù) 據(jù)電 壓(kV)電 流(A)動穩(wěn)定倍數(shù)kd熱穩(wěn)定(kA)2s220kV出線LRD220工作值220額定值2201000110kV出線LCW110工作值110額定值11060065～165490～3240主變220kV側(cè)LCWD3220工作值220額定值22060065～1651225～8100主變110kV側(cè)LCB110工作值110額定值11010009010000主變10kV側(cè)LAJ10工作值10額定值1050009062500 電壓互感器的選型(1)一次回路電壓選擇：為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確等級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓UNs應(yīng)在（~）UN1范圍內(nèi)變動，即應(yīng)滿足下列條件：＜UNs＜ （）(2)二次回路電壓的選擇：電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按《電力工程電氣設(shè)計手冊》P251表6~36選擇[6]。(3)根據(jù)電壓互感器的配置原則和設(shè)計需要，： 電壓互感器參數(shù)安裝地點TV型號電壓（kV）變 比備注220kV側(cè)TYD220220成套電容式110kV側(cè)TYD110110成套電容式10kV側(cè)JDZX101010單相油浸式4 輸電線路的保護配置與整定選擇輸電線路的保護方式及保護裝置必須根據(jù)電網(wǎng)的電氣特征進行。從繼電保護方式看，中性點直接接地電網(wǎng)的特點及對保護的影響主要有以下幾點[7]： (1)中性點直接接地的高壓電網(wǎng)最顯著的特點是單相接地時有較大的零序電流，因此要求快速切除故障以減少對通信線路和設(shè)備危險影響。(2)由于短路、操作或負(fù)載突變，可能引起系統(tǒng)振蕩，產(chǎn)生電氣量的對稱的脈動變化，因此要求裝設(shè)振蕩閉鎖裝置，以區(qū)別短路和單純的振蕩，或者使保護繼電器不反應(yīng)或躲過振蕩的影響[8]。(3)對超高壓送電線路，當(dāng)輸送功率較大時，負(fù)荷阻抗可能接近短路阻抗，因此要求保護具有區(qū)分短路和負(fù)荷狀態(tài)的能力。(4)超高壓送電線路的潛供電弧延長了單相斷開線路后的消弧時間，當(dāng)電弧電流較大時，影響單相自動重合閘的重合時間或功率。(5)短路暫態(tài)過程延時同要求保護快速動作產(chǎn)生矛盾，同時電流互感器、電