【正文】 至此，110kV降壓變電站電氣二次部分初步設(shè)計(jì)完成。 通過(guò)對(duì)此變電站所承擔(dān)的負(fù)荷分析，結(jié)合變電站設(shè)計(jì)規(guī)程和實(shí)際情況，確定了本次設(shè)計(jì)的主接線方案。當(dāng)B側(cè)母線故障時(shí)系統(tǒng)的等值電抗為：, 因?yàn)?，則。電流互感器，： 電流互感器的型號(hào)參數(shù)型號(hào)額定電流比準(zhǔn)確級(jí)短時(shí)熱穩(wěn)定電流動(dòng)穩(wěn)定電流LCWB－110（W）25~21250/5（1）(kA)4080(kA)LFS1051000/532(kA) 80kA電壓互感器的選擇： 從《電氣工程設(shè)備手冊(cè)》（電氣一次部分）中比較各種電壓互感器后選JDC系列的電壓互感器。系統(tǒng)： 水電廠： 變壓器： 線路： （3）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，畫(huà)出化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)圖。 8 計(jì)算書(shū) 變壓器的相關(guān)計(jì)算 主變?nèi)萘坑?jì)算（1）10kV側(cè)負(fù)荷計(jì)算考慮5~10年的負(fù)荷規(guī)劃，根據(jù)情況取年增長(zhǎng)率為7%，則遠(yuǎn)景負(fù)荷容量為：（2）110kV側(cè)負(fù)荷計(jì)算10kV側(cè)所需負(fù)荷是通過(guò)主變壓器從110kV母線上取得，故110kV側(cè)的遠(yuǎn)景負(fù)荷容量為：（3）主變?nèi)萘坑?jì)算根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%~80%。 （6）Ⅲ段零序保護(hù)的整定原則[30]①與相鄰線路零序保護(hù)第Ⅱ段配合整定： （） （）式中：—零序電流保護(hù)三段的整定值； 、—分別為相鄰線路零序Ⅱ段動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作電流； —最小分支系數(shù)； —～。 此段稱為不靈敏Ⅰ按大于本線路末端接地故障的最大零序電流 （）式中： —可靠系數(shù)，～； —本線路末端接地故障的最大零序電流。其中： 與電流元件配合時(shí)，可按式 ： （）去計(jì)算，但式中的應(yīng)該用相鄰線路無(wú)時(shí)限電流閉鎖電壓速斷保護(hù)的電流元件的動(dòng)作電流。這種方式使再次斷開(kāi)永久性故障的時(shí)間加快，有利于系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，所以本次選用重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作。除此之外，如果系統(tǒng)中一組元件因故障斷開(kāi)而引起其他相關(guān)電力設(shè)備過(guò)負(fù)荷，則可以在過(guò)負(fù)荷的允許時(shí)間內(nèi)，使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，既避免了設(shè)備過(guò)負(fù)荷，又按事先預(yù)定控制條件與動(dòng)作程序自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。距離保護(hù)的第Ⅰ段時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作的，只能保護(hù)線路全場(chǎng)的80%~90%，距離Ⅱ段保護(hù)整定時(shí)間不超出下一條線路距離Ⅰ段保護(hù)范圍通常是帶上高出一個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以保證選擇性。變壓器主保護(hù)選用LFP972子系列。躲開(kāi)變壓器外部短路時(shí)的最大不平衡電流：本次為雙繞組變壓器： （）：非周期分量引起的誤差，取為1；：電流互感器的同型系數(shù)，；：電流互感器容許最大相對(duì)誤差，；：變壓器分接頭位置的改變范圍，最大為15%。 （4）速動(dòng)性： 速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)快速切除故障。 對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置必須能可靠地、有選擇地、靈敏地和快速地將故障設(shè)備切除，以保證非故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化（包括建設(shè)發(fā)展和運(yùn)行方式變化），當(dāng)超出預(yù)定的適應(yīng)范圍時(shí)，就需要對(duì)全部或部分繼電保護(hù)重新進(jìn)行整定，以滿足新的運(yùn)行需要[22]。7 繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 概述 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如果設(shè)計(jì)與配置不合理，保護(hù)將可能誤動(dòng)或拒動(dòng)，從而擴(kuò)大事故停電范圍，有時(shí)還可能造成人身和設(shè)備安全事故。具體如下：（1）110kV線路遙控：①110kV線路斷路器分、合、隔離開(kāi)關(guān)的分合；②保護(hù)信號(hào)復(fù)歸；③操作箱信號(hào)復(fù)歸。該系統(tǒng)通過(guò)RS232或RS485接口接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。所選擇的電壓互感器應(yīng)負(fù)荷如下條件，即： （）或 （）式中：—電壓互感器相應(yīng)的額定一次電壓。對(duì)三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配置； （4）6~220kV電壓等級(jí)的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器；（5）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路有關(guān)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 技術(shù)條件 （1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 ①電壓： 所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 ， 即： （）一般電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為 。①三相短路電流的計(jì)算： （）其有名值為： （） —系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值；—系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流有名值； —?dú)w算到短路點(diǎn)的綜合正序等值電抗。 短路計(jì)算基本假設(shè) （1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行； （2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同； （3）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； （4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； （5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響； （6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路[15]。 4 短路電流計(jì)算 概述電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行[11]。較容易實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時(shí)，母線不分段。（1）優(yōu)點(diǎn)：①供電可靠。而本所各電壓等級(jí)進(jìn)出線均超過(guò)四回，采用有母線連接。 主接線的設(shè)計(jì)原則： （1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用； （2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模； （3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響； （4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響； （5）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響。5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。因此，根據(jù)計(jì)算（見(jiàn)計(jì)算書(shū)）選出容量為25MVA的兩臺(tái)主變壓器[3]。 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是市郊區(qū)110kV降壓變電所，它是以110kV所受功率為主。 變電站情況待建變電站110kV進(jìn)線線路有5回接線，兩回線路與系統(tǒng)相連，其中一回與無(wú)窮大系統(tǒng)相連，另外一回與現(xiàn)有110kV變電站相連，兩回110kV線路與一水電站相連；變電站的出線10kV有11回線路，變電站通過(guò)10kV向負(fù)荷供電。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的可靠性[2]。 主變調(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，110kV 及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)[6,7]：（1）樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓可為電網(wǎng)額定電壓的1~，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過(guò)10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。 3 電氣主接線選擇 概述主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的重要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過(guò)連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 （3）經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。（缺點(diǎn)）一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建，單母分段適用于：110kV～220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為3～4 回，36～10kV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。 （2）缺點(diǎn)：①增加一組母線需要增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)；②當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作；③適用范圍：當(dāng)出線回路數(shù)或母線上電源較多，輸送和穿越功率較大，母線故障后要求迅速恢復(fù)供電，母線和母線設(shè)備檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶的供電，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的靈活性有一定要求時(shí)采用。（2）10kV側(cè)采用單母線接線方式，操作不夠靈活、可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電；10kV采用單母線分段接線方式，其可靠性如上。其計(jì)算目的是[13]： （1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算； （2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算； （3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離； （4）在選繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)；（5）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。在線路末端發(fā)生短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的短路電流與下列因素有關(guān)[18]： （1）系統(tǒng)的運(yùn)行方式，包括機(jī)組、變壓器、線路的投入情況，環(huán)網(wǎng)的開(kāi)環(huán)閉環(huán)，平行線路是雙回運(yùn)行還是單回運(yùn)行；（2）短路類型。 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間： （）—斷電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間； —相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間。電流互感器的型號(hào)選擇計(jì)算見(jiàn)計(jì)算書(shū)， 電流互感器的型號(hào)參數(shù)型號(hào)額定電流比準(zhǔn)確級(jí)短時(shí)熱穩(wěn)定電流動(dòng)穩(wěn)定電流LCWB－110（W）25~21250/5（1）(kA)4080(kA)LFS1051000/532(kA) (2S)80kA 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇原則（1） 電壓選擇目前制造廠所生產(chǎn)的電壓互感器的額定一次電壓等級(jí)有：、3 12330kV。蓄電池采用2100AH 免維護(hù)鉛酸蓄電池，單母線分段接線，控制母線與合閘母線間有降壓裝置。B、微機(jī)保護(hù)動(dòng)用及警告信息。遙測(cè)：①主變、COSφ：②主變低壓側(cè)、 ；③主變油溫。只有簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置不能達(dá)到目的時(shí)，才考慮采用較復(fù)雜的保護(hù)裝置。因此，整定計(jì)算要綜合、辯證、統(tǒng)一的運(yùn)用。 （3）靈敏性： 靈敏性是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障的反應(yīng)能力。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定采用BCH2型縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行整定[27]。該系列主變壓器差動(dòng)保護(hù)包括LFP971和LFP9722個(gè)子系列，每個(gè)子系列又分A、B、C三種型號(hào)。因此，此次利用零序電流保護(hù)來(lái)構(gòu)成接地短路的保護(hù)。（5）自動(dòng)重合閘自動(dòng)重合閘的采用是系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的客觀要求。③重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作重合閘后加速保護(hù)動(dòng)作方式是第一次故障時(shí)，保護(hù)按有選擇的方式動(dòng)作跳閘，如果重合于永久性故障，則加速保護(hù)動(dòng)作，瞬時(shí)切除故障。 同理可得最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)的最大保護(hù)范圍為： （）：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的等值阻抗； 要求最小保護(hù)范圍不小于本線路全長(zhǎng)的15%～20%，最大保護(hù)范圍不小于本線路全長(zhǎng)的50% ③動(dòng)作時(shí)限的整定： （2）帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的整定原則[28] 為了保證選擇性，帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的整定值必須與相鄰元件的保護(hù)配合，通常是與相鄰元件的無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)配合。靈敏Ⅰ段在第一次故障時(shí)動(dòng)作，在單相重合閘時(shí)退出運(yùn)行；在三相重合閘時(shí)，動(dòng)作帶短暫延時(shí)，躲過(guò)重合閘時(shí)斷路器三相不同期合閘時(shí)間。 （5）Ⅱ段零序保護(hù)的整定原則[29]①與相鄰線路零序Ⅰ段整定 （）式中：—相鄰線路零序