【文章內容簡介】 始資料中雖已提供，但設計時尚應予以辨證地分析。因為負荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設計時，只依據(jù)負荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負荷小了，就等于積壓資金；否則電量供應不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。 4）環(huán)境條件。當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相 差甚大，應予以重視。對重型設備的運輸條件也應充分考慮。 5）設備制造情況。為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性，經(jīng)濟性和可靠。 （ 2）擬定主接線方案。根據(jù)設計書任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠期）。應依據(jù)對主接線的基本要求，220KV 北關一次降壓變電所繼電保護電氣部分初步設計 7 從技術上論證各方案的優(yōu)點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留兩個或三個技術 上相當，又都能滿足任務書要求的方案，再進行可靠性定量分析計算比較，最后獲得最優(yōu)秀的技術合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。 （ 3）主接線經(jīng)濟比較。 （ 4）短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。 （ 5）電器設備的選擇。 主接線的擬定方案及選擇 本變電所的電壓等級為 220kV/60kV， 220kV 側有進線 2 回， 60kV 側有出線 12 回。根據(jù)主接線設計必須滿足供電可靠性，保證電能質量，滿足靈活性和方便性，保證經(jīng)濟性的原則，初步在兩側各擬定兩個主接線方案，進行選擇： 220kV 側主接線采用單母線分段和雙母線接線 2種接線方案 。 60kV 側主接線采用單母線分段帶旁路接線和雙母線帶旁路接線 2種接線方案 。 下面列表比較各種方案的特點，根據(jù)設計要求從中選出最佳方案 . 表 220kV側母線接線比較方式 方案 項目 單母線分段接線 雙母線接線 可靠性 ①對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。 ②當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。 ①可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。 ②檢修任一母線的隔離開關時，只停該路。 ③母線故障后，能迅速恢復供電。 靈活性 ① 當出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 ②擴建時需向兩個方向均勻擴建。 ①調度靈活。 ②擴建方便。 ③便于試驗。 經(jīng)濟性 ①接線簡單清晰，設備較少。 ① 增加了母線的長度、隔離開關的數(shù)量和配電裝置架構，占地面積增大，投資增多。 ② 隔離開關容易誤操作，需在隔離開關和短路器之間裝設聯(lián)鎖裝置。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 8 表 60kV側母線接線比較方式 方案 項目 雙母線帶旁路接線 單母線分段帶旁路接線 可靠性 電中斷。 ，只停該回路，旁路提高供靠性。 障后，能迅速恢復供電。 。 ，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電，帶旁路保證供電可靠性。 靈活性 。 。 。 ，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 。 經(jīng)濟性 。 ，設備較少 根據(jù)以上幾種方案的比較以及本次設計變電所的實際情況，一次側為 2 回進線，而且根據(jù)負荷的不同變化需要經(jīng)常改變主接線的運行方式，二次側出線，有 12 回出線， 并且用戶基本都是有重要負荷的，因此決定主接線的一次側采用雙母線接線；二次側采用雙母線帶旁路母線接線。 220KV 北關一次降壓變電所繼電保護電氣部分初步設計 9 3 短路電流計算 產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路桿塔也能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。 短路電流計算的目的、規(guī)定和步驟 一 .短路電流計算的主要目的 : 1. 電氣主接線的比較與選擇。 2. 選擇斷路器等電器設備，或對這些設備提出技術要求。 3. 為繼電保護的設計以及調試提供依據(jù)。 4. 評價并確定網(wǎng)絡方案，研究限制短路電流的措施。 5. 分析計算送電線路對通訊設施的影響 二 .短路電流計算一般規(guī)定 計算短路電流所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 應按工程設計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成后的 5～ 10年。 路計算 在正常接線方式時，通過設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。 在工程設計中，短路電流計算均應采用實用計算法。即在一定的假設條件下計算出短路電流的各個分量。 三 .計算步驟 實用計算法 1. 選擇計算短路點。 2. 繪出等值網(wǎng)絡（次暫態(tài)網(wǎng)絡圖）。 3. 化簡等值網(wǎng)絡：將等值網(wǎng)絡化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗 39。?X 。 4. 求計算電抗 jsX 。 5. 由運算曲線查出各電源提供給的短路電流周期分量的標幺值。 6. 計算無限大容量的電源提供給的短路電流周期分量的標幺值。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 10 7. 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。 8. 計算短路電流沖擊值。 9. 繪制短路電流計算結果表。 三相短路電流的計算 一 .等值網(wǎng)絡的繪制 計算短路電流所用的網(wǎng)絡模型為簡化模型，即忽略負荷電流；發(fā)電機用次暫態(tài)電抗表示；認為各發(fā)電機電勢模值為 1，相角為 0。 短路電流的計算通常采用標幺值進行近似計算。常取基準容量 BS 為一整數(shù) 100MW 或1000MW 而將各電壓級的平均額定電壓取為基準電壓即 BU = avU = NU ，從而是計算大為簡化。 二 .化簡等值網(wǎng)絡 采用網(wǎng)絡簡化法將等值電路逐步化簡，求出各電源與短路點之間的轉移電抗。 在工程計算時，為進一步簡化網(wǎng)絡，減少工作量，長將短路電流變化規(guī)律相同或相近的同類型發(fā)電機可以合并；直接接于短路點的發(fā)電機一般予以單獨考慮，無限大容量的 電源應該單獨計算。 三 .三相短路電流周期分量任意時刻的計算 進行網(wǎng)絡簡化時，求出各個等值電源與短路點之間的轉移電抗 39。iX? ，再將其換算成以等值電源容量為基準的標幺值，即為該電源的計算電抗 jsiX 。 jsiX =BNii SSX39。39。? （ ） 式中 NiS 第 i個等值電源的額定容量， MVA； i=1， 2， ? ， n 。 當供電電源為無限大容量或計算電抗 jsX ≥ 時，則可以認為其周期分量不衰減，此時 ???????? ??????? jsXXII 11 39。39。39。39。 或 （ ） 當供電電源為有限容量時，其周期性分量是隨時間衰減的。這時工程上常采用運算曲線法來求得任意時刻短路電流的周期分量。 期分量的有名值 最后將得到的各電源在某同一時刻供出的短路電流的標幺值換算成有名值，然后相加，便得到短路點某一時刻的三相短路電流周期分量，即 220KV 北關一次降壓變電所繼電保護電氣部分初步設計 11 （ ） 式中 ?tiI 有限容量供給的短路電流周期分量標幺值； ??I 無限大容量電源供給的短路電流的標幺值； tI 短路點 t秒短路電流周期性分量的有效值， kA 。 四 .三相短路電流沖擊值的計算 三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個周期，當 f=50Hz 時，發(fā)生在短路后，此峰值被稱為沖擊電流 shi 。其計算式為 39。39。2 IKi ssh ? 式中 sK 沖擊系數(shù)。（發(fā)電機出口 ；其他地點 ） 本次設計所選的短路點取為變電所兩臺主變高壓側的 1d 點和低壓側并列運行時的2d 。計算 結果如下： 表 短路電流周期分量有效值： 短路點 0/S 2/S 4/S 1d 2d 1d 點 沖擊電流： 1. 8 2 2. 55 6. 38 16 .2 7 kshi I A? ? ? ? ? 2d 點 沖擊電流： 1 .8 2 2 .5 5 7 .9 9 2 0 .4 kshi I A? ? ? ? ? BBBNini tit USIUSII 331 ?????? ?沈陽工程學院畢業(yè)設計 12 4 繼電保護及其自動裝置的規(guī)劃 繼電保護及其設計 220kV 及中性點直接接地電網(wǎng)線路保護配置 在 220kV 中性點直接接地電網(wǎng) ,線路得相間短路及單相接地短路保護均應動作于短路器跳閘 . 在下列的情況下 ,應裝設一套全線速動保護 : (1) 根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時 . (2) 線路發(fā)生三相短路時 ,如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值 (一般約為 70%額定電壓 ),且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時 . (3) 如電力網(wǎng)的某些主要線路采用全線速動保護后 ,不僅改善本線路保護性能 ,而且能夠改善整個電網(wǎng)保護的性能時 . 對 220kV 線路 ,符合下面條件之一時 ,可裝設二套全線速動保護 : (1) 根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求 . (2) 復雜網(wǎng)絡中 ,后備保護整定配合有困難時 . 對于需要裝設全線速動保護的電纜短線路及架空短線路 ,可采用倒引線保護或光纖通道的縱聯(lián)保護作為主保護 ,另裝設多段式電流電壓保護或距離保護作為后備保護 . 220kV 線路宜采用近后備方式 .但某些線路 ,如能實現(xiàn)遠后備 ,則宜采用遠后備 ,或同時采用遠近結合的后備方式 . 220kV 線路保護可按下列原則配置 : (1) 反映接地短路的保護配置 對 220kV線路 ,當接地電阻不大于 100? 時 ,保護應能可靠地 ,有選擇地切除故障 .如已滿足裝設一套或二套全線速動保護的條件 ,則除裝設全線速動保護外 ,還應裝設接地后備保護 ,宜裝設階段式反時限零序電流保護 。也可采用接地距離保護 ,并輔以階段式或反時限零序電流保護 . (2) 反映相間短路的保護裝置 對于 220kV 線路 ,首先考慮是否裝設全線速動保護 .如裝設全線速動保護 .則除此 ,還要裝設相間短路后備保護 (如相間距離后備保護 )和輔助保護 (如電流速短保護 ). 對單側電源單回 220kV 線路 ,如 不裝設全線速動保護 ,可裝設三相多段式電流電壓保護作為本線路的主保護及后備保護 ,如不能滿足靈敏性及速動性的要求時 ,則應裝設相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護 . 對雙側電源單源單回 ,如不裝設全線速動保護 ,應裝設相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護 . 正常運行方式下 ,保護安裝對短路 ,電路速短保護的靈敏系數(shù)在 以上時 ,可裝設220KV 北關一次降壓變電所繼電保護電氣部分初步設計 13 電流速短保護作為輔助保護 . 對于平行線間的相間短路 ,一般可裝設橫差動電流方向保護或電流平衡保護作為主保護 .當靈敏度和速動性不能滿足要求時 ,應在每一回線路上裝設縱聯(lián)保護作主保護 ,裝設 帶方向后不帶方向元件的多段式電流保護或距離保護作后備保護 ,并作為單回線運行時的主保護和后備保護 .當采用近后備保護方式時 ,后備保護分別接于每一回線路上 。當采用遠后備方式時 ,則應接入雙回線路的電流 . 對于平行線路的接地短路宜裝設零序橫差動保護作為主保護 。裝設接于每一回線路的帶方向或不帶方向的多段式零序電流保護作為后備保護 ,當作遠后備保護時 ,可接兩線路零序電流之和 ,以提高靈敏度 . 短線路縱差保護的整定計算 3～ 4km 及以下的短線路（包括 110kV及以上電壓等級），無論是采用電流電壓保護還是采用距離 保護，常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱差保護以適應系統(tǒng)運行的需要。發(fā)電廠廠用電源線（包括帶電抗器電源線），一般距離較短，宜裝設縱差動保護。 變壓器保護的配置 變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設備。它的安全運行直接關系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運行，特別是大容量變壓器，一旦因故障損壞造成的損失就更大。因此必須真對變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設動作可靠，性能良好的繼電保護裝置。一般包括： （ 1）反映內部短路和油面降低的非電量（氣體）保護， 又稱瓦斯保護。 （ 2）反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的差動保護，或電流速斷保護 （ 3）作為變壓器外部相間短路和內部短路的后備保護的過電流保護