【正文】 lopment has brought the huge power and efficiency. However, the power system in the event of a natural or manmade fault, if not timely and effective control, will lose its stable operation, make the power grid collapse, and causing blackouts, have disastrous consequences for society. Relay protection (including security automatic device) is the guarantee electric power equipment safety and to prevent and limit of power system blackouts for a long time the most basic, most important, the most effective technological means. Many examples show that the relay protection device once can39。 由于電能在工業(yè)及國民經(jīng)濟的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些領(lǐng)域不可缺少的組成部分。變電站使電廠或上級電站經(jīng)過調(diào)整后的電能書送給下級負荷，是電能輸送的核心部分。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護環(huán)節(jié)將動作。因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。這就要求變電所的一次部分經(jīng)濟合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經(jīng)濟服務(wù)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。將壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。這對于保護下級各負荷是十分有利的。工業(yè)產(chǎn)品的效率提高也就意味著產(chǎn)品成本的降低，市場競爭力增大，進而可以使企業(yè)效益提高，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出更大的貢獻?？梢?，變電站的設(shè)計是工業(yè)效率提高及國民經(jīng)濟發(fā)展的必然條件。常見型號： RGP101 保護裝置， RGP501 測控裝置。 本次設(shè)計任務(wù) ⑴ 電源情況 電壓等級：中堡變電所的電壓等級為 110/35/10kV， 110kV 是本變電所的電源電壓， 35kV 和 10kV 是二次電壓。中堡變電所位置示意圖如下圖所示。 連城火電站：裝機容量為 4 50MW， kV ， cosφ =， Xd’’ =， Tmax 取 6000h； 站內(nèi)主變壓器為 4 63MVA， Yd11 接線， uk%=； 站內(nèi) 10kV 負荷（包括所用電）為 15MW， cosφ =； 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 最小運行方式為停用兩臺發(fā)電機。 電壓等級（ kV） 用電單位 最大負荷 (MW) cosΦ 用電類別 負荷同時率 備注 35 藍星動力 Ⅰ 縣電石廠 Ⅰ 、 Ⅱ 隴興硅廠 Ⅰ、Ⅱ 銀星冶煉廠 Ⅰ、Ⅱ 坪城變 Ⅱ、Ⅲ 備用 10 醫(yī)院 Ⅰ 有備用電 源 化工廠 Ⅱ 羅城變 Ⅲ 鐵路用電 Ⅰ 有備用電 源 電機廠 Ⅱ 農(nóng)用電 Ⅲ 備用 2回 注：年最大負荷利用小時均取為 Tmax=4800h，線路損耗取 5%。本所所在地區(qū)的平均海拔1750m，年最高氣溫 36℃，年最低氣溫 20℃，年平均氣溫 ℃，年最熱月平均最高氣溫 27℃，年雷暴日數(shù) 22日，年平均降水量 300mm 左右， 無霜期 126 天。 資料分析 本次設(shè)計的變電所為 110kv 的終端變電所，其電壓等級有 110kv， 35kv， 10kv。隨著城鎮(zhèn)經(jīng)濟的快速發(fā)展，在未來的幾年內(nèi)擴建 的可能性大， 所以變壓器的選擇考慮大容量的，盡量滿足未來幾年的發(fā)展需要。初期投入兩臺變壓器，當一臺故障或檢修時，另一臺主變壓器的容量應(yīng)能滿足該站總負荷的 60%，并且在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)滿足一、二級負荷的需要。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護較方便。 繞組數(shù)的確定 在有三種電壓等級的變電站中，如果變壓器各側(cè)繞組的通過容量均達到變壓器額定容量的 15%及以上，或低壓側(cè)雖然無負荷，但需要在該側(cè)裝無功補償設(shè)備時，宜采用三繞組變壓器。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和角接，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。 35KV 及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。 (1)升壓型。 (2)降壓型。 (3)應(yīng)根據(jù)功率傳輸方向來選擇其結(jié)構(gòu)型式。 調(diào)壓方式的確定 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。根據(jù)變電所變壓器配置，應(yīng)選用無載調(diào)壓變壓器。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮當一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足 60%（ 220kV 及以上電壓等級的變電所應(yīng)滿足 70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部 I 類負荷 ?S 和大部分 II 類負荷 ?S (220kV 及以上電壓等級 的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足全部 I類負荷 ?S 和 II 類負荷 ?S )， 即 ?? ?????? SSSSS NN ）和（）（ 1n)(1n m a x 最大綜合計算負荷的計算： %)1(c os1 ma xtma x ?? ?????????? ??mi iiPKS 式中， imaxP — 各出線的遠景最大負荷； m — 出線回路數(shù)； i?cos — 各出線的自然功率因數(shù)； tK — 同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在～ 之間； %? — 線損率，取 5%。它的確定主對電力系統(tǒng)有著非常大的影響。因此必須通過多方面的比較，確定合理的主接線方式。 對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。 設(shè)計要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求 （ 一 ）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)荷分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。 （二）靈活性 主接線應(yīng)滿足再調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。 檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不致影響電網(wǎng)的運行和對用戶的供電。 （三） 經(jīng)濟性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求得前提下做到經(jīng)濟合理。 占地面積少 主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積小。 此外，在系統(tǒng)規(guī)劃中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，變電站接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。 缺點： （ 1）、變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需 動作兩臺斷路器，影響一回線路暫時停運； （ 2）、連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行； （ 3）、出線斷路器檢修時，線路要在此期間停運。但只適用于容量小的發(fā)電廠、變電站，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故障率較高的情況。 （ 3）、變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時期停運。此外，當線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線方式。 35KV 和 10KV側(cè)母線的接線形式 (一 ) 單母分段接線 優(yōu)點：用斷路器把母線分段 后，對重要用戶，可從不同段引出兩個回路，兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 單母分段接線同樣具有接線簡單清晰、投資經(jīng)濟、運行操作方便的優(yōu)點；可靠性也有一定的提高；同時它還適用于 10kV 配電出線回路數(shù)為 6 回， 35kV 出線回路數(shù)為4回的變電站。這樣不需增設(shè)專用旁路斷路器，可以減少投資。如圖示： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 第三章 短路電流計算 電抗計算 基準值的選?。?MVASb 100? ， bU 取各側(cè)平均額定電壓 .（ 115/37/） 廠用變壓器： 252100 %1 ??????? TN BkT S SUX 主變壓器： ? ? ? ? 2121%% )32()13()21(2111 ???????? ??? SSSSS UUUUU ? ? ? ? %% )31()23()21(2212 ????????? ??? SSSSS UUUUU ? ? ? ? %% )21()31()32(2313 ???????? ??? SSSSS UUUUU %11 ???????TNBkT S SUX ? ? %21 ??? ???? ??TNBkT S SUX %31 ???????TNBkT S SUX 歸算到 110KV 側(cè)變壓器阻抗的有名值：k V ASkVUSUUX TNNTNNkT 40 000,110),(10100 % 32 ?????? ????? 000110100 32)( hTX ??????? 32)( mTX ????? 32)( lTX 線路： * 221 ???????? avBlL USlxX * 222 ???????avBlL USlxX 線路 阻 抗 有名值bbLL SUXX 2*? ， 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 L11 L12 Xs1 Xs2 大方式 小方式 零序 大方式 小方式 零序 標幺值 a. 110kv 側(cè)最大、最小阻抗有名值： ????? 22*1 bbLL SUXX ??????? a a x sL XXX ??????? i i n sL XXX b. 35kv 側(cè)線路阻抗歸算到 110kv 側(cè)的有名值： ????? 22*2 bbLL SUXX 發(fā)電機： 39。 ????TNBdG SSXX 系統(tǒng)：正常工作時三相對稱運行，發(fā)生三相短路時短路電流最大，所以選取系統(tǒng)最大運行方式時 的阻抗進行短路計算，即 100m a x ??? SS XX 最小運行方式： 100m in ??? SS XX ， 01 0010 000 ??? SXX 。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準。 長期工作條件 （ 1）電壓 選用的電器允許最高工作電壓 Umax 不得低于該回路的最高運 行電壓 Ug，即：Umax? Ug。 由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。 （ 3）機械荷載 所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，應(yīng)按嚴重情況校驗。當熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 （ 3）短路的動穩(wěn)定條件 dfsh ii ? Ish ? dfI 式中 shi — 短路沖擊電流峰值（ kA）； Ish — 短路全電流有效值（ kA）； dfi — 電器允許的極限通過電流峰值（ kA）； dfI — 電器允許的極限通過電流有效值（ kA）。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗 高壓斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并且經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)方面都比較厚才能確定。 高壓斷路器選擇的技術(shù)條件如下： 額定電壓選擇： sNN UU ? 額定電流選擇： maxIIN ? 額定開斷電流選擇： kN II ?br 額定關(guān)合電流選擇： shNcl ii ? 熱穩(wěn)定校驗： kt QtI ?2 動穩(wěn)定校驗： shesshes IIii ?? 或 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 隔離開關(guān)的選擇，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來開斷和接通負荷電流及短路電流，故沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電