毕业设计论文-220KV变电站综合自动化-110KV第八回出线保护配置及整定计算.pdf

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1、220KV变电站综合自动化-110KV第八回出线保护配置及整定计算摘要本设计主要介绍了 220 KV变电站综合自动化的110 KV出线保护设计的过程、原则、方法等，利用现在广泛采用的微机保护原理和整定的新方法进行配置.关于主接线部分的内容是基础部分，主要介绍了主接线的形式，综合比较各种接线 方式的特点、各自的优缺点及变压器的选择原则等，根据任务书要求最终选择满足设计 任务的主接线方案。短路电流是非常重要的部分，它主要介绍了不同运行方式下的对称 短路与不对称短路计算的目的、原则、方法和具体的数据信息等，为设计中需要的高压 电气设备的选择、整定、校验等方面做准备，电气设备的选择及校验主要是利用对称

2、短 路的计算结果进行高压电气设备（断路器、隔离开关）的校验。设计的专题部分，也是 利用短路计算的结果，详细阐述了继电保护中配置的选择、整定和校验的原则、方法等,具体有反映相间短路的电流电压保护的整定计算与校验；反映接地故障的零序电流保护 的整定与校验。最后三章内容是设计的计算书部分，通过数据的形式对设计的要求和需要的参考值 等给以直观的描述。关键词：综合自动化，微机保护，继电保护，整定与校验AbstractTh e main design on th e 220 KV substation automation 110 KV wit to protect th e design process

3、,in principle,meth ods to take advantage of th e currently widely used computer protection principle and th e entire set of new meth ods for allocationOn th e main wiring part of th e contents of infrastructure,mainly on th e main wiring in th e form of Compreh ensive comparison of different forms o

4、f connection ch aracteristics,advantages and disadvantages of each option transformer principles,Under th e mandate calls for a final ch oice on th e design of th e main tasks Connection program.Sh ort-circuit current is a very important part,It introduces a different mode of operation under th e sy

5、mmetric and asymmetric sh ort-circuit sh ort-circuit th e purposes of th e calculation,meth ods and specific data information for th e design of th e h igh voltage electrical eq uipment selection,tuning and testing and so on preparations Electrical eq uipment selection and verification is using symm

6、etric sh ort-circuit th e calculation results of h igh voltage electrical eq uipment(devices,disconnector)calibration.Part of th e design feature,as well as th e use of sh ort-circuit calculation,a detailed explanation of relay protection configuration ch oices,Setting and ch ecking th e principles

7、and meth ods,th e specific ph ase is reflected in th e current-voltage sh ort circuit protection of th e setting and calibration;Ground Fault reflect th e zero-seq uence current protection of th e setting and calibration.Th e final th ree ch apters as is th e design of computing,th rough data in th

8、e form of design req uirements and th e need to reference value given visual description.Keywords：Th e synth etical automation,PC protect,succeed electricity protection,adjusting and ch ecking-XX.1 刖B本设计书是根据2007年某大学“电气工程及其自动化专业”毕业设计任务要求进 行编写，介绍了电力系统规划的设计的基本知识，包括设计原则、设计步骤和计算方法 等。本书分为两大部分：说明书和计算书，说明书主

9、要对设计的原则、要求及具体的方 法以文本的形式来表达，是设计书的主要理论来源和设计基础，计算书通过对设计中涉 及的出线保护的计算过程、方法等给以直观的数值分析，设计以220 KV变电站综合自动 化T10 KV出线保护的设计为主线，将电力系统分析、电力系统继电保护、变电站综合自 动化等相关课程中的内容联系起来，介绍了电力系统主接线设计、电力网络计算、短路 计算及继电保护整定计算的设计等内容，力求反映电力系统的控制、微机继电保护装置、变电站综合自动化等领域的知识。本设计书在设计过程中汇集了大量的资料，尤其对于现阶段广泛采用电力系统微机 保护中线路保护整定计算的新方法和要求，进行了比较详尽的阐述，体

10、现了电力系统综 合自动化的发展趋势，由于时间仓促及水平有限，设计中不免有疏漏不足之处，恳请老 师批评指正！谢谢！编者：设计人：目录第一部分设计说明书第一章电气主接线选择.3第一节概述.3第二节主接线的接线方式选择.4第二章主变压器容量、台数及形式的选择.7第一节概述.7第二节主变压器台数的选择.7第三节主变压器容量的选择.8第四节主变压器型式的选择.8第三章 主接线比较选择.12第四章 短路电流计算基础.14第一节概述.14第二节 短路计算的目的及假设.一14第三节 各种短路电流计算.16第五章电气设备的选择.19第一节概述.19第二节 断路器的选择.21第三节隔离开关的选择.22第六章电力系

11、统继电保护.26第一节概述.26第二节继电保护整定计算.26第三节相间短路的电流、电压保护.29第四节 零序电流保护.35第五节断路器失灵保护.38第二部分设计计算书第七章 短路电流计算.41第一节 对称短路计算.41第二节不对称短路计算.56第八章高压电气设备选择计算.72笫一节断路器的选择计算.72第二节隔离开关的选择计算.77第九章整定计算.82第一节相间短路的电流、电压整定计算.82第二节零序电流的整定计算.88参考文献.96结论.97致谢.98附录.99设 计 说 明 书第一章电气主接线选择第一节概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接 受和分配电能

12、的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及 变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计技术规程SDL-79规定：变电所的主接线应根据变电所在电力 系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵 活-、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主 接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。1、主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；

13、（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并 要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电 源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；（2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全 检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；（3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。三

14、、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控 制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或 分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；（2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压 而增加电能损失。第二节主接线的接线方式选择电气主接

15、线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节,使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回,采用有母线连接。1、单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装 置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均 需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍 需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电 压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台

16、主变压器。单母接线适用于：110-20 0 KV配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV,配电装置的出线回路 数不超过3回，610 KV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式，故不选择单母接线。2、单母分段用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源 供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电 和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回 路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向 两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110 KV-220 KV配电装置的

17、出线回路数为34回，35-63KV配电装置的出线回路 数为48回，610 KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。3、单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110 KV的 变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。4、桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它 可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采 用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有 穿越功率，较为适宜。为检修断路器LD,

18、不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开 关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等 优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。5、一个半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电 可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地 面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。6、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停 止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路

19、器时，不装设“跨条”，则该回路在检 修期需要停电。对于，H OK220 KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检 修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，11OKV220 KV 双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（11OKV）或5回（220 KV）时，一般 应装设专用旁路母线。7、双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接 到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是 常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较 容易实现分阶段的扩建等优点，但是

20、易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路,占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及 调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当110 KV出线为7回及以上，220 KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断 路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。第二章主变压器容量、台数及形式的选择第一节概述在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向 用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增 长情况，并根据电力系统510年发

21、展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技 术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积,而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小,可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器 等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前 提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的

22、台数及容量。第二节主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区220 KV降压变电所，它是以 220 KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110 KV及10 KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要 确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般 装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线 网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以 及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不

23、宜选择轻型 设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一 台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供 电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。第三节主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期 1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期 和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷 的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变 压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间

24、内，应保证用户的一级和二级负 荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的 70%80虬该变电所是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容 量为：Ese=2(0.7PM)=1.4PM。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为 40%,则可保证98%负荷供电，而高压侧220 KV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220 KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器 传输至各母线上。因此主变压器的容量应选择为：Se=0.7(SlI+SIIDo第四节主变压器型式的选择一、主变压器相数的

25、选择当不受运输条件限制时，在330 KV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主 变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电 保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制,而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。二、绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压 器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采 用三绕组变压器。一台三绕组变

26、压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器 都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量 及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继 电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的 联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公 共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕 组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中

27、压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电 流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所 所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台 自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠 性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为8%,故不选择自 耦变压器。分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%,分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大,当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压

28、器铁芯中失去 磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适 用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功 率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两 种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变 电所，选择普通三绕组变压器。三、主变调压方式的选择为了满足用户的用

29、电质量和供电的可靠性，220 KV及以上网络电压应符合以下标 准：枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电 压降而定，可为电网额定电压的1L3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电 压控制在水平的波动范围不超过10%,事故后不应低于电网额定电压的95%0电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧 母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。

30、四、连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。五、容量比的选择由原始资料可知，110 KV中压侧为主要受功率绕组，而10 KV侧是无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。六、主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环 水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要 有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选 择强迫油循环风冷却。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，22

31、0 KV变电所中 一般装设两台或两台以上主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有 所提高，但接线网络，配电设备，用电保护较复杂，且投资增大。考虑到两台主变同时 发生故障机率小，因此可采用两台，选择容量时应满足当一台主变压器故障或者检修时,另一台主变压器可承担.70%的负荷保证全变电所的正常供电。选择两台容量为120 MVA的主变，主变总容量为240 MVA主变主要起通过高中绕组从220,U0 KV侧传送功率（35MVA）至低绕组10 KVA侧，并在110 KV侧电源故障时，通过高压绕组从220 KVA侧无穷大系统传送120 MVA（最大）支 援。因此，可选择容量比为100/100

32、/50。本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻佻，强迫油循环冷却效果较 好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。七.变压器的技术参数根据以上条件选择，确定采用西安变压器厂型号为SFPSZ7-120 0 0 0/220的220 KV三绕组有载调压电力变压器，器具体参数如下型号SFPSZ7-120 0 0 0/220联接组标号YN,yn,d ll空载电流0.56额定电压(KV)高压中压低压220 8X1.25%12110.5额定容量MVA12012060阻抗电压高一中高一低中一低13.2422.517.85型号中个符号表示意义:从左至右S：三相F：风冷却P：强迫

33、油循环S：三绕组Z：有载调压7：性能水平号120000：额定容量220：电压等级第三章主接线比较选择由设计任务书给定的负荷情况：220 kV出线6回，110 kV出线9回，10 kV出线8回(其该变电所主接线可以采用以下两种方案进行比较:方案一220 KV采用双母带旁路母线接线方式，H OKV也采用双母带旁路母线接线，根据电 力工程电气设计手册第一册可知，220 KV出线5回以上，装设专用旁路断路器，考虑 到220 KV近期6回，装设专用母联断路器和旁路断路器。根据电力工程电气设计手册第一册可知，11OKV出线为7回及以上时装设专用 旁路断路器。而由原始资料可知，H OkV出线9回，装设专用母

34、联断路器和旁路断路器。10 kV出线8回，可采用单母分段接线方式。方案一的接线特点：1)220 KV、11OKV均采用双母带旁路接线方式，并且设置专用旁路断路器，使检修 或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不致影响供电可靠性。2)1OKV采用单母线分段，可以使重要负荷的供电从不同的母线分段取得，可靠性 较高。方案二220 KV侧按SDJ222050 0 KV变电所设计技术规程规定，220 KV配电装置出线 在4回及以上时，宜采用双母线及其他接线。110 KV出线9回，可采用双母线接线方式，出线断路器检修时，可通过“跨条”来 向用户供电。而任一母线故障时，可通另一母线供电。但由于双母线故

35、障机率较小，故 不考虑。10 KV采用单母线分段，可以使重要负荷的供电从不同的母线分段取得，可靠性较 反。方案二的接线的特点：1)220 KV采用双母线接线方式时，该接线变压器接在不同的母线上，负荷分配均 匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一母线或母线上的设备检修，均不需掉线路。2)UOKV采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功率较大，母线事故 后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不致中断供电，一组母线故 障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。3)10 KV采用单母线接线方式，10 KV采用单母线运行时，操作不够灵活-、可靠，任一元件故障或检修

36、，均需使整个配电装置停电。比较：方案一中220 KV.11OKV都采 用双母带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母线接线的 固有运行方式，及不致影响供电可靠性。可靠性高于方案二，但方案二中220 KV、11OKV 都采用双母线，负荷分配均匀，调度灵活方便，可靠性也较高，但1OKV采用单母线运 行时，操作灵活性差、供电可靠性不高，任一元件故障或检修，均使整个配电装置停电。其可靠性不如方案一。因此，任务设计中均显不适。综观以上两种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料可知该变电所220 KV 和11OKV等级应采用双母线带旁路接线方式，1OKV等级采用单母线分段接线方式。

37、比较：方案二所用的断路器、隔离刀闸比方案一少，其的经济性略低于方案一，但方案二中1OKV侧的供电可靠性差，方案一 1OKV侧的可靠性明显高于方案一，故不采 用方案二；方案二中220 KV、11OKV都采用双母线，并且11OKV侧能够保证一二类负荷 的可靠性，方案一设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母线接线的固 有运行方式，及不致影响供电可靠性，可靠性高于方案二，但经济性低于方案一，根据 原始资料，方案一满足要求，而且根据可靠性、灵活性、经济性，方案一更适合于本次 设计的要求，故选择方案一。第四章短路电流计算基础第一节概述在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障

38、和不正常运 行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对 用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相 接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路 较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的 重视。因此，我们都采用三相短路来计算短

39、路电流，并检验电气设备的稳定性。第二节 短路计算的目的及假设一、短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。其计算目的是：1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限 制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地 工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全 距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）按接地装置的设计，也需用短路电流。二、短路电流计算的一般规定1）验

40、算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程 的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510 年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅 在切换过程中可能并列运行的接线方式。2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。三、短路计算基本假设1）正常工作时，三相系统对称运行；2）

41、所有电源的电动势相位角相同；3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发 生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。四、基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方 便选取如下基准值：基准容量：Sj=10 0 MVA基准电压：Vg（KV）10.5 115 230五、短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周

42、期分量的衰 减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：Id*=x*di有名值：Id i=Id*Ij5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：S二小VjF短路电流冲击值：Icj=2.5516）列出短路电流计算结果具体短路电流计算具体见计算说明书。第三节各种短路电流计算系统运行方式的确定最大、最小运行方式的选择，目的在于计算通过保护装置的最大、最小短路电流。在线路末端发生短路时，流过保护的短路电流与下列因素有关：1）系统的运行方式，包括机组、变压器、线路的投入情况，环网的开环闭环，平 行线路是双回运行还是单回运行。2）短路类型。3）电流分配系数。二、短路电流的计算短路电

43、流的计算是继电保护整定的依据，所以我们必须加以重视。1）整定计算的要求选择规定的运行方式；2）确定短路段及短路类型；3）对确定的短路点经过网络的合并，化简求出归算到短路点的各序综合阻抗X0、心、；4）短路类型及电力系统故障的知识求出短路点的总电流；5）按网络结构求出流过被整定保护装置的短路电流。a三相短路电流的计算：/-*X一其有名值为：乙/4*一系统中发生三相短路时，短路点的短路电流标幺值一系统中发生三相短路时，短路点的短路电流有名值归算到短路点的综合正序等值电抗。以下为简便起见，省略下标*b两相短路电流的计算:=拒1X 归算到短路点的负序综合电抗乙一两相短路时短路点的全电流 其各序分量电流

44、值为:(2)_ j(2)dl-ld加，/2一分别为；两相短路时，短路点短路电流的正负序分量C两相接地短路电流计算:严=6 1i(X2e+xe)2J#两相短路接地时，短路点故障相全电流J)两相短路接地时，短路点的正序电流分量(l.D _-x0+X0 xzX()V(1,1)_ T(U)、/2-2 I 三,VX2V(i.D _ t a)、，2Ldo-ld,vAo Z+睦),/)一分别为两相接地短路时的负序和零序电流分量。d单相接地短路电流的计算:短路点各序分量电流为:J一/-1I dl-1 dl-7,；2x,+x0短路点故障的全电流为:丁=3*第五章电气设备的选择第一节概述导体和电器的选择是变电所设

45、计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接 线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的 电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经 济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的 需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验 热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情 况下保持正常运行。一、一般原则1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并

46、考虑远景发展的需要;2）应按当地环境条件校核；3）应力求技术先进和经济合理；4）选择导体时应尽量减少品种；5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。二、技术条件1、按正常工作条件选择导体和电气1）电压：所选电器和电缆允许最高工作电压Vymax不得低于回路所接电网的最高运行电压 Vgmax即 VymaxVgmax一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220 KV及以下时为1.15Ve,而实际电网运行的Vgmax 一般不超过1.lVeo2）电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q。下，导体和电器的长期允许电 流ly应不小于该回

47、路的最大持续工作电流Igmax即 Iy 21gmax由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Igmax=L0 5Ie（Ie 为电器额定电流）。3）按当地环境条件校核当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q。不等时，其长期允许电流ly Q可按下式修正基中K 一修正系数Q y导体或电气设备正常发热允许最高温度我国目前生产的电气设备的额定环境温度Qo=40,裸导体的额定环境温度为+25 o2、按短路情况校验电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，一般校验取三 相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时,可不验算动稳定，用熔断器保护的电压

48、互感器回路，可不验算动、热稳定。1)短路热稳定校验QkWQn满足热稳定条件为yIr2tkIr2tQk 短路电流产生的热效应Qn 一短路时导体和电器允许的热效应In t秒内允许通过的短时热电流验算热稳定所用的计算时间：tk=tp r+tb rtp r 一断电保护动作时间tb r 一相应断路器的全开断时间2)短路的动稳定校验满足动稳定条件为：icjWidwt IcjWId fIcj 短路冲击直流峰值(KA)Icj 短路冲击电流有效值(KA)idw、Idw 一电器允许的极限通过电流峰值及有效值(KA)第二节断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运 行时，用来

49、接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式 的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保 证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型 式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧 性能更高，目前得到普遍推广，故35220 KV 一般采用SF6断路器。真空断路器只适应 于10 KV电压等级，10 KV采用真空断路器。1、按开断电流选择高压断路器的额定开断电流INb r应不小于其触头开始分离瞬间(td)的短路电流 的有效值Ie(td)即：INb

50、 r Iz(KA)INb r-高压断路器额定开断电流(KA)Iz 短路电流的有效值(KA)2、短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间 在未接触时即有巨大的短路电流通过(预击穿)，更易发生触头熔焊和遭受电动力的损 坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路 电流，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流iNcl不应小于短路 电流最大冲击值。即：id w2icjiNcl-断路器额定关合电流idw 一额定动稳定电流icj 一短路冲击电流3、关于开合时间的选择对于110 KV及以上的电网，当电力系统稳定要求