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1、毕业设计文 献 综 述中间变电站主系统初步设计学 生：学 号：专 业：电气工程及其自动化班 级：2009指导教师：李咏红自动化与电子信息学院二 O 一三年三月1第 1 章 前言1.1 变电站建设的意义电能与国民经济发展的关系极为密切。国民经济发展越快，现代化水平就越高，对电能的需求量也就越大。电力工业的使用范围不断扩大，电能的消费量不断上升。世界能源消耗变化总趋势是电能将成为主要能源。世界各国都把电能消费占能源消费的比重和电力工业的发展速度，作为衡量国家经济发展和现代化水平的标志，所以发展电力是当今世界每个国家的重点。电力工业已经成为国民经济中具有社会公益性和发展先行性的国民经济基础行业，关系
2、着国家工业生产的命脉，是实现国家经济发展现代化的战略重点。而变电站在电力系统中占有重要的地位。现如今，电力工业在整个工业中所占比例也逐渐加大，各类发电厂、变电站分工完成整个系统的发电、变电和配电的任务。变电站更是电力系统的中间传输者，而它的设计更是电力工业建设中不可去除的项目。而变电站的设计内容多，范围涵盖广，对于不同电压等级、不同类型和不同性质负荷的变电站在设计的时候，侧重点也会有所差异。1.2 变电站现状与前景作为发电站和用户的中间环节，变电和分配电能的重要组成部分，变电所将面临电力体制改革和技术创新的双重挑战。根据我国变电站的发展情况以及我国的国情来看我国的变电站设计的发展趋势。尤其是计
3、算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。我国变电站设计将会逐步达到：变电站接线方案趋于简单；大量采用新的电气一次设备；变电站综合自动化技术新动向。随着计算机网络技术的发展和信息技术的不断进步，变电站的发展看来已经越来越快。随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。如何合理的设计一个变电站，使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需求，促使电网互联范围的不断扩大，已经成为一个值得探讨的问题。2第 2 章 变电站的设计2.1 电
4、气主接线的设计分析电源、电力系统和负荷情况，对当地的环境条件进行补充。然后在来制定无功平衡方案，决定各变电站的电容补偿容量，选择主接线方案。电气主接线是变电站设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节，主接线的拟定直接关系着变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。结合原始资料分析，以及各种接线方式的优缺点，适用范围进行综合比较，确定出最终的接线方案。：2.1.1 主接线的设计原则和要求主接线代表了变电站电气部分主体结构，主接线设计直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活
5、和经济运行。2.1.2 电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定为标准，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求前提下，兼顾运行、维护方便，应尽可能地节省投资，就近取材。2.1.3 设计主接线的基本要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠、运行灵活和经济投资小等基本要求。1）可靠性 2）灵活性3）经济性2.1.4 电气主接线的设计步骤电气主接线的具体设计步骤如下：1）分析原始资料32）拟定主接线方案3）短路电流计算4）主要电气设备的选择5）绘制电气主接线图2.2 变压器容量和台数的确定原则主变压器的容量、台数直接影
6、响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据基本原始资料外，还应根据电力系统 510 年的发展规划、输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。选择原则：主变压器容量一般按变电站建成后 5-10 年规划负荷选择，并适当考虑到远期 10-20 年的负荷发展。变压器型式和结构的选择原则：1）相数：容量为 300MW 及以下机组单元连接的主变压器和 330KV 及以下电力系统中，一般应选用三相变压器；容量为600MW 机组单元连接的主变压器和 500KV 电力系统中的主变压器应综合考虑运输和制造条件，技术经济比较，可采用三相变压器；2）绕组数：电力变压
7、器按其每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。2.3短路电流计算2.3.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要节。短路电流计算的目的主要有以下几方面： 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断流电流的措施等，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。 43）在设计屋外高压配置时，需按短路条件效验导线的相间和相对地的安全距离。
8、 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) 接地装置的设计，也需用短路电流。2.3.2 短路电流计算的步聚 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体步聚如下： 1) 选择计算短路点。 2) 绘制等值网络，并将各元件电抗统一编号。a) 选取基准功率和基准电压、；Sb) 发电机电抗用，略去网络各个元件的电阻、输电线路的电容和变压器X的励磁支路； c) 无限大功率电源的内电抗等于零； d) 略去负荷。 3) 化简等值网络：将等值网络化简为短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。 X4) 求计算电抗。 Xjs5)
9、 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标么值。 6) 计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标么值。 7) 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 8) 计算短路电流冲击值。 9) 计算异步电机供给的短路电流 10) 绘制短路电流计算结果表。52.4 电气设备的选择及校验2.4.1 电气设备选择的一般条件 1) 按正常工作条件选择电器 a) 额定电压和最高工作电压 选择电器时，一般可按照电器的额定电压 不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即 b) 额定电流 电气的额定电流是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。0应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 ，即
10、max maxc) 按当地环境条件校核 在选择电气时，还应考虑电气设备安装地点的环境（尤其是小环境）条件在气温、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。 2) 按短路状况校验 a) 短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电器各部件温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为 2 式中短路电流产生的热效应； 、t 电器允许通过的热稳定电流和时间。b) 电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为或 6式中 、短路冲击电流幅值及其有效值； 、电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。下列几种情况可不校热稳定
11、或动稳定： i）熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 ii) 采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。 iii) 装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 2.4.2 高压断路器的选择高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速除故障回路、 保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种 设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。2.4.3 隔离开关的选择 隔离开关也是变电站中常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开
12、关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的主要用途： 1)隔离电压 2)倒闸操作 3)分、合小电流。2.4.4 电流互感器的选择 互感器（包括电流互感器 TA 和电压互感器 TV）是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。 互感器的作用是：将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压 (100V)和小电流(5A 或 1A)，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构小巧、价格便宜和便于屏内安装。使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。72.4.5
13、电压互感器的选择3110kV 高压配电装置设计规范规定，用熔断器保护的电压互感器可不验算动稳定和热稳定。2.4.6 高压熔断器选择及校验 对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。 2.4.7 导线选择1)近距离和小负荷按发热条件选择导线截面（安全载流量） ，用导线的发热条件控制电流，截面积越小，散热越好，单位面积内通过的电流越大。2)远距离和中等负荷在安全载流量的基础上，按电压损失条件选择导线截面，远距离和中负荷仅仅不发热是不够的，还要考虑电压损失，要保证到负荷点的电压在合格范围，电器设备才能正常工作。3)大负荷在安全载流量和电压降合格的基础上，按经济电流密度选择
14、，就是还要考虑电能损失，电能损失和资金投入要在最合理范围。2.5 继电保护配置与整定计算2.5.1 继电保护的意义在电力系统的运行中，变电所可能出现各种故障和不正常运行状态。最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路，供电系统就不能顺利完成输送电。此时，继电保护就显得很重要。继电保护装置在电力系统中主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统可靠性，是电力系统中重要的组成部分，是保证电力系统安全运行的重要技术措施之一。在现在的电力系统中，如果没有继电保护装置，就无法维持系统正常运行。2.5.2 继电保护的基本要求继电保护要求实现选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1）选择性8选择性是指继电保护装
15、置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，保证系统中非故障元件仍然继续运行，尽量缩小停电范围。2）速动性快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下的工作时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。3）灵敏性继电保护的灵敏性是指对于保护范围内发生故障或非正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部发生故障时，不论短路点位置，短路的类型以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐感觉，正确反应。保护装置的灵敏性决定于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。4）可靠性保护装置的可靠性是指在其保护范围内发
16、生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应动作情况下，则不应该误动作。2.5.3 主变压器保护配置根据规程要求，容量为 75MVA 的变压器应配置以下保护：1） 瓦斯保护：包括动作于信号的轻瓦斯保护和动作于跳闸的重瓦斯保护。2） 纵联差动保护：无延时跳开主变三侧断路器，可作为变压器的主保护。3）过电流保护：包括 110KVA 侧复合电压起动的过电流保护和 10KV 侧过电流保护。 4）零序保护：作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。5）过负荷保护：保护装设在主变压器 110KV 侧，动作后经延时发出预告信号2.6 防雷和接地接地网作为变电站交直流设备接地及防雷保护接地,对系统的安全运行起着9重要的作用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视
