110KV变电站电气二次部分设计

**大学 毕  业  设  计（论  文） 110KV变电站电气二次部分设计 系 别：   专业名称： 电气工程及其自动化 学生姓名： 学 号：   指导教师姓名、职称：     完成日期      2013年 6 月 5 日 摘  要 本次设计任务旨在把大学所学各科专业知识的结合到一起，整体的了解电力系统等方面的知识。首先根据任务书上所给相关资料，分析负荷发展趋势。然后通过对拟建变电站的概况以及出线方面来考虑，并对负荷资料的分析，以及从安全、经济及可靠性等方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV输电线路及母线的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数及型号。 最后，根据短路计算结果，确定线路保护、变压器保护、母线保护、防雷保护的保护，根据保护方案对保护进行整定计算，确定设计之后再对保护的总体进行分析论证，检验二次回路的设计是否合格，从而完成了110kV电气二次部分的设计。 关键词：变电站, 继电保护, 保护整定  目  录 摘  要    - 1 - 1 　原始资料分析    - 4 - 2 　一次部分的相关设计    - 6 - ２.１　主变压器的选择极其参数    - 6 - ２.２　电气主接线设计    - 7 - 3 　短路电流计算    - 8 - ３.１　概述    - 8 - 3.1.1 短路的原因    - 8 - 3.1.2 计算短路电流的目的    - 8 - ３.２　短路计算    - 8 - 3.2.1 计算系统电抗    - 8 - 4 　线路保护    - 11 - 4.1 电力系统继电保护的作用    - 11 - 4.2 输配电线保护    - 12 - 4.3 线路末端短路电流    - 13 - 4.4 线路保护整定    - 14 - 4.4.1 　35kv侧线路保护整定    - 14 - 4.4.2 　10kv侧线路保护整定    - 15 - 5  变压器的保护    - 16 - 5.1 变压器装设的保护    - 16 - 5.2 变压器保护的整定方法    - 16 - 5.2.1 变压器电流速断保护    - 16 - 5.2.2 变压器纵联差动保护    - 16 - 5.2.3 变压器后备保护    - 17 - 5.2.4 变压器过负荷保护    - 17 - 致　谢    - 18 - 参考文献    - 19 - 1 　原始资料分析 为了计算用电负荷情况，据原始资料中最大有功及功率因数，算出最大无功，得出以下数据: 电压 负荷 名称 最大有功功率（MW） 最大无功功率（MVAr） 功率因数 回路数 线路长度（km） 35KV 东城花园 5 3.10 0.85 1 15 槐店乡 9 5.58 0.85 1 8 耐火材料厂 5 3.10 0.85 1 7 化肥厂 10 6.20 0.85 1 11 白鲨针布 4 2.84 0.85 1 3 保险公司 7 4.34 0.85 1 4 机械厂 8 4.96 0.85 1 5 10KV 17中 2 0.97 0.9 1 5 医院 3 2.25 0.8 1 3 农药厂 0.7 0.49 0.82 1 7 紫水小区 1.2 0.74 0.85 1 4 紫弦庭苑 1 0.75 0.8 1 5 鑫鸳鸯集团 O.5 0.38 0.8 1 2 面粉厂 0.6 0.37 0.85 1 5 区政府 2 1.24 0.85 1 7               对待建变电站的总体负荷分析，按系统最大运行方式分析情况如下： 由以上式子可以得出： 2 　一次部分的相关设计 设计中的一次部分设备选择来自于耀伟同学的《焦作市群英110KV变电站电气（一次部分）设计》，本设计中不详细写出选择设备的相关过程，这里直接写出型号和相关参数。 ２.１　主变压器的选择极其参数 在一次设计中选择的变压器型号为 SFSZ9-50000/110，根据变压器的型号可知，该变压器是三相三绕组式变压器。 变压器的基本参数如下：表2-1 表2-1变压器的基本参数 型号 额定 容量（KVA） 额定电压（KV） 连接组别 阻抗电压（%） 空载电流（%） 损耗 （KW） 高 压 中 压 低 压 高低 高 中 中低 空 载 负载 SFSZ9-50000/110 50000 110±8×1.25% 38.5±2× 2.5% 10.5 YN yn0 d11 18 10.5 6.5 0.91 58.8 225                         依据以上参数进行阻抗折算，计算过程过程如下： =11 =-0.5 =7 （记为0 ） ２.２　电气主接线设计 电气主接线的设计要求 主接线的设计是一个变电站设计中非常重要的一部分，无论是一次部分还是二次部分都是必不可少的。 “变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。”（《35～110KV变电所设计》第3.2.1条） 主接线设计的基本要求为： (1)供电可靠性。 (2)适应性和灵活性。 (3)经济性。 (4)简化主接线。 (5)设计化。 3 　短路电流计算 ３.１　概述 3.1.1 短路的原因 1）电气设备或载流导体等因绝缘老化、遭受机械损伤，雷击、过电压等原因引起绝缘损坏； 2）架空线路因大风、导线覆冰引起电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸体导体等； 3）电气设备因设计、安装、维护不良等所致的设备缺陷引发的短路； 4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后不拆除接地线直接加上电压等。 3.1.2 计算短路电流的目的 计算短路电流的目的有：保障电力系统的安全运行、正确选择电气设备、校验电气设备。避免在短路电流损坏电气设备，如果短路电流过大，需采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。而该变电站原短路电流由于是在不考虑电缆电阻的情况下计算的,这样会致使在选择和校验设备上产生误差，造成设备损坏和运行不当。所以,为了变电站更加安全的运行,在短路电流上我们需考虑电缆电阻。 ３.２　短路计算 3.2.1 计算系统电抗 短路电流的标幺值计算法 短路电流计算,根据电力系统的实际情况,可以采用标幺值或有名值计算,那种方法方便就采用那种方法.在高压系统中通常采用标幺值计算. 所谓标幺值,是实际值与基准值之比. 标幺值没有单位.设所选顶\定的基准值电压,基准电流,基准容量及基准电抗分别为 , , , ,则这一元件的各已知量的标幺值分别为 , , 式中： S、U、I、X------以有名单位表示的容量(MVA)、电压(KV)、电流(KA) 、电抗 ； 、 、 、 -----以基准量表示的容量(KVA)、电压(KV)、电流(KA)、电抗 。 基准容量的选择：在设计任务书里已经Sj=100MVA； 基准电压的选择：为了计算方便选为各电压等级的平均额定电压，即Uj=Up； 与其相应的基准电流Ij和基准电抗Xj,均可由这两个基准值导出。 基准电流计算公式： 电抗计算所用公式如下表： 表3-1 电力系统各元件阻抗值的计算公式 元件名称 已定参数 电抗平均值 计算公式 通用式 =100MVA 变压器 额定容量 阻抗电压百分比   10KV 架空线路 平均电压 每千米电抗 线路长度L 0.4 35KV 架空线路 平均电压 每千米电抗 线路长度L 0.425           线路接线见图3-1 图3-1  线路接线 图3-2 等值电路图 X1、X2为110KV侧阻抗，X3、X4为35KV侧阻抗，X5、X6为10KV侧阻抗 X3、X4归算为零 4 　线路保护 4.1 电力系统继电保护的作用 在整个电力系统运行中，由于人为因素或大自然的原因，会发生这样那样的故障和不正常运行状态。常见的同时也是危险的故障是发生各种形式的短路。一旦发生故障即会产生以下的后果： （1）通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障设备损坏。 （2）短路电流通过故障设备和非故障设备时，由于发热和电动力的作用，受到机械损坏和绝缘损伤以至缩短它们的使用寿命。 （3）电力系统中电压下降，使大量的用户正常工作时遭受破坏或产生废品。 （4）破坏电力系统各发电厂之间并列运行的稳定性，导致事故扩大，甚至造成整个系统瓦解。 对于电力系统运行中存在的这些故障隐患，要积极采取一些防御性措施。对于不可抗拒的事故发生时要即时发现，并迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之儿秒，实践证明只有在每个电气元件上装设一种具有“继电特性”的自动装置才有可能满足这个要求。 所谓继电保护装置，就是一种能够反应电力系统故障和不正常状态，并及时动作于断路器跳闸或发出信号的自动化装置。它的基本任务是： （1）自动、迅速、有选择性地将故障组件从电力系统中切除，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行，使故障部分设备免于继续遭到破坏。