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1、目 录前 言2内容摘要 31 电气主接线41.1主接线设计原则及要求41.2主接线设计方案52 变压器的选择72.1本站主变压器台数确定82.2所用变压器的容量的确定83 短路电流计算83.1 短路电流计算的目的、规定和步骤83.2 短路电流的计算方法103.3 短路电流计算表124 电力变压器的保护134.1 保护配置的原则134.2 瓦斯保护144.3 纵差动保护或电流速断保护144.4过电流保护154.5 零序保护165 主要电气设备选型175.1 电气设备选择的基础知识175.2 高压电气设备选择及校验186 计量柜二次回路276.3 补偿柜二次回路296.4 出线柜的设计32结 论3
2、3参考文献34前 言此次设计的特点是：对专业知识进行更好的巩固与吸收，我们进行了为期十天的设计。在这次设计中是对学习电气化专业综合性很好的一次训练，通过三年的学习，为此次设计打下了坚实的理论基础。设计题目“变电站220/10KV电力变压器保护设计”，它主要包括电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选型、变压器各项整定计算等几个部分。通过这次设计巩固了所学课程的理论知识并掌握了电气设计基本方法，培养了独立分析和解决问题的能力，提高了工作能力和工程设计的基本技能。在设计过程中我们不但遇到了不少的难题，同时也发现了自己知识结构的薄弱环节，但在查资料后圆满的完成此次设计。本次使我得到了很大的进步，掌握
3、了更多的专业知识。但是由于基础较差，设计中存在一些错误。望老师予以指正。内容摘要本次设计是变电站220/10KV电力变压器保护设计。着重培养学生对电力系统的基本设计能力，也特别注重培养对三年来所学的综合应用。全部内容共分六章，第一章概述，第二章电气主接线设计，第三章短路计算，第四章主要电气设备选择，第五章电力变压器保护，第六章中央信号设计，第七章配电装置设计以及计算书和电气设备主接线图的绘制。通过本次设计，我学习了设计的基本方法，巩固三年以来学过的知识，培养独立分析，并加深对变电站的理解。 本次设计历时十天，查阅了大量的相关资料，现已完成。在本人水平有限，有不足之处请老师见谅。关键词:电气主接
4、线 短路计算 电气设备选择 变压器整定计算 1 电气主接线1.1主接线设计原则及要求变电所电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、和设备的控制方法的拟定将会产生直接的影响。1.1.1主接线设计原则第一变电所根据510年电网发展规划进行设计。在有一、二级负荷的变电所中宜采用双路电源供电装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设三台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部
5、负荷，并应保证用户的一、二级负荷。变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等要求。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度。主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理（即投资省、占地面积小，电能损失少）。35110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组成或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母分段的接线。3563kV线路为8回及以上时，亦
6、可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、单母线分段或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110kV线路为6回及以上时，3563为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器35110kV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。当变电所装有两台主变压器时，610kV侧宜采用单母线分段。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635kV配电装置采用手车式高压开关柜时
7、，不宜设置旁路设施。1.1.2主接线设计的基本要求在设计主接线时应使其满足供电的可靠性、灵活性和经济性三相基本要求：（1）可靠性供电可靠性是电力系统生产和分配的重要要求，所以研究主接线可靠性应满足要求是：重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析，主接线的可靠性的衡量标准是运行实践。其次，主接线的可靠性在很大程度上取决予设备的可靠程度，采用可靠性高的用电设备可以简化接线。最后，要考虑设计的变电所在电力系统中的地位和作用。在短路器检修时，不宜影响对系统的供电。在短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的长短，应尽量保证对重要用户的供电，避免全部停电的可靠性。(2)灵活
8、性主接线应满足在调度、检修和扩建时的灵活性。首先，调度时应灵活的投入和切除发电机、变压器和线路调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。其次，检修时可以方便的停运断路器、母线等进行安全检修而不致影响电力网运行和对用户的供电。最后，扩建时可以容易的从初期接线过度到最终接线。(3)经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下作到经济合理。首先，投资省主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资，适当限制短路电流以便选择价格合理的电器设备。其次，占地面积小电器主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架导线、绝缘子，及安装费用。最
9、后，电能损耗小、经济合理的选择主变压器的形式、容量和台数避免两次变压而增加电能损失。1.2主接线设计方案1.2.1两种方案的优缺点根据要求拟定一个可行性方案，并依据对主接线的要求，接线方案的优缺点来选择。方案一：单母分段带旁路接线图方案二：双母线接线图(1)单母分段带旁路接线的优缺点优点:1）母线经断路器分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电.2）一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电,通过旁路母线代替故障段母线,缩短停电时间。缺点：3）闸操作比较复杂容易导致误操作. 4）接线所用设备多,配电装置复杂,经济性较差.(2)双母线接线的优缺点双
10、母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电器保护的要求，一般某一组母线连接，以固定连接的方式运行。优点：1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3）扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会
11、如单母线分段那样导致出线交叉跨越。4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。1.2.2方案的比较和方案的确定（1）可靠性的比较1) 220KV侧属于架空进线,方案一中的双母要比方案二中的单母带旁更加可靠。2) 10KV侧两个方案都是用的双母线接线不用比较。3) 10KV侧、类负荷占65%要求可靠性较高，不充许停电,如检修断路器方案二可以在不停电的情况下操作,而方案一就得考虑到
12、过载所带来的后果。（2）灵活性的比较1) 220KV方案二带旁路要比双母线灵活。2) 10KV侧、类负荷占65%灵活性要求较高，两种方案均一样。经济性比较方案一的综合投资为Z=1741.48 （万元）方案二的综合投资为Z=1826.14 （万元）方案一的年运行费用为U=57.69 （万元）方案二的年运行费用为U=58.76 （万元） Z1Z2 U1U2经过以上各个方面的比较最后确定方案一为本次变电站设计的最终方案。1.3 经济比较经济比较对技术上较好的方案，分别进行投资及年运行费计算后，在通过经济比较，选出经济上最优的方案。在诸方案中，Z与u均为最小的方案优先选用。做Z大的方案而u小，或分之，
13、则应进一步进行经济比较，比较的方法有下述两种：1.3.1 静态比较法：抵偿年限法：在两方案中，如综合投资Z1Z2，而年运行费U1U2，则可用抵偿年限T确定最优方案。根据当前国家经济政策，T规定5到8年为限。T小与5到8年的，采用Z大的方案一为最经济，应为方案一多投资的费用，可在T年内由节约的年运行费予以补偿。若T大于5到8年，表明方案一每年节约的年运行费，不足以在短期内将多用的投资偿还，在以选用初期投资小的方案二为宜。计算费用最小法：入在技术上相当的方案多于两个，可取T=5到8年，然后分别计算各方案的计算费用C，其中C最小的方案为最经济的方案（1）计算综合投资Z：Z=Z0(1+a/100)（万
14、元）Z0=1024.4 57.12+(600+100)+50+532=1024.457.12为两台变压器的价格600+100为双母线加一回馈线投资的钱数50+532为屋内配电投资a为不明显的附加费用比例系数，一般220KV取70，110KV取90。Z=1024.4(1+70/100)=1741.48(万元)（2）变压器年电能损失总值A=n(P0+KQ0)T0+1/2n(P+KQ)(Smax/SN)(KWh)SN=一台变压器的容量（KVA）Smax=n台变压器承担的最大总负荷T0变压器全年实际运行小时数，一般可取8000；0为一台变压器的空载的短路有功损耗200(KW)Q0I0（%）SN/100
15、（kvar）；=1.015%*60000/100=609为一台变压器的短路有功损耗（KW）638Q0Ud（%）Sd/100=1360000/100=7800A=n(P0+KQ0)T0+1/2n(P+KQ)(Smax/SN)(KWh)=2(281+0.1609)8000+1/2(1020+0.17800)(60000/60000) 4600=9610400（3）计算年运行费用uu=aA*10-4u1+u2(万元)u1小修、维护费，一般为（0.0220.042）Zu2折旧费，一般为（0.0050.058）Za电能电价，一般可取0.060.08元/（kwh）A变压器年电能损失总值9610400 (k
16、wh)u=aA*10-4u1+u2(万元)=0.06*9610400*10-4+0.022+0.005=57.69经济比较方案2、220采用单母分段带旁路接线（1）计算综合投资ZZ=Z0（1+a/100）（万元）650单母分段带旁路接线的投资价格Z0=57.12(650+100)+50+325=1074.2(万元)Z=1024.4(1+70/100)=1826.14（2）变压器年电能损失总值A=9610400（3）计算年运行费用uu=aA*10-4u1+u2(万元)u1小修、维护费，一般为（0.0220.042）Zu2折旧费，一般为（0.0050.058）Za电能电价，一般可取0.060.08
17、元/（kwh）A变压器年电能损失总值9610400(kwh)u=aA*10-4u1+u2(万元)=0.06*9610400*10-4+0.042+0.058=58.76 10KV侧方案一和方案二相同 不用比较表1-1 方案对比方案编号Z万元变压器年电能损失总值年运行费用u万元方案一1741.48961040057.69方案二1826.14961040058.76结论:通过两种方案的技术比较和经济比较由上表可知方案一比方案二经济,Z1Z2,U11，实际上相当于灵敏系数能提高kh=（1.151.2）倍。保护的动作电流Idz=307.26灵敏度校验：Klm=4.331.2 满足要求动作时限：t=3.5+0.5=4s选DL-31/10型电流继电器4.5 零序保护4
