ZY市郊110KV变电站设计 毕业设计(论文)

'绪论毕业设计是专业学习的一个重要组成部分,做毕业设计的目的是通过设计实践,综合所学知识,贯彻学习我国电力工业有关的方针政策,培养理论联系实际,独立分析解决问题的能力。在本次设计中,首先温习了相关内容和有关学习资料,熟悉了设计中各个项目的要求和方法步骤,然后再进入实际设计阶段,力争做到有根据,有过程,有论证,简洁明快,条理清晰。.电力系统是由发电机，变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机），变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。我国目前电力工业的发展方针是：1.在发展能源工业的基本方针指导下发展电力工业。2.电力工业发展速度必须与国民经济发展速度相适应。3.发挥水电优势，加快水电建设。4.建设大型矿口电厂，搞好煤，电，运平衡。5.在煤，水能源缺乏地区，有重点有步骤地建设核电厂。6.政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电。7.因地制宜，多能互补，综合利用，讲求利益。8.节约能源，降低消耗9.重视环境保护，积极防止对环境的污染。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：1.枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330~500kV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。2.中间变电所高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源，电压为220~330kV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。3.地区变电所高压侧一般为110~220kV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。4.终端变电所在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110kV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。-65- 在电力系统中，除应采取各项积极措施或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须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几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器以被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词，则指各种具体的装置。我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20万MW及以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。-65- 目录1ZYB110KV变电站电气一次部分设计-5-1.1电力系统及变电所总体分析-5-1.1.1电力系统分析-5-1.1.2变电所总体分析-5-1.1.3负荷分析-5-1.2电气主接线设计-6-1.2.1主变选择-6-1.2.2电气主接线设计的基本要求-7-1.2.3电气主接线中考虑的基本问题-8-1.2.4各电压级主接线型式选择-8-1.2.5中性点接地方式选择-9-1.2.6所用电选择-10-1.2.7无功补偿-11-3无功补偿容量及电容器接线方式-11-1.3短路电流计算-12-1.4电气设备选择-13-1.4.1电气设备选择的原则-13-1.4.2电气设备选择的任务-14-1.4.3正常运行时最大电流的计算-14-1.4.4电气设备选择一览表-15-1.4.5电气设备的校验-17-1.6配电装置及总平面布置设计-21-1.6.1配电装置设计原则-21-1.6.2各电压级配电装置选择-22-1.6.3总平面布置设计注意事项-23-1.7防雷设计-24-1.7.1防雷设计原则-24-1.7.2雷电侵入波保护-26-1.7.3防雷设计计算结果-27-2ZYB110KV变电站电气二次部分设计-27-2.1主变压器保护-27-2.2线路保护-31-2.2.1线路保护的配置原则-31-2.2.2线路保护的配置-32-2.2.3距离保护整定计算-32-2.2.4电流保护整定计算-34-2.3站用变压器保护-40-2.4电容器的保护-40--65- 2.4.1故障类型-40-附录一短路电流计算-43-附录二设计图纸-53-附录三设计任务说明书-54-摘要-59--65- 1ZYB110KV变电站电气一次部分设计1.1电力系统及变电所总体分析1.1.1电力系统分析本所位于ZY市郊区。向市区工业，生活及郊区乡镇工与农业用户供电，属于新建变电站。110kV侧有市系线与市甲线两回出线，并有两回备用线路。线路回数为：110规划4回本期2回；35规划7回，本期5回；10规划14回本期12回。本所为110kV降压变电所，其电压等级为110kV/35kV/10kV。1.1.2变电所总体分析1地理位置本所位于市郊，毗邻公路，交通便利，周围是城市工业区。2地形、地貌及地质所址海拔200米，地势平坦，非强地震区；全线为黄土层地带，地耐力为2.4kg/cm2，天然容重γ=291cm3，内摩擦角θ=23°，土壤电阻率为100Ω·cm，地下水位值较低，水质良好，无腐蚀性。3水文、气象年最高气温+40℃，年最低气温—20℃，年平均气温+15℃，最热月平均最高温度为+32℃，最大复水厚度b=10mm，对大风速25m/s，属于我国第六标准气象区。4出线走向线路从系统II110kV母线出发至ZY变电所南墙上，全长10km，在距系统II北墙0.25、5、8、9、9.8km处转角90º、25º、45º、78º。1.1.3负荷分析I类负荷：凡是短时停电将造成人员伤亡或重大设备损坏的负荷，要求任何时候都不停电。II类负荷：停电造成减产，使用户蒙受较大经济损失的负荷，供电要求可短停电几分钟。III类负荷：I、II类负荷以外的其它负荷，长时间停电不会造成太大的损失。-65- 110kV侧无负荷。35kV侧：郊区用电一级负荷占10%，二级负荷占60%，水泥厂一级负荷占30%，二、三级负荷占40~80%，属于较重要负荷。耐火厂一级负荷占15%，二级负荷占30~40%，且有两回备用线。10kV侧：负荷较多，且一、二级负荷所占比重较大，对供电可靠性要求较高，其中棉纺厂中一级负荷占40%，二级负荷占80%；印染厂中一级负荷占60%，二级负荷占80%；毛纺厂中一级负荷占20%，二级负荷占40%；针织厂中一级负荷占20%，二级负荷占40%；柴油机厂中一级负荷占50%，二级负荷占80%；橡胶厂中一级负荷占30%，二级负荷占40%；市区中一级负荷占40%，二级负荷占80%；食品厂中一级负荷占15%，二级负荷占30%；还有两回备用线。1.2电气主接线设计1.2.1主变选择1容量选择（1）主变容量选择一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年发展。对城市变电站，主变容量应与城市规划结合。（2）根据变电站带负荷性质和电网结构开确定主变容量。一台主变停运时，其余变压器能够满足变电所最大负荷Sjmax的60%-70%或全部I,II类负荷。（3）统计电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化标准化。2主变台数的考虑原则（1）为保证供电可靠性，一般选2台及以上。（2）对规划只装两台主变的变电所，其主变按大于变压器1-2两级设计，以便负荷发展更换主变。3主变容量与台数选择计算35kV侧最大负荷远期Sjmax=0.8(++++++)=15.112MVA10kV侧最大负荷远期Sjmax=0.8(+++++++++*+)=25.42MVA综合最大负荷Sjs=Kt(Sjs中+Sjs低)=0.85（14.175+22.425）=34.4522MVA4选择原则（1）型式相数：本所最高电压等级为110kV，等级不高宜选用三相变压器-65- 绕组数：采用三绕组变压器接z线组别：110kVY型35kVY型10kV△型（2）台数：为了保证供电可靠性一般选2台，本所选用2台（3）容量：按建成后5-10年考虑SN=0.6Sjsmax/(N-1)=20.67MVA按一台主变停运时，其余变压器能够满足变电所最大负荷的Sjmax的60%-70%或全部I,II类负荷。SN=(S1+S2)(N-1)=24.32MVA（1）选择结果型号：SZ9-20000/110额定电压：110/38.5/11空载损耗：38.5kW空载电流：1.31%连接组别YN-yn-d11表1－1高---中中---低高---低短路损耗138.8115146.5阻抗电压10.56.518外形:6920×4790×4940重量:器身30.4,油15.2,总重56.51.2.2电气主接线设计的基本要求1可靠性（1）QF检修时负荷和系统的影响（2）母线检修、母线QS检修时，停电回数多少、停电时间长短。（3）母线故障时，停电回路数多少、停电时间长短。（4）全所停电的可能性2灵活性电气主接线必须满足调度灵活，操作方便的基本要求，即能灵活地投、切某缜机组、变压器或线路，调配电源和负荷，又能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求，不导致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。3经济性主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前题下作到经济合理。-65- （1）投资省（2）电能员耗小（3）占地面积小4扩建性根据负荷发展需要，可能需要扩建。因此设计主接线堵死扩建。1.2.3电气主接线中考虑的基本问题1变电所在系统中的地位和作用变电所是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应，该变电所用于连接两个系统S1和S2，供电可靠性要求高，所以其电气主接线应采取可靠性高的接线形式，该所属一般变电所。2分期和最终的建设规模变电所分句5~10年电力系统发展规划进行设计，一般装设两台（组）主变压器。3电压等级和出线回路数110kV本期2回，远景发展4回；35kV本期5回，远景发展7回；10kV本期12回。远景发展14回。4接入系统的方式该变电所通过线路直接与系统2联系，而同系统1，中间则还经过了甲变电所。5所址条件本所位于ZY市近郊区，海拔200m，地势平坦，非强震区，属于平原地带。1.2.4各电压级主接线型式选择根据工程手册和前辈们的经验总结,结合本变电所的实际情况(地点位置,作用,负荷性质,出线情况).作出以下方案以供选择.110kV:可选用单母线分段,单母线分段带旁母35kV:可选用单母线分段,单母线分段带旁母10kV:可选用单母线分段或双母线并可考虑加装旁路母线方案比较:110kV和35kV和10kV表1-2方案比较单母线分段单母线分段带旁母可靠性简单清晰,一段母线故障可保证正常段供电检修屮线DL时不致中断该线路的供电,提高了靠性灵活性运行操作简便,且有利于扩建具有足够的灵活性,易于扩建-65- 经济性设备少,占地小设备较多,占地较大投资较高接线简图综合比较:110kV选用单母线分段带旁母35kV选用单母线分段带旁母10kV选用单母线分段带旁母1.2.5中性点接地方式选择1变压器的110kV侧采用中性点直接接地方式根据《电气设计手册I》第2—7节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。①变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X1<3，以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X1<1.5以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流.②所有普通变压器的中性点都经隔离开关接地,以使运行调度灵活选择接地点.③选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统.2主变压器6~63kV多用中性点不接地或经消弧线圈接地方式6~63kV电网多采用中性点不接地方式,但当单相接地故障电流大于30A(6~10kV电网)或10A(20~63kV电网)时,中性点应经消弧线圈接地,用消弧线圈接地时应注意:①消弧线圈应由系统统筹规划,分散布置,应避免整个电网中只装一台消弧线圈,也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈,在任何运行方式下,电网不得失去消弧线圈的补偿。②在变电所中,消弧线圈一般装在变压器中性点上6~10kV消弧线圈也可装在调相机的中性点上.③当两台主变压器合用一台消弧线圈时,应分别经隔离开关与变压器中性点相连.3设计原则①110KV侧中性点直接接地（一台接地）②6~35KV侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地-65- 单相接地电容电流大于等于30A（6~10KV）或10A（35KV）时采用消弧线圈4计算方法架空线路的电容电流可按下式估算:2.7—系数,适用于无架空地线的线路3.3—系数,适用于有架空地线的线路厂所母线增加的ΔIC%值6kV18%10kV16%35kV13%35kV10kV消弧线圈的补偿容量按下式计算:其中K—系数,过补偿取1.35UN—电网或发电机回路的额定线电压(kV)IC—电网或发电机回路的电容电流(A)消弧线圈型式选择：油浸自冷式XDJ35KV侧加消弧线圈XDJ-550-351.2.6所用电选择1设计原则（1）所用电负荷一般都比较小，其可靠性不如发电厂高；（2）小型所用变大多只装一台所用变压器；（3）大中型变电所或装有调相机的变电所，通常装设两台所用变；（4）接线方式一般选用单母线分段。2所用电源数量的确定规范第3.3.1条在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同的互为备用的所用变压器。如能从变电所外引入一个可靠的低压备用、所用电源时，亦可装设一台所用变压器。当35kV变电所只有一回电源进线及一台主变压器时，可在电源进线之前装设一台所用变压器。3所用电源的引接方式-65- 所用电源的引接方式有以下几种情况：（1）当有发电机电压母线时①发电机电压母线为6.3kV时，一般用电抗器从主母线引接一个备用电源。当电厂有与电力系统连接的35kV母线时，根据装机容量及其在系统中的作（如6.3kV主母线上的发电机总容量超过系统容量的20％时），为了在全场停电时迅速取得的备用电源，也可由35kV母线引接。②发电机电压母线为10.5kV，并具有两个电源（包括本厂电源）的35kV母线时，可有10.5或35kV母线引接，决定于技术经济比较。如无35kV母线或35kV母线上仅有一个电源时，则应由10.5kV主母线引接一个备用电源。（2）发电机与主变压器单元接线。（3）大容量机组安装在断路器出口4变压器选择台数：2台型式：油浸自冷式容量选择标准：Se大于等于K1ΣP1+ΣP2K1：系数P1动力负荷P2照明负荷5所用电源数量的确定规范第3.3.1条在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同的互为备用的所用变压器。如能从变电所外引入一个可靠的低压备用、所用电源时，亦可装设一台所用变压器。当35kV变电所只有一回电源进线及一台主变压器时，可在电源进线之前装设一台所用变压器。6本所的选择结果型式：油浸自冷式S6-50kVA/10阻抗电压2.5%台数：2台1.2.7无功补偿无功补偿方式有两种：即高压集中补偿和低压分散补偿本所是地区变电所采用10kV侧补偿方式1补偿装置分类：串联补偿装置和并联补偿装置。2补偿作用（1）对110kV及以下电网中的串联电容补偿装置：用以减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电电压，在闭合电网中，改善潮流分布，减少有功损耗。（2）在变电所中，并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧，对调相机，并联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压器并接于需补偿无功的变电所、换流站的母线上，也可连接在变电所110kV电压母线上。（3）补偿装置设置于发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站中大部分连接在这些厂站母线上，也有的补偿装置是关联或串联在线路上。3无功补偿容量及电容器接线方式根据《并联电容器装置设计技术规程》SDJ25—85-65- 1.0.2条电容器装置的设计须执行国家的技术经济政策，并根据安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境、运行和检修要求等合理地选择接线方式，布置型式和控制、保护方式，做到安全可靠、经济合理和运行检修方便。1.0.3条电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计，调相调压计算及技术经济比较确定，对35—110kV变电所中电容器装置的总容量，按照无功功率就近平衡的原则，可按主变压器容量的10%—30%考虑。4并联电容器的选择1．容量：主变容量的10%~30%2×25×10%=5000KVA2．台数：选单Y型取三的倍数即102台3．型式BWF1.3短路电流计算1根据《电力工程电气设计手册》知，短路计算的目的为:1.电气主接线比选2.选择导体和电器2选择继电保护装置及进行整定计算3短路电流计算结果详细计算见附录表1-3短路电流计算结果电压短路点I”ItkI0.5tkI∞ish110KVK146704750475047901191035KVK246904750475047501196010KVK311670116701167011670297609040904090409040904023050-65- 1.4电气设备选择1.4.1电气设备选择的原则1选择导体和电器的一般原则（1）应力求技术先进、安全适用，经济合理（2）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。（3）按当地环境条件校核（4）应与整个工程的建设标准协调一致（5）选择的导体品种不宜太多（6）选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格2选择导体和电气设备的技术条件：在选择导体和电气设备是都是按照正常条件选定，按照短路条件校验。（1）按照长期工作条件选择：《导体和电气设备选择技术规定》第1.1.3条规定：选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的持续工作电流，用公式表示如下：Ualm≥Usm式中Ualm—电器的最高工作电压，取1.15UNUsm—电网的最高运行电压，取≤1.1UNS实际上当满足UN≥UNS时即可满足上述要求。《导体和电气设备选择技术规定》第1.1.4条规定：选用的导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压开关断路器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能的持续工作电流的要求。用公式表示为：在选择导体时：Ial≥Imax在选择电器时：IN≥Imax式中Ial——导体的长期允许电流IN——导体的额定电流Imax——在各种合理运行方式下最大持续工作电流在断路器、隔离开关、空气自然冷却限流电抗器等电器各部分的最大允许发热温度不超过《交流高压电器在长期工作时的发热》GB763－74所规定的数值情况下，当这些电器使用在环境温度高于+40℃（但不高于+60℃）时，环境温度每增高1℃，减少额定电流1.8%；但使用在环境温度低于+40℃时，环境温度每降低1℃，增加额定电流0.5%，但其最大过负荷不得超过额定电流的20%。（2）按照经济电流密度选择导体按照经济电流密度选择导体截面可使得年计算费用最低。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax，将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度J，导体的经济截面S=Imax/J上式中　Imax—正常工作时的最大持续电流。　　根据《导体和电器选择技术规程》第2.1.6条规定，除配电装置的汇流母线以外较长导体的截面应按照经济电流密度来选择，选择后应按照长期发热来校验。　　-65- 根据《导体和电器选择技术规程》第2.3.1条规定20kV及以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜选用矩形导体，在4000—8000A时，宜选用槽形导体。110kV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜用铝合金管形导体，也可选用软导体，如钢芯铝铰线，组合导线等。1.4.2电气设备选择的任务1导体和绝缘子（各电压级汇流主母线、主变引下线、出线及与之相应的绝缘子）2断路器、隔离开关、熔断器（选择校验）3电压互感器、电流互感器（不做准确级校验）4穿墙套管5开关柜1.4.3正常运行时最大电流的计算1汇流主母线110kV电压级Imax==0.38kA35kV电压级Imax==0.25KA10kV电压级Imax==1.47kA2旁路回路110kV电压级Imax==0.118kA35kV电压级Imax==0.25kA10kV电压级Imax==1.47kA3主变引下线Imax=1.05IT110kV电压级Imax==0.138kA-65- 35kV电压级Imax==0.433kA10kV电压级Imax==1.52kA4出线单回线Imax等于线路的最大负荷电流双回线Imax等于（1.2~2）倍线路的最大负荷电流5分段回路Imax=1.05IT(0.5~0.8)35kV电压级Imax=0.8×0.433=0.35kA10kV电压级Imax=0.8×1.52=1.21kA610kV并联电容器Imax=1.3Ic=375.317所用变Imax=1.05IT=1.05×=3.031A.1.4.4电气设备选择一览表温度修正系数裸导体：屋内：该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均温度加班加5度屋外：最热月平均最高温度电器：屋内：该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均温度加班加5度屋外：年最高温度导体K1===0.92K2===0.860电器K1===0.82K2===0.75-65- 导体的经济截面S=Imax/J选择结果1．母线的选择：表1-4母线的选择结果电压级Ial=导体Ks110KV0.413LGJ-150135KV0.2925×4矩形导体110KV1.71100×10矩形导体1．082．旁母的选择表1-5旁母的选择结果电压级Ial=导体Ks110KV0.128LGJ-35135KV0.07425×4矩形导体110KV0.22425×4矩形导体13．主变引下线表1-6主变引下线的选择结果电压级JS导体Ial110KV0.91152LGJ-15044535KV0.91476LGJ-40043510KVIal1.652100×10矩形导体1．084.35kV出线的选择表1-735kV出线的选择结果ImaxTmaxJS型号载流量郊一0．05560000．9657．3LGJ-50210郊二0．06460000．9666．67LGJ-70265水泥厂0．0733360000．9676．4LGJ-70265耐火厂0．027560000．9628．6LGJ-351755.10kV出线的选择表1-810kV出线的选择结果ImaxTmaxJS型号载流量棉纺厂0．36655000．96377400835印染厂0．28250001．04271240610毛纺厂0．14750001．04141120380针织厂0．11145001．1496．595330-65- 柴油机厂0．27510001．24241240610橡胶厂0．11545001．1510095330市区0．27525001．6171．8150445食品厂0．103400083．1702656.断路器和隔离开关的选择表1-9断路器和隔离开关的选择电压等级断路器隔离开关110kVSW4-110/1000GW5-110D/600-7235kVZN12-35/1250GN2-35T/1000-7010kVSN10-10Ⅲ/3000GN10-10T/300-160SN10-10Ⅰ/630GN6-10/6007.电流互感器和电压互感器的选择表1-10电流互感器和电压互感器的选择CTPT110kVLCWB6-110BJCC2-11035kVLCBW-35JDJJ-3510kVLMC-10JDJ-108.墙套管的选择35kV选择CWB-35/60010kV选择CWB-10/15009.绝缘子的选择支柱绝缘子110kV选择ZSW2-110/40035kV选择ZSQ1-35/40010kV选择ZSW1-10/400悬式绝缘子XWP1-16耐污型110kV7片35kV3片10kV1片1.4.5电气设备的校验1母线的校验（1）110kV母线热稳定校验短路持续时间为tk=0.05+0.09=0.14s查运算曲线得Tk0.5tkI10.40.4-65- I21.21.2I0.14=I0.07=0.4×I1b+1.2×I2b=4.29kA周期分量的热效应Qp=×0.14=2.58因t<1s,故应计算非周期分量热效应Qnp=2=4.36Qk=Qp+Qnp=6.94正常运行时导体的温度0.8542=60查发电厂电气部分P115表4-6得C=89满足热稳定的最小截面积为Smin==28.3<150满足热稳定的要求（2）35KV母线热稳定校验短路持续时间为tk=0.05+0.1=0.15查运算曲线得Tk0.5tkI10．1470．147I20．380．38I0.14=I0.07=0.147×I1b+0。38×I2b=4.63KA周期分量的热效应Qp=×0.15=3.216因t<1s,故应计算非周期分量热效应Qnp==4.4Qk=Qp+Qnp=7.62正常运行时导体的温度12=70查发电厂电气部分P115表4-6得C=91满足热稳定的最小截面积为Smin==32.2<1000-65- 满足热稳定的要求（3）10KV母线热稳定校验短路持续时间为tk=0.05+0.09=0.14s查运算曲线得tk0.5tkI10.10310.1031I20.2880.288I0.14=I0.07=0.1031×I1b+0.288×I2b=11.67KA周期分量的热效应Qp=×0.14=2.58因t<1s,故应计算非周期分量热效应Qnp=2=27.2Qk=Qp+Qnp=46.12正常运行时导体的温度0.9462=66.6查发电厂电气部分P115表4-6得C=91满足热稳定的最小截面积为Smin==88.08<1000满足热稳定的要求2电器的校验（1）110KV断路器及隔离开关110KV短路热效应的计算Qk=Qp=Qp=×5.1=114.75表1－11断路器及隔离开关的校验计算数据110SW4-110GW5-110D/600-72UNS110UN110UN110Imax380IN1000IN600I’’4.67INbr18.4Ish11.91INcl55Qk114.5Itt2205Itt25970Ish11.91Ies55ies72（2）35kV断路器及隔离开关35kV短路热效应的计算-65- Qk=Qp=Qp=×3.6=81表1－12断路器及隔离开关的校验计算数据ZN12-35/1250GN2-35T/1000UNS35UN35UN35Imax825IN1250IN1000I’’4.69INbr25Ish11.96INcl63Qk81Itt2500Itt9735Ish11.96Ies63ies52（3）10kV分段断路器及隔离开关10kV短路热效应的计算Qk=Qp=Qp=×2=272.3表1-13断路器及隔离开关的校验计算数据SN10-10/3000GN2-10/3000-160UNS10UN10UN10Imax2887IN3000IN3000I’’11.67INbr43.3Ish29.76INcl130Qk272.3Itt7499Itt28125Ish29.76Ies130ies160（4）10kV出线断路器及隔离开关10kV短路热效应的计算Qk=Qp=Qp=×2=272.3表1-14断路器及隔离开关的校验计算数据110SW4-110GW5-110D/600-72UNS10UN10UN10Imax137IN630IN600I’’10.872INbr16Ish27.18INcl40Qk272.3Itt512Itt1600Ish27.18Ies40ies52（5）35kV出线的校验短路热效应Qk=7.62-65- 表1-15出线的校验出线θCSmin线型郊一34.69927.9LGJ-50郊二34.29927.9LGJ-70水泥厂34.99927.9LGJ-70耐火厂32.99927.9LGJ-35全部满足要求（6）10kV出线的校验短路热效应Qk=46.2表1-16出线的校验出线θCSmin线型棉纺厂39.39968.6LGJ-400印染厂40.19968.6LGJ-240毛纺厂37.79968.6LGJ-120针织厂36.29968.6LGJ-95柴油机厂39.79968.6LGJ-240橡胶厂36.69968.6LGJ-95市区34.319968.6LGJ-150食品厂37.49968.6LGJ-70全部满足要求1.6配电装置及总平面布置设计1.6.1配电装置设计原则1设计原则与要求（1）节约占地，少占良田，避免大量开挖士石方（2）运行安全和操作巡视方便（3）便于检修安装2安全净距按规程第4.1.14.1.24.1.34.1.44.1.5条的规定选择第4.1.1条屋外配电装置的安全净距不应小于表4.1.1所列数值。电气设备外绝缘体最低部位距地小于2.5m时，应装设固定遮挡。第4.1.2条屋外配电装置使用软导线时，在不同条件下，带电部分至接地部分和不同相带电部分之间的最小电气距离，应根据表4.1.2进行校验。第4.1.3条屋内配电装置的安全净距不应小于表4.1.3所列数值。电气设备外绝缘体最低部位距地小于2.3m时，应装设固定遮拦。第4.1.4条-65- 配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定其安全净距。第4.1.5条屋外配电装置带电部分的上面或下面，不应有照明、通信和信号线路架空跨越或穿过；屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷的照明或动力线路跨越。3型式选择按规程第4.2.14.2.24.2.5条的规定选择第4.2.1条：选择机电装置的型式（包括屋外高型、中型布置及屋内布置的型式），应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定，在一般情况下：35kV及以下配电装置宜采用屋内布置；2级及以上的移地区或市区的110kV的配电装置宜采用屋内型当技术经济合理时，220kV配电装置也可采用屋内型；大城市中心地区或其他环境特别是恶劣地区，110kV及220kV配电装置可采用主封闭或混合试式SF6组合电器；地震基本烈度8度及以上地区或土地贫瘠地区，110kV及220kV配电装置可采用屋外中型布置；330—500kV配电装置采用屋外中型布置。第4.2.2条水电厂配电装置型式的选择应结合当地的环境条件，地形地貌，枢纽总体布置，进出线方式及设备的制造情况，对可能采用的各种型式，通过技术经济比较，择优选取。第4.2.5条当采用管形母线的配电装置时，管形母线选用单管式分裂结构，应根据具体使用条件确定。固定方式采用支撑式或悬挂式，当地震基本烈度为8度及以上时，宜用悬挂式。对支撑式管型母线在五冰无风时的扰度，单管不宜大于（0.5——1.0）D（D为导体直径），分裂结构宜小于0.04L（L为母线跨度）；对悬挂式母线的扰度，在上述基础上可适当放宽。采用管型母线时，还应分别采取措施，消除端部效应及微风振动，分裂结构管型母线可不考虑微风振动。1.6.2各电压级配电装置选择选择配电装置的型式，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。110kV配电装置采用屋外配电装置，半高型；35kV配电装置采用屋内配电装置；10kV配电装置采用屋内配电装置。屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。普通中型配电装置国内采用较多，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约用地50%左右。但耗用钢材多，检修运行不及中型方便。一般在下列情况下宜采用高型：①-65- 在高产农田或地少人多的地区②地形条件限制③原有装置需改、扩建而场地受限制。本所位于市郊，地价较高，工业中心，故采用半高型。35kV屋内配电装置设两层，将断路器和电抗器布置在底层。分段母线布置中的两组母线应以垂直的隔墙（或板）分开，在一组母线故障时，不会影响另一组母线，并可安全检修。1.6.3总平面布置设计注意事项1标准化，尽量减少类型检修，安装搬运的顺利，路宽3.5米，转弯半径不小于7米2配电装置方位（1）出线方向（2）避免，减少架空线的交叉（3）缩短主变各侧引线的长度，避免交叉并注意布局的整体性3相序：一般面对出线从左到右从远到近从上到下为ABC4操作巡视通道屋外0.8~1M笫4.3.3条：配电装置内各种道路的最小宽度布置方式通道分类维护通道操作通道通往防爆间隔的通道单面布置80015001200双面布置1000200012005主变贮油池尺寸为主变外形尺寸加一米第4.4.4条屋外充油电气设备单个油箱的数量在1000kg以上，应尽量容纳20%油量的贮油池或挡油墙时，应有将油排到屋外的设施，且不应引起污染危害。当设置有油水分离的总事故贮油池时，其容量应按最大一个油箱的60%油量确定。贮油池和挡油墙的长宽尺寸，一般按设置外廊尺寸周边响应大1m，贮油池内一般铺设厚度不小于250mm的卵石层（卵石直径为50—80mm）。6主变距离7~8M7主变与屋内配电装置的距离第4.4.6条，油量均为25000kg以上的屋外油量温度无防火墙时，其防火净距不得小于下列数值：35kV及以下5m63kV6m110kV8m220kV及以上10m8主控制室22×109补偿电容器14×810端子箱配电箱电缆沟11生活区-65- 生活建筑有布置应根据当地有条件和运行习惯综合确定12大门和道路根据3.5.5条所区大门宜采用钢门，门宽应满足运输所内大型设备的要求1.7防雷设计1.7.1防雷设计原则雷害途径：①直击雷②雷电侵入波1直击雷防护《电力设备过电压保护设计技术规程SDJ7-79》2保护对象：屋外配电装置3保护措施——避雷针两种类型：独立避雷针、构架避雷针4设计要点1°妥善采用避雷针（防反击）2°独立避雷针设独立接地装置，加接地体电阻不大于10Ω。（在非高土壤电阻率地区）。当有困难时，该接地装置可与接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kv及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不行小于15m。独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾碱沥清地面。（第70条）3°第71条：110kv及以上的配电装置，一般将避雷针装设计在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。35kv及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在其附宾装设保中接地装置。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气染地区，如有困难，空气中距离可按非污染地区标准绝缘子串的长度确定。避雷针与主接地网的地下连接点主变压器接地线与主接地线网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线4°第72条：110kv及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，土壤电阻率大于10001000Ω·m的地区，应装设集中接地装置。35-60kv配电装置，在土壤电阻率不大于500Ω·m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。在土壤电阻率大于500Ω·m的地区，避雷针线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。-65- 5°第74条：独立避雷针、避雷线与配电装置带电部分间的空气中距离，以及独立避雷针、避雷线的接地装置与接地网间的地中距离，应满足下列要求：a、独立避雷针与配电装置带电部分、发电厂和变电所电力设备接地部分、架构接地部分之间的空气中距离应符合下式要求：Sk≥0.3Rch_0.1h式中Sk——空气中距离（m）Rch——独立避雷针的冲击接地电阻（Ω）h——避雷针校验点的高度（m）b、独立避雷地的接地装置与发电厂、变电所接地网间的地中距离，应符合下式要求：Sd≥0.3Rch，式中Sd——地中距离（m）c、除此之外，对避雷针和避雷线，Sk不宜小于5m，Sd不家宜小于3m。4.避雷针的防雷计算①防护对象：110kv屋外配电装置，及两台主变②防护措施：四个独立避雷针③地点见平面布置；独立避雷针高23m保护范围计算：高度12.5M保护范围计算rx=(h-hx)P==10.5h0=h-D/7P=13.3bx1=1.5(h0-h)=1.18h0=h-D/7P=16.4bx2=1.5(h0-h)=5.85高度7.5M保护范围计算rx=(h-hx)P=19.5h0=h-D/7P=13.3bx1=1.5(h0-h)=8.7h0=h-D/7P=16.4bx2=1.5(h0-h)=13.355.设计步骤1°确定防护对象、措施2°确定避雷针装设方式、地点、高度3°进行防雷保护范围计算4°绘制全所防雷保护全图1.7.2雷电侵入波保护保护措施——避雷器保护1.第78条：变电所每组母线上都加装避雷器（阀型）变电所内所有避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，是时应在其附近装设集中接地装置。2.第75条：发电厂和变电所应采取措施防止或减少近区雷击网络。未沿全线架设避雷线的35～110kv架空送电线路，应在变压所1～2km的进线段架设避雷线。第83条：与架空线路连接的三绕组变压器（包括一台变压器与两台电机相连的三绕组变压组）的3～10kv绕组如有开路运行的可能，应采取防止静电感应电压危及该绕组绝缘的措施——在其一相出线上装设一只阀型避雷器；但如该绕组连有25m以上多属外皮电缆段，则可不装设避雷器。-65- 第80条：大接地短路电流系统中的中性点不接地的变压器，如中性点绝缘排按线电压设计，应在中性点装设保护装置如中性点绝缘按线电压设计，但变电所为单进线且为单台变压器运行，也应在中性点装设保护装置。小接地短路电流系统中的变压器中性点，一般不装设保护装置，但多雷区单进线变电所宜装设保护装置；中性点接有消弧线圈的变压器，如有单进线运行可能，也应在中性点装设保护装置。第85条：变电所的3-10kv配电装置（包括电力变压器），应在每组母线和每路架空进线上装设阀型避雷器，并应采用16图的保护接线，母线上避雷器的电气距离不宜大于表B中的值。有电览段的架空线路，避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电览金属外皮相连。如各架空进线均有电缆段，避雷器与主变压器的最大电气距离不受限制。避雷器应以最短的接地线与变电所、配电所的主接地网连接，（包括通过电缆金属外皮连接）。避雷器附近应装设集中接地装置。避雷器与3—10kV主变压器的最大电气距离经常运行的进线数1234及以上最电气距离（m）152327303型式选择本所采用氧化锌避雷器。其特点：性能好，价格便宜4具体选择原则1.按系统的额定电压和接地方式来选择避雷器的额定电压2.按标称电流选择避雷器的残压（20kA、15Ka、10kA、…）110kV主回路.选10kA标称电流35kA、10kA选5kA变压器中性点选1kA（1）110kV出线处选Y10W——100/260氧化锌避雷器（无间系隙）外绝缘泄露比距2.5cm/kV110kV主变中性点Y1W5——73/200氧化锌避雷器（无间系隙）外绝缘泄露比距2.5cm/kV（2）35kV主变出线、线路出线、分段选Y5C——41/108氧化锌避雷器（串联间隙）外绝缘泄露比距2.5cm/kV（3）10kV主变出线、线路出线、分段选Y5C——12.7/45氧化锌避雷器（串联间隙）外绝缘泄露比距2.5cm/kV（4）10kV并联电容器Y5WR——16.5/45氧化锌避雷器（串联间隙）外绝缘泄露比距2.5cm/Kv氧化锌避雷器参数说明Y（1）W（2）——（3）/（4）（5）Y：氧化锌（5）：Z——站用（1）：标称电流S——配电所W：无间隙G——高原（2）：设计序号D——电机（3）/（4）：额定电压/残压TD——电气铁路-65- 5接地本变电站以水平接地为主，辅以垂直接地网采用镀锌扁钢50mm*6mm，布置时尽量利用配电楼以外空地，接地网拦地电阻不宜大于0.5m变电所四周与人行道相邻处，应设置与主网连接的均压带。本所10-35kv有部分采用电缆出线，引出线变电站后露点较多，为防止高电位引出，低电位引入，对本所低压、通信线路及通向所外的管路采用隔离接地措施。引出的10kv电缆和地下管道应避免相碰，并设绝缘护套。变电所内采到静电接地及保护措施。考虑到微机保护、微机监控系统对接地要求稳定，二次设备接地采用铜排。6避雷器的选择表6.1110KVY10Ww-110/29135KVY5Ww-35/154主变中性点Y1Ww-110/2001.7.3防雷设计计算结果标于附图中2ZYB110KV变电站电气二次部分设计2.1主变压器保护1对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应按本节的规定装设相应的保护装置。一、绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地的单相接地短路。二、绕组的匝间短路。三、外部相间短路引起的过电流。四、中性点直接地、电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。五、过负荷。六、油面下降。七、变压器温度升高和冷却系统故障。第2.3.3条：二对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器应装设纵联差动保护。第2.3.4条：纵联差动保护应符合下列要求-65- 一、应能躲开励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流二、差动保护范围包括变压器套管及其引出线，如不能包括出线，则应采取快速切障的辅助措施。2变压器保护定值通知单变电站名称：ZYB110kV降压变电所被保护设备名称:1#变压器，31.5MVA/110整定设备名称：(110kV)微机变压器保护（1）变压器主保护定值清单序号定值名称符号整定值备注01电流比例系数IBL厂家给定0．17802电压比例系数VBL厂家给定0．12503控制字KG04差动速断保护IdQ13．77505差动动作电流Id1．3806拐点动作电流Is2．75507斜率K0．508二次谐波制动比K2B0．209高压侧平衡系数KH110中压侧平衡系数KM0．58311低压侧平衡系数KL1．15512突变量启动值IQD0．05513零序量启动值I0QD0．08314启动通风门坎IL1．8415启动通风延时TIL15S注：1.主变各侧CT变比110kV:300/5;35kV:500/5;6kV:2000/52.110k中性点CT变比分别为：300/53.110kV放电间隙CT变比分别为：100/5。（2）高压侧后备保护定值清单序号定值名称符号整定值备注01电流比例系数IBL厂家给定0．17802电压比例系数VBL厂家给定0．12503突变量启动值IQD0．5504突变量启动值I0QD0．8305控制字KGh1-65- 06低电压门坎Ulh66V07负序电压门坎Ul2h6．6V08方向过流一段1L1Fh09出口时限1TlL1Fh110出口时限2TlL2Fh1．511过流二断lL2h12出口时限1TlL2lh13零序间隙电流值10gh1．6714零序间隙电压值U0gh18015间隙出口时限TU0gh0．516过负荷电流门坎Llh2．8117持续告警时间T15S18方向选择SFh19方向零序电流一段3101h20一段出口时限1T101h221一段出口时限2T101h2．522零序电流二段3102h23二段出口时限T102h324非全相零序电流值N10h25非全相负序电流值N12h26非全相出口时限1TN12h27控制字KGh228低电压门坎Ulm6629负序电压门坎UL2m6．630低电压门坎ULl6631负序电压门坎UL2l6．6（3）低压侧后备保护定值清单序号定值名称符号整定值备注01电流比例系数IBL厂家给定0．17802电压比例系数VBL厂家给定0．12503突变量启动值IQDm0．65604突变量启动值IQDL0．65605零变量启动值10QDm1．239906控制字KGh07低电压门坎U1h6608负序电压门坎UL2h6．609控制字KGm10低电压门坎Ulm6611负序电压门坎UL2m6．612方向过流一段Lf11m13出口时限1TIF11m-65- 14出口时限2TIF12m15过流二段1L1m5．3716出口时限1T1L11m217零序间隙电流值10gm18零序间隙电压值U0gm19间隙出口时限TU0gm20过负荷电流门坎1Lm21持续告警时间T22方向选择SFm23方向零序电流一段3101Fm24一段出口时限1T1011Fm25一段出口时限2T1012Fm26方向零序电流二段3102Fm27二段出口时限1T1021Fm28控制字KGL29低电压门坎ULL6630负序电压门坎UL2L6．631过流一段1L1L5．3732一段出口时限1T1L1L133一段出口时限2T1L2L1．534过负荷电流门坎1LL4．96保护选型思达电力SD-8011系列-65- 2.2线路保护2.2.1线路保护的配置原则《继电保护与全定自动装置规程》SDJ6-83110kV中性点直接接地电力网中线路的保护第2.6.1条：110～220kV直接接地电力网的线路,应装设反应接地短路和相间短路的保护装置。第2.6.3条：在下列情况下，应装设全线速动的主保护：一、根据系统稳定要求有必要时二、线路发生三相短路，如使发电厂厂用电或重要用电压低于允许值（一般约为60%额定电压），且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时）三、如电力网主要部分的某些线路采用全线速动主保护，能显著简化电力网保护，并提商保护的选择性、灵敏性、速动性和后备作用时，四、如系统稳定要求装设全线速动主保护，且阶段式保护正常运行方式下难以配合，不能取得应有的灵敏性和选择性时，可装设两套全线速动保护。第2.6.3条：后备保护应按下列原则配置一、110kV线路宜采用运后备方式。二、220kV线路宜采用近后备方式。但某些线路，如能实现远后备时，则宜采用远后备，或同时采用远近结合的后备方式。第2.6.4条：对接地短路，应按下列规定装设保护装置。一、宜装设带方向或不带方向的阶段式零序电流保护；二、对某些线路，如方向性的接地距离保护可以明显改善整个电力网接地保护的性能时，可装设接地距离保护并辅之以阶段式零序电流保护。三、符合本规程第2.6.2条规定时，除装设全线速动接地保护外，还应装设本条第一款或第二款所规定的保护装置，作为接后备保护。第2.6.5条：对相间短路，应接下列规定装设保护装置。-65- 一、单侧电源单回线路，可装置三相多段式电流或电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护。二、双侧电源线路定装设阶段式距离保护三、正常运行方式下保护安装处短路，电流速断保护有1.2以上灵敏度时，则可装设此项保护。四、符合本规程第2.6.2条规定时，除装设全线速动相间主保护外，还应装设本条第二、三款所规定的保护相间后备保护和辅助保护。第2.6.5条：符合本规程第2.6.2条的规定，需要装设全线速动主保护的电缆短线路及架空短线路，可采用带辅助导线的纵联保护（导引线保护）作为主保护，接地和相间短路后备保护分别按第2.6.4条和第2.6.5条的相应规定装设。导引线保护如需设专用的辅助导线时，应采取措施消除感应过电压或地电位升高对人身和设备安全的影响。专用辅助导线长度不宜超过5-7km。为了临视导线是否定好，应装设专门的临视或检测装置。第2.4.1条：1-10kV中性点非直接接地电力网的线路，应按规程规定，对相间短路和单相接。装设相应的保护装置。第2.5.1条：35kV及以上中性点非直接接地电力网的线路，对相间短路和单相接地，应按规程有关规定装设相应的保护装置。2.2.2线路保护的配置根据规程有关规定，本设计采用的保护配置内110kV线路：相间短路采用相间距离保护接地短路采用接地距离保护110kV线路宜采用远后方式35kV线路三段式电流保护6-10kV线路两段式（I段、III段）/三段式电流保护2.2.3距离保护整定计算距离保护是反应故障点至保护安装处（地点）之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。1）距离保护时限特性距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离的关系t=f(l)-65- ，称为距离保护的时限特性。目前广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，并分别称为距离保护I、II、III段，动作时限分别为t1=0s,t2=0.5s,t3=t相邻+△t2)线路A-B距离保护的整定计算线路示意图：1距离I段整定(1)动作阻抗Z’dz=0.85ZAB=(2)动作时间t=0s(3)保护范围lmin%=85%2距离II段整定(1)动作阻抗1)与相邻线路距离I段配合Z″dz2=kk(ZAB+KfzminZ′dz1)取kk=0.8Kfzmin=12)躲开线路未端变电所变压器中压侧出口处短路的ZbZ″dz2=kk(ZAB+KfzminZb)取kk=0.7Kfzmin>1取1)2)两个中的较小者Z″dz2=5.92(2)动作时间t=0.5s(3)保护范围lmin%=-65- 满足要求3距离III段的整定动作阻抗按躲开最小负荷阻抗整定。Zfmin表示当线路流过最大负荷电流时且母线上电压最低，在线路始端得到计算值，即Zfmin=Vfmin/Ifmin一般地，Vfmin=0.9Ve，考滤到外部故障切除后，电机自起动条件下，保护III段须立即返回的要求有Zdz=(1/kkkzqkh)=Zfmin式中kk—可靠系数取1.2-1.3kzq—自起动系数取1-1.2kh—返回系数取1.05-1.10灵敏度校验2.2.4电流保护整定计算（1）35KV线路以郊一为例线路阻抗的标幺值X*=最大方式下线路末端短路时系统的等效电路为计算电抗为：Xjs1=1500/1000×7.64=11.46Xjs2=200/1000×20.56=4.112-65- 最小方式下线路末端短路时系统的等效电路为计算电抗为：Xjs1=1300/1000×7.5=9.75Xjs2=170/1000×23.49=3.99电流一段I′dz1=：k′kIdcmax=3.414Idcmax为最大运行方式下，母线三相短路电流。k′k—可靠系数，取1.2—1.3动作时限t1=0s最小方式下线路15%处短路时系统的等效电路为计算电抗为：Xjs1=1300/1000×4.97=6.46-65- Xjs2=170/1000×15.56=2.645>3.414校验：按最小保护范围与全长百分比是否大于15%来判定。因为>3.414所以满足要求线路末端加一变压器Se-6300/35变压器后短路时计算电抗为：Xjs1=1500/1000×5.26=7.9Xjs2=200/1000×38.1=7.62不满足要求电流三段定时限过电流保护-65- 灵敏度为(2)10KV线路以棉纺厂为例线路阻抗的标幺值X*=最大方式下线路末端短路时系统的等效电路为计算电抗为：Xjs1=1500/1000×6.67=10Xjs2=200/1000×17.96=3.59最小方式下线路末端短路时系统的等效电路为-65- 计算电抗为：Xjs1=1300/1000×6.57=8.545Xjs2=170/1000×3.5=3.5电流一段I′dz1=：k′kIdcmax=13.56Idcmax为最大运行方式下，母线三相短路电流。k′k—可靠系数，取1.2—1.3动作时限t1=0s最小方式下线路15%处短路时系统的等效电路为计算电抗为：Xjs1=1300/1000×6.4=8.32Xjs2=170/1000×20.1=3.42校验：按最小保护范围与全长百分比是否大于15%来判定。因为<13.56不满足要求所以采用线路变压器组保护线路末端加一变压器T-4000/10最大方式下变压器后短路时系统的等效电路为-65- 计算电抗为：Xjs1=1500/1000×25.6=38.4Xjs2=200/1000×67=13.4电流一段I′dz1=：k′kIdcmax=3.256Idcmax为最大运行方式下，母线三相短路电流。k′k—可靠系数，取1.2—1.3动作时限t1=0s灵敏度为电流三段定时限保护灵敏度为-65- 2.3站用变压器保护站用变压器型号S6-50kva/1010KV电力变压器属小型变压器，一般没有过电流保护、分定时限保护和反时限保护两种。Ie=Se/Ue=50/1.05=2.89A由于变压器的额定电流较小，直接用熔断器进行保护即可。熔断器电流为Ik=1.8Ie=5.202采用RN1型熔断器2.4电容器的保护2.4.1故障类型对地10kV及以上电压级的并联补偿电容器，有以下常见故障1）电容器组与断路器之间的接线短路2）电容器内部故障及引出线故障3）电容器组某一电容器切除时，其余电容器上电压升高可能超过允许值。4）电容器整组过电压5）母线残压6）电容器单相接地故障2.4.2不同故障应装设的保护（1）应装设无时限或带时限的电流保护动作于跳闸。（2）采用下列保护之一：a.如果电容器台数较多，可接电容器容量的大小和溶断器的断流容量将电容器分组，在每组装设熔断器。b.将电容器分成两组，装设横差保护、动作于跳闸。（3）装设横联差动保护或利用电容器组内部故障而动作的横差保护。装置未超过允许值，可作用于信号，超过允许值作用于跳闸。（4）对单相接地故障，根据具体条件装设单相接地保护-65- 2.4.3保护的计算整定1)定时限过电流保护（Ⅱ段、整组保护）Ie=Q/*UN=4.55Anlh=20/5一组电容器额定电流为Iec=3*Ie=13.65Idzjg=KkKbwKjxIec/KfnCH=1.25*1.25*1*Iec/0.8*4=6.66A其中Kbw—波纹系数Iec—电容器额定电流T=0.2-0.5s最小运行方式下两相短路电流为Imin(2)=Imin(3)*/2=697AKlm=697/6.66=104.65＞1.25满足要求2)限时电流速断（I段）整组保护Idzjs=（2-2.5）Idzjg=2.5*6.66=16.65AKlm=I(2)dmin/Idzjs=697/16.65=41.87＞1.25满足要求t=0.2s以上两种保护主要用来作为相间短路的保护3）定时限过电压保护Vdzj=110-115Vtgg≥30s4)低压保护（电流闭锁保护）动作电压Vdzj=50-60V动作电流-65- Idzj=(0.2-0.5)Iec/nCH=0.5*100/*10.5*200=0.014A5)零序电流保护（单三角接线）反应单三角内部故障，按躲三相不平衡电流计算Idzj=KkKbp/nCH=0.15I′ec/nCHI′ec—每相电容器的额定电流T=0.2s6)零序电压保护（单星型）Vdzj=0.15Ve/npt/10-15VT=0.2s-65- 附录一短路电流计算一、计算步骤1．短路计算点各电压级汇流母线处2．求计算用的参数1.基本值的选取：Sb=1000MVAUb=Up平均电压（115/37/10。5）2.各元件参数标幺值发电机1发电机2线路变压器所用变压器3．网络化简求转移电抗4．求相应的计算电抗5．查运算曲线6．求短路电流有名值7．求冲击电流及其它电流二、计算经过-65- 1．画出系统最大运行方式下的等效电路进一步化简为：（1）当变电所110KV母线短路时计算化简过程对系统等效电路进行化简-65- tk=5.1s0.5tk=2.55s计算电抗为：Xjs1=1500/1000×1.525=2.2875Xjs2=200/1000×4.1=0.82查运算曲线得：0stk0.5tk∞0.450.460.460.461.21.281.281.32基准值：I1b=1500/(1.732×115)=7.531I2b=200/(1.732×115)=1.0短路值：Id=0.45×I1b+1.2×I2b=4.67KAItk=I1/2tk=0.46×I1b+1.28×I2b=4.75KAI∞=0.46×I1b+1.32×I2b=4.79KAish=2.55×Id=11.91KA（2）当变电所35KV母线短路时计算化简过程-65- tk=3.6s0.5tk=1.8s计算电抗为：Xjs1=1500/1000×4.54=6.8Xjs2=200/1000×12.22=2.45查运算曲线得：0stk0.5tk∞0.1470.1470.1470.1470.40.420.420.42基准值：I1b=1500/(1.732×37)=23.4I2b=200/(1.732×37)=3.121短路值：Id=I1b×0.147+I2b×0.4=4.69Itk=I1/2tk=I∞=I1b×0.147+I2b×0.42=4.745ish=2.55×Id=11.96（3）当变电所10KV母线并列运行短路时计算化简过程-65- tk=2.06s0.5tk=1.03s计算电抗为：Xjs1=1500/1000×6.46=9.7Xjs2=200/1000×17.39=3.48查运算曲线得：0stk0.5tk∞0.10310.10310.10310.10310.2880.2880.2880.288基准值：I1b=1500/(1.732×10.5)=82.5I2b=200/(1.732×10.5)=11短路值：Id=I1b×0.147+I2b×0.4=4.69Itk=I1/2tk=I∞=I1b×0.1031+I2b×0.288=11.67ish=2.55×Id=29.76（4）当变电所10KV母线分列运行短路时计算化简过程-65- tk=2.060.5tk=1.03计算电抗为：Xjs1=1500/1000×8.38=12.57Xjs2=200/1000×22.56=4.512查运算曲线得：0stk0.5tk∞0.080.080.080.080.2220.2220.2220.222基准值：I1b=1500/(1.732×10.5)=82.5I2b=200/(1.732×10.5)=11短路值：Id=Itk=I1/2tk=I∞=I1b×0.08+I2b×0.222=9.04ish=2.55×Id=23.05电压级短路点I“ItkI0.5tkI∞ish110KVK146704750475047901191035KVK246904750475047501196010KVK31167011670116701167029760K3’9040904090409040230501．画出系统最小运行方式下的等效电路进一步化简为：-65- （1）当变电所110KV母线短路时计算化简过程对系统等效电路进行化简计算电抗为：Xjs1=1300/1000×1.62=2.1Xjs2=170/1000×5.07=0.862查运算曲线得：=0.46=1.15基准值：I1b=1300/(1.732×115)=6.53I2b=170/(1.732×115)=0.85-65- 短路值：Id=6.53×I1b+0.85×I2b=3.98KA（2）当变电所35KV母线短路时计算化简过程计算电抗为：Xjs1=1300/1000×4.52=5.88Xjs2=170/1000×14.152=2.41查运算曲线得：=0.17=0.41基准值：I1b=1300/(1.732×37)=20.3I2b=170/(1.732×37)=2.65短路值：Id=6.53×I1b+0.85×I2b=4.54KA（3）当变电所10KV母线并列运行短路时计算化简过程-65- ]计算电抗为：Xjs1=1300/1000×6.37=8.28Xjs2=170/1000×19.9=3.38查运算曲线得：=0.121=0.3基准值：I1b=1300/(1.732×10.5)=71.5I2b=170/(1.732×10.5)=9.35短路值：Id=0.121×I1b+0.3×I2b=11.45KA（4）当变电所10KV母线分列运行短路时计算化简过程-65- ]计算电抗为：Xjs1=1300/1000×8.22=10.68Xjs2=170/1000×25.72=4.3724查运算曲线得：=0.094=0.229基准值：I1b=1300/(1.732×10.5)=71.5I2b=170/(1.732×10.5)=9.35短路值：Id=0.094×I1b+9.35×I2b=8.86KA电压级短路点I“I（2）min化为110KV侧110KVK13980344735KVK245403932126510KVK3114509916901.5K3‘88607673697-65- 附录二设计图纸-65- 附录三设计任务说明书平顶山工学院电气系毕业设计（论文）任务书学生：王飞班级：2002级1214022班指导老师：姚德贵一．题目：ZY市近郊110kV变电站设计二．原始资料（一）建设性质及规模本所位于ZY市郊区。向市区工业，生活及郊区乡镇工与农业用户供电，属于新建变电站电压等级：110/35/10kV线路回数：110kV规划4回，本期2回；35kV规划7回，本期5回；10kV规划14回，本期12回。（二）电力系统接线图附注：1.图中，系统容量，系统抗均相当于最大运行方式2.最小运行方式下：S1=1300MVA,XS1=0.65;S2=170MVA,XS2=0.753.系统可保证本所110KV母线电压波动在±5%以内.-65- 4.负荷修正系数0.85.负荷资料电压等级负荷名称最大负荷MVA穿越功率MVA负荷组成（％）自然力率Ｔh线长km备注近期远景近期远景一级二级三级110kV市系线101810市甲线101810备用110备用21235kV郊一2310300.912郊二2.53.510300.916水泥厂1.5220300.9201水泥厂1.5220300.9202耐火厂11.530400.918备用12.50.915备用22.50.91510kV棉纺厂22.510300.7555003.51棉纺厂22.510300.7555003.52印染厂1.5220300.7850004.51印染厂1.5220300.7850004.52毛纺厂2210400.7550002.5针织厂11.5*10400.7545001.5柴油机1.5215400.8400031柴油机1.5215400.8400032橡胶厂11.520300.7245003市区11.5220400.825002市区21.5220400.825002食品厂1.21.520400.840001.5-65- 备用11.50.78备用21.50.78（三）所址条件1地理位置示意图2地形，地质，水文，气象，等条件所址海拔200m地势平坦，非强地震区。年最高气温+400年最高气温+150。最热月平均最高温度+320最大复水厚度B=10mm最大风速25m/s,属于我国笫六标准气象区。线路从系统2（S2）110KV母线出发至ZY变电站南墙止。全长10km。在距离系统2北墙0.25，5，8，9.98km处转角900，250，450，780次进入ZY变电站。全线为黄土层地带，地耐力为2.4kg/cm2天然容重γ=2g/cm3,内摩擦角θ=230土壤电阻率为100Ω•cm地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。（四）设计任务要求（1）电气一次部分1、变电所总体分析；2、负荷分析计算与变压器选择；3、电气主接线设计；4、短路电流计算及电器设备选择；-65- 5、配电装置及电气总平面布置设计；6、防雷保护设计。（2）电气二次部分1、110KV线路保护整定计算；2、35KV线路保护整定计算；3、6K线路保护整定计算;4、变压器保护整定计算；5、110KV或35KV母线保护整定计算；（3）图纸电气一次部分电气主接线图（#2图）；电气总平面布置图（#2图）；35KV进、出线间隔断面图（#3图）；避雷针平面布置及保护范围图（#3图）；电气二次部分变压器保护归总式原理图（#2图）；变压器保护展开式原理图（#2图）；变压器控制、信号、测量原理图（#3图）；110KV变电站继电保护配置图（#4图）；变压器保护继电保护配置图（#4图）。三．参考资料[1]范锡普.发电厂电气部分（第二版）.水利电力出版社.[2]电力系统分析.水利电力出版社.[3]贺家李等.电力系统及电保护原理.水利电力出版社.[4]应智大.高电压技术.浙江大学出版社[5]水利电力部西北电力设计院.电力工程电力设计手册.水利电力出版社.[6]水利电力部西北电力设计院.发电厂变电所电气接线盒布置（上、下）.水利电力出版社.[7]杨宛辉等.《发电厂电气部分》设计计算资料.西北工业出版社.[8]杨宛辉等.发电厂、变电所电气一次部分设计参考图册.[9]220~500KV变电所设计技术规程SDJ2-88.中国电力出版社.[10]高电压配电装置设计技术规程SDJ5-85.中国电力出版社.[11]电力系统技术导则（试行）SD131-84.中国电力出版社.[12]电力系统设计技术规程（试行）SD131-84.中国电力出版社.[13]变电所总布置设计技术规定（试行）SDGJ63-84.中国电力出版社.[14]导体和电器选择设计技术规定SDGJ14-86.中国电力出版社.[15]电力设备过电压保护设计规程SDJ7-79.水利电力出版社.-65- [16]并联电容器装置设计技术规程SDJ25-85（试行）.水利电力出版社.[17]电测量仪表装置技术规程SDJ9-87.水利电力出版社.[18]电力设备接地设计技术规程SDJ8-97.水利电力出版社.[19]继电保护和安全自动装置技术规程SDJ6-83。水利电力出版社.[20]电力勘测设计制图统一规定SDGJ34-83.水利电力出版社.[21]电力设计工程电气设备手册（电气一次部分上、下）.水利电力部西北电力设计院.[22]电力设计工程电气设备手册（电气二次部分）.水利电力部西北电力设计院.[23]变电所设计（10-220KV）.辽宁科学技术出版社.[24]变电所所址选择和布置.水利电力出版社.[25]220（110）KV变电所定型屏（上、下册）.许昌继电器厂.[26]电网继电保护应用.水利电力出版社.[27]电力系统继电保护与自动装置整定计算.水利电力出版社.四．进度安排周次内容1现场实习2资料收集3学习设计任务书、指导书：变电站总体分析4短路电流计算，电气设备选择5配电装置、电气总平面布置设计，防雷设计6电气一次部分绘图7电气一次部分绘图8编写电气一次部分说明书9110kV线路保护整定计算10变压器保护进行整定计算11站用变，电容器组保护进行整定计算12对110KV母线，保护进行整定计算13变压器保护原理图、展开图,变压器控制、信号图14变压器电流、电压测量回路图，变压器中央信号回路图15修改图纸、编写说明书16毕业答辩摘要本次设计的内容是变电站设计，阐述了110kV-65- ZY变电所各设计阶段的设计依据、原则和方法,各方案的拟订、比较以及设计选择的结论.本说明书包括两篇。设计的目的是通过设计实践、综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气工程设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。变电站设计以实际工程技术水平为基础，以虚拟的变电站资料为背景，从原始资料的分析做起，内容涵盖《发电厂电气部分》、《电力系统分析》、《继电保护原理》等电气工程及其自动化本科教育期间的主要专业课。通过设计，使学生将书本上的知识融入到工程设计的实际运用之中。拉近了理论与实际的距离，同时也为今后走向工作岗位奠定了夯实的基础。在设计过程中，初步体现了工程设计的精髓内容，如根据规程选择方案、用对比的方法对方案评价等。教会了我们在工程中运用所学的专业知识，锻炼了我们用实际工程的思维方法去分析和解决问题的能力。关键词：变电所短路电流计算保护整定防雷abstractThecontentsforthedesignisthetransformersubstationdesign,elaboratingthatthe110kVZYBsubstationdesign’sprinciple,method,comparisonanddesignconclusion.Thismanualincludestwoparts.Thepurposeofdesignistodevelopourabilityofdesigningcapacityandresolvingelectricalengineeringdesignsproblem,layingasolidfoundationfortheworkofthefuture.Thetransformersubstationdesigntaketheactualengineeringtechniquelevelasthefoundation,takingvirtualtransformersubstationdataasthebackground,doingfromtheanalysisoftheoriginaldata.thecontentscoverourprofessionallessonofelectricalengineering《generationelectricitypart》,《analysisoftheelectricpowersystem》,《relayingprotectionprinciple》etc.Throghthedesign,maketheknowledgeonthebookintotheactualengineeringdesign.Drewneardistanceofthetheorywiththeactualandalsoheadedasolidfoundationfortheaftertime.Indesign,itshowsessenceoftheengineeringdesign,suchasthechoiceofelectricdevicesusethemethodofcontrastetc.Tellingushowtousetheprofessionalknowledgethatwelearninactualengineering.Developingtheabilitytoanalytisandsolveproblemwiththemethodoftheactualengineering.Keyword:substationshortcircuitcurrentcalculationprotectionsetting-65- 英文翻译原文U.S.A.electricmarketmodeItmakeadequatepreparation.Thoughallowtomustofferthethoroughfareinuser"sForrealizeU.S.A.electricmarkefreechoicesupplyingpowertraderandUtilitiesElectricCo.throughtheelectricpoliciesandregulations(EnergyAct)in1992,butonlytwopiecesofelectricwirenettinghavejustrealizedtheoperationoftheelectricmarketinU.S.A.uptospringof1998,namelytheblueelectricity(ISO2NewEngland)andCaliforniaelectricwirenetting(CAISO)ofnewGreatBritain.IhavethehonortovisitthesetwofamilyISOsinMayof1998.TwohousetheseoperationofISOwayverysimilar,theydrawEuropeandothernationalelectricexperienceofmarketobviously,simplerandmoreflexible.AccordingtohavenowmaterialsarefollowingtotakeCAISOasanexampletointroduceitscharacteristicmainly.(1)OverviewCAISOwasputintooperationatthebeginningofAprilof1998,itisU.S.A."ssecondISO(thefirstwasnewGreatBritainblueISO,put1998intotoo).CAISOcontrolstheelectricconsumptionwithstate80,presentmembershave:PacificOceancoalgasUtilitiesElectricCo.(PG&E),SouthernCaliforniaEdisonCompany(SCE),SantiagocoalgasUtilitiesElectricCo.(SDGE).TherearetwomunicipalizationUtilitiesElectricCo.s---LosAngeleshydroelectricboard(LDWP)andthepowerofficeofSacramento(SMUD)willjoinafter5years.CAISOaddedthestatelawandsetupaccordingto1996.Thislawstipulates,electricuserscanchoosetheelectricsupplierfreely,isnotlimitedbygeography.CAISOisanindependentorganization,doesnotbelongtoanyUtilitiesElectricCo..Itisresponsiblefortransmittingelectricitysystematicplanning,controlthesafeoperationofsum.ThetaskofCAISOistoofferthelow-pricedelectricitytousersandallowuser"sfreechoicepowersupplier,andofferthesafeandreliableservice.CAISOdoesnothaveanymainequipment,transmitelectricityline,transformersubstationbelongtoformercompanystill(whetherforexample500kVpaydirectcurrentPacificOceantielinebyseveralUtilitiesElectricCo.thatjoint-venturebuild),stillsafeguardunderthecareofformerUtilitiesElectricCo..CAISOhas300staffmembersinall,themainwebsiteissetupinFolsom(innorthCalifornia),standandissetupreservlyinAlhambra(nearLosAngeles),nearlythereare40peopleatpresent.Twostationshaveself-sameequipmentandfunction.ThetotalinstalledcapacityofelectricwirenettingofCaliforniais40000kWs,totalloadabout20000kW-30000kWs,itis2-1thatthepeakvalleyisbad,loadisthegreatestinsummer.Sincedeterminingtosetuptheelectricmarket,threecompanieshavealreadysoldthepowerplantof5060,independentpowerplant(IPP)thatbecamethecompetitionandsurfedtheNet.Thepowerplantleftwillsellsuccessivelytoo.1)ThemanagementoftheelectricmarketandoperationCAISOareacompanynottakingprofitaspurpose,itdoesnotbuyandselltheelectricitybyitself.Thegeneraloperationwayisasfollows:&-#8226;Everyuser(distributionCompanymainly)andeveryindependentpowerplantprerequisitesellcable/purchasetheelectrictenderinoneday.ISOaccordingtoeveryuser/independenttenderandloadofestimatingofpowerplant,10:00arrangenextdayplanforonedayineverymorning.ISOissuesthesuggestionthatthesunplansat11:00a.m.(calculateaccordingtothedirectcurrenttrendatpresent,incaseofblockthebottleneck(conges2tion),theprocedureadjuststheexertingoneselfofeverypowerplantby"ingblockcalculating",makeitdispelandblock.Goingbyoptimizingthelawoftrendandcalculatenext).-65- Everypowerplant(ordistributioncompany)planstoputforwardthesuggestiontothedayafteradjustingat12:00atnoon,bothsidesgoonconsult(whetherISOcomeanddispelandblockthrougheconomicmeansmainly).Tomorrow"sfinalpowergeneratingplanofthedecisionof1:00p.m..(3)RegulationcapacitymanagementThemanagementofadjustingthecapacityestimatesthatloadandactualloadwillnotbetotallyunanimous,sorequirethateverypowerplantiswhiletheonesthatproposedafteronedayexertedoneselfandisoffered,offer,makethequotationwhichadjustthecapacity.Itissaidandregulatequotationofcapacitygenerallythanplanquotationhigh20%-30%ofcapacity.Amongthem,reserve(spinningreserve)capacitythatcanbeofferedto10mins;Itisthecapacitythatcanbeofferedwithin10minstootobereserve(standbyreserve);Itisthecapacitythatcanbeofferedin60minstotaketheplaceofforfuturespending(replacementreserve).Includingadjustthespeedlimit(ramprate)andparticipateinAGC,etc.whileofferingyet.(4)Real-timeelectricmarket(market,energyofreal2time,)Withplanloadloadwhentallying,needandadjustwhenreal.Increasingtheorderofexertingoneselfmustnotifytherelevantpowerplantsanhourago.Theexpensesincreasedshouldbegreaterthanthemarginalcost(marginalcost).Whenreduceandexertoneself,thepowerplantshouldpaytoISO.ISOexertoneselfandlineupeveryadjustmentofgeneratoraccordingtosize,onetoexertoneselfagainformation,onereducestheformationofexertingoneself.Needandadjustwhenexertingoneselfselectingandadjustaircrewaccordingtohighorlowpricesorderthatisoffertotally.Finallywhensettlingaccount,realitythatexamineexertoneselfortotalmarkofloadcalculateelectricconsumptionaccordingtoEMSamountmainly,andthencheckwiththekilowatt-hourmeter,calculatetheelectricrateinviewoftheabove.(5)transmitelectricityandserveItissimilartoelectricmarketofNorwaytotransmitelectricityandserve,CAISOdividesCaliforniaintoseveraldistricts,donotchargeandexceedanetworkoffeetransmittingpowerinthisdistrict;Iftransmitpowertransregionallyandcollectandexceedsanetworkoffee;Transmitelectricityexpensesincludeequipmentinvestment,managementandmaintenancecosteven.(6)TypicalelectricrateformaccordingtowithPublicServiceCommissionofthestateregulation,electricmarketrequiretheelectricratetoreduce10automaticallybehindbeingopen,namelydropto12centsforeverykWhelectricityfrom1314centsforeverykWhelectricitybeforeopening.Theseelectricsrateof12centsareformedbyseveralfollowingpartsthese4this:Transitioncostis4.7centsSocialpublicgoodexpensesare0.5centsTransmissionofelectricityexpensesare0.5cents&-#8226;Distributionexpensesare3.4centsGenerateelectricityexpenses2.9transitioncostAndusedforandrepaydebtofsomepowerplant(ifnuclearthebeginninginpowerplantinvestmenthighandmustberepaidonschedule).Thetransitioncostshouldbepaidoffwithin4years.Becausestategovernmentcangrantaloanoflowinterest,thedebtofthenuclearpowercanbedischargedquickly.Becauseofthecompetition,thepriceofelectricityofbidatlatenightisverylow,even0.Becausealotofpowerplantunwillingtoshutdown,turnonandshutdownwithhighcosts,mightaswelloffer0.ISOcontrollerattemptandsellforcabletotheadjointsystematfirst,ifnobodytakes,hastoordersomeaircrewstoshutdown.electricmarkethard,softwarestructureTwoofCAISOequipmentofstationself-same,itasFig.1showsConnectstherelationwitheveryUtilitiesElectricCo..ThereisonepairofpasswaysineachUtilitiesElectric-65- Co.,connectswithtothemainwebsitedirectlyandstandreservly.Ifthemainwebsitedamagesorwithdrawsandruns,standreservlyandcantakeoverallfunctionsofmainwebsiteimmediately.ThecommunicationpasswayisINTER2NETnetworkrented,thetransferrateis66MB/ses.ThecomputerhardwareisaDECAlpha24100workstation,withDECUNIXoperatingsystem(newGreatBritainblueISOusesIBMS26000workstations).JoinISOpicture1fiveyearslaterHardwareallocationplanofCAISO(1)SoftwareEveryUtilitiesElectricCo.ofthesoftwareandindependentpowerplantquoteforPXthroughthenetwork(Fig.2),SIchangesthequotationsheetreceivedintotheformofunifying,depositthedatabase,sendSAandarrangetheplanondayagain.ThereissoftwareinSA:Trendprocedure(offerbyPTICompany);&-#8226;Blocktheprocedure(developcooperativelybyCAISOandadvisorycompany);PEEPprocedure(whetheronehourreviseandgenerateelectricitytheplanspend).TheemptyframepartisthepartthathasnottotallybeeninvestedyetinFig.2.EMSpartthatCompanyofferbyABB2SC,alreadyinvestedSCADAandAGCfunctionnow,conbinemarketpartandEMStogethercloselythenextstage.ThefunctionofSIisthesameasthefirststage,carriesonthetrendtocalculateinSA,ifblock,itcomeanddispelandblockrestraintdispatcherprocedurewhenittransferEMS,whosenameisthenthroughPXpowerplant/userissue.Settlementwhenitisreal-timeelectricratefromEMS/SCADAaccordingtototalmarkofexertingoneselfthatsurvey,electricconsumptionandtheuserthatcalculate/checkeachotherpowerplantkilowatt-hourmeteroftheside,settleaccountwiththis.PXreceiveandofferthroughINTERNETPXACCcheckoutEMSSAwritesunplan,changeandunifytheformpicture2SoftwareblockdiagramofISOElectricmarketequipmentandEMSsystemthatISO2NewEnglandadoptsareseparate,butpasstheconnectionofthenetwork.analysisonelectricmarketmodeinforeigncountries(1)Theforeignpurposetodevelopelectricmarket,onlyintroducecompetitionmechanism,lowercosts,boostproductivity.Underthesocialistmarketeconomysystemofourcountry,canmakeuseofthiskindofmechanismtoimprovethemanagementlevelofthepowerindustryofourcountry,raisetheefficiency.Butelectricvariousmodeofmarket,everycountrycombineone"sownconcreteconditionsbutdifferenttosomeextent.ForexampletheelectricmarketofBritainisfollowingtheprivatizationandbegins,itisunnecessaryinourcountry,canadoptmodeof"separatethefoctoryandnetwork",generateelectricitybyelectricwirenettingCompanyCompanymanageseparately,propertyrighttrynotbecomeorbecomelittle(whetherwhoinvestmentpropertyrightwhodoesitbelongtostilloriginally).Thiswayrelativelyaccordswiththenationalconditionsofourcountry.(2)Beforerealizingtheelectricmarket,generallyalltheparliamentpassedrelevantproposalsordecreesabroad,promoteeveryUtilitiesElectricCo.andpowerplanttoparticipateincompeting.Ourcountryneedstobemaderelevantdecreesassoonaspossiblebythegovernmenttoo,guidetheworkoflaunchingtheelectricmarket.Inadditionforeignsomecountrysetupspecialsupervisoryorgan,superviseelectricexecutionofmarket.Ourcountrymayneedcorrespondingorganizationtoo.(3)Realizethattheprerequisiteontheelectricmarketisthatthereshouldberichelectricity.Cannotrealizewithoutenoughreservecapacitythattheelectricmarketrunssothepowersystemisplannedveryimportant.(4)Whenrealizetheelectricmarketandrun,mustguaranteethatitissafetorun.(5)Itis"faircompetition"torealizeakeyprincipleoftheelectricmarket.Butsomepowerplant(suchasthenuclearpowerplant)becauseinvestmentisbigverymuchatthebeginning,payone"sdebtwithincertaintimelimit,itisdifficulttosurftheNetatacompetitiveprice.Thiskindofsituationislikeexperiencethatcanuse-65- CAISOforreference,adda"transitioncost"intheelectricrate,stilllosedebtsrapidlywithinafewyears,canbegrantedaloanoflowinterestbythelocalgovernmentincaseofnecessity,makethesepowerplantsabletoparticipateinthefaircompetitiontoo.(6)Inordertoguaranteetheelectricmarketjust,fair,opencompetition,needtomakesomerulesofcompetition.Butitismadeveryperfectlyoncethattheserulesareimpossible,therewilloftenbesomeloophole,thismaybeusefultosomememberswhoparticipateincompetition,anddisadvantageoustoanotherpart(forexamplesomepowerplantsmayoffersurfingtheNetverylow,andthenliftsadjustingthecapacitypriceveryhighafterobtainingtherightofsurfingtheNet.Havealreadymentionedabove,somepowerplantswouldratheroffer0thanshutdownetc.aftermidnight).Accordingtoexternalexperience,theserulesneedrevisingandperfectconstantly.(7)Thetechnologyofrealizingtheelectricmarketisuncomplicated.Nomatterthedisposition,softwaresystemanddesignanddevelopmentofthepasswayofthehardware,dependingondomestictechnicalforcecanbesolved.Thoughtherearemanycomplicatedsalgorithmabouttheelectricmarketondocuments,theactualoperationoftheelectricmarketissimplifiedmoreandmore.ForexampleCAISOandregulateISO2NEcapacityofferandsurftheNettoo,saveandcalculateandtransmitelectricityauxiliarytroubleofservice(ancillaryservice).Usedomestictechnicalforcecomeanddevelopelectricmarkethard,softwaresystemhaveoneadvantageeasytocombineoperatingpositiongoonandfixatanytime,perfectconstantly.Realizethatthefinalpurposeontheelectricmarketistoreduceuser"spriceofelectricity.Havealargeamountofworkthatisdonetothisend.ExceptthatthepowerplantshouldsurftheNetatacompetitiveprice,raisetheefficiency,distributionsystematicpotentialitythatrespectraisetheefficiencyheavywaytointroducecompetitionmechanismtooveryeither.Thepriceofelectricityiscontrolledbythepricedepartmentatpresent,can"tchangeatwill.Butwhencanonlyallowtofloatdownwards,themassesofusers(includingindustrialuserandfamily"suser)couldreceivematerialbenefit.美国电力市场模式美国为实现电力市场作了充分准备。尽管1992年通过了电力政策法规(EnergyAct),允许用户自由选择供电商及电力公司必须提供通路,但到1998年春季为止美国只有两个电网刚刚实现电力市场的运营,即新英兰电(ISO2NewEngland)和加州电网(CAISO)。笔者有幸在1998年5月参观了这两家ISO。这两家ISO的运营方式非常相似,显然他们都吸取了欧洲和其他国家电力市场的经验,比较简单和灵活。根据现有资料,以下将主要以CAISO为例来介绍其特点。(1)概况CAISO是在1998年4月初投入运营的,是美国第二家ISO(第一家是新英兰ISO,也是在1998年投入的)。CAISO控制加州80%的电量,现在的成员有:太平洋煤气电力公司(PG&E),南加州爱迪生公司(SCE),圣地亚哥煤气电力公司(SDGE)。还有两家市营电力公司———洛杉矶水电局(LDWP)和萨克拉门托电力局(SMUD)将在5年后加入。CAISO是根据1996年加州立法而建立的。该法规定,电力用户可以自由选择电力供应商,不受地理限制。CAISO是一个独立机构,不属于任一个电力公司。它负责输电系统的规划、控制和安全运行。CAISO的任务是向用户提供廉价的电力,允许用户自由选择电源供应商,并提供安全可靠的服务。CAISO不拥有任何主设备,输电线、变电站仍属于原公司所有(例如500kV交直流太平洋联络线是由几家电力公司合资兴建的),仍由原电力公司负责维护。CAISO共有工作人员300人,主站设在Folsom(在北加州),备用站设在Alhambra(洛杉矶附近),目前约有40人。两站具有完全相同的设备和功能。加州电网总装机容量为40000kW,总负荷约20000kW30000kW,峰谷差为2比1,夏季负荷最大。自从决定建立电力市场以来,三家公司已经出售了50%60%的发电厂,成为竞争上网的独立发电厂(IPP)-65- 。剩下的发电厂也将陆续出售。(2)电力市场的管理和运作CAISO是一个不以赢利为目的的公司,它本身不买卖电力。一般的运作方式如下:·各用户(主要是配电公司)及各独立发电厂在一天前提出售电/购电投标书。·ISO根据各用户/独立发电厂的标书及预计负荷,在每天上午10∶00安排下一天的日计划。·ISO在上午11∶00发布日计划的建议(目前根据直流潮流进行计算,如遇阻塞或瓶颈(conges2tion),则用“阻塞计算”程序调整各电厂的出力,使其消除阻塞。下一步打算用优化潮流法进行计算)。·中午12∶00各发电厂(或配电公司)对调整后的日计划提出意见,双方进行协商(ISO主要通过经济手段来消除阻塞)。·下午1∶00决定明日的最终发电计划。(3)调整容量的管理(regulationcapacityman2agement)由于预计负荷与实际负荷不会完全一致,所以要求各发电厂在提出一天后的出力报价的同时,提供上、下调整容量的报价。据称调节容量的报价一般比计划容量的报价高20%30%。其中,·备用(spinningreserve)为10min以内能提供的容量;·备用(standbyreserve)也是10min以内能提供的容量;·代备用(replacementreserve)是60min内能提供的容量。报价中还包括调整速度限制(ramprate)和是否参加AGC等。(4)实时电力市场(real2timeenergymarket)当实时负荷与计划负荷有出入时,需进行调整。增加出力的指令必须在1小时以前通知有关电厂。增加的费用应大于边际成本(marginalcost)。减少出力时,发电厂应向ISO付费。ISO将各发电机的调整出力按大小排队,一个是增出力队列,一个是减出力队列。需要调整出力时完全按报价的高低顺序挑选调整机组。最终结算时,主要是根据EMS量测的实际出力或负荷的积分计算电量,再用电度表进行校核,据此计算电费。(5)输电服务与挪威电力市场相似,CAISO把加州分成几个区,在本区内送电不收过网费;如果跨区送电则收取过网费;输电费用也包括设备投资、管理和维修费用。(6)典型电费构成按照加州公用事业委员会的规定,电力市场开放后要求电费自动降低10%,即由开放前的每kWh电1314美分降到每kWh电12美分。这12美分的电费由以下几部分构成[4]:·过渡成本　　　　4.7美分·社会公益费用　　0.5美分·输电费用　　　　0.5美分·配电费用　　　　3.4美分·发电费用　　　　2.9美分过渡成本是用来偿付一些电厂(如核电厂的初投资高而必须按期偿付)的债务。过渡成本应在4年内还清。由于州政府可以提供低息贷款,核电的债务可以很快清偿。由于竞争,后夜的投标电价很低,甚至为0。因为许多电厂不愿停机,如果开停机成本高,不如索性报0。ISO调度员首先试图向相邻系统卖电,如果没有人要,只好命令一部分机组停机。电力市场的硬、软件结构CAISO两个站的设备完全相同,其与各电力公司的连接关系如图1所示。-65- 各个电力公司都有双通道,直接连至主站和备用站。如果主站损坏或退出运行,则备用站可以立即接替主站全部功能。通讯通道为租用的INTER2NET网,传输速率为66MB/s。计算机硬件为DECAlpha24100工作站,用DECUNIX操作系统(新英兰ISO用IBMS26000工作站)。(1)软件各电力公司和独立发电厂通过网络向PX报价(图2),SI将收到的报价单转换成统一格式,存入数据库,再送到SA排日计划。SA中有软件:·潮流程序(由PTI公司提供);·阻塞程序(由CAISO与咨询公司合作开发);·PEEP程序(一小时前修改发电计划用)。图2中虚框部分为尚未完全投入的部分。EMS部分是由ABB2SC公司提供的,现已投入SCADA和AGC功能,下一阶段将市场部分与EMS密切结合起来。SI的功能与第一阶段相同,SA中进行潮流计算,若出现阻塞,则调用EMS中的约束调度程序来消除阻塞,然后通过PX向发电厂/用户发布。而实时电费的结算则由EMS/SCADA根据实测的出力积分,算出的电量与用户/电厂侧的电度表相互校核,以此进行结算。　对国外电力市场模式的分析(1)国外开发电力市场的目的,无非是引进竞争机制,降低成本,提高生产率。在我国的社会主义市场经济体制下,完全可以利用这种机制来改善我国电力工业的管理水平,提高效率。但是电力市场的模式各种各样,每个国家都结合自己的具体情况而有所不同。例如英国的电力市场是伴随着私有化而开始的,我国则没有必要,而可采用“厂网分开”的模式,分别由电网公司和发电公司管理,产权尽量不变或少变(原来谁投资产权仍属于谁)。这种方式比较符合我国国情。(2)国外在实现电力市场前,一般都由议会通过有关的议案或法令,推动各电力公司和电厂参加竞争。我国也需要由政府尽早制订有关法令,指导开展电力市场的工作。另外,国外有些国家设立了专门的监督机构,监督电力市场的执行。我国可能也需要相应的机构。(3)实现电力市场的必要前提是要有富裕电力。如果没有足够的备用容量,就不可能实现电力市场运营所以电力系统规划很重要。(4)实现电力市场运营时,必须保证运行安全。(5)实现电力市场的一个关键原则是“公平竞争”。可是有的电厂(如核电厂)由于初投资太大,要在一定期限内还债,就难以竞价上网。这种情况似可借鉴CAISO的经验,在电费中加一项“过渡成本”,在几年内迅速还掉债务,必要时可由地方政府提供低息贷款,使这些电厂也可以参加公平竞争。(6)为了保证电力市场公正、公平、公开的竞争,需要制订一些竞争的规则。但这些规则不可能一次就制订得很完善,往往会存在一些漏洞,这可能对参与竞争的部分成员有利,而对另一部分不利(例如有的电厂可能把上网报价报得很低,取得上网权后再把调整容量价抬得很高。前面已经提到,有些电厂后半夜宁可报0也不愿停机等)。根据国外经验,这些规则需要不断修改和完善。(7)实现电力市场的技术并不复杂。无论硬件的配置、软件系统和通道的设计与开发,依靠国内的技术力量完全可以解决。尽管在文献上有很多关于电力市场的复杂算法,但是电力市场的实际运作却愈来愈简化。例如CAISO和ISO2NE把调节容量也报价上网,省去了计算输电辅助服务(ancillaryservice)的麻烦。使用国内技术力量来开发电力市场硬、软件系统还有一个好处是便于结合使用情况随时进行修改,不断完善。(8)实现电力市场的最终目的是降低用户电价。为此目的还有大量工作要做。除了发电厂要竞价上网,提高效率外,配电系统方面提高效率的潜力也很大办法也是引进竞争机制。目前电价是由物价部门控制的,不能随意变动。但只有能允许向下浮动时,广大用户(包括工业用户和U.S.A.electricmarketmode家庭用户)才能得到实惠。-65- 总结本次设计的任务是ZY市郊110KV变电站设计,在认针研阅读本次设计任务书后,确定具体内容包括两个部分,即电气一次部分设计和电气二次部分设计并画出相应的设计图.电气一次部分包括1、变电所总体分析；2、负荷分析计算与变压器选择；3、电气主接线设计；4、短路电流计算及电器设备选择；5、配电装置及电气总平面布置设计；6、防雷保护设计。电气二次部分包括1、110kV线路保护整定计算；2、35kV线路保护整定计算；3、6kV线路保护整定计算;4、变压器保护整定计算；5、110kV或35kV母线保护整定计算；6、变压器保护、控制、测量、信号及端子排设计。经过大半个学期紧张有序的学习和工作，初步完成了本科阶段的毕业设计工作。通过本次设计，了解了我国电力工业有关的方针政策，培养了理论联系实际，独立分析解决问题的能力，为未来的实际工作奠定了基础。本次设计工作量大时间短，相应的工作强度就高，但由于进度安排比较合理所以进行的还算比较顺利。达到了培养自己查用资料，分析评论，计算，绘图及独立分析和解决问题的能力的目的。但由于自身能力所限难免有疏漏之处和没有想到的地方，以至于所做设计不完善，不合理，敬请老师批评指正。-65-'