变电站电气部分二次设计

摘 要：在变电站电气部分二次设计中,分为对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、主接线、短路电流计算、电力系统继电保护等部分的分析计算.在保证供电可靠性的前提下,减少事故的发生,降低运行费用.变电站的设计是按照本地区5～10年后的用电量的满负荷的容量设计的,不必为将来因为容量小而再重建或扩容,一次设计到位,减少了投资,并为变电站的安全稳定供电提供了保障.

关 键 词：变电站；主变压器；电流

引言

电力技术的发明、电力工业的发展至今已有100余年的历史.随着我国改革开放和经济建设速度的加快,我国的电力行业发展迅速,电力需求也在不断的增加.电力系统的联网可以使我们的能源相互的补充,实现能源合理地向利用,可以使供电的可靠性有极大的提高.已投入运营的三峡水电站,为全国电力的联网奠定了坚实的基础.即将成为全国电力系统的枢纽.发电容量的不断增加,就要要求有相配套的电力设施区域──变电站.变电站可以减少输电线路的损耗,提高经济效益.由变电站把高压转换成各种不同用户的电压等级,满足工业生产和人民生活水平的需求.

一、变电站总体分析

对变电站的分析主要体现在以下五个方面1.设计依据2.建设的必要性3.建设规模4.所址概况5.负荷分析.负荷分析包括：一类和二类负荷.如：兵工厂、大型钢厂、火箭发射基地、医院等以及企业工厂.若发生断电时,会造成生产机械设备的损坏,生产紊乱及产品质量下降和巨大的经济损失,甚至人员伤亡,因此要尽可能保证其供电可靠性.三类负荷.除一、二类负荷之外的一般负荷,这类负荷短时停电造成的损失不大,称为三类负荷；如：工厂附属车间,小城镇,农村居民用电等,对这类负荷可以短时停电.

二、主变压器的选择

变压器是变电站最主要和最贵重的设备,因此主变的选择是变电站设计的关键.变压器的容量和台数直接影响到变电站的电气主接线形式和配电装置的结构.故而,变电站主变压器的选择应综合分析合理选择.主变压器的选择主要包括变压器容量和台数的选择、变压器型式的选择.变压器型式的选择包括：1.相数2.绕组数量及连接方式3.调压方式4.冷却方式5.电压组合.

三、电气主接线设计

电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路,成为传输强电流,高电压的网络,详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系,代表该变电站电气部分的主体结构,是电力系统结构网络的重要组成部分.

1.电气主接线的基本要求和设计原则

参考《35～110KV变电所设计规范》第3.2.1条：

变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、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.

2.主接线设计应考虑的基本问题

①变电所在系统中的作用和地位.②分期与最终建设规模.③电压等级及出线回路数.④接入系统的方式.⑤所址条件.

四、短路电流

在电力供电系统中,对电力系统危害最大的就是短路.短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接.在短路电流计算过程中,以三相短路的最大短路电流为依据.

短路电流的危害及计算

在供电系统中发生短路故障时,短路故障使电源供电回路的总阻抗减小,此时短路电流急剧增加,在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍,通常可达数千安；短路点产生的电弧会烧坏电器设备而短路电流通过电气设备导体时的热效应很大,同时受到电动力的作用在短路点附近电压显著下降,造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流,将对通信线路产生干扰；短路故障会改变电力网络的结构,引起功率分布的变化；更严重的后果是破坏系统的稳定性.计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备,避免在短路电流作用下损坏电气设备,如果短路电流太大,必须采用限流措施,以及进行继电保护装置的整定计算.

五、变压器保护

1.故障类型

电力变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一,它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性,以及电能质量起着决定性的作用,同时大容量电力变压器的造价也是十分昂贵.因此对电力变压器可能发生的故障和不正常的运行状态进行分析,然后重点研究应装设的继电保护装置,以及保护装置的整定计算.

变压器的内部故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类,油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路,以及铁芯烧毁等.变压器油箱内的故障十分危险,由于变压器内充满了变压器油,故障时的短路电流使变压器油急剧的分解气化,可能产生大量的可燃性气体（瓦斯）很容易引起油箱爆炸.油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路.电力变压器不正常运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流,负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低,以及过电压、过砺磁等.

2.保护措施

为了保证电力变压器的安全运行,根据《继电保护与安全自动装置的运行条例》,针对变压器的上述故障和不正常运行状态,电力变压器应装设以下保护：①瓦斯保护.②纵差动保护或电流速断保护.③相间短路的后备保护.④接地短路的零序保护.⑤过负荷保护.⑥其他保护.

六、电力线路的继电保护

电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分.继电保护的装设应符合可靠性与安全性、选择性、速动性四个基本要求.电力系统的电气设备和线路应有主保护和后备保护以及必要的辅助保护.

继电保护的任务

1.当发生故障时,自动、迅速、有选择性地将故障组件从供电系统中切除,使故障组件免除继续遭到破坏,保护其它无故障部分,迅速恢复正常运行.

2.当出现不正常运行状态时,继电保护装置动作发出信号、减负荷或跳闸,以便引起运行人员注意,及时地处理,保证安全用电.

3.继电保护装置还可以和供电系统的自动装置,如自动重合闸、备用电源自动投入等配合.大大缩短停电时间,从而提高供电系统运行的可靠性.

七、总结

本论文的内容主要是变电站电气二次部分的设计.本设计首先对电力系统和变电站进行总体分析,其次是对主变压器的选择,下一步就是确定变电站电气主接线的型式.然后经过短路电流的计算后,进行电力系统继电保护的设计.计算完保护后紧接着进行灵敏度的校验,校验后得出所选设备及设计线路符合安全合理性要求.在设计过程中还要对相关图纸（主接线图、自动装置）进行选择和绘制,希望本论文能够使我们对变电站的结构和设计理论有进一步的理解和认识,对电力系统有更深的了解.（作者单位：新乡职业技术学院）