地方电网规划设计

前 言

电力工业是国民经济发展的基础工业。随着经济建设的发展，发电设备的容量

也在向应增大。为了更好的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，电力系统运行越来越依靠自动控制的提高。

电力工业是国民经济的重要行业之一，它即为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，电力系统规划设计及运行的任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发，利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供可靠，允足，质量合格的电能。

通过此次设计对三年来所学的知识进一步巩固和加强，并得到了实际工作经验。设计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。在设计中逐步掌握了查阅，运用资料的能力，总结了三年来所学的电力工业的相关知识，为日后的工作打下了坚实的基础。

由于我在知识条件等方面的局限，仍存在许多不足，但在指导老师xx 和学院大力支持和帮助下，已有相当大的改进，在此表示衷心的感谢。

2012年12月

目 录

前 言 目 录

摘 要 ........................................................................................................................... 1 设计说明书

第一章 电力网的接线方式及电压等级的确定 . ........................................................ 2

第一节 电力网的接线方式 .................................................................................. 2 第二节 线路电压等级的确定 .............................................................................. 5 第三节 线路的比较及接线方式的确定 .............................................................. 6 第二章 电气主接线 ..................................................................................................... 7

第一节 电气主接线的基本要求 .......................................................................... 7 第二节 单母分段的优缺点 .................................................................................. 9 第三节 双母线接线优缺点 .................................................................................. 9 第三章 变压器的选择 ............................................................................................... 11

第一节 变压器的简单介绍 ................................................................................ 11 第二节 变压器的参数及分布 ............................................................................ 11 第三节 变压器的分接头的选择 ........................................................................ 13 第四章 电网的输电导线 ........................................................................................... 14

第一节 线路的参数 ............................................................................................ 14 第二节 电网导线的选择 .................................................................................... 15 第三节 导线的参数及校验 ................................................................................ 16 第五章 电网的潮流计算 ........................................................................................... 17

第一节 潮流计算的方法 .................................................................................... 17 第二节 最大运行方式下的潮流计算 ................................................................ 19 第三节 最小运行方式下的潮流计算 ................................................................ 20

第四节 变压器分接头的选择 ............................................................................ 21 第六章 基本继电保护配置 ....................................................................................... 23

第一节 系统继电保护 ........................................................................................ 23 第二节 主变压器保护 ........................................................................................ 23 计算书

第一章 变压器的选择 ............................................................................................... 25

第一节 变压器容量的确定 ................................................................................ 25 第二节 变压器型号及参数 ................................................................................ 26 第二章 电网输电导线 ............................................................................................... 27

第一节 导线的选择 ............................................................................................ 27 第二节 导线参数及校验 .................................................................................... 28 第三章 潮流计算 ....................................................................................................... 30

第一节 最大运行方式下的潮流计算 ................................................................ 30 第二节 最小运行方式下的潮流计算 ................................................................ 32 第三节 变压器的分接头选择及校验 ................................................................ 35 附 录 ......................................................................................................................... 38 参考文献 ..................................................................................................................... 40

摘 要

电力行业永远是国民经济的先锋行业，电能质量的好坏，可靠性，时时刻刻的影响着的民生。因此一个地域的电网应该进行合理的规划设计。本课程设计的是某一地区的电网的一次设计，规划设计一个电源A ，三个变电站a 、b 、c 。其中a 、b 、为三级负荷，c 包含有二级负荷。

根据所给出的资料数据拟定五种供电设计方案，然后选择其中的最优方案，其后的计算都围绕该方案展开。对方案中的主要设备，变压器和导线、选择其型号、容量、以及计算它们的损耗，电压分布、功率分布、最大运行、最小运行下的潮流计算、变压器的分接头等，来校验其的可行性。设计中考虑了电网的综合性能，供电的可靠性、经济性、以及该地方电网未来五年之内的变化等。

[关键词] 变压器；潮流计算；分接头；等值电路

设计说明书

第一章 电力网的接线方式及电压等级的确定

第一节 电力网的接线方式

电力系统的接线方式包括开式网络、环式网络和两端供电网络。

包括单回路放射式、干线式和链式网络 优点：简单、经济、运行方便 无备用接线缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷

开式网络包括双回路放射式、干线式和链式网络

优点：供电可靠性和电压质量高

有备用接线缺点：不经济

适用范围：电压等级较高或重要的负荷

环式接线，供电经济、可靠，但运行调度复杂，线路发生故障切除后，由于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。

两端供电接线方式必须有两个独立的电源。 无备用接线：

有备用接线：

环式网络： 两端供电网络：

电力网的接线方式有很多种，会根据地方的需求来设计出适合该地方的电网输电方案，所以有负荷的等级划分。

一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故、设备损坏，将产生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱。

二级负荷：对这类负荷中断供电，将造成大量减产，将使人民生活受到影响。 三级负荷：所有不属于第一、二级的负荷。

对第一级负荷要保障不间断供电；对第二级负荷，如有可能，也要保障不间断供电。

如下表本次地方电网规划设计中变电所C 有二级负荷，要保障其不间断供电，必须要采用双回路电源供电，来保障二级负荷的供电。 表：电网负荷（MW ），环境温度 20℃

接线方式如下：

方案一

A

方案三

A

方案二

A

方案四

第二节 线路电压等级的确定

电力网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级，在同一地域或同一电力系统内，电网的电压等级应尽量简化，根据我国经济发展迅速的特点各级电压间的级差不宜太小。

电压等级的选择原则如下表：

电能的生产规模大，其消耗的一次能源占国民经济能源总消耗的比重很大。应在电力系统中展开经济运行工作，在保证安全、可靠地发供电及电能质量达到一定指标的前提下，合理地安排各类发电厂所承担的负荷，力求降低能源消耗、厂用电率和电力网的输配电损耗等，以求得最大的经济效益。

根据本次设计的具体情况，所设计的线路距离在50~100km之间，而a 、b 、c 三个用户的用电量在10~25MW之间综合这两个条件选择110KV 的电压等级最佳。

第三节 线路的比较及接线方式的确定

变电所a 和b 只有一级负荷，考虑其经济性只需单电源单回路供电即可。变电所c 作为本设计中唯一的有二级负荷的点，在考虑经济性的同时应该考虑其可靠性，应对变电所c 单独线路, 双回路供电保障其可靠性，所以如下通过计算线路的长度可以直接反映出线路的制造价格，直接影响到经济效益。

S 1=70+80+60+50=260km S 2=70+90+50+100=310km S 3=70+50+90+80=290km S 4=70+80+90+50=270km S 5=70+100+90+60=320km

方案四的接线方式，变电c 采用双回路供电，大大提高了供电系统的可靠性，综上所述考虑其供电可靠性和经济成本，方案四很符合本次的设计接线方式的接线方式。之后的计算和设计都将围绕方案四展开。

A

方案四

第二章 电气主接线

第一节 电气主接线的基本要求

电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电器设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、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、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。

主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对主接线的基本要求主要有四个方面的内容:安全、可靠、灵活和经济。

安全性包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。

可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠的客观准是运行实践评价可靠性的标志。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。

1、在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题

(1)可靠性的客观衡量标准运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。

(2)主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次和二次设备）的可靠性的综合。因灵活性是指用最少的切换，能适应不同的运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围尽可能缩减到最小。此主接线设计，要同进考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。

(3)可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某厂是可靠的，而对另一些厂则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离发电厂（变电所）在系统中地位和作用 2、衡量主接线运行可靠性的标志

(1)断路器检修时，能否不影响供电。

(2)线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间长短，以及能否保证对重要用户的供电。

(3)发电厂、变电所全部停运的可能性。

(4)对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。 3、灵活性有以下几方面的要求

（1）调度要求：可灵活的投入和切除变压器、线路。调配电源和负荷，能够满足系统在运行方式下，检修方式下特别方式下的调度要求。

（2）检修要求：可方便的停运断路器，母线及其继电器保护设备进行安全检修，且不致影响对用户的供电。

（3）扩建要求：可容易的从初期过度到终期接线使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

4、经济性是指在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。

因此，主接线的设计应满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资小、占地面积少、电能损耗小等几个方面进行综合考虑。

供电的可靠性是电力生产的首要任务，主接线的拟定应首先满足这一基本要求，在满足这一要求时在考虑经济性。

第二节 单母分段的优缺点

优点：

○1用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同断引出两个回路由两个电源供电。

○2当一段母线发生故障，分开母联断路器，自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点：

○1当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

○2当出现为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 ○3扩建时需向两个方向均衡扩建。 适用范围：

○16-10KV 配电装置出线回路数为6回及以上时。 ○235-63KV 配电装置出线回路数为4-8回时。 ○3110-220KV 配电装置出线回路数为4-8回时。

第三节 双母线接线优缺点

优点：

○1供电可靠。通过两组母线隔离开关得到换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电一组母线故障后，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。当有双架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母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，可将该回路断开，单独接至一组母线上。 缺点：

○1增加一组母线时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。 适用范围：

当出线回路数和母线上的电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：

○16～10KV 配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。

○235～63 KV配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负荷较大时。

○3110～220 KV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110～220 K配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。

第三章 变压器的选择

第一节 变压器的简单介绍

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。

主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。 按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。

变压器组成部件包括器身（铁芯、绕组、绝缘、引线）、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置、保护装置（吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等）和出线套管。

第二节 变压器的容量及台数

主变压器容量一般按变电所建成后5~10年规划负荷来选择，并根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。

负荷量：

'=(1+m ) t S max S max

'—预测最大负荷； S max

S max —按负荷数据统计的最大负荷；

m—负荷年增长率，按7%左右考虑。

对装有两台主变压器的变电所，应能在一台停运时，另一台变压器容量在计及过负

荷能力允许时间内，仍能保证对Ⅰ类及Ⅱ类负荷的连续供电。每台变压器容量一般有：

S N =0. 6S m

S m —变电所最大负荷。

因本设计是小型区域电网，考虑其经济性和对未来的规划选择五年较为适合。 所以 变电所a 选择SFE9—40000/110 型号变压器。 变电所b 选择SFE9—40000/110 型号变压器。 变电所c 选择SFE9—31500/110 型号变压器、两台。

1、电阻R T

2

∆P S U N R T = 2

S N

∆P S 的单位是W ，S N 的单位是VA, UN 的单位是V 。

2、电抗X T

2

U S (%)U N

X T =⨯

100S N

3、电导G T

G T =

∆P 0

2U N

∆P 0的单位是W ， GT 的单位是S 。

4、电纳B T

B T =

I 0%S N

⨯2 100U N

B T 的单位是S 。

第三节 变压器的分接头的选择

双绕组变压器的高压侧绕组的高、中压侧绕组都设有几个分接头供选择使用。容量在8000kVA 以上的有五个分接头，分别在1.05U N 、1.025U N 、U N 、0.975U N 、0.95U N 几处引出，即115.5kv 、112.75kv 、110kv 、107.25kv 、104.5kv 。

变压器有载调压变压器的高压侧有可以调节分接头的调压绕组，能在带有负荷的情况下改变分接头，调压范围也比较大，一般在15％以上。目前我国110kV 电压级的有载调压变压器的调压范围为±8×2.5％，有十七个分接头。

1、电力系统正常运行时的调压方法

1逆调压：高峰负荷时升高中枢点电压（至105%U N ），低谷负荷时降低中枢点电○

压（至U N ）。适用于供电线路较长，负荷变动较大的中枢点。 调压设备：调相机、静电电容器、有载调压变压器。

2顺调压：高峰负荷时允许中枢点电压降低（但不低于102.5%U N ）, 低谷负荷时○

允许中枢点电压升高（但不允许高于107.5%U N ）。适用于供电线路不长，负荷变动不大的中枢点。不用装特殊的调压设备。

3常调压：任何情况下都保证中枢点电压基本不变。如（102%～105%）U N 。通过○

合理选择变压器变比和并联电容器来调压。

第四章 电网的输电导线

第一节 线路的参数

其中电阻反映线路通过电流是产生的有功功率损耗；电抗反映载流导体周围的磁场效应；电导反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生的有功功率损耗；电纳则反映带电导线周围的电场效应。

本系统线路均为100km 以下，为简化计算，只考虑电抗，其他参数忽略不计。

第二节 电网导线的选择

架空送电线路导线截面积的选择，应根据5～10年电力系统发展规划进行。 1送电线路的导线截面积，一般根据经济电流密度选择。对于大跨越导线 ○

的截面积，一般按长期允许载流量的选择。

2送电线路所采用的导线和避雷线，应符合公家颁布的产品规格，铝绞线、 ○

钢芯铝绞线＆扩径导线的规格及其长期允许载流量。

3导线截面积学则的一般做法：先按经济电流密度初选导线标称截面积， ○

然后作电压损失、机械强度、电晕、发热等技术条件的校验，有必要时尚需作技术经济比较，确定导线截面积及相应的导线型号。 经济电流密度（单位：A/mm2）

1、截面选择

按经济电流密度选择导线截面积时，可按下式计算:

A ec

I 30j ec

式中 I 30---正常工作时的最大持续工作电流

j ec ----经济电流密度。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数

T max ，将有不同取值。

（1）电源A 到变电所a 的导线选择

电源A 到变电所a 的导线 采用LGJ —120导线 （2）变电所A 到变电所c 的导线选择

电源A 到变电所c 的导线 采用LGJ —240导线 （3）变电所A 到变电所b 的导线选择

电源A 到变电所b 的导线 采用LGJ —150导线

第三节 导线的参数及校验

1、电源A 到变电所a 的导线 采用LGJ —120导线架设，Djj =5m LGJ—120的载流量为380A 大于I 30=125A符合发热条件的要求。

2、电源A 到变电所c 的导线 采用LGJ —240导线架设, Djj =5m LGJ—240的载流量为610A 大于I 30=367A所以符合发热条件的要求。

3、变电所A 到变电所b 的导线 采用LGJ —150导线架设，Djj =5m LGJ—150的载流量为445A 大于I 30=164A符合发热条件的要求。

第五章 电网的潮流计算

第一节 潮流计算的方法

1、简单辐射网络的潮流计算 (1)功率的计算

电力网络的功率损耗由各元件等值电路中不接地支路阻抗损耗和接地支路导纳损耗构成。

① 阻抗损耗

② 导纳损耗 输电线： 变压器：

注意：由公式可知导纳损耗只与系统电压和变压器自身参数有关，后面损耗计算时只需计算系统的导纳损耗。而本设计属于短距离输电，导线的导纳可忽略不计。

(2)电压的计算

当功率通过元件阻抗（Z=R+jX ）时，产生电压降落

2

∆S Y =∆P Y +j ∆Q Y =U (G T +jB T )2∆S Y =∆P Y +j ∆Q Y =U (G -jB )

S 2P 2+Q 2

(R +jX )∆S Z =∆P Z +j ∆Q Z =2(R +jX )=

U U 2

dU =∆U +j δU =

PR +QX PX -QR

+j U U

注意：要分清楚从受电端计算还是从送电端计算

(3)潮流的计算

① 已知同一端的功率和电压，求另一端功率和电压；方法为从已知功率、电压端，齐头并进逐段求解功率和电压，如下图所示

② 已知始端电压、末端功率，求始端功率、末端电压（以此居多）；或已知末端电压、始端功率，求末端功率、始端电压。

求解方法总结为“一来、二去”共两步来逼近需求解的网络功率和电压分布。 一来即：设所有未知电压节点的电压为线路额定电压，从已知功率端开始逐段求功率，直到推得已知电压点得功率；二去即：从已知电压点开始，用推得的功率和已知电压点的电压，往回逐段向未知电压点求电压。在计算中，上述过程一般只需要做一次。

但当一次“来、去”完毕后，此电压与初始假设电压相差较大时，可再一次假设未知电压节点的电压值为刚刚计算得到的节点4电压值，继续进行“来、去”计算，直到前后两次同一点的电压值相差不大。

2、变电所较多的开式网络的潮流分布

计算步骤：

① 根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等值电路简化。 ② 根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到送电端，逐一近似计算各元件的功率损耗，求出各节点的注入和流出的功率，从而得到电力网络的功率分布。

1

求功率

求电压

2

求功率 求电压

3

求功率 求电压

4 U 4（已知）

S 4（已知） 计算起点

第二节 最大运行方式下的潮流计算

最大运行方式下：

变电站a 的有功：P=15 MW 无功：Q=11.25 MW 变电站b 的有功：P=20 MW 无功：Q=15 MW 变电站c 的有功：P=25 MW 无功：Q=18.75 MW

1、功率分布

本设计是短距离送电，线路导纳可忽略不计。 （1）A 到a 段：

Aa 段线路首端的功率为：15+j13.35

（2）A 到b 段：

Ab 首端功率为20+j18.96

（3）A 到c 段：因为c 为双回路 Ac段线路首端的功率为：25+j22.1 2、变电站电压分布

（1）变电站a 电压降：107.81kv （2）变电站b 电压降：103.69kv （3）变电站c 电压降：104.25kv

第三节 最小运行方式下的潮流计算

最小运行下

变电站a 的有功：P=10 无功：Q=7.5 变电站c 的有功：P=20 无功：Q=15 变电站b 的有功：P=15 无功：Q=11.25 1、功率分布 （1）A 到a 段：

Aa 首端的功率为： 10+j8.42 (2)A到b 段：

Ab 首端功率为：15+j13.45 (3)A到c 段：因为c 为双回路 Ac首端的功率为：20+j17.13 2、电压分布

（1）变电站a 电压降：110.87kv （2）变电站b 电压降：107.33kv （3）变电站c 电压降：106.94kv

第四节 变压器分接头的选择

双绕组变压器的高压侧绕组的高、中压侧绕组都设有几个分接头供选择使用。容量在8000kVA 以上的有五个分接头，分别在1.05U N 、1.025U N 、U N 、0.975U N 、0.95U N 几处引出，即115.5kv 、112.75kv 、110kv 、107.25kv 、104.5kv 。

变压器有载调压变压器的高压侧有可以调节分接头的调压绕组，能在带有负荷的情况下改变分接头，调压范围也比较大，一般在15％以上。目前我国110kV 电压级的有载调压变压器的调压范围为±3×2.5％，有七个分接头。 1、电力系统正常运行时的调压方法

1逆调压：高峰负荷时升高中枢点电压（至105%U N ），低谷负荷时降低中枢点电○

压（至U N ）。适用于供电线路较长，负荷变动较大的中枢点。

调压设备：调相机、静电电容器、有载调压变压器。

2顺调压：高峰负荷时允许中枢点电压降低（但不低于102.5%U N ）, 低谷负荷时○

允许中枢点电压升高（但不允许高于107.5%U N ）。适用于供电线路不长，负荷变动不大的中枢点。不用装特殊的调压设备。

3常调压：任何情况下都保证中枢点电压基本不变。如（102%～105%）U N 。通过○

合理选择变压器变比和并联电容器来调压。 2、变压器的分接头的选择

SFZ9系列变压器各分接头电压如下表

最大运行方式下：

变压器a:（逆调压） 分接头选112.75kv 变压器b:（逆调压） 分接头选108.625kv 变压器c:（顺调压） 最小运行方式下：

变压器a:（逆调压） 变压器b:（逆调压） 变压器c:（顺调压）

分接头选111.375kv 分接头选116.875kv 分接头选112.75kv 分接头选114.125kv

第六章 基本继电保护配置

第一节 系统继电保护

1、系统继电保护及自动装置

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。 2、继电保护配置原则

根据GB14285《继电保护和安全自动装置技术规程》中有关条款《继电保护二十五项反事故措施要点》、《电力系统继电保护》教材。 3、 110千伏系统

110千伏线路配置阶段式距离保护，要求能反应相间及接地故障。

对于110千伏双母线接线，配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护。 每条线路配置功能齐全，性能良好的的故障录波装置。

第二节 主变压器保护

电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备, 它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果, 同时大容量变压器也是非常贵重的设备, , 因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。

变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。

对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护：

1为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低，对于0.8MVA 及以上的油侵式变压○

器和户内0.4MVA 以上变压器, 应装设瓦斯保护。

2为反应变压器绕组和引线的相间短路, 以及中性点直接接地电网侧绕组和引线○

的接地短路及绕组匝间短路, 应装设纵差保护或电流速断保护。对于6.3MVA 及以上并列运行变压器和10MVA 及以上单独运行变压器, 以及6.3MVA 及以上的所用变压器, 应装设纵差保护。

3为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差保护(或电流速○

断保护) 的后备应装设过电流保护. 例如, 复合电压起动过电流保护或负序过电流保护。

4为反应大接地电流系统外部接地短路, 应装设零序电流保护。 ○

5为反应过负荷应装设过负荷保护。 ○

计算书

第一章 变压器的选择

第一节 变压器容量的确定

负荷量：

'=(1+m ) t S max S max

'—预测最大负荷； S max

S max —按负荷数据统计的最大负荷；

m—负荷年增长率，按7%左右考虑。

对装有两台主变压器的变电所，每台变压器容量一般有：

S N =0. 6S m

S m —变电所最大负荷。

'=(1+m ) t S max =(1+7%)5⨯2+11. 252 =26.6 MVA 变电站a 五年后的负荷为S max

'=(1+m ) t S max =(1+7%)5⨯202+152 =35 MVA 变电站b 五年后的负荷为S max

'=(1+m ) t S max =(1+7%)5⨯252+18. 752 =43.4 MVA 变电站c 五年后的负荷为S max

变电站c 双电源供电：S N =0. 6⨯S m =0.6⨯43.4=26.04MVA

第二节 变压器型号及参数

1、型号

变电所a 选择SFE9—40000/110 型号变压器。 变电所b 选择SFE9—40000/110 型号变压器。 变电所c 选择SFE9—31500/110 型号变压器、两台 2、参数

SFE9—31500/110的参数

10. 51102

电抗: XT ==40.33Ω ⨯

10031. 5

SFE9—40000/110的参数

10. 51102

⨯ 电抗: XT ==31.8Ω 10040

第二章 电网输电导线

第一节 导线的选择

经济电流密度（单位：A/mm2）

（1）电源A 到变电所a 的导线选择 I 30=

P 3019000

==125(A)

U N COS Φ⨯110⨯0. 8

I 30

==109（mm 2） j ec

A ec =

电源A 到变电所a 的导线 采用LGJ —120导线 （2）变电所A 到变电所c 的导线选择 I 30=

P 3031000+25000

==367(A)

U N COS Φ⨯110⨯0. 8

367⨯0.6=220(A) A ec =

I 30220==191（mm ） j ec 1.15

电源A 到变电所c 的导线 采用LGJ —240导线

（3）变电所A 到变电所b 的导线选择 I 30=P 3025000==164(A) U N COS Φ⨯110⨯0. 8

I 30164==143（mm ） j ec 1.15 A ec = 电源A 到变电所b 的导线 采用LGJ —150导线

第二节 导线参数及校验

1、电源A 到变电所a 的导线 采用LGJ —120导线架设，Djj =5m 线路的参数

查表得线路感抗为：0.423(Ω/km)

Z Aa =j0.423⨯70=j29.6Ω

LGJ—120的载流量为380A 大于I 30=125A符合发热条件的要求。

2、电源A 到变电所c 的导线 采用LGJ —240导线架设, Djj =5m 线路的参数

查表得感抗为：0.401(Ω/km)

Z Ac =j0.401⨯50=j20.0Ω

LGJ—240的载流量为610A 大于I 30=367A所以符合发热条件的要求。

3、变电所A 到变电所b 的导线 采用LGJ —150导线架设，Djj =5m 线路的参数

查表得感抗为：0.416(Ω/km)

Z Ab =0.416 100=j41.6Ω

LGJ—150的载流量为445A 大于I 30=164A符合发热条件的要求。

第三章 潮流计算

第一节 最大运行方式下的潮流计算

最大运行方式下：

变电站a 的有功：P=15 MW 无功：Q=11.25 MW 变电站b 的有功：P=20 MW 无功：Q=15 MW 变电站c 的有功：P=25 MW 无功：Q=18.75 MW

1、线路

本设计是短距离送电，线路导纳可忽略不计。

（1）A 到a 段： 22152+11. 252~p a +Q a ⨯j 40. 33=j1.17 ∆S Ta =⨯Z Ta =22110U N

~~~ S Aa '=S a +∆S Ta =15+j1.17+j11.25=15+j12.42 2'2152+12. 422~p 'Aa +Q Aa ⨯j 29. 6=j0.93 ∆S Aa =⨯Z Aa =22110U N

~~~ S Aa =S '+∆S Aa Aa =j0.93+15+j12.42=15+j13.35 Aa 段线路首端的功率为： 15+ j13.35

（2）A 到b 段： 2202+152~p b +Q b 2⨯j 31. 8=j1.64 ∆S Tb =⨯Z Tb =22110U N

~~~ S Ab '=S b +∆S Tb = 20+j16.64

2'2202+16. 642~p 'Ab +Q Ab ⨯j 41. 6=j2.32 ∆S Ab =⨯Z Ab =22110U N

~~~ S Ab =S '+∆S Ab Ab =j2.32+20+j16.64=20+j18.96

Ab 首端功率为20+j18.96

（3）A 到c 段：因为c 为双回路 252+18. 752~p c 2+Q c 2⨯j 40. 33=j3.25 ∆S Tc =⨯Z Tc =22110U N

~~~∆S Tc '=S c + S Ac =25+j20.38 2

2'2252+20. 382~p 'Ac +Q Ac ⨯j 20. 0=j1.72 ∆S Ac =⨯Z Ac =22110U N

~~~ S Ac =S '+∆S Ac Ac =j1.72+25+j20.38=25+j22.1

Ac段线路首端的功率为： 25+j22.1

2、变电站高压母线

(1)变电站a ： ∆U Aa =Q Aa ⨯X Aa 13. 35⨯29. 6==3.41 116U A

U a =U A -∆U Aa =112.59 ∆U Ta Q '⨯X Ta 13. 35⨯40. 33=4.78 =Aa =112. 59U a

'=U a -∆U Ta =107.81 U a

(2)变电站b ： ∆U Ab =Q Ab ⨯X Ab 18. 96⨯41. 6==6.80 116U A

U b =U A -∆U Ab =109.20 ∆U Tb =18. 96⨯31. 8Q 'Ab ⨯X Tb =5.52 =109. 20U b

'=U b -∆U Tb =103.69 U b

(3)变电站c ： ∆U Ac =Q Ac ⨯X Ac 22. 1⨯20. 0==3.81 116U A

U c =U A -∆U Ac =112.19 ∆U Tc =22. 1⨯40. 33Q 'Ac ⨯X Tc =7.94 =112. 19U c

'=U c -∆U Tc =104.25 U c

第二节 最小运行方式下的潮流计算

最小运行下

变电站a 的有功：P=10 无功：Q=7.5

变电站c 的有功：P=20 无功：Q=15

变电站b 的有功：P=15 无功：Q=11.25

1、功率分布

（1）A 到a 段： 22102+7. 52~p a +Q a ⨯j 40. 33=j0.52 ⨯Z Ta = ∆S Ta =22110U N

~~~ S Aa '=S a +∆S Ta =10+j8.02

2'2102+8. 022~p 'Aa +Q Aa ⨯j 29. 6=j0.40 ∆S Aa =⨯Z Aa =22110U N

~~~ S Aa =S '+∆S Aa Aa =j0.40+10+j8.02=10+j8.42

Aa 段线路首端的功率为： 10+j8.42

(2)A到b 段： 2152+11. 252~p b +Q b 2⨯j 31. 8=j0.92 ∆S Tb =⨯Z Tb =21102U N

~~~ S Ab '=S b +∆S Tb =15+j12.17 2'2152+12. 172~p 'Ab +Q Ab ⨯j 41. 6=j1.28 ∆S Ab =⨯Z Ab =22110U N

~~~ S Ab =S '+∆S Ab Ab =j1.28+15+j12.17=15+j13.45

Ab 首端功率为15+j13.45

(3)A到c 段：因为c 为双回路 202+152~p c 2+Q c 2⨯j 40. 33=j2.08 ∆S Tc =⨯Z Tc =21102U N

~~~∆S Tc '=S c + S Ac =20+j16.04 2

2'2202+16. 042~p 'Ac +Q Ac ⨯j 20. 0=j1.09 ∆S Ac =⨯Z Ac =21102U N

~~~ S Ac =S '+∆S Ac Ac =j1.09+20+j16.04=20+j17.13

Ac段线路首端的功率为： 20+j17.13

2、电压分布

(1)变电站a ： ∆U Aa =Q Aa ⨯X Aa 8. 42⨯29. 6==2.15 116U A

U a =U A -∆U Aa =113.85 ∆U Ta =8. 42⨯40. 33Q 'Aa ⨯X Ta =2.98 =113. 85U a

'=U a -∆U Ta =110.87 U a

（2）变电站b: ∆U Ab =Q Ab ⨯X Ab 13. 45⨯41. 6==4.82 116U A

U b =U A -∆U Ab =111.18 ∆U Tb =13. 45⨯31. 8Q 'Ab ⨯X Tb =3.85 =111. 18U b

'=U b -∆U Tb =107.33 U b

(3)变电站c: ∆U Ac =Q Ac ⨯X Ac 17. 13⨯20. 0==2.95 116U A

U c =U A -∆U Ac =113.05 ∆U Tc =17. 13⨯40. 33Q 'Ac ⨯X Tc =6.11 =113. 05U c

'=U c -∆U Tc =106.94 U c

第三节 变压器的分接头选择及校验

1、最大运行下

变电站a:（逆调压）

'=107.81kv U a

'⨯ U 1t max =U a 11U N =112.94kv =107. 81⨯10. 5U 2max

112.94kv 接近112.75kv 所以分接头选112.75kv 校验： '⨯ U 1t max =U a 11U N =10.52kv =107. 81⨯112. 75U 2max

电压偏移量：

U max =10. 5-10. 52⨯100%=0.2% 符合要求 10

变电站b:（逆调压）

'=103.69kv U b

'⨯ U 1t max =U b 11U N =18.63kv =103. 69⨯10. 5U 2max

108.63kv 接近108.625kv 所以分接头选108.625kv 校验： '⨯ U 1t max =U b 11U N =10.50kv =103. 69⨯108. 625U 2max

电压偏移量：

U max =10. 5-10. 50⨯100%=0 符合要求 10

变电站c:（顺调压）

'=104.25kv U c

U 1t max =U '⨯U N 11

c U =104. 25⨯=111.89kv

2max 10. 25

111.89kv 接近111.375kv 所以分接头选111.375kv 校验： U '⨯U N

1t max =U U =104. 25⨯11

c 111. 375=10.29kv 10. 25kv

2max

2、最小运行：

变电站a:（逆调压）

U 'a =110.87kv U U N 11

1t min =U 'a ⨯U =110. 87⨯=116.15kv

2min 10. 5

116.15kv 接近116.875kv 所以分接头选116.875kv 校验： U '⨯U N 11

1t min =U a U =110. 87⨯=10.43kv

2min 116. 875

电压偏移量：

U 10. 5-10. 43

min =10⨯100%=0.7% 符合要求

变电站b:（逆调压）

U 'b =107.33kv U 1t min =U '⨯U N 11

b U =107. 33⨯=112.44kv

2min 10. 5

112.44kv 接近112.75kv 所以分接头选112.75kv 校验：

符合要求

U 1t min =U '⨯U N 11

b U =107. 33⨯

2min 112. 75=10.47kv

电压偏移量：

U . 5-10. 47

min =10

10⨯100%=0.3% 符合要求

变电站c:（顺调压）

U 'c =106.94kv U '⨯U N 11

1t min =U c U =106. 94⨯=114.76kv

2min 10. 25

114.76kv 接近114.125kv 所以分接头选114.125kv 校验： U 1t min =U '⨯U N 11

c U =106. 94⨯=10.31kv 10. 25kv

2min 114. 125

所以 变压器a ： 最大运行时 选择 112.75kv 分接头 最小运行时 选择 116.875kv 分接头 变压器b ： 最大运行时 选择 108.625kv 分接头 最小运行时 选择 112.75kv 分接头 变电站c ： 最大运行时 选择 111.375kv 分接头 最小运行时 选择 114.125kv 分接头

符合要求

附录

等值电路图：

最大潮流分布图：

最小潮流分布图：

参考文献

［1］ 曹绳敏. 电力系统课程设计及毕业设计参考资料. 北京.1995年5月第一版. 中国

电力出版社 P.10-120

［2］ 弋东方. 电力工程电气设计手册(电气一次部分). 北京.1989年12月第一版. 中国

电力出版社 P.10-15

［3］ 范锡普. 发电厂电气部分. 北京.1995年11月第1版. 中国电力出版社 P.65-70 ［4］ 黄纯华. 发电厂电气部分课程设计参考资料. 湖南.1987年6月第2版. 水利水电出

版社 P.22-30

［5］ 何仰赞, 温增银. 电力系统分析(上、下册). 北京.2002年1月第3版. 华中科技大

学出版社 P.50-80