━公企供电课程设计
变电所二次系统的作用是用来控制、调整和监视变电所一次设备运行状态的，它由各种继电保护装置、安全自动装置、直流系统、中央信号系统、测量计量表计、综合自动化装置以及附属的二次回路等组成，是变电所中很重要的部分。近年来，大量的变电所无人值守化、综合自动化改造工作的大部分工作都是针对二次系统进行的。在新建变电所过程中，所有的设备均是处于不带电状态，二次接线只需按照设计图纸施工。而在老变电所进行改造时，为了电力用户的利益，不能大面积停电，甚至有的重要负荷根本就不允许停电，故而改造工作只能分部或分单元停电，相应二次装置也只能部分停电，因此二次设备改造大多数情况下都是在二次系统带电或部分带电的条件下进行的。为保证变电所运行设备的安全可*运行，在二次系统改造时就必须采取很严密的技术措施，杜绝继电保护\"三误\"事故的发生。本人从多年来日常的二次系统维护和变电所二次系统改造工作中
总结出带电作业的施工技术经验，和从事该项工作的同行们进行切磋。 二次系统带电作业的技术要求最基本的应是保障安全需要。主要有防止电流互器二次回路开路，电压互感器二次回路短路、失压，直流控制电源、保护电源消失，
直流系统短路、接地，以及工作人员低压触电等。 一，在电流互感器二次回路上工作的技术措施
在电流互感器二次回路的工作有变更电流互感器的极性，保护及自动化装置电流回路校验，带电流线圈的表计校验，拆除、增加和更换电流回路二次电缆等。 电流回路中的每个节点的端子排一般均为试验端子，如老式的原南自厂的NJD/S型 和现在常用的南京菲尼克斯的URTK/S型试验端子，这种端子中间有可打开的连接片，两端是电缆连接点，连片和电缆连接点中间是试验接线连接点。这种端子可以很方便地进行断开和短接间的连接片，再行拆除该相的短接线，短接线拆除后在钳表上测得的电流应和端子排输入端的电流一致。如果不一致或拆除短接
线时有明显的火花产生则说明外部二次回路有问题。
二，在电压互感器二次回路上工作的技术措施
在电压互感器二次回路上的工作有常规保护及自动装置电压回路调试，电压表计校验，新装置电压回路的接入，电压小母线的拆除、改造，电压电缆的更换等。 电压互感器二次回路是整个变电所相同电压等级的设备共用的，除了在电压互感器停电检修且二次侧没有并列时，电压互感器二次回路始终是带电运行的。所以在此回路上工作除了有技术措施外工作人员还必须有严谨细心的工作状态，任何
一点不慎都可能引起电压回路断线或接地，结果会导致继电保护和安全自动装置的电压回路异常，甚至会造成继电保护和安全自动装置的误动作和拒动作。 在常规调试校验中，一般装置上均安装有供给电压用的自动空气开关或熔丝，只需断开开关或取下熔丝装置内部的电压回路即不带电，这时用万用表测量出不带电的端子或端头，试验所加电压便可接入其上。在没有自动空气开关或熔丝的装置上工作，只能从电压端子处解开回路，强烈建议不应解开从外部（电缆或小母线）引至端子排的线头，而是解开从端子到装置内部的线头，试验线接至解下的线头上。有一种老产品操作箱里是带磁保持的电压切换继电器，当一次设备停电检修时，切换继电器还有一组是动作状态，如原南京自动化研究院的LFP941A保护装置，电压回路直接从操作箱就接入保护装置背板的电压端子，中间并没有串接自动空气开关，针对它有一种简便方法就是把电压切换插件板拔出来。 新接的电压电缆或小母线引下线的接法首先检查装置内部的电压回路应没有短路、绝缘良好，再将即将接入的线对好线，套上清晰的标示号头，先接上装置侧不带电的一端，再接电缆的另一头或小母线上。电气负荷计算方法有：需要系数法、利用系数法、二项式系数法、单位面积功率计算法、单位产品功率计算法等。 （1）、需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷；
（2）、利用系数法：采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台娄和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数求得计算负荷；
（3）、二项式系数法：将负荷分为基本负荷和附加负荷，后者考虑一定数量大容量设备影响；
（4）、单位面积功率法、单位指标法、单位产品耗电量法等，可用于初步设计用电量指标的估算，对于住宅建筑，在设计各阶段均可使用单位面积功率法。
它们的应用范围各不一样，按《民用建筑电气设计规范》3.4.2.1.“在方案设计阶段可采用单位指标法；在初步设计阶段，宜采用需要系数法。”可见：民用建筑电气计算负荷推荐采用需要系数法；这是因为民用建筑中电气设备很少有特别突出的大功率设备，而按照需要系数法简单易行；而在工业建筑中，由于各设备的用电量存的很大差异，用需要系数法进行计算与实际就存在很大出入。 设计及计算说明书
（1）说明书要求书写整齐，层次清楚。
（2）计算书内容：为各设计内容最终成果的 确定提供依据进行的 技术分析、论证和定量计算，如供电线路导线的选择、短路电流的计算、电气设备选择、及继电保护的配置等。
（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。
表1发电机主要参数 厂名 鸡冠变电站 机号 #1-2 型号 QFS-50-2 P0（MW） U0（KV） COSφ Xd*″ 50 10.5 0.8 0.226
变电所属于中小型变电所，进线端电压为66kV变电所。本次设计的变电所位于城市的工业区附近。其变电所电气一次部分主要采用66kV进线两回，10kV出线五回，35kV出线四回。由于此变电所所在位置交通便利,且为330kV以下,所以应选用三相变压器。本次设计最重要的任务是一次系统中的接线形式、变压器、母线和电器设备的选择；变压器出线的继电保护等主要内容。设计以电力供应和传输安全、可靠、灵活、经济为原则。，采用两台变压器SFSL1-25000/110。二次侧则采用目前较为先进的微机型继电保护技术，PCS2630变电所自动化系统选用为本次设计的继电保护装置。
现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线应合理。 一、主接线的设计依据：
1． 变电所在电力系统中的地位和作用。 2． 变电所的分期和最终建设规模。
3． 负荷的大小和重要性，一级负荷必须设两个独立电源供电；二
级负荷一般也设两个独立电源供电；三级负荷一般只设一个电源供电。
4． 系统备用容量大小。
5． 系统专业对电气主接线提供的具体资料。 二、主接线的设计原则： 1． 接线方式。 2． 主变压器的选择。 3． 断路器的设置。 三、主接线设计的基本要求：
1 运行的可靠
断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。
2 具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。
3 操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
1.按工作电压选择:
选用的电器允许最高工作电压不能低于该回路的最高运行电压,即:
Umax ≥ Ug
式中：Umax — 电器允许最高工作电压；Ug — 回路的最高运行工电压；一般电器允许的最高工作电压:当额定电压在220KV及以下时为1.15UN； 额定电压在330～500KV时为1.1UN。而实际电网的最高运行电压Un一般不超过1.1 UNS,故选择电器时,一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择。即: UN ≥ UNS
2.按工作电流选择:
选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压电器没有连续过载能力，在选择其额定电流IN时,应不小于在各种合理运行方式下该回路的最大持续工作电流Imax
电气设备的选择原则
1.高压断路器的选择
高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。
本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。
选择断路器时应满足以下基本要求：
1）.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。
2）.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。
3）.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。
4）.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体小、重量轻、安装维护方便。
断路器选择的具体技术条件：
1）、电压：Ug（电网工作电压）≤ Un；
2）、电流：Ig·max（最大持续工作电流）≤ In；
由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流Ig·max.。 2.隔离开关的选择
隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。
选择隔离开关时应满足以下基本要求：
1）.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。 2）.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。
3）.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性机械强度和绝缘强度。 4）.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。
5）.隔离开关的结构简单，动作要可靠。
6）.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。
隔离开关选择的具体技术条件
1）、电压：Ug（电网工作电压）≤ Un
2）、电流：Ig·max（最大持续工作电流）≤ In
由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流Ig·max.
3）、动稳定
ich ≤ imax
式中：ich — 三相短路电流冲击值 imax — 断路器极限通过电流峰值 4）、热稳定
I∞²tdz ≤ It²t
式中：I∞ — 稳态三相短路电流；
tdz — 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； It — 断路器t秒热稳定电流 3.各级电压母线的选择
选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容： 1）、选择母线的材料，结构和排列方式； 2）、选择母线截面的大小；
3）、检验母线短路时的热稳定和动稳定；
4）、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕； 5）、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。
4 经济上合理
主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。
5 应具有扩建的可能性
由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。
变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 四、高压配电装置的基本接线及适用范围 1．单母接线的优缺点：
优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：不够灵活可靠，任意元件故障或检修，均须使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部母线仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。 适用范围：一般只适用于一台发电机和一台主变压器以下二种况： 1）、6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回； 2）、35-63KV配电装置的出线回路数不超过3回。
变压器的选择
一、 主变压器选择 1．选择原则
1） 为保证供电可靠性，在变电所中，一般装设两台主变压器； 2） 为满足运行的灵敏性和可靠性，如有重要负荷的变电所，应选择两台三绕组变压器，选用三绕组变压器占的面积小，运行及维护工作量少，价格低于四台双绕组变压器，因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器；
3） 装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故后其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%以上，并保证用户的一级和二级全部负荷的供电。
2.变电所主变压器台数的确定 主变台数确定的要求：
1）.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。
2）.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用双母线接线的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。 3.变电所主变压器容量的确定 主变压器容量确定的要求：
1）.主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。
35KV系统 S甲 = 86.81MVA S乙 = 87.47MVA 10KV系统 S甲 = 9.44MVA S乙 = 8.11MVA S丙 = 67.51MVA S丁 = 70.41MVA S丙 = 9.78MVA S丁 = 13.43MVA 故35 KV选择S丙方案,10KV选择S乙方案。 变电所总负荷：S110= Ki（S35+ S10）×（1+5%）5
=（0.9×67.5+0.85 ×8.11）×（1+5%）5 =86.57MVA
主变容量: S总 = 86.57×70%=60.6MVA
2）.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。S总=60.6MVA由于上述条件所限制。故选两台63000KVA的主变压器就可满足负荷需求。 4.变电站主变压器型式的选择
具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；35kV采用Y０连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用
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