220kV变电所继电保护设计

本科毕业设计说明书

220kV变电所继电保护设计

220kV SUBSTATION RELAY PROTECTION DESIGN

学院（部）：电气与信息工程学院

专业班级：电气11-2班

学生姓名：杜万永

指导教师：徐公林

年月日

220kV变电所继电保护设计

摘要

继电保护是电力系统中极为重要的部分，继电保护可以在系统发生事故时切除故障障，减少故障对正常运行设备的影响，提高电力系统运行稳定性。

本次设计是针对220kV变电所的继电保护部分而设计的，本设计中主要涉及内容包括：电气主接线设计、短路计算、继电保护等。

关键词：短路计算，继电保护，变压器保护

220kV SUBSTATION RELAY PROTECTION DESIGN

ABSTRACT

Relay protection is an important part in power system，Relay protection can be removed fault barrier when system accidents，Reduce the influence of fault to the normal operation of the equipment, and improve power system stability This design is designed for 220 kV substation relay protection part, mainly involved in the design of the content includes: the main electrical wiring design, short circuit calculation and relay protection, etc.

KEYWORDS: short circuit calculation, relay protection, transformer protection

目录

220KV变电所继电保护设计...................................................................................................... I

摘要............................................................................................................................................. I ABSTRACT .............................................................................................................................. II 1绪论.. (1)

1.1电力系统继电保护概念 (1)

1.2继电保护的重要性 (1)

1.3继电保护的作用 (2)

1.4对继电保护的基本要求 (3)

1.5继电保护的构成和分类 (4)

1.5.1构成 (4)

1.5.2分类 (4)

1.6发展过程及前景 (5)

2设计任务书 (6)

2.1设计的原始资料及依据 (6)

2.2应完成的设计任务： (7)

2.3设计成品 (7)

2.4资料分析 (7)

3电气主接线方案 (9)

3.1主变压器的选择 (9)

3.1.1主变压器的类型 (9)

3.1.2主变压器容量和台数的选择 (10)

3.2主接线形式的选择和说明 (11)

3.2.1主接线的设计原则 (11)

3.2.2主接线的设计要求 (12)

3.2.3主接线的设计程序 (13)

3.2.4主接线的确定 (13)

4 短路计算 (15)

4.1短路计算的目的 (15)

4.2短路的类型 (15)

4.3短路计算的基本假定 (15)

4.4计算步骤 (16)

4.5计算公示 (16)

4.6系统等值电路图 (17)

4.7详细计算 (17)

4.8220K V母线上的K1点发生短路时的短路计算 (19)

4.960K V母线上的K2点短路时的短路计算 (21)

5 电气设备的选择和校验 (24)

5.1电气设备的选择 (24)

5.2设备选择的技术条件 (24)

5.3断路器、隔离开关的选择和校验 (25)

5.3.1220kV侧断路器和隔离开关的选择与校验 (25)

5.3.260kV侧断路器和隔离开关的选择与校验 (27)

5.4电压互感器、电流互感器的选择与校验 (28)

5.4.1220kV侧电流互感器、电压互感器的选择 (28)

5.4.260kV侧电流互感器、电压互感器的选择 (29)

5.5母线的选择 (29)

5.5.1220kV侧母线的选择 (29)

5.5.260kV侧母线的选择 (30)

6继电保护的配置和整定计算 (31)

6.1继电保护基本知识 (31)

6.2母线保护 (31)

6.3输电线路保护 (33)

6.4变压器保护 (36)

6.4.1瓦斯保护 (36)

6.4.2纵联差动保护 (36)

结论 (40)

参考文献 (41)

致谢 (42)

1绪论

在当前社会下，中国的科学技术正在飞速发展，而电能是科技和设备的根本，因此电力系统也有了跨越式的发展。随着我国的社会发展，人们对供电的稳定性有了更高的要求，这就使得在变电输电过程中的继电保护需要有更高的可靠性，这样才能保证有稳定的电力输送。在电网和各种自动化系统中继电保护被广泛应用，其本身的重要性使得继电保护在近些年内有了巨大的发展。新技术的发展,也创造了继电保护的更好的发展前景，也有更多的要求。与此同时，随着计算机技术的进步,继电保护也倾向于数字和智能化。由于电网的继电保护是一个重要的部分，当电力系统设计和操作时，必须在继电保护方面给予足够的重视。

在电力系统中继电保护发挥着极其重要的角色，在发电、变电、输电的各个部分都必不可少。继电保护是保证电网安全可靠运行和生产生活用电质量的根本技术，继电保护的设定、整定、维护和技术水平将会直接影响到系统性能，也影响到供电的质量、供电可靠性和用电设备的安全。

继电保护是发展足够完善的技术部分，它主要由故障的分析、配置设计、运行维护等部分组成。而配置设计是完成继电保护的主要部分，继电保护装置能够反应出系统在正常运行和故障运行时的物理量的差异，并做出判断，然后发出报警信号或者直接跳闸切断故障，继电保护的设计必须能够满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性的要求。

1.1电力系统继电保护概念

电力系统是把各种能源变换为电能，再经过输变配电部分将电能传输给企业和千家万户。而在电能的传输过程中，需要经过多次的测量、调节、控制等环节，来实现电能的调度和监控等，以达到对电能的有效利用。继电保护就是这样的作用，它在电力网的运行过程中，通过某些被保护部分的状态来判断系统的是否处于正常状态。当系统或者系统中的元件非正常运行或者破坏了系统的正常运行状态，继电保护设备就会发出信号或者直接断开故障，以减少发生严重后果的可能行。地点保护的基本任务就是切除故障或者把损失降到最低，降低电网的不正当运行对元件的影响。继电保护装置能够正确区分被保护的部分的运行状态是否正常，当某些元件发生异常，继电保护装置能够发出报警信号或使断路器跳闸。继电保护装置通过某些参量与整定值的对比来确定系统或者元件处于何种状态。在故障发生时某些电气量会产生变化，如电流增大、电压降低、阻抗变化、相位变化等，通过这些电气量与正常值的比较，继电保护装置判断是否动作。

1.2继电保护的重要性

电力部门规定：所有的电力设备都不可以在没有继电保护的状态下运行。继电保护

尽管不是一次设备，但在电力系统稳定运行方面发挥着必不可少的作用。系统的安全运行需要继电保护来保证，避免事故的发生和扩大。因为电力系统产生故障是无法避免的，一旦发生故障和事故就会破坏系统的稳定运行，甚至大范围停电。

国家的各种建设的根本保障是电能的可靠供应，而且科技也离不开电能，电网在经济的发展中扮演着十分重要的作用，电力系统的发展能够促进经济和科技的进步，同时也提高了人们的物质生活。电能的供应使人们的生活水平大大提高，加快了中国社会主义建设的步伐，而继电保护在电网运行中起着无法替代的作用。首先变压器是变电环节的主要承担者，变压器的工作状态也决定着电网的状态。如果变压器发生故障，则会为电力系统造成巨大的损失，继电保护中的瓦斯保护可以保障变压器安全有效的运行，大大提高供电可靠性，同时监测变压器状态，避免变压器异常运行减少其寿命。其次，继电保护可以保护线路，当输电线发生短路故障时能够及时切除故障，避免对社会经济和人民安全造成巨大危害。电流速断保护和阻抗保护有效地保障了线路的正常运行，使电力系统输电部分更加安全有效。

1.3继电保护的作用

无论在系统正常运行还是故障状态时继电保护都有着重要的作用。当电网正常运行时，保护装置处于监视状态，实时监控系统并把数据反馈给监测人员。一旦电网产生故障能够及时报警提醒工作人员，把故障信息提供给检修人员及时做出处理，或者自身做出相应的措施调整运行状态。另外，继电保护装置能够监测系统运行参数，如电网中各段的电压和电流，为电能的合理调度提供依据。根据这些数据，工作人员可以在对某些元件检修切换母线时，不至于造成更大范围的停电。同时，继电保护保证了电网的安全运行，当电网中某个环节出现故障时，能够把故障部分从系统中切除并隔离，使电流不再经过故障处，降低故障部分对电力系统的影响，以保障正常运行的部分不会收到干扰。另外，某些环境因素会导致电网的波动，而且是短暂性的。这时继电保护监测到电流异常会切开断路器，并在电流正常时自动重合闸，这样就使得电网更加可靠，也大大降低了工作人员的工作量。

由于电气设备内部绝缘老化和损坏的经常发生，以及自然力的破坏如雷击等原因，会使电力系统从正常运行状态脱离发生故障。最为常见的是短路故障，如三相短路、两相短路、两相接地短路等。如果产生短路就会造成电流的激增，降低系统的电压水平，一般会发生如下后果：

(1)过电流会产生电弧烧坏设备。

(2)当正常运行的设备流过度短路电流时，造成电动力和发热增加，影响非故障设备的运行、损坏设备、降低设备的使用寿命。

(3)发生故障时会降低电压水平，会影响工厂的生产，电压的降低会导致生产出次

品、无法生产甚至烧坏电机。

当系统处于不正常的运行情况，可能会使电力系统发生事故。电力系统事故是指某个电力部分或系统的正常运行状态被破坏，使电能质量变差导致不能继续使用的地步，损坏电气设备损，严重威胁到人身安全。系统发生事故一部分是由于外界因素的影响，另一部分是由于设备的制造不合格、设计安装不当、维修程度不达标和运行维护不合格造成的。而一套完整的继电保护装备加以合理的设计和维护，就可以大大减少事故的发生，避免造成较为严重的后果。

另外，在电力系统中，除了采取措施减少发生故障的几率，还应该在故障发生时能够迅速有效地把故障切除。通常切除故障的时间至少要求小于毫秒级，而人力无法完成这样的极限，只有继电保护装置才能完成这样的要求。

电与磁的现象在电力系统中十分普遍，当设备发生故障时，导致的电磁变化会迅速影响到设备元件。如果出现故障，必须在极短的时间内把故障切除，避免引起其他设备的损坏，继电保护可以切除故障的能力，保证了电气设备和电力系统安全运行。

1.4对继电保护的基本要求

继电保护需要满足四个基本要求，只有满足要求继电设施才能被使用。

具体来说：

(1)选择性，当发生短路时，继电保护仅切除被保护的部分，当继电保护设备或者断路器拒动时，相邻部分的后备保护能够及时动作。

(2)速动性，当故障发生时，故障能够被继电保护装置尽快的断开，以防止故障对其他正常部分造成影响，减小设备在过流状态下长时间的运行，避免设备在大电流状态下的损毁。需要及时断开故障的原因在于：①及时断开故障可以使系统更加稳定；②防止故障扩大；③使重合闸更容易自动投入；④减少电压不稳定的时间，可以加快恢复正常；⑤减轻设备在故障情况下的损毁程度。

(3)灵敏性，在继电保护的保护区域内发生异常时，继电保护设备能够动作，灵敏性即是能够在保护区域故障时准确动作的能力。

(4)可靠性，当所保护部分在稳定运行时，继电保护不动作。当所保护部分发生异常时，能准确不拒动。

选择性、速动性、灵敏性、可靠性是对继电保护的四个基本要求。当被保护部分是线路时，需要同时满足四个要求，以保证准确跳闸。即使某些情况下对继电保护要求不高，仍必须要保证至少满足一个基本要求。在设计继电保护系统时，必须要把这四个要求放在首位。

1.5继电保护的构成和分类

继电保护装置为了保证正确地完成切除故障的任务，就要使得继电保护具有区分系统和元件是否故障的能力，能正确判断系统和元件是正常运行还是处于不正常或者异常状态。而要区别这些状态，就要寻找电气参考量的变化情况，根据参考的电气量的变化情况，构成不能形式的继电保护。当发生短路时，一般都会造成电流突增和电压降低，还有电压电流之间相位差的也会改变。所以，各种继电保护，都是根据系统正常时的物理数据和不正常时数据的差异来形成的。例如，过电流保护可以反映出电流的改变以及方向保护可以反应出相位角的改变。也可以根据某些非电气量的变化来构成保护，比如利用变压器油在故障时产生的气体构成的瓦斯保护。总而言之，只要找出某些电气参量或者非电气参量在正常和不正常运行时的差异，就可以确定一种判断依据，依此来构成针对特定对象的继电保护，当差别越明显时，继电保护性能就越好。

1.5.1构成

一般情况下，继电保护主要由测量元件、逻辑环节和执行元件组成。

(1)测量元件：测量被保护部分元件的某些数据，并且与整定值对比，并将结果交由逻辑环节判断。

(2)逻辑环节：将测量结果和给定值的比较后，给出“是”或“非”的逻辑结果，根据所得结果判断故障的范围和类型，最后决定继电保护设备应该如何动作，如报警、跳闸、延时等，并将信息传递给执行元件执行动作。

(3)执行元件：根据逻辑环节发来的指令，执行相应的动作。测量元件所监测的物理量是从一次线路变换所得，将高电压、大电流通过互感器变换为二次侧的低电压、小电流。执行元件是通过改变线圈的电流来达到跳闸的目的。继电保护的主要工作过程分为这三部分，此三部分只有全部正常才能保证继电保护能够有效可靠地运行。

1.5.2分类

继电保护装置可以按照原理、对象、故障类型、作用，有着不同的分类方法。

(1)按保护原理分有：电压保护、电流保护、距离保护、方向保护、差动保护和零序保护。

(2)按保护对象分有：元件保护和线路保护

(3)按故障类型分有：接地故障保护、相间短路保护、断线保护、匝间短路保护、失磁保护和失步保护等。

(4)按实现技术分有：机电型保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护和微机保护等。

(5)按保护作用分有：主保护、后备保护和辅助保护。

1.6发展过程及前景

在过去的几十年内，中国的继电保护技术取得了巨大的成就。从早期的继电式继电保护，到之后的晶体管继电保护，然后进入了集成电路构成的继电保护时代，再发展为现今的微机保护总共经历了四个时代。在早期，我国的继电保护设备大多靠从外国进口，我国的继电保护部门和工作人员奋力研究中国自己的继电保护设备，最后研究出了500kV晶体管，结束了依赖进口的命运。随着工业的发展和计算机的出现，我国的继电保护技术现在已达到新的高度，也为我国的科技发展带来了保障。在经济快速发展的今天，中国的继电保护研究也在稳健进步，并且在不断的完善。

(1)计算机化：随着计算机的发展，继电保护正在进入计算机化，微机保护硬件随着计算机飞速发展，同时对继电保护的性能要求也在不断提高。希望继电保护能依靠本身的计算机系统自动完成对电网的检测、维修和防护。由于计算机控制的继电保护有良好的性能和可靠性，继电保护的计算机化发展趋势不可避免。

(2)网络化：由于继电保护需要保证系统的安全运行，需要每个被保护装置都能够共享整个系统的运行数据和故障信息，即用计算机把整个继电保护系统用网路连接起来，实现微机保护的网络化。随着计算机的飞速发展，由计算机控制的继电保护有着良好的性能并且安全可靠，因此继电保护的计算机化和网络化发展是不可避免的。

2设计任务书

2.1设计的原始资料及依据

(1)该变电所位置在某工业区附近，主要是向向工业区供电。另外一部分是城市公

共负荷

电压等级为220/60KV。

(2)本变电所进线2回，出线14回。

(3)地区年平均温度9℃，最高温度39℃，最低温度-14℃

(4)所址地势平坦，交通方便，出线走廊宽阔。

最大负荷利用小时数T=1000，同时系数0.9，线损率为5﹪，总负荷中重要负荷（Ⅰ、Ⅱ类负荷）占55℅，

7、电力系统接线方式如图所示：

220V

2*50MW Cos φ=0.85Xd ’=0.124

3*125MW Cos φ=0.85Xd ’=0.24

*系统中所有的发电机均为汽轮发电机,送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.4欧姆/公里

2.2应完成的设计任务：

（1） 分析设计任务书中给定的基本条件。

（2） 选择本变电所的主变压器（确定变压器的型式、台数、容量、变压比）。 （3） 选择本变电所的电气主接线。 （4） 进行短路电流的计算。 （5） 变电所保护配置。 （6） 变压器主保护整定计算。 2.3设计成品

（1） 设计说明书、计算书一册。 （2） 变电所电气主接线图。 （3） 变电所保护配置图。 （4） 变压器保护展开图。 2.4资料分析

本次设计的变电所的电压等级为220kV/60kV ，其中220kV 是该变电所的一次进线供电电压，而60kV 是该变电所的二次电压。

在变电所二次侧，以单回路向电器厂和机械厂供电，通过双回路供电方式向工业区其他用电单位供电。考虑到工业区未来会随着经济的发展不断扩大，变压器应选择容量大的，以尽量满足该工业区未来几年的发展需要。由于该变电所处于地势平坦地区，且出线走廊宽阔，因此该变电所十分方便在未来进行扩建。因此在前期使用两台变压器，当一台变压器出现故障或者需要检修，另一台变压器可以作为后备使用，并且该变压器容量需要满足总负荷的60%。

3电气主接线方案

3.1主变压器的选择

3.1.1主变压器的类型

（1）相数

在300kV以下的变电所中，基本都选用三相式变压器。因为三相式变压器的优点是相对于同容量的单相式变压器投资少、损耗小、占地面积小。因为三相绕组共用一个铁芯，大大节省了材料，节约成本，同时三相式变压器结构配置较简单，为检修带来方便，所以选择使用三相式变压器。在受到运输或者制造方面的困难时，也可选择使用两台容量较小的三相变压器，甚至在条件合理时也可使用单相变压器。

（2）绕组数

由于该变电所只有两个等级，为220kV和60kV，应选用双绕组变压器。但是如果该变电所可能需要加装无功补偿设置，则二次侧绕组不够，就需要选用三绕组变压器。（3）绕组连接方式

变压器绕组的连接方式有星型接法和三角形接法，我国110kV及以上的电压，绕组都采用星型接法，35kV及以下电压变压器绕组都采用三角形接法。变压器绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

（4）短路阻抗

从提高系统稳定和供电质量来看阻抗越小越好，然而阻抗太小又会使短路电流太大，使设备选择变得不易。我国生产的普通三绕组变压器和自耦式三绕组变压器，绕组的排列方式有升压型和降压型两种：

1)升压型：三绕组的排列顺序自铁芯向外为中压、低压、高压，低压绕组的阻抗最小处于中间位置。

2)降压型：三绕组的排列顺序自铁芯向外为低压、中压、高压，其中中压绕组阻抗最小。

在变电所的供电方向主要为高压向中压（或者中压向高压）时，变压器一般选用降压型，这样可以降低无功损耗和降低电压，同时有利于变压器在并列运行时的功率分配。在发电厂当送电方向主要为低压向高压时，选用升压型变压器。

（5）变压器的冷却方式

主变压器的冷却方式有：强迫风冷、自然风冷、强迫油循环水冷、强迫油循环风冷、强迫导向油循环冷却等。

3.1.2主变压器容量和台数的选择

主变压器的台数和容量，除了考虑负荷等因素外，还应考虑到该变电所5~10年的发展规划。若容量选的过大，不仅加大了投资也增加了电能损耗。如果容量选择太小，又会满足不了负荷增长的需求。 1 .变压器台数的选择

一般变电所的变压器数量为一台或二台，变压器台数多会增加投资，消耗材料过多，而且会导致系统接线更为复杂，为变压器维护带来困难。

当一、二级负荷较大时，采用两天变压器供电才能满足供电可靠性。当一、二级负荷较小，且可由低压侧取得足够容量的备用联络电源时，也可以只用一台变压器。

当负荷为三级时，适合使用一台变压器。但当经济合理或者负荷较大时，也可使用两台变压器。

2 .变压器容量的选择

变压器的容量根据负荷的性质和电网结构来确定，若变电所有重要负荷，则需考虑到若一台主变压器停运时，其他变压器能满足70%的最大计算负荷，而且满足全部Ⅰ类负荷S I 和全部Ⅱ类负荷S II ，即：

max (0.7~0.8)N S S ≥和 N S S S I II ≥+

最大综合计算负荷max S 的计算公式为：

max

max 1

1

()(1%)cos m

i t i P S K α?==+∑

其中，

max i P ---各出线的最大远景负荷。 m---出线回路数。

1cos ?---各出线的自然功率因数。

t K ---同时系数，出线的回路数越多其值越小，一般在0.8-0.95之间。

α---线损率，根据数据取5%。

根据原始材料可得，在60kV 侧：

10.9(206612 2.41087)0.95 1.0571.02S MVA =?+++++++÷?=

10.70.771.0249.71N S S MVA ≥?=?= 即主变压器容量应大于49.71MV A 。

根据计算结果，确定选择两台容量为63000kV A 的变压器，查手册后选用两台型号为SFP7-63000/220的双卷有载调压变压器，其电压为220±2*2.5%/63kV ，采用YN ，d11连接组，并且附有套管电流互感器，其具体参数如下：

表3.1 所选SFP7-63000/220变压器的主要参数

3.2主接线形式的选择和说明

3.2.1主接线的设计原则

变电所的电气主接线是电力系统的主要组成部分，是构成电力系统的主要的环节。电气主接线表明了变压器以及线路的主要连接方式，以实现输变电的任务。根据设计规则，主接线应该能够满足可靠、灵活、经济的要求，同时还应该考虑如下因素：（1）所设计变电所在电力系统中的作用及地位。

（2）近期和远期的发展规划。

（3）负荷的重要性和出线回路数。

（4）主变压器的台数。

（5）备用容量的大小。

另外根据负荷的重要性，还应有不同的考虑：

（1）对于一级负荷，必须要有两个独立电源供电，而且要必须保证当一台电源停运时，另一台电源能够全部一级负荷不断电。

（2）对于二级负荷，一般会用两个独立电源供电，当一台电源停用时，另一台电源能保证全部或大部分二级负荷不断电。

（3）对于三级负荷，一般只用一个电源供电。

3.2.2主接线的设计要求

主接线的设计要满足可靠性、灵活性和经济性三个要求。

1可靠性

电力系统的可靠性是供配电的首要要求，以保证生产和生活的正常进行，在电气主接线设计时，应首先满足此要求。电力系统可靠性要考虑以下几点：

（1）可靠性包括变电所的一次部分和二次部分。

（2）主接线的可靠性主要决定于设备的可靠度，一次可以首先考虑可靠性高的设备。

（3）当断路器检修时，不影响系统供电。

（4）断路器或母线检修时，尽量减少停电范围和停电时间。

（5）尽量避免整个变电所的全部断电。

2灵活性

电气主接线应该能够适应于各种运行状态，并且能够灵活的转换运行方式，能够满足检修、扩建、调度的灵活性。主要包括以下几点：

（1）操作方便。电气主接线在满足可靠性的前提下，需要尽可能的使接线简单，尽量使操作步骤少，以便于工作人员掌握，不致在操作中出现差错。并且，该主接线应该能够灵活的切除和投入变压器。

（2）调度方便。在正常运行时，要能够根据调度要求，方便的切换运行方式。而且在事故发生时，能够保证快速切除故障，使影响范围最小，断电时间最短，不致破坏系统的稳定运行。

（3）扩建方便。由于该变电所地位重要，并且极有可能扩建，因此电气主接线必须满足扩建方便。在设计时留有扩建发展的余地，以便在未来扩建时尽可能地不影响持续供电或者使停电时间最短，使扩建时的工作量最小。

3经济性

在设计主接线时，可靠性与经济性是主要矛盾。在设计时，应在满足可靠性的前提下考虑经济性。主要可以从以下几点考虑经济性：

（1）节省投资。主接线要采用限制短路电流的措施，以减少开关等电器的数量。在满足可靠性和灵活性的前提下，尽量使用较为便宜的电器，降低初期投资。二次设备

不过于复杂，节省控制电缆和设备等。对于大容量的变电站，在情况允许条件下，尽可能减少初期的设计量，以便于尽快发挥经济效益。

（2）占地面积小。主接线要为配电装置节约一定的空间，尽量减少占地面积。同时，还要考虑到节约运输搬迁费用和安装费用。

（3）电能损耗小。在变电站中，变压器是主要的电能损耗来源。合理选择变压器的台数、容量和型式，能够尽量减少不必要的电能浪费。

3.2.3主接线的设计程序

1资料分析

（1）工程状况，包括变电站远景规划容量、单机容量及台数和最大负荷使用小时数等。变电所容量的确定主要根据该变电所的远景规划和负荷的增长速度来设定，并且还要考虑电网的结构和备用容量等因素。变电所的年利用小时数，会直接影响主接线的确定。

（2）电力系统状况，主要包括整个电力系统在5~10年内的发展规划，变电所在电力系统中承担的任务和作用，以及该变电所在电力系统中的地理位置等。若变电所在电力系统中承担极为重要的角色，是地位较为重要的变电所，一旦变电所停止工作会影响系统的供电可靠性，此时就应该选择使用可靠性较高的接线方式。

（3）负荷情况，包括负荷的地理位置、负荷性质、负荷的电压等级、出线回路数和输送容量等。负荷资料是主接线设计的基本数据，电力负荷的预测是规划工作的重要部分，也是电力系统发展规划的基础。电力负荷的远景规划数据，直接影响着主接线设计的质量。

（4）环境条件，主要有变电所所处地理位置的温度、湿度、海拔、水文等因素，这些因素决定着电气设备的选择和电气主接线的安全性。

2主接线的拟定

根据原始资料，经过分析后，根据对变压器台数、电压等级、容量的考虑，可以拟定出若干种主接线方案。再经过主接线要求，淘汰一些不够合理的方案，之后进行经济上的考量，选择最终的电气主接线方式。

3.2.4主接线的确定

根据电气主接线的设计要求，该变电所为220kV电压等级且进出线回路数多，因此在220kV侧选择使用双母线的接线方式，以保证在检修或故障时不会造成大范围、长时间的停电。在60kV侧，由于出线所接为其他终端变电所，因此采用单母线分段的接线方式。

对于变压器，采用桥型接法，分内桥接线和外桥接线两种：

（1）内桥接线。内桥接线在线路投入、切除和故障时，不影响其余回路的正常工

作，操作过程简单。而在变压器的投入、切除和故障时，操作较为复杂。因此该接线方法使用于变压器不需要经常切换或者线路较长的场合。

（2）外桥接线。适用于线路短而且变压器需要经常切换的情况下。

通过对两种接线方式的比较，决定选择使用内桥接线法。

4 短路计算

为了保证电力系统能够安全可靠运行，在设计和运行分析中。不仅要考虑系统的正常运行情况，还要考虑系统的在故障情况下的运行情况和故障产生的后果等。短路是电力系统故障中出现最多而且情况严重的一种，而所谓短路就是指电力系统中发生的相与相或相与地之间连为通路的情况。

4.1短路计算的目的

由于短路故障会对电力系统造成极为严重的后果，所以首先要采取一定的措施限制短路电流，另外还要正确地选择电气设备和继电保护装置。这一切都离不开计算短路电流。计算短路电流的目的有以下几点：

（1）为选择和校验电气设备的稳定性提供依据，如机械稳定性和热稳定性。计算短路电流的冲击电流用来检验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量用来检验设备的热稳定性。

（2）为电气主接线的选择提供数据。

（3）为合理地配置各种继电保护装置并整定参数提供数据。

而在实际的计算中，通常会采用一些简化假设来简化计算工作。主要有：

（1）负荷一般用恒定值表示或者不计。

（2）假定各元件参数恒定。

（3）高压网络中一般忽略元件电阻和导纳，即用纯电抗表示。

（4）假定各发电机的电势相等，避免复数运算。

（5）系统只在不对称故障处出现局部的不对称，其他各部分仍是三相对称的。4.2短路的类型

系统中发生的短路的主要类型有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。三相短路时被短路的三相阻抗相等，所以电压和电流仍是对称的，称为对称短路。其余各类型的短路，由于三相对称被破坏，电压和电流不再对称，称为不对称短路。

经验数据表明，在电力系统的各种短路故障中，单相短路发生次数最多，大约是总短路故障数的65%，而三相短路仅占5%~10%。

虽然发生三相短路故障的几率是最小，但其导致的后果最为严重。另外，三相短路是对称短路，是所以不对称短路计算的基础。因为，所有的不对称的短路计算，都可以通过对称分量法，转化成对称的短路计算。

4.3短路计算的基本假定

1在系统正常运行时，是三相对称的。

2所有电源的电势和相位完全相同。