毕业设计说明书110KV降压变电所电气一次部分初步设计

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1、广西电力职业技术学院电力工程系毕业设计说明书题目 110kV降压变电所电气一次部分初步设计 专 业 发电厂及电力系统 班 级 学 号 姓 名 指导教师（签名） （留空） 年 月 日教研室主任（签名） 年 月 日前 言变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所。110KV变电站属于高压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决定性因素。首先，根据

2、主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式来选择。根据主变容量选择适合的变压器，主变压器的台数、容量及形式的选择是很重要，它对发电厂和变电站的技术经济影响大。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。最后，本设计根据典型的110kV发电厂和变电所电气主接线图，根据厂、所继电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，而后进行校验.第1章 负荷分析及主变压器的选择1.1负荷分析各类负荷对供电

3、的要求：(1)一类负荷为重要负荷，必须由两个或两个以上的独立电源供电，当任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电。(2)二类负荷为比较重要负荷，一般要由两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证二级负荷的供电。(3)三类负荷一般指需要一个电源供电的负荷。负荷情况：（1）35kV和10kV本期用户负荷统计资料见表1和表2。最大负荷利用小时数Tmax=5500h ，同时率取0.9，线路损耗5%。表1 35kV用户负荷统计资料用户名称下里变武西变雪岭变糖厂水泥厂矿厂纸厂冶炼厂容量（KVA）81353150500045002000250080005000表2 10kV用户负荷统计资料用户

4、名称最大负荷（kW）起沙28000.85盘江2200天星2600糖厂6800水泥厂6500农场3000陈村20001、 35KV侧：设35KV功率因数为0.85P1（8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000）*0.8532542.25KWQ2=(8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000) *0.53=20291.05KvarS18135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+500038285KVA 2、10KV侧：P21800+900+2100+2400+200011200KWQ2=(1800+

5、900+2100+2400+2000) *0.53/0.85=6983.53KvarS2（112002+6983.532）1/213198.85KVA所以：PP1+P2=32542.25+11200=43742.25 KWSS1+S2=38285+13198.8551483.85KVA1.2主变压器的选择主变压器是发电厂和变电站中最主要的设备,它在电气设备的投资中所占的比例较大,同时与之相配的电气装置的投资也与之密切相关。一、主变台数的确定对于大城市郊区的变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电所符合此情况，故主变设为两台。二、主变压器容量的选择容量

6、选择的要求：站用变电站的容量应满足正常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。主变压器容量的确定(1)主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择,并适当考虑到远期1020年的负荷发展.对于城郊变电所,主变压器容量应于城市规划相结合.(2)同级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. 因为此变电站主变选择是两台变压器,单台变压器容量Se按一台主变压器停运时,其余变压器容量不应小于60-80%的全部负荷或全部重要负荷，并保证I类、类负荷的可靠性供电考虑:SeSc70=48631.090.7=34041.76KVA所以单台主变变压器的容量为

7、50000KVA变压器额定电压规定：变压器一次绕组的额定电压等于用电设备的额定电压。但是，当变压器的一次绕组直接与发电机的出线端相连时，其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即U1=1.05Ue。变压器的二次绕组的额定电压比同级电力网的额定电压高10，即U2=1.1Ue.但是10KV及以下电压等级的变压器的阻抗压降在7.5以下。若线路短，线路上压降小，其二次绕组额定电压可取1.05Ue。因此，高压侧额定电压：110（KV） 中压侧额定电压：351.05%=36.75（KV） 低压侧额定电压：101.05%=10.05（KV） 3.型式10 KV降压变一般可采用油浸式和干式两种油浸式和干式

8、相比较，油浸式过载能力强，维修简便，屋内外均可布置，价格便宜。干式变压防火性能好，布置简单，屋内置，在电压开关柜附近，缩短了电缆长度并提高供电靠性，干净，但过载能力低，绝缘余度小，价格贵。根据各自特点，结合本站容量大，过载能力要强，且属于一般变电所，所以主变适合用油浸式，站用变适用干式。4.冷却方式主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。而冷却系统故障时，变压器允许的过负荷时间，直接影响冷却系统的供电可靠性。5.选择组别号常用变压器的组别号主要有Y,d11；YN,d11；Y, yn0Y,d11的三相电力变压器用于低压不小于0.4KV的线路中，

9、可以抑制三次谐波，保证电压波形接近正弦波，供电质量好。运行方式：中性点不接地。YN,d11的三相电力变压器用于110kv以上中性点需接地的高压电路中。Y, yn0的三相电力变压器用于三相四线制配电系统中，供给动力和照明等负载，一般用于配电终端10KV/400V变压器用，用于站用变。根据以上所述，由此得知，选用YN,d11连接组别的三相电力变压器最适合。要求及维护工作量，根据本所主变压器的容量推荐选用自然风冷的冷却方式。根据电气工程电气设计手册，冷却系统故障时，变压器允许的过负荷，油浸风冷变压器，当冷却系统发生故障切除全部风扇时，允许带额定负荷运行的时间不超过下表规定值。环境温度-15-100+

10、10+20+30额定负荷下允许的最长时间（h）60401610646.选型号型号额定容量（KVA）额定电压(KV)损耗(KW)空载电流%电压阻抗%高中低负载空载高中高低中低SZ10-50000/1105000012182.5%38.522.5%10.56.3184370410.517.56.5SSZ10-50000/1105000012182.5%38.522.5%10.56.321344.10410.517.56.5终上所述，选择SSZ10-50000/11022.5%铜绕组有载调压变压器。之所以选择它是因为铜的电阻率比铝的小，机械强度比铝好，热稳定和动稳定比铝的好。在两种用途，结构及外形均

11、相似的情况下，选择SSZ10-50000/11022.5%更好。该型号变压器为铜绕组有载调压变压器，在电网电压波动时，它能在负荷运行条件下自动或手动调压，保持输出电压的稳定，从而提高供电质量，且该变压器属节能型产品。第3章 变电站主接线方式技术经济的比较在电力系统的规划设计中，必须根据国家现行的有关方针政策和国民经济发展计划，对电源布局和网络建设提出若干方案，然后对它们进行全面的技术经济比较。通常的步骤是首先在可能的初步方案中筛选几个技术上优越而又比较经济的方案，然后再进行经济计算，由此确定出最佳方案。3.1 经济比较1.经济比较中需要考虑的费用(1)建设投资。建设投资是指为实现该方案，在建设

12、期间需要支付的资金。(2)年运行费。年运行费是指该方案建成或建成时，在投运期间为维护其正常运行每年需要支付的费用，通常包括四个部分：设备折旧费；设备的经常性小维修；设备的维护管理费；年电能损耗。2.技术经济比较(1)符合国家有关要求(2)便于过度并能适应远景的发展(3)技术条件好，运行灵活可靠，管理方便(4)投资年运行费用低，并有分期投资的可能性(5)国家短缺的原料消耗少(6)建设工期短3运行中的电能损耗运行中的输变电设备，本身要产生一定的电能损耗，每年电能损耗的度数按电价折算后也属于电力系统年运行费的一部分，称为年电能损耗折价费。年运行费的计算为： 式中：年运行费，远/年基本折旧率，取4.8

13、%大修率,国产设备取1.4%,进口设备取1%投资费,元年电能损耗电价(1)效益。效益是指该方案运行期间内，每年可收入的费用。正当经济效益相同时，进行经济比较只需计及投资总额与运行费用的大小。三 在经济效益比较方案中，投资与年运行费最小的方案优先选用，若投资大的方案而年运行费小，则应进一步计算比较分析。具体方法有静态和动态比较的方法。3.2 经济最优方案的确定计算出方案的相对综合投资和年运行费用后，若有一方案的综合投资和年运行费用高，则该方案显然经济性差，应该淘汰。只有综合投资高而年运行费用低的方案才有被比较的必要。计算费用最小法。如技术上相当的方案多于两种时，为了便于计较，也常采用计算最小法的

14、方法。计算费用 可用下式计算。可取T=58年，然后分别计算各方案的计算费用 ，其中 最小的方案为最佳方案第2章 主接线的设计2.1电气主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则为：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。2.2对主接线设计的基本要求主接线应满足经济性、可靠性、灵活性和发展性等四方面的要求。1 .经济性。方案的经济性体现在以下几个方面。(1)投资省。主接线要力求简单，以节省一次设备的使用数量；继电保护和二次回路在满足要求前

15、提下，简化配置、优化控制电缆的走向，以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施，限制短路电流，选用价廉的轻型设备，节省开支。(2)占地面积小。主接线的选型和布置方式，直接影响到整个配电装置的占地面积。(3)电能损耗小。经济合理地选择变压器的类型（双绕组、三绕组、自耦变、有载调压等）、容量、数量和电压等级。(4)发展性。主接线可以容易地从初期接线方式过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时间短的情况下，完成过度期的扩建，且对一次和二次部分的改动工作量最少。2.可靠性。主接线的可靠性不仅包括开关、母线等，而且包括相对的继电保护、自动装置等。为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性

16、的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策事物，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分地作好调查研究工作显得尤为重要。3.灵活性。电气主接线的设计，应适合在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便地停运断路器、母线及二次设备，并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。2.3待建变电站的主接线方式拟定可行的主接线方案3种，内容包括主变的形式，台数以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术经济上

17、论证各方案的优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案。110kv侧的接线方案(一) 单母线分段接线分段的单母线的评价为:(1)优点a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。(2)缺点a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路

18、都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。方案(二)不分段的双母线双母线接线的特点：1. 可轮流检修母线而不影响正常供电。2. 检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电。3. 工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。4. 可利用母联断路器替代引出线断路器工作。5. 便于扩建。6. 由于双母线接线的设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。方案(三)单母分段带旁路

19、接线单母分段带旁路接线的特点：(1)优点a.单母分段带旁路接线方式采用母线分断路器和旁路母线断路器，供电可靠性比单母分段接线更高，运行更加灵活，一般用在35-110kv的变电所的母线。b.旁路母线是为检修断路器而设的，通常采用可靠性高，检修周期长的SF6 断路器，或气体绝缘金属封闭开关设备时，可取消旁路母线。(2)缺点a.单母分段带旁路接线倒闸操作比较复杂，占地面积比较大，花费比较高。以上三种方案比较：方案（一）主接线供电可靠性与灵活性高，用于110KV，出线回路适合本站设计，因此此方案可行。方案（二）由于双母线接线具有较高的可靠性，这种接线在大、中型发点厂和变电站得到广泛的使用。用于电源较多

20、、输送和穿越功率较大、要求可靠性和灵活性较高的场合。因此此方案不可行。方案（三）在供电可靠性与灵活性方面能满足本站供电要求，但考虑到接线较复杂，占地面积大且费用较高，所以也不符合要求故110kv侧应采用方案（一）的接线。35kv侧的接线方案(一) 单母线分段接线 对用断路器分段的单母线的评价为:(1)优点1.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。2.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。3.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行

21、，也可断开运行。4.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。(2)缺点1.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。2.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。方案(二) 内桥接线 内桥接线中,桥回路置于线路断路器内侧,此时线路经线断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经过隔离开关与桥接点相连，是非独立单元。内桥接线的特点为：(1)线路操作方便。如线路发生

22、故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。(2)正常运行时变压器操作复杂。(3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出现断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。内桥接线使用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换的运行方式的变电站中。方案（三） 外桥接线外桥接线的特点为：(1)变压器操作方便。(2)线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电，这刚好与内桥相反，概括为“外桥外

23、不便”。(3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电。此外，在实际接线中可采用设内跨条来提高运行灵活性。外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的变电站中。以上三种方案比较：方案（一）虽此主接线供电可靠性与灵活性高，此方案适合出线回路比较多的，因此此方案可行。方案（二）（三）两回进线，两回出线，但此方案适合 出线较多，因此方案不可行。故35kv侧应采用方案（一）的接线。10kv侧的接线方案(一) 单母线接线(1)优点：a接线简单清晰、设备少、操作方便。b便于扩建和采用

24、成套配电装置(2)缺点：a不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修均需使整个配电装置停电。b 单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。方案（二）单母线分段接线(1)优点a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电， 而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户

25、供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。(2)缺点a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。方案(三)单母分段带旁路接线 (1)优点a.单母分段带旁路接线方式采用母线分断路器和旁路母线断路器，供电可靠性比单母分段接线更高，运行更加灵活，一般用在35-110kv的变电所的母线。b.旁路母线是为检修断路器而设的，通常采用可靠性高，检修周期长的SF6 断路

26、器，或气体绝缘金属封闭开关设备时，可取消旁路母线。(2)缺点a.单母分段带旁路接线倒闸操作比较复杂，占地面积比较大，花费比较高。以上三种方案比较：方案（一）的虽接线简单、清晰、设备少、操作方便，投资少，便于扩建，但供电可靠性差，不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，方案（三）在供电可靠性与灵活性方面能满足本站供电要求，但考虑到接线较复杂，占地面积大且费用较高，所以也不符合要求，而方案（二）恰好符合本站设计所须的可靠性与经济性的要求，所以10kv侧采用方案（二）的接线。由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为：110KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段接线，10KV采用单母分段接线。第

27、5章 短路电流的计算51短路的基本知识所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置整定必须在主回路通过短路电流时准确动作。变电短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置整定必须在主回路通过短路电流时准确动作。所中的各

28、种电气设备必须能承受短路电流的作用，不致因过热或电动力的影响造成设备损坏。例如：断路器必须能断开可能通过的最大短路电流；电流互感器应有足够的过电流倍数；母线要校验短路时承受的最大应力；接地装置的选择也与短路电流大小有关等。供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。电力系统正常运行方式的破坏，多数是由短路故障引起的，系统中将出现比正常运行时的额定电流大许多倍的短路电流，其数值可达几万甚至几十万安培。变电所设计中不能不全面地考虑短路故障的各种影响。、由于上述原因，短路电流计算成为变电所电气部分设计的基础。选择电气设备时，通常用三相短路电流；校验继电保护动作灵敏度时用两相短路、

29、单相短路电流或或单相接地电流。工程设计中主要计算三相短路电流。52计算短路电流的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。短路电流计算具体目的是；（1） 选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。（2） 继电保护的配置和

30、整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。（3） 电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。（4） 通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架

31、设的通信线是否存在危险及干扰影响。（5） 确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。（6） 短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。5.3短路电流的计算步骤531系

32、统图与等值电路图待设计变电所与电力系统的连接情况如图5-1所示，220KV系统视为无穷大电源系统，系统电抗忽略不计, 110KV系统电抗XS待建变电所将来确定为单元供电。按两台主变并列运行进行短路电流计算,系统等值电路图如下图5-2所示：56KM36KM图5-1图5-25.3.2宜宣变供电的短路电流计算 SK=2000MVA Ij110=0.5KA Ij35= =1.561KA Ij10= =5.77KA 计算各元件的参数标么值： 线路：变压器： 当在K1处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法当在K2处发生三相短路

33、时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法当在K3处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法5.3.3华支变供电的短路电流计算短路电流计算图如下图所示： SK=2000MVA Ij110=0.5KA Ij35= =1.561KA Ij10= =5.77KA 计算各元件的参数标么值： 系统：线路：变压器： 当在K1处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法当在K2处发生三相短路时： 电

34、源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法当在K3处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法5.3.4短路电流计算结果表宜宣变短路电流计算结果表：短路点短路电流周期分量有名值（KA）冲击电流（KA）全电流（KA）短路容量S（MVA）K12.966.664.44459.7K25.6912.818.54344.53K315.9935.9723.99276.95华支变短路电流计算结果表：短路点短路电流周期分量有名值（KA）冲击电流（KA）全电流（KA）短路容量S（MVA）

35、K14.399.876.59835.42K27.2916.4010.94441.41K319.3743.5829.06335.10又上述两表比较可以得出，华支变的短路电流比宜宣变的短路电流要大。所以，在后面的设备选择中，应该用华支变的短路电流进行校验。第6章 设备的选择与校验61电气选择的一般条件正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是相同的。电

36、气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。62按短路情况校验短路热稳定校验短路电流通过时，导体和电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值，既满足热稳定的条件为： 或式中 短路电流产生的热效应；短路时导体和电器设备允许的热效应；时间t内允许通过的短时热稳定电流（或短时耐受电流）。电动力稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件是： 或 式中 、短路冲击电流幅值及其有效值； 、允许通过稳定电流的幅值和有效值。6.3 断路器的选择一般635kV 选用真空断路器，10kV侧的断路器都采用真空的断路器，35500k

37、V宜选用SF断路器，本变电站设计中110kV和35kV断路器均采用SF断路器，SF高压断路器具有安全可靠，开断电流性能好，结构简单，尽寸小，质量轻，检修维护方便等优点。6.3.1 110kV侧断路器的选择（1）预选SFM110-110/2000的断路器表5-1 SFM110-110/2000断路器参数型号项目LW6-110计算数据技术参数额定电压（kV）110110额定电流（A）5272000动稳定电流（KA）9.8780热稳定电流（KA）4.39(0.63S)31.5(3S)额定开断电流（KA）4.3931.5 （2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为： =0.527KA,故:（4）额

38、定开断电流的检验条件为： It = I= (5)动稳定的校验条件：KA(6)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 故： SFM110-110/2000的断路器，可满足技术条件要求6.3.2 35kV侧断路器的选择（1）预选LW8-40.5的断路器表5-1 LW8-40.5断路器参数型号项目LW8-40.5计算数据技术参数额定电压（kV）3535额定电流（A）6281600动稳定电流（KA）16.4063热稳定电流（KA）7.29(0.63S)25(4

39、S)额定开断电流（KA）7.2925 （2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为： =0.628 KA,故:（4）额定开断电流的检验条件为： It = I= (5)动稳定的校验条件：KA(6)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 故： LW8-40.5的断路器，可满足技术条件要求 6kV侧断路器的选择（1）预选ZN-6的断路器表5-1 ZN-6断路器参数型号项目ZN-6计算数据技术参数额定电压（kV）1010额定电流（A）6481250动稳定电流

40、（KA）43.5880热稳定电流（KA）19.37(0.63S)31.5(4S)额定开断电流（KA）19.3731.5 （2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为： =0.648KA,故:（4）额定开断电流的检验条件为： It = I= (5)动稳定的校验条件：KA6)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 故： ZN12-10的断路器，可满足技术条件要求6.4 隔离开关的选择隔离开关的用途：（1）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时

41、，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（2）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（3）分、合小电流。 隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术、经济比较，再根据其校验计算结果后确定。6.4.1 110kV侧隔离开关的选择（1）预选GW41102000的隔离开关GW41102000的隔离开关参数型号项目GW41102000计算数据技术参数额定电压（kV）110110额定电流（A）5271250动稳定电(kA)9.8750热稳定（kA）4.39(0.63S)20(4S) （2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择

42、为： =0.527KA,故:(4)动稳定的校验条件：KA(5)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 故： 根据上述计算110kV可选用：GW41102000的隔离开关，可满足技术条件要求。6.4.2 35kV侧隔离开关的选择（1）预选GW4-351250的隔离开关GW4-351250的隔离开关参数型号 项目GW4-351250计算数据技术参数额定电压（kV）3540.5额定电流（A）6281250动稳定电流（kA）16.4050热稳定（kA）4.89

43、(0.63S)20(4S) （2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为： =0.628 KA,故:(4)动稳定的校验条件：KA(5)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 根据上述计算35kV可选用：GW4-351250的隔离开关，可满足技术条件要求。6.4.3 10kV侧隔离开关的选择（1）预选GN2-102000的隔离开关GN2-102000的隔离开关参数型号 项目GN2-102000计算数据技术参数额定电压（kV）1010额定电流（A）648

44、2000动稳定电流（kA）43.5885热稳定（kA）19.37(0.63s)36(4s)（2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为： =0.648KA,故:(4)动稳定的校验条件：KA(5)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 故： 根据上述计算10kV可选用：GN2-10 的隔离开关，可满足技术条件要求。6.5 电流互感器的选择6.5.1、110kV进线及母联电流互感器选择：预选LB7-110型号额定一次电流（A）额定电压（KV）4s热稳定电

45、流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA）120011031.580LB7-110型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数：额定电流比准确级次额定二次负载准确限值系数1200/50.55020（1）额定电压的选择为：（2）额定电流的选择为： =0.527 KA,故:(3)动稳定的校验条件：KA(4)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 故： 经校验所选的电流互感器附合要求。6.5.2、35kV进线及母联电流互感器选择预选LB7-35型号额定一次电流（

46、A）4s热稳定电流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA）125031.540LB7-110型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数：额定电流比准确级次额定二次负载准确限值系数500/50.24020（1）额定电压的选择为：（2）额定电流的选择为： =0.628 KA,故:(3)动稳定的校验条件：KA(4)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 经校验所选的电流互感器附合要求。6.5.3、10kV进线及母联电流互感器选择预选LZZBJ9-10型号额定一

47、次电流（A）1s热稳定电流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA）250010080LZZBJ9-10型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数：额定电流比准确级次额定二次负载准确限值系数2500/50.54020（1）额定电压的选择为：（2）额定电流的选择为： =0.648KA,故:(3)动稳定的校验条件：KA(4)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为： 故： 经校验所选的电流互感器附合要求。第4章 继电保护的配置41继电保护的基本知识在变电所的设计和

48、运行中，当电力系统发生故障和不正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的可靠供电，防止电气设备的损坏及事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的，必须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运行情况时，要自动地发出信号以便及时处理，这就是继电保护的任务。4.2 线路的继电保护配置4.2.1 110kV侧继电保护配置1.反映相间短路的保护配置：装设相间短路后备保护（相间距离保护）和辅助保护（电流速断保护）2.反映接地短路的保护配置:对110kV ,装设全线速动保护。3.距离保护是根据故障点距离保护装置处的

49、距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110220kV电网中得到广泛的应用。 故在本设计中，采用三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的第一段保护范围为本线路长度的80-85，T约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，T约为0.50.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，和本线路第一段和第二断保护的近后备。 110kV以上电压等级的电网通常均为中性点直接接地电网，在中性点直接接地电网中，当线路发生单相接地故障时，形成单相接地短路，将出线很大的短路电流，所以要装设接地保护。4.2.2 35kV、1

50、0kV侧继电保护配置从电力装置的继电保护和自动装置设计规范中查得，在35kV、10kV侧无时限和带时限电流速断保护配合，可作为本线路的主保护，但它不能起远后备保护的作用，为了能对线路起到近后备和对相邻线路起到运后备作用，还必须装设第三套电流保护，即定时限过电流保护。4.3变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。 变压器的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，绕组的匝数短路和单相接地短

51、路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正当工作状态，根据DL400-91继电器保护和安全起动装置技术规程的规定，变压器应装设以下保护：1、瓦斯保护为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、纵差动保护或电流速断保护为了反应变压器绕组和引出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动保护。3、纵差动保护适用于并列运行的变压

52、器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。电流速断保护适用于1000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。4、过流保护过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。5、复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；6、过负荷保护对400KV

53、A以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护. 变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。7、零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。4.3.1 主变压器保护1、瓦斯保护：作为变压器的主保护

54、，反应变压器油箱内部故障，包括绕组的相间短路，接地短路，匝间短路以及铁芯烧损，油面降低等。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。2、纵差保护：作为主变压器的主保护，反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地、短路以及绕组匝间短路，采用三相CT分别装于主变三侧四点上用专用的CT。 3、复合电压启动的定时限过流保护：是瓦斯保护、纵差保护的后备保护，反应发生各种不对称短路时出现的负序电压。4、零序电流保护：反应变压器外部接地短路。5、过负荷保护：反应变压器对称过负荷，保护接于一相电流上，常延时动作于信号，和过流保护共用一个CT。44备自投和自动重合

55、闸的设置441备用电源自动投入装置的含义和作用备用电源自动投入装置是指当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置，简称备自投。一般在下列情况装设：1、发电厂的厂用电和变电所的所用电。2、有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。3、降压变电所内装有备用变压器或互为备用的母线段。4、生产过程中某些重要的备用机组。该变电所的10KV母线为单母分段接线形式，变电所内有两台主变压器，正常运行时为两台变压器分裂运行，其备用方式为互为备用的“暗备用”，因此考虑在母联断路器上装设有备自投装置以提高供电的可靠性。4

56、42自动重合闸装置电力系统的运行经验表明，架空线路故障大多是瞬时故障。在线路上发生瞬时故障时，线路被保护断开后，由自动重合闸装置再进行一次合闸，恢复供电，从而大大提高供电的可靠性。重合闸在电力系统中有重要的作用：1、大大提高供电的可靠性，减少停电次数，特别时对单侧电源的单回线路尤为显著。2、提高电力系统并列运行的稳定性。3、弥补输电线路耐雷水平将定的影响。在电力系统中，10KV线路一般不装设避雷线，35KV线路一般只在进线端1-2km范围内装设避雷线，线路耐雷水平较低，装自动重合闸后，可提高供电可靠性。4、对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，能其纠正的作用。第8章 防雷与接地方案的设计8.1 防雷保护8.1.1 直击雷保护直击雷过电压：雷电直接击中电气线路