毕业设计（论文）183变电站电气部分初步设计

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1、华北水利水电学院毕业设计华 北 水 利 水 电 学 院毕 业 设 计 任 务 书 设计题目：183变电站电气部分初步设计专 业： 电气工程及其自动化 班级学号： 200700000 姓 名: 指导教师： 设计期限：2011年 3 月 7 日开始 2011年 5 月 27 日结束院、系： 电力学院 2011年 2 月 1 日 一、毕业设计的目的毕业设计教学过程是实现本科培养目标要求的重要培养阶段。是学生毕业前的最后一个实践教学环节，是学习深化和提高的重要过程。是学生运用学过的知识进行一次全面总结和综合训练，是素质与工程实践能力培养效果的全面检验。变电站设计是将本专业所学知识进行一次综合运用的过程

2、，从理论上来说它涉及到电力系统课程的各方面内容,以及发电厂电气部分和继电保护的部分内容。可见它涉及面的广泛。从工程上来说，它相当于实际工程设计的一部分，其意义也是十分重要的。二、主要设计内容1选择本变电所主变的型号。按主变容量的（0.5-1.0）%，选择所用变压器。2设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济综合比较，确定一个较佳方案。3进行必要的短路电流计算。不仅要计算对称短路，还要计算不对称短路。4选择和校验所需的电气设备。5设计和校验母线系统。6进行变压器继电保护的整定计算。7进行防雷保护规划设计。8110KV高压配电装置设计。三、重点研究问题 1短路电流计算。 2设备

3、选择和校验。3变压器继电保护的整定计算 4图纸的绘制。四、主要技术指标或主要设计参数1.设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。2.确定本变电所的电压等级为220/110/10KV，220KV是本变电所的电源电压，110KV和10KV是二次电压。3.待建变电所的电源如图1所示；在中压侧110KV母线，送出2回线路；在低压侧10KV母线，送出10回线路；在本所220KV母线有三回输出线路，送向负荷。该变电所的所址，地势平坦，交通方便。4. 变压器采用两台型号完全相同的变压器，变压器容量为。5.待建变电所与电力系统的连接情况如图1 220kV220kV220kV220

4、kV110kV260km270km260km250km245km10kV待设计220kV变电所图1 待设计变电所与电力系统的连接电路图炼钢厂系统2500MVAx=0.002(SB=100MVA)五、设计成果要求毕业设计书一份。毕业设计书的组成A、封面；B、毕业设计任务书；C、毕业设计开题报告；D、中文摘要；E、英文摘要；F、目录；G、说明书；H、计算书；K、参考文献；L、附录封 面 由学校统一印制，按要求打印（详见教务处网页）任 务 书 抄录原件有关内容，装订于指定位置，教师签字后生效；开题报告 由学生认真书写，经指导教师签字后的开题报告有效（3000汉字）；摘 要 中文摘要字数应在400字左

5、右，包括设计题目、论文摘要、关键词为（3至5个），英文摘要应与中文摘要内容相对应。目 录 按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致。主要包括摘要、正文主要层次标题、参考文献、附录等。正 文 论文正文包括说明书和计算书，文字应在10000字以上。说明书的论述要流畅，结论要正确，要求打印。说明书页码应编号。工科论文要符合科技论文格式，正文要标明章节。参考文献 必须是学生本人真正阅读过的杂志类文献、图书类文献等，要与设计工作直接相关。附 录 主要包括外文原文及翻译，要求翻译的原文是论文的参考文献，或与论文密切相关的资料，译文应不少于2000汉字。三张附图：（1）电气主接线图（计算机绘制，A1

6、或A2纸打印）；（2）开关站平面布置图（手工绘制，1号图纸幅面）；（3）变压器保护原理接线图（展开图、手工绘制，1号图纸幅面）。六、其它1时间安排本次设计的时间共12周，各部分设计内容的时间安排大致如下：收集资料，消化吸收 1周完成变电所设计 7周完善设计成果 2周编制设计说明书 1周答辩 1周总计 12周2参考文献1发电厂电气部分2西北电力设计院 电力工程电气一次设计手册 水利电力出版社 19893西北电力设计院 电力工程电气二次设计手册 水利电力出版社 19894陈珩主编 电力系统稳态分析 中国电力出版社 19985李光琦主编 电力系统暂态分析 中国电力出版社 20026贺家李 宋从矩 合

7、编 电力系统继电保护 20037 电气工程专业毕业设计指南电力系统分册，中国水利水电出版社，陈跃主编。目录第一部分 设计说明书11 电气主接线设计11.1 主要变压器的选择1变电站变压器的选择应考虑如下几个方面：11.1.1 所用变压器的选择11.2 电气主接线方案设计21.2.1 电气主接线设计的基本要求与选择原则21.2.2 电气主接线设计方案32 短路电流的计算62.1 短路的类型62.2 短路计算的目的62.3 短路电流计算的一般规定62.4 短路计算的步骤72.4.1三相短路电流计算72.4.2不对称短路电流计算：92.5 短路计算结果93 导体与电气设备的选择113.1 电气设备选

8、择的一般条件113.1.1 按正常工作条件选择电气设备113.1.2 按短路状态校验设备123.2 电气设备的选择与校验123.2.1 断路器133.2.2 隔离开关143.2.3 绝缘子163.2.4 穿墙套管173.2.5 电流互感器183.2.6 电压互感器203.2.7 熔断器213.2.8 变压器中性点接地保护设备223.2.9 避雷器224 母线选择和校验235 变压器继电保护的整定计算255.1瓦斯保护255.2 变压器纵差动保护的整定255.2.1纵差动保护动作电流的整定265.3 变压器相间短路的后备保护275.3.1过电流保护275.4变压器接地短路的后备保护285.5变压

9、器过负荷保护286 防雷保护规划设计296.1 防雷保护的设计296.2 避雷针的配置原则296.3 避雷器的配置296.4 避雷线的配置317 110KV高压配电装置设计327.1 配电装置基本要求与设计原则327.1.1 配电装置基本要求327.1.2 配电装置设计原则327.2 配电装置分类及布置特点327.3 屋外配电装置的类型337.4 配电装置设计的基本步骤347.5 110KV配电装置的选型34第二部分 设计计算书351短路电流的计算351.1 各元件参数351.2 三相短路电流的计算371.2.1 220KV侧f1点发生三相短路371.2.2 110KV侧f2点发生三相短路38

10、1.2.3 10KV侧f3点发生三相短路401.3 不对称短路电流的计算421.3.1 220KV侧f1点发生不对称短路421.3.2 110KV侧f2点发生不对称短路451.3.3 10KV侧f3点发生不对称短路472 电气设备的选择482.1 各回路最大工作电流的计算482.2 断路器的选择和校验482.2.1 220KV侧断路器482.2.2 110KV侧断路器502.2.3 10KV侧断路器512.3 隔离开关的选择和校验512.3.1 220KV侧隔离开关512.3.2 110KV侧隔离开关522.3.3 10KV侧隔离开关522.4 绝缘子的选择和校验532.5 穿墙套管的选择53

11、2.6电流互感器的选择和校验542.6.1 220KV侧电流互感器542.6.2 110KV侧电流互感器542.6.3 10KV侧电流互感器552.6.4 变压器中性点接地侧电流互感器的选择562.6.5 变压器110KV侧中性点接地电流互感器563 母线的选择573.1 220KV母线573.2 110KV母线583.3 10KV 母线584 变压器继电保护整定604.1变压器的纵差动保护604.2 变压器相间短路的后备保护644.2.1 过电流保护644.3 变压器过负荷保护65参考文献67附录一 外文原文68Transformer68附录二 中文翻译76附录三 电气主接线图（A3）80

12、华北水利水电学院学生毕业设计第一部分 设计说明书1 电气主接线设计1.1 主要变压器的选择变电站变压器的选择应考虑如下几个方面：(1)容量和台数的确定由任务书知本所变电站采用两台型号完全相同的变压器，变压器容量为120MVA。(2)型式选择：330kV及以下的电力系统，在不受运输条件限制时，应选用三相变压器；具有三种电压的变电所，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，或低压侧无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。(3)调压方式的选择：对于大型枢纽变电所，为保证系统的电压质量，一般都选择有载调压方式。(4)容量比：对220kV及以上变电所的变

13、压器容量大，其低压绕组主要带无功补偿电容器和所用电，容量小，选择100/100/67的容量比。(5)变压器的某个电压级若作为电源，为保证向线路末端供电的电压质量，该侧的电压按照110%额定电压选择；若某电压等级是电网的末端，该侧的额定电压按照电网额定电压选择；变压器低压侧按照105%额定电压选择。因此，本设计可选用两台SFPSZ7-120000/220变压器，具体参数如下：表1-1 主变压器参数型 号额定容量(kVA)额定电压(kV)连接组别阻抗电压(%)高压中压低压高中高低中低SFPSZ7-120000/22012000022012110.5YN yn0d1113.323.57.71.1.1

14、 所用变压器的选择 按照主变容量的（0.5-1.0）%，选择所用变压器为SCB101000/10.(安装在10KV侧）1.2 电气主接线方案设计1.2.1 电气主接线设计的基本要求与选择原则电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。变电所的主接线应满足变电所在电力系统中的地位、回路数、设备和节约投资等要求，且便于扩建。概括地说即可靠性、灵活性和经济性三方面。(1)可靠性安全可靠是电力生产和分配的首要任务，电气主接线的可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂或变电站来说是可靠的，而

15、对另一些发电厂或变电站则不一定能满足可靠性的要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。此外，在保证可靠性的同时不可片面地追求更高的可靠性而忽视对灵活性和经济性的要求。(2)灵活性操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能的使操作的步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出错。调度时的方便性。电气主接线在正常运行时,能根据调度的要求,方便的改变运行状态,并且在发生事故时,能尽快的切除故障,使停电时间最短,影响范围最小,不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运

16、行。(3)经济性方案的经济性体现在以下三个方面：投资省。主接线力求简单，以节省一次设备的使用数量，继电保护和二次回路在满足技术要求的前提下，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，得以采用价廉的轻型设备，节省投资。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。电能损耗小，在变电所中，电能损耗主要来自变压器，因此要经济合理的选择变压器的类型，容量，数量和电压等级。 此外，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续

17、供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实现，使改造的工作量最少。1.2.2 电气主接线设计方案(1)220kV母线220kV侧进出线回路总7回，可以采用双母线接线或双母线带旁路母线接线。对供电可靠性要求比较高。故从经济性角度考虑，采用双母线接线。方案比较如下： 表1-2 220kV母线方案比较 接线方式比较项目双母线接线双母线带旁路母线接线技术性任一组母线检修，不造成任何停电；线路断路器检修，仅造成本回路短时停电；母线隔离开关检修，不造成任何停电；任一组母线短路，可很快恢复供电任一组母线检修，不造成任何停电；线路断路器检修，不造成任何停电；母线隔离开关检修，不造成任何停电；任一

18、组母线短路，可很快恢复供电经济性后者比前者多用了一条母线，一台断路器及多台隔离开关，增加投资很多(2)110kV母线110kV侧进出线回路总4回，可以采用双母线接线或双母线带旁路母线接线。故从经济性角度考虑，采用双母线接线接线。表1-3 110kV母线方案比较 接线方式比较项目双母线接线双母线带旁路母线接线技术性任一组母线检修，不造成任何停电；线路断路器检修，仅造成本回路短时停电；母线隔离开关检修，不造成任何停电；任一组母线短路，可很快恢复供电任一组母线检修，不造成任何停电；线路断路器检修，不造成任何停电；母线隔离开关检修，不造成任何停电；任一组母线短路，可很快恢复供电经济性后者比前者多用了一

19、条母线，一台断路器及多台隔离开关，增加投资很多(3)10kV 母线10kV侧进出线回路总12回，可以采用单母线接线或单母线分段接线。故从可靠性角度考虑，采用单母线分段接线。表1-4 10kV母线方案比较 接线方式比较项目单母线接线单母线分段接线技术性线路断路器检修会造成长时间停电；母线检修或短路会造成整个装置全部停电；母线隔离开关检修也会造成整个装置全部停电任一段母线检修仅造成该段母线上的电源与负荷停电；任一段母线短路，仅造成该段母线上的电源与负荷停电经济性后者比前者多用了一台断路器、两台隔离开关，增加投资不很多由以上比较结果可做出如下电气主接线：图1-1所选方案主接线图2 短路电流的计算2.

20、1 短路的类型短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称短路，造成的危害最为严重，但发生的机会较少。其它的短路都是不对称短路，其中单相短路发生的机会最多，约占短路总数中的70以上。所以在做短路计算时，不仅要进行三相短路计算，还要进行不对称短路计算。2.2 短路计算的目的为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使相关断路器跳闸。发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的

21、主要有以下几方面：(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。(5)按接地装置的设计，也需用短路电流。2.3 短路电流计算的一般规定(1)验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力

22、系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式。(2)选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。(3)选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。(4)导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。2.4 短路计算的步骤2.4.1三相短路电流计算目前在电力变电站建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用运算曲线法，其步骤如下：(1)选择要计算短路电

23、流的短路点位置；(2)按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图；在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压）；将各元件电抗换算为同一基准值下的标么电抗；由上面的推断绘出等值网络图；(3)对网络进行化简，化简中可以不计综合性负荷，将短路电流变化规律大致相同的发电机合并成一台等值机，且一般接在同一母线（非短路点所在母线）上的发电机可以合并，最终的网络是以短路点为中心的辐射形网络，从而可以求出个电源与短路点之间的电抗，即转移电抗；(4)将转移电抗按各电源的额定容量转化为计算电抗；(5)由运算曲线查出短路电流的标么值；(6)计算短路电流有

24、名值；(7)计算短路电流的冲击值和短路容量；(8)绘制短路电流计算结果表。2.无限大系统短路电流计算 所谓无限大容量电源，是指电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路引起的电源送出功率的变化为，远小于电源的容量S,即S ,或电源到短路点之间的计算电抗大于等于3.45时，这时可设S= ，则称该电源为无限大容量电源。无限大容量电源电压可以认为是恒定的，电源相电压的标幺值为1.0，故： :短路点处的次暂态短路电流（有效值），kA：短路点处的短路容量，MVA：短路点处的平均额定电压（线电压），kV ：系统电源到短路点之间的总电抗， ：短路点处的冲击短路电流，kA ：短路电流冲击系数 ：基准容量，

25、一般选100MVA注：取值问题冲击系数，在电网的不同地点短路，取值不同： 在发电机出口短路时，取=1.9； 在发电厂升压变压器侧短路时，=1.85； 在高压电网其他地点短路时，=1.8。2.4.2不对称短路电流计算：(1)计算各个电气元件的零序阻抗，画出正序网络，负序网络，零序网络电路图。(2)用复合序网计算单相接地短路电流，两相短路电流，两相短路接地电流。单相接地短路【】故障相（a相）的短路电流为，故障处b,c相的电流为零。两相短路【】b,c相为故障相，故障处a相的电流为零。两相短路接地【】b,c相为故障相，为负荷序网故障处正序电流。故障处a相电流为零。2.5 短路计算结果三相短路电流计算结

26、果：表2-1 三相短路电流计算结果短路位置220k侧母线110k侧母线10k侧母线短路编号短路电流大小（0s)（kA）12.9865.13246.8030.1s12.1634.791-0.2s11.5394.791-2s10.7324.916-4s11.9244.916- 表2-2不对称短路计算结果：短路类型220KV侧母线110KV侧母线10KV侧母线单相短路接地6.2233.7940两相短路12.7873.74837.5两相短路接地1.3616.40079.343 导体与电气设备的选择3.1 电气设备选择的一般条件3.1.1 按正常工作条件选择电气设备(1)额定电压选择电气设备时，一般可按

27、照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即：(2)额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该回路最大持续工作电流，即：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。选用的电器额定电流不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流，即，在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表3-1进行计算：表3-1 各回路持续工作电流计算公式回路名称计算公式变压器回路 馈电回路注：变压器的额定容量和额定电压,KVA,KV；线路最大有功、无功负荷和线路最大负荷，。(3)类型和形式的选择根据设备的安装地点，使用条件

28、等因素，确定是选户内型还是户外型；选用普通型还是防污型；选用配置型还是成套型等。3.1.2 按短路状态校验设备(1)热稳定校验通常制造厂直接给出设备的热稳定电流（有效值）及允许持续时间t。热稳定条件为 其中：短路电流热效应，。当时，；反之，式中：-继电保护动作时间，验算裸导体时，取主保护动作时间，验算电气设备时，取后备保护动作时间； -断路器固有分阐时间； -断路器全分阐时间。(2)动稳定校验制造厂一般直接给出设备的动稳定峰值电流(kA)，动稳定条件为其中：所在回路的冲击短路电流，kA。3.2 电气设备的选择与校验 本设计需要选择的设备有断路器、隔离开关、母线、绝缘子、互感器、熔断器、避雷器等

29、。根据电气设备选择的一般原则，按照正常运行情况选择设备，按短路情况校验设备。（本变电所设计中，由于10KV侧短路电流较大，故其出线上电气设备选择与母线侧相同）3.2.1 断路器断路器的型式选择要根据电压等级、安装地点、该断路器对系统稳定运行的影响等因素决定。断路器要按工作电压和工作电流选择，需要校验开断能力、关合能力、热稳定校验、动稳定校验(1)型号初选：额定电压选择：额定电流选择：(2)额定开断电流校验，满足热稳定要求。其中：断路器的额定开断电流，kA 断路器触头刚刚分开时的短路电流有效值，kA。当开断计算时间时，简化用进行选择。(3)动稳定校验短路冲击电流 ，满足动稳定要求。(4)热稳定校

30、验 ，满足热稳定要求。断路器选择结果如下所示：表3-2 220kV侧断路器参数型 号额定电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)SW6-2202201200215521(5s)计算参数220330.6712.98633Qk=710表3-3 110kV侧断路器参数型 号额定电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)SW4-110110100018.45521(5s)计算参数110661.355.1313.059Qk=97.4表3-4 10kV断路器参数型 号额定电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(kA)动稳定电

31、流(kA)热稳定电流(kA)SNA-10G105000105300120(5s)计算参数10128346.803119.14Qk=87603.2.2 隔离开关隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，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，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。隔离开关的主要用途：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。倒闸操作，投入备用母线或旁路

32、母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。分、合小电流。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)隔离开关的结构要简单，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。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电

33、流的选择及短路短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用接通和切断短路电流，故无需进行开断电流的校验。隔离开关选择结果如下所示： 表3-5 220kV侧隔离开关参数型 号额定电压(kV)额定电流(A)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)GW7-2202206005521(5s)计算参数220330.6733Qk=710.3表3-6 110kV侧隔离开关参数型 号额定电压(kV)额定电流(A)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)GW5-110GK11010008325(4s)计算参数110661.3513.059Qk=97.385表3-7 10kV侧隔离开关参数型 号额定电压(kV)额定电

34、流(A)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)GN10-10T106000200105(5s)计算参数101283119.14Qk=87603.2.3 绝缘子支持软母线应选用悬式绝缘子，支持硬母线应选用支柱绝缘子。(1)悬式绝缘子根据所在电网的电压选择绝缘子的额定电压，并根据电压等级选择绝缘子片数。(2)支柱绝缘子选择型式 根据装设地点、环境，选择屋内、屋外式或防污式及满足使用要求的产品型式。选择额定电压支柱绝缘子的额定电压应大于或等于所在电网的额定电压 校验动稳定 其中：绝缘子顶端所受电动力； 作用在导体截面中心线与绝缘子轴线交点上的电动力；绝缘子底部到导体中心线的高度；-绝缘子高度（mm）绝

35、缘子的选择结果如下：表3-8 220kV侧绝缘子参数型号片数盘形悬式瓷绝缘子XP-7013表3-9 110kV侧绝缘子参数型 号片数盘形悬式瓷绝缘子XP-707表3-10 10kV侧绝缘子参数型 号额定电压(kV)安装地点绝缘子高度H(mm)机械破坏负荷（kg）ZB-1010户内215750计算参数104392.40.6Fp3.2.4 穿墙套管穿墙套管需要根据所在电网的额定电压、最大持续工作电流选择，并需要进行动稳定和热稳定校验。(1) 型号初选额定电压选择：额定电流选择：(2)热稳定校验 ，满足热稳定要求。(3)动稳定校验穿墙套管顶端所受电动力，满足动稳定要求。 其中：绝缘子跨距(m)； 套

36、管本身长度(m)。穿墙套管选择结果如下：表3-11 主变与10kV母线间穿墙套管参数型 号额定电压额定电流套管长度机械破坏负荷5s热稳定电流103000620200060计算参数1012832622.8Qk=87603.2.5 电流互感器所有断路器的回路均应装设电流互感器,以满足测量仪表、保护和自动装置要求。变压器的中性点上装设一台，以检测零序电流。电流互感器一般按三相配置。对10kV系统，母线分段回路和出线回路按两相式配置，以节省投资，同时提高供电可靠性。(1)型号初选：额定电压选择：额定电流选择：(2)内部动稳定校验短路冲击电流 ，满足内部动稳定要求。 其中：电流互感器一次侧额定电流； 动

37、稳定倍数。(3)热稳定校验 ，满足热稳定要求。其中：1s热稳定倍数电流互感器选择结果如下：表3-12 220kV侧电流互感器参数型 号额定电压(kV)额定电流比级次组合准确级1s热稳定倍数动稳定倍数LB9-2202202300/50.5/D/D/D0.24278计算参数220330.67735Qk66.12KAish表3-13 110kV侧电流互感器参数型 号额定电压(kV)额定电流比级次组合准确级1s热稳定倍数动稳定倍数LB-1101101200/50.5/D/DO.552.5138计算参数110661.351764Qk156.13ish 表3-14 10kV侧电流互感器参数型 号额定电压(

38、kV)额定电流比级次组合准确级1s热稳定倍数动稳定倍数LBJ-10102000/50.5/D0.55090计算参数10200010000Qk254ish变压器220KV侧中性点接地处电流互感器：LR-110-B,电流比为110/5变压器110KV侧中性点接地处电流互感器：LR-60-B,电流比为220/53.2.6 电压互感器电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，不需选择额定电流。外部电网短路电流不通过电压互感器，不需进行短路稳定性校验。6-20kV屋内配电装置，一般采用油浸绝缘或树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。35-110kV配电装置，一般采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。220

39、kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线形式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择电压互感器的准确级和额定容量。电压互感器选择结果如下：表3-15 220kV侧电压互感器参数型 号额定电压比(kV/ kV/ kV)准确级二次绕组额定容量(VA)最大容量(VA)台 数JDCF-2200.21503表3-16 110kV侧电压互感器参数型 号额定电压比(kV/ kV/ kV)准确级二次绕组额定容量(VA)最大容量(VA)台 数JCC6-1100.515020003表3-17

40、10kV侧电压互感器参数型 号额定电压比(kV/ kV/ kV)准确级二次绕组额定容量(VA)最大容量(VA)台 数JSJW-100.51209603 3.2.7 熔断器(1)参数的选择：高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂、及变电所中多用于保护电压互感器。(2)熔体的选择：熔体的额定电流应按高压熔断器的保护熔断特性选择，应满足保护的可靠性、选择性和灵敏度的要求。保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器熔体的额定电流可按下式选择：,=1.

41、11.3，：电力变压器回路最大工作电流（A）。保护电力电容器的高压熔断器额定电流按下式选择,：电力电容器回路的额定电流。保护电压互感器的高压熔断器，一般选用型，其额定电压应高于或等于所在电网的额定电压（但限流式只能等于电网电压），额定电流通常均为0.5A，其开断电流应满足。熔断器选择结果如下：表3-18 高压熔断器参数型 号额定电压额定电流最大开断电流最大开断容量(MVA)备 注RN2-10100.5501000TV短路保护Ibr=57.7KA46.803KA，满足开断电流校验。3.2.8 变压器中性点接地保护设备 此变电站选择变压器中性点间隙接地保护成套设备，包括放电间隙，电流互感器，避雷器

42、，隔离开关。220KV接地侧选型为：AL-JXB-220110KV接地侧选型为：AL-JBX-1103.2.9 避雷器氧化锌避雷器是当前最先进的过电压保护设备，与传统碳化硅阀式避雷器相比，具有优良的非线性，动作迅速，残压低，流通量大，无续流，结构简单，可靠性高，耐污性强，维护简便等优点，是传统碳化硅阀式避雷器的更新换代产品。因此，本设计110KV及以上电压等级均采用氧化锌避雷器。 避雷器选择结果如下：表3-19 各电压等级避雷器参数型 号电压等级安装位置220kV220kV侧各回路110kV110kV侧各回路10kV10kV侧各回路4 母线选择和校验 (1)选型不强调防污性能时，导体一般都采用

43、铝质材料。常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35kv及以下，电流在4000A及以下的配电设备中；槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于40008000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110kV以上配电装置母线。110kV及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。导体截面积可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。 对负荷利用小时数大（通常指Tmax5000

44、h），传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量不大，可按长期发热允许电流选择(2)母线的校验电晕电压校验对110kV及以上电压的母线应校验母线电晕电压。使导线安装处的最高工作电压Ugmax小于临界电晕电压Ucr。即 UgmaxUcr 在海拔不超过1000m的地区，当110kV采用了不小于LGJ-50型，220kV采用了不小于LGJ-240型的钢心铝绞线时，可不进行电晕电压校验利用最小截面法校验。满足热稳定要求的最小截面 对钢心铝绞线，考虑钢心发热的影响只要实际截面SSmin，则满足热稳定要求。上式中，Kf为集肤系数，对

45、于钢心铝绞线Kf=1，矩形截面导体的Kf可查表，C为热稳定系数，可查发电厂电气主系统第136页表6-2用插值法求得。热稳定效应。 校验动稳定各种形状的硬导体通常都安装在支柱绝缘子上，短路冲击电流产生的电动力将使导体发生弯曲，因此，导体应按弯曲情况进行应力计算，而软导体不必进行动稳定校验。母线选择情况如下：表4-1 220kV侧母线参数型 号截面积（）载流量 ()LGJ-240240420计算参数68348表4-2 110kV侧母线参数型 号截面积（）载流量 ()LGJ-300300731计算参数233696.2表4-3 10kV侧母线参数导体形状尺寸（mm）摆放形式kf载流量 矩形80x8单条

46、竖放1.041358计算参数28013505 变压器继电保护的整定计算5.1瓦斯保护当变压器油箱内发生各种短路故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器油箱和绝缘材料高温分解，产生大量气体，利用这种气体实现的保护称为瓦斯保护。规程规定对于容量为800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。轻瓦斯保护的动作值采用气体容积表示。通常气体容积的整定范围为250-350对于容量在10MVA以上的变压器，整定值多采用250。重瓦斯保护的动作值采用油流流速来表示。一般整定范围在0.6-1.5m/s。在整定流速时均以导油管中油速为准，而不依据继电器处的油速。根

47、据运行经验，管中油流速度整定为0.6-1.5 m/s时，保护反应变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度为0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定在1 m/s左右。瓦斯保护能反映变压器油箱内各种故障，灵敏度高、结构简单、动作迅速，但它不能反映油箱外故障。因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同作为变压器的主保护。5.2 变压器纵差动保护的整定对于容量为6300kVA及以上的变压器，以及发电厂厂用工作变压器和并列运行的变压器，10000kVA及以上的发电厂厂用备用和单独运行的变

48、压器，应装设纵差动保护。电流纵差动保护不但能够正确区分内外故障，而且不需要与其它元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种故障，具有独特的优点，被广泛地用作变压器的主保护。由于此次设计的变压器容量较大，可以采用BCH2型差动继电器。此种继电器是带短路线匝的速饱和变流器，它能可靠地躲开变压器励磁涌流及保护区外故障时的不平衡电流，可以用作双绕组及三绕组变压器的差动保护。当外部短路流入继电器内的不平衡电流数值较大，BCH2型构成差动保护灵敏性不满足要求时，可采用有制动线圈的差动继电器BCH1型或其它差动继电器。本次设计经整定计算证明BCH1型差动继电器满足要求。5.2.1纵差动保护动作电流的整定(1)

49、躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，即 Iop=Krel Iunb.maxKrel可靠系数，取1.3Iunb.max变压器外部短路时差动回路中最大可能的不平衡电流。 Iunb.max =（）Ik.max 由变压器带负荷调压所引起的相对误差，取电压调整范围的一半；Knp考虑短路非周期分量影响系数，取1.52Kst电流互感器同型系数，取1躲过变压器最大励磁涌流，即 Iop=KrelKuINKu 励磁涌流的最大倍数，取48躲过电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流，即 Iop = KrelIl.maxIl.max 变压器正常运行时最大负荷电流。纵差动保护灵敏系数的校验 Ksen=Ik.min,r/I

50、opIk.min,r 各种运行方式下变压器保护范围内故障时，流经差动继电器的最小差动电流；灵敏系数一般不应低于2。当按照上述整定的动作电流不能满足灵敏度要求时，需要采用具有制动特性的差动继电器。5.3 变压器相间短路的后备保护5.3.1过电流保护 （ 1）.启动电流的整定，按躲过变压器的最大负荷电流整定，即：Iset= IL.max Krel/Kre式中：IL.max变压器的最大负荷电流； Krel可靠系数，取1.21.3； Kre返回系数，取0.85。变压器可能出现的最大负荷电流按以下两种情况考虑。取其中最大值。对于并列运行变压器，应考虑切除一台最大容量的变压器时，在其他变压器中出现的过负荷

51、；当各台变压器容量相同时，可按下式计算： Il.max=n/(n-1)IN n并列运行变压器的最小台数；IN为每台变压器的额定电流。对降压变压器，应考虑负荷中电动机自启动时的最大电流，即 IL.max=KssIL.maxKss自启动系数L.max正常工作时最大负荷电流，一般为变压器额定电流。灵敏度的检验：按变压器另一侧相间短路时，流过保护装置的最小短路电流计算，即： Ksen=Ik.min/Iset式中：Ik.min灵敏系数检验点的最小两相短路电流。5.4变压器接地短路的后备保护 在大接地电流系统中，接地故障的几率较大，因此，大接地电流系统中的变压器应装设接地保护，作为变压器主保护的后备保护和

52、相邻元件接地保护的后备保护。此次设计所选用的为分级绝缘的变压器，其中性点经隔离开关接地。在中性点直接接地电网中，由于变压器的中性点可能直接接地运行或不接地运行。此时接地保护的配置要考虑可能出现的各种运行情况，并且还要考虑变压器中性点的绝缘。当变压器中性点直接接地时，一般配置两段式零序过电流保护，每段各带两个时限，第一段的动作电流和延时与相邻元件零序过电流保护的第一段相配合，以较短时限动作于缩小故障影响范围。第二段的动作电流和延时与相邻元件零序保护的后备段相配合，以较短时限动作于缩小故障范围，以较长时限断开变压器各侧断路器。零序过电流保护接于变压器中性点处电流互感器二次侧。为保护分级绝缘变压器中

53、性点,一般在中性点装设放电间隙,当中性点接地刀闸断开时,经放电间隙接地。在这种情况下,直接接地和经间隙接地应分别装设保护。直接接地时的保护配置与前面所述的相同。经过放电间隙接地时,应增设反应零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。这种电流电压保护不需与其他保护配合,其动作时间只需要躲开电网部分中性点接地时,发生单相接地的暂态过程,暂态过电压持续的时间一般不大于0.2S。当分级绝缘的变压器中性点不设放电间隙时,接地保护的配置与全绝缘变压器相同。但零序过电压保护的动作时间应尽可能短,只需躲过暂态过电压的时间。5.5变压器过负荷保护 对于单侧电源三绕组降压变压器，若三侧绕组容量不相同，则只有电源侧

54、和容量较小的一侧装设过负荷保护。 过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流，即 Iset=Krel/KreINKrel 可靠系数，取1.05Kre 返回系数，取0.85IN为保护安装侧变压器额定电流6 防雷保护规划设计6.1 防雷保护的设计变电站是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复并严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电站的雷击害来自两个方面，一是雷直击变电站，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电站侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使站有

55、设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波的防护主要措施是变电站内装设阀型避雷器，以限制侵入变电站的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电站适当距离内装设可靠的进线保护。避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电站。避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。6.2 避雷针的配置原则(1)电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000.cm的地区，宜装设独立的避雷针。(2)独立避雷针（线）宜装设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10。(3)35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。(4)在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置