kV降压变电所电气设计方案

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1、作者： Pan Hongliang仅供个人学习目录中文摘要 1英文摘要 11 引言 11.1 设计的原始资料 11.2 设计的基本原则： 21.3 本设计的主要内容 32 主接线的设计 32.1 电气主接线的概述 32.2 电气主接线基本要求 32.3 电气主接线设计的原则 32.4 主接线的基本接线形式 42.5 主接线的设计 42.6 电气主接线方案的比较 43 负荷计算 53.1 负荷的分类 53.2 10kV侧负荷的计算 54 变压器的选择 64.1 主变压器的选择 74.1.1 变压器容量和台数的确定 74.1.2 变压器型式和结构的选择 74.2 所用变压器的选择 85 无功补偿

2、85.1 无功补偿概述 95.2 无功补偿计算 95.3 无功补偿装置 95.4 并联电容器装置的分组 105.5 并联电容器的接线 106 短路电流的计算 106.1 产生短路的原因和短路的定义 106.2 电力系统的短路故障类型 116.3 短路电流计算的一般原则 116.4 短路电流计算的目的 116.5 短路电流计算方法 116.6 短路电流的计算 127 高压电器的选择 137.1 电器选择的一般原则 137.2 高压电器的基本技术参数的选择 147.3 高压电器的校验 147.4 断路器的选择选择 157.5 隔离开关的选择 177.6 电流互感器的选择 187.7 电压互感器的选

3、择 207.8 母线的选择 217.9 熔断器的选择 218 继电保护和主变保护的规划 228.1 继电保护的规划 228.1.1 继电保护的基本作用 228.1.2 继电保护的基本任务 228.1.3 继电保护装置的构成 228.1.4 对继电保护的基本要求 238.1.5 本设计继电保护的规划 238.2 变压器保护的规划 24变压器的故障类型和不正常工作状态 248.2.2 变压器保护的配置 258.2.3 本设计变压器保护的整定 259 变电所的防雷保护 279.1 变电所防雷概述 279.2 避雷针的选择 279.3 避雷器的选择 28结论与展望 29致谢 30参考文献 3035kV

4、降压变电所电气设计摘要：本文详细介绍了某工业园区35kV降压变电所的设计。文中对主接线的选择、高压设备的选择、负荷计算、短路电流计算，继电保护选择和整定计 算皆有详细的说明。特别对主接线的选择，变压器的选择，还有一些电气设 备如断路器、电流互感器、电压互感器等的选择校验作了详细的说明和分 析。其中还对变电所的主接线，平面布置等通过CAD制图直观的展现出来。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，设计出了符 合当前要求的变电所。在设计的过程中，得到了学校老师、同学的耐心指 导和大量帮助，在此对他们表示衷心的感谢和崇高的敬意。关键词：电气主接线、短路电流计算、高压电气设备、继电保护Des

5、ign of 35kV Step-down SubstationAbstract : This paper mainly introduces the design of 35kV substation in a in dustrial park. It also discusses the choice of main wiri ng, high pressure equipme nt and all kinds of the protect ion of relay, the calculati on of load, short curre nt and so on in detail,

6、 especially, the choice of main wiri ng, tran sformer and some electric equipme nt such as circuit breaker, curre nt and Voltage sensor. It shows main wiring of substation, the distribution of pla ne and some protect ion equipme nt of high and low Voltage by the graphics of CAD.This design is closel

7、y related to reality in order to design the suitable substation by studying a lot of materials. In the design process, the school teachers and stude nts give me a lot of help. In this, I express my heartfelt thanks and high tribute to them.Key words: main electrical connection table, the calculation

8、 of short current,the protecti on of relay, High-voltage electrical equipme n。1引言1.1设计的原始资料为改善供电质量，提高供电可靠性，在某工业园区建设一座35kV变电所，该变电所的设计规模为：（1）35kV进线两回，一回由110kV甲站引入，一回由110kV乙站引入（进 线阻抗忽略)，出线两回，最终出线四回。(2) 10kV出线8回，负荷的类型及大小如下表 1.1 表1.1用电负荷负荷名称额定容量额定电压负荷特性供电线路长度(kV)(kV)Cos(m)1#出线860100.82001#出线400100.822501

9、#出线760100.751001#出线1600100.880水源变电所1200100.85200生活区变电所2000100.890锅炉变电所1100100.8100污水处理源1200100.880(3) 甲站35kV母线最大短路容量300MVA，乙站35kV母线最大短路容量 300MVA。(4) 本地区海拔1010M，雷电活动33天/年，历史最高温度35E，最低温 度-5C，最大风速4M/S1.2设计的基本原则：工业园区变电所直接为生产提供电源， 是电力系统的一个重要环节，此类变 电所能否正确运行关系到整个工业园区生产的稳定和安全问题， 因此设计一个优 质、安全、可靠、灵活的变电所至关重要。设

10、计原则有以下几点：(1) 变电所的设计应根据工程的510年发展规划进行，与城建部分的城 市规划相结合，做到远、近期的结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发 展的关系，适当考虑扩建的可能。(2) 变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合本地情况合理地确定设计方案， 做到因地制 宜，兼顾变电所经济、安全、可靠、灵活的特点。(3) 对变电所的选址有以下几点要求：一是靠近负荷中心；二是要节约用地，不占或不占耕地及经济效益高的土地； 三是与城区或企业规划相协调，便于 架空和电缆线路的引入和引出；四是交通运输方便；五是具有适宜的地质，并且 周围环境无

11、明显污秽。1.3本设计的主要内容本次设计完成了某工业园区35kV降压变电所设计的总过程，设计过程中遵 循国家的法律、法规，按照国家标准及规范，明确设计的目的，逐步完成了电气 主接线的选择、负荷的计算和无功补偿、主变的选择、短路电流的计算、高压设 备的选择、继电保护选择及整定、防雷保护规划、图纸绘制等工作，特别是对电 气主接线的选择、变压器的选择和高压电气设备（如断路器、隔离开关、电压互 感器、电流互感器、母线等）的选择及校验作了详细的说明和分析，形成了较为 完整的论文。2主接线的设计2.1电气主接线的概述电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的 电路，成为传输强电流、

12、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。电气 主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要 组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电器选择、配电装置布置、继 电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。2.2电气主接线基本要求（1）可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接 线最基本的要求。停电会给国民经济各部门带来严重的损失，在经济发达地区，故障停电的经济损失是难以保量的，甚于会导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、 城市生活混乱等。电气主接线的可靠性不是绝对的，在分析电气主接线的可靠性 时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用

13、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。（2）灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方 式的转换。灵活性应该满足以下几个方面，一是操作的方便性；二是高度的方便 性；三是扩建的方便性。（3）经济性：在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑，一是节省一次投资；二是占地面积少；三是电能损耗少。2.3电气主接线设计的原则电气主接线的设计是变电站电气设计的主体， 其设计必须结合电力系统和变 电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的，经过技术、经 济比较、合理地选

14、择主接线方案。电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、 政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调试灵活、 满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取 材同，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济的 原则。2.4主接线的基本接线形式（1）有汇流母线：单母线接线及单母线分段接线；双母线接线及双母线分 段接线；带旁路母线的单母线和双母线接线。（2）无汇流母线：桥形接线；角形接线；单元接线。2.5主接线的设计（1）35kV侧主接线的设计：由原始资料知，35kV侧设计规模为进线2回，出线2回，最终出线

15、四回。由电力工程电气设计手册可知：当3563kV配电装置出线回路数为48 回，采用单母分段连接。故35kV可采用单母分段连接方式。（2）10kV侧主接线的设计：由原始资料知，10kV侧设计规模为进线2回，出线8回。由电力工程电气设计手册可知：当 6-10kV配电装置出线回路数为6回 及以上时，采用单母分段连接；当负荷较大、短路电流较大、出线需要带电抗器 时可采用双母线接线。故10kV可采用单母分段连接方式，也可采用双母线连接方式。2.6电气主接线方案的比较方案一：35kV和10kV侧均采用单母分段接线方式；方案二：35kV侧采用单母分段接线方式，10kV侧采用双母线接线方式。方案一的优点：接线

16、简单，供电可靠，高度灵活，操作方便，设备少，经济 性好，并且母线便于向两端延伸，便于扩建，对于重要的用户可以从不同的段引 出两个回路，当一段线路发生故障时，分段断路器可以自动将故障切除， 保证正 常母线的供电。该方案兼顾了可靠性，经济性和灵活性的要求。方案二与方案一相比较，虽然供电更加可靠，高度更灵活，但是设备增多，投资大，占地面积大，操作复杂，配电装置布置复杂。故选用方案一，35kV和10kV侧都采用单线分段接线方式。方案一的主接线图如图2.1 ;方案二的主接线图如图2.2。图2.1 方案一电气主接线图主接线图图2 .2 方案二电气主接线图 n3负荷计算3.1负荷的分类根据用户负荷的性质和中

17、断供电在经济、政治上所造成的损失和影响程度， 规定将负荷分为三级：（1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡的负荷；中断供电将在政治、经济上造成重大损失如重大设备损坏， 重大产品报废，重要原材料生产的产品大量 报废，国民经济中重点企业的连续生产被打乱， 需要长时间才能恢复；中断供电 影响有重大政治、经济意义的用电单位正常工作。 如重要的铁路枢纽，重要的通 信枢纽，重要宾馆及经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中 的重要电力负荷。这些属于电力系统中的一级负荷。（2）二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成重大损失者。如：主要设 备的损坏，大量产品报废，连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复

18、， 重点企业 大量减产等；中断供电将影响重要单位的正常工作者。 这些属于电力系统的二级 负荷。（3）三级负荷：不属于一级和二级负荷者，短时停电不会带来严重后果的 负荷。为保证供电的可靠性，一级负荷应由两个独立的电源供电，有特殊要求的一 级负荷，两个独立的电源应来自不同的地点，发生故障时两个独立电源互不影响； 二级负荷的供电系统，应尽量做到发生故障时不发生中断供电， 或中断供电后能 迅速恢复，在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专 用线供电；三级负荷对供电电源无特殊要求，当系统发生故障时，如出现电力不 足的情况，就首先考虑切除三级负荷，以保证一、二级负荷的用电。3.2 1

19、0kV侧负荷的计算计算所用的公式：（3-1）（3-2）（3-3）公式3-2中为同时系数，本设计中取值为 0.9. 计算过程如下：1#出线：，其它线路计算如上，略去计算过程。负荷计算结果如下表3.1表3.1负荷计算结果负荷名称额定容量(kW)额定电压(kV)负荷特性tan $供电线路长度(m)P(kW)Q(kVar)1#出线86060.80.75200774580.52#出线40060.820.702503602523#出线76060.750.88100684601.94#出线160060.80.758014401080水源变电所120060.850.622001080669.6生活区变电所20

20、0060.80.759018001350锅炉变电所110060.80.75100990742.5污水处理电源120060.80.75801080810功率因数考虑同时系数时的负荷：取每年的负荷增长率为，则考虑五年规划(即 n = 5)时的计算负荷为:4变压器的选择4.1主变压器的选择变压器容量和台数的确定（1） 变电站主变压器容量，一般应按510年规划负荷来选择，并适当考 虑到10-20年的负荷发展，对于城郊变电所，主变压器容量应与城市替代相结合。（2） 对于有重要负荷的变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其余变压 器容量在计及过负荷能力后的允许时间内， 应保证对用户的一类及二类负荷的供 电；

21、对一般性变电站，当1台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负 荷的70%80%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。（3）对于大城市郊区的一次变电所，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。故该变电站单台变压器的容量至少应为：变压器型式和结构的选择（1）相数的选择：主变压器是采用三相或是单相， 主要考虑变压器的制造 条件、可靠性要求及运输条件等因素。由电力工程电气设计手册可知，当不 受运输条件时，在330kV及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。（2）绕组数与绕组连接方式的选择：由电力工程电气设计手册可知，对于深入引

22、进至负荷中心、具有直接从高压降为低压供电条件的变电所，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器；而且35kV电压等级的变压器均采用“ 丫”连接，其中性点多通过消弧线圈接地。此降压变电站满足此条件，故选用双绕组“ Y”型连接的变压器；（3）调压方式：变压器调压方式有两种，一种是不带电切换，称为无激磁 调压，调整范围通常在 2*2.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调 整范围可达30%。35kV电压等级的变压器一般采用有载调压方式。（4）冷却方法：电力变压器的冷却方式随变压器形式和容量不同而异，一 般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循 环导向

23、冷却。对于中、小型变压器，通常采用油浸自冷。由上选择本次设计中主变压器的型号为：SZ9-8000/35,其中S三相，Z-有载调压，容量8MVA，电压等级35kVSZ9-16000/35型变压器技术参数如表4.1。表4.1SZ9-8000/35型变压器的技术参数型号SZ9-8000/35额定容量8000kVA电压组合高压35高压分接范围2*2.5%低压10.5联结组标号YN d11空载损耗9.84kW负载损耗42.75kW空载电流0.9短路阻抗7.54.2所用变压器的选择所用变压器的选择原则：（1）额定电压的选择所用变压器的额定电压应根据所用电系统的电压等级和电源引接处的电压 确定，变压器一、二

24、次额定电压必须与引接电源电压和所用网络电压相一致。本设计中引接电源电压等级为 35kV，所用网络电压为0.4kV，故所选变压器的电 压比应为35/0.4.（2）变压器的台数和型式本设计中所用网络电压等级为 0.4kV，故可选用两台全容量双绕组变压器， 一台作为主变，一台作为备用变压器。（3）所用变压器的容量所用变压器的容量必须满足所用电负荷从电源获得足够的功率，所用低压工作变压器的容量应有10%左右的裕度。总上所述，选择本次设计所用变压器的型号为 SZ9-630/10,其中S-三相， Z-有载调压，容量630kVA，电压等级10kV。SZ9-630/10型变压器的技术参数 如表4.2。表4.2

25、 SZ9-630/10型变压器的技术参数型号SZ9-630/10额定容量630kVA电压组合高压10.5高压分接范围4*2.5%低压0.4联结组标号Y yn0空载损耗1.29kW负载损耗6.50kW空载电流0.9短路阻抗4.55无功补偿5.1无功补偿概述电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机、 感应炉等。都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载， 在电力系统中感应电 动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的无功 电源，才能维持一定的电压水平，满足系统安全稳定运行的要求。电力系统中的无功电源由三部分组成：一是发电机可能发出的无功功率（一般为有

26、功功率的 40%50%）;二是无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率；三是110kV及以上电压线路的充电功率；电力系统中如无功功率小，将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压 值时，将使发电、送电、变电设备均不能达到正常的出力，电网的电能损失增大， 并容易导致电网震荡而解列，造成大面积停电，产生严重的经济损失和政治影响。 电压下降到额定电压值的60%70%时，用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁。 所以进行无功补偿是非常有必要的。5.2无功补偿计算补偿前功率因数，补偿后，；则需要补偿的无功为：5.3无功补偿装置无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分

27、为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功， 维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提 高电网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据电压需要，向电网提供快速无级连续调节的容性和感 性的无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损 耗，提高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小，能做 到分相补偿，对冲击负荷也有较强的适应性，

28、因此在电力系统中得到越来越广泛 的应用。但设备造价太高，本设计中不宜采用。电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小。综合比较以上三种无功补偿装置后， 选择并联电容器作为无功补偿装置，并 且采用集中补偿的方式。5.4并联电容器装置的分组一、分组原则：（1）对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电 容器装置，不必分组，可直接与该设备相连接，并与该设备同时投切。（2）配电所装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数。 此时，为保证一定的功率因数，各组应能随负荷的变化实行自动投切。 负荷变化 不

29、大时，可按主变压器台数分组，手动投切。（3）终端变电所的并联电容器装置，主要是为了提高电压和补偿主变压器 的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。 投切任一组电容器时引 起的电压波动不应超过2.5%。二、分组方式并联电容器的分组方式主要有等容量分组、等差级数容量分组、带总断路器 的等容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。这几种方式中等容量分组方式， 分组断路器不仅要满足频繁切合并联电容器的要求，而且还要满足开断短路的要 求，这种分组方式应用较多，因此采用等容量分组方式。5.5并联电容器的接线并联电容器装置的接线基本形式有星形和三角形两种。经常采用的还有由星形派生出的双星形，在某种场

30、合下，也有采用由三角形派生出的双三角形。从电力工程电气设计手册（一次部分）502页表917可比较得出，应 采用丫形接线，因为这种接线适用于6kV及以上的并联电容器组，并且容易布 置，布置清晰。并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为 了在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。选用BFM11 300 3型号的高压并联电容器6台。额定电压11kV。额定容 量 300kVar。6短路电流的计算6.1产生短路的原因和短路的定义产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因 设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消

31、除。此外， 如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电 弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系 统中，还指单相和多相接地。6.2电力系统的短路故障类型电力系统中可能发生的短路故障，主要有三相短路、两相短路和单相短路。一般情况下，三相短路电流都大于两相和单相短路电流。在计算短路电流时，通常把电源容量视为无穷大的电力系统。运行经验表明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约 占短路故障的6570%，两相短路约占1015%，两相接地短路约占1020%，三 相短路约占5%。6.3短路电流计算的一般原则（1）计算短路电流用于验算电

32、器和导体的开断电流、动稳定和热稳定时， 应按本工程的设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依 据，并适当考虑电网5-10年的远景发展规划进行计算。（2）计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计 算。短路点应选择在适中电流为最大的地点。（3）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 电流验算。（4）计算某一电压级的短路电流时，应用平均电压。（5）计算高压系统短路电流时，一般采用标幺值方法、短路功率法进行计 算。6.4短路电流计算的目的（1）电气主接线比选；（2）选择导体和电器；（3）确定中性点接地方式；（4）计算软导体的短路摇摆；（5）确

33、定分裂导线间隔棒的间距；（6）验算接地装置的接触电压和跨步电压；（7）选择继电保护装置和进行整定计算。6.5短路电流计算方法电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件， 其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统 母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无 限容量系统是指容量为无限大的电力系统， 在该系统中，当发生短路时，母线电 业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。当然，容量所以们在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的， 其/、步骤如下：（1对各等值网络进行化简，求出计算电抗；（2）求出

34、短路电流的标么值；（3）归算到各电压等级求出有名值。为了选择和校验电气设备、载流导体，一般应计算下列短路电流值，即短路电流周期分量有效值，单位为 kA ；稳态短路电流有效值，单位 kA ；短路全电流最大冲击值，单位为 kA ；短路全电流最大有效值，单位为 KA;短路容量，单位为MVA。6.6短路电流的计算取基准容量为，基准电压（单位为kV）为，由公式可以计算出基准电流（单位为kA），由公式可以计算出基准电抗（单位为Q）。计算出基准值如下表6.1表6.1 基准值取值额定电压1035基准电压10.537基准电流5.501.56基准电抗1.1013.69（1）计算变压器的电抗的标幺值:（2）计算系统

35、的短路电抗标幺值:（3）画短路系统电抗标幺值等效电路图6.1图6.1 系统电抗标幺值等效电路图（4）计算短路电流和短路容量：35KV侧，点短路时：短路系统电抗标幺值为：三相短路电流周期分量有效值，即：三相短路电流稳态值：三相短路冲击电流最大值：三相短路冲击电流有效值：两相短路电流：三相短路容量：10KV侧，点短路时：短路系统电抗标幺值为：三相短路电流周期分量有效值，即：三相短路电流周期分量稳态值，即：三相短路冲击电流最大值：三相短路冲击电流有效值：两相短路电流：三相短路容量：则最大运行方式下各种短路电流值及短路容量如下表6.2。表6.2短路电流值及短路容量名称 短路点基准电压（kV）三相短路电

36、流（kA）三相短路冲击电流最大值（kA）三相短路冲击电流有效值（kA）两相短路电流三相短路 容量（MVA）354.6811.9347.074.053300104.3311.046.543.7578.87高压电器的选择7.1电器选择的一般原则（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。（2）应按当地环境条件校核。（3）应力求技术先进和经济合理。（4）与整个工程的建设标准应协调一致。（5）同类设备应尽量减少品种。（6） 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊 情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。（7）选择的高压电气设备应满足各项电气技术

37、要求。（8）结构简单、体积小、质量轻，便于安装和检修。（9）在制造厂给定的技术条件下，能长期可靠地运行，有一定的机械寿命 和电气寿命。7.2高压电器的基本技术参数的选择（1）按额定电压选择：额定电压是保证断路器正常长期工作的电压，选择的电气设备上标明的额定电压应等于或大于我国采用的标称额定电压等级，选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，即。我国采用的额定电压等级有：3、6、10、20、35、66、110 220、330、500kV 等。（2）按额定电流选择：选用的高压电器在规定的环境温度下，能长时间允 许通过的额定电流，当长期通过额定电流时，高压电器导电回路部分的温升均不 超

38、过规定值。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，其中和的单位为 A。在计算时，应选用回路在各种运行方式下 的待续工作电流的最大者。7.3高压电器的校验电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统 及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情 况校验。用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路， 可不验算动、热稳定。（1）热稳定校验：当短路电流通过被选择的电气设备时， 其热效应不应超 过允许值。电气设备的热稳定校验可按下面

39、两式校验：（7-1 ）（7-2）式中电气设备短路热稳定电流，单位为 kA ；系统短路热稳定电流，单位为 kA ；短路的等效持续时间，单位为 S；（2）动稳定校验：选择的高压电气设备允许通过动稳定电流峰值，应大于该电气设备所在回路三相短路冲击电流峰值，即，其单位都为KA而且选择的高压电器设备通话通过的动稳定电流有效值， 应大于该电气设备所在回路三相短 路电流最大有效值，即。7.4断路器的选择选择（1）35kV进线侧断路器、变压器侧断路器和母联断路器的选择：最大的持续工作电流为：；额定电压选择：；额定电流选择；开断电流的选择：（点短路电流）；极限通过电流的选择：本次设计中，35kV侧采用户外型的配

40、电装置，故采用户外式真空断路器， 参考变电设备合理选择与运行检修，比较各种35kV的高压断路器，采用型 号为ZW7-40.5型的真空断路器，该型号断路器结构简单，开断能力强，寿命长， 操作功能齐全，无爆炸危险，维修简便，适用于城乡电网配电装置中电气设备的 控制和保护，尤其适用于开断重要负荷及频繁操作的场所。ZW7-40.5型真空断路器的技术参数如表 7.1。表7.1 ZW7-40.5型真空断路器的技术参数断路器型号额定电压/kV额定电流/A旁百r【伞匚极限通过电流（峰值）/kA热稳定电流/kA（4S）动稳定电流/kA固有分闸时间额定开断电流/kVZW7-40.540.5160025632563

41、 0.075S热稳定校验，即校验：电弧持续时间取0.04S,继电保护时间取0.15S，贝U热稳定时间为则需要计算短路电流非周期分量产生的热效应，取非周期分量的等效时间 为，有：所以，故满足热稳定要求。动稳定校验：，故满足动稳定要求具体数据如表7.2。表7.2数据对照计算数据ZW7-40.535kV35kV131.9A1600A4.68kA25kA11.93kA63kA6.892500（2） 10KV进线侧断路器、变压器侧断路器和母联断路器的选择：最大的持续工作电流为：；额定电压选择：；额定电流选择；开断电流的选择：（点短路电流）；极限通过电流的选择：参考变电设备合理选择与运行检修，选择型号为Z

42、N28G 12的真空断路 器，其技术参数如表7.3。表7.3 ZN28G 12型真空断路器的技术参数断路器型号额定最高电 压/kV额定电流/A额定开断电流/kV极限通过电流（峰值）/kA热稳定电流/KA（4S）动稳定电流/kA固有分闸时间ZN28G 1212100020502050 0.06S热稳定校验，即校验：电弧持续时间取0.06S,继电保护时间取2S,则热稳定时间为则不需要计算短路电流非周期分量产生的热效应，有；所以，故满足热稳定要求动稳定校验：，故满足动稳定要求具体数据如表7.4。表7.4数据对照计算数据ZN28G 1210kV12kV461.9A1000A4.33kA20kA11.0

43、4kA50kA39.7516007.5隔离开关的选择（1）35KV侧进线侧隔离开关、变压器侧隔离开关和母线隔离开关的选择:最大的持续工作电流为：；额定电压选择：；额定电流选择:;开断电流的选择：（点短路电流）；极限通过电流的选择：选用型号为GW14-35/1250型户外式隔离开关，其技术参数如表 7.5。表7.5 GW14-35/1250 型隔离开关的技术参数隔离开关的型号额定电压/kV额定电流/A最咼工作电压/kV极限通过电流（峰值）/kA热稳定电流/kA（4S）动稳定电流/kAGW14-35/125035125040.58031.580热稳定校验，即校验：故满足热稳定要求。动稳定校验：，故

44、满足动稳定要求具体参数如表7.6。表7.6数据对照计算数据GW14-35/125035kV35kV131.9A1250A11.93kA80kA6.893969（2） 10KV侧进线侧隔离开关、变压器侧隔离开关和母线隔离开关的选择： 最大的持续工作电流为：；额定电压选择：；额定电流选择:；开断电流的选择：（点短路电流）；极限通过电流的选择：选用型号为GN19-10C3/1000-31.5,两侧都装套管绝缘子的隔离开关，其技 术参数如表7.7。表7.7 GN19-10C3/1000-31.5型隔离开关技术参数隔离开关的型号额定电压/kV额定电流/A最咼丄作电压/kV极限通过电流（峰值）/kA热稳定

45、电流/KA（4S）动稳定电流/kAGN19-10C3/1000-31.510100011.58031.580热稳定校验，即校验：故满足热稳定要求。动稳定校验：，故满足动稳定要求 具体参数如下表7.8。表7.8数据对照计算数据GN19-10C3/1000-31.510kV10kV461.9A1000A11.04kA80kA39.7539697.6电流互感器的选择（1）电流互感器的选择和配置应按下列条件： 一次回路电压：，为电流互感器一次回路允许的最高工作电压，为该回路的最高运行电压，单位均为 kV。 一次回路电流：当电流互感器用于测量、计量时，其一次额定电流应尽 量选择行比回路中正常工作电流大

46、1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在 过负荷时使仪表有适当的指示。 二次额定电流的选择：电流互感器的二次额定电流有 5A和1A两种，强 电系统一般选5A，弱电系统用1A，当配电装置距离控制室较远时亦可考虑用1A。 二次负荷的选择：电流互感器的二次负荷可按计算。 准确级的选择：0.2级一般用于精密测量，0.5级用于电能计量，1级用 于盘式指示仪表，3级用于过电流保护，10级用于非精密测量及继电器，D级用 于差动保护。 热稳定校验：电流互感器适时热稳定电流应大于或等于系统适中时的短 路时的适时热稳定电流，。 动稳定校验：电流互感器动稳定可按式校验，为电流互感器允许通过的 最大动稳定电流，为系

47、统短路冲击电。(2) 35KV侧电流互感器的选择：一次回路电压选择：=35kV一次回路电流选择：= 171.5A参考变电设备合理选择与运行检修，选择型号为LZZQB8-35(Q)的电流 互感器，该产品为全封闭式，环氧树脂浇注，具有优良的绝缘性能。其技术参数 如表7.9。表7.9 LZZQB8-35(Q)型电流互感器的技术参数电流互感器型号额定电流/kA准确级组合短时热稳定电流(3S)/kA额定动稳定电流/kALZZQB8-35(Q)300/50.2/0.5/5P10/5P202563热稳定校验：，满足热稳定。动稳定校验：，故满足动稳定。(3) 10KV侧电流互感器的选择：一次回路电压选择：=1

48、0kV一次回路电流选择：1.3*461 = 599.3A参考变电设备合理选择与运行检修，选择型号为LZZBJ9-12型的电流互感器，它为环氧树脂浇注全封闭支柱式的电流互感器。其技术参数如表7.100表7.10 LZZBJ9-12 型电流互感器的技术参数电流互感器型号额定电流比/A级次组合短时热稳定电流（4S） /kA额定动稳定电流/kALZZBJ9-12800/50.2/10P1580160热稳定校验：，满足热稳定。动稳定校验：，故满足动稳定7.7电压互感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：型式的选择：10kV配电装置一般采用绝缘结构，在高压开关柜中，可采用 树脂浇注绝缘结构，当需要零

49、序电压时，一般采用三相五柱电压互感器；35-110kV 配电装置一般采用绝缘结构电磁式电压互感器。额定电压按表7.11进行选择。表7.11电压互感器额定电压选择参照表型式一次电压N二次电压N第三绕组电压/V单相接于一次相电压上中性点非直接接地系统，中性点直接接地系统 100接于一次线电压上（如V/V接法）100三相100准确级的选择：电压互感器用于主变压器计量时选用 0.2级，用于一般电能 计量选用0.5级，用于测量控制选用0.5级，用于电压测量不应低于1级，用于 继电保护不应低于3P级。（1）35KV侧电压互感器的选择：参考变电设备合理选择与运行检修，选择JDZXF935型电压互感器， 该系

50、列电压互感器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构。额定电压35/0.1/0.1/0.1，额定负载100VA/150VA/300VA，准确级0.2/0.5/6P,适于在额定频率为 50HZ、额 定电压35kV的户内电力系统中，做电压、电能测量及继电保护用（2）10KV侧电压互感器的选择：参考变电设备合理选择与运行检修选择JDZF11 12型电压比 10/0.1/0.1kV，0.5级；该系列电压器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构，体积小、 质量轻、局部放电量小，适用于额定频率 50HZ,额定电压3、6、12kV，供中性 点非有效接地的户内电力系统做电压、电能测量机继电保护用。7.8母线的选择根据电力工程电气设

51、计手册，35kV及以下的配电装置一般都是选用矩形 的铝母线。铝母线的允许载流量较铜母线小，但价格较便宜，安装、检修简单， 连接方便。因此，在35kV及以下的配电装置中，首先应选用矩形铝母线。（1）35kV侧母线的选择：最大持续工作电流：按最大持续工作电流选择型号为 LWB-40*4的立放矩形铝母线，+40oC时长 期允许电流为389A，母线平放时剩以0.95,则允许电流为369A。热稳定校验：按式选择满足热稳定时最小导体截面，取短路时间，即：，型号为LWB-40*4的矩形铝母线截面为，大于，故选择的母线满足热稳定要求。（2）10KV侧母线的选择：最大的持续工作电流为：；按最大持续工作电流选择型

52、号为 LWB-50*6的立放矩形铝母线，+40oC时长 期允许电流为600A，母线平放时剩以0.95,则允许电流为570A。热稳定校验：按式选择满足热稳定时最小导体截面，取短路时间，即：，型号为LWB-50*6的矩形铝母线截面为，大于，故选择的母线满足热稳定要求。7.9熔断器的选择（1）熔断器概述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和短路电流的损 害。熔断器的主要元件是一种易于熔断的熔断体，简称熔体，当通过熔体的电流达到或超过一定值时，由于熔体本身产生的热量，使其温度升高，达到金属的熔 点时，熔断切除电源，因而完成过载电流或短路电流的保护。按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器

53、如屋外跌开式、屋内式。对于一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压，额定电流必须大于回路的最大工作持续电流， 开断电流必须大于或等于短路冲击电流。 在本站中，熔断器只用于保护电压互感器，其只需按额定电压及断流容量（） 两项来选择。当短路容量较大时，可考虑在熔断器前串联限流电阻。（2）35kV侧熔断器的选择选择RN1 35/600型跌开式熔断器，额定电压35kV，满足要求，断流容量 600MVA，大于短路容量300,满足要求。最大开断电流100kA，大于短路冲击 电流11.91kA，满足校验。（3）10kV侧熔断器的选择选择RN2 10/0.5型户内熔断器，额定电压 10kV，满

54、足要求，断流容量 1000MVA，大于短路容量78.8MVA，满足要求。最大开断电流 50kA，大于短 路冲击电流10.046kA，满足校验。8继电保护和主变保护的规划8.1继电保护的规划继电保护的基本作用在全系统的范围内，按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。继电保护的基本任务（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件 免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；（2）反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出

55、信号或跳闸。此时一般不要求迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害 程度规定一定的延时，以免暂短的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。继电保护装置的构成一般继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件三部分组 成。（1）测量比较元件：测量比较元件测量通过被保护的电力元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质 的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。（2）逻辑判断元件：逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围， 最后确定是否应该使断路器跳闸、发出信

56、号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。（3）执行输出元件：执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳 开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息，发出警报或不动作。对继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求， 即可靠性（安 全性和信赖性）、选择性、速动性和灵敏性。（1）可靠性：可靠性安全性和信赖性，是对继电保护性能的最根本要求。 所谓安全性，是要求继电保护在不动作时可靠不动作， 即不发生误动作。所谓信 赖性，是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作， 即不发生拒绝动作。（2）选择性：继电保护的选择性是指保护装置动作时，在可能最小的区间 内将

57、故障从电力系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运 行。它包含两种意思：其一是只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障； 其二是要力争相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用。（3）速动性：继电保护的速动性是指尽可能快地切除故障，以减少设备及 用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统 并列运行的稳定性。（4）灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正 常运行状态反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护范围内部 故障时，在系统任意的运行条件下，无论短路点的位置、短路的类型如何，以及 短路点是否有过渡电阻，当发生短路时都能

58、敏锐感觉、正确反应。本设计继电保护的规划本设计采用三段式电流保护，即电流速断保护、限时电流速断保护和过电流 保护。三者都是反应于电流升高而动作的保护， 它们之间的区别主要在于按照不 同的原则来选择启动电流。电流速断保护是按照躲开本线路末端的最大短路电流 来整定的；限时速断是按照躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围来 整定的；而过电流保护则是按照躲开本元件最大负荷电流来整定的。（1）电流速断保护：其动作电流是按式来整定，其中可靠系数取电流速断保护的校验：即满足在最小运行方式下，发生两相短路的保护范围 要求大于线路全长的（1520） %，保护的最小范围按式计算，其中为电流速断保护的最小保护

59、范围长度，是线路单位长度的正序阻抗。(2) 限时电流速断保护：限时速断是按照躲开下级各相邻元件电流速断保 护的最大动作范围来整定的，其动作电流按式来整定的，其中可靠性配合系数的范围取1.112动作时限按式来整定，限时电流速断保护的校验，按式 来校验，只要灵敏系数大于1.31.5即可。(3) 过电流保护：过电流保护作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷时的保护。其动作电流按式来整定；为可靠系数，一般采用1.151.25为自启动系数，数值大于1,应由网络具体接线和负荷性质确定； 为电流继电器的返回系数，一般采用 0.850.95;动作时限应按式 来整定；校验应按照最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验，要求。8.2变压器保护的规划变压器的故障类型和不正常工作状态变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。 油箱外的故障，主要是套 管和引线上发生相间短路以及接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接 地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。变压器的不正常运行状态主要有：变压器外部短路引起的