110kV变电站的初步方案设计书

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1、作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习v 110kV变电站的初步设计摘要根据对原始资料背景和设计要求的分析，110kV变电站初步设计的主要内容包 括：先试选电气主接线方案，然后进行技术性和经济性的比较，最终选择最合理 的主接线形式；通过经济截面电流法，先选择变电所进线导线，为后续三相短路 电流计算做铺垫；根据三相短路电流计算结果，选择符合使用要求的各种电气设 备；最终是对变压器、线路进行保护。通过综合分析，110kV侧入线是双电源供电，35kV和10kV母线选择的都是 单母线接线。导线选择后，采用标幺值法计算等效电抗，通过查电源运算曲线的 图表，找出短路瞬间、4s后的短路电流标幺值，

2、而后将其转换成有名值，通过公 式计算出冲击电流。至于电气设备的选择则是通过最大负荷电流和开断电流进行 选择，根据4s后电流有名值和短路冲击电流有名值进行热稳定性和动稳定性校验； 至于保护方面，主要是变压器的保护，通过延时时间不同，来让不同断路器动作， 进而起到保护作用。关键词：电气主接线，三相短路电流，变压器，线路保护，标幺值PRELIMINARY DESIGN OF 110 kV SUBSTATION ABSTRACTAccording to the analysis of raw data background and design requirements, the main conte

3、nt of the preliminary design of the 110 kV substation including: Try to choose the main electrical wiri ng scheme, the n carries on the tech ni cal and econo mical comparis on, and fin ally choose the most appropriate form of the main wiri ng. Through the econo mical sect ion curre nt method, choose

4、 the substati on in to line con ductor, which will pave for the subseque nt three-phase short-circuit curre nt calculati on. Accord ing to the results of the three-phase short-circuit current calculation to choose all kinds of electrical equipment, which conform to the requirements. Transformer and

5、line are ultimately to be protected.Through the comprehe nsive an alyse, the side into line of 110 kV is double power supply, while 35 kV and 10 kV busbar selecti on are sin gle busbar wiri ng. Use sta ndard per un it method to calculate the equivale nt reacta nce after select ing wire, and to find

6、out the per units short-circuit current value of short circuit instantaneous and after 4s through checking the power operation curve chart, and then convert them into actual value, calculate the shock curre nt based on the formula. As for the select ion of electrical equipment, which is through the

7、choice of maximum load current and open circuit current, carries on the thermal stability and dynamic stability check according to the after 4s current actual value and short circuit impact current actual value. The protecti on of tran sformer is mai nly in protect ion, which protects further throug

8、h the differe nt delay time to make the differe nt circuit breaker actio n.KEY WORDS: main electrical wiring, three-phase short-circuit current, transformer, line protect ion, per unit目录、八、亠丄刖言1第1章原始资料分析及变压器的选择 21.1原始资料简介及分析 2原始资料简介2原始资料分析 21.2变压器的选择2变压器数量的选择 2变压器容量的选择 2第2章电气主接线的设计 42.1电气主接线4电气主接线的基

9、本要求 42.2母线制4单母线接线 4单母线分段接线 4双母线接线5桥形接线52.3电气主接线设计方案的比较及选择 5第3章短路电流的计算 73.1概述7短路类型7短路计算步骤 73.2变电站电源进线的选择 7变电站容量补偿后的初步估计 7变电站进线的选择 83.3短路计算8各元件电抗标幺值的计算 83.3.2 K1点（35kV母线）短路电流计算 93.3.3 K2点（10kV母线）短路电流计算 103.3.4 K3点（110kV母线）短路电流计算 12335 K4点（110kV母线）短路电流计算 133.4短路电流计算总结 14第4章变电所电气设备的选择及校验 154.1断路器和隔离开关的选

10、择与校验 15断路器的选择15断路器的校验15隔离开关的选择 16隔离开关的校验 164.2电压互感器的选择 17电压互感器 17电压互感器的选择 184.3电流互感器的选择 19电流互感器的特点 19电流互感器的选择及校验 20各电压侧电流互感器的选择及校验 214.4母线的选择 234.4.1 母线23母线的分类及各颜色含义 23母线的截面尺寸选择及短路稳定性校验 244.4.4 35kV、10kV、110kV侧母线的选择及校验 254.5避雷器的选择 26避雷器的特点26避雷器的配置原则 26避雷器的选择274.6熔断器的选择27熔断器的特点27熔断器的选择28各电压侧熔断器的选择 28

11、4.7电气设备选择汇总 29第5章继电保护的配置 305.1继电保护及其基本要求 30继电保护装置30继电保护的基本要求 305.2变压器的保护30保护类型30变压器的电流速断保护 31变压器的过电流保护 31变压器的过负荷保护 325.3母线的保护32母线故障原因32母线的保护方法 325.4线路的保护32各电压侧保护概述 32线路的三段式保护 33结论36谢辞37参考文献37附 录38外文资料翻译 40我国电力工业近年来发展迅速，其技术水平和管理水平正在朝着集中控制和计算机监控的方向迈进，电力系统也已经实现了分级集中调度。各电力企业正以节能高效高产为目标，努力做到安全高效远行。目前国内外1

12、10kV以上变电站及相当一部分35kV变电站都不同规模地实现了远动及自动化控制，而未来变电站的发展趋势也是向着智能化，网络化，保护、控制、测量 和数据通信一体化发展。根据对原始资料和设计要求的分析，110kV变电站的设计主要包括电气主接线方案的分析和选择、三相短路电流的计算、主要电气设备的选择及变 压器保护等。通过技术性和经济性比较、论证，110kV侧采用双回路供电, 35kV侧采用单母线接线，10kV侧也采用单母线接线的设计方案；短路电流 的计算是为了选择各种合适的电气设备，并进行有关的校验。通常三相短路 产生的短路电流最大，在选取短路点之后，采用运算曲线法完成三相短路电 流的计算；在短路电

13、流计算的基础上对电气设备进行选择，电气设备一般按 正常工作条件进行选择，并按照短路状况来校验热稳定和动稳定。重点对高 压断路器、高压隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器等设备 进行了选择。由于变压器在电力系统中占有十分重要的地位，其故障会对供 电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，必须进行各种保护。第1章原始资料分析及变压器的选择1.1原始资料简介及分析原始资料简介1. 设计变电所在城市近郊，在变电所附近有地区负荷。2. 确定本变电所的电压等级为110/35/10kV，110kV是本变电所的电源电压，35kV和10kV是二次电压。3待建变电所的电源，由双回110kV线路送到本变电所

14、；在中压侧35kV 母线，送出6回线路，每回路输送容量 2MW,功率因数0.85 ;在低压侧10kV 母线，送出12回线路，为近区负荷，每回路输送容量 1.5MW，自然功率因 数0.85 ;该变电所的所址，地势平坦，交通方便。其对应如图1-1所示：图1-1待建变电所示意图原始资料分析所建变电所既然在城市近郊，说明是向城市供电，城市中一级、二级负荷比较多。由图中变电所出线有三条线，结合本变电所的电压等级为 110/35/10kV，可以知道本变电所一条代表 10kV，一条代表35kV，另外一条 直接供电。结合电源是双电源双回路供电，地区一、二级负荷比较多，可以考虑用两台变压器供电。根据每条回路的传

15、输容量和功率因数，可以选择合适的变压器。1.2变压器的选择变压器数量的选择由于变电所在城市近郊，其主要向城市及其郊区的企业供电。可以认为 该地区一、二级负荷较多，为了满足供电可靠性，应采用两台变压器供电。变压器容量的选择变压器容量选择时需要注意的几个问题：1. 变电站运行需要消耗电能，故厂用电取为 5%。2. 由于两台变压器互为暗备用，当一台变压器故障或检修时，另一台变压器承担负荷取为70%。3. 为了适应城市发展和调整的需要，变压器容量应保留15%25%的裕 量，此处取为 20%。0.9。4. 由于所有负荷大多数情况下不会同时工作，故取同期系数为 变压器容量可按以下公式计算：（1-1）通过综

16、合分析，110kV变电站变压器应采用两台完全相同的有载调压三 绕组电力变压器， 变压器容量为 31500kVA。查35-110kV变电所设计规范 选择：SFSZ7 31500/110型号的变压器。其技术参数如下表1-1所示：表1-1所选变压器参数型号额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组别高压中压低压SFSZ731500/11031500110 8 X1.25%38.5 2X2.5%11YN yn0 d11损耗（kW）阻抗电压（%）空载电流（%）空载负载高-中高-低中-低1.450.317510.5176.5容量比100/100/100第2章电气主接线的设计2.1电气主接线电气主接线是高压电

17、气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电站和变电所最主要的组成部分之一，对安全可靠至关重要。电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求如下：(1) 安全性安全性主要指设备安全和人身安全。设备安全主要指电气设计符合国家标准和电气设计规范。人身安全指操作人员具有操作资历，能按要求操作。(2) 可靠性可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力。(3) 灵活性操作的方便性和调度时的灵活性。(4) 经济性投资少，占地面积小，电能损耗少。此外，选择主接线时还要考虑到扩建的可能性。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供电或在

18、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。2.2母线制单母线接线单母线接线的优点：接线简单清晰、设备少，投资少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。单母线接线的严重缺陷是母线停运，将使全部支路停运，且停电时间较长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。单母线接线如图2-1所示：图2-1单母线接线单母线分段接线单母线分段的优点3:先采用断路器和隔离开关把母线进行分段，而后对重要的用户从不同段引出两条回路，即双电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动切除故障，保证正常段母线不间断供电。单母线分段接线的显著的缺点：当一段母线或母线隔离开关发生故障

19、或检修时，该段母线上所连接的引线都要停电；当出线也为双回路时，架空线路会出现交叉跨越现象，扩建时须向两个方向扩建。单母线分段接线如图 2-2所示：图2-2单母线分段接线223双母线接线双母线接线的优点：供电可靠、调度灵活、扩建方便。双母线接线的缺点3:1. 增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。2. 当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。桥形接线桥形接线分为内桥和外桥两种，其共同特点是在两台变压器一次侧进线处用以桥臂将两回路相连。桥臂连接在进线断路器之内称为内桥，连在进线 断路器之外称为外桥。桥形接线用于给一、二级负荷供电。内桥接线适用于线路较长或需不要 经常切换的变

20、压器的情况，而外桥接线适用于供电线路较短或需要经常切换 变压器的情况。桥形接线线路复杂，高压设备多，操作不方便，投资大，在 用户供电系统中应用很少。内外桥形接线如图2-3和图2-4所示：图2-3外桥形接线图2-4内桥形接线2.3电气主接线设计方案的比较及选择通过综合分析，电气主接线有以下三种方案可供选择：方案一：110kV侧为桥形接线方式，10kV和35kV侧均为单母线分段接 线方式。方案二：110kV侧为双母线接线方式，10kV和35kV侧均为单母线接线 方式。方案三：110kV侧为单母线接线方式，10kV和35kV侧均为单母线接线 方式。通过对各种方案的比较，可以得到以下的分析结果：1.

21、110kV侧主要有三种接法：桥形接法、双母线接法和单母线接法。内桥接线主要用于线路较长，不需要经常变换变压器的情况，外桥接线恰恰相 反，多用于线路较短，需经常切换变压器的情况，但这两种接法设备太多， 投资大，切换复杂，不易操作。而双母线接法主要用于特别重要的负荷，因 其开关数目多，连锁机构复杂，切换繁琐，造价高，故电力系统不推荐采用 双母线。由于采用的是两个变压器，每个变压器的进线又是双电源供电，考 虑到单母线出线不多，因此，综合考虑后110kV采用单母线接线。2. 对于35kV和10kV侧的各种方案选择，主要区别于使用单母线还是单母线分段制。单母线分段制可靠性和灵活性更高，检修时也不至于对全

22、部 负荷中断供电，故在选择时应该优先采用。另外，对于35kV侧，若采用单母线接线，配线出线回路不能超过3回，而已知出线是6回路，所以对于35KV侧，仅能采用单母线分段接线。而对于10kV侧，若采用单母线接线，配线回路不能超过 5回，所以也只能采用单母线分段接线。通过对以上方案的分析，本设计110kV侧采用单母线接线，35kV和10kV侧采用单母线分段接线方式。主接线形式如图2-5所示：图2-5主接线形式第3章短路电流的计算3.1概述短路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

23、总数中的70 %以上。所以在做短路计算时，选择危害最严重的三相短路5。短路计算步骤通常三相短路电流产生的热效应和力效应最大，所以只对三相短路短路电流进行计算。其计算步骤如下：1根据原始资料画出电力系统主要设备图。2. 综合分析，确定可能产生最大短路电流的短路点。3. 计算各电气元件的电抗标幺值，同时画出等效电路图。4. 简化等效电路图，求出各个电源对短路点的等效电抗标幺值X*j刀。5根据电抗标幺值X*j刀查运算曲线表，求出不同时刻各短路点的短路电流。3.2变电站电源进线的选择变电站容量补偿后的初步估计变电所一台变压器运行时的视在功率为：(3-1) 功率因数为：按要求采用电容器将功率因数补偿到0

24、.9以上：(3-2) 经电容补偿后，变电所的功率变为：(3-3) 变电所补偿电容容量至少为：(3-4) 由于每一台变压器均是双回路供电，所以每一条线路的功率为：322变电站进线的选择变电所电源进线上的总功率和电流为：(3-6)(3-7) 假设变电所年最大负荷利用小时数，查导线经济电流密度图可知，经济电流密度，则导线的经济截面：(3-8) 试取最接近的导线截面为70mm2,选取LGJ-70/10钢芯铝绞线。3.3短路计算分别对变电所内高(110kV )、中(35kV )、低(10kV )三个电压母线进 行三相短路电流计算。短路电流计算时，忽略线路、变压器电阻以及负荷的 影响。电力系统短路计算示意

25、图如图3-1所示：图3-1短路计算示意图各元件电抗标幺值的计算发电机：(3-9)变压器：(3-10)线路：(3-11)基准容量：(3-12)取基准电压：(3-13) 短路计算等值电路图如图3-2所示：图3-2等值电路图电源侧发电机 G1、G2、G3的电抗标幺值：电源侧变压器 T1、T2、T3的电抗标幺值：输电线路L1、L2、L3、L4的电抗标幺值：变电所三绕组变压器T4、T5各绕组阻抗电压百分数:变电所三绕组变压器T4、T5各绕组电抗标幺值：332 K1点（35kV母线）短路电流计算等值电路图3-2化简为等值电路图 3-3所示：图3-3等值电路图由等值电路图3-3简化为等值电路图3-4所示:图

26、3-4等值电路图等值电路图3-4简化成等值电路图3-5所示:图3-5等值电路图各个电源对K1短路点所产生的短路电流如下：1.电源E1、E2供给的短路电流计算电抗：查汽轮发电机运算曲线，短路瞬间（Os）短路电流标幺值:4s短路电流标幺值为：。短路瞬间短路电流有名值：(3-15)4s短路电流有名值：(3-16)短路冲击电流：(3-17)2.电源E3供给的短路电流计算电抗：(3-18)查汽轮发电机运算曲线，短路瞬间(Os)短路电流标幺值：4s短路电流标幺值为：。短路瞬间短路电流有名值：(3-19)4s短路电流有名值：(3-20)短路冲击电流：(3-21)母线K1点短路电流计算结果如表3-1所示：表3

27、-1 35kV 母线(K1点)短路电流计算结果汇总电源Os短路电流 (kA)4s短路电流 (kA)短路冲击电流(kA)E(1,2)0.820.692.09E30.850.782.16总和1.671.474.253.3.3 K2点(10kV母线)短路电流计算由等值电路图3-2化简为等值电路图3-6所示:图3-6等值电路图等值电路图3-6简化为等值电路图3-7所示:图3-7等值电路图等值电路图3-7简化成等值电路图 3-8所示:图3-8等值电路图各个电源对K2短路点所产生的短路电流如下：1. 电源E1、E2供给的短路电流计算电抗：(3-22)查汽轮发电机运算曲线，短路瞬间( Os)短路电流标幺值：

28、4s短路电流标幺值为：。短路瞬间短路电流有名值：(3-23)4s短路电流有名值：(3-24)短路冲击电流：(3-25)2. 电源E3供给的短路电流计算电抗：(3-26)查汽轮发电机运算曲线，短路瞬间( Os)短路电流标幺值：4s短路电流标幺值为：。短路瞬间短路电流有名值：4s短路电流有名值:(3-28)短路冲击电流:（3-29）10kV母线（K2点）短路电流计算结果如表3-2所示：表3-2 10kV 母线（K2点）短路电流计算结果汇总电源0s短路电流 （kA）4s短路电流 （kA）短路冲击电流（kA）E(1,2)0.610.631.55E30.610.631.55总和1.221.263.103

29、.3.4 K3点（110kV母线）短路电流计算由等值电路图3-2化简为等值电路图3-9所示:图3-9等值电路图由等值电路图3-9化简等值电路图 3-10所示：图3-10等值电路图各个电源对K3短路点所产生的短路电流如下：1. 电源E1、E2供给的短路电流计算电抗：（3-30）查汽轮发电机运算曲线，短路瞬间（Os）短路电流标幺值：4s短路电流标幺值为：。短路瞬间短路电流有名值：（3-31）4s短路电流有名值：短路冲击电流:（3-33）2. 电源E3供给的短路电流计算电抗：（3-34）查汽轮发电机运算曲线，短路瞬间（Os）短路电流标幺值：4s短路电流标幺值为：。短路瞬间短路电流有名值：（3-35）

30、4s短路电流有名值：（3-36）短路冲击电流：（3-37）11OkV母线（K3点）短路电流计算结果如表3-3所示：表3-3 11OkV 母线（K3点）短路电流计算结果汇总电源Os短路电流 （kA）4s短路电流 （kA）短路冲击电流（kA）E(1,2)0.86O.712.19E30.89O.712.27总和1.751.424.463.3.5 K4点（11OkV母线）短路电流计算由等值电路图3-2化简等值电路图3-11所示:图3-11 等值电路图由于K4点短路化简后所得的等值电路图与K3点短路所得的等值电路图相同，所以 K4点短路所得的计算结果与 K3点短路所得的计算结果也相 同。11OkV母线（

31、K4点）短路电流计算结果如表 3-4所示：表3-4 11OkV 母线（K4点）短路电流计算结果汇总电源Os短路电流 （kA）4s短路电流 （kA）短路冲击电流（kA）E(1,2)0.860.712.19E30.890.712.27总和1.751.424.463.4短路电流计算总结各个短路点短路电流计算结果汇总如表3-5所示:表3-5各短路点短路电流计算结果汇总短路点0s短路电流（kA）4s短路电流（kA）短路冲击电流（kA）K11.671.474.25K21.221.263.10K31.751.424.46K41.751.424.46第4章 变电所电气设备的选择及校验4.1断路器和隔离开关的选

32、择与校验断路器的选择高压短路器是供电设备中最重要的开关器件之一。选择时主要按照其额定电压、额定电流进行选择。根据不同的选择条件，选择的断路器不同，从工作环境和额定电压及额 定电流来选择如下：1. 按工作环境选择因为所选的短路器均安装在室内，所以选室内型。2. 按正常工作条件选择其额定电压和额定电流，要求(4-1) (4-2)式中断路器安装处电网的额定电压(kV )。断路器安装处回路的最大负载电流(kA )。四个不同的短路点的最大负载电流计算过程如下：(1) K1点的最大负载电流：(4-3)K2点的最大负载电流：(4-4)(3) K3点的最大负载电流：(4-5)K4点的最大负载电流：(4-6)各

33、短路点短路电流计算结果如表4-1所示：表4-1各短路点短路电流计算结果汇总短路点K1K2K3K4最大负载电流2331223195195断路器的校验短路器的校验，按照不同的方法校验结果不同。下面主要从动稳定和热 稳定两个方面进行校验。1. 动稳定的校验若要断路器在通过最大短路电流时不损坏，需要满足以下条件：(4-7)式中一一断路器的最大动稳定实验电流峰值。短路冲击电流。2. 热稳定的校验当断路器通过最大短路电流时，为使断路器的最高温升不超过最高允许温度，应满足(4-8)式中 一一断路器出厂的热稳定实验电流。断路器出厂的热稳定实验电流所对应的热稳定时间。断路器安装处的短路稳定电流。断路器安装处的短

34、路稳定电流所持续的时间。隔离开关的选择隔离开关没有特殊的灭弧装置。它既不能断开正常的负荷电流，更不能 断开短路电流，其作用是为了保证电气设备检修时，可以提供明显断点。隔离开关的选择方法可以参照短路器，其内容包括：选择型式、选择额 定电压、选择额定电流。隔离开关的校验隔离开关并无切断电流的要求，其校验也和断路器相同，主要进行动稳 定和热稳定的校验9。各电压侧断路器和隔离开关的选择及校验结果如下：1.35kV断路器及隔离开关的选择汇总如表4-2所示：表4-2 35kV断路器和隔离开关校验表项目计算数据断路器隔离开关合格与否额定电压35kV35kV35kVV额定电流233A1250A400AV开断电

35、流1.67kA16kAV动稳定4.25kA40kA52kAV热稳定V2. 10kV断路器及隔离开关的选择汇总如表4-3所示:表4-3 10kV 断路器和隔离开关校验表项目计算数据断路器隔离开关合格与否额定电压10kV10kV10kVV额定电流1223A1250A2000AV开断电流1.22kA25kAV动稳定3.10kA63kA85kAV热稳定V3. 110kV断路器及隔离开关的选择汇总如表4-4所示:表4-4 110kV 断路器和隔离开关校验表项目计算数据断路器隔离开关合格与否额定电压110kV110kV110kVV额定电流195A2500A2500AV开断电流1.75kA40kAV动稳定4

36、.46kA100kA100kAV热稳定V4.2电压互感器的选择电压互感器电压互感器 TV（又称PT）是将高电压变成低电压的设备，分为电磁式和电容分压式两种电磁式电压互感器主要有三个特点10:1. 电磁式电压互感器相当于一台降压变压器，一次绕组匝数多，二次绕组匝数少。2. 电磁式电压互感器一次绕组并联于所要测量的一次系统中，二次侧和各仪表并联。3. 电磁式电压互感器二次绕组所接负荷均为高阻抗的电压表及继电器电压线圈，故正常运行时二次侧相当于空载（开路）。电压互感器有六个准确级，从高到低依次是：0.2，0.5，1, 3，3P, 6P。各个级别的电压误差和相角差不同电压互感器按不同方法分类如下：1.

37、单相式和三相式。35kV及以上电压等级均为单相式2.户内式和户外式。35kV以下为户内式；110kV及以上为户外式；35kV 既有户内式也有户外式。3. 双绕组和三绕组。三绕组电压互感器一般有两个二次绕组，一个是 基本的二次绕组，用于测量仪表和继电器；另一个为附加二次绕组或开口三 角绕组，用于反应系统三相接地。4. 按绝缘分干式、浇注式、油浸式和瓷绝缘。油浸式分普通结构和串级结构。335kV电压等级一般选择普通结构，110kV及以上电压等级选择串级结构。电压互感器的选择电压互感器的选择内容包括：根据安装地点和用途，确定电压互感器的 结构类型、接线方式和准确级；确定额定电压比；计算电压互感器二次

38、负荷, 使其不超过相应准确度的额定容量。各电压侧电压互感器的选择如表4-5、表4-6、表4-7所示:表4-5 35kV侧电压互感器的选择型号额定电压（V）一次绕组二次绕组辅助绕组二次额定容量（VA）最大容量（VA）0.5级1级3级JDJ 35350.11502506001200表4-6 10KV 侧电压互感器的选择型号额定电压（V）二次额定容量（VA）最大容量（VA）一次绕组二次绕组辅助绕组0.5级1级3级JDJ 10100.180150320640表4-7 110kV 侧电压互感器的选择型号额定电压（V）二次额定容量（VA）最大容量（VA）一次绕组二次绕组辅助绕组0.5级1级3级JCC110

39、0.1500100020004.3电流互感器的选择电流互感器的特点电流互感器TA（又称CT）是将一次大系统电流转变为二次系统小电流的 设备。电流互感器的特点10:1. 一次绕组线径较粗而匝数较少，二次绕组线径较细而匝数较多。2. 一次绕组串接在一次回路中，通过一次绕组的电流取决于一次回路 负载的多少和性质，与二次回路无关；而二次回路电流理想情况下仅取决于 一次电流。3. 电流互感器的额定电流比（一次与二次的额定电流比）近似等于二 次与一次匝数比。即：（4-9）为了便于生产，一次额定电流已经标准化，二次额定电流也规定为 5A（1A或0.5A）,所以电流互感器的额定电流比已经标准化。4. 电流互感

40、器二次绕组所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，均 为串联关系，正常工作时，电流互感器二次侧接近于短路状态。电流互感器的准确级就是其最大允许电流误差的百分数。电流互感器的准确级分为 0.2、0.5、1.0、3、10、及保护级(B级)。电流互感器的额定容量为，即电流互感器的额定容量与二次侧额定阻抗成比例。电流互感器的选择及校验1. 电流互感器的选择电流互感器在选择时，首先要根据装设地点和用途等具体条件确定互感 器的结构类型、准确等级、额定电流比；其次要根据互感器的额定容量和二 次负荷，计算二次回路连接导线的截面积；最后校验其动稳定和热稳定。电流互感器的一般选择方法 10: 户内户外型：一般情况，

41、35kV以下选择户内型，35kV及以上选择户外型或装入式(装入变压器或短路器内部)。(2) 准确级的选择：0.2级用于实验室测量，重要发电机和变压器回路及500kV重要回路；0.5级多用于一般的电能计量；1.0级用于功率表和电能表；一般测量可用3.0级；而一般继电保护用的电流互感器选5P或10P级。(3) 额定电压满足：(4-10)式中 电流互感器的额定电压，kA ；电流互感器安装处的电网电压，kV。(4) 变比的选择：电流互感器的一次绕组的额定电流已经标准化，应选择比一次回路最大长期电流略大一点的标准值。由于电流互感器的二次侧电流也已经标准化，所以电流互感器的变比也随之确定，即为或者。(5)

42、 二次回路连接导线截面的选择电流互感器准确级确定以后，能查出保证其准确级的二次负荷，应使：(4-11)式中 一一二次负载(测量仪表或继电器的电流线圈)的电阻。连接导线的电阻。连接处的接触电阻(一般取0.1 )。上式中除外均可以查出，于是就可以求出允许的值。由于导线电阻与导线截面积、长度及电阻率均有关系，所以连接导线的最小截面应为：(4-12) 式中 连接导线的电阻率，。连接导线的计算长度，m。2. 电流互感器的校验(1) 动稳定的校验应满足以下要求：(4-13)式中电流互感器的动态稳定倍数，可以查表得到。(2) 热稳定的校验应满足以下条件：(4-14) 式中一一短路电流在短路作用时间内的热效应

43、，。电流互感器热稳定倍数，即电流互感器1s热稳定电流与一 次线圈额定电流的比值，可以查表获得。各电压侧电流互感器的选择及校验各电压侧电流互感器的选择和校验结果如下：1.35kV侧电流互感器的选择已知回路工作电流，试选用，电流变比为。查表知：，动稳定校验：(4-15)热稳定校验：(4-16)经校验可选。35kV侧所选的电流互感器具体参数如表4-8所示：表4-8 35kV 侧电流互感器的选择型号额定级次准确二次负荷(Q)1s热动稳电流比(A)组合级次0.5级1级3级D级稳定倍数定倍数LCWD300/50.5/D0.51.236515035D0.832. 10kV侧电流互感器的选择已知回路工作电流，

44、试选用，电流变比为。查表知：，动稳定校验：(4-17)热稳定校验：(4-18)经校验可选。10kV侧所选的电流互感器具体参数如下表：表4-9 10kV 侧电流互感器的选择型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷(Q)1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级3级D级LBJ 100.51.61500/50.5/D11.65090D3.23. 110kV侧电流互感器的选择已知回路工作电流，试选用，电流变比为。查表知：，动稳定校验：(4-19)热稳定校验：(4-20)经校验可选。110kV侧所选的电流互感器具体参数如表4-10所示：表4-10 110kV 侧电流互感器的选择型号额定电流比(A)级次 组

45、 合准 确 级 次二次负荷(Q)1s热稳定(kA)动稳定0.20.5135p10p电流(kA)倍数电流(kA)倍数V AQV- ALCWD110300/5D1D175130D2D20.50.51.24.4母线的选择母线在发电厂和变电站中，将发电机、变压器与各种电器连接起来的导体称 为母线11。它的作用是用来汇集、传送和分配电能。母线的选择一般包括材 料、型式、敷设方式和截面选择，并应进行热稳定和动稳定校验。母线的分类及各颜色含义1. 母线的分类(1) 按材料分类a. 铜母线：电阻率低，导电性能好，但价格高，只在含有腐蚀性气体 的场合才采用。b. 铝母线：电阻率比铜高，加工方便，价格便宜，是常用

46、的母线材料。c. 钢母线：优点是机械强度高，价格便宜。但电阻率是铜的7倍，用于200A以下的低压和直流电路，以及接地电路中。(2) 按截面形状分a. 矩形母线：集肤效应系数小，散热条件好、安装简单、连接方便， 主要用在35kV及以上的户内配电装置中。b. 管型母线：集肤效应系数小，电晕临界电压高，多用于35kV以上的户外配电装置中。c. 槽型母线：电流可以分布均匀，与同截面的矩形母线相比，集肤效应系数小，冷却条件好，金属材料利用率高，机械强度高。当母线工作电流 很大，每相需要三条以上的矩形母线才能满足要求时，一般均选用槽型母线。d. 圆形软母线：屋外高电压配电装置大多采用钢芯铝绞线的软母线。如

47、500kV、330kV的母线。2. 母线颜色的含义母线着不同颜色主要是为了方便工作人员识别交流相序和直流极性，同时也具有增加热辐射，利于散热，防止生锈的功能。在交流装置中，黄、绿、红分别代表A、B、C三相，而不接地的中性线涂白色，接地的中性线涂紫色。在直流装置中，正极涂红色，负极涂蓝色。443母线的截面尺寸选择及短路稳定性校验1. 母线截面尺寸的选择(1) 按最大工作电流选择母线配电装置的汇流母线，一律按最大工作电流来选择。因为配电装置的最大工作电流，总会小于汇入母线的全部电源电流的总和。(2) 按经济电流密度选择母线对于传输量大，年负荷利用小时数高，长度在20m以上的导体，例如发电机出口母线

48、，其截面应按经济电流密度选择。2. 母线截面尺寸的短路稳定性校验(1) 短路热稳定性校验母线截面尺寸热稳定校验与载流导体的热稳定校验相同。(2) 母线截面尺寸的动稳定校验软母线不需要进行动稳定校验。硬母线要计算出承受冲击电流时出现的最大应力，只有此值小于母线的材料允许应力才是稳定的。即：(4-21) 最大应力计算公式为：(4-22)(4-23) 式中M弯矩，。W抗弯矩，又称母线截面系数，可查表得到。作用在母线 1m长度上的电动力，与短路冲击电流的平方成正 比,。L跨距，支撑母线的两个相邻绝缘子的距离，。母线的相间距，。444 35kV、10kV、110kV侧母线的选择及校验1.35kV侧母线的

49、选择(1) 选择矩形铝母线(2) 35kV侧最大负荷电流为查表可得导线截面积为：(4-24)(4-25)假设母线相间距，35KV侧采用的是单母线分段制，共需传输负荷，所以每条母线传输负荷为，故可知母线跨距，取。35kV侧最大冲击电流，(4-26)(4-27) 所以选择的的矩形铝母线是合适的。2. 10kV侧母线的选择(1) 选择矩形铝母线(2) 10kV侧最大负荷电流为查表可得导线截面积为：(4-28)(4-29)假设母线相间距，10kV侧采用的是单母线分段制，共需传输负荷，所以每条母线传输负荷为，故可知母线跨距，取。10KV侧最大冲击电流,(4-30)所以选择的的矩形铝母线是合适的。3. 1

50、10kV侧母线的选择(1) 选择矩形铝母线(2) 110kV侧最大负荷电流为查表可得导线截面积为：(4-31)(4-32)假设母线相间距，故可知母线跨距，取。而110kV侧最大冲击电流，（4-33）（4-34） 所以选择的的矩形铝母线是合适的。各电压侧母线选择如表4-11所示：表4-11母线选择列表电压侧母线截面最大允许持续电流平放竖放35KV25 X 325226510KV80 X 1013601480110KV20 X 32042154.5避雷器的选择避雷器的特点雷电放电过程中，呈现出电磁效应、热效应及机械效应对建筑物和电气 设备有很大的危害性，所以变电所必须装有防雷保护装置。避雷器实质上

51、是一种放电器，其一段接某一带电导体，另一端接地。正 常运行时，避雷器的电阻呈无限大状态，不会对地短路；当雷电侵入波沿线 路进入发电厂或者变电所时，避雷器的电阻自动变得很小，使巨大的雷电冲 击电流顺利入地，此时避雷器两端电压（称为残压）并不高，不会危及被保 护设备的绝缘。冲击大电流过后，在一小段时间内，由线路正常工作电压驱 动的电流（称为工频续流）也经过避雷器入地。这时，避雷器自动恢复成很 大的电阻，于是电力系统又恢复了正常运行。避雷器的配置原则避雷器一般按以下的规定配置12:1. 配电装置的每组母线上均应装设避雷器，并加设接地装置。2. 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，变

52、压器附近应增设一组避雷器。3. 自耦变压器必须在其两个自耦合的绕组出线上装设避雷器，位置在变压器与断路器之间。4. 单元接线的发电机与变压器之间的母线桥(或组合导线)无屏蔽部分长度大于50m,应在发电机侧每相装设电容或磁吹避雷器。5. 下列情况的变压器中性点应装设避雷器：(1) 直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关。(2) 直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为 单台变压器运行时。(3) 不接地和经消弧线圈接地系统的中性点一般不必装设，但是多雷区且单进线变压器中性点需装设。避雷器的选择按额定电压选择根据公式：(4-35)式中 一一避雷器额定电压，kV。系统标

53、称额定电压，kV。各电压侧避雷器选择如表4-12所示：表4-12避雷器选择列表类型型号系统额定 电压(kV)避雷器额 定电压(kV)持续运行电压(kV)标称电流下 残压(=kV)35kV 侧Y5WZ-51/13035514113010kV 侧Y5WZ-17/45101713.645110kV 侧Y5W-100/26011010078260110kV变压器中性点Y1.5W-96/26011096772604.6熔断器的选择熔断器的特点熔断器是用来保护短路和过负荷的最简单的电器。但其容量小，保护特 性差，一般仅适用与35kV及以下电压等级，主要用于电压互感器的短路保护。熔断器的核心部件是装于外壳中

54、的熔体。在500V以下低压熔断器中，熔体由铅、锌等低熔点金属制成。在高压熔断器中，则由铜、银等金属制成 熔丝，表面还焊上一些小锡（铅）球，电流大时会先从这些点熔断。有些熔断器里装有石英沙，短路后熔丝熔化后渗入石英沙狭缝中迅速冷 却，使电弧熄灭非常迅速，在短路电流尚未达到其最大值之前就能熔断并灭 弧，这种熔断器称为限流式熔断器。用这种限流式熔断器保护的电压互感器，可不校验动稳定和热稳定。462熔断器的选择1. 保护电压互感器的高压熔断器保护电压互感器的高压熔断器，一般选型，其额定电压应该高于或等于 所在电网的额定电压（限流式只能等于电网电压），额定电流通常为0.5A。其开断电流应满足：（4-36

55、）2. 保护一般回路的熔断器除同样选择额定电压和开断能力外，还要选择熔体的额定电流和熔断器（壳）的额定电流9:（1）熔体的额定电流应为回路负荷电流的1.52.5倍。（2）熔断器（壳）的额定电流应大于熔体的额定电流。（3）上、下级熔断器（熔体）的安一一秒特性要互相配合。上级（靠近电源侧）的安 秒特性必须高于下一级的安 秒特性，即当流过相同的 短路电流时，下级先熔断（上级就不熔断了）。各电压侧熔断器的选择1.35kV侧熔断器的选择如表 4-13所示：表4-13 户外 RW10-35熔断器型号UN(kV)I n(A)最大切断电流有效值（kA）RW10-35350.528满足校验要求。2. 10kV侧

56、熔断器的选择如表4-14所示:表4-14户外RN2熔断器型号UkV)I n(A)最大切断电流有效值（kA）RN2100.528满足校验要求。4.7电气设备选择汇总各种电气设备选择结果汇总如表4-5所示:表4-15各电气设备选择结果汇总表35kV 侧10kV 侧110kV 侧短路器LN2-35/1250LN2-10/1250SFM-110/2500隔离开关GN2-35T/400GN2-10/2000GW4-110/2500电压互感器JDJ-35JDJ-10JCC-110电流互感器LCWD-35LBJ-10LCWD-110母线25 X 380 X 1020 X 3避雷器Y5WZ-51/130Y5W

57、Z-17/45Y5W-100/260熔断器RW10-35RN2第5章继电保护的配置5.1继电保护及其基本要求继电保护装置继电保护装置14是一种能反映供电系统中电气元件（变压器、线路、母 线、用电设备等）发生故障或处于不正常运行状态、并作用于断路器跳闸或 发出信号的自动装置。继电保护的基本要求继电保护的基本要求主要有以下四个方面14:1. 选择性：在电力系统发生故障的时，距离故障点最近的保护装置动 作，使故障范围最小，从而保证非故障部分能正常运行。2. 速动性：在发生故障的时候，继电保护装置能够迅速动作，将故障 切除的能力。3. 灵敏性：对故障或不正常运行状态的反应能力。4. 可靠性：在电力系统发生故障的时候，保护装置既不会拒动作，也 不会误动作的能力。5.2变压器的保护保护类型变压器的故障类型很多，所以其保护类型也很多。通常变压器的保护可 以从以下五个方面考虑15。1. 瓦斯保护：主要是防御变压器内部短路和油面降低。其中，轻瓦斯 保护主要动作于信号，重瓦斯保护主要动作于断路器跳闸。2. 纵联差动保护：主要用于防御变压器绕组和引