110kV变电站综合设计毕业设计

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1、 毕业设计（论文）开题报告系（部）： 电气工程与自动化 （学生填表）课题名称110kV变电站综合设计学生姓名专业班级课题类型工程设计指导教师职称课题来源自选1综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成，须互相协调和平衡。变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而喻的。为了保证在变送过程中的供电可靠性，必须要满足的是变电所的设计规范。2研究的基本内容，拟解决的主要问题1）、选择主变的台数和容量；2）、确定电气一次主接线，计算短路电流；3）、选择各导线的型号

2、和截面，选择一次设备；4）、继电保护的配置和任务书的完成。3研究步骤、方法及措施变电站一次主接线设计，变电站平面布置情况，设备运行情况，短路电流计算，设备选择和校验，论文的完善和整理，答辩完成。4研究工作进度第一阶段 熟悉课题，查阅资料；第二阶段 熟悉变电站的运行情况，确定一次主接线；第三阶段 计算短路电流，选择设备，确定保护方案；第四阶段 完善设计和论文，准备答辩。5主要参考文献1何仰赞.电力系统分析，华中科技大学出版社2姚春球.发电厂电气部分，电力工业出版社3周泽存.高电压技术，电力工业出版社6教研室意见教研室主任签字： 年 月 日110kV变电站综合设计摘 要变电站是电力系统的一个重要组

3、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，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。【1】随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了

4、充分的发展。关键词：变电站、负荷、输电系统、配电系统、补偿装置 110kV substation designABSTRACTThe substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its

5、 function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to

6、the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.With the power of new and high technology, the complexity of the rapid development of power system, from generation to the power supply in all areas, through the use of new technologies, is cons

7、tantly changing. Substation power system as a key link in the same new technology fully development.KEY WORDS: substation, load, transmission system, distribution,，correction equipment1目录前言1第1章 绪论21.1设计背景材料及说明21.1.1待设计变电站概况21.1.2变电站负荷情况及所址选择2第2章 电气主接线设计42.1 110kV电气主接线设计42.3 10kV电气主接线设计52.4 变电站电气主接线设

8、计5第3章 负荷计算及无功补偿63.1 负荷分析63.2 负荷计算63.3 无功补偿63.3.1 无功补偿的目的63.3.2 无功补偿的配置6第4章 主变压器选择74.1 主变压器的选择原则74.2 主变压器的台数确定74.3 主变压器的容量确定7第5章 短路电流的计算85.1 短路电流的影响85.2 等效计算电路图85.3 短路电流计算8第6章 主要电气设备选择86.1高压侧配电系统设备86.1.1高压断路器的选择86.1.2高压隔离开关的选择86.1.3高压熔断器的选择86.2母线、低压配电设备及保护设备的选择86.2.1 10KV母线选择86.2.2低压配电设备及保护设备的选择86.2.

9、3绝缘子和穿墙套管的选择8第7章 短路电流的计算87.1二次回路的定义和分类87.2二次回路的接线要求87.3继电保护的装置选择与整定87.4 10KV线路设置过电流保护装置8第8章 防雷与接地228.1 防雷击保护228.1.1 直击雷保护238.1.2 侵入波保护238.1.3 避雷器的装设238.2 接地装置的设计22结论9谢 辞10参考文献11附录13外文资料翻译14前言变电所是电力配送的重要环节，变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座110/10kV的区域性降压

10、变电所，本文是针对石油管道区域内生产和生活用电的需要，进行变电所的设计。110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体接线方式选择（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及电气设备的选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地等内容。洛

11、阳理工学院毕业设计（论文） 第1章 绪论1.1 设计背景材料及说明1.1.1 待设计变电站概况按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建1中型110kV变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。 某地有110KV变电站一座，向全镇范围内供电。共有主变2台，容量为40+31.5MVA，现有110KV线路2回，分别来自110KV联美变电站（联冲线）和南丰变电站（冲丰线）。目前大冲站的最大负荷为3.88万千瓦，到2003年，此地的用电量将达2.27亿千瓦时，最大负荷达4.53万千瓦。随

12、着工业的发展与工业区的开发，对电力电量的需求也相应的增加，预计到2005年，全镇用电量将达3.08亿千瓦时，最大负荷达6.16万千瓦；2010年，用电量将达到5.73亿千瓦时，最大负荷达到11.46万千瓦。表1-1 用电负荷统计（单位：千瓦）用电单位负荷统计（KW）负荷类别火车站2500I洗衣机厂3500II首饰厂3000II宝元鞋厂12000II市一中800II市中心小学400II市水泥厂1700II明珠旅店1800II百惠商城2000II市政府1650I博爱医院750I市公安局1800I中心市场1000I百乐休闲中心900I其他散户5000III合计38800表1-2 负荷性质分析结果表负

13、荷等级负荷值（KW）占总负荷百分比（%）I860022.16II3020077.841.1.2 变电站所址选择变电站地址选择与总布置是一门科学性、综合性、政策性很强的工程，是电力基本建设工作的主要组成部分。站址选择是否正确，总布置是否合理，对基建投资、建设速度、运行的经济性和安全性起着十分重要的甚至决定性的作用。实践证明，凡是重视前期工作，站址选择得好，总布置合理而又紧凑的，则投资省、建设快、经济效益高，反之，将给电力建设造成损失和浪费，甚至影响安全供电。 1、 站址选择的基本要求 1.1 靠近负荷中心 变电站站址的选择必须适应电力系统发展规划和布局的要求，尽可能的接近主要用户，靠近负荷中心。

14、这样，既减少了输配电线路的投资和电能的损耗，也降低了造成事故的机率，同时也可避免由于站址远离负荷中心而带来的其它问题。 1.2 节约用地 节约工程用地是我们的国策，我们需要遵循技术经济合理的原则，合理布置，尽可能提高土地的利用率，凡有荒地可以利用的，不得占用耕地，凡有差地可以利用的，不得占用良田。尤其要避免占用菜地良田等经济效益高的土地。用地要紧凑，因地制宜，用劣地作为站址选择方案是决定一个设计方案好坏的主要条件之一。随着北京经济建设的飞速发展，城区用电量的增加，单独拿出一块土地用于变电站建设是很困难且不经济的，所以我们应该适当发展地下式变电站，全部设备均设置在高层建筑的地下室，以适应城市建设

15、的要求。如北京电力设计院设计的北太平庄110 kV地下变电站和甘家口110 kV地下变电站，这些变电站占地面积小，但造价颇高，重点要解决好通风与防火问题，这将是城市特别是中心城区电力发展的趋势。 1.3 地质条件的要求 随着对农业的保护及对农民利益保护的不断加强，注重山区的电力建设是非常必要的。不仅对于农业的发展有重要作用，也会为北京郊区开展旅游事业及提高山区人民生活水平提供前提条件，电力深入山区，供电范围大，交通不便，所以选好站址是非常重要的。 选址阶段的工程地质勘测内容主要是研究和解决站址稳定性和建站的可行性，查明地质构造、岩性、水文地质条件等，并对站址的稳定性作出基本评价。土建专业在勘测

16、内容详尽的情况下，对站址的抗震是否有利，作出正确的评估。由于变电站设施造价很高，如果把变电站建在不利于建筑物抗震的地段，若发生地震就可能发生滑坡、山崩、地陷等灾害。对国家财产造成损坏。对于北京地区，由于城市周围大都被山区所包围，滑坡、洪水都是可能发生的。在选址前一定要对山区地质有充分的了解。查明地下水埋藏条件是评价水文地质条件的重要依据。一般在收集地区性的水文地质资料的基础上，结合所址具体位置，进行分析研究。对含水层的岩性、厚度、分布规律、渗透系数、出水量等尽可能的详细了解。在水文地质条件较复杂，水源地较难确定时，工程选址阶段的水源勘探尤为重要。必须进行必要的勘探，有条件时还应观察地下水位，采

17、取水样进行水质分析，以便科学地、可靠地判断变电站的供水水源。 第2章 电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。【2】1 、运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2、 具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除

18、故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3、 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4、 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5、应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电

19、站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.1 110kV电气主接线由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。110kV220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图1.1及图1.2所示。 图2.1单母线分段带旁母接线图2.2双母线带旁路母线接线对图2.1及图2.2所示方案、综合比较，

20、见表1-1。表2-1 主接线方案比较表项目 方案 方案方案技术 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 倒闸操作复杂，容易误操作经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 占地大、设备多、投资大 母联断路器兼作旁路断路器节省投资 在技术上（可靠性、灵活性）第种方案明显合理，在经济上则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第种方案为设计的最终方案。 2.2 10kV电气主

21、接线610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合，上述两种方案如图2.5及图2.6所示。图2.5单母线分段接线图2.6双母线接线对图2.5及图2.6所示方案、综合比较，见表1-3表1-3主接线方案比较项目 方案方案单分方案双技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济 占地少 设备少设备多、配电装置复杂 资和占地面大经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案。

22、2.3 站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。上述两种方案如图2.7及图2.8所示。图2.7单母线分段接线图2.8单母线接线对图2.7及图2.8所示方案、综合比较，见表2-4。表2-4 主接线方案比较 方案方案单分方案单技术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作扩建时需向两个方向均衡发展 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差经济占地少设备少 备少、投资小经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案。第3章 负荷计算及无功补偿3.1 负荷分析仅靠目前此地仅有的一个110

23、KV变电站是远远不够满足负荷增长需求的。若按照城市电网规划设计导则的要求，主变容量按1.82.1来计算，2005年大冲共需要110KV主变容量约111129兆伏安，而目前此地主变容量只有80MVA，还需要增加3149MVA。为满足用电负荷增长的需要到2005年建设新的110KV变电站是十分必要的。而且大冲镇现有的10KV线路大部分是放射形网，无法形成合理的环网和分段，结构比较单一和薄弱，供电可靠性差。加上部分线路供电半径大、用户多、负荷重，线路压降过高，供电质量差，但城南变电站建成后可承担大冲镇南部的用电负荷，释放大冲站的供电能力，提高大冲镇的供电可靠性、改善电能质量和降低网损。3.2 负荷计

24、算各组负荷的计算：1有功功率 P=KXPei2无功功率 Q=Ptg3视在功率 S=式中：Pei：每组设备容量之和，单位为KW；KX：需用系数；Cos:功率因数。总负荷的计算：1有功功率 P=K1P2无功功率 Q= K1Q3视在功率 S=4自然功率因数： Cos1= P/S式中：K1组间同时系数，取为0.850.9。 电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相平衡;按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率平衡。变电站所供负荷的总数：P总=38800KW变电站所供一类负荷总数：P总1=8600KW变电站所供二类负荷总数：P总2=30200

25、KW0.096MVA3.3 无功补偿3.3.1 无功补偿的目的无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，这一些原因是电力系统基本的常识，在这里不多作特别的说明。电力系统要求用户的功率因数不低于0.9（本次设计要求功率因为为0.95以上），因此，必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。3.3.2 无功补偿的计算1计算考虑主变损耗后的自然因数Cos1：P1=P+PbQ1=Q+QbCos1= P1 /2取定补偿以后的功率因数： Cos2为0.95：3计算补偿电容器的容量：Qc=K1P(tg1+ tg2)式中：K

26、1=0.80.94计算补偿电容器的个数： Nc=Qc / qc式中：qc单个电容器的容量，单位kavr。按照3的整数倍取定补偿器的个数Nc s，然后计算出实际的补偿容量：Qc s = Nc s * qc5计算补偿以后实际的功率因数，补偿后实际的功率因数大于0.9为合理Cos2= P /10KV： COS10.9 选COS1=0.9来考虑： P=38800KWS=388000.90=43111KVAQ=43111tang=20822Kvar 110KV： COS20.85选COS2=0.85来考虑; P=38800KWS=388000.85=45647KVAQ=45647tang=28301Kv

27、ar表3-1 负荷计算结果表电压等级有功功率（KW）无功功率（KW）视在功率（KVA） 10KV 38800 20822 43111 110KV 38800 28301 45647主接线采用两台高压并联补偿电容器，每台主变安装一台。电容器组的额定容量：4800kvar,单Y接线13 第4章 主变压器选择4.1主变压器的选择原则为了保证每年电容按10%的增长，并在10年内能满足要求， 并按下例方案进行综合考虑：1.明备用方式，即2台主变压器的容量都满足要求，任何情况下都只有1台运行，两台主变压器互相备用。2.暗备用方式，即2台主变压器的容量之和满足要求。正常情况下两台主变运行，故障情况下一台运行

28、，因此，每台变压器的容量应满足安全用电的要求,即保证、类负荷的供电，一般要求能满足全部负荷的70%-80%。3.在设计中，初期主变压器可采用明备用方式，随着负荷的增加和发展，后期可采用暗备用方式。【3】4.2 主变压器台数确定主变台数确定的要求：1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。4.3 变电所主变压器容量的确定主变压器容

29、量确定的要求：1.主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。【4】综合上述各种因数，确定该站主压器采用2台50000MVA的变压器。当前我国电力系统基本都是三相制接线，相供电的系统，故为了能接入系统运行，并能保证系统的安全稳定运行。所以该站选择三相供电。结合该地区的实际情况，故采用双卷变压器，电

30、压等级为110KV与10KV。因为该地区110KV电压不是很稳定，为了保证10KV供电系统电压质量，本站采用有载调压方式，这样才能达到随时调整电压的目的。冷却方式采用自冷型冷却方式。变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，同时装设避雷器保护。综合上述几种情况，结合厂家的一些产品情况，故本站的主变压器选用的型号：SZ10-50000/110。变电站全部负荷S=45647KVA变压器的初选容量S=80%S=0.8045647=36517KVA选两台50000KVA的变压器。主变压器：250000KVA三相双卷自冷型油浸变压器。电压等级：110KV/10KV无功补偿容量：44800Kvar第5章 短

31、路电流的计算5.1短路电流的影响所谓短路，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。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备时，设备的载流部分变形或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。【5】5.2 等效计算电路图图5-1 短路电流计算图5.3. 短路电流计算进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标

32、幺值的概念是：某量的标幺值=所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。【6】1输电线路已知输电线路的长度为 ，每公里电抗值为 ，线路所在区段的平均电压为 ，则输电线路电抗相对于基准容量 和基准电压 的标幺值为2变压器变压器通常给出短路电压百分数，得 图5-2 短路等效电路图（1）本设计选Sj=100MVA取Uj1=37KV，则Ij1=KA=1.561KA 取Uj2=10KV，则Ij2=KA=5.77KA（2）计算各元件阻抗的标幺值

33、系统电抗： （3）求电源至短路点的总阻抗K1点: K2点: K3点:（4）求短路电源的周期分量、冲击电流和短路容量 （5）短路电流的计算结果如下表：表5-1 短路电流计算结果表短路点短路容量Sd(MVA)短路电流周期分量（有效值）Id(KA)短路冲击电流（有效值）Ish(KA)短路冲击电流（峰值） ish(KV) 110KV进线侧（K1）960.64.9957.59212.635110KV分列运行（K2）260.315.01922.82838.298110KV并列运行（K3）438.825.31938.48564.563第6章 主要电气设备选择6.1 高压侧配电系统设备6.1.1 高压断路器的

34、选择高压断路器除在正常情况下通断电路外，主要是在发生故障时，自动而快速的将故障切除，以保证设备的安全运行。常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。1高压断路器的主要参数：额定电压：是指断路器正常工作时的线电压；额定电流：是指环境温度在40度时，断路器允许长期通过的最大工作电流；额定断开电流：它是断路器开断能力的标志，其大小与灭弧室的结构和介质有关；额定开断容量：开断能力常用断流容量表示，；热稳定电流：热稳定电流是表示断路器能随短路电流热效应的能力；动稳定电流或极限通过电流：表示能承受短路电流所产生的电动力的能力；断路器的分、合闸时间：表示断路器的动作速度。2选择时，除按一般原则

35、选择外，由于断路器还有切断短路电流，因而必须校验短路容量，热稳定性及动稳定性等各项指标。按工作环境选择：选择户外或户内，若工作条件特殊，还需要选择特殊型式；按额定电压选择：应该大于或等于所在电网的额定电压，即：；按额定电流选择：应该等于或大于负载的长时最大工作电流，即：；校验高压断路器的热稳定性：It2tI2tima；校验高压断路器的动稳定性：；校验高压断路器的断流容量（或开感觉断电流）：熔断断流容量按校验；【7】根据上述分析并查资料：110KV高压断路器选择SF6110W型高压六氟化硫断路器；6.1.2 高压隔离开关的选择1高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输

36、电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。2形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置，确保两者之间操作顺序正确。各类高压隔离开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式。3选择条件：海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超过8度；环境温度不高于+400C，户内产品环境温度不低于-100C，户外产品环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+250C时其日

37、平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些产品要求空气相对湿度不大于85%）；户外产品的覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸气的显著污秽的污染，无经常性的剧烈震动。户外产品的使用环境为普通型，用于级污秽区，防污型用于级（中污型）、级（重污型）污秽区。根据设计条件，选择户外型高压隔离开关，它可用于户外有电压无负载时切断或闭合6-500KV电压等级的电气线路。户外型高压隔离开关一般由底座、支柱绝缘子、主刀闸、接地刀闸、动触头和操动机构等组成，单相或三相连联动进行操作。户外隔离开关可安装在户外支架或支柱上，也可安装在户内。根据上述条件和要求并查表有：110KV

38、侧的高压隔离开关选择GW4-110IID型；10KV侧的高压隔离开关选择GW13-63D型。表6-1 高压隔离开关的选择型号GW13-63D（中性点隔离开关）GW4-110D额定电压（KV）63110额定电流（A）6301250动稳定电流峰值（KA）5080热稳定电流（KA）1631.5操动机构CJ6CJ2-XG6.1.3 高压熔断器的选择高压熔断器是一种过流保护元件,由熔件与熔管组成。当过载或短路时，熔件熔断，达到切断故障保护设备的目的。电流越大，熔断时间越短。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下（包括设备的起动）熔件不熔断外，还应该符合保护选择性的要求。高压熔断器的选择：除按环境、电网电压

39、、电源选择型号外，还必须按校验熔断器的断流容量；选择的主要指标是选择熔件合熔管的额定电流，熔断器额定电流按选。所选择的熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不熔断，在短路电流作用下开关熔断；要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限相配合（即动作要有选择性）。 对保护变压器的熔件，其额定电流可按变压器额定电流的1.52倍选择。根据上述条件并查表有：110KV侧的高压熔断器选择RW6-110型熔断器。10KV侧的高压熔断器选择RW3-10型熔断器。RW6-110型高压熔断器主要是由上下棒形绝缘子、接触导电系统、并联的主副熔丝管以及推杆等部分组成，用于110KV线路和变压器的短路及过负荷保护

40、。RW3-10型高压熔断器是由绝缘子、接触导电系统及熔丝管等部件组成，用于10KV输电线路和变压器的短路与过负荷保护。6.2 母线、低压配电设备及保护设备的选择6.2.1 10KV母线选择 主压器低压侧引出线经济电流密度选择工作电流：A 母线计算截面： 选用标准截面12510 的铜母线允许电流3610大于工作电流2749.37A，满足要求。热稳定性校检： 满足要求 动稳定性校检：母线采用平放装设：母线最大跨度，已知进线的绝缘子间距离取2米即可。所以母线选择TMY-12510的铜母线6.2.2 低压配电设备及保护设备的选择1断路器、隔离开关、熔断器的选择方法与高压侧的相同2电流互感器的选择电流互

41、感器是一次电路与二次电路间的连接元件，用以分别向测量仪表和继电器的电压线圈与电流线圈供电。电流互感器一次侧匝数少，串接在主电路中，二次线圈与负载的电流线圈串联，接近短路状态。电流互感器的选择条件：（1）.额定电压大于或等于电网电压： （2）.原边额定电压大于或等于长时最大工作电流: （3）.二次侧总容量应不小于该精度等级所规定的额定容量: （4）.校验：内部动稳定按：电流互感器额定一次电流；：动稳定倍数。外部动稳定按: 表 6-2 电流互感器额定电压因数标准值额定电压因数额定时间初级绕组接地法和系统接地方式1.2连续任一网络中相与相间1.2连续中性点有效接地系统中相与地间1.530s1.2连续

42、带自动切除接地故障的中性点非有效接地系统中相与间1.930s1.2连续中性点非有效接地系统中相与地间根据上述选择条件并查表有：110KV侧的电流互感器选择DP-LDJK120J型零序电流互感器。3电压互感器的选择电压互感器一次侧是并接在高压侧，二次线圈与仪表和继电器电压线圈串联，一次侧匝数很多，阻抗很大，因而，它的接入对被测电路没有影响，二次线圈匝数少，阻抗小，而并接的仪表和继电器的线圈阻抗大，在正常运行时，电压互感器接近于空载运行。电压互感器的类型及接线按相数分单相、三相三芯和三相五芯柱式；按线圈数来分有双线圈和三线圈；实际中广泛应用三相三线五柱式（YY）。（1）在使用中应注意：不能短路，熔

43、断器应完好；二次侧的一端及外壳应接地；在接线时应该注意极性，保证准确测量；保持清洁。（2）电压互感器的技术要求与说明：电压互感器能在1.1倍额定电压下长期运行，并能在8小时内无损伤的承受2倍额定电压，当额定电压在330KV以上时，互感器绝缘所能承受的耐压强度为额定操作冲击耐受电压值和额定雷电冲击耐受电压值；当额定电压在330KV以下时，互感器绝缘所能承受的耐压强度为额定短。时工频耐受电压值和额定雷电冲击耐受电压值。额定电压因数，即在规定时间内仍然能满足热性能和准确级要求的最高一次电压与额定一次电压的比值，额定电压因数与互感器初级绕组接线方式有关。电压互感器的误差极限：在额定频率、80%-100

44、%额定电压间任一电压值，功率因数为0.8（滞后）、二次负荷为25%-100%额定负荷中任一值下，各准确等级的电压互感器误差不超过下表所列限值，对保护用电压互感器，在额定频率、5%额定电压及额定电压因数相对应的电压、二次负荷为25%-100%额定负荷、功率因数为0.8（滞后）时，电压互感器误差限值不超过下表中3P、6P两项值；在2%额定电压、二次负荷为25%-100%额定负荷、功率因数为0.8（滞后）时，电压互感器误差限值不超过下表中3P、6P两项限值的两倍。对于中性点有效接地系统的接地电压互感器，其剩余电压绕组的标准准确级为3P或6P，对于中性点非有效接地系统的接地电压互感器，其剩余电压绕组的

45、标准准确级为6P，如果有次级绕组，次级绕组带有保护准确级，二次负荷在25%-100%额定负荷下、功率因数为0.8（滞后）下，剩余电压绕组还应满足规定的准确级。表6-3 电压互感器误差极限准确级电压误差（%）相位误差（）（crad）0.10.150.150.20.2100.30.50.5200.611.0401.233.0不规定不规定3P3.01203.56P6.02407.06.2.3 绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电

46、距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635KV为瓷绝缘，60220KV为油浸纸绝缘电容式。【8】第7章 变电站二次回路设计7.1 二次回路的定义和分类二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继电保护装置、自动装置和运动装置等。根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备互相连接关系的电路，称为二次接线或二次回路。按二次接线的性质来分，有交流回路和直流回路，按二次接线的用途来分，有操作电源回路、测量表计回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等。【9】7.2 二次回路的接

47、线要求继电保护装置即各种不同类型的继电器，以一定的方式连结与组合，在系统发生故障时，继电保护动作，作用于断路器脱扣线圈或给出报警信号，以达到对系统进行保护的目的。继电保护应满足以下的要求： 1选择性：当供电系统发生故障时，要求只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其它部分仍然正常运行。满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。如果供电系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作(拒动作)，而离故障点远的前一级保护装置动作(越级动作)，这就叫“失去选择性”。2速动性：为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障。3可靠

48、性：保护装置在应该动作时，就应该可靠动作，不应拒动作，而在不应该动作时就不应该误动作。保护装置的可靠程度，与保护装置的元件质量、结线方案以及安装、整定和运行维护等多种因素有关。4灵敏性：表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数，如果保护装置对其保护区内故障轻微的故障能力都能及时地反应动作，就说明保护装置的灵敏度高。灵敏度用保护装置的保护区内在电力系统最小运行方式时的最小短路电流与保护装置一次动作电流的比值来表示，这一比值就称为保护装置的灵敏系数或灵敏度。【10】7.3继电保护的装置选择与整定测量部分逻辑部分执行部分输入信号输出信号继电保护的种类很多，但是就一般情况来说，它

49、是由测量部分、逻辑部分、执行部分组成的，其原理图如下：图7-1 继电保护装置的原理框图测量部分从被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值相比较，决定保护是否动作。根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定保护应有的动作行为。由执行部分立即或延时发出报警信号或跳闸信号。【11】主变压器设置以下保护:1电流速断保护；2气体保护；3温度监视；4纵联差动保护。7.4 10KV线路设置过电流保护装置1电力变压器的零序电流保护：变压器低压侧若采用“变压器干线式”供电时，其二次侧出线至低压切断电器的距离较长，发生单相接地短路的可能性较大一些。如果高压侧

50、装设的过电流保护装置对低压侧单相短路保护的灵敏度不能达到所规定要求时，可考虑在低压侧中性线上装设零序电流保护装置来组单相接地保护，其整定值应躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡电流，国家标准规定这个不平衡电流不超过低压侧额定线电流的25%，于是由于零序电流互感器的变比为150/1，所以；=0.524 S0.50.7S所以符合要求。式中 =1.21.3称可靠系数。保护时限取0.50.7S。保护灵敏度按变压器低压侧干线末端发生单相短路来校检，规定 1.251.5。继电器常用感应式GL型系列。2纵联差动保护带有阶梯式时限的过电流，在靠近电源端发生故障后不能瞬时切断，而电流速断保护因有死区，它

51、仅保证瞬时断开被保护绕组的一部分。为了使作为重要设备的变压器发生故障后能全部瞬时切断，可采用纵联差动保护装置。差动保护是反映被保护元件两侧电流的差额而动作的保护装置。差动保护范围包括变压器绕组、两侧套管和引出线所能出现的各种短路故障。 Idql不平衡电流；Ik(w)m外界短路时的最大短路电流；ktx同型系数，差动保护中采用两种互感器，当它们型号相同时，ktx=0.5；当它们型号不同时，取ktx=1；fwe互感器的误差，取最大值10%。为了防止误动作，必须使差动保护的动作电流大于最大不平衡电流。为了提高差动保护的灵敏度，又必须设法减少不平衡电流。3瓦斯保护瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电

52、力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按GB50062-92规定，800kVA及以上的一般油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上，利用油浸式电力变压器内部故障时产生的气体进行工作。它有两个触点：一个是“轻瓦斯触点”，另一个是“重瓦斯触点”。在变压器正常运行时，气体继电器两对触点都是断开的。当变压器油箱内部发生轻微故障时，“轻瓦斯触点”接通。当变压器油箱内部发生严重故障时，“重瓦斯触点”接通。如果变压器油箱漏油，“轻瓦斯触点” 与“重瓦斯触点”会先后接通。重瓦斯的动作值是按油流速度来整定的，

53、对油浸自冷变压器通常整定在0.6-1.0米秒。对于强迫油循环的变压器整定为1.1-1.2米秒。瓦斯动作的主要优点是动作快，灵敏度高，结构简单，能反映变压器油箱内的各种故障，可靠性比较高，安装简单，其缺点是不能反映油箱以外故障（如变压器套管以及引出线上的故障），因此瓦斯保护不能取代变压器的其他保护。规范还规定容量在1000kVA及以上的油浸式变压器应装设温度保护。通常采用一个温度继电器安装在变压器的油箱壁上来测量油箱温度，当油箱温度超过允许值时，温度继电器的触点接通，去触发信号装置发出预告信号。4过电流保护当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时就使断路器跳闸或给出报警信号的装置称为过电

54、流保护装置，它有定时限和反时限两种。反时限：接线简单、经济，广泛应用于10KV以下的中小型工厂供电系统，可同时实现电流速断保护，动作时间较麻烦，误差较大。定时限：接线复杂，动作时间简单，应用于35KV以上的供电系统。过电流保护装置的整定计算：过电流保护装置动作电流计算一般包括动作电流的计算，动作时限的整定和灵敏度的校检。(1)过电流保护装置动作电流计算过电流保护的最小起动电流必须按二个条件整定：一是必须躲过正常工作电流的最大负荷电流，二是躲过外部故障切断后各电动机的自起动电流。过电流保护装置的一次侧起动电流可按下式计算式中：可靠系数，DL型继电器取1.2；GL型继电器取1.3； 返回系数，DL

55、型取0.8，GL型取0.85； 电动机自起动系数。由实验或实际运行数据来确定，当可查时，可考虑将取3 4。电流继电器的动作电流为：式中：接线系数； 电流互感器。（2）过电流保护的灵敏系数规程要求中性点不接地系统在最小运行方式时，保护区末断发生两相短路时，可考虑系数不应小于1.251.5，即：5电流速断保护过电流保护装置为了保证有选择性,其整定时限必须逐级增加t秒，越靠近电源，短路电流越大，而保护装置动作时限也越长，这对设备安全运行非常不利，为弥补此缺点，可以采用瞬时动作的电流速断保护配合使用。电流速断保护的优点是动作迅速，能缩短故障切除时间，其缺点是存在死区，不能保护整个线段，其保护范围可由本

56、线段短路电流分布曲线确定。电流速断保护不能单独使用，必须与过电流保护配合。速断保护的动作电流应按本线路末端在最大运行方式下发生短路的短路电流来整定。速断保护继电器动作电流为：式中可靠系数，DL型继电器取1.21.3，GL型继电器取1.51.6。速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下保护安装处两相短路电流与其动作电流之比，即电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护，也称瞬时电流速断保护。对于采用DL系列电流继电器的速断保护来说，就相当于定时限过电流保护中抽去时间继电器，即在起动用的电流继电器之后，直接接信号继电器和中间继电器，最后由中间继电器触头接通断路器的跳闸回路。图5是线路上同时装有定时限过

57、电流保护和电流速断保护的电路图，其中KC4、KC5、KC6、KT、KS1构成定时限过电流保护，KC1、KC2、KC3、KS2和 KA构成电流速断保护。由于保证断路器动作选择性而引入可靠系数后，速断保护动作电流大于被保护范围末端的最大短路电流，使保护装置不能保护全段线路而有一段死区，因而速断保护不能做主保护，必需和过电流保护装置配合使用，作为辅助保护是比较经济合理的。图7-2 定时限过电流保护和电流速断保护第8章 防雷与接地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、设备或建筑物而引起的过电压，又称直击雷。在雷电的主放电过程中，其传播速度极快（约为光速的50%-10

58、%），雷电压幅值达10-100MV，雷电流幅值达数百千安，伴以强烈的光、热、机械效应和危险的电磁效应以及强烈的闪络放电，具有强烈的破坏性和对人员的杀伤性。110KV配电装置、主变压器为户外布置、采用在构架上设置2支避雷针，及其余设备均为户内布置，采用配电楼屋顶设避雷带，和避雷针联合作为防直击雷保护，确保户外主变压器、110KV配电装置在其联合保护范围内。避雷带采用16的热镀锌圆钢，避雷针与建筑物钢筋隔离，并采用3根引下线与主接地网相连接，连接点与其他设备接地点的电气距离应满足规范要求。8.1.2 侵入波保护雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的50%-70%是由于这种雷电波侵入造成的。因此，在工厂中应予以重视，对其危害给予足够的防护。为防止线路侵入雷电波的过电压，在110KV进线，10KV母线桥及10KV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变110KV侧中性点装设氧化锌避雷器。10KV并联电容器根据规定装设氧化锌避雷器保护。8.1.3 避雷器的装设（1）配电装置的每组母线上