拟建110kv变电站电气部分设计

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1、摘要本文分析拟建变电站的进出线方向和负荷等资料,从可靠性、安全性、经济性等方面考虑,确定了电气主接线方式。然后又通过负荷计算确定了主变压器台数,容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号。再根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对110KV断路器、隔离开关、母线、电压互感器,电流互感器等电器进行了选型。最后对10KV配电设施进行设计,从而完成了该站电气主接线部分的设计。关键词：110kv；变电站；变压器；电气主接线Abstract ：Based on the book by the mandate given by the system and the load line and th

2、e parameters,I can analysis of the progress of the proposed substation wit direction and load information.Also I can identify the main electrical wiring methods from the reliability, security, economic and other considerations. Then load calculated by the main transformer Number and capacity models,

3、 also define the station transformer capacity and models. According the maximum continuous current and short-circuit work of the calculated results of 110 KV circuit breakers, Isolation switches, bus voltage transformer and current transformer and other electrical appliances for the selection. Final

4、ly, the 10 KV distribution facilities for design, thus completing the main electrical wiring stations part of the design.Keywords ：110kV; Substation; Transformer; Main Electrical Wiring前 言毕业设计是教学计划中很重要的环节,通过毕业设计,能使我们综合地运用所学的知识,独立分析问题、解决实际工程技术问题的初步能力。同时,也是学习电力工业有关方针政策、技术规程,进行某些基本技能训练。如绘图,计算,编写工程报告等的机

5、会。这次毕业设计是设计一个110KV的降压变电站,具体的情况在设计任务书中己给出,在老师们的耐心辅导下,经过这半年的学习、设计过程,我们的设计己初步完成,由于我水平有限,在设计中可能会出现不少的问题,希望老师们、同学们批评指导。20XX6月1日目 录摘要. .1前言 . .2第一章 电气主结线的设计.6第一节 负荷分析及调整.6第二节 主变压器的选择.7 第三节 主结线的拟定.8第二章 短路电流计算及电气设备选择15第一节 短路电流计算的目的.15第二节短路电流计算.16第三节 电气设备选择及校验.17第三章 继电保护、测量仪表及配电装置的规划.33第一节 继电保护规划.33第二节 测量仪表的

6、配置.34第三节 互感器的配置.35第四节 配电装置的规划.36第四章 防雷保护设计.39附录：防雷保护计算书.43结束语.46参考书.47一题目：110KV降压变电所电气部分设计二、设计资料 1建设性质及规模： 待设计变电所为某一中型钢铁联合企业专用变电所。电压等级：110/10KV进出线回路数：110KV 最终为两回 10KV 最终为七回 2所址地理及气象条件： 本变电所所址位于钢铁联合企业附近的丘陵地带,土地贫瘠,平均海拔为550米,地下水位较低,邻近有铁路干线,有公路相通。110KV和10KV出线方便,周围空气较脏。 年最高温度+42。C,最低温度20。C,年平均温度+20。C 3.

7、10KV负荷情况：负荷名称最大负荷MW回路数功率因数供电方式线路长度KM采 矿2.210.85电缆40选 矿910.85电缆30冶 炼1010.8电缆20轧 钢1510.8电缆15供 水510.8电缆20其 他410.8电缆25备 用1同时率0.9,Tmax=5000h,、类负荷70%4电力系统结线图如下：220kv 110kv 待设计变电站S=70km 三、设计容：1负荷分析2. 主变压器选择2电气主结线选择3短路电流计算4. 电气设备选择5配电装置规划6继电保护规划四、设计成品：1设计说明书一份2变电所电气主结线图一第一章 主接线的设计第一节 负荷分析负荷调整从设计任务书中知,本变电站只有

8、10kV侧的负荷,有采矿、选矿、冶炼、轧钢,供水及其它。变电站作为钢厂配套建设的专用变电站,所有负荷,均为钢厂服务。由于钢铁企业的性质,本变电站月负荷效为均衡。为满足电力系统对无功的需要,须在用户侧加装电容器,进行无功补偿,使功率因数提高。一般对不同电压等级的线路有不同的要求,有以下规定：135KV线路用户功率因数提高到0.9为宜；210KV线路用户功率因数应不低于0.9。根据原始资料中的最大有功调整后的功率因数,算出最大无功,可得以下数据：负 荷名 称最大负荷MW无功Mvar功率因数供电方式线路长度KM采 矿2.21.070.9电缆40选 矿94.360.9电缆30冶 炼104.840.9电

9、缆20轧 钢157.260.9电缆15供 水52.420.9电缆20其 他41.940.9电缆25备 用同时率0.9,Tmax=5000h,、类负荷70%第二节 主变压器的选择根据变电所设计规程,变电站只从110KV侧取得电源,最终装设两台变压器,只有两个电压等级,且是终端变压站。故选用双绕组变压器。 从保证供电的可供性方面看,选择两台变压器可保证可供性,在选择时,即要满足最大负荷情况,又要满足当一台变压器停止工作时,另一台变压器容量能保证一类有记或70%的全部负荷规程。 故选择一台变压器的最小容量,为：45.270%=31.64MVA查产品目录试选两台SFL1-40000变压器。 其容量：2

10、4045.2MVA满足最大负荷要求。可保证、类负荷,并能带部份的类负荷正常运行。其技术数据如下： 空载损耗：41.5KW 短路损耗：204KW 阻抗电压百分比：10.5% 连接组别：YO/-11故我们选取SFL1-40000的变压器的合作为本变电所的主变压器。考虑到当一台变压器故障需检修时,另一台变压器可过负荷运行一段时间,从关系曲线可查出共过负荷运行的时间,如：日负荷率0.8,过负荷系数1.10,则查关系曲线为：运行时间5小时。带负荷：1.131.64/45.2100=77 这样, 我们可以根据冬、夏季不同的负荷,日负荷曲线来决定定期检修变压器的日程。据体的时间可根据不地负荷大小,由手册中查

11、出相应的过负荷运行时间也就是相应的检修时间。第三节 主接线的拟定对主接线的基本要求：1根据系统与用户的要求,应保证供电的可靠性和电能的质量。2接线应力求简单、清晰、操作简便,不应有多余的设备,并尽量减少操作次序,以避免发生误操作。3能保证进行一切倒闸操作的工作人员及设备的安全,并能保证维护、检修工作的安全进行。4应使接线的投资和运行的费用最经济。5具有扩建的可能性。总的来说,对主接线的要要可靠而经济。一、110KV侧的结线选择： 此变电站的110KV出线最终为2回,根据规程中第22条当出线为回时,一般采用桥形接线,并且,当进出的回路数相等时,还可采用角形接线,现在进线是条,可采用四角型结线。下

12、面就桥形接线的有形接线作一比较。来确定110kv侧的结线形式。 图四角形接线形式如上图。具有双断路器双母线接线的优点,既经济灵活,工作可靠性又高,检修任一断路器时,全部电源和引出线仍可继续工作,并且,角形接线的隔离开关,只在检修时用之。不作操作用,故使误操作减少,易于实现自动遥控。此接线需使用4台断路器。与相同出线的单母分段相比, 可减少一台断路器,如图分段画所示,这就比单母分段要节省投资。但四角表接线存在的问题是很多的:如图接线图,检修任一断路器时,四角形的环形被断开。此时,若其它回路发生知事短路故障,接线将被分割成两个独立的部份。在这种情况下,电源的工率分配可能很不平衡。这是存在的问题之一

13、。这种接线的电器,不能按一条回路的工作电流来选择。如1DL需检修时,2DL将流过正常时的工频电流,这就要选用额定电流很大的电器,使投资增大,这是问题之二。 由于不同运行方式下的工作电流改变使继电保护装置的整定复杂化。另外,这种接线,没有发展的可能性。扩建困难。桥形接线如下图,分桥接线和外桥接线。外桥接线适用于线路较短和变压器经济运行需要经常切换的情况。而桥则适用于线路较长.变压器无需经常切换的运行方式。此变电站的变压器是不需要经常切换的,全线路也较长,故可选桥接线。 桥式接线具有工作可靠、灵活、使用的电器少,装置简单清晰,维护操作比较方便,并且桥型接线能够满足将来可能发展的要求,能过渡到单母分

14、段运行或双母线的接线方式。这样,可使建设投资分期投入,建造费用低,与四角接线相比,可节省一台断路器,但从桥接线图看出,当1台变压器故障时,1DL.3DL将都断开。从而使没有故障的出线1x停止工作,这种接线的操作较复杂。这是桥接线的缺点。从上述的分析看,桥接线的投资比四角形接线的投资要小。由于四角形接线运行方式的复杂,使设备投资增大,保护复杂,这从经济上、技术上都不合适。而桥接线则不同,虽然它可靠性不及四角表接线,但变压器一般是故障率很低的设备,并且此变电站的高压侧操作很少,故桥接线的缺点是可以避免。我们国家现在继电保护的技术水平有限,而且四角形保护复杂,在应用当中不受欢迎。故,四角形接线不能采

15、用。桥式接线的继电保护比四角形简单,一次接线清晰、整齐、美观。故,我们选择桥接线。这样,当检修任一台断路器时,都可以满足不开环运行的要求,出线的电功率合理分配在两台变压器上.二、10kv侧主接线的选择 1单母线接线 单母线接线具有简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便,且有利于扩建等优点。但可靠性和灵活性较差,当母线或母线隔离开关故障或检修时,必须断开它所接的电源；与之相接的所有电力装置,在整个检修期间的均需停止工作。为了弥补单母线接线的不足,可采取以下措施：1母线分段 2加设旁路母线2双母线接线1供电可靠 2调度灵活但设备较多操作复杂,易发生误操作等事故。3一台半断路器接线这种接线,使用设备

16、较多,特别是断路器和电流互感器,投资较大,二次控制接线和继电保护配置都比较复杂。4. 变压器母线接线 此变电站的低压侧有六条出线,一条备用。负荷比较、类负荷占70%, 根据规程,可采用双母带旁母的户外配电装置方案一。10KV配电装置可采用户的配电装置。就此可采用单母分段的屋配电装置方案二。下面对两种方案作一比较,来确定10KV侧接线。 方案一的结线如下图。供电的可靠性高,检修任一台DL时,都不停止供电,并且,检修隔离开关可不带电操作。有高的灵活性,考虑到此变电站周围空气较脏,并检出线断路器可能造成用户停电。我们加设旁路母线,以母联断路器代替旁路母线断路器。 方案一的缺点是接线较复杂。倒闸操作繁

17、琐,并且误操作事故多。没有设专门的旁路断路器,如果加装旁路断路器,则又增加了设备的投资,且比单母分段接线的占地面积大。 方案一如上图：方案二如图1-02就避免了无法检修断路器时,只需对用户短时间停电,将备用DL换上即可。方案二从经济方面考虑比方案一节省,又考虑到周围空气较脏这一点,采用户配电装置来改善环境,减少母线的故障率,但基建投资增大。初步估算两方案的投资差不多,由于采用户配电装置,减少了由事故引的损失,且方案二运行、维护比方案一要方便。据上比较,我们选用单母分段接线作为10kv侧的主结线。第二章 短路电流计算及电气设备选择第一节 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电器设计中短路电流的

18、计算其中一个重要环节,计算的目的主要有以下几个方面：1. 在选择电气主接线时,为比较各种接线方案,或确定某一主接线需采取限制短路电流的措施,均需进行必要的短路电流计算。2. 在选择电气设备时,为保障设备在正常运行和故障情况下均能安全可靠的工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全方位短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值,用于检验开关设备的开端能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间的短路电流有效值,用于检验设备的热稳定；计算短路冲击电流,用于检验设备动稳定。3. 设计屋外配电装置时,需按短路条件考虑软导线和相对地的安全距离。4. 选择继电保护方式和进行整定计算时,须以各种短路时的

19、短路电流为依据。5. 接地装置的设置,也需用短路电流。第二节 短路电流计算d2 1120M VA220/121KVUk=20.570kmS=240MVA110/10.5KVUk=10.5己知：1=4/km首先计算各元件参数的标值电流*1=URSB/100SN=205100/1001200.171x2=X1LSB/UN2=0470100/1152=0.21X*3=X*4=URSB/100SN= /=0.263 取E*=1.作成等值网络如图d1点短路时：其短路回路的等值电抗为： X*0.171+0.231=0.402 短路电流周期分量的有效值为：1 1 I*W =2.488 X* 0.402 .

20、Iw=I*WIB=2.488100/=1.3若取冲击系数kimp=1.8,则冲击电流为： Iimp=1.8 2 1/2Iw=2.551.3=3.32KAd2点短路时： 其短路回路的等值电抗为： X*0.402+1/20.263=0.53 短路电流周期分量的有效值为： I*W=1/0.53=1.89 Iw=1.89100/310.5=10.37若取kimp=1.8,则冲击电流为： iimp=1.8210.37=26.41.第三节 电气设备的选择及校验一、电器设备选择的一般条件理论部分 正确选择电器是使电气接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件,电器要能可靠地工作,必须按正常工作条件进行选择,

21、并按短路状态来检验热稳定和动稳定。1按正常工作条件选择电器额定电压和最高工作电压 电器允许最高工作电压UOLm不得低于所接电网的最高运行电压,即UOLmUSM一般电器允许的最高工作电压:当额定电压在220KV及以下时为1.15UX,额定电压为330500KV时为1.1UX,而实际电网的最高运行电压USM一般不超过1.1UNS,因此在选择电器时,一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择。即UNUNS额定电流电器的额定电流IN是指在额定周围环境Q0温度下,电器的长期允许电流,IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax,即INImax 由于变压器在

22、电压下降5%时出力保持不变,故其相应回路的Imax为变压器的额定电流的1.05倍,若变压器有过负荷运行的可能时,Imax应按过负荷确定,母联断路器回路一般可取母线上最大一台变压器的Imax。2按短路情况校验短路热稳定校验 短路电流通过电器时,电器各部件温度不超过允许值,满足热稳定的条件为：I2ctQk 其中式中：QK-短路电流产生的热效应Ict电器允许通过的热稳定电流和时间。电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力,亦称动稳定,满足动稳定的条件为： iesiSh或IesIsh 式中Ish. ish断路冲击电流幅值及其有效值Ies. ies-电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有

23、效值下列情况可不校验热稳定或动稳定用熔断器保护的电器,其热能稳定由熔断时间保证,故可不校验热稳定采用限流电阻熔断器保护的设备可不校验动稳定装设有电压互感器回路中的裸导体和电器可不校验动热稳定.二、高压断路器的选择1断路器种类的型式的选择 按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式,一般可分为多油式断路器,少油式断路器,压缩空气高压断路器SF6断路器,真空断路器。额定电压的选择： UNUNs额定电流的选择:INImax开断电流的选择 高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量,即InbrIpt当断路器的INbr较系统短路电流大很多时,为了简化计算,也可用次暂态电流I进行选择,

24、即INbrIixd的选择 断路器的额定关合电流不应小于短路最大冲击值ish 即incLish热稳定校验 I2ctQk动稳定校验 iesish三、隔离开关的选择1种类和形式的选择 隔离开关的形式很多,按安装地点可分为屋式和屋外式,按绝缘支柱数目又分为单柱式、双柱式和三相五柱式。2额定电流选择：INImax3额定电压选择: UNUNS热稳定校验:I2ctQK动稳定校验:iesish四、电流互感器的选择（1） 一次回路额定电压和电流的选择即应满足：UNUNS INImax二次回路额定电流有5A和1A两种,一般弱电流系统用1A,强电流系统用5A。当配电装置距控制室较远时,为提高准确级,应尽量用1A。3

25、电流互感器种类和形式的选择在选择互感器时,应根据安装地点如屋、屋外和安装方式如穿墙式、支持式、装入式等选择其型式。4电流互感器的准确级和额定容量的选择 为了保证电感器的准确级,互感器二次测所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量SN2 即 SN2S2=I2N2Z2 互感器二次负荷包括测量仪表,电流线圈电阻,连接导线电阻和接触电阻,即ZH=ra+ rre +r1+rc式中ra、rre可由回路是所接仪表和继电器的参数求得rc一般取0.1,仅连线电阻r1为未知数r1 SN2-I2N2/I2N2热稳定和动稳定校验电流互感器热稳定能力常以1s所允许的热稳定电流It或一次额定电流IN1的倍数Ke表示。

26、故热稳定应按下式校验。即I2ttQk或ktIN12QK 电流互感器部动稳定能力可用下列校验：iesish或21/2INkesish对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度,故外部动稳定应满足: Fal0.51.7310-7i2shL/a电气设备的选择与计算：. .一.110kv侧电器设备的选择及检验： 主变选择容量为40MVA,Un110kV,母线侧发生短路 时,iw1.3KA,iimp= 3.32kA 主变高压侧最大持续工作电流为： imax=/=210.86A 根据有关数据,查发电厂及电气部分,可选用LW6-110I型断路器,首先计算由短路电流引起的热效应： Qk=Iw2. T =1.

27、325 =8.452.s 列表比较有关数据：计算数据LW6-110IUns110Ux=110KVImax210.86 Ix=3150AIw t1.3KA Inbr=40kAIimp3.32KAInd =100Qk8.452.S Ie2t =48002.SIimp3.32KA Ies =100通过以上比较,选择LW6-110I型开关能满足设计要求。 2.隔离开关的选择： 根据110侧的计算数据Uns=110KV , Imax=210.86A QR=8.452.s ish= 3.32KA 查发电厂电气部分附表,可选用GW4-110W型号刀闸。列表比较有关数据： 计算数据 GW4110W Uns11

28、0kv UN110kv Imax210.86A IN630A Qk8.45KA2.s Ie2t16002.s Iimp3.32KA ies50KA 由以上比较可知选择GW4110W型刀闸合格。 3.在110kv侧,主变最大工作电流Imax=210.86A Iw=I =1.3KA 根据电流互感器选择的原则,由产品查得型号为LlWD-110型,其参数为Un=110KA, 电流表与侧量仪表相距离50m,Im=200A Ix=5A 准确级0.5,二次负荷Zzx=1.2, 热稳定倍数UR=75 动稳定UB=130 选择连接导线截面ra=1.45 / 52 =0.058 ZN2=0.8 电流互感的接线为不

29、完全星形,则 900 1.7510-83 50 S = =2.36 2WHWHZN2-ra-rc 0.8-0.058-0.1选用标准截面为2.5mm的钢线热稳定校验: 2 =2058.45 2.s部动稳定校验:2 InKd=20.2130=36.77KA3.32KA若选择LlWD-110型电流互感器满足要求.二、10KA侧电气设备的选择及校验一10KA侧短路器隔离开关选择 由于10KA侧的最大负荷为15/0.9=16.67MVA,所以一台变压器最大工作状态下10kv侧输出容量为166700.7=11667KVA,母线侧发生短路时,短路电流Iw=10.37KA, 冲击电流Iimp=26.41KA

30、 主变最大持续工作电流为： Imax=10.511667/=673.6A 根据Uns Imax及安装在屋的要求根据Imax Uxs及安装在屋的要求,查高压电器设备技术参数, 可选择ZN5-10II型断路器。计算由短路电流引起的热效应： Qk=Iw2. T =10.3725 =537.72.s 列表比较有关数据：计算数据ZN5-10IIUns10Ux=10KVImax673.6 Ix=1000AIw t10.37KA Inbr=20kAIimp26.41KAInd =50Qk537.72.S Ie2t =16002.SIimp26.41KA Ies =50通过以上比较,选择ZN5-10II型开关

31、能满足设计要求。2.隔离开关的选择： 根据10KV侧的计算数据Uns=10KV , Imax=673.6A QR=537.72.s , ish= 26.41KA 查发电厂电气部分附表,可选用GN19-10XQ型号刀闸。列表比较有关数据： 计算数据GN19-10XQ Uns10kvUN10kv Imax673.6AIN1000A Qk537.7KA2.sIe2t39692.s Iimp26.41KAIes80KA由以上比较可知选择GN19-10XQ型刀闸合格。二 10KV侧电流互感器选择：10KV侧采用ZN5-10II型断路器,变压器低压侧可配套装没LA-10型电流互感器带有两组二次线圈1变压器

32、低压侧电流互感器的选择： 最大工作电流：Imax=627.45A二次负荷统计 如下表B相负荷最大,为0.22计及接触电阻0.1 总负荷0.22查产品目录选取额定电流为名称二次负荷ABC电流012过流010101功率006006总计0160220166001500的LA-10型电流互感器,0.5级的额定二次负荷为1.2,满足选择的要求.母联互感器变比取:750/52. 10KV出线电流互感器的选择 出线上都装设三段过电流保护,重合闸的测量元件,所以二次负荷都相等,统计如下页所示:有一无功 有功 无功 A C名称二次负荷AC电流0.12-有一无功0.060.06有功电度0.020.02无功电度0.

33、020.02总计0.220.1A相负荷大,为0.22。各条出线均采用LA-10型电流互感器,下面根据各条出线的负荷电流,决定各电流互感器的变比。1采矿回路： 一次最大负荷电流： I=2.2/310.5=0.127kA=127A故,选取额定电流为300-1500的型电流互感器变比：300/52选矿回路： I=9/=0.519KA=519A变比取：600/53冶炼： I= 9/=0.519KA=519A 变比取：600/54轧钢： I=15/=0.864KA=864A变比取：1000/55供水： I=5/=0.288KA=288A其他 I=4/=0.231KA=231A变比取：300/5三10KV

34、侧的电压互感器的选择： 该互感器与10KV侧的电流互感器构成电度表,故也架用双 原边接地辅助线圈开口三角形接法。有应为1级。可选择JDZ-10型电压互感器。 技术数据：额定电压：原线圈10/31/2 付线圈0.1/31/2 辅助线圈：0.1/31/2 额定容量：1级150VA二次负荷校验,根据保护及仪表情况,作出接负载的三相电路图： A B C N其中,有功电度表采用DS1型,cos=0.38,每一线圈吸收容量为115VA,有功一无功功率表采用101-WVAR, cos=1,每一根线圈吸收容量为0.75VA。电压表选用1T1型, cos=1,线圈消耗容量为4.5VA。 下面求电压互感器的各相副

35、线圈所提供的功率,按一台变压器工作考虑：Pab=91.50.38+110.75=13.38 Qab=91.51/2=12.49Sab=1/2= 1/2=18.3VAab=arcsin12.49/18.3=43.1。Pcb=91.50.38+110.75+4.5=17.88Qcb=Qab=12.49Scb=21.81cb=arcsin12.49/21.81=34.9。P=Sabcos+4.5 =18.3cos+4.5=14.79Q=Sabsin =18.3sin=2.39Sa=15.15Pb=Sabcos+Scbcos =18.3cos+21.81cos =20.12Qb= Sas.sin+Sc

36、bsin =11.19Sb=Pb2+Qb2=20.122+11.192=23.02VAPC=Scbcos =21.81cos=9.84WQc=1/31/2Scbsin =21.81=11.4VARSc=15.06VA由上可看出,B相线圈供的伏安数最大,但仍小于所选电压互感器0.5级下的允许伏安数即：23.023150故,所选JDZ-10型电压互感器符合要求.三、母线的选择：此变电站的高压侧选择的是梯式接线,所以无需选择110KV侧的母线,低压侧10KV采用单母分段的户配电装置,初步确定考虑选取采用铝制矩型着色母线,每相一条,水平布置。 1如图,当两台主变的一台停止工作,另一台继续工作,且一段母

37、线负荷全部投入,有主接线分析,母线最大持续工作电流不超过一台主变的最大持续工作电流,故母线最大持续工作电流为： Imax =1.05*SN103/3*UN=1309.46A选取母线间距离： Q=500mm 跨距tL=2600mm2屋外的温度按+42计算由最大横向电流Imax,查手册,25时水平布置的8010mm2的铝母线的最大容许持续电流为1411A 周围环境温度+42,将额定电流修正查手册得：Ie=0.811411=1140.9Imax有能满足最大的工作电流,故不能选用 选用10010mm2的铝母线,25时的持续电流:1663A 修正:Ie=16630.81=1347.03AImax 2.按

38、电量条件校验矩形母线由于10KV侧母线装设在户,绝缘条件良好,并且当今对10KV母不加校验电量电压,故无需校验电量电压。 3.热稳定校验: 按S QK1/2 /C 校验 母线继电保护动作时限tpr=1s,断路器全分闸时间tab=0.1s,故短路持续时间为：t=tpr+tab=1+0.1=1.1s。系统为无限大容量系统,故短路电就热效应为：Qk= Izt2 .t= 21.1= 1.183108 A 2.s 计算母线短路前通过最大持续工作电流时的工作温度为：按70摄氏度时的热稳定系数,取C=87热稳定最小允许截面为Smin= /C =1.183108 =87.8964 mm2 矩形母线面积：S=1

39、0010=1000mm287.8964mm2 所以,该导体满足热稳定的要求. 4动稳定校验：按 = 来校验。 Im=13.0946kA F=10-2 =1.76113.094622600/500 10-2=13.86ug M=F L/10=13.86260/10 =360.36kgcmW=bh2 /6=0.662/6=3.6cm3js=M/W=360.36/3.6=100.1kg/cm2=700100.1 动稳定满足要求.故, 选取10010mm2的铝母线满足要求第三章 继电保护测量仪表及配电装置的规划第一节 继电保护规划一、变压器保护： 变压器是变电站中的重要设备,它的故障将影响到变电站的运

40、行。必须对变压器进行可靠的保护。可对主变采用下面几种保护：1.瓦斯保护：防止变压器部短路和油面的降低。分轻瓦斯保护和重瓦斯保护。轻瓦斯保护是当变压器发生轻微故障时,动作于信号。重瓦斯保护是当变压器发生比较严重的故障时,动作于跳闸。2.纵差保护：防止变压器的部、套管及引线上的各种短路故障。采用BCH-2型继电器,三相式构成完全差动保护。3.零序保护电流保护：防止接地故障,反映高压侧出线上的接地故障。4.过流保护：防止外部的故障并作为瓦斯保护和纵差保护的后备保护。5.过负荷保护：动作于信号。二、110kv线路保护：1.对于110kv出线的保护,可配置高频保护为线路的主保护, 当保护围的线路发生短路

41、故障时,距离两端都不发讯号,保护动作于跳闸,保护围外发生短路时,发出讯号,保护不动作。2.距离保护：配备有自动重合闸装置3.接地保护：对于多相或单相接地,均装设有带方向的零序方向保护。三、10kv侧母线及分段断路器保护： 对于10kv线路利用装设在变压器断路器的后备保护和分段断路器的保护来保护母线的故障。 分段断路器保护：装设两相式瞬时电流速断装置和过电流保护。四、10kv线路保护可架用三段过电流保护,有配备自动重合闸装置。 第二节 测量仪表的配置 测量仪表反映一次回路工作的情况,控制一次系统并使一次系统发生事故时,使其纷纷迅速退出工作。一、变压器的仪表配置： 变压器的低压侧仪表配置：一个电流

42、表有功一无功功率表具有一边刻度并带切换开关 变压器高压侧可由线路测量仪表带用。二、110kv线路回路的仪表配置1三个电流表,用以监视线路相相电流值。 2有功一无功功率表。具有两边刻度并带切换开关 110kv桥结构回路中在桥上装设三个电流表。 每相一个一个有功一无功功率表,具有两边刻度并需切换开关。桥的每段上各装一个电压表。能切换三相间电压三、10kv回路仪表配置： 10kv母线：每段装设一个电压表。 母线联络开关回路只装设一个电流表。 35kv线路装设：一个电流表。有功电流表。无功电流表四、变电站同期的配置装设：两个电压表两个周率表一个周期表。第三节 互感器的配置1高压侧装有四组电流互感线圈,

43、一组用于差动保护,一组用 于线路测量,一组用于线路距离保护,还有一组用于零序方向保护。2110kv连接桥接有四组电流互器,一组用于两台变压器的差保护、 一组用于测量表计、一组用于母差保护、一组用于过流保护。3变压器高压侧套管中装有两组电流互感器,作为变压器过流及测量。4变压器低压侧断路器套管中装设两组电流互感器,一组用于变压器差保护,另一组用于过流及测量。5低压侧母联断路器中装设两组电流互器,一组用于过电流保护,另一组用于测量。6低压侧出线断路器套管中装设两组电流互器,一组用于保护,另一组用于测量。7.在220kv侧联接桥断路器两侧各加装一台单相,三卷电压互感器。在10kv 母线上,每段装一台

44、电压互感器 第四节 配电装置规划 本变电站的110kv采用桥带外跨条接线,10kv采用单母 分段的接线方式。一. 设计原则与要求：1.总的原则 节约用地,节约用地是我国现代化建设的一项占略性方针。安装运行和操作巡视方便 便于检修和安装节约投资、降低费用2设计要求满足安全净距的要求 施工、运行和检修的要求满足噪音的允许标准 控制电晕无线电干扰二、配电装置的分类配电装置按电气安装地点,可分为屋配电装置和屋外配电装置,按组装的方式,可分为装配式装置和成套装置。屋配电装置特点是：占地面积小,运行维护和操作条件好,设备受污染和气候条件影响小,但需建房屋,投资较大。屋外配电装置的特点是：土建工程量小,投资

45、小,建造工期短、易扩建,但占地面积大,运行维护条件较差,易受污染和气候条件影响。在发电厂和变电所中,一般35KV及以下的配电装置采用屋配电装置。110KV及以上多采用屋外配电装置。1.屋配电装置的类型屋配电装置的结构形式有单层式和双层式,一般6V、10KV屋配电装置为单层式,35KV多采用双层式。2屋外配电装置的类型 屋外配电装置分为中型,半高型和高型三种。 中型配电装置是把所有电气设备都安装在地面的基础上或安装在设备支架上,以保持带电部分与地之间必要的高度,使各种电气设备基本处在同一水平面,所以在施工运行和检修都比较方便,而且可靠,但占地面积过大。 高型和半高型屋外配电装置是将母线布置抬高,

46、母线和电气设备布置在几个不同高度的水平面上,并且上下重叠,所以称高型和半高型屋外配电装置。 普通中型配电装置的特点是：布置的比较清晰,不易误操作,运行可靠,施工和维护都比较方便,抗震性能好,所用钢材少,造价较低,因此,现在110KV变电所广为采用,但由于在母线下面不布置任何设备,普通中型占地面积较大。三. 110KV配电装置的选择根据设计的原始资料：本变电站位于钢铁联合企业附近的丘陵地带,土地贫瘠,平均海拔550米,地下水位较低,邻近有铁路干线,有公路相通,周围空气较脏。 据以上这些条件,参照一些有关典型设计和工程图纸,查阅了一些手册和规程,对110kv电压等级电气布置架用屋外双列布置的中型配

47、电装置采用软母线。 采用这种接线,具有下列特点：1配电装置的土建工程量少,施工时间短,节省建筑材料,降低了基建投资。2相邻回路电气之间的距离较大,大大减少了事故蔓延的危险性。3巡视检查清楚,便于扩建和设备更新435kv侧采用户单母线分段运行,断路器单侧布置,硬母线的屋配电装置,断路器采用手车式。架用这种接线,可减少复杂的旁路设施,使运行、维护较方便,接线简单,使误操作减少。当某一断路器需检修时,只需将备用手车式断路器换上即可,采用屋式,使母线故障机会减少,避开了空气较脏的环境影响。虽然它的基建投资大,但节省了电气设备,减少了由于故障引起用户的损失。大致估称了一下变电站的面积为：考虑到发展一条进

48、线 S=95米108.3米10288.5米15.43亩 考虑到高压防雷保护的计算：高压侧门型架,进线门型架高度：14. 5米,母线门型架高度.：10.00米.第四章 防雷保护设计 变电站是防雷保护的重要部份,雷云放电能使母线上引起短路,造成重大事故。大气过电压能使变电站的设备,特别是变压器绝缘损坏,这是最严重的事故,因为变压器是变电站最贵重的设备,一旦发生雷击事故,则能引起停电,不但设备受到损害,而且给用户和系统造成很大的损失。故必须采取保护措施,使变电站的绝缘不致在大气过电压作用下发生损坏。 一、变电站直击雷的保护 直击雷保护的基本原则是：所有被保护设备都应在避雷针的保护围之,以免受直击雷,

49、并且要防止避雷针的反击现象。 此变电站为110kv、10kv两个电压等级的变电站,且10kv 采用的是屋配电装置,具体地装设有专门防雷保护,在屋上拦一圈避雷线以保护所以不需要我们对10kv侧加以保护。只要求对高压侧110kv的配是装置加以防雷保护。 根据所设计的配电装置平面图看,可选取4根高度为30米的避雷针对110kv配电装置进行保护。 根据技术要求,电压等级在110kv以上的屋外配电装置, 可将避雷针装在架构上。我们取避雷针的高度h=30米, 门型构架H01=14.5米,Ho2=10米 H-Ho=30-14.5=15.5米,还需再架高15.5米的针高,这样, 不仅要使门型构架的机械强度增加

50、,基础要加固,这就要使门型构架的投资增加,而且,对于避雷针的维护,检修带来了不便,与装设独立避雷针相比,投资也很大,故我们都取独立式的避雷针。 避雷针位置的确定是根据所确定的位置能否将整个110kv 配电装置都保护到的原则确定的,并保证距离设备的空气距离Sx避雷针之间的最大距离Dmax是根据bx0确定的,确定如下： bx=1.5 而bx01.50,又hx=14.5mho14.5m D D 而：ho=h - h- 14.5,P=1 TP TPD108.5m, 即：Dmax=108.5m 避雷针的保护围校验如避雷针保护围图及计算结果表所示。经校验,所确定的避雷器位置能够将其保护到。具体的参看附录,

51、防雷保护计算书。避雷针保护计算结果表也在保护图中。二、配电装置对侵入雷电波的保护： 前面己讲了对直击雷电进行防护,但只靠其来保护配电装置的绝缘是不够的。因为虽然变电站在保护围以,而在输电线路中还是有线路遭受雷击的可能的,线路遭到雷击后,雷电波将沿线路侵入变电站,其陡度很大,大于变压器的绝耐压水平,所以对侵入的雷电波也要进行防护。 为了防止侵入波损坏电气设备,可利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线保护段进行保护。 对于110kv侧配电装置,在桥两侧各装阀型组阀型避雷器, 以防止线路过来的雷电波危害。在变压器中性点各装设一只阀型避雷器,以防止当变压器中性点不接地运行时,当三相同时发生侵入波时,中性点对