毕业设计（论文）-60kV变电站电气部分设计.doc

本科生毕业设计（论文）摘 要本次60kV变电站电气部分设计，首先对变电站变压器的负荷计算和无功补偿进行了系统的计算，其中通过对变电所的负荷状态和自然条件来对负荷计算进行系统的计算分析，而电容器组总容量的确定是对补偿电容器进行计算的前提条件。其次确定了主变压器的台数、型式和容量。对电气主接线的选择，通过计算分析，确定了接线方式。短路计算是本次电气设计重要的环节，因为它对电气主接线、电气设备、继电保护、接地方式的选择都起到了至关重要的作用。电气设备要从母线、断路器、隔离开关、互感器等几个方面选择出最佳方案。继电保护主要分为变压器差动保护、瓦斯保护、过电压保护、过电流保护，通过比较计算选择最好的保护方式。防雷保护是通过分析计算来确定避雷针高度以及它的保护范围。最后确定变电站的配电装置和电气平面的总布置。关键词：变压器；短路计算；继电保护；防雷保护Abstract The design of 60kv electric substation and transformer substation caculated the load calculation and reactive power compasition in the first place. Whats more, though the caculation of the substations load state and natural conditions,we can make a load caculation of the system. While,the determination of the total capacity of capacitors is the pre-condition to caculate the compensation capacity. In the second place, it makes sure of the number,tape and capacity of the main transform substation. The choice of main electrical wiring is through the caculation analysis to determine the connection mode. Short circuit caculation is the crucial link of the electrical design. Because it plays an important role in making thd choice of the way of grouding, electrical wring,electrical equipment and relay protection. The electric equipment must choose from the aspects of bus,breakers,isolating switch transformer as the best method. The relay protection is mainly devided into transformer differental protection,gas protection,overvoltage protection and over current protection. We must choose the best way of protection by caculating comparantly. The lighting protection is to make sure of the range and the height of the lighting by analysising and caculating.Last but not least, we must make sure that the sustations electric and the distribution of electric plain.Key words：substation；short circuit computing；relay protection; lightning protection目 录第1章 绪 论1第2章 负荷分析及计算22.1 对原始资料的分析22.2 负荷计算2第3章 无功补偿43.1 功率因数的补偿及电容器的选择43.2 无功补偿的计算5第4章 主变压器的选择74.1 变压器的确定原则74.2 本变电所主变压器的选择74.2.1 主变压器数量的选择74.2.2 主变压器容量的选择8第5章 电气主接线方案的设计95.1 电气主接线的一般问题95.2 变电所电气主接线的设计9第6章 短路电流计算126.1 短路计算的一般要求126.2 短路计算过程13第7章 电气设备的选择与校验197.1 电气设备选择的基本要求197.2 各种设备的选择207.2.1 母线的选择207.2.2 断路器选择247.2.3 隔离开关选择277.2.4 电流互感器选择297.2.5 10kV 侧高压开关柜的选择30第8章 变压器继电保护的设计348.1 继电保护配置的一般问题348.2 变压器保护358.2.1 瓦斯保护358.2.2 变压器的纵联差动保护整定计算358.2.3 主变压器后备保护38第9章 防雷保护设计409.1 避雷器的选择409.2 避雷针的选择43第10章 结 论46参考文献47致 谢48附 录 49附 录 54IV第1章 绪 论随着各国电力工业的发展,电网的规模的迅速扩大，电压等级和自动化水平的不断提高，供电部门为适应市场机制，加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的重点问题。为了解决这一问题,我国于2002年首先推出了以打破垄断,引入竞争为首的体制改革方案。预期将对发输供电效率的提升产生积极作用.当然,其他国家也都采取了相应的对策,有近50%的国家正在酝酿改革方案。为了促进电力工业的可持续发展,保证西电东送工程的成功建设,满足各地区供电负荷的要求,实现安全供电,保证供电可靠性,地区变电所的建设将具有十分重要的意义。此外,由于各个地区区域环境的不同,并考虑到经济性和技术性的要求,以及各地区电压等级的不同,60/10kV变电所的建设也将具有不可忽视的作用。待设计变电所是60/10kV地区一般性变电所，分别有近期负荷和远期负荷两种负荷方案。其10kV侧供电负荷出线共有7回，重要负荷占总负荷的55%，为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，本设计将按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证该变电所能够长期可靠供电。本设计是我们在校期间进行的一次比较系统，具体，完整的颇为重要的设计，它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合，在我们的大学生活中占有极其重要的作用，是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计（或研究）的综合性训练。也是我们将来走向工作岗为奠定良好基石的实践。通过毕业设计，可以培养我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新能力，增强工程观念，以便更好地适应工作的需要。54第2章 负荷分析及计算2.1 对原始资料的分析一、本所为终端变电所以10kV电压等级向不同用户供电，对系统要求较高，同时还应考虑其灵活性和经济性。二、负荷资料1、本所最大综合负荷10kV侧：28822.5kW2、系统情况系统有3台汽轮发电机，4台双绕组变压器。3、负荷情况本所所供负荷主要是对市区及工业用户供电。4、自然条件： 地理位置变电所地势平坦，平均海拔350m，交通运输方便。 气象分析：最高温度35，最低气温26，年平均气温11。周围空气无污染。三、分析资料，画出系统网络图，确定设计思路。该变电所的自然条件良好，因此不必对自然条件及周边环境2.2 负荷计算负荷计算变电所所带总有功负荷： 考虑同时系数后有功负荷为：变电所所带的总无功负荷为： 考虑同时系数后的无功负荷为： 变电所容量： 重要负荷占总负荷的55%0.9无功补偿满足要求。所选的补偿电容型号为：BNM10.52001W型表3.1其参数如下表型号额定电压(KV)标准容量（KVvar）标准电容（）频率（HZ）相数BNM10.5-200-1W10.52005.775013.2 无功补偿的计算一 变压器损耗的计算有功损耗： 无功损耗： 二 无功补偿计算变压器高压侧有功为：变压器高压侧无功为：补偿前功率因数： 其中：有功同时率无功同时率待设计变电所要求功率因数：0.750.9无功补偿满足要求第4章 主变压器的选择4.1 变压器的确定原则1、当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器。对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应该注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内是可以回收的。2、为了保证供电可靠性，变电所一般应装设两台以上主变压器，当变电所装设两台以上变压器时，每台容量的选择应按照其中一台停运时，其余容量至少能保证一级负荷为变电所全部负荷的60-70。通常一次变电所采用75，二次变电所采用60。4.2 本变电所主变压器的选择4.2.1 主变压器数量的选择1.绕组数量的确定:该变电所为63kV/10kV降压变电所，只有两种电压，可采用双绕组变压器。2.主变压器台数的确定:根据变电所设计中的有关规定:变电所一般装设两台主变压器，其中一台因事故停运后，其余主变的容量应保证该所全部负荷的70，在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级负荷和二级负荷正常运行。若变电所有其他能源可供保证在主变停运后用户的一级负荷则可装设一台主变压器根据以上比较结果，为提高供电可靠性并考虑今后对供电可靠性的要求会更高。采用两台容量相同的变压器并联运行。3. 绕组连接方式的确定：63kV侧采用Y形接线，10kV侧采用形接线。4. 主变压器容量的确定:根据发电厂变电所电气接线和布置中规定：主变压器的容量应满足电气系统510年内的近期规划。变电所的变压器额定容量按S=0.7 选择。表4.1 单台变压器与两台变压器比较：技术指标比较单台变压器两台变压器供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量电压损耗略大电压损耗略小供电灵活性灵活性差灵活性好经济指标扩建适用性稍差好综合投资花费少花费多4.2.2 主变压器容量的选择由原始数据可知：负荷同时系数K=0.9；有功负荷率=0.75；=0.80根据负荷表求出： 由于线路中有损耗，所以提高5% 变电所装设两台主变压器，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证该所全部负荷的70，所以：根据运行条件和负荷容量，选择SFZ925000/63型号变压器：S三相变压器 F风冷式Z有载调压 9设计序号表4.2 变压器具体参数如下表：型号额定容量（KVA）额定电压（KV）高压低压SFZ925000/6325000638X1.25%10.5联结组标号损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压（%）空载短路YN,d1128.4105.30.79型 号：SFZ925000/63（有载调压变压器）第5章 电气主接线方案的设计5.1 电气主接线的一般问题一 对电气主接线的基本要求电气主接线应根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性和电能质量在确定主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内 。二 变电所接线的设计步骤对设计依据和原始材料进行分析；确定主变压器的容量和台数，拟定可能采用的主接线形式；讨论是否需要限制短路电流，并采取响应措施；所用电源的接线；对选用的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳方案。5.2 变电所电气主接线的设计第一种方案是一次侧（63kV侧）采用单母接线形式，二次侧（10kV侧）采用单母分段的接线形式；图5.1 单母线接线此方案的特点：优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，担当一段母线故障时，全部回路仍需要短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段得供电。 第二种方案是一次侧（63kV侧）采用外桥接线形式，二次侧（10kV侧）采用单母线分段的接线形式。图5.2 外桥接线此方案的特点：优点：高压断路器数量少。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。一、主接线的确定两种方案进行比较：以上两种方案，主接线的二次侧相同，所以只比较一次就行了从经济性上看，单母线接线简单设备少，可以节省投资，经济性好，但桥形接线比单母线节省了1台断路器，并且没有母线，投资要省的多。从可靠性上看，单母线的设备出现故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成整条回路的停电，而桥形接线在变压器或切除、投入时，要使相应线路短时停电，可靠性要高从灵活性来看，操作时，单母线由于隔离开关和断路器数目之多，操作相当繁琐，过程较复杂，桥形接线操作较灵活，并且它特别容易发展为单母线分段或双母线接线。综上所述，方案二选为此变电所的主接线形式。第6章 短路电流计算6.1 短路计算的一般要求一 短路电流计算的目的（1）电气主接线的选择（2）选择导体和电气设备，保证设备在正常运行情况下，都能正常工作，保证安全可靠，而且在发生短路时保证不损坏。（3）选择断电保护装置。二 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，其中三相短路是对称短路。为了检验和选择电气设备和载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用下述短路电流值。Ish：短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值。I：超瞬变或次暂态短路电流的有效值，即第一周期短路电流周期分量有效值。I：稳态短路电流有效值。三 短路电流计算的基本假定（1）正常运行时，三相系统对称运行。（2）所有电源的电动势相位角相同。（3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁蕊的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。四 计算步骤（1）画等值电抗图首先去掉系统中的所有负荷开关，线路电容，各元件电阻。选取基准容量和基准电压。计算各元件的电抗标么值。（2）选择计算短路点。（3）求各短路点在系统最大运行方式下的各点短路电流。（4）各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量。五 计算方法标么值法：取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=Uav计算用公式：变压器：Xb=Ud%SB/100Se （6-1）发电机：X(G)*=XdSB/Se （6-2）线路： Xl*=XlLSB/Uj2 （6-3）短路电流周期分量有效值：IK*=1/X* 短路电流冲击值：icj=2.55IK6.2 短路计算过程一 参数计算取 50MVA发电机：65MVA变压器：图6.1 等值电路图80km供电线路： 120km供电线路：63MVA变压器：10km供电线路： 25MVA变压器：二 网络化简 图6.2化简等值电路图1三 短路计算1：60kV侧短路图6.3化简等值电路图2图6.4 60kV侧短路等值电路图星角变换：图6.5 60kV星角变换短路等值电路图对无限大电源侧：短路次暂态电流： 短路冲击电流：对火电厂侧： 查表得： 0秒短路电流：2秒短路电流：4秒短路电流：冲击电流： 2：10kV侧短路图6.6 10kV侧短路等值电路图星角变换：图6.7 10kV侧星角变换短路等值电路图对无限大电源侧：短路次暂态电流：短路冲击电流：对火电厂侧：查表得： 0秒短路电流：2秒短路电流：4秒短路电流：冲击电流：本次设计短路计算结果表6.1短路计算结果时间60侧短路10KV侧短路0s2s4s冲击电流第7章 电气设备的选择与校验电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。电气设备的选择是变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠经济的运行条件。电力系统中的各种电气设备，由于用途和工作条件各异，它们的具体选择方法也就不尽相同，但从基本要求来说，却是相同的，电气设备要能可靠的工作，必须按照正常的工作条件进行选择，按短路条件校验，其动、热稳定性。7.1 电气设备选择的基本要求 选择项目的说明：（1）按正常工作条件进行选择1.按额定电压选择在选择设备时，一般按照导体和电器的额定电压不低于安装地点电网额定电压的条件选择，即。2.按额定电流选择在规定的周围环境温度下，导体和电器的额定电流应不小于流过设备的最大持续工作电流，即。（2） 按短路条件校验1.短路稳定条件校验的一般原则：电气在选定后应按最大可能通过短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流，一般可取三相短路电流。2.按短路热稳定校验短路热稳定校验就是要求所选择的导体和电器，当短路电流通过它时，所能达到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度，即要求或式中 短路电流热效应 导体和电器允许的短时热效应 时间内导体和电器允许通过的热稳定电流 导体和电器的热稳定时间3. 短路动稳定校验满足动稳定的条件为： 或 式中 、短路冲击电流幅值及有效值 、导体和电器允许通过的动稳定电流幅值及有效值4.短路电流的计算条件校验短路热稳定和开关电流时，必须合理的确定短路计算时间。短路计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全分闸时间之和，即 （7-1）本次设计在校验时，短路计算时间 对于开断电器（如断路器、熔断器等），应能在最严重的情况下开断短路电流。故电器的开断计算时间是从短路瞬间开始到短路器灭弧触头分离的时间。其中包括主保护动作时间和断路器固有分闸时间，即 7.2 各种设备的选择7.2.1 母线的选择常用导体材料有铜、铝和铝合金。铜的电阻率低、强度大、抗腐蚀性强，是很好的导体材料。铝的电阻率为铜的1.72倍，但密度只有铜的30%，我国铝的储量丰富、价廉，因此，一般采用铝或铝合金材料作为导体材料。常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体散热条件好，便于固定和连接，但集肤效应较大。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面最大不超过12502。当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将24条矩形导体并列使用，但多条导体并列的允许电流并不成比例增加，故一般避免采用4条矩形导体并列使用。导体截面选择1.导体截面选择的一般要求裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验：（1）工作电流（2）经济电流密度（3）电晕（4）动稳定或机械强度（5）热稳定 2.回路持续工作电流选择 （7-1）式中 正常工作时的最大持续工作电流 相应于导体在某一运行温度,环境条及安装方式下长期允许的载流量按经济电流密度选择 ： 除配电装置的汇流母线以外；对于全年负荷利用小时数较大，母线较长，传输容量较大的回路，均应按经济电流密度选择导体截面。按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax ，将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度。各种铝导体的经济电流密度截面积： （7-2） 式中 正常工作时的最大持续工作电流 S经济截面积经济电流密度应尽量选择接近所计算的标准截面，当无合适规格的导体时，为节约投资，允许选择小于经济截面的导体。电晕电压校验：电晕放电将引起电晕损耗、无线电干扰、噪声和金属腐蚀等许多不利影响。对于110kV及以上裸导体，可按晴天不发生全面电晕条件校验，即裸导体的临界电压Ucr应大于最高工作电压Umax ，即Ucr Umax热稳定校验：按照上述情况选择的导体截面积，还应校验其在短路条件下的热稳定。裸导体热稳定校验的公式为 （7-3） 式中 所选导体截面积根据热稳定条件决定的导体最小允许截面积短路电流热效应集肤效应系数热稳定系数动稳定校验式中： 导体最大相间应力（Mpa）导体材料允许应力（Mpa）注：硬铝允许应力为69 Mpa，硬铜允许应力为40 Mpa。 式中 导体所受的最大弯距（N.m） 导体对垂直于作用力言论自由轴的截面系数（m3）式中 单位长度导体上的受相间电动力（N/M）导体支柱绝缘子间的跨距（M） 式中 短路冲击电流（A）矩形导体厚度（m） 矩形导体宽度（m） 相间距 （m）注：本设计根据选用的高压开关柜，所取距离。母线的校验分软母线和硬母线。软母线只校验热稳定性，而硬母线就应该校验热稳定性和动稳定性。设计中60KV侧是户外系统，选择软母线。10KV侧选择硬母线。60kV侧母线的选择：最大工作电流：考虑两台变压器并列运行：修正系数 其中：导体长期发热允许最高温度导体额定环境温度安装地点实际环境温度经过修正后的电流根据载流量选择LGJ185同时为了管理的要求60KV的母线都使用LGJ185导线。度查表：C=82对软导线的校验：根据校验结果分析可知所选母线符合要求。10kV侧母线的选择：在选择时同样使用经济截面分析10kV侧最大工作电流： 查表：j=0.9A/ 选择1258矩形铝导体单条水平放置。1258单条矩形铝导体水平放置长期允许载流量1876A1443A热稳定校验:查相关资料得:C=82所选导线热稳定性合格。动稳定校验:选取绝缘子的跨度L为开关柜的宽度L=1.2m，相间距离a=a0.25m.在短路电流作用下单位长度所受最大动力为：因为母线采取水平放置，其截面系数：母线材料的最大计算应力为：查手册得铝硬母线的允许应力为： 满足动稳定要求根据以上校验，所选母线满足要求。7.2.2 断路器选择断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起到保护作用。 对于断路器型式的选择，除应满足各项技术要求和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经经济比较后确定。该变电所所选的是六氟化硫断路器，其综合条件满足要求，而且六氟化硫断路器是目前的主流产品。断路器种类和型式的选择：按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油式短路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等。60kV侧断路器的选择根据资料60kV侧可以选择少油断路器、真空断路器和SF6断路器。在现代化的变电所中一般选择SF6断路器，因为它的可靠性很高、运行稳定、寿命长等。按额定电压选择高压断路器的额定电压应大于或等于所在电网的额定电压,即 按额定电流选择高压断路器的额定电流应大于或等于最大持续工作电流，即 最大持续工作电流为 （A）按开断电流选择高压断路器的额定电流开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即当断路器的较系统短路电流大很多时，为了简化计算，也可用次暂态电流进行选择，即根据60kV侧断路器的、的要求，查电力工程电气设备手册电气一次部分，选用LW963断路器。热稳定校验：断路器的额定短时耐受热量应不小于短路期内短路电流热效应，即 动稳定校验断路器的额定峰值耐受电流应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流幅值，即 最大持续工作电流：表7.1少油断路器的参数表型号额定电压（KV）最高电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）额定关合电流（KA）（峰值）4s热稳定电流（KA）额定动稳定电流（KA）峰值）LW9636372.5100031.58031.580表7.2 LW963型断路器参数见下表型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流（A）额定短路开断电流（KA）LW9-636372.5250031.5额定短路关合电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）合闸时间（S）分闸时间（S）808031.50.150.03依照最大工作电流选择的设备的型号为：选择：LW963型断路器 按关合电流选择在断路器合闸之前，若线路上已经存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏。表7.3断路器校验表计算数据LW96360KV且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即根据以上计算参数可知，所选断路器合格。7.2.3 隔离开关选择隔离开关也是发电厂和变电所中常用的电器，兔需与断路器配套使用。但隔离开关无灭行装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。种类和型式的选择：隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分位为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。隔离开关的选择除了不校验开断、关合电流以外，其余与断路器的选择相同。因为隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间。故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。60KV侧隔离开关的选择：本设计方案60KV侧采用户外式GW463型隔离开关。为了便于储备元件均选用同类型的隔离开关， GW系列的隔开关系列较全，双柱式，可高型布置，重量较轻，可手动，电动操作。按额定电压选择：高压断路器的额定电压应大于或等于所在电网的额定电压，即 按额定电流选择：高压断路器的额定电流应大于或等于最大持续工作电流，即 最大持续工作电流为 （A）热稳定校验：断路器的额定短时耐受热量应不小于短路期内短路电流热效应，即动稳定校验：断路器的额定峰值耐受电流应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流幅值，即根据60KV侧隔离开关的、的要求，查电力工程电气设备手册 电气一次部分，选用GW463隔离开关。隔离开关的选择出了不校验开断电流以外，其余与断路器的选择相同，因为表7.4 隔离开关的参数表型号额定电压（KV）额定电流（A）热稳定电流（4s）（KA）动稳定电流（峰值）（KA）GW4636060015.850隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间，故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。所选隔离开关为：四 电压互感器选择1. 按装置种类和型式选择电压互感器的装置种类和型式应按照安装地点和使用条件进行选择。对于35至110kV配电装置，宜采用电磁式电压互感器。对于3至20 kV室内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器，布置在高压开关柜中或者地区狭窄的地方。2. 接线方式的选择在满足二次电压和负荷要求的条件下，电压互感器应采用简单接线。3. 一次回路电压选择为了保证电压互感器的安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（0.91.1）范围内变动，即0.94. 容量和准确级选择由于电压互感器与电网并联。当系统发生短路时，互感器本身并不遭受短路电流的作用，因此不需要校验动稳定与热稳。 本设计选用JCC-60型电压互感器有关技术数据。 由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，互感器本身并不遭受短路电流的作用，因此不需要校验动稳定与热稳定。选择JDCF-63型电压互感器表7.5 JDCF-63型电压互感器参数表类型最大容量额定电压(KV)剩余电压绕组二次负荷(VA)JDCF63型2000VA初级绕组次级绕组0.1/30.2级0.5级3P级1级66/30.1/3504001004007.2.4 电流互感器选择1. 电流互感器的作用（1）将一次回路的大电流变为二次回路标准的小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。（2）使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均为接地，从而保证了设备和人身的安全。2.电流互感器应按下列技术条件选择一次回路额定电压和电流的选择电流互感器一次回路额定电压和电流应满足 式中 电流互感器一次额定电压 电流互感器一次额定电流3.二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，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当配电装置距离控制室较远时，为能使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。4.电流互感器种类和型式的选择在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支柱式、装入式）选择其型式。选用母线型时应注意窗口尺寸。5.电流互感器准确级和额定容量的选择为了保证测量仪表的准确级，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。例如：装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用0.51级表，相应的互感器的准确级不应低于0.5级；对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级。供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用11.5级的，相应的电流互感器应为0.51级。6.热稳定校验电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的一次额定电流倍数来表示，故热稳定应按下式校验 （t=1） 7.动稳定校验电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过的一次额定电流最大值的动稳定倍数表示来校验，故内部动稳定可用下式校验： 60KV侧电流互感器选择屋外支持式。表7.6电流互感器的参数表型号额定电流比（A）二次组合准确级二次额定输出（VA）短时热电流（KA）动稳定电流（KA）20600/50.5/D0.53075115D20根据电力设备手册中规定35kV 及以下配电装置，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。按一次额定电压和电流选择： 热稳定校验：即 动稳定校验： 即 根据以上校验，所选设备合格。表7.7 电流互感器参数表型号额定电流比（A）二次组合准确级二次额定输出（VA）短时热电流（KA）动稳定电流（KA）20600/50.5/D0.53075115D207.2.5 10kV 侧高压开关柜的选择本次设计10kV侧主要选择KYW10Z型高压开关柜：KYW10Z移开式金属封闭高压开关柜适用于交流50HZ，额定电压3、6、10kV，额定电流3000A及以下的单母线电力系统中，作为接受和分配电能的户内配电设备使用。 电缆室安装了带电显示装置，当馈线带电时，带电显示装置的电压指示氖灯发亮，以提示操作人员。结构特点如下：1.铠装式金属封闭开关柜，是交流金属封闭开关柜中防护特性最好的。2.开关柜的外壳和每个小室之间的隔板为接地的包薄纲板，防护等级为IP20，可有效的防止人体和外界固体带电部位和触及运动部分，可保证人身安全和设备可靠运行。3.在对任何一个小室检修时，只要断开与相邻的电源，在其他小室不停电的情况下，可确保检修安全。4.断路器手车室，母线室，电缆室有压力释放通道和释放门，因故障产生电弧时，电弧产生的高压气体可经释放通道和释放门排出柜外，以避免高压气体危及人身安全和事故扩大。5.具有“五种防误操作”既防止带负荷抽出或插入一次隔离触头；防止接地开关闭合接入电源；防止手车在工作位置时，带电关合接地开关；防止误入带电间隔；防止误分误合断路器。6.柜内设置了接地导体，并与柜外一专用接地螺柱连通，柜体骨架，门，盖板，活动连板，断路器手车骨架与接地导体连通，一次电缆头的接地采用了具有关合80kA电流能力的接地开关，接地系统具有能通过与断路器相同的动，热稳定电流和热稳定时间。7.柜内相间，相对地的空气不小于125mm复合绝缘中带电体距绝缘件的空气不小于30mm。8.主母线室用金属板封闭，主母线的连通用穿墙管来完成，主母线室同时装设两组母线，后面一组为系统主母线，前面一组母线可完成柜顶进线和上联络功能，开关柜的下联母线一般都可以到向左或向右联络，或同时左右联络。KYN10Z型高压开关柜工作条件1、10kV时，海拔高度不超过1000米。2、周围环境温度-540摄时度。3、空气相对湿度不大于90%（25度）。4、无火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动的场所。根据额定电压和额定电流选择：本次设计所选开关柜如下：选择KYN310/11Z型开关柜：技术参数表：断路器型号：ZN28表7.8 KYN310/11Z开关柜额定工作电流（A）3000电路主要高压电器高压真空断路器ZN28101操动机构CD101电流互感器LZZB1102接地开关JN4-101断路器的校验：最大持续工作电流：3150A表7.9 KYN310/89Z额定工作电流（A）2500电路主要高压电器高压熔断器RN2103电压互感器JDZJ3短路计算时间为：本次设计短路计算时间为4S表7.10 技术参数表：断路器型号：ZN28额定工作电压10KV最高工作电压12KV额定工作电流3150A操作循环40KA(分-180s合分-180s)额定关合电流100KA操动机构型式CD交直流额定开断电流40KA满额开断次数30动稳定电流130KA合闸时间200ms热稳定电流40KA固有分闸时间100ms热稳定时间4S机械寿命次数1000按额定短路开断电流选择：=46.33 kA 40kA按额定短路关合电流选择：=46.33kA 100kA 动稳定校验：=46.33KA 130KA热稳定校验：根据以上计算参数可知，所选断路器合格。第8章 变压器继电保护的设计在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生事故的可能性外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性的切除故障元件。这是保证电力系统安全运行的最有效的方法之一。这种保护装置就是继电保护装置，其能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。8.1 继电保护配置的一般问题一 继电保护装置的基本任务（1）自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭受破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统其它元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误操作。二 主要电气设备保护的设计原则随着电力系统的增大，大容量的发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对电力系统的可靠运行有重大意义，而且对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著的效果。因此，在主设备的保护设计中，应要求保护在配置、原理接线和设备选型