110KV35KV变电所设计电气自动化毕业设计

1、毕业设计说明书毕业设计说明书 （08 级）级） 110kv/35kv110kv/35kv 变电所设计变电所设计 学生姓名学生姓名 学学 号号 院院 系系 工学院机电系工学院机电系 专专 业业 自动化自动化 指导教师指导教师 完成日期完成日期 - 2 - 110kv/35kv110kv/35kv 变电所设计变电所设计 摘 要 变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经 济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。 这次设计以 110kv 降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确 定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路

2、 计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成防雷保护及接 地装置方案的设计。 关键词：电气主接线；短路电流；继电保护；直流系统；防雷接地 - 3 - 110kv / 35kv substation design abstract substation is the important part of power system, it directly influences the whole power system safe and economic operation of the power plant and the user, is the intermediate l

3、ink, plays a role in transformation and distribution of electricity. the design 110kv substation as the main design target, analysis of the original data to determine substation substation main wiring; through load calculation to determine the main transformer number, capacity and type. according to

4、 the short circuit calculation results, for a substation of an equipment selection and check. at the same time the lightning protection and grounding device design. keyword: main electrical connection; short-circuit current; relay protection; dc system; grounding - 4 - 目录目录 前前 言言.- 6 - 一、原始资料分析.- 6

5、- 1.1 本所设计电压等级.- 6 - 1.2 电源负荷地理位置情况.- 6 - 二、电气主接线设计.- 8 - 2.1 主接线接线方式.- 8 - 2.3 电气主接线的选择.- 10 - 三、所用电的设计.- 11 - 3.1 所用电接线一般原则.- 12 - 3.2 所用变容量型式的确定.- 12 - 3.3 所用电接线方式确定.- 12 - 3.4 备用电源自动投入装置.- 12 - 四、短路电流计算.- 14 - 4.1 短路计算的目的.- 14 - 4.2 短路计算过程.- 14 - 五 电气设备选择.- 24 - 5.1、电气设备选择的一般原则.- 24 - 5.2、按正常工作条

6、件选择导体和电器.- 25 - 5.3、电气设备的选择原则.- 26 - 六、继电保护配置.- 32 - 6.1、系统继电保护及自动装置.- 32 - 6.2、继电保护配置原则.- 33 - 6.3、110 千伏系统.- 33 - 6.4、主变压器保护.- 33 - 七、直流系统.- 34 - 八、 防雷接地.- 34 - 8.1 避雷器的选择.- 35 - 8.2变电所的进线段保护.- 35 - 8.3 接地装置的设计.- 36 - 设计总结设计总结.39 参考文献：参考文献：.40 致谢致谢.41 - 5 - 前 言 本次设计题目为 110kv/35k 变电所设计。此设计任务旨在体现对本专

7、业各 科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本 专业学习四年以来的学习结果。 此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷 发展趋势。通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料 的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110kv 主接线，然后又通过负 荷计算及供电范围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，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选 型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保 护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置

8、的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成 110kv 变电所一次系统的设计。 一、原始资料分析 1.1 本所设计电压等级 根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35kv 1.2 电源负荷地理位置情况 1、电源分析 与本所连接的系统电源共有 3 个，其中 110kv 两个，35kv 一个。具体情况 如下： 1）110kv 系统变电所 该所电源容量(即 110kv 系统装机总容量)为 200mva(以火电为主)。在该所 等电压母线上的短路容量为 650mva，该所与本所的距离为 9km。以一回路与本 所连接。 2）110kv 火电厂 该厂距离本所 12km，装有 3 台机组和两台主变，以一回线

9、路与本所连接， - 6 - 该厂主接线简图如图 1.1： 图 1.1 110kv 火电厂接线图 3）35kv 系统变电所 该所距本所 7.5km.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为 250mva.。 以上 3 个电源，在正常运行时，主要是由两个 110kv 级电源来供电给本所。 35kv 变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当 3 个电源中的某一 电源出故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所 重要负荷的用电，此时 35kv 变点所可以按合理输送容量供电给本所。 2、负荷资料分析 1）35kv 负荷 表 1.1 35kv 负荷参数表 用户名称容量（m

10、w）距离（km）备注 化工厂3.515类负荷 铝厂4.313类负荷 水厂1.85类负荷 注：35kv 用户中，化工厂，铝厂有自备电源 2）10kv 远期最大负荷 3）本变电所自用负荷约为 60kva； 4）一些负荷参数的取值： - 7 - 负荷功率因数均取 cos=0.85，负荷同期率 kt=0.9c，年最大负荷利用小 时数 tmax4800 小时/年，表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网 损，此处计算一律取网损率为 5%，各电压等级的出线回路数在设计中根据实际 需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。 二、电气主接线设计 电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力

11、构成的重要环节。 电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与 变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。 2.1 主接线接线方式 2.1.1 单母线接线 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（母线或母线隔离开关等）故障时检修， 均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时， 全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障 母线的供电。 适用范围： 35-63kv 配电装置出线回路数不超过 3 回；110-220kv 配电装 置的出线回路数不超过 2 回。 2.1.

12、2 单母线分段接线 优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路， 有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正 常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在 检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需 向两个方向均衡扩建。 适用范围： 35kv 配电装置出线回路数为 4-8 回时；110-220kv 配电装置出 线回路数为 3-4 回时。 2.2.3 单母分段带旁路母线 - 8 - 这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为 35-110kv 的变 电所

13、较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 2.2.4 桥型接线 1、内桥形接线 优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。 缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的 暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线 路需较长时期停运。 适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线 路较长，故障率较高的情况。 2、外桥形接线 优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 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。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。 适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且

14、变压器的切换较频繁或 线路较短，故障率较少的情况。 2.2.5 双母线接线 优点： 1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时， 能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。 2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵 活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的 电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。 4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接 至一组母线上。 缺点： 1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。 - 9

15、- 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。为了 避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围：6-10kv 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时； 35kv 配电装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多、负荷较大时； 110-220kv 配电装置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110-220kv 配电装置在 系统中占重要地位，出线回路数为 4 回及以上时。 2.2.6 双母线分段接线 双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分 别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接 线方式

16、是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不 会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响， 断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。 2.3 电气主接线的选择 2.3.1 35kv 电气主接线 根据资料显示,由于 35kv 的出线为 4 回，一类负荷较多，可以初步选择以 下两种方案： 1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，电压等级为 35kv60kv，出线为 48 回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。 2）双母接线接线 表 2.2 35kv 主接线方案比较 方案 项目 方案

17、单母分段带旁母方案双母接线 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 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 - 10 - 电 扩建时需向两个方向 均衡扩建 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 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。鉴于此 电压等级不高，可选用投资小的方案。 2.3.2 110kv 电气主接线 根据资料显示，由于 110kv 没有出线只有 2 回进线，可以初步选择以下两 种方案： 1）桥行接线,

18、根据资料分析此处应选择内桥接线。 2）单母接线。 表 2.3 110kv 主接线方案比较 经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不 如方案，但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案。 三、所用电的设计 变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行 可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决因建设引起的 问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技 术先进，保证变电所安全，经济的运行。 方案内桥接线方案单母分段 技术 接线清晰简单 调度灵活，可靠性不高 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性差 经济占地少 使

19、用的断路器少 设备少、投资小 - 11 - 3.1 所用电接线一般原则 1)满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。 2)尽量缩小所用电系统的故障影响范围,并尽量避免引起全所停电事故。 3)充分考虑变电所正常,事故,检修,起动等运行下的供电要求,切换操作简 便。 3.2 所用变容量型式的确定 站用变压器的容量应满足经常的负荷需要，对于有重要负荷的变电所，应 考虑当一台所变压器停运时，其另一台变压器容量就能保证全部负荷的 6070%。 由于=60kva 且由于上述条件所限制。所以，两台所变压器应各自承担s站 30kva。当一台停运时，另一台则承担 70%为 42kva。

20、 故选两台 50kva 的主变压器就可满足负荷需求。考虑到目前我国配电变压 器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压 器。 表 3.1 s9-50/10 变压器参数表 电压组合 型号 高压 高压分接 范围 低压 连接组 标号 空载 损耗 负载 损耗 空载 电流 阻抗电 压 s9-50/10105%10;6.3;60.4y,yn00.170.872.84 3.3 所用电接线方式确定 所用电的接线方式，在主接线设计中，选用为单母分段接线选两台所用变 压器互为备用，每台变压器容量及型号相同，并且分别接在不同的母线上。 3.4 备用电源自动投入装置 3.4.1 备用电源自动

21、投入装置作用 备用电源自动投入装置目标：为消除或减少损失，保证用户不间断供电。 bzt 定义：当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动的将备用电源投入 或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置简 称备自投或 bzt 装置。 3.4.2 适用情况以及优点 - 12 - 1）发电厂的厂用电和变电所的所用电。 2）有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。 3）降压变电所内装有备用变压器和互为备用的母线段。 4）生产过程中某些重要的备用机组 采用 bzt 的优点： 提高供电的可靠性节省建设投资，简化继电保护装置，限制短路电流，提 高母线残压。 3.4.3 b

22、zt 的工作过程及要求 bzt 装置应满足的基本要求： 1）工作母线突然失压，bzt 装置应能动作。 2）工作电源先切，备用电源后投。 3）判断工作电源断路器切实断开，工作母线无电压才允许备用电源合闸。 4）bzt 装置只动作一次，动作是应发出信号。 5）bzt 装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。 6）备用电源无压时 bzt 装置不应动作。 7）正常停电时备用装置不启动。 8）备用电源或备用设备投入故障时应使其保护加速动作。 bzt 装置应由低电压启动部分和自动重合闸部分组成，低电压启动部分是 监视工作母线失压和备用电源是否正常；自动重合闸部分在工作电源的断路器 断开后，经过一定延时

23、间将备用电源的断路器自动投入。 变电所 bzt 装置工作过程： 1）110kv 侧 bzt：当某一条 110kv 母线故障导致母线失压，故障侧断路器 切断工作电源，非故障侧母线与桥型母线上 bzt 动作，将故障侧设备自动切换 到非故障侧。 2）35kv 侧 bzt: 当某一条 35kv 母线故障导致母线失压，故障侧断路器切 断工作电源， bzt 动作，将故障侧设备自动切换到非故障侧。 3）10kv 侧、所用电 bzt：当某一条 10kv 母线或所用电母线故障导致母线失压， 故障侧断路器断开，bzt 动作，母联断路器合闸，将故障侧负荷切换到非故障 - 13 - 侧。 四、短路电流计算 短路是电力

24、系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低 和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的 稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和 运行中，都必须对短路电流进行计算。 4.1 短路计算的目的 1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要 采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、 可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。 3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地 的安全距离。 4）

25、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为 依据。 4.2 短路计算过程 4.2.1 110kv 短路电流计算 1）110kv 短路电流计算 x1* = xd*(sj/pn)cos = 0.199(1000.8)/100 = 0.1592 x2* = x3* = (uk1%/100)(sj/sn) = (10.5100)(10060) = 0.175 x4* = x5* = 0.4l(sj/uj2) = 0.480(100/1152) = 0.242 x6* = 0.4l(sj/uj2) = 0.460(100/1152) = 0.181 x7* = xd*(sj/pn)c

26、os = 0.226(1000.8)/100 = 0.181 - 14 - x8* = x9* = (uk1%/100)(sj/sn) = (10.5100)(10060)= 0.175 x10* = x11* = 0.4l(sj/uj2) = 0.450(1001152) = 0.151 x12* = 0.4l(sj/uj2) = 0.455(1001152) = 0.166 x13* = x14* = 0.4l(sj/uj2) = 0.4100(1002302) = 0.0756 x15* = 1/200(udi-udi-ud-)100/120 = 1/200(8.42918.4) = 0

27、.0792 x16* = 1/200(udi-ud-udi-)100/120 = 1/200(8.418.529)100/120 = 0 x17* = x18* = 0.4l1(sj/uj2) = 0.450(1001152) = 0.151 x19* = x20* = 1/200(udi-ud-udi-)100/63 = 1/200(17.5+6.5-10.5) 100/63 = 0.107 x21* = x22* = 1/200(udi-udi-ud-)100/63 = 1/200(17.5+10.5-6.5) 100/63 = 0.1706 x23* = x24* = 1/200(ud

28、i-ud-udi-)100/63 = 1/200(10.5+6.5-17.5) 100/63 = 0 x1*= x1*x2*x3* +x4*x5*+x6* = 0.1592+0.175/2+0.242/2+0.181 = 0.5487 x2*= x7*x8*x9* +x10*x11*+x6* = 0.181+0.175/2+0.151/2+0.166 = 0.51 x3* = x13*x14* +x15* = 0.0756/2+0.0792 = 0.117 x4* = x17*x18* = 0.151/2 = 0.0755 x*= x1*x2* - 15 - = 0.54870.51/(0.5

29、487+0.51) = 0.264 x*= x*+ x4*+ x*x4*/ x3* = 0.264+0.0755+0.2640.0755/0.1117 = 0.51 x* = x3*+x4*+ x3*x4*/ x* = 0.117+0.0755+0.1170.0755/0.264= 0.226 110kv 当 d1 点短路时： (1).系统短路计算: i*= 1/xjs = 1/ x* = 1/0.226 = 4.42ka i= i= i*.ij = 1/ xg*(sj/3 uj ) = 4.42(100/3115) = 2.22ka (2).有限系统：将转移电抗变为计算电抗 xjs* xjs

30、* = x*(sn/sj) = 0.51(2100/1000.8) = 1.28 由 xjs*查运算曲线，电流为标幺值： i*（0）= 0.81； i*（0.1）= 0.77； i*（4）= 0.85 d1 短路时的总电流： id（0）= ii*（0）(sn/3 uj ) = 2.220.81(2100/3115cos) = 2.220.81(2100/31150.8) = 3.237ka id（0.1）= ii*（0.1）(sn/3 uj ) = 2.220.77(2100/3115cos) - 16 - = 2.220.77(2100/31150.8) = 3.186ka id（4）= i

31、i*（4）(sn/3 uj ) = 2.220.85(2100/3115cos) = 2.220.85(2100/31150.8) = 3.287ka 0 秒时的冲击电流： ich(0) = 2kchid（0） =21.83.327=8.24(ka) 01 秒时的短路容量： sd（0.1） = 3 uj id（0.1） =31153.186=634.6(mva) 4 秒时的短路热容量： qd（4） = qpqnp = tk/12(id10 id（0.1）id（4）)ti = 4/12（3.237103.1863.287）0.12.237 = 40.911.048 = 41.96 ka.s 2）

32、.根据资料,110kv 火电厂的阻抗可归算为以下 图 5.1 110kv 火电厂接线图 - 17 - 图 5.2 110kv 火电厂阻抗图 在短路计算的基本假设前提下，选取=100mva，ub= b s av u =0.135=0.432 123 =xxx * b d n s x s 100 25 0.8 各绕组等值电抗 取 17，取 6，取 10.5 s(1-2) u% s(2-3) u% s(3-1) u% s1s(1-2)s(3-1)s(2-3) 1 u % =u% + u%u% 2 1 1710.56)10.75 2 （） = （ s2s(1-2)s(2-3)s(3-1) 1 u% =

33、u% + u%u% 2 1 176 10.5)6.25 2 （） = （ s3s(2-3)s(3-1)s(1-2) 1 u % =u% + u%u% 2 1 (610.5 17)0.25 2 （） = =0.179 b 45 n us1%s 100s xx 10.75100 = 10060 - 18 - s1b 67 n u %s0.25100 = 0.004 100s10060 xx 图 5.3 110kv 火电阻抗最简图 8123 =/=0.144xxxx 94657 =(+)/(+)=0.0875xxxxx = 10 x 98 +=0.232xx 即火电厂的阻抗为 0.232。 3).又

34、根据资料所得,可将变电所视为无限大电源所以取 1e *110b sis ” 变 110 * 650 6.5 100 b s i s ”变 110 * 1 0.154 6.5 e x i 变” 同理:因 35ku 变电所的短路容量为 250mva 所以 35 * 250 2.5 100 b s ika s ”变 35 * 1 0.4 2.5 e x i 变” 火电厂到待设计的变电所距离 12km，阻抗为每千米 0.4 欧 - 19 - 22 100 x= 12 0.40.032 115 b l s x u 110kv 变电所到到待设计的变电所距离 9km，阻抗为每千米 0.4 欧 222 100

35、 x= = 9 0.40.027 115 bb ll ss xx uu 35kv 变电所到到待设计的变电所距离 7.5km，阻抗为每千米 0.4 欧 x= 22 100 7.5 0.40.219 37 b l s x u 待设计变电所中各绕组等值电抗 s1s(1-2)s(3-1)s(2-3) 1 u % =u% + u%u% 2 1 6.5 1710.5)6.5 2 （） = （ s2s(1-2)s(2-3)s(3-1) 1 u% =u% + u%u% 2 1 6.5 10.5 17)0 2 （） = （ s3s(2-3)s(3-1)s(1-2) 1 u % =u% + u%u% 2 1 (1

36、0.5 176.5)10.5 2 （） = b 1 n us1%s 100s t x 10.5100 = 0.525 10020 b 2 n us2%s0100 = 0 100s10020 t x b 3 n us3%s6.5100 = 0.325 100s10020 t x 该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗和 相同。 t1t2t3 xxx， 根据主接线图可简化为以下图型 - 20 - 图 5.4 主接线阻抗简化图 当 k1 点发生短路时将图四可转化为以下图行 图 5.5 k1 点短路阻抗图 1313 0.232+0.032=0.264xxx 1424 0.154+0.027=

37、0.181xxx 1556 /0.263xxx 1678 /0.163xxx 17910 /0xxx 181112 =0.219+0.4=0.619xxx 又因为 e1 是有限大电源(将 0.263 改为 0.264) - 21 - 所以 25 3 0.8 0.2640.248 100 js x 查短路电流周期分量运算曲线取 t=0s ,可得4.324 1* i 2 2* 14 1 5.525 0.181 e i x 3 3* 151718 1 1.134 0.26300.619 e i xxx =(4.324+5.525+1.134) =5.514ka 1*2*3* () fb iiiii

38、100 3 115 冲击系数取 1.8 5.5141.8=14.034ka 22 imfim iik =(4.324+5.525+1.134) 100=1098.3mv.a 1*2*3* () b siiis 5.2.2 35kv 侧短路计算 根据图四进行变换y 图 5.6 星三角形转化图 - 22 - 图 5.7 k2 点短路阻抗图 131513141415 19 14 xxxxxx x x =0.910 0.264 0.2630.264 0.1810.181 0.263 0.181 131513141415 20 13 0.264 0.2630.264 0.1810.181 0.263 =

39、0.625 0.264 xxxxxx x x 131513141415 21 15 0.264 0.2630.264 0.1810.181 0.263 =0.627 0.263 xxxxxx x x 0.9100.9375=0.853 25 3 0.8 0.910 100 js x 查计算曲线取 t 为 0s ,可得1.225 1* i 2 2* 20 1 1.6 0.625 e i x 3 3* 18 1 1.616 0.619 e i x =(1.225+1.6+1.616) =6.930ka 1*2*3* () fb iiiii 100 3 115 - 23 - 6.931.8=17.6

40、38ka 22 imfim iik =(1.225+1.6+1.616) 100=444.1mv.a 1*2*3* () b siiis 五 电气设备选择 5.1、电气设备选择的一般原则 由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项 目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都 必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。 电气设备选择的一般原则为： 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.应满足安装地点和当地环境条件校核。 3.应力求技术先进和经济合理。 4.同类设备应尽量减少品种。 5.与整个工程的建设标准协调

41、一致。 6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下 选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。 技术条件： 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况 下保持正常运行。 1.电压 选用的电器允许最高工作电压 umax 不得低于该回路的最高运行电压 ug,即 ，umaxug 2.电流 选用的电器额定电流 ie 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 ig ，即 ieig 校验的一般原则： 1.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 短路电流一般取最严重情况的短路电流。 2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 - 24

42、 - 3.短路的热稳定条件 qdt在计算时间 ts 内，短路电流的热效应（ka2s） itt 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（ka2s） t设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间 ts 按下式计算 t=td+tkd 式中 td 继电保护装置动作时间内（s） tkd断路的全分闸时间（s） 4.动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。 满足动稳定的条件是： 上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值 5.绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘 水平应按电网中出现的各种过电压

43、和保护设备相应的保护水平来确定。 由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大 ，故其计算工作电流应根据实际需要确定。 高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可 能方式下回路持续工作电流的要求。 5.2、按正常工作条件选择导体和电器 1.按工作电压选择: 选用的电器允许最高工作电压不能低于该回路的最高运行电压,即: umax ug 式中：umax 电器允许最高工作电压； ug 回路的最高运行工作电压； - 25 - 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 1.15un； 额定电压在 330500kv 时为 1.1un。而实际电

44、网的最高运行电压 un 一般不超 过 1.1 uns,故选择电器时,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: un uns 2.按工作电流选择: 选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压电器 没有连续过载能力，在选择其额定电流 in 时,应不小于在各种合理运行方式下 该回路的最大持续工作电流 imax 即: imax ig 5.3、电气设备的选择原则 5.3.1.高压断路器的选择 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的 电器设备。 型式选择： 本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号

45、断路器 ，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。 选择断路器时应满足以下基本要求： 1）.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路 电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 2）.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 3）.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 4）.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体小、重量 轻、安装维护方便。 断路器选择的具体技术条件： 1）、电压：ug（电网工作电压） un； 2）、电流：igmax（最大持续工作电流） in； - 26 - 由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种 可能运行方式下回路持

46、续工作电流的要求，及取最大持续工作电流 igmax.。 3）、开断电流（开断容量）： idt ibr(或 sdt sbr) 式中：idt 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量； ibr 断路器 t 秒的开断容量； sdt 断路器的额定开断电流； sbr 断路器额定开断容量。 4）、动稳定 ich imax 式中：ich 三相短路电流冲击值 imax 断路器极限通过电流峰值。 5）、热稳定 itdz itt 式中：i 稳态三相短路电流； tdz 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； it 断路器 t 秒热稳定电流。 5.3.2.隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来

47、隔离电源，进行倒闸操作 的，还可以拉、合小电流电路。 选择隔离开关时应满足以下基本要求： 1）.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开 。 2）.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络 的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。 3）.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 4）.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以 尽可能降低操作时的过电压。 5）.隔离开关的结构简单，动作要可靠。 - 27 - 6）.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正 确操作。 隔离开关选择的具体技术条件

48、1）、电压：ug（电网工作电压） un 2）、电流：igmax（最大持续工作电流） in 由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种 可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流 igmax. 3）、动稳定 ich imax 式中：ich 三相短路电流冲击值 imax 断路器极限通过电流峰值 4）、热稳定 itdz itt 式中：i 稳态三相短路电流； tdz 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； it 断路器 t 秒热稳定电流 5.3.3.各级电压母线的选择 选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容： 1）、选择母线的材料，结构和排列方式； 2）、

49、选择母线截面的大小； 3）、检验母线短路时的热稳定和动稳定； 4）、对 35kv 以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕； 5）、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振， 应校验母线自振频率。 裸导体选择的具体技术条件： 1）型式：载流导体一般采用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别 狭窄的发电机、变压器出线端部，或采用硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对 铝有较严重的腐蚀场所，可选用铜质材料的硬导体。 - 28 - 回路正常工作电流在 40008000a 时，一般选用槽型导体。110kv 及以上 高压配电装置，一般采用软导线。 2）按最大持续工作电流选择导线截面

50、 s igmax kiy 式中：iy 相应于某一母线布置方式和环境温度为+25时的导体长期允许载 流量； k 温度修正系数； 3）热稳定校验： 裸导体热稳定校验公式为：s smin（itdz）/ c （mm） 式中：smin 根据热稳定决定的导体最小允许载截面（mm） c 热稳定系数 i 稳态短路电流（ka） tdz 短路电流等值时间（s） 4）动稳定校验： max y 式中：y 母线材料的允许应力（硬铝 y 为 69106 pa, 硬铜 y 为 137 106 pa，钢 y 为 157106 pa）； max 作用在母线上的最大计算应力。 5.3.4. 绝缘子和穿墙套管的选择 在发电厂变电站

51、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。 5.3.5.电流互感器的配置和选择 1）、正常工作条件一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流， 二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级， 2）、短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数 - 29 - 3）、承受过电压能力绝缘水平

52、，泄露比 4）、环境温度，最大风速，相对湿度。 电流互感器选择的具体技术条件： 1）型式：电压互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。 620kv 屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互 感器； 35 及以上配电装置，一般采用树脂浇注绝缘结构的独立电流互感器； 有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。 2）一次回路电压： ug un un 为电流互感器额定电压；ug 为电流互感器安装处一次回路工作电压； 3）一次回路电流： igmax i1n； igmax 为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流； i1n 为电流互感器原边额定电流。 4）准确等级：电流互感器的准确等级与

53、电压互感器相同，需先知电流互 感器二次回路接入的测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求 最高的表记来选择； 5）二次负荷 s2： s2 sn 由于电流互感器二次额定电流 i2n 以标准化（5a 或 1a），电流互感器额定容量 sn，制造厂也常用额定负荷阻抗 zn 的形式给出，所以电流互感器二次负荷也主 要决定于外接阻抗 z2。 6）动稳定 ich 2i1n kdw 式中：kdw 电流互感器的动定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值 i dw 与一次绕组额定电流 i1n 峰值之比即： kdw = idw/2i1n imax 断路器极限通过电流峰值 7）热稳定 itdz （i1n k

54、t） - 30 - 式中：kt 电流互感器的 1 秒热稳定倍数。 5.3.6.电压互感器的配置和选择 1）、正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确 度等级，机械负荷 2）、承受过电压能力绝缘水平，泄露比距。 3）、环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。 4）、电力工程电气设计手册248 页，35-110kv 配电装置一般采用油 浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在 110kv 及以上线路侧的电压互感器，当线 路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。 35kv 及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧 pt 是当首端有电 源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸

55、。 5）、准确度为: 电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要 求进行选择。所以选用 ydr-110 型电容式电压互感器。 准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准 确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编 0.5 级。 pt 与电网并联，当系统发生短路时，pt 本身不遭受短路电流作用，因此 不校验热稳定和动稳定。 电压互感器选择的具体技术条件： 1）型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择。 620kv 配电装置，一般采用油侵绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电 压互感器； 35110kv 配电装置，一般采用树脂浇

56、注绝缘结构的电压互感器； 220kv 及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容 式电压互感器； 在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或 有第三绕组的单相电压互感器。 2）一次电压 u1： - 31 - 1.1 un u1 0.9 un un 为电压互感器额定一次线电压，1.1 和 0.9 是允许的一次电压的波动范 围，即10% un； 3）二次电压：电压互感器二次线电压，应根据使用情况选用所需的二次 额定电压 u2n； 4）准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量 仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定； 5）二次负荷

57、s2： s2 sn sn 是对应于在测量仪表所要求的最高准确级次下，电压互感器额定容量 s2 是二次负荷，它与测量仪表的类型、数量和接入电压互感器的接线方式有关 。 5.3.7.高压熔断器选择的具体技术条件 1）电压：ug un； 2）电流：ig.max if2n if1n 式中：if1n 熔断器的额定电流 if2n 熔体的额定电流 3)断流容量： ich (i) ikd 式中：ich 三相短路冲击电流的有效值； ikd 熔断器的开断电流。 高压熔断器熔体在满足可靠性和下一段保护选择性的前提下，当在本段保 护范围内发生短路时，应能最短时间内切断故障，以防熔断时间过长而加剧被 保护电器的损坏。保

58、护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择 。 4）根据保护动作选择性的要求校验熔体的额定电流，应保证前后两级熔断 器之间，或熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间 动作的选择性。 六、继电保护配置 - 32 - 6.1、系统继电保护及自动装置 继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护 结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性 、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。 6.2、继电保护配置原则 根据 gb14285继电保护和安全自动装置技术规程中有关条款继电保 护二十五项反事故措施要点、电力系

59、统继电保护教材。 6.3、110 千伏系统 110 千伏线路配置阶段式距离保护，要求能反应相间及接地故障。 对于 110 千伏双母线接线，配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护 。 每条线路配置功能齐全，性能良好的的故障录波装置。 6.4、主变压器保护 电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备,它的故障将对供电可 靠性和系统正常运行带来严重的后果,同时大容量变压器也是非常贵重的设备, ,因 此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间 短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管

60、处会产 生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负 荷引起的过电流、油面降低。 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护： 1、为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低，对于 0.8mva 及以上的油 侵式变压器和户内 0.4mva 以上变压器,应装设瓦斯保护。 2、为反应变压器绕组和引线的相间短路,以及中性点直接接地电网侧绕组 和引线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差保护或电流速断保护。对于 6.3 mva 及以上并列运行变压器和 10mva 及以上单独运行变压器, 以及 6.3mva 及以 上的所用变压器,应装设纵差保护。 - 33 - 3、为反应变压器外