毕业设计（论文）某宾馆10KV变电所设计

1、目录摘要1第一章 绪 论2第二章 主接线设计3第一节 电气主接线的基本知识3第二节 电气主接线的基本要求3第三节 主接线设计4第三章 负荷计算7第一节 负荷计算的目的和方法7第二节 负荷计算7第四章 短路电流计算9第一节概 述9第二节短路电流计算11第五章 电所设备的选择与校验16第一节 高压电器选择的一般要求16第二节 高压断路器的选择18第三节 高压隔离开关选择19第四节 电流互感器的选择20第五节 电压互感器的选择20第六节 高压侧避雷器选择避雷器21第七节 10kv侧主要电气设备选择22第六章 10kv 变电所电力变压器的继电保护24第一节 电力变压器的故障形式24第二节 变压器的继电

2、保护25第三节 变电所10kv配电装置母线保护25第七章 10kv 变电所的防雷与接地设计27第一节 变电站直击雷过电压保护27第二节 310kv配电装置的过电压保护28第八章 微机保护29结束语33参考文献34外文参考文献35摘要随着宾馆的发展建设，原变电所已不能满足用电需求，为改善供电质量，提高供电可靠性，并根据发展规划及负荷现状，设计10kv变电所。 关键词：变电所、短路电流、系统主接线、微机保护 abstract: with the development of hotel , the former transformer substation cant satisfy the dem

3、and of electricity. for ameliorating quality of electric supply and enhancing dependability, and according to the develop of the programming and the status of charge, i design the ten kilovolts transformer substation. keywords: transformer substation、short-circuit electric current、system lord knot l

4、ine、tiny-machine protection. 第一章 绪 论随着国民经济的发展，各类民用建筑以多层建筑为主，配电距离在变长，配电功率在变大，负荷密度在增加，10kv配电网络承担着重大的供配电任务。而变电所在供配电网络中起着接受、变换和分配电能的作用，所以，变电所在供配电网络中处于举足轻重的地位。 在10kv变电所设计中，主要完成以下任务：主接线方案的设计与论证；负荷计算及无功功率补偿；短路电流计算；高、低压侧配电系统设计；电气设备的选择与校验；变电所形式的确定及其内部电气平面布置设计；对电力变压器的继电保护；防雷和接地等等。 目前，在10kv变电所的设计中，普遍采用金属封闭铠装开关

5、柜设备，将变压器一、二次开关设备全部合为一体。而开关设备的发展是变电所、电力系统发展的先驱。真空开关、sf6断路器、重合器、分段器、自动配电开关、新型熔断器的出现，为变电所向小型化、智能化、免维护、易施工方向发展创造了良好的条件。随着科学技术的发展，变电所综合自动化系统运用的日益广泛，逐步融入了it技术，借助计算机技术和网络通信技术，对配电网进行在线和离线的智能化监控管理。做到保护、运行、管理的自动化。随着微机监控系统和配电自动化技术的应用，变电所内逐步实现了无人值守。这就大大减少了危险场所人为事故发生率，增强了供配电系统的可靠性和稳定性。在先进技术不断发展的今天，变电所综合自动化系统以其系统

6、化、标准化和面向未来的概念正逐步取代繁琐而复杂的传统控制保护系统。所以综合自动化是变电所发展的总方向。 考虑到人工操作与智能化操作的接合，在变电所内做微机保护设计，主要从微机保护的原理，硬、软件组成，微机保护的特点和微机保护可靠性提高的措施等方面做出叙述。 通过本次设计，要达到的目的有：巩固和提高对所学的专业理论知识的认识，并在毕业设计的实践过程中得到灵活应用；学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想；培养独立分析和解决实际问题的工作能力及实际工程设计的基本技能；培养查阅、使用国家规范、设计手册及其他参考资料的能力；为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作打下必要的坚实基

7、础。 第二章 主接线设计 第一节 电气主接线的基本知识 电气主接线是发电厂和变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。 主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。 主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。而在中、低压供配电系统中主要采用单母线接线、单元式接线和桥式接线。 主

8、接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济比较后方可确定。 第二节 电气主接线的基本要求 我国变电所设计的技术规程规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求。 电气主接线的基本要求: 1、可靠性： （1）研究可靠性应注意的问题： a、应重视网内外长期运行的实践经验及其可靠性的运行分析。 b、应包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的

9、综合。 c、在很大程度上取决于设备的可靠程度。 d、考虑待设计发电厂，变电所在电力系统中的地位和作用。 （2）具体要求： a、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 b、断路器或引线检修及引线故障时，尽量减少停远回路和停远时间，并保证对一级负荷及全部及大部分二级负荷的供电。 c、尽量避免变电所全停的可能性。 d、大机组，超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 2、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 （1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机，变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式及特殊运行方式下的系统调度要求。 （2）检修时，可以方便地停运断路器，母

10、线及其继电保护设备进行安全检修而不致影响电力网和对用户的供电。 （3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。 3、经济性：主接线在满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。 （1）投资省 a、主接线要求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器和电压互感器、避雷器等一次设备。 b、要使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。 c、要能限制短路电流，以便选择价廉的电器设备和轻型电器。 d、如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kv及以下终端和分支变电所可用简单接线方式。 （2）占地面积小，主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面

11、积减少。 （3）电能损失小，经济合理地选择各种电气，减少电能损失。 （4）具有未来发展和扩建的可能性。 第三节 主接线设计 一、主接线的设计依据: 1、发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用。 电力系统中的变电所有：系统枢纽变，地区重要变电所和一般变电所三种类型，一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110kv及以下。 2、发电厂、变电所的分期和最终建设规模。 变电所根据510年电力系统发展规划进行设计，一般装设两台主变压器，终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。 3、负荷大小和重要性 （1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间

12、断供电。 （2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。 （3）对于三级负荷，一般只需一个电源供电。 4、系统备用容量大小 装有两台及以上主变的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变的容量，应保证该变电所70%的全部负荷，在经过过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电，系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。在主接线设计时应充分考虑这一因素。 5、系统专业对电气主接线提供的具体资料 （1）出线的电压等级、回路数、每回路输送容量和导线截面。 （2）主变压器台数，容量和型号；变压器各侧的额定电压，阻抗等。 （3）系统的短路容量

13、或归算电抗值。 （4）变压器中性点的接地方式及接地点的选择。 （5）初期和最终变电所与系统连接方式，变电所的地理位置等。 二、几种主接线方式的介绍: 由原始资料可知，待设计的变电所为10kv开闭所，为一般变电所，它的修建目的主要是为宾馆提供可靠优质电能，根据电力工程设计手册，我们可基本选定主接线方式为： 一）单母线接线方式： 单母线接线具有简单清晰，设备小，投资小，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，在整个检修期间均需停止工作。此外在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。因此，这种接线只适用

14、于6220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路又不多的中、小型发电厂和变电所，它不能满足、类用户的要求，但若采用成套配电装置，由于可靠性高，也可用于较重要用户的供电。 二）单母线分段： 单母线分段接线具有简单清晰，设备较少，投资较小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，并可提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路。由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，两段母线同时故障的可能甚小，可以不予考虑。分段的数目，取决于电源数量和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器数量也越多，且配电

15、装配和运行也越复杂，通常以23段为宜，这种接线广泛用于中、小容量发电厂的610kv接线和6220kv变电所中。 三、主接线的确定: 根据提供的原始资料，电力系统的发展，和用户的需求等几方面考虑，从近期及远景的发展规划，经过比较确定采用两路10kv电源一用一备供电。两路10kv电源有两路独立电源供给，高压侧为单母线分段联络接线，10kv电源进线经一号独立变电所采用放射式引线出至本所400v段和二号独立变电所及1-5号箱式变电所。各变电所低压侧采用单母线接线。进出线均采用高压铠装电力电缆。具体主接线形式请参照图-01号。 该设计整个主接线网络采用双电源放射式结构，符合供电标准，满足对负荷密度大，供

16、电要求较高的基本要求。 图-01第三章 负荷计算 第一节 负荷计算的目的和方法 计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电器保护的重要数据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如果计算负荷过小，又将使电器和导线运行时增加电能消耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，一致发生事故，同样给国家造成损失。为此，正确进行负荷计算是供配电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。 负荷计算成用的方法有需要系数法、二项式法和利用系数法。目前前两种方

17、法在国内使用比较普遍。由于需要系数法比较简便，广泛使用。但是当用电设备台数较少功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小，但使用于计算变、配电所的负荷。本次设计采用的就是需要系数法 第二节 负荷计算 1、客房部负荷容量pe=1000kw 需要系数kd=0.60,同时系数ki=0.80,功率因数cos=0.85,tg=0.6 有功计算负荷：pc= kikdpe =480kw 无功计算负荷：qc= pc tg=288kvar 视在功率计算负荷：sc= pc/cos=564.5kva 根据sc= pc/cos=564.5kva，考虑到今后的发展，选择scb8-630/10变压器一台2.餐营部 负荷

18、容量pe=500kw 需要系数kd=0.70,同时系数ki=0.80,功率因数cos=0.85,tg=0.6 有功计算负荷：pc= kikdpe =280kw 无功计算负荷：qc= pc tg=300kvar 视在功率计算负荷：sc= pc/cos=329.4kva 根据sc= pc/cos=588.2kva，考虑到今后的发展，选择s9-400/10变压器一台。主变型号容量及型号实际容量(kva)负载范围一号scb8-630/10531.2（564.5）客房部二号s9-400/10276.5（329.4）餐营部第四章 短路电流计算第一节概述供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通

19、过负载阻抗而发生 的电气连接，是系统的常见故障之一。一 产生短路的原因 短路发生的主要原因是系统中某一部位的绝缘遭到破坏。绝缘遭到破坏的原因有很多，根据长期的事故统计分析，主要有以下一些原因：1、雷击或高电位侵入；2、绝缘老化或外界机械损伤；3、误操作；4、动、植物造成的短路。 二 短路的危害1、短路电流ik远大于正常工作电流，短路电流产生的力效应和热效应足以使设 备受到破坏。2、短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常电压，会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故。3、短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及环境安全带来危害。如误操 作隔离开关产生的电

20、弧常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电弧短路可能 引起火灾等。4、不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害。5、不对称短路使磁场不平衡，会影响通信系统和电子设备的正常工作，造成空 间电磁污染。三 短路电流计算的目的和用途短路是电力系统的常见故障之一，短路电流是系统重要的技术参数，它与多方面的技术措施有关，归纳起来，主要有以下用途：1、校验系统设备能否承受可能发生的最严重短路；2、作为设置短路保护的依据；3、可通过短路电流大小判断系统电气联系的紧密程度，作为评价各种接线方案的 依据之一。四 短路电流的计算方法由于电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业

21、内所装置的元件，其容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路时，系统母线上的电 压变动很小，可以为电压维持不变，即系统容量为无限大。所以我们在这里进行短路 电流计算方法，以无限大容量电力系统供电作为前提计算的。短路电流计算步骤:1确定计算条件，画计算电路图1）计算条件：系统运行方式，短路地点、短路类型和短路后采取的措施。2）运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们连接情况。 根据计算目的确定系统运行方式，画相应的计算电路图。3） 电气设备：选择正常运行方式画计算图； 短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。4）继电保护整定：比较不同运行方式，取最严重的。2

22、画等值电路，计算参数； 分别画各段路点对应的等值电路3网络化简，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗。五 一般规定1、计算的基本情况1）电力系统中所有电源均在额定负荷下进行。2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强励装置）。3）短路发生在短路电流最大值的瞬间。4）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电流。2、接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用在仅切换过程中可能并联运行的接线方式。3、计算容量 应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4、短路的种类对中性点接地系统，可能发生的短路类型有：三相短

23、路k（3）、两相短路k（2）、单 相短路k（1）和两相接地短路k（1+1）。 对中性点不接地系统，短路类型有：三相短路k（3）和两相短路k（2）。 具统计，从短路类型来看，单相短路或接地短路发生率最高；从短路发生的部位来看，线路（尤其是架空线路）上发生短路或接地比例最大。我国的中压系统采用中 性点不接地系统，主要就是为了避免单相接地造成的停电事故。第二节短路电流计算一 短路点位置的选择原则（1）短路电流的计算，是为了选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各 种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。（2）为了保证选择的合理性及经济性，不考虑极其稀有的运行方式。二

24、 短路点选取因为本设计是 10kv 变电所设计，须对高压开关柜、低压开关柜及其内部各种设 备进行选取和校验，须对变电所进行各种保护设计。考虑到以上因素，在各个变压器 高压侧、低压侧分别设置一个短路点。具体见短路电流计算等值电路图中所示。三 短路电流计算分析设本系统为无限大容量电力系统。取功率基准值；电压基准值画等值网络图.等值网络图如图1.1所示。图1.1参数计算1 系统电抗；.本变电所主变压器的电抗：高压侧母线三相短路计算: 星角变换： 计算电抗为：对电源1查表得各时刻短路电流标么值:0秒: 2秒: 4秒:对电源2因其,所以电源2为无限大电源，其短路电流不衰减，故各时刻短路电流标么值：0秒：

25、短路电流周期分量的有效值为:，所以： 低压侧母线三相短路计算:母线三相短路等值网络图如图所示。x6 = x3 + xb2 = 0.443 + 0.225 = 0.668星角变换：计算电抗为：对电源1查表得各时刻短路电流标么值:0秒: 2秒:对电源2因其xjs=13.083.45，所以电源2对短路点电流不衰减，故其短路电流标么值为：短路电流周期分量的有效值为:，所以： 本设计中短路电流计算所得值如表2.1所示。 短路电流计算结果表三相短路0s2s4siim高压侧1.5(ka)1.5(ka)1.5(ka)3.375(ka)低压侧7.3(ka)7.57(ka)7.57(ka)18.62(ka)第五章

26、 电所设备的选择与校验第一节 高压电器选择的一般要求电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要内容之一。如何正确地选择电气设备，将直接影响到电气主接线和配电装置的安全及经济运行。因此在进行设备的选择时，必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前提下，力争做到技术先进、经济合理、运行方便和留有适当的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行的需要一 一般原则应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；应按当地环境条件校验；应力求技术先进和经济合理；与整个工程的建设标准应协调一致；同类设备应尽量减少品种；选用的新产品均应具有可靠的试验依据，并经正式鉴定合理，在特殊情

27、况下，选用未经正式鉴定的新产品时应经上级批准。二 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、过流的情况下，保持正常运行。长期工作条件：电压：选用的电器在允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压即：电流：选用的电器额定电流不得低于所在回路各种可能运行方式的持续工作电流即：由于变压器短路时过载能力很大，双回路出现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，应满足各种可能运行方式回路持续工作电流的要求。机械荷载：选电器端子的允许载应大于电器引线在正常运行和短路时是最大作用力。各种电器的荷载能力，厂家出厂时已做考虑

28、，本设计不再考虑。短路稳定条件：检校的一般原则：、电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行行动、热稳定校验。、用熔断器保护的电器可不验算热稳定，用熔断保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。短路的热稳定条件：式中：在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应；（）t秒内设备允许通过的热稳定电流的有效值（ka）t设备允许通过的热稳定电流的时间（s）；校验短路电流热稳定所用的计算时间按下式计算： 式中：继电保护装置后备保护动作时间（s） 断路器的和分闸时间（s）采用延时保护时，相应数据为继电保护装置的启动机构和执行机构的动作时间，短路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧的持续时间总和。短路的动稳定条件

29、： 式中：短路电流（冲击）峰值（ka） 短路主电流有效值（ka）电器允许的极限通过电流峰值（ka）电器允许的极限通过电流有效值（ka）绝缘水平：在工作电压和过电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备响应的保护水平，确定当所送电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。三 环境保护选用电器尚应注意电器对周围环境的影响，根据周围环境的控制标准，要对制造部门提出必要的技术要求。电磁干扰：频率大于10khz的无线电干扰主要来自回线的电流，电压突变和电晕放电，它会损害或破坏电磁信号的正常接收及电子设备的

30、正常运行，因此电器及金具的最高工作电压下，晴天的夜晚不应出现可见电晕110kv及以上电器户外晴天无线电干扰电压不应大于2500uv根据运行校验和现场实测结果，对于110kw以下的电器在一般可不校验无线电干扰电压。噪音：为了减少噪音对工作场所和附近居民区的影响，所选高压电器在运行中或操作时产生的噪音，在距电器2米处不应大于下列水平：连续性噪音水平：85db非连续性噪音水平：屋内：90 db 屋外：110 db第二节 高压断路器的选择高压断路器，是高压系统中最重要的电气设备之一，高压断路器能在负荷的情况下接通或断开电路，在供电系统中发生短路故障时迅速切断短路电流一 按额定电压选择高压断路器的额定电

31、压应大于或等于所在电网的额定电压二 按额定电流选择高压断路器的额定电流应大于它的最大持续工作电流三 按开断电流选择在给定的电网电压下，高压断路器的开断电流应满足式-断路器实际开断时间tk秒的短路电流周期分量的有效值断路器实际开断时间tk等于继电保护主保护动作时间与断路器的固有分闸时间之和四 按额定关合电流选择断路器的额定关合电流应不小于最大短路电流冲击值 五 动稳定校验高压断路器的极限通过电流峰值应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流即六 热稳定校验高压断路器的短时允许发热量应不小于短路期内短路电流发出的热量据上述参数选择高压断路器型号为：lw9-66/2500-31.5 sf6断路器 参数如

32、下表：额定电压最高工作电压额定电流额定短路开断电流额定短路关合电流额定短路持续时间额定峰值耐受电流66kv72.5kv2500a31.5ka80ka4s80ka第三节 高压隔离开关选择隔离开关应根据下列条件选择：型式和种类；额定电压；额定电流；动稳定；热稳定选择隔离开关型号为：gw560d 6组 gw5-60 8组参数如下表：额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流单相接地开关所配机构动稳定电流热稳定电流隔离开关接地开关66kv630a50ka20ka/4s50ka20ka/4scs17-gcs17-g厂家：沈阳高压开关有限公司第四节 电流互感器的选择一、设备种类的选择电流互感器的种类和型式应根据

33、使用环境条件和产品情况选择。对6-10kv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。对于35kv及以上配电装置，宜采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器二、按一次额定电压和额定电流选择电流互感器的一次额定电压和额定电流必须满足、-一次额定电压和额定电流、-安装处一次回路工作电压和最大工作电流三、按准确度级和副边负荷选择四、热稳定校验五、动稳定检验 选择高压侧电流互感器型号为：lcwb5-63其主要参数为：额定电流比二次组合准确级额定负荷套管泄露距离（mm）短时（1s）热电流（ka）动稳定电流（ka）2*300/50.5/b/b0.5/b50/5015004s80ka第五节 电

34、压互感器的选择一、装置种类和型式选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择。对于3-20kv屋内配电装置，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；对于35kv以上配电装置宜采用电磁式电压互感器二、按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，即满足条件：1.1 式中 -电网电压-电压互感器一次绕组额定电压三、按二次回路电压选择电压互感器的二次额定电压必须满足继电保护装置和测量用标准仪表的要求四、按准确级和容量选择对应于测量仪表要求的最高准确级的电压互感器的额定二次容量应不小于电压

35、互感器的二次负荷容量选择电压互感器型号为：jcc563额定电压额定负荷（va）极限负荷一次绕组二次绕组剩余电压绕组二次绕组（va）0.2级0.5级1.0级3p级200066/30.1/30.1/3150250400300第六节 高压侧避雷器选择避雷器是一种保护电器、用来限制电气设备上承受的过电压选择避雷器应考虑：系统额定电压；系统最高运行电压；避雷器额定电压；避雷器在5ka 8/20s冲击电压下的残压本设计选用氧化锌避雷器：h5w-90/220参数如下：额定电压持续运行电压系统电压5ka 8/20s冲击电压下的残压90kv72.5kv66kv220kv第七节 10kv侧主要电气设备选择一、母线

36、联络开关主变二次电流 则选择zn12-10/1600型真空断路器(1组)额定电压额定电流额定短路开断电流额定短路关合电流额定热稳定电流额定动稳定电流10kv1600a40ka80ka40ka/4s100ka二、负荷配出线开关、电容器组开关最大负荷电流 则选择zn12-10/1600型真空断路器(18组)参数如上表三、电流互感器选择1）参数选择（按下表进行选择）项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次回路电流，二次侧负荷，准确度等级，暂态特性，二次级数量，机械菏载短路稳定动稳定倍数，热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平、泄露比距环境要求环境温度、最大风速、海拔高度、地震烈度2）型

37、式选择35kv以下的屋内配电装置的电流互感器宜采用瓷绝缘结构或环氧树脂浇注绝缘结构。35kv以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器四、电压互感器选择1）参数选择2）型式选择6-10kv配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜或比较狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构3）接线选择4）电压选择5）准确度及二次负荷五、所用变选择为了考虑本变电所的动力和照明负荷等需要，本变电所设计两台变压器，一台工作，另一台作备用。选型号为s-100/10六、高压开关柜的主母线选择通过主母线最大电流 选用tmy-80*10的铜母线七、其他辅助设备继电保护屏2面（每屏两条线路）；中央信号屏1面；60k

38、v线路控制屏2面（每屏两条线路）；硅整流屏1面；交流屏1面；主变保护屏2面，10kv进线控制屏2面。共11面第六章 10kv 变电所电力变压器的继电保护变压器是供配电系统中最昂贵、最重要的元件，它的故障将对供电可靠性和系统 的正常运行带来严重的影响。第一节 电力变压器的故障形式中压供配电系统中常用电力变压器都是降压变压器，绝缘形式有油浸式和干式， 绕组联结组别有 d，yn11 和 y，yn0。其主要故障形式有：1.绕组及其引出线的相间短路：包括三相短路和两相短路。这种故障的特点是： 短路相上电流急剧增加为正常电流的若干倍，因此可采用反应电流过量而动作的过电 流保护装置来加以保护。对于油浸式变压

39、器，当油箱内绕组发生相间短路时，危害很大，故障处的电弧不 仅可能烧坏绕组绝缘和铁心，而且可能会使绝缘材料和变压器油强烈气化，从而引起 油箱爆炸。针对这种情况，变压器除了设置过电流保护外，还应设置反应油气化量多 少的瓦斯保护。2.绕组匝间短路：绕组匝间短路也是变压器的常见故障。绕组匝间短路时也会使故 障点电流增加，但增加的多少与短路匝数有关，但短路匝数不多时，故障电流与正常 电流差异不是很大，过电流保护装置不一定能够反应出来。因此，对这种故障，油浸 式变压器采用瓦斯保护；干式变压器采用反应绕组短路时温度升高的温度保护。3.二次侧单相短路:变压器二次侧中性点直接接地，其单相短路时，故障相出现较 大

40、的短路电流。一般，首先考虑用变压器一次侧装设的过电流保护兼作单相短路保护， 若灵敏度不够，再考虑在变压器二次侧采用反应三相电流之和的零序电流保护。4.过负荷：虽然变压器有一定的过负荷能力，但过负荷时间不能太长。因此，当变 压器的实际负荷超过其额定负荷时，采用反应变压器过负荷的过负荷保护。5.油浸式变压器的油面降低：油浸式变压器是用变压器油作绕组的相间绝缘和对地 绝缘的 ，因此，绕组必须完全浸泡在变压器油中，当油面降低时，会威胁变压器的 绝缘，从而引起短路故障。针对这种情况，应设置可反应油面降低的瓦斯保护。6.干式变压器绕组温度升高：干式变压器绕组温度升高的原因很多，如：过负荷、 匝间短路、环境

41、温度升高、冷却系统故障等。针对这种情况，应设置温度保护。对于高压侧为 610kv 的变电所主要变压器来说，通常装设有带时限的过电流保 护；如过电流保护动作时间大于 0.5s0.7s 时，还应装设电流速断保护。容量在800kva 及以上的油浸式变压器和 400kva 及以上的车间油浸变压器，按规定应装设瓦 斯保护。容量在 400kva 及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其他负 荷的备用电源时，应根据可能的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微 故障时，动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时，一般均动作与跳闸。第二节 变压器的继电保护变压器一般装设下列继电保护装置。1、

42、反映变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。容量为800kva及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源侧断路器。2、相间短路保护反映变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护或电流速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能起保护作用。容量为6300kva以下的并列运行的变压器以及10000kva以下单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。容量为6300kva以上的并列运行的变压器、10000kva以上的单独运行的变压器、以

43、及2000kva及以上应电力速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。3、后备保护过电流保护，用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。第三节 变电所10kv配电装置母线保护1、对于变电所10kv分段的单母线允许带时限切除母线故障时，不装设专用的母线保护。母线故障可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切除。2、分段断路器保护：出线断路器如不能按切除负荷回路的短路条件选择时，分段断路器上通常装设两相式瞬时电流速断装置和过电流保护。10kv线路保护装设原理1、相间短路保护对于不带电抗器的单侧电源线路，应装设电流速断饱和和过电流保护。对变电所，当线路上

44、发生短路并伴随着变电所母线上的电压大量降低时，如为了提高对电力用户供电质量，要求快速切除故障，也可装设瞬时电流速断保护。为了满足上述要求，必要时允许保护非选择性动作，并装设自动重合闸或备用电源自动投入装置来全部或部分地校正保护的非选择性动作。当在单侧电源放射状串联线路上发生短路时，如果非选择性瞬时电流速断保护有可能是靠近电源侧的非故障线路先切除，则在故障线路保护的出口回路上要考虑自保持的措施，以保证保护可靠动作。单相接地保护在变电所母线上，应装设单相接地监视装置，监视装置反映零序电压，动作于信号。有条件安装零序电流互感器的线路，如电缆线路或经电缆引出的架空线路，当单相接地电流能满足保护的选择性

45、和灵敏性要求时，应装设动作于信号的单相接地保护。第七章 10kv 变电所的防雷与接地设计自然界的雷击，会使设备遭受过电压以及绝缘损坏等故障，因此，必须对设备采 取防雷措施。通常将雷击过电压分为直击雷过电压及感应雷过电压两种，直击雷过电 压是由于流经被击物的很大雷击电流所造成的。感应雷过电压是由于电磁场的剧烈改 变而产生的。对于所设计的变电站其电压等级是 10kv，因此必须防止直击雷过电压之 外，还应对感应雷过电压采取相应措施来保护设备的安全。第一节 变电站直击雷过电压保护一、直击雷的保护范围变电所的直击雷过电压保护，可采用避雷针、避雷线、避雷带和钢筋焊接成网等。下列设施应装设直击雷保护装置：

46、1、屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道2、烟囱、冷却塔和输煤系统的高建筑物3、油处理室、燃油泵房、露天氢气罐、大型变压器修理间等4、雷电活动特殊强烈地区的主厂房、主控制室和高压屋内配电装置二、避雷针、避雷线的装设原则及接地装置的要求1、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻不宜超过 。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，使两者的接地电阻都得到降低。但为了防止经过接地网反击35kv及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。2、独立避雷针的接地装置与发电厂、变电所接地网间的地中距离应符合下式要求： ：-地中距离（m）-独立避雷针的冲击接

47、地电阻三、避雷针保护范围计算（两只等高避雷针保护范围）1、单支避雷针的保护范围当时式中-避雷针在水平面上的保护半径 h -避雷针的高度 -被保护物的高度 p -避雷针高度影响系数，当h30m时p=12、两支等高避雷针保护范围，应按下列方法确定：两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法确定；两针间的保护最低点高度ho按下式计算： ho=h-d/7p ho两针间保护最低点的高度（m）； d两针间的距离（m）第二节 310kv配电装置的过电压保护变电所的310kv配电装置，应在每组母线和每路架空进线上装设阀型避雷器fz或氧化锌避雷器，有电缆段的架空线路，避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属

48、外皮相连。如各架空进线均有电缆段，避雷器与主变压器的最大电气距离不受限制。避雷器应以最短的接地线与变电所、配电所的主接地网连接（包括通过电缆金属外皮连接）。避雷器附近应装设集中接地装置。据上述要求以及现场实际情况，本设计变电所选用两个独立避雷针，高度为25m ，实际安装位置见平面布置图 变压器中性点避雷器型号为：h5w-90/22010kv配电装置避雷器型号为：yh5ws-17/50 其参数如下表：避雷器额定 电压 kv（有效值）系统额定电压 kv（有效值）避雷器持续 运行电压kv（有效值）8/20us 5ka残压kv（峰值）泄露电流ua不大于171013.65030第八章 微机保护一、微机保

49、护的由来与发展 配电网络一般均为单端供配电网络，采用的保护多为依照电磁原理或感应原理动作的元件构成，也可采用静态继电器构成的保护装置，但是这些继电保护装置都有一 个共同的特点，它们的输入、输出量以及在继电保护装置各个环节的“流通”过程中 的“信息”都是“模拟量”，因此统称为“模拟型继电保护装置”。从 20 世纪 70 年代 开始，计算机技术的飞速发展带来了新的工业革命，一种新型的继电保护装置应运而生，这就是微机保护装置。它们除了输入量及部分输出量仍以“模拟量”形式出现外，在继电保护装置各环节的“流通”过程中的“信息”已经变为“数字量”，因此又称为“数字型继电保护装置”。其工作原理为：首先将以模

50、拟量输入的电流、电压的瞬时值变换成离散的数字量，然后才送入计算机的中央处理器，按规定的算法和程序进行运算，且将运算结果随时与给定的数字进行比较，最后做出是否跳闸的判断。计算机在继电保护领域中的应用从 20 世纪 50 年开始，70 年代世界上掀起了计算 机保护的研究高潮。微机继电保护的真正的工程应用出现在 20 世纪 80 年代。据统计，1986 年日本的继电保护设备总产值中微机保护的产值已经达到一般，20 世纪 90 年代 日本危机保护产值比重超过 80%。之后，微机继电保护主要的发展方向是多 cpu、单 片机、并行处理式以及引进人工智能等。我国在这方面起步相对较晚，20 世纪 80 年代国

51、内各高校及电力部门发展这方面 的研究工作，到 20 世纪 90 年代推出了不少成型的产品，2000 年之后则进入了全面应 用的时期。二、微机保护的基本构成微机保护由“硬件”与“软件”两部分构成，以下作简单介绍：1、微机保护的“硬件”微机保护的“硬件”由数据采集系统、cpu 主系统、 开关量输出、输入系统及外围设备组成。数据采集系统又称为模拟量输入系统，它的 作用是将从互感器二次侧输出的电压、电流等模拟量经过隔离、采样、a/d 变换等步 骤转化为计算机能接受与识别的数字量，然后送入 cpu 主系统进行数据处理及运算； 开关量输出、输入系统得作用主要是输出跳闸、信号等信息；外围设备包括打印及调 试

52、、整定设备等。通常整套硬件是用单独的专用的机箱组装成的。2、微机保护的“软件”微机保护的“软件”由初始化模块、数据采样管理系 统模块、故障检出模块、故障计算模块与自检模块等组成。根据保护的功能与性能的 不同，模块的数量与内容也有所区别，这些程序一般都已经固化在芯片中。微机保护 的“软件”的核心部分是故障检出模块和故障计算模块，这些模块通常是根据所需设 置保护（如电流保护）的保护算法，用汇编语言编写而成。三、微机保护的特点1、微机保护具有多功能性；2、微机保护具有灵活性；3、微机保护具有很高的可靠性；4、维护调试方便；5、微机保护的经济性1）具有多重性；2）基建投资和运行费用低；3）随着微机芯片

53、的性能价格比的不断提高，今后微机保护的价格回比传统 保护装置还要低。四、微机保护的硬件组成微机保护的“硬件”由数据采集系统、cpu 主系统、开关量输出、输入系统及外 围设备等四部分组成。1. 数据采集系统数据采集系统又称为模拟量输入系统，它 由电压形成，低通模拟滤波器（ale）、采样保持（s/h）、多路转换开关（mpx） 与模数转换器（a/d）几个环节组成。其作用是将电压互感器（tv）和电流互感 器（ta）二次输出的电压、电流模拟量经过上述环节转化为计算机能接受和识别 的，而且大小与输入量程成正比，相位不失真的数字量，然后送入 cpu 主系统进 行处理及计算。2. cpu 主系统如上图 10-

54、1 所示，微机保护的 cpu 主系统是由 mpu 微处理微处理器用于控制与计算，由于微机保护的信息量大、要求处理的速度快，因此 一般都采用 16 位以上的高速芯片。这里采用 intel 公司生产的 8098 单片机，由其 执行控制和运算功能。它包含 16 位 cpu，片内 8kb rom/eprom，高速输入/输 出接口，4 个多用途 i/o 口，全双工串行口，4 路 10 位 a/d 转换器，脉宽调制器，1 个 16 位监视定时器，2 个 16 位定时器，4 个软件定时器，存储器控制器及中断 控制器等主要部件。prom 用于存储各种程序及必要的数据，如操作系统、保护算法、数据滤波、自 检程序等。ram 用于存放经过数据采集系统处理的电力系统信息，以及各种中间计算结果、 和需要输出的数据，由于信息量很大，而 ram 的容量是有限的，因此 ram 中所 存放的信息只是故障前的若干周波的信息，而正常情况下的信息则采用“流水作 业”的方式存储。 接口板是主系统不可缺少的组成部分，它是主系统御外界交流的通道。 定时器是计算机本身工作、采集以及