变电站群系统的电气设计及优化调度2

1、变电站群系统的电气设计及优化调度1、负荷计算要求自己确定周边或自己熟知的某一供电区域（提供现场图片及现场结构图），并估计其负荷容量，而后计算网络拓扑结构、负荷特性、有功功率、供配电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等额定参数，以及功率因数补偿方式等，计算方法可采用需要系数法、二项式法等。调研地点：迈步村，300户！住宅类需要系数为0.40.7.取Kd=0.6.，功率因数取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62农村夏天，冬天时用电为高峰期，用电负荷高峰期平均为6KW/户Pe=300×6KW=1800WP30=Kd×Pe=0.6×1800

2、KW=1080KWQ30=P30×tan=1080KW×0.62=669.6KVarS30=P30/cos=1080KW/0.85=1271KVAI30=S30/(根号3×0.38KV)=1931A S计算负荷容量（kVA）；Se变压器容量（kVA）；负荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=1271/0.7=1588.75KVA所以选择容量为2000KVA的变压器住宅类需要系数为0.40.7.取Kd=0.6.，功率因数取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62农村春天，秋时用电为高峰期，用电负荷低峰期平均为2.5KW/户Pe=300&#

3、215;2.5KW=750WP30=Kd×Pe=0.6×750KW=450KWQ30=P30×tan=450KW×0.62=279KVarS30=P30/cos=450 KW/0.85=530KVAI30=S30/(根号3×0.38KV)=805A S计算负荷容量（kVA）；Se变压器容量（kVA）；负荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=530/0.7=662.5KVA所以选择容量为1000KVA的变压器导线截面计算架空线路大概有20KM长10KV LGJ型钢芯铝线P30=1080KW，cos=0.85，Tmax=4800h选择经济

4、截面I30=P30/(根号3×Un×cos)=1080/（根号3×10KV×0.85）=73.4A由查表的Jec=1.15A/mm2Aec=73.4/1.15=63.8mm2 所以选择标准截面70mm2即选择LGJ-70型钢芯铝线查附录表16得LGJ-70型钢芯铝线的允许载流量（假设环境温度为35度） Ia1=233A>I30因此满足发热条件。 校验机械强度查附录表14得10KV架空钢芯铝线的最小截面Amin=35mm2<70mm2因此符合机械强度要求单母线连接高压侧短路电流次暂态值为4.35KA,短路电流冲击值i=11.09KA高压侧负荷计

5、算变压器有功功率损耗与无功功率损耗按经验公式可取得P=530*0.015+1080=1087.35KWQ=669.6+530*0.06=701.4KVarS=根号(1087.352+701.42)=1291.9KVA I=S/根号3*Un)=1291.9/(根号3*10)=74.5A高压断路器选 高压断路器（或称高压开关）它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。由厂

6、家提供的资料可以查得，该型号开关柜采用的是ZN68A系列真空断路器或3AH系列真空短路器，由厂方资料可知，3AH系列真空断路器是由西门子公司生产的，可满足10kV配电所任何需要，额定电流至4000A，短路开断电流至63kA，下面对ZN68A系列断路器的技术参数进行校验。（1） 额定电压 Un=12KV>10KV 满足条件（2） 额定电流 In=4000A>1931A满足条件 (3)热稳定校验 ZN68A系列断路器4S热容量为 Qt=It2t=40*40*4=6400KA2S 10KV母线短路短路热容量Qt1=4.35*4.35*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1条件满足

7、（4） 动稳定校验 极限开合电流Ioff>4.35KA 极限过电流峰值100KA>11.09KA条件满足 所以高压断路器选择ZN68A系列都可以 高压侧电流互感器选择 高压断路器（或称高压开关）它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。电流互感器 - 使用注意事项电流互感器运行时，副边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超

8、过正常值而危及人身和设备安全。因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。电流互感器运行时，副边不允许开路。原因如下：电流互感器一次被测电流磁势I1N1在铁芯产生磁通1电流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2在铁芯产生磁通2电流互感器铁芯合磁通： = 1 + 2因为1.2方向相反，大小相等，互相抵消，所以 = 0若二次开路，即 I2 = 0 ，则： = 1，电流互感器铁芯磁通很强，饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电若二次开路，即 I2 = 0 ，则： = 1，在电流互感器二次线圈N2中产生很高的感生电势e，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操作

9、人员生命安全电流互感器二次线圈一端接地，就是为了防止高压危险而采取的保护措施。采用LZZBJ9型电流互感器，由先前计算可知高压侧最大长期电流为74.5A 因此可选取变比为100/5的电流互感器，从网上收集的LZZBJ9-10A2/B2/C2的技术参数 额定热稳定电流为21KA，动稳定电流为52.5KA热稳定校验 Qt= It2t=212*1=431KA2S Qt1=4.352*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1条件满足 动稳定校验 52.5KA>11.09KA 条件满足 所以电流互感器选择LZZBJ9-10A2/B2/C2型高压侧电压互感器的选择电压互感器（Potential

10、 transformer 简称PT，Voltage transformer也简称VT）和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，

11、则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。1电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。2电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。3接在电压互感器二次侧负荷的容量应

12、合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。4电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下，一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。5为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。6、电压互感器副边绝对不容许短路。高压侧的电

13、压互感器为JDZ10型号，JDZ10-10型电压互感器为环氧树脂全封闭式浇注绝缘户内型产品，适用于各种高压开关柜中，额定频率50Hz、额 定 电 压10kV及以下的电力系统中作电压、电能测量及继电保护用。JDZ10-1中，各字母分别代表电压传感器、单相、浇注绝缘、设计序号、电压等级额定电压比（kV）高压隔离开关的选择 高压隔离开关主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘以及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作。然而可用来通断一定的小电流如励磁电流（空载电

14、流）不超过2A的空载变压器，电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。户外型的隔离开关，露天安装时应水平安装，使带有瓷裙的支持瓷瓶确实能起到防雨作用；户内型隔离开关，在垂直安装时，静触头在上方，带有套管地可以倾斜一定角度安装。一般情况下，静触头接电源，动触头接负荷，但安装在受电柜里的隔离开关，采用电缆进线时，则电源在动触头侧，这种接法俗称“倒进火”。隔离开关两侧与母线及电缆地连接应牢固，遇有铜，铝导体接触时，应采用铜铝过渡接头，以防电化腐蚀。隔离开关的动静触头应对准，否则合闸时就会出现旁击现象，使合闸后动静触头接触面压力不均匀，造成接触不良。隔离开关的操作机构，传动机械应调整好

15、，使分合闸操作能正常进行，没有抗劲现象。还要满足三相同期的要求，即分合闸时三相动触头同时动作，不同期的偏差应小于3MM。此外，处于合闸位置时，动触头要有足够的切入深度，以保证接触面积符合要求，但又不允许合过头，要求动触头距静触头底座有3至5MM的空隙，否则合闸过猛时将敲碎静触头的支持瓷瓶。处于拉开位置时，动静触头间要有足够的拉开距离，以便有效地隔离带电部分，这个距离应不小于160MM，或者动触头与静触头之间拉开角度不应小于65度。基本要求隔离开关在变电站设备中出现异常是较多的，针对隔离开关在运行中出现的异常进行分析和处理.隔离开关允许在额定电流、额定电压下长期运行，与导体的连接头在运行中的温度

16、不应超过70，应隔离开关没有专门的灭弧装置，因此，严禁带负荷进行分、合操作。满足热稳定要求。隔离开关在断开位置时，带电与停电设备之间应有足够的安全距离。主要技术参数产品型号GW4-35（DW）额定电压（kV）35最高工作电压（kV）40.5额定工作电流（A）6301250额定热稳定电流有效值2s（KA）2031.5额定动稳定电流有效值（KA）50801min工频耐压 对地95有效值（KV） 断口110雷电冲击电压 对地185峰值（KV） 断口215热稳定校验 Qt= It2t=502*2=5000KA2S Qt1=4.352*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1条件满足所以高压隔离开

17、关选择GW4-35型户外高压隔离开关高压负荷开关的选择 一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。图为一种压气式高压负荷开关，其工作过程是：分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统，使主闸刀先打开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。 注意事项A、垂直安装，开关框架、合闸机构、电缆外皮、保护钢管均应可靠接地（不能串联接地）。B、运行前应进行数次空载分、合闸操作，各转动部分无卡阻，合闸到位，分闸后有足够的安全距离。C、与负荷开关串联使用的熔断器熔体应选配得当，即应使故障电流大

18、于负荷开关的开断能力时保证熔体先熔断，然后负荷开关才能分闸。D、 合闸时接触良好，连接部无过热现象，巡检时应注意检查瓷瓶脏污、裂纹、掉瓷、闪烁放电现象；开关上不能用水冲（户内型）。（一台高压柜控制一台变压器时，更换熔断器最好将该回路高压柜停运。）FN3-10型高压负荷开关技术参数序号项目单位数值数值1额定电压KV12122额定频率HZ50503额定电流A6501254额定缘缘水平1min工频耐受电压KV真空断口、相间对地42隔离断口48雷电冲击耐受电压（峰值）KV真空断口、相间对地75隔离断口855额定峰值耐耐受电流KA50-64s额定知时耐受电流KA20-7额定有功负载开断电流A630-8额

19、定闭环开断电流A630-9额定电缆充电开断电流A10-10开断空载变压器容量KVA1250125011额定短路开断电流KA-31.512额定转移电流A-315013熔断器型号-SDLAJ-12,SFLAJ-12,SKL14撞击器输出能量J-3-515额定短路关合电流KA5080（预期峰值）16接地开关额定耐受电流（峰值）KA505017接地开关4s额定短时耐受电流KA202018辅助回路额定电压（DC或AC）V220，110220，11019机械寿命次1000010000热稳定校验 Qt= It2t=52*4=100KA2S Qt1=4.352*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1条

20、件满足 动稳定校验 25KA>11.09KA 条件满足所以高压负荷开关选择FN3-10型功率因数补偿方式：并联电容器 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。补偿前10KV负荷平均功率因数电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这

21、些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能,只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,折叠实现方式把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负

22、荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。折叠意义补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cos=0.8增加到cos=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。降低线损，由公式%=(1-cos/cos)×100%得出其中cos为补偿后的功率因数，cos为补偿前的功率因数则:cos>cos，所以提高功率因数后，线损率也下降了，

23、减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。折叠常用方式 集中补偿:在高低压配电线路中安装并联电容器组; 分组补偿:在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器; 单台电动机就地补偿:在单台电动机处安装并联电容器等。加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。确定无功补偿容量时，应注意以下两点: 在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。 功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况

24、下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式:因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定:QU0式中:Q-无功补偿容量(kvar);U-电动机的额定电压(V);0-电动机空载电流(A);但是无功就地补偿也有其缺点:不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿;众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可

25、分为:高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。Cos1=*1080KW/(根号（P30）2+（P30）2) =0.75*1080KW/(根号（0.75*1080KW）2+（0.8*669.6KVar）2) =0.83tan1=0.67补偿后功率因数Cos2=0.95，tan2=0.32需补偿无功容量Q=P30(tan1-tan2) =1080KW

26、*0.35 =378KVar选择补偿电容器型号为BMP11/根号3-300-1WQc1=Qn(U/UN)2=100*(6/11/根号3)2=89.2KVar N=Qc/Qc1=4.2个所以并联电容7台。2、电力变压器的选择根据负荷计算的结果，确定电力变压器的台数、型式、容量，并给出确定依据。住宅类需要系数为0.40.7.取Kd=0.6.，功率因数取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62农村夏天，冬天时用电为高峰期，用电负荷高峰期平均为6KW/户Pe=300×6KW=1800WP30=Kd×Pe=0.6×1800KW=1080KWQ30=P30&

27、#215;tan=1080KW×0.62=669.6KVarS30=P30/cos=1080KW/0.85=1271KVAI30=S30/(根号3×0.38KV)=1931A S计算负荷容量（kVA）；Se变压器容量（kVA）；负荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=1271/0.7=1588.75KVA所以选择容量为2000KVA的变压器，型号为S11-M-2000KVA变压器住宅类需要系数为0.40.7.取Kd=0.6.，功率因数取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62农村春天，秋时用电为高峰期，用电负荷低峰期平均为2.5KW/户Pe=30

28、0×2.5KW=750WP30=Kd×Pe=0.6×750KW=450KWQ30=P30×tan=450KW×0.62=279KVarS30=P30/cos=450 KW/0.85=530KVAI30=S30/(根号3×0.38KV)=805A S计算负荷容量（kVA）；Se变压器容量（kVA）；负荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=530/0.7=662.5KVA所以选择容量为1000KVA的变压器,型号为S11-M-1000KVA变压器3、电气主接线设计主接线应满足下列基本要求：1）根据电力系统和用户的要求，保证供电的

29、可靠性；2）在满足可靠性要求的条件下，应尽量使投资少、运行费用低以求得良好的经济性；3）主接线要力求简单，明晰，操作方便，主接线不应有多余的设备。布置应明显对称，操作程序要少，避免误操作，并便于处理事故；4）运行灵活，检修维护安全方便；5）主接线要考虑将来发展、扩建的可能性。要求至少给出两种及以上主接线方案并加以比较。31 采用外桥式接线运行方式： 1线路L2故障或检修，先断开QF22和QF10，再断开QS121如果变压器T2仍需恢复供电，再合QF22和QF10。 2如果变压器T2故障或检修，现断开QF22再断开QS122，其余回路可以继续工作，不影响供电。 优点：接线简单，经济（断路器最少）

30、。 布置简单，占地小可发展为单母线分段接线。 变压器投，切灵活，不影响其他电路的工作。缺点：线路投切操作复杂，故障检修影响其他回路。 桥断路器故障检修全厂分列为两部分。 变压器断路器故障检修，该变压器停电。 分段单母式接线运行方式母线并联运行（QF闭合运行）：相当于不分段的单母线接线。若电源1停止供电，电源2通过QFd闭合向1段母线供电，不影响对符合的供电，可靠性高。若1段母线故障时，继电保护装置使QFd自动断开，使1段母线被切除，2段母线继续供电。母线分裂运行（QF断开运行）：正常运行时，相当于两个不分段的单母线接线若电源1停止供电，1段母线失压时，可由自动重合闸装置自动合上QFd，一段母线

31、恢复供电。若1段母线故障时，不影响2段，2段继续供电。优点：具有不分段母线简单，清晰，经济，方便等优点。 缩小了母线故障和母线检修时的停电范围。 提高了供电可靠性和灵活性。缺点：当一段母线及母线隔离开关故障或检修时，该母线上的所有回路都要停电 检修。 任意回路断路器检修，该回路停电。4. 短路电流计算产生短路的主要原因？造成短路的主要原因有：、1、线路老化，绝缘破坏而造成短路；2、电源过电压，造成绝缘击穿；3、小动物（如蛇、野兔、猫等）跨接在裸线上；4、人为的多种乱拉乱接造成；5、室外架空线的线路松弛，大风作用下碰撞；6、线路安装过低与各种运输物品或金属物品相碰造成短路。要求1：按供配电系统图

32、画等效电路图，并在图上标出各元件的参数。 2：选定基准电压和基准容量，求出基准电流和基准电抗。 3：求出供配电系统中各元件电抗标幺值。 4：求出由电源至短路点的总电抗。 5：求出短路电流标幺值。 6：求出暂态短路电流。 7：求出短路冲击电流和电流全电流最大有效值。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过负载阻抗而发生的电气连接，是系统常见的故障之一。进行短路电流计算主要是为了：（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。系统发生短路的主要原因是系统中某一部位的绝

33、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）雷击或高电压侵入；（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。对中性点接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，后者是指两根相线和大地三者之间的短路。单相短路有相线与中性线间的短路，也有相线直接与大地之间的短路，这时的单相短路又称单相接地短路。对中性点不接地系统，可能发生的短路类型有：三相短路和两相短路。另外，异相接地也应算作一种特殊类型的短路，它是指有两相分别接地，但接地点不在同一位置而形成的相间短路。据统计，从短路发生的类型来看，单相短路或接地

34、的发生率最高；从短路发生的部位来看，线路上发生的短路或接地的比例最大。我国在中压系统中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。2.确定基准值基准电压U1为10.5KV，U2为0.4KV，基准容量Sd为100MV*A基准电流：Id1=Sd/1.73*Uc1=5.50KA Id2=Sd/1.73*Uc2=144KA3. 求出供配电系统中各元件电抗标幺值。1. 电力系统的电抗标幺值由附录8得Soc=500MV*A,X1=Sd/Soc=0.22. 架空线路的电抗标幺值由表3-1查得X0=0.35,X2=0.35*5*Sd/U12=1.593. 电力变压器的电抗标幺值由附录表5查得Uk

35、%=5,X3=X4=5*Sd/100*1000=5.0K-1总电抗标幺值：X=X1+X2=0.2+1.59=1.79短路电流标幺值：I=Id1/X=3,07KA暂态短路电流：I2=I=3.07KA短路冲击电流：ish=2.55*3.07=7.83ka全电流最大有效值：Ish=1.51*3.07=4.64ka三相短路容量：Sk-1=Sd/X=55.9MV*AK-2总电抗标幺值:X=X1+X2+X3/X4=4.29短路电流标幺值:Ik-2=Id2/Xk-2=33.6a暂态短路电流:I2=Ik-2=33.6a短路冲击电流：ish=1.84*33.6=61.8aka全电流最大有效值：Ish=1.09*

36、33.6=36.6ka三相短路容量：Sk-2=Sd/Xk-2=23.3MV*A5. 继电保护与二次回路设计1、保护的作用、基本原理及要求保护装置的主要作用是：（1) 当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障元件与电源切开，以减轻故障危害，防止事故蔓延，保证其它部分迅速恢复正常生产。（2) 当线路及设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号、减负荷或跳闸。 保护的基本原理：保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分三个部分构成；其中测量部分用来反应和转换被保护对象的各种电气参数，经过变换后，送给逻辑部分，与整定值进行比较，作出逻辑判断，当判别出被保护对象有故障时，起动执行部分，

37、发出操作指令，使断路器跳闸。保护装置应满足四项基本要求：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。2、供配电系统的保护高压系统中实现保护功能有两种途径： （1) 使用熔断器作为保护电器，实现短路和严重的过负荷保护； （2) 使用继电器构成继电保护装置实现对各种故障和不正常运行状态的保护。这时，继电器应接于电流互感器的二次绕组中，以便于高压侧隔离，并能在低电压、小电流情况下工作，因此，继电保护装置属于供配电系统的二次回路设备。特此说明：（1）各变压器主进开关设0.4秒短路短延时和长延时过电流保护，短延时整定电流为脱扣器电流的4倍，长延时整定电流为脱扣器电流的1倍。（2）母联开关设0.3秒短路短延时和长延

38、时过电流保护，短延时整定电流为脱扣器电流的6倍，长延时整定电流为脱扣器电流的1倍。（3）各回路继电保护的整定值及整定时间可根据现场实际情况进行调整。三段式电流保护的优缺点：输电线路通常采用三段式电流保护，即由无时限电流速段保护作为第一段保护，带时限电流速断保护作为第二段保护，定时限过电流保护作为第三段保护，无时限电流速断保护作为本线路首段的主保护，它动作迅速，但不能保护线路的全长；带时限电流速断保护作为本线路首段的近后备，本线路末端的主保护，相邻下一线路首段的远后备，它能保护线路的全长，但不能作为相邻下一线路完全远后备，定时限过电流保护作为本线路的近后备，相邻下一线路的远后备，它保护范围大，动

39、作灵敏，切除故障时间长。高压系统中实现保护功能有两种途径： （1) 使用熔断器作为保护电器，实现短路和严重的过负荷保护； （2) 使用继电器构成继电保护装置实现对各种故障和不正常运行状态的保护。这时，继电器应接于电流互感器的二次绕组中，以便于高压侧隔离，并能在低电压、小电流情况下工作，因此，继电保护装置属于供配电系统的二次回路设备。一电力变压器的过电流保护变电站系统电力变压器采用过电流保护，无论采用过电流继电器还是过电流脱扣器，也无论是定时限还是反时限，电力变压器过电流保护的组成，原理与电力线路过电流保护的组成原理完全相同。电力变压器过电流保护动作电流的整定也与电力线路过电流保护的整定基本相同

40、。也按阶梯原则整定。但对电力系统的终端变电所如车间变电所的电力变压器来说，其动作设计可整定为最小值（0.5S）。电力变压器过电流保护的灵敏度，按变压器二次侧母线在系统运行方式下发生两相短路时换算到一次侧的短路电流值来检验，要求灵敏系数Sp>=1.5.如果Sp达不到要求，同样可采用低电压闭锁的过电流保护。第一种过电流保护整定值计算公式选用S9-1000/10(6)电力变压器，额定容量1000KV*A,阻抗电压Uk%=5.高压电流互感器：3只LZZJB12-10A，变比：100/5.低压侧额定电流：Sr.T=1.73*U2r.T*I2r.TI2r.T=1000/1.73*0,4=1445A高

41、压侧额定电流：Sr.T=1.73*U1r.T*I1r.TI1r.T=1000/1.73*10=57.8A低压侧三相短路电流：Ik3.max=100*I2r.T/Uk%=28.9ka超瞬态电流值：I2k3.max=1/Kt*Ik3.max=1156A计算过电流保护动作整定值(二次电流）以过电流继电器GL为例参数值：Krel=1.3,Kjx=1,Kr=0.85,Kgh=3Iop.k=Krel*Kjx*Kgh*I1r.T/Kr* NTA=13.26A验算保护装置的灵敏系数Ksen保护装置一次动作电流为：Iop=Iop.k*nTA/Kjx=265.2AIk2=0.866*Ik3I2k2.mim=2/1

42、.73Kt*Ik2=1157AKsen=I2k2.min/Iop=4.4>1.5经验算KSEN满足要求。保护装置的动作时限为最小值0.5S第二种用于相间短路保护，分为定时限过电流保护和反时限过电流保护。变压器过电流保护装置装设在变压器的一次侧。在本次设计中采用定时限过电流保护。（1）、保护装置的动作电流整定一次侧动作电流即大于变压器的最大负荷电流整定，即IOP.1=Krel/Kre*Il.max式中 可靠系数，电磁型继电器取1.2，感应型继电器取1.3返回系数，取0.85 过电流保护继电器动作电流为： Iop.k=Krel*Kw*Il.max/Kre*Kj即：保护一次侧动作电流为Iop.

43、1=Krel*Il.max/Kre=1.2/0.85*86.7=122.4A继电器动作电流为 Iop.k=Krel*Kw*Il.max/Kre*Kj=1.2*1*122.4/0.85*20=8.64A为便于继电器整定，取继电器整定值为 则一次侧的实际动作电流为 Iop.1=20*4=80A（2）、保护装置的动作时限整定对于电磁型继电器，保护时限的阶梯为0.5S；对于感应型继电器，保护时限的阶梯为0.7S。变压器过电流动作时限应与下一级保护动作时限配合，一般取0.5S0.7S.则保护装置的动作时间为 （3）、灵敏度校验 灵敏度校验点设在主变压器的二次侧，用系统最小运行方式时，主变压器二次侧两相短

44、路电流稳态值来校验。即：Sp=Ik.min/Iop.1式中 最小运行方式下，主变压器二次侧两相短路时在一次侧的穿越电流 Sp:定时限过电流保护的灵敏系数即保护灵敏度为Sp=Ik.min/Iop.1=0.87*28.9*1000/80*(0.4/1,73*10)=7.3>1.5，满足要求。过电流保护：零序电流保护： 电力变压器低压侧三相均装设熔断器保护：电力变压器低压侧三相均装设熔断器，即可保护变压器低压侧的相间短路，又可保护其单相短路，简单经济。单相接地保护原理：它利用单相接地所产生的零序电流使保护装置动作，发出信号。当单相接地危及设备安全时，则动作于跳闸。单相接地保护必须通过

45、零序电流互感器将一次电路发生单相接地时所产生的零序电流反应到其二次侧的电流继电器中去。二次回路设计二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统及继电保护和自动化系统等。二次回路在供电系统中虽是其一次电路的辅助系统，但他对一次电路的安全、可靠、优质、经济的运行有着十分重要的作用，因此必须予以重视。5.1 站用电源及操作电源1、站用电源变、配电站为维持自身的正常运转，需要开关操作系统电源，控制回路、信号回路、保护回路的电源，以及照明、维修等电源。站用电源是非常重要的，它是变电站正常供电的基础条件。结合本工程的实际情况10kv及以下的站用电

46、源，引自就近的配电变压器的220/380V侧。2、操作电源断路器需要配用专门的操作机构，操作机构工作时需要电源；另外，控制回路、信号回路、保护回路的工作也需要电源，这些电源称为操作电源。操作电源有直流操作电源和交流操作电源之分。结合本工程的实际情况，宜采用弹簧储能操动机构合闸和去分流跳闸的全交流操作，亦可采用手力操作机构合闸和交流去分流跳闸。5.2 断路器控制与信号回路1、控制回路：控制回路是指控制（操作）断路器分、合闸的回路。结合本工程的实际情况，选用了弹簧储能直流操作电源的控制回路。2、 信号回路：是指用于指示一次系统中设备运行状态的二次系统（1） 位置信号：用来显示断路器正常工作的位置状

47、态，一般用红灯亮，表示断路器在合闸位置，用绿灯亮，表示断路器在跳闸位置。 （2） 事故信号：用来显示断路器在事故情况下的工作状态，一般用红灯闪光，表示断路器自动合闸，用绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。 （3） 预告信号：是在一次设备出现不正常状态时或故障初期发出报警信号。 3、对断路器控制回路及信号回路的基本要求：（1）应能监视控制回路保护装置（如熔断器）及其分、合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作。 （2）合闸或跳闸完成后，应能使其命令脉冲解除，即能切断合闸或跳闸的电源。 （3）应能指示断路器正常合闸和跳闸的位置状态，并在自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。 （4）各断路器均应有事故跳闸

48、信号。 （5）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。 4、采用手动操作的断路器控制和信号回路是手动操作的断路器控制和信号回路原理图如图5-1。图5-1手动操作的断路器控制和信号回路原理图 合闸时，推上操作机构手柄使断路器合闸。这时断路器的辅助触点QF3-4闭合，红灯RD亮，指示断路器已经合闸。由于有限流电阻R2，跳闸线圈YR虽有电流通过，但电流很小，不会动作。红灯RD亮还表明跳闸线圈YR回路及控制回路的熔断器FU1FU2是完好的，即红灯RD同时起着监视跳闸回路完好性的作用。跳闸时 ，扳下操作机构手柄使断路器跳闸。断路器的辅助操作触点QF3-4断开，切断跳闸回路，同时辅助触点Q

49、F1-2闭合，绿灯GN亮，指示断路器已经跳闸。绿灯GN亮，还表明控制回路的熔断器FU1FU2是完好的，即绿灯GN同时起着监视控制回路完好性的作用 。 当一次电路发生短路故障时，继电保护装置KA动作，其出口继电器触点闭合，接通跳闸线圈YR的回路，使断路器跳闸。随后QF3-4断开，红灯灭，并切断YR的跳闸电源。同时，QF1-2闭合使绿灯亮。这是虽然操作机构的手柄仍在合闸位置，但其黄色指示牌掉落，表示断路器自动跳闸，同时事故信号回路接通，发出音响和灯光信号。但值班员得知事故跳闸信号后，可将操作手柄扳下至跳闸位置，这时黄色指示牌随之返回，事故信号也随之消除。5.3 自动装置供配电系统常用的自动装置是备

50、用电源自动投入装置和自动重合闸装置。结合本工程的实际情况，选用了机械型的自动合闸装置（ARD）。1、自动重合闸的作用 在线路上，尤其是架空线路上，由于雷电大气过电压或电网操作过电压，在线路或设备上引起放电闪络，闪络时使线路形成短路，使断路器分闸，线路停电，造成损失，据此，人们提出了自动重合闸装置，以减少瞬时性故障停电所造成的损失2、对自动重合闸装置的要求按照电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB50052-1992）的规定当用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置3、自动重合闸装置与保护的配合（1)自动重合闸前加速保护（2)自动重合闸后加速保护4、电气一次自动重合闸的基本原

51、理电气一次自动重合闸的基本原理如图5-2图5-2电气一次自动重合闸的基本原理图 手动合闸时，按下SB1使合闸接触器KO通电动作，从而使合闸线圈YO动作，使断路器QF合闸。手动跳闸时，按下SB2是跳闸线圈YR通电动作，使断路器QF跳闸。当一次线路上发生断路故障时，保护装置KA动作接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF自动跳闸，同时，断路器辅助触点QF3-4闭合，经整定的时限后其延时常开触点闭合，使合闸接触器KO通电动作，从而使断路器重新合闸。如果一次线路上的短路故障是瞬时的，已经消除，则重合成功。如果断路故障尚未消除，则保护装置又动作，KA的触点又使断路器再次跳闸。由于一次ARD采取了防跳措施，故不

52、会再次合闸。本设计采用DH-2型重合闸继电器的电气一次自动重合闸装置。六 防雷的基本知识及设计原则1、雷电活动的一般规律性（1）热而潮湿的地区要比冷而干燥的地区雷电活动多。 （2）雷电活动与地理纬度有关，赤道雷电活动最高，由赤道分别向北，南逐渐递减。在我国大致是：华南西南长江流域华北东北西北。（3）山区雷电活动多于平原，陆地多于湖海。（4）雷电活动多在78月份，活动的时间大部分 在1422时。各地区雷暴的极大值和极小值，多出现在相同的年份。2、雷电活动的选择性（1）、土壤电阻率相对小，有利于电荷很快积聚的地方易受雷击。（2）、地下埋有导电矿藏（今属矿，盐矿）的地区，易受雷击； （3）、空旷地中的孤立建筑物或建筑群中高耸建筑物易受雷击；（4）、屋顶为金属结构，地下埋有大量金属管道，室内安装大型金属设备的厂房易受雷击；（5）、尖屋顶及高耸建，构筑物易受雷击，如井架，水塔，烟囱，天窗，旗杆，消防梯等。3、变电所的防雷设计原则 变电所是电力系统重要组成部分，因此，它是防雷的重要保护部位。如果变电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求防雷措施必须十分可靠变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作