精品毕业设计毕业论文电气工程及其自动化110kV变电所电气一次设计

1、SHANDONG110kV变电所电气一次设计 学 号：2012年6月摘 要本论文是110kV变电所电气一次设计,此变电站两个电压等级，一个是110kV，一个是10kV。首先通过对原始资料的分析以及根据变电站的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了几种待选主接线方案进行技术比较，去掉较差的方案，最终确定了变电站的电气主接线方案。同时对于变电站内主要的设备进行了合理的选型，本设计选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可

2、能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具有现实意义。AbstractThe paper designs a transformer substation of 110kV which has tow level of voltage, one is 110kV, and the other is 10kV. the first original data through the analysis and selection based on total load of the substation main transformer, the main wiring under bo

3、th economical and reliable, flexible operation requirements, select the main connection of two programs to be selected A technical comparison, out of poor program to determine the main electrical substation connection program. At the same time, choose the rational selection as to the main equipments

4、 in substation. This design chooses two main transformers. As to other equipments such as Circuit Breaker, Isolating switch, Current Transformer, Voltage Transformer, Reactive power compensation device, Protective Relay and so on are to be selected, designed, and configured in accordance with specif

5、ic requirements. In order to make it reliable to operate, easy and simple to manipulate, economical, with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation .As to make it more actual and practical significant.目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 原始资料分析1第二章 主变压器的选择32.1 主变压器选择的原则32.2 主变压器台数

6、、容量的选择32.2.1 主变压器台数的确定32.2.2 主变压器容量的选择32.2.3 变压器相数的确定42.2.4 变压器绕组的确定42.2.5 变压器的连接组别的确定42.2.6 变压器调压方式的确定42.2.7 变压器冷却方式的选择5第三章 电气主接线的选择63.1电气主接线设计的基本要求63.1.1 可靠性63.1.2 灵活性63.1.3 经济性73.2 电气主接线基本接线形式的选择73.2.1 电气主接线的概述73.2.2 主接线方案的拟定8第四章 短路电流的计算124.1概述124.1.1 短路的原因124.1.2 短路的种类124.1.3 短路计算的目的124.1.4 短路计算

7、的基本假设134.1.5 短路点的选择134.2 短路电流的计算144.3 三相短路电流计算结果表18第五章 电气设备的选择195.1 电气设备选择的条件195.1.1 按正常工作条件选择电气设备195.1.2 环境条件对设备选择影响205.1.3 按短路状态校验215.2 主要电气设备的选择215.2.1 断路器的选择225.2.2 隔离开关的选择235.2.3 电流互感器的选择245.2.4 电压互感器的选择255.2.5 母线的选择255.2.6 熔断器的选择265.2.7 支柱绝缘子和穿墙套管的选择27第六章 配电装置的选择296.1 110kV配电装置306.2 10kV配电装置31

8、第七章 继电保护的配置337.1 变压器的纵差动保护337.2 主变压器的过电流保护357.3 主变压器的继电保护配置35第八章 变电站防雷接地的设计368.1 避雷针368.2 避雷线378.3 避雷器378.4 防雷接地38结 论40参考文献41致 谢43附录1 电气设备清单表44附录2 变电所总体平面布置图45第一章 原始资料分析1.变电站的地址和地理位置选择：建设一个变电站要考虑到地理环境、气象条件等因素，包括：年最高温度、最低温度。冬季、夏季的风向以及最大风速。该地区的污染情况。2.确定变电站的建设规模设计电压等级有两个：110kV 10kV。主变压器用两台。进出线情况：110kV有

9、两回进线，10kV有18回出线。3.设计110kV和10kV侧的电气主接线：通过比较各种接线方式的优缺点、适用范围，确定出最佳的接线方案。110kV侧有两回进线，为电源进线，此时宜采用桥形接线，根据桥断路器的安装位置，可分为内桥和外桥接线两种，比较这两种接线的特点，适用范围，确定110kV侧的接线方式为内桥接线。10kV侧有18回出线，可供选择的接线方式有：单母线分段接线。双母线以及双母线分段。带旁路母线的单母线和双母线接线。比较这几种接线方式的优缺点，适用范围，确定出10KV侧的接线方式为单母线分段接线。4.计算短路电流及主要设备选型。主变压器的型号、容量、电压等级、冷却方式、结构、容量比和

10、中性点接地方式的选择等。主变的容量：主变容量的确定应根据电力系统5-10年发展规划进行。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60-80%。接线方式：我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。5.绘制电气主接线图；总平面布置图；110kV和10kV的进出线间隔断面图等有关图纸。6.简要设计主变压器继电保护的配置、整定计算选择几个特殊的短路点：

11、如110kV侧、10kV母线上。根据系统的短路容量进行整定计算。7.防雷接地设计防雷设计要考虑到年雷暴日，保护范围等因素。接地设计考虑到主要的电气设备能可靠的接地，免受雷电以及短路。第二章 主变压器的选择在发电厂和变电所中，用来向系统和用户输送功率的变压器，称为主变压器。2.1 主变压器选择的原则主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除了根据传输容量等原始数据外，还应根据电力系统510年的发展规划、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器的容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且还增加了运行电能损耗，设备未

12、能充分发挥效益；如果容量选得过小，就不能满足变电所负荷的实际需要，这在技术和经济上都是不合理的。2.2 主变压器台数、容量的选择2.2.1 主变压器台数的确定根据变电所建设的规模，电压等级有两个：110kV和10kV，110kV侧有两回进线，宜装设两台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于全部负荷的6080%，并应保证用户的一、二级负荷供电。2.2.2 主变压器容量的选择主变压器容量的确定应根据电力系统510年发展规划进行。该变电所选用两台主变压器，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，另一台变压器的容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60

13、80%。型号为：SFZ10-40000/110。2.2.3 变压器相数的确定电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类，三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗可以减少1215。因此，在330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。2.2.4 变压器绕组的确定电力系统中采用的变压器按绕组数分类，有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式。该变电站有110kV和10kV两个电压等级，根据设计规程规定：具有两个电压等级的变电站中，首先考虑双绕组变压器。2.2.5 变压器的连接组别的确定变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不

14、能并列运行。电力系统中常用的绕组连接方式只有星形（Y）和三角形（）两种。我国110kV及以上电压等级，变压器三相绕组都采用“YN”联接，中性点直接接地；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地；10kV中性点不接地，绕组多采用连接。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。2.2.6 变压器调压方式的确定为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头切换开关，可改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。分接头切换开关有两种切换方式：带电切换，称为无激磁调压，调压范围较小。另一种是带负

15、荷切换，称为有载调压，调压范围大。该变压器采用有载调压方式。2.2.7 变压器冷却方式的选择电力变压器的冷却方式，一般有以下几种类型：自然风冷。油浸自冷。油浸水冷。强迫空气冷却，简称为风冷式。强迫油循环水冷却。该变压器采用油浸自冷式，根据以上条件，选择变压器的型号为：SFZ10-40000/110。该变压器的参数为：表2-1 SFZ10-40000/110型号额定容量（kV A）额定电压（kV）连接组标号损耗（kW）空载电流（%）阻抗电压（%）高压低压空载负载SFZ10-40000/1104000011010.5YN,d1132.61420.410.5第三章 电气主接线的选择电气主接线是发电厂

16、、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。电气主接线又称电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序以及相关要求绘制的单相接线图。电气主接线直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面有决定性的关系。因此，主接线设计必须综合考虑各个方面的影响因素，最终确定最佳方案。3.1电气主接线设计的基本要求电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。3.1.1 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站

17、在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平以及运行实验等因素。主接线可靠性的基本要求通常包括一下几个方面：断路器检修时，不宜影响系统供电。线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证大部分用户的供电。尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性。3.1.2 灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括一下几个方面。操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基本条件下，接线简单，操作方便，尽可能的使操作步骤少。调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式。并且在发生故障时

18、，要能尽快的切除故障，使停电时间最短，影响范围最小。3.1.3 经济性通常设计在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理，经济性主要从以下几个方面考虑。节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用廉价的电器或轻型电器，降低投资。占地面积少。主接线设计要为配电装置创造节约土地的条件、尽可能使占地面积少。能损耗少。经济合理的选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。3.2 电气主接线基本接线形式的选择3.2.1 电气主接线的概述主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路

19、数和电源数不同，并且每路馈线所传输的功率也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线数较多时（一般超过4回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。然而与有母线的接线方式相比，无汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较少，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站中。有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。3.2.2 主接线方案的拟定根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等的不同考虑，可拟定出若干

20、个主接线方案。根据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2-3个技术上相当、又都能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。对于在系统中占有重要地位的大容量发电厂或变电站主接线，还应进行可靠性定量分析计算比较，最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。1.110kV主接线的选择110kV侧有两回进线，为电源进线，此时宜采用桥形接线，根据桥断路器的安装位置，可分为内桥和外桥接线两种。内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电并且操作复杂。因而该接线一般适用于线路较长（相对来说线路的故障几率较

21、大）和变压器不需要经常切换的情况，如图3-1所示。图3-1 内桥接线外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反，适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。当系统中有穿越功率通过主接线为桥形接线的发电厂或变电站高压侧，或者桥形接线的2条线路接入环形电网时，通常宜采用外桥接线，如图3-2所示。图3-2 外桥接线比较这两种接线方式的特点、适用范围，确定出110kV侧的接线方式为内桥接线。2.10kV主接线的选择根据设计任务书，10kV共有18回出线，每回出线负荷2.5MVA，可供选择的接线方式有：单母线分段接线单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障

22、段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；而两段母线同时故障的几率很小，可以不考虑。分段的数目，取决于电源数量好容量。段数分的越多，故障时停电范围越小，但使用的分段断路器的数量也就越多，并且配电装置和运行也就越复杂，通常以23段为宜。该接线适用于：小容量发电厂的发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电容量为12MW左右每段母线上出线不多于5回。变电站中有两台主变压器时的610kV配电装置。3563kV配电装置的出线48回。110220kV配电装置的出线34回。双母线接线双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。两组母线的联络，通过母线联络断路器来实现。与单母线相比，投资有所增加，但

23、使运行的可靠性和灵活性大大提高。其特点如下：供电可靠；调度灵活；扩建方便。由于双母线有较高的可靠性，广泛用于一下情况：进出线回数较多、容量较大、出线带电抗器的610kV配电装置。3560kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时。110kV出线数为6回及以上时。220kV出线数为4回及以上时。双母线分段接线双母线分段接线不仅能缩小母线故障的停电范围，而且比双母线接线的可靠性更高。但是增加了两台断路器，投资有所增加，双母线分段不仅具有双母线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性。双母线分段接线多用于220kV配电装置，当进出线数为1014回时采用三分段，15回及以上时采

24、用四分段；同时在330500kV大容量配电装置中，出线为6回及以上时一般也采用双母线分段接线。带旁路母线的单母线接线和双母线接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路母线，也就是说不停电检修断路器。610kV配电装置一般不设置旁路母线，特别是当采用手车式成套开关柜时，由于断路器可迅速置换，可以不设旁路母线。而610kV单母线及单母线分段的配电装置，在采用固定式成套开关柜式，例如：出线回路数很多，断路器停电检修机会多；多数线路是向用户单独供电，用户内缺少互为备用的电源，不允许停电；均为架空线出线，雷雨

25、季节跳闸次数多，增加了断路器检修次数。需要强调的是，随着高压配电装置广泛采用断路器以及国产断路器的质量提高，同时系统备用容量的增加、电网结构趋于合理与联系紧密、保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过度，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。综上所述，通过比较这几种接线方式的优缺点、适用范围，确定出10kV侧的接线方式为单母线分段接线，采用成套式开关柜，如图3-3所示。图3-3单母线分段第四章 短路电流的计算4.1概述4.1.1 短路的原因短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）之间未经负载而直接形成闭合回路。产生短路的主要原因：元件损坏。如绝缘材料的自然老

26、化，设计、安装以及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路。自然灾害。如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线浮冰引起电杆倒塌等。违规操作。运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线。其它原因。如挖沟损伤电缆，人为的破坏等。4.1.2 短路的种类短路的基本类型有:三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。短路故障分为对称短路和不对称短路，三相短路是对称的，其它三种短路都是不对称的。在四种短路类型中，单相接地短路故障发生的概率最高，可达65%，两相短路约占10%，三相短路约占5%。虽然三相短路发生的概率最小，但对电力系统的影响最严重。因此采用三相短路来计算短路电流，并

27、检测电气设备的稳定性。4.1.3 短路计算的目的选择电气设备的依据。为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定的校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。继电保护的设计和整定。需要各种短路时的短路电流数据。电气主接线方案的确定；确定限制短路电流的设备。、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。总之，短路电流计算是一项很重要的内容。4.1.4 短路计算的基本假设正常工作时，三相系统对称运行；所有电源的电动势相位角相同；电力系统中各元

28、件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；系统短路时是金属性短路。4.1.5 短路点的选择选择通过导体和电器的短路电流最大的那些点为短路计算点，在计算电路图中，同电位的各短路点的短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的不同位置而不同。在校验电气设备和载流导体时，必须确定出电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。例如：两侧均有电源的断路器，如发电厂与系统相连的出线断路器和发电机、变压器回路是断路器，应比较断路器前后的短路时通过断路器

29、的电流值，选择最大者为短路点。母联断路器。应考虑当采用母联断路器向备用母线充电时，备用母线故障，流过该备用母线的全部短路电流。带电抗器的出线回路由于干式电抗器工作可靠性较高，并且断路器与电抗器间的连线很短，故障几率小，一般可选择电抗器后为计算短路点，这样出线可选择轻型断路器，以节约投资。取最严重的短路情况，分别在110kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路（点F1和点F2发生短路）,则选择这两处做短路计算，如图4-1所示。图4-1 等值电路4.2 短路电流的计算1.求系统电抗已知110kV母线的短路容量2000MVA，短路电流10.5KA。取2求变压器的电抗变压器的型号：SFZ10-4000

30、0/110,短路电压当点短路时,电路图如下所示：图4-2 等值电路已知短路电流为10.5kA，即三相短路电流周期分量有效值为:三相短路电流冲击电流最大值:冲击电流有效值：当点短路时（即10kV母线上）等效电路如下图所示：图4-3 等值电路总的电抗为：三相短路电流周期分量有效值为：三相短路电流冲击电流最大值:冲击电流有效值：计算结果表明：10kA侧的短路电流很大，需采取措施来进行限制。选择电抗器限制10kV侧的短路电流，因为10kV侧每回出线的负荷相同，所以可加设分裂电抗器。图4-4 等值电路电抗器的型号为：NKL-10-300,额定电压为：,额定电流为：，额定电抗选择4%。则额定容量为所以电抗

31、器的电抗为：总的电抗为：三相短路电流周期分量有效值为：所以电抗器的型号为：NKL-10-300-4。三相短路电流冲击电流最大值：冲击电流有效值：三相短路容量为：4.3 三相短路电流计算结果表表4-1 三相短路电流计算结果表短路点短路点额定电压平均工作电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流短路容量有效值最大值U/kVU/kV/kAI/kA/kA/kA/MVAF111011510.510.515.85526.7752000F21010.510.4210.4215.7326.57189.5第五章 电气设备的选择5.1 电气设备选择的条件尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方

32、法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。5.1.1 按正常工作条件选择电气设备1.额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.11.15倍，而电网运行电压的波动范围，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即2.额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电

33、气设备的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最低持续工作电流，即由于发电机、调相器和变压器在电压降低5%时，输出功率可保存不变，故其相应回路的应为发电机、调相器或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，应按过负荷确定(1.32倍变压器额定电流)；母线联络断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的。3开断电流断路器的额定开断电流是指在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流，它是表征断路器开断能力的重要参数。断路器在低于额定电压下，开断电流可以提高，但由于灭弧装置机械强度的限制，因此开断电流有一个极限值，该极限值称为极限开断电流，即断路器开断电流不能超过极限开

34、断电流。额定开断电流包括短路电流周期分量和非周期分量，而断路器的额定开断电流是以周期分量有效值表示，并计入了20%的非周期分量。一般中小型发电厂和变电站采用中、慢速断路器，开断时间较长（），短路电流非周期分量衰减较多，可不计非周期分量影响，采用起始次暂态电流校验，即：4.短路关合电流在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头之间在未接触时即有巨大的短路电流流过，更容易发生触头焊接和遭受电动力的损坏，并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

35、额定短路关合电流不小于短路电流的最大冲击值，即：5.1.2 环境条件对设备选择影响当电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰的厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用，该变电站建设在平原地区，可以不考虑环境条件的影响。5.1.3 按短路状态校验1.短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定的条件为式中：为短路电流产生的热效应；分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。2.电动力稳定校验电动力稳定是电气设

36、备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式中：分别为电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值；分别为短路冲击电流幅值及其有效值。同时，应按电气设备在特定的工程安装使用条件，对电气设备的机械负荷能力进行校验，即电气设备的端子允许负载应大于设备引线在短路时的最大电动力。5.2 主要电气设备的选择断路器和隔离开关是发电厂与变电站中主系统的重要开关器件。断路器的主要功能是：正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电路或推出运行，起控制作用；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，起保护作用。断路器最大特点是装有灭弧装置，能断开电气设备中的负荷电流和短

37、路电流。而隔离开关的主要功能是保证电气设备及装置在检修工作时的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。5.2.1 断路器的选择主变压器110kV侧的断路器的选择,已知主变压器的额定容量为,额定电压为。所以额定电流为：在系统中取过负荷系数为，则最大电流为：根据主变压器的额定电压、额定电流以及断路器安装在户外的要求，查手册可选LW6-110型六氟化硫断路器，本设计中110kV采用六氟化硫断路器，因为与传统的断路器相比较，该断路器采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的六氟化硫气体作为灭弧介质，具有优良的开断性能。该断路器运行可靠性高，维护工作量少，耐压高

38、，允许的开断次数多，检修时间长，开断电流大，灭弧的时间短，操作时噪声小，寿命长等优点因此可选用LW6-110型户外高压SF6断路器。表5-1 LW6-110型户外高压SF6断路器技术数据LW6断路器的固有分闸时间和燃弧时间均为0.03s，取继电保护后备保护时间为2s，所以短路热稳定计算时间为：由于，不计及非周期热效应。短路电流的热效应等于周期分量热效应，即：电气设备的热效应：动稳定的校验：断路器的动稳定电流,满足校验要求。热稳定的校验：故满足要求。查设备手册，选择LW6-110型SF6断路器，其参数如表5-2。表5-2 LW6-110型SF6断路器技术数据5.2.2 隔离开关的选择主变压器11

39、0kV侧的隔离开关的选择选择型号为:GW4-110D/1000-80,户外型隔离开关，其技术参数如下：表5-4 GW4-110D/1000-80技术数据选择的隔离开关额定电压为110kV，满足要求；隔离开关的额定电流为1000A，大于最大持续工作电流，满足要求。动稳定的校验：断路器的动稳定电流,满足校验要求。热稳定的校验：所以满足要求。5.2.3 电流互感器的选择110kV侧电流互感器的选择,根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点的要求，查设备手册，初步选择LCWB6-110B型电流互感器，其技术参数如下：表5-6 GN10-10T/3000-160技术数据2×600

40、/5P/P动稳定的校验：所以满足要求。热稳定校验：所以满足要求。5.2.4 电压互感器的选择110kV侧电压互感器的选择根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点的要求，查设备手册，110kV侧电压互感器初步选择YDR-110型，其技术参数如下：表5-8 YDR-110技术数据5.2.5 母线的选择1.110kV母线的选择根据已知条件，母线上短路时的短路电流为10.5kA，按照最大持续工作电流选择母线。查设备手册选用LGJ-185钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。2.10kV母线的选择母线上的最大持续工作电流为5.2.6 熔断器的选择

41、熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。变电站110kV电压互感器和10kV电压互感器以及站用变压器都用高压熔断器保护电气设备免受过载和短路电流的损害及用来保护电压互感器。按额定电压和开断电流进行选取。1.额定电压选择对于一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。但是对于充满石英砂有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中。2.额定电流的选择熔断器的额定电流的选择，包括熔断器管的额定电流和熔体的额定电流的选择。(1)熔管额定电流的选择。为了保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流应大于或等于熔体的额定电流，则有:(2)熔体额定

42、电流选择。为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路以及电动机自启动等冲击电流时误动作，保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流应根据电力变压器回路最大工作电流来选择：10kV侧熔断器的选择：选择RN2-10/0.5型户内熔断器，额定电压10kV，满足要求，断流容量1000MVA，主要技术数据如下：表5-10 RN210/0.5型户内熔断器技术数据3.开断电流校验校验式为：对于没有限流作用的熔断器，用冲击电流的有效值进行校验，且某些系列产品如屋外跌落式高压熔断器，尚需分别对开断电流的上、下限进行校验，以确保最小运行方式下的三相短路的有效开断；对于有限流作用的熔断器，

43、在电流达到最大之前已截断，所以不计非周期分量影响，而采用进行校验。5.2.7 支柱绝缘子和穿墙套管的选择1.型式选择根据安装地点、环境选择屋内、屋外或防污性及满足使用要求的产品型式。支柱绝缘子一般屋内采用联合胶装多棱式，屋外采用棒式，需要倒装时采用悬挂式。穿墙套管一般采用铝导体，对铝有明显腐蚀的地区可用铜导体。2.额定电压选择无论支柱绝缘子或套管都应符合产品额定电压大于或等于所在电网电压的要求。对于330kV屋外支柱绝缘子和套管宜选用高一电压等级的产品。3.穿墙套管的额定电流的选择具有导体的穿墙套管额定电流应大于或等于回路中最大持续工作电流，当环境温度，导体的，应按下式修正，即母线型穿墙套管无

44、需按持续工作电流选择，只需保证套管的型式与穿过母线的窗口尺寸配合。4.动稳定校验无论是支柱绝缘子或套管均要进行动稳定校验。布置在同一平面内的三相导体，在发生短路时，支柱绝缘子（或套管）所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。5.热稳定的校验具有导体的套管应对导体校验热稳定，其套管的热稳定能力，应大于或等于短路电流通过套管所产生的热效应，即注意：母线型穿墙套管无需热稳定校验。第六章 配电装置的选择配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用。配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常

45、运行情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此，配电装置应满足下述基本要求。1.运行可靠；2.便于操作、巡视和检修；3.保证工作人员的安全；4.力求提高经济性；5.具有扩建的可能。配电装置按电气设备的装设地点不同，可以分为屋内和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的称为装配配电装置；在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电路成套后运到现场安装使用的称为成套配电装置。室内配电装置的特点：由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积小；维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响；外界污秽空气对

46、电器影响小，可以减少维护工作量。屋外配电装置的特点：土建工作量和费用较小，建设周期短；与屋内配电装置相比，扩建比较方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业。成套配电装置的特点：电器布置在封闭和半封闭的金属中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；所有电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；运行可靠性高，维护方便。电气工程中常用配电装置配置图（也称布置图）、平面图和断面图来描述配电装置的结构、设备布置和安装情况。1.配置图是一种示意图，按选定的主接线方式来表示进线、出线、断路器、互感器、避雷器等合理分配于各层、各间隔中的情况，并表示导线和

47、电器在各间隔的轮廓外形，但不要求按比例尺寸绘出。通过配置图可以了解和分析配电装置的总体布置方案，统计所用的主要电气设备。2.平面图是在平面上按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的平面布置轮廓，平面上的间隔只是为了确定间隔数及排列，故不可表示所装电器。3.断面图是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空间位置、安装和相互连接的结构图，断面图也应按比例绘制。6.1 110kV配电装置110kV是变电站的高压侧，主接线采用的是桥形接线，该设计中的110kV配电装置采用屋外配电装置，是将所有电气设备和母线都装设在露天的基础、支架或构架上。屋外配电装置的结构形式，除与电气主接线、电压等级和电气设备类型

48、有密切关系外，还与地形地势有关。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型配电装置、高型配电装置和半高型配电装置。由于髙型和半髙型配电装置可大量节省占地面积，因而在电力系统中得到广泛应用。半髙型配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置，其占地面积比普通中型减少30%。半髙型配电装置介于髙型和中型之间，具有两者的优点。半髙型配电装置节约占地面积不如髙型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比髙型少。半髙型适用于110kV配电装置。所以110kV采用装配式半髙型配电装置。6.2 10kV配电装置10kV位于低压侧，该设计中10kV母线采用单母线分

49、段接线，高压开关柜的配电装置，由于断路器可迅速置换，这样可以不设置旁路母线，节省了投资成本，减少了占地面积。规程上要求：610kV配电装置一般为屋内布置，当出线不带电抗器时，一般采用成套开关柜单层布置，当出线带电抗器时，一般采用三层或二层布置。本设计中10kV出线不带电抗器，所以采用成套配电装置开关柜单层布置。我国目前生产335kV高压开关柜，分为固定式和手车式两类。1.手车式高压开关柜手车式高压开关柜是将高压开关柜中的某些主要电气设备（如高压断路器、电压互感器和避雷器等）固定在可移动的手车上，另一部分电气设备则安装在固定的台架上。当手车上安装的电气部件发生故障或需要检修、更换时，可以随同手车

50、一起移出柜外，再把同类型备用手车推入，就可立即恢复供电。相对于固定开关柜，手车式高压开关柜的停电时间大大缩短。这种开关柜检修方便安全，供电恢复快，供电可靠性高，主要用于大、中型变配电所和负荷较重要、供电可靠性要求高的场所。手车式高压开关柜的主要新产品有系列KYN、系列JYN等。KYN系列手车式高压开关柜。该开关柜是吸收国内外先进技术，根据国内特点设计研制的新一代开关设备。它用于接受和分配高压、三相交流50HZ单母线及母线分段系统的电能并对电路实行控制、保护和检测。如KYN-12JYN系列手车式高压开关柜。该开关柜是在高压、三相交流50HZ单母线及单母线分段系统中作为接受和分配电能用的户内成套配

51、电装置，由固定的壳体和可以移动的手车组成。柜体用钢板或绝缘板分割成手车室、母线室、电缆室和继电器仪表室，具有良好的接地装置和“无防”功能。如JYN-102.固定式高压开关柜金属封闭开关柜是指开关柜内除进、出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的成套开关设备。XGN系列开关柜，技术性能高，设计新颖。柜内仪表室、母线室、断路器室、电缆室等用钢板分隔封闭，使之结构更加合理、安全、可靠性高，运行操作及检修维护方便。XGN2-10系列开关柜适用于310kV单母线、单母线带旁路系统中作为接受和分配电能的高压成套配电装置。柜体骨架由角钢焊接而成，柜内由钢板分割成断路器室、母线室、电缆室、继电器室，并可通过门面的

52、观察窗和照明灯观察柜内各种主要元件的运行情况。该开关柜具有较高的绝缘水平和防护等级，内部不采用任何形式的相间和相对地的隔板及绝缘气体，二次回路不采用二次插头。KGN系列。是指柜内主要组成部件（如断路器、互感器、母线等）分别装在接地金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。根据上面的分析以及该变电站的已知条件，该变电站10kV侧的配电装置选择手车式高压开关柜，型号选择KYN-12.第七章 继电保护的配置电力系统中的发电机、变压器、输电线路、母线以及用电设备，一旦发生故障，迅速而有选择性地切除故障设备，既能保护电气设备免遭损坏，又能提高电力系统运行的稳定性，是保证电力系统及其设备安全运行最有效的方法

53、之一。实践表明，只有装设在每个电力元件上的继电保护装置，才有可能完成这个任务。继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并使断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。电力系统继电保护的基本任务是: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到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发生信号或跳闸。继电保护的基本要求：严格的选择性，需要的快速性，足够的灵敏性，必保的可靠性。常见的继电保护类型有：电网的电流保护，电网距离保护，输电线路纵联保护，自动重合闸，电力变压器保护 ，发电机保护，母线保

54、护。以介绍电力变压器保护为主。变压器的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备。因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。7.1 变压器的纵差动保护1.动作电流的整定原则躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定式为式中可靠性数，取1.3；外部短路故障时的最大不平衡电流。躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为：式中：可靠系数，取1.31.5；变压器的额定电流；励磁涌流的最大倍数，取48。躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流。差动保护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负荷电流，即：式中：可靠系数，取1.3；变压器

55、的最大负荷电流。在最大负荷电流不能确定时，可取变压器的额定电流。按上面三个条件计算差动保护的动作电流，并选取最大值。2.灵敏系数的校验差动保护的灵敏系数校验式为式中各种运行方式下变压器内部故障时，流经差动继电器的最小差动电流。灵敏系数一般不应低于2。7.2 主变压器的过电流保护保护动作后，跳开变压器两侧的断路器，保护的启动电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即：式中可靠系数，取1.21.3；返回系数，取0.850.95；变压器可能出现的最大负荷电流。7.3 主变压器的继电保护配置变压器的主保护通常采用差动保护和瓦斯保护。除了主保护外，变压器还应装设相间短路和接地短路的后备保护，通常采用过电流保护。对于变压器内部的某些轻微故障，灵敏性可能不能满足要求，因此变压器一