35kV110kV变电站电气主接线部分设计说明

1、10 kV/35 kV变电站电气主接线的设计挑选首先，根据任务书中给出的系统、线路和所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。设计首先查阅了相关资料，收集了大量关于研究课题的资料，并翻译了相关的国外资料。然后，对负荷分析进行了准确的计算和分析，并从负荷增长的角度阐述了建设变电站的必要性。然后，通过对拟建变电站的总结和考虑出线方向，以及对负荷数据、安全性、经济性和可靠性的分析，确定了110kV和35kV两个电压等级。对提出的方法进行了比较，确定了主接线的连接方式，并设计了主接线系统。110KV侧选择单母线分段接线方式，35KV单母线带旁路母线分段接线方式。然后通过负荷计算和供电范围确定主变压器的数量、容

2、量和型号，确定两台容量为31500KVA、型号为ssz 9-31500/110的变压器。明确了无功功率补偿。根据最大持续工作电流和短路的计算结果，选择高压熔断器、隔离开关、母线、电压互感器和电流互感器。对主变压器和防雷部分进行了整定计算和分析，确定了防雷方式，并制作了相应的原理图。从而完成110kV/35KV变电站电气部分的设计。关键词:变电站；变压器；主接线摘要在本设计中，依据系统给定的任务和负荷线以及所有的参数，进行负荷趋势分析。设计中首先查阅相关资料，收集和研究课题的大量资料和外文翻译的相关资料，然后进行负荷分析的精确计算和分析，从建立负荷增长的必要性来阐明，然后通过对拟建变电站总体方向

3、和出线的考虑，通过负荷数据分析，安全性，经济性和可靠性的考虑，确定了110 kV和35kV两个电压等级， 对比已有的确定主接线接线方式的方法，对主接线系统做了设计，110 KV侧选择单母线接线方式，35 KV侧选择带旁路母线接线方式，然后通过负荷计算，确定了主用电变压器的台数、容量和型号，确定了两台变压器，容量为31500 KVA，型号为SSZ9-31500/110，对无功补偿进行了明确，并采用单位价值法进行了短路计算分析和处理。 根据最持续工作和短路电流的计算结果，对高压熔断器、隔离开关、母线和电压互感器、电流互感器进行了选型。对主变压器进行了整定计算和分析，对部分矿井进行了计算和分析，确定

4、了矿井的方法，利用AUTOCAD制作了相应的原理图。从而完成了110 kV/35KV变电站部分的设计。关键词:换流站；变电站；电线第一章引言1.1变电站的背景和地址变电站的背景随着时代的进步，电力系统与人类的关系越来越密切，人们的生产生活离不开电的应用。如何控制电能，使之更好地为人们服务，就要控制电力，避免电能的损耗和浪费，把变电站的电能降下来，满足人们对电力的需求，控制电能的损耗。提高电能的应用效率。变电站是电力系统的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全和经济运行，是电厂和用户之间的中间环节，起着转换和分配电能的作用。根据远期负荷发展，决定建设一座中型110kV/35 kV变电站。变电站

5、建成后，将主要为本地区用户供电，特别是当地的大用户。提高供电水平。同时与其他地区的变电站联网，形成环网，提高了当地的供电质量和可靠性。变电站地址概述(1)当地年最高气温40，年最低气温-5；(2)海拔800米时；当地雷暴日为55天/年；(3)该变电站位于“薄石灰岩”地区，土壤电阻率高达1000。1.2变电站的意义从我国电网的实际运行出发，根据现有电网的特点，结合区域电力负荷发展、城市发展形势分析和负荷预测，对我国部分地区电网电压等级的选择进行了技术经济分析。随着110KV和35KV电网的共同发展，现阶段降压变电站及其电网主要用于负荷密度高的地区。从电网建设、成本分析、运营等方面。研究其负荷特性

6、、避峰措施，关注中高压配电网的电压水平、网络规划的优化、与邻近电网的协调等。根据我国的现状和发展趋势，对电网结构和配电电压的选择进行了经济技术比较和可行性分析，提高城乡电压水平是必然趋势。1.3本文的研究能力本论文主要完成“110kV/35kV降压变电站”的电气设计。本文的具体内容:1)负荷分析、变压器选择和功率补偿2)主接线设计3)短路计算4)各种开关设备的选择5)变压器继电保护设计6)防雷接地设计在设计的同时，要求独立完成“110kV/35kV降压变电站”的电气部分设计，绘制主接线图、继电保护图和防雷接线图。本设计要求参考各种相关资料，并根据相关技术规范和工程实例进行。第二章荷载分析与计算

7、2.1电力负荷概述2.1.1电力负荷分类方法1)按电力部门属性划分:工业用电，农业用电，交通用电2)按用电目的分为动力消耗、照明消耗、电加热消耗、各种电气设备和仪表的运行控制消耗和通讯消耗。3)根据电力用户的重要程度，分为类负荷、类负荷和类负荷。4)按负荷:最大负荷、平均负荷、最小负荷。2.1.2主要电力用户用电特征1)工业用电特征分析用电量大，约占全社会用电量的75%。用电量相对稳定。2)商业用电特征分析比重较小，约为4.2%。而且季节性很强。3)交通运输业用电量约占1.5%。4)城乡居民用电量这类用电占总用电量的比重有了很大提高，但比重不大，约占10%。5)功耗它不仅与用电设备的容量有关，

8、还与用电设备的负荷率和使用时间有关。2.1.3电力系统负荷的确定变电站主变压器容量的选择、电源的布置以及与电网的连接方案的设计等是非常重要的。电力负荷应在调查计算的基础上进行，短期负荷应准确、具体、可行。对于长期负荷，应根据电力系统和工农业生产发展的长期规划进行负荷预测。负荷发展水平往往需要多次测定，要认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复测定，综合平衡，才切合实际。电力系统在某一时间段(如一年或一天)内的最大负荷值称为该时间段内系统的综合最大电力负荷。其他时段的负荷值称为系统的综合电力负荷。系统中所有电力用户的最大负荷值不能同时出现。因此，系统的综合最大电力负荷值一般小于全系统所有用户的最

9、大负荷值之和，即pmax = k0pimax-系统的综合最大电力费用。K0-同时率，K01。max-每个用户的最大负荷之和。同时，速率与用户数量和每个用户的特点有关。一般可根据实际统计数据或设计手册确定。表2.1负载情况电压加载名称每周期最大负荷(KW)功率因数循环数电源模式线路长度(公里)35kv(备用两次)水泥厂60000.65一个天线六热力发电厂80000.73一个天线八中方变化50000.75一个天线15水电站70000.72天线12造纸厂50000.7一个天线102.2无功功率补偿2.2.1无功补偿的概念和重要性无功补偿是指在交流电力系统中，可以看作是两个不可分割的电力系统，有功负荷

10、和无功负荷。在运行、设计、监控和管理中，有功功率系统和无功功率系统通过功率因数有机地联系在一起，成为一个整体。如果交流系统运行的目的是输送和消耗能量，那么无功系统运行就是实现这一目的不可或缺的手段。它的存在维持了交流电力系统的电压水平，保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量，最大限度地减少了电网中的电能传输损耗。无功电源不足，即无功并联补偿容量不能满足无功负荷的需要，无功电源和无功负荷处于低压平衡状态。电力系统运行电压水平低给电力系统带来一系列危害:1 .设备产量不足；2.电力系统的损耗增加；3.设备损坏；4.电力系统的稳定性降低。无功补偿的必要性电压是电能质量的一项重要指标，对电力系统的安

11、全经济运行、用户的安全用电和产品质量都非常重要。用户消耗的无功功率是其有功功率的50% 100%，电力系统本身消耗的无功功率可达用户的10% 30%。此外，变压器中还有励磁支路损耗和绕组漏抗损耗两部分无功损耗，而无功功率不足会导致电压下降，功率损耗增加，电力系统的稳定性被破坏。因此，电力系统的无功功率和无功功率必须平衡，所以要进行无功补偿。无功补偿可以保证电压质量，降低网内有功功率和电压的损耗，对增强系统的稳定性具有重要意义。2.2.2无功补偿装置类型的选择1、无功补偿装置的类型无功补偿装置可分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。目前常用的补偿装置有静止补偿器、同步调相器和并联电容器。2.三种

12、常用补偿装置的比较与选择。这三种无功补偿装置直接或通过变压器并联到需要补偿无功的变电站的母线上。同步相机:同步相机相当于过励磁时空载运行的同步电机。它向系统提供无功功率，充当无功电源，可以提高系统电压。配有自动励磁调节装置的同步摄像机能根据安装现场的电压值平滑地改变输出或吸取的无功功率，从而调节电压。特别是当有强制励磁装置时，在系统故障时可以调节系统的电压，有利于提高系统的稳定性。但同步相机是旋转机器，操作维护复杂。其有功功率损耗较大。小容量相机每千伏安容量的投入成本也大。所以同步摄像机适合大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不安装。在我国，枢纽变电站往往安装同步调相摄像机，以平滑调节电压，

13、提高系统稳定性。静止补偿器:静止补偿器由电力电容器和可调电抗并联组成。电容器可以放出无功，电抗器可以吸收无功。根据电压调节的需要，电容器组中的无功功率可以被可调电抗器吸收，通过静态补偿来调节无功功率输出的大小和方向。静止补偿器是一种技术先进、性能可调、使用方便、经纪性能良好的动态无功补偿装置。静止补偿器能够快速平滑地调节无功功率，满足无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能作为电源而不能作为负载，且调节不能连续的缺点。与同步调相器相比，静止补偿器运行维护简单，功率损耗低，能够分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷的适应能力强，因此在电力系统中得到广泛应用。(但是这个设备太

14、贵了，不能用在这个设计中)。电力电容器:电力电容器可以三角形和星形连接到变电站母线上。它提供的无功功率值与所有节点的电压成正比。电力电容器的安装容量可大可小。而且可以集中安装，也可以分散安装，为无动力地面供电，运行时功率损耗也小。另外，因为它没有转动部件，所以维修方便。为了调节电容器在运行中的功率，也可以将电容器连接成几组，根据负荷的变化投切。在比较了上述三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。无功补偿装置容量的确定:现场经验一般按主变压器容量的10%-30%确定无功补偿装置的容量。并联电容器装置的分组。1.分组原则1)并联电容器装置的分组主要由系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波

15、含量等因素确定。2)对于单独补偿的设备，如电动机的并联电容器装置、小容量变压器等。，不必将它们分组，但可以直接与设备连接，并与设备同时打开和关闭。对于有主变压器有载调压装置的110KV220KV变电站，应按有载调压装置分组，并根据电压或功率要求自动投切。3)终端变电站并联电容器设备主要用于提高电压和补偿变压器的无功损耗。此时各组应能随电压波动实现自动切换。投切任何一组电容器引起的电压波动不应超过2.5%。2.分组方法1)并联电容器的分组方式有等容量分组、等容量分组、带总断路器的等容量分组、带总断路器的等容量分组。2)各种分组方法的比较a、等差容量分组方式:由于分组容量是等差串联的，因此并联电容

16、器装置可以根据不同的开关方式获得多种容量组合。分组的数量可以少于等容量分组，可以满足更多容量组合的要求，从而节省环路设备的数量。但在改变容量组合的运行过程中，无功补偿会发生较大变化，分组容量较小的分组断路器可能会频繁操作，断路器的检修间隔会缩短，从而增加电容器组退出运行的可能性。因此应用范围有限。B.当并联电容器组因短路故障而切除时，整个并联电容器装置将失去作用。c、等容种植制度是一种广泛使用的种植制度。综上所述，在本设计中，无功功率补偿装置被分成容量相等的组。并联电容器装置的接线:并联电容器装置的基本接线可分为星形(Y)和三角形()。经常使用由星衍生的双星，在某些情况下，也使用由三角形衍生的

17、双三角形。根据电气工程电气设计手册(一次部分)P502页表9-17，应采用双星形连接。由于双星接线更简单，可靠性和灵敏度高，不会对电网通信造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。中性点接地方式:变电站的无功补偿主要是补偿主变压器和负荷的无功功率。因此，并联电容器装置安装在变电站的低压侧，所以采用中性点接地方式。当功率因数不满足要求时，先补偿自然功率因数，再进行人工补偿。自然补偿方法有:(1)合理选择电机规格和型号；(2)防止电机空载运行；(3)合理选择变压器容量；(4)保证电机的维修质量；(5)交流接触器的节能运行。人工补偿的方法有:(1)并联电容器的人工补偿1)有功功率损耗小，约

18、0.25%-0.5%，同步相机约1.5%-3%；2)无转动部件，操作维护方便；3)可根据系统需要增加或减少安装容量，改变安装位置；4)单个电容的损坏不影响整个装置的运行；5)短路时，同步摄像机增加短路电流，增加用户开关的分断能力。电器没有这种缺点。(2)同步电机补偿(3)动态无功补偿补偿前系统的平均功率因数为:主动荷载系数，一般为0.7 0.75。这个设计需要0.75。无功负荷系数，一般为0.76 0.82，本设计取0.8。从0.7增加到0.9所需的补偿容量为甘油三酯甘油三酯安装大容量电力电容器，均匀分布在两条35kV母线上，35KV出线回路数为8路。本期采用两组电力电容器，每组配置9000k

19、var电容器组。2.3主变压器的选择2.3.1载荷分析和计算如果供配电系统能在正常条件下可靠运行，就必须正确选择电力变压器、开关设备和电线、电缆等。计算电力负荷是必要的。计算负荷是电源设计和计算的基本依据。负荷计算的正确与否，将直接影响到电气设备和电线电缆的选择是否经济。计算负荷不能过大，否则选用的电气设备和电线电缆过大，造成投资和有色金属的浪费，计算负荷也不能过小，否则选用的电气设备和电线电缆长期超负荷，会增加功率损耗和过热，导致绝缘过于老化甚至烧坏。因此，根据不同的计算目的和不同类型的用户及负荷，在实践中总结出各种计算方法，包括估算法、需求系数法、二项式法、单相负荷计算法等。本设计采用了需

20、求系数法。变电站负荷分析的计算公式如下:主变压器的选择在变电站中，用于向电力系统或用户输送电力的变压器称为主变压器。35 110 kV变电站设计规范规定，主变压器的数量和容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电量和运行方式确定。有一次和二次负荷的变电站应安装两台主变压器。当技术经济合理时，可安装两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电站，当其中一台主变压器断开时，其他主变压器的容量不应小于总负荷的60%，并应保证用户的第一、二负荷。在有三种电压的变电站中，如果通过主变压器各侧线圈的功率达到变压器容量的15%以上，则主变压器应采用三线圈变压器。主变压器的数量和容量直接影响主接线的形式和配电设

21、备的结构。装有两台及以上主变压器的变电站，当其中一台主变压器断开时，其他主变压器的容量不应小于总负荷的60%，并应保证用户的第一、二负荷。对于更多的负载，取70%。那么70% =24522(千伏安)。根据负荷计算，安装两台主变压器，每台变压器的额定容量按下式选取，故可选用两台SZ9-31500/110的变压器。当一台主变压器退出运行时，即使不考虑变压器的意外过载能力，也能保证向61.0%的负荷供电。表2.3主变压器参数的技术参数模型设计效率(千伏安)额定电压开路损耗(千瓦)负载损耗(千瓦)空载电流(%)短路阻抗(%)连接组标签一次(千伏)丝锥周长(%)次级(千伏)SZ9-31500/11031

22、50011022.56.3(6.6)10.5(11)0.030.1340.710.5YNd11括号中的电压是降压变压器的电压。第三章电气主接线设计3.1变电站主接线的要求和设计原则现代电力系统是一个庞大而紧密的整体。各类发电厂和变电站完成整个电力系统的发电、变电和配电任务。主接线的质量不仅影响发电厂、变电站和电力系统本身，而且影响工农业生产和人们的日常生活。因此，发电厂和变电站的主接线必须满足以下基本要求。主接线是变电站设计的首要任务，也是电力系统的重要组成部分。主接线方案的确定与电力系统和变电站运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的制定有

23、很大影响。因此，主接线的设计必须正确处理各方面的关系，综合分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。3.1.1变电站主接线的基本要求1、运行的可靠性维修时断路器是否影响供电；以及检修设备和线路时的停电次数和停电时间长短，以保证对重要用户的供电。2.它具有一定的灵活性。主接线正常运行时，可根据调度的要求灵活改变运行方式，达到调度的目的，在出现各种事故或设备检修时，可尽快撤出设备。切断故障停电时间最短，影响最小，重新维修可以保证维修人员在维修时的安全。3.操作要尽量简单方便。主接线应简单明了，易于操作，操作步骤尽量简单，便于操作人员掌握。复杂的接线不仅操作不便，还经常造成操作人员的误

24、操作和事故。但接线过于简单，可能不符合运行方式的需要，还会造成操作不便或不必要的停电。4.经济理性。主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，并使其尽可能发挥其经济效益。5、应该有扩张的可能性。由于我国工农业的快速发展，电力负荷迅速增加。因此，在选择主接线时，应考虑扩展的可能性。变电站电气主接线的选择主要取决于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷性质、出线数量、电网结构等。3.1.2变电站主接线的设计原则1.变电站高压侧的接线应尽量采用少断路器或无断路器的接线方式。在满足继电保护要求的情况下，区域线路上也可采用分支接线，但系统骨干网上不得采用分支分界。

25、2.35-60kV配电装置中，线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线。如果连接的电源较多，出线较多，负荷较重或在污秽地区，可采用双母线连接。3.在6-10kV配电装置中，当回路数小于5次时，一般采用单母线配置方式。当回路数为6次及以上时，采用单母线分段接线。当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。4.在110-220kV配电设备中，线路在4次以上时一般采用双母线接线。5.当采用SF6等性能可靠、维护周期长的断路器快速替代手车断路器时，不需要旁路设施。总之，以设计原材料和设计要求为依据，以有关技术规范和规程为标准，结合具体工作特点，基础数据准确，分析全面，做到技术

26、先进与经济实用并重。3.2 110kv侧主接线方案选择根据任务书要求，每转最大负荷60000 kVA。本设计提出两个方案进行经济技术比较。根据110 kV-35KV变电所设计规定，当110 kV线路有六回及以上时，宜采用双母线接线。在单母线、分段单母线或双母线的110 kV-35KV主接线中，不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。当35 110 kV线路有两回或两回以下时，宜采用桥式、线路变压器组或线路分支接线。超过两次时，宜采用扩展桥、单母线或分段单母线连接。35 63 kV线路有8条及以上时，也可采用双母线接线。当110kV线路数大于6次时，应采用双母线接线。在35 110

27、 kV主接线采用单母线、分段单母线或双母线，不允许检修断路器时，可设置旁路设施。因此，预选方案为:双母线接线，单母线分段接线。一、方案，双母线连接1.优势:1)、可靠供电，通过两组母线隔离开关的倒换，可以轮流进行。在不中断供电的情况下检修一组电线。一组母线故障后，可以迅速恢复供电。检修任一回路母线隔离开关，仅停止该回路。2)、调度灵活，各电源、各回路负荷可任意切换分配到任意母线上工作，可灵活满足系统中各种运行方式的调度和系统潮流变化的需要。3)扩展方便，不会影响向双母线任意一侧扩展。两组母线的电源和负荷均匀分布，不会造成原电路停电。当有双回路架空线时，可以按顺序排列，这样在连接不同母线时，就不

28、会被分割成单母线。这导致输出线交叉。4)便于实验。当单个电路需要单独测试时，可以将电路分开，单独连接到一组母线上。2.缺点:1)、增加一组母线，每条回路将需要增加一组母线隔离开关。2)母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易出现误操作。为避免隔离开关误操作，隔离开关和断路器之间应装设联锁装置。3.适用范围:1)、6-10KV配电设备，当短路电流较大时，需要安装电抗器。2)、35-63KV，电路总数超过8次时，或连接电源多，电路负荷大时。3)、110-220KV，出线回路5次及以上时；或当110-220千伏时当出线回路数为4个或更多时，配电设备在系统中起着重要作用。图3.1双母线接线二。

29、单母线分段接线:1.优势:1)断路器将母线分段后，重要负荷可从不同的区段引出两路，提供双回路供电。2)安全性和高可靠性。当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障段，以保证正常母线不间断供电，防止重要用户停电。2.缺点:1)当母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的复归维修期间所有道路都必须切断。2)膨胀需要在两个方向上平衡，以确保均匀的载荷分布。3)出线回路为双回路时，母线出线经常交叉。3.适用范围:1)6-10KV配电装置出线回路数为6个及以上时。2)35-63KV配电装置出线回路数为4-8圈。3)110-220kv配电装置出线回路数为3-4圈时。图3.2单母线分段接线方案比较:方案1在调度

30、上比方案2更灵活。每个电源和每个电路负荷可以任意分配到某一组母线上，所以当母线或母线隔离开关故障或检修时，母线上的电路不需要断电，保证正常母线不间断供电，防止重要用户断电。通过以上两种方案的比较，结合现代科学的进步，新型断路器的停电检修周期延长，可以不考虑断路器的停电检修。结合经济建设的需要，在满足要求的前提下，尽可能节省设备投资。因此，第二种方案中的110 kV变电站拟设计接线为单母线配置，可以满足要求。从技术上和经济上来说，第二种方案显然是合理的。由于该站为区域变电站，因此应具有较高的可靠性和灵活性。经过综合分析，决定选择方案二作为最终设计方案。结论:110 kV侧采用单母线分段接线。3.

31、3 35kV侧主接线方案选择该变电站共有8条35kV线路，有两种方案可供选择:双母线接线或带旁路的单母线分段接线。根据当地电网特点，该变电站电源主要集中在35kV侧，停电时不允许检修断路器，应设置旁路设施。第一，该方案供电可靠，调度灵活，但倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。方案二经济性好，供电可靠性能满足要求，故35kV侧接线采用方案二。带旁路的单母线段母线连接。图3.3双母线接线二是方案简单明了，易于操作，不易误操作，设备少，投资少，占地面积小。旁路断路器可以代替出线断路器，出线断路器可以不停电检修，保证重要回路特别是动力回路不停电。图3.4带旁路母线的单母

32、线段接线第4章短路计算4.1短路计算的原因和目的由于设备绝缘损坏、架空线或接地导线之间短路，或大气中雷电过电压对工作人员误操作，都可能造成相与地之间的导电部分短路，短路电流高达数万、数十万安培。如此大的电流产生的热效应和机械效应会损坏电气设备，威胁人身安全。由于短路时系统电压突然下降，设备无法运行。中性点直接接地系统中的单相接地会对相邻通信设备造成严重干扰和危险影响，因此电力系统必须计算短路故障。另外，对于电气设备的规格选择，继电保护的调整和整定，载流导体发热和电动势的计算，都需要计算系统短路故障。短路计算应选择具有足够机械稳定性和热稳定性的电气设备。为了合理配置各种继电保护和自动装置，正确整

33、定其参数，需要对电网中的各种短路进行计算和分析。在设计和选择发电厂电力系统电气主接线时，需要计算短路电流，以便比较不同的接线方案，确定是否需要采取限制短路电流的措施。电力系统暂态稳定计算、短路对用户工作影响的研究等。还包括短路计算的容量。在确定输电线路对通信的干扰和分析已发生的故障时，必须进行短路计算。4.2短路计算的计算条件一、基本条件:短路计算采用以下假设和原则: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是相同的。3.电力系统中各元件的磁路不饱和，即有铁芯的电气设备的电抗值不随电流变化。4.短路发生在短路电流最大的时刻。5.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。6.除

34、计算短路电流和低压网络短路电流的衰减时间常数外，忽略元件电阻。7.元件的计算参数都是额定的，不考虑参数误差和调整范围。8.传输线的电容被忽略。二。一般规定:1.检查导体和电器的动态稳定性和热稳定性，以检查用电器开断电流所用的短路电流。应计算本工程设计的容量，并考虑电力系统5-10年的长期发展规划。在确定短路电流时，应在可能出现最大短路电流的正常接线模式下，而不是在仅在切换过程中可能并联运行的接线模式下。2.选择导体和电器的短路电流。在电气连接网络中，应考虑具有反馈功能的异步电动机的影响和电容器补偿放电电流的影响。3.在选择导体和电器时，对于无电抗器回路的计算短路点，应选择正常接线方式下短路电流

35、最大的点；对于带电抗器的6-10kV出线，在选择母线与母线隔离间的导线和套管时，短路计算点应选在电抗器之前，其他导体和电器的计算短路点一般选在电抗器之后。4.电器的动稳定和热稳定与电器的开断电流有关，开断电流一般用三相短路电流计算。如果中性点直接接地系统和自耦变压器回路中的单相和两相接地短路比三相短路更严重，则应按严重计算。4.3最大和最小运行模式分析在选择保护方式分析时，大部分保护必须仔细分析，考虑采用哪种运行方式作为计算的基础。一般来说，当系统的各种故障参数增加时，如电流保护，应运行所选择的保护模式。通常要根据系统的最大运行方式来确定保护整定值，以保证选择性，因为只要是在最大运行方式下，就

36、可以保证选择性。然后，在其他操作模式下，可以保证选择性；灵敏度检查要按照最小运行模式进行，因为只要在最小运行模式下灵敏度合格，其他运行模式下的灵敏度就会更好，可以因为拍手参数的减少而保护动作。比如低压保护正好相反。此时应按照最小运行模式进行设置，按照最大运行模式检查灵敏度。最大操作模式根据系统最大负荷的要求，将电力系统中能投入运行的发电设备全部投入运行(全部或大部分投入运行)，将所有线路和指定中性点投入运行的方式称为系统最大运行方式，即QF1和QF2处于合上状态。对于继电保护来说，是指系统在最大运行方式下短路时，通过保护的短路电流最大时的系统接线方式。在本次设计课题中，该变电站的最大运行方式是

37、两台31500KVA的变压器并联运行，以便带全部负荷运行。但是，由于纵联差动保护，当其外部故障发生时，该保护不应动作。为了便于变压器纵差的整定计算，变压器高压侧和低压侧短路点的电流应为支路电流。因此，变压器高压侧短路点电流由变电站高压侧输入。当断路器闭合时，短路电流流过变压器的高压侧。变压器低压侧短路电流是系统并联运行桥的短路装置连接时，单台变压器投入运行时流入变压器低压侧的短路电流。最小操作模式根据最小系统负荷，将系统的最小运行方式称为相应系统接线投入运行且系统只有少数中性点接地的运行方式。本次设计课题中，变电站的最小运行方式是单台变压器投入运行时，QF1和QF2均处于开路状态。4.4短路计

38、算图4.1电力系统短路图及其简化图(1)确定参考值。拿但是(2)主要元件的电抗标准值拿架空线电抗标准值电力变压器电抗标准值(3)求点短路总电抗、三相短路电流和短路容量的标称值。总电抗标准单位值=三相短路电流周期分量的有效值其他三相短路电流为短路浪涌电流和短路浪涌电流的有效值为三相短路容量(4)求点短路电流、三相短路电流和短路容量的总电抗标准值。总电抗在不同的运行模式下标出。=三相短路电流周期分量的有效值不同运行模式下的其他三相短路电流为短路浪涌电流和短路浪涌电流的有效值为三相短路容量110KV侧主变进线35KV侧主变进线对于35KV侧出线，共有8条出线，每条出线上的负荷相同，只能短路一点。第5

39、章开关设备的选择和校准5.1电气设备选择概述电器的选择是发电厂和变电站电气设计的主要内容之一。正确选择电器是电气主接线和配电设备安全经济运行的重要条件。在选用电器时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选用合适的电器。虽然电力系统中各种电器的功能和工作条件不同，具体选用方法也不完全相同，但其基本要求是相同的。要可靠工作，必须按正常工作条件选择电器，按短路状态校核热稳定性和动稳定性。1、选择的原则1)、应满足正常运行、维护、短路和过电压的要求，并考虑长远发展。2)根据当地环境条件检查。3)、应力求技术先进、经济合理。4)、与整个工程的建设标准要协调一

40、致。5)尽可能减少同类设备的种类。6)选用的新产品应有可靠的实验数据。2.设备的选择和校准。(1)根据正常工作条件选择电器。额定电压在选择电器时，一般来说，电器的额定电压不能低于装置所在地电网的额定电压，即额定电流电器的额定电流是指电器在额定环境温度下的长期允许电流。不应小于电路在各种合理运行模式下的最大连续工作电流，即(2)根据当地环境条件。在选择电器时，还要考虑电器安装地点的环境条件(尤其是小环境)。当气温、风速、污染程度、海拔、地震烈度、冰层厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。(3)根据短路情况进行检查。短路热稳定性检查当短路电流通过电器时，电器各部件的温度不得超过允许值。

41、满足如下热稳定性条件式中短路电流引起的热效应；T 电器允许的热稳定电流和时间。电动稳定性检查电气稳定性是电器承受短路电流机械作用的能力，也称动态稳定性。满足动态稳定性条件如下或者式中-短路冲击电流的幅值及其有效值；-电器允许的动态和稳定电流的幅值和有效值。在下列情况下，可以不检查热稳定性或动态稳定性:1)熔断保护电器的热稳定性是由熔断时间保证的，所以不需要检查热稳定性。2)受限流熔断器保护的设备可以不进行动态稳定性检查。3)安装在电压互感器回路中的裸露导体和电器可不进行动态和热稳定性检查。短路计算时间在校核电器的热稳定性和分断能力时，还需要合理确定短路计算时间。检查热稳定性的计算时间是继电保护

42、动作时间和相应断路器完全打开时间之和，即= +和=式中断路器完全打开的时间；后备保护动作时间；断路器的固有断开时间；断路器断开时的电弧持续时间。断路器应能在最严重的情况下分断短路电流，因此断路器的计算时间应为主保护时间和断路器固有分闸时间之和。(4)短路验证时短路电流的计算条件所用短路电流的容量应根据具体工程的设计规划容量进行计算，并考虑电力系统的长远发展规划；电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式计算，而不是只在切换过程中才可能并列的接线方式；一般用三相短路检查短路的类型；当发电机出口两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中单相、两相接地短路比三相短路更严重时，应按严重情况进行检

43、查。为使电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并满足一定时期内电力系统发展的需要，用于验算的短路电流应按下列条件确定:1)容量和接线应根据本工程设计最终容量进行计算，并考虑电力系统的长远发展规划(一般为本工程建成后5 10年)；接线应采用可能引起最大短路电流的正常接线方式，但不考虑切换过程中可能短时间并列的接线方式。2)一般按三相短路检查短路类型。如果其他类型的短路比三相短路更严重，则应按最严重的情况进行检查。3)计算短路点。选择通过电器的短路电流最大的点作为短路计算点。5.2 110kv侧断路器的选择本设计110KV侧断路器采用SF6高压断路器。与传统断路器相比，SF6高压断路器具有安全可靠

44、、分断性能好、结构简单、体积小、重量轻、运行噪音低、维护方便等优点。它已广泛应用于所有电压等级的电力系统中。110KV配电装置在室外，所以断路器也在室外。电工电气设备手册(第一册)各种110KVSF6高压断路器比较时应采用LW11-110型断路器。高压断路器的主要功能是:正常运行时，可用于改变运行方式，将设备或线路接入回路或退出运行，起控制作用；当设备或电路出现故障时，能迅速切除故障电路，保证无故障部分的正常运行，起到保护作用。高压断路器是开关设备中最完善的设备。它最大的特点是可以断开电路中的负载电流和短路电流。额定电压:= 110KV，合格；额定电流:，合格；额定开断电流:，合格；短路闭合电

45、流:合格；动态稳定性检查:2.6卡，合格；热稳定性检查:合格；本变电站高压断路器的选择如下:110kV线路侧和变压器侧:选用LW11-110 SF6户外断路器。表5.1 110kv侧断路器的选择计算数据LW11-110110千伏110千伏173(A)1600(A)1.569卡31.5卡2.37卡80千安2.6卡3969(KA)4千安80千安5.3 35kV侧断路器的选择35KV侧断路器的主要功能是:正常运行时，用于切换运行方式，将设备或线路接入回路或退出运行，起控制作用；当设备或电路出现故障时，能迅速切除故障电路，保证无故障部分的正常运行，起到保护作用。35KV侧断路器是开关柜中最完善的设备。

46、它最大的特点是可以断开电路中的负载电流和短路电流。35kV线路侧和变压器侧选用ZW7-40.5户外真空断路器。额定电压:，合格；额定电流:，合格；额定开断电流:，合格；短路闭合电流:合格；动态稳定性检查:11(KA)，合格；热稳定性检查:合格；35kV线路侧和变压器侧:选用ZW7-40.5真空户外断路器。表5.2 35kV侧断路器的选择计算数据ZW7-40.535千伏40.5千伏546(A)1600(A)3.22(KA)31.5卡4.86卡80千安11(KA)3969(KA)8.21(KA)80千安隔离开关的选择隔离开关也是变电站常用的电器，需要与断路器配合使用。但隔离开关没有灭弧装置，不能用

47、来通断负载电流和短路电流。隔离开关的主要用途:(1)隔离电压检修电气设备时，用隔离开关将被检修设备与电源电压隔离，以保证检修安全。(2)备用母线或旁路母线投入运行改变运行方式时，一般采用隔离开关配合断路器，相互配合。(3)分合闸小电流。由于隔离开关具有一定的分合闸小电感电流和电容电流的能力，一般可用于以下操作:分合闸避雷器、电压互感器和空载母线；启闭励磁电流小于2A的空载变压器；关闭电容电流小于5A的空载线路；5.6互感器的选择变压器(包括电流互感器TA和电压互感器TV)是一次系统和二次系统之间的接触元件，用于向测量仪表和继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障。变压器

48、的作用是将一次回路的高电压、大电流变为二次回路的标准低电压(100V)和低电流(5A或1A)，将测量仪表和保护装置标准化、小型化，使其结构紧凑、价格便宜、便于装屏。二次设备与高压部分隔离，变压器二次侧接地，保证了设备和人员的安全。电压互感器的选择应满足继电保护、自动化装置和测量仪表的要求。1.3-20kV配电设备应采用油绝缘结构，或采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。2.35kV配电设备应采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。3.当ll0kV及以上配电设备的容量和准确度等级满足要求时，应采用电容式电压互感器。根据3 110 kV高压配电装置设计规定，受熔断器保护的电压互感器的动态稳定性和热稳

49、定性可以不进行校核。(1)110kV电压互感器:出线电压互感器选用TYD-110成套电容式电压互感器，母线电压互感器选用JDCF-110单相瓷隔离电压互感器。初级电路电压:合格；二次回路电压:110/合格。(2)35kV电压互感器:母线电压互感器选用JDZXW-35单相环氧浇注隔离电压互感器。一次回路电压:，合格；二次回路电压:110KV，合格。电流互感器的选择和校准(1)110kV电流互感器:选用LCWB6-110电流互感器。一次回路额定电压和电流:，合格；，合格；热稳定性检查:2.6卡(KA)，合格；动态稳定性检查:，合格；(2)35kV电流互感器:线路侧选用LZZB8-35电流互感器。一

50、次回路额定电压和电流:，合格；，合格；热稳定性检查:11(KA)(KA)，合格；动态稳定性检查:，合格；变压器侧选用LR-35电流互感器。一次回路额定电压和电流:，合格；，合格；热稳定性检查:11(KA)(KA)，合格；动态稳定性检查:，合格；5.7高压侧熔断器的选择变电站内的35kV电压互感器和l0kV电压互感器由高压熔断器保护，无需安装断路器。保护电压互感器的熔断器应根据额定电压和分断电流来选择。最大 I保险丝 I基极1.所用变压器高压侧熔断器为成套设备，保护选用RN1-10熔断器。2.35kV电压互感器选用RW9-35高压熔断器。3.l0kV电压互感器为成套设备，选用RN2-L0型高压熔

51、断器。熔断器是最简单的保护电器，用于保护电气设备不受过载和短路电流的影响。对于用于保护电压互感器的高压熔断器，只应选择额定电压和分断能力。35kV高压熔断器，RXW-35/0.5户外跌落式高压熔断器，额定电压:，合格；截止容量:，合格。5.8总线选择和校准总线选择和校准的一般规定(1)母线的截面s()按正常运行的最大电流，即长期发热的允许电流选取。要求导体站电路中的最大连续工作电流不应大于导体长期发热的允许电流，即(2)按短路热稳定性检查:其中c是散热系数集肤效应系数(3)按电晕电压检查(35kV及以上母线):使晴天工作电压小于临界电晕电压，即式中临界电晕电压(kV)，其值计算如下:其中k三相

52、导线等边三角形排列取1，水平排列取0.96；导体表面粗糙度系数，管状母线和单根导体为0.98 0.93，多股导体为0.98。0.870.83;空气的相对密度；R 导体的半径，矩形母线是四个角的曲率半径；a-相间距离。(4)检查硬母线的动态稳定性。类型容许应力该变电站的母线选择和校准(1)1)110kv母线的选择110kV母线按最大可能负荷63000kW计算，最大负荷将维持在当地常温25持续工作电流为:计算到温度t=40，则式中-温度修正系数。该级母线采用管式母线，选用LGJ185，载流量为510A。热稳定性检查:=，合格；电晕验证:=84合格；35kV母线:本电压等级母线选用管母线LGJ185

53、，载流量为510A。热稳定性:=，合格；电晕电压:=84合格。第六章变电站继电保护6.1继电保护的任务和要求在供电系统的正常运行中，由于各种原因可能出现各种故障或异常状态，其中最严重的是短路，会导致严重的后果，如烧毁或损坏电气设备，造成大面积停电，甚至破坏电力系统的稳定性，造成系统振荡或断线。因此，必须采取各种有效措施来消除或减少故障。一旦系统发生故障，应迅速拆除故障设备，恢复正常运行。出现异常运行状态时，应及时处理，以免造成设备故障。继电保护装置是一种能显示报警信号的自动装置。继电保护的任务是:1)自动、快速、选择性地将故障设备从供配电系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电。2)正确反

54、映电气设备的异常运行状态，并发出报警信号，以便运行人员采取措施恢复电气设备的运行。3)配合供配电系统的自动化装置，提高供配电系统的供电可靠性。继电保护要求6.2继电保护的接线方式和运行方式在高压线路的继电保护装置中，启动继电器与电流互感器之间主要有两种连接方式:两相二继电器式和两相一继电器式。1.两相双继电器连接就此而论，如果初级电路中发生三相短路或两相短路，至少一个继电器将动作，从而使初级电路的断路器跳闸。为了表达这种接线方式下继电器电流与电流互感器二次电流的关系，特别引入了一个连接系数Kw。两相继电器接线的一次回路发生任意相间短路时，KW=1，即其保护灵敏度相同。2.两相继电器连接这种接线

55、也叫两相电流差接线。正常运行时，流入继电器的电流是两相电流互感器的二次电流之差。当一次回路发生三相短路时，流入继电器的电流是电流互感器二次电流的两倍，即=单相继电器接线可以反映各种相间短路故障，灵敏度不同，有的甚至相差一倍，不如两相双继电器接线。但它需要的继电器少，更简单，更经济。3.三相三继电器接线三相三继电器接线方式将三个电流继电器分别与三个电流互感器连接，可以反映各种短路故障。流入继电器的电流等于电流互感器二次绕组的电流，在任何短路情况下其连接系数都等于1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统中，保护相间短路和单相短路。继电保护装置的操作电源有两种:DC操作电源和交流操作电源。交流操作

56、电源具有投资少、操作维护方便、二次回路简单可靠等优点，在中小型工厂中得到广泛应用。运行由交流电源供电的继电保护装置主要有以下两种运行方式:1、直接行动型断路器手动操作机构的过电流脱扣器(脱扣线圈)YR作为直动式过电流继电器，接成两相一继电器式或两相二继电器式。正常运行时，YR流过的电流远小于其动作电流，所以不动作。当初级电路中出现相间短路时，YR动作，使断路器QF跳闸。这种运行方式简单、经济，但保护灵敏度低，在实际中很少使用。2.“去分路跳闸”运行方式在正常运行期间，电流继电器KA的常闭触点将短路并分流跳闸线圈YR，并且没有电流流过YR，因此断路器QF不会跳闸。当一次回路发生相间短路时，电流继

57、电器KA动作，其常闭触点断开，使跳闸线圈YR的短路分流支路切除(即所谓的“去分流”)，使电流互感器的二次电流全部通过YR，使断路器QF跳闸，即所谓的“去分流跳闸”。这种运行方式接线简单、灵敏可靠，但要求电流继电器KA触点的分断能力足够大。电流继电器GL-15、16、25、26等。目前生产的具有相当大的触头容量，短时分断电流可达150A，完全能满足短路时“分流跳闸”的要求。因此，这种并联跳闸的运行方式现已广泛应用于工厂供电系统中。6.3主变压器保护的规划和整定现代变压器虽然结构可靠，但故障机会较少，但实际运行中仍可能出现各种类型的故障和异常运行。为了保证电力系统的安全连续运行，将故障和异常运行对

58、电力系统的影响限制在最低限度，必须根据变压器的容量和电压互感器保护的配置原则。通常，变压器应配备以下保护装置:1.短路保护。2.后备保护。3.过载保护。4.变压器油箱故障及油位降低的气体保护。5.中性点直接接地电网中变压器外部接地短路时的零序电流保护。变压器的过流保护、电流速断保护和过载保护。1)变压器过流保护的组成和原理，无论是计时还是反时限，都与线路过流保护相同。变压器过流保护的动作电流整定公式与线路过流保护基本相同。它的动作时间是按照阶梯原理整定的，和线路电流保护完全一样。在系统最小运行方式下，变压器低压侧母线发生两相短路时，应根据高压侧的穿越电流值测试变压器过流保护的灵敏度。要求如果不

59、满足要求，可以采用低压闭锁电流保护。2)变压器电流速断保护。变压器电流速断保护的原理和组成与线路电流速断保护完全相同，变压器电流速断保护的动作电流整定公式与线路电流速断保护基本相同。只是低压母线三相短路电流循环分量的有效值要换算成高压侧的直通电流值，即变压器电流速断保护的动作电流要根据低压母线三相短路电流循环分量的有效值来整定。变压器电流速断保护的灵敏度应根据系统最小运行方式下所装高压侧两相短路的短路电流进行测试。这些要求是考虑到变压器空载运行或电压突然恢复时会有冲击性涌流，为避免电流速断保护误动，速断电流整定后可将变压器空载试运行几次，检查速断保护是否误动。速断保护带时限的过流保护有一个明显

60、的缺点，就是离电源越近的线路过流保护动作时间会越长，而离电源越近短路电流就越严重。因此，根据GB500621992，当过电流保护的动作时间超过0.5 0.75时，应装设电流速断保护器。速断保护的组成及速断电流的设定速断保护是一种瞬时过流保护。对于带DL系列电流继电器的速断保护，相当于从定时限过流保护中去掉了时间继电器，即在启动用的电流继电器之后，直接连接信号继电器和中间继电器，最后中间继电器触点连接到断路器的跳闸回路。电流断路保护的“死区”及其补救措施由于电流速断保护的动作电流逃逸了线路末端的最大短路电流，所以在靠近末端的长线路上没有出现最大短路电流(例如两相短路电流)时，电流速断保护不会动作