110kV降压变电所电气一次系统设计

110kV降压变电所电气一次系统设计摘要经济的快速发展，科学技术的不断进步促使社会中各行各业都在不断地发展壮大，各大高校相继出现了前所未有的发展势头，特殊是各种高、新、尖、精的技术应用，而全部的一切都离不开电，而电的中枢—变电所更是必不行少，起到至关重要的作用。目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也正不断的更新换代。我国电力网的现实状况是常规变电所依旧存在，小型变电所，微机监，测变电所，综合自动化变电所相继出现，并得到快速的发展。然而，全部的变更发展都是依据变电设计的基本原理而来，因此对于变电设计基本原理的驾驭是创新的根本。本毕业设计的内容为ll0kV终端变电所电气一次系统设计，正是最为常见的常规变电所，并依据变电所设计的基本原理设计，务求驾驭常规变电所的电气一次系统的原理及设计程。关键词：变电所设计；电气主接线；继电爱护

110kvstep-downsubstationelectricalsystemdesignatatimeAbstractTherapiddevelopmentofeconomy,scienceandtechnologyprogressofsocietyinallwalksoflifearecontinuouslydeveloping,majorcollegesanduniversitieshavebeenhithertounknowndevelopmenttendency,especiallytheapplicationofhightechnology,new,sharp,fine,andallcannotdowithoutelectricity,andelectriccentersubstationitisessential,playacrucialrolein.Atpresent,ourcountrycitypowernetworkandtheruralpowernetworkisalarge-scalerenovation,accordingly,urbanandruralsubstationisalsoconstantlyupgrading.TherealityofpowernetworkinChinaisstillexistsconventionalsubstation,smallsubstation,microcomputermonitoring,measurementofsubstation,comprehensiveautomationsubstationappearinsuccession,andhasrapiddevelopment.However,developmentofallisaccordingtothebasicprincipleofthebasicprinciple,thedesignofelectriccontrolisinnovation.Thisgraduationdesigncontentforthell0kVterminalsubstationelectricaldesignofasystem,itisthemostcommonconventionalsubstation,accordingtothebasicprincipleofthedesignofsubstationdesign,tomastertheprincipleandthedesignprocessofconventionalsubstationelectricprimarysystem.Keywords:substationdesign;Themainelectricalwiring;Relayprotection 目录TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 IAbstract II第1章概述 11.1毕业设计目的 11.2毕业设计内容 11.3发展趋势 1第2章主变压器选择 32.1变压器的设计原则 3主变压器台数的确定原则 3主变压器形式的选择原则 32.2主变压器的计算与选择 4主变压器容量的确定 4主变压器形式的选择原则 5第3章负荷计算 63.1负荷概述 63.2负荷计算 6第4章电气主接线设计 114.1电气主接线设计概述 11一、对电气主接线的基本要求 11二、变电站电气主接线的设计原则 12三、电气主接线设计步骤 13第5章短路计算与爱护 185.1短路 185.2继电爱护的基本学问 22一、110kv线路的继电爱护配置及整定计算 221110kV线路继电爱护配置 222110kV线路继电爱护整定计算 23二、变压器的继电爱护及整定计算 281、变压器的继电爱护 282、变压器的继电爱护整定计算 293、母线爱护 325.3防雷爱护设计 34参考文献 41致谢 42附录A 43变压器继电爱护图A1 43第1章概述1.1毕业设计目的设计中涉及“发电厂电气部分”、“电力系统分析”、“电力系统继电爱护”等课程有关内容，通过设计培育学生综合运用所学学问分析、解决本专业领域工程技术问题的实力；培育学生独立自学实力；使学生受到工程师的基本训练，即工程设计和科学探讨的初步实力；包括：调查探讨、搜集资料（含文献检索）；方案论证、技术方案的安排与实施；理论分析、设计和计算；撰写学术论文或设计说明书等的实力。1.2毕业设计内容主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电爱护设计；防雷爱护设计；绘制电气主接线图，绘制配电装置平面图及直击雷爱护范围图。进行10kV变电所扩大初步设计；完成任务书中的全部内容；绘制变电所电气主接线图；绘制配电装置平面图及直击雷爱护范围图；毕业设计说明书按统一格式打印装订成册；说明书文字在1万字以上，语言通顺简练，图表画法符合国家标准；完成与设计有关的英文资料翻译；1.3发展趋势我国变电站设计的发展趋势依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和阅历，可以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的快速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。1、变电站接线方案趋于简洁化2、大量采纳新的电气一次设备3、变电站占地及建筑面积削减4、变电站综合自动化技术

第2章主变压器选择在各级电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电站平安牢靠供电和网络经济运行的保证。特殊是我国当前的能源政策是开发与节约并重，近期以节约为主。因此，在确保平安牢靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素养将具有明显的经济效益。2.1变压器的设计原则2.1.1主变压器台数的确定原则保证供电的牢靠性，变电站一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电站的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电站，依据工程的状况，应装设2～4台主变。当变电站装设两台变压器的时候当一台停运时，另一台应当能够70%以上的负担。依据上述原则我设计的变电所应装设两台降压变压器。2.1.2主变压器形式的选择原则主变压器一般采纳三相变压器。当系统有调压方式时，应采纳有载调压变压器。对新建的变电站，从网络经济运行的观点考虑，应采纳有载调压变压器。具有三个电压等级的变电站，一般采纳三绕组变压器。2.2主变压器的计算与选择2.2.1主变压器容量的确定1)主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。2)依据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷实力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。要选择主变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大工作持续电流，首先必须要计算各侧的负荷包括10千伏侧负荷，35千伏侧负荷和110千伏侧负荷。由公式式中Sc——某电压等级的计算负荷；Kt——同时系数（35kV取0.9、10kv取0.85，35kV各负荷与l0kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）；%——该电压等级电网的线损率，一般取5%；P、cos——各用户的负荷和功率因数S=0.85**(1+5%)=21MVAS=0.9**(1+5%)=44.47MVS=S+S=21+44.47=65.47MVA所以，两台主变压器应各自担当32.735MvA。当一台停运时，另一台则担当70%为45.829MvA。故选两台50MvA的主变压器就可满意负荷需求。2.2.2主变压器形式的选择原则ll0kV主变一般采纳三相变压器。当系统有调压方式时，应采纳有载调压变压器。对新建的变电站，从网络经济运行的观点考虑，应采纳有载调压变压器。3.具有三个电压等级的变电站，一般采纳三绕组变压器。所选择型号如下表(2.1)

第3章负荷计算3.1负荷概述设计辽宁工学院的变电所为综合楼供应牢靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理地选择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数供应依据，由此再合理选择变压器开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地进行负荷计算，对于投资的经济性，技术上的平安牢靠性以及以后的经济运行和维护等关系重大，在本设计中采纳须要系数法来确定计算负荷。依据设计，两台主变压器分别供有不同的负荷，在此设计中忽视了部分负荷，依据工程技术的要求选取以下负荷：3.2负荷计算1#变压器负荷计算照明部分如上表可知：1=295KW=206.5KW299.425Kvar消防电梯表3-1辽宁工学院综合楼负荷一览表1#号变压器设备功率KWCOSΦtgΦ数目2#号变压器设备功率KWCOSΦtgΦ数目照明设备150．700．801．455照明设备500．700．800．7511201302211401计算机2400．800．800．752消防电梯440．200．501．701消防电梯440．200．501．701电力设备1600．700．800．7512001消防照明干线500．700．800．75112021802进风机7．50．700．850．621301正压风机140．600．800．751进风机计算机污水泵消防照明干线2#变压器负荷计算电梯部分正压风机消防照明干线电力专用1#变压器最终计算负荷2#变压器最终计算负荷

第4章电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按肯定依次连接的，用以表示生产、汇合和安排电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，干脆影响着配电装置的布置、继电爱护装置、自动装置和限制方式的选择，对运行的牢靠性、敏捷性和经济性起确定性的作用。4.1电气主接线设计概述一、对电气主接线的基本要求现代电力系统是一个巨大的、严密的整体，各个发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必需满意一下基本要求。1.运行的牢靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2.具有肯定的敏捷性主接线正常运行时可以依据调度的要求敏捷的变更运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的推出设备。切除故障停电时间短，影响范围就最小，并且再检修时可以保证检修人员的平安。3.操作应尽可能简洁、便利主接线应简洁清楚、操作便利，尽可能使操作步骤简洁，便于运行人员驾驭。困难的接线不但不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简洁，可能又不能满意运行方式的须要，而且也会给运行造成不便或者不必要的停电。4.经济上合理主接线在保证平安牢靠、操作敏捷便利的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽可能的发挥经济效益。5.具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主接线时还应考虑到具有扩建的可能性。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、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。二、变电站电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际状况，在保证供电牢靠、调度敏捷、满意各项技术要求的前提下，兼顾运行和维护的便利，尽可能地节约投资，就进取材，力争设备元件和设计的先进性与牢靠性，坚持牢靠、先进、适用、经济、美观的原则。电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。他与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行牢靠性、经济性的要求等亲密相关，并对电气设备选择和布置、继电爱护和限制方式等都有较大影响。因此，主接线设计，必需结合电力系统和发电厂或变电站的详细状况，全面分析有关影响因素，正确处理他们之间的关系，合理的选择主接线方案。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或托付书是必不行少的，设计的主接线应满意供电牢靠、敏捷、经济、留有扩建和发展的余地。1.接线方式：对于变电站的电气接线，当能满意运行要求时，其高压侧应尽可能采纳断路器较少的或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥型接线等。若能满意继电爱护要求时，也可采纳线路分支接线。在110—220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采纳桥型接线，当出线不超过4回时，一般采纳单母线接线，在枢纽变电站中，当110—220kv出线在4回及以上时，一般采纳双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6—10kv出线上的短路电流，一般可采纳下列措施：1.变压器分列运行2.在变压器回路中装置分裂电抗器。3.采纳低压侧为分裂绕组的变压器。4.出线上装设电抗器。2.断路器的设置：依据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。3.为正确选择接线和设备，必需进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时，可实行下列数据：1.最小负荷为最大负荷的60—70%，如主要农业负荷时则取20—30%；2.负荷同时率取0.85—0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95—1；3.功率因数一般取0.8；４.线损平均取5%。三、电气主接线设计步骤1.分析原始资料（1）本工程状况包括变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。（2）电力系统状况包括电力系统近期及远景规划（5—10年），变电站在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。主变压器中性点接地方式是一个综合问题，他与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、爱护配置等有关，干脆影响电网的绝缘水平、系统供电的牢靠性和连续性、主变压器的运行平安以及对通信线路的干扰等。我国一般对35kv及以下电压电力系统采纳中性点非干脆接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统，对110kv就以上高压系统，皆采纳中性点干脆接地系统，有称大电流接地系统。（3）负荷状况包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据，电力负荷预料工作是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础。对电力负荷的预料不仅应有短期负荷预料，还应有中长期负荷预料，对电力负荷预料的精确性，干脆关系着发电厂和变电站电气主接线设计成果的质量，一个优良的设计，应能经受当前及较长远时间（5—10年）的检验。（4）环境条件包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响，特殊是我国土地宽阔，各地气象、地理条件相差较大，应予以重视。（5）设备制造状况这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必需对各主要电气设备的性能、制造实力和供货状况、价格等质量汇合并分析比较，保证设计的先进性、经济性和牢靠性。2.主接线方案的拟定与选择依据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，依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不同的考虑，可拟定出若干个主接线方案（近期和远景）。依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，有能满意任务书要求的方案，再进行经济比较，结合最新技术，最终确定出在技术上合理、经济山可行的最终方案。3.短路电流计算和主要电气设备选择对选定的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。4.绘制电气主接线对最终确定的电气主接线，依据要求，绘图。主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种接线方式，它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数和电源回路数不同。且各回馈线中所传输的容量也不一样，因而为便于电能的汇合和安排，再进出线较多（一般超过4回），采纳母线作为中间环节，可使接线简洁清楚，运行便利，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线运用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂和变电站。有汇流母线的接线方式可概括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。依据原始资料，经过分析，依据牢靠性和敏捷性经济性的要求，高压侧有4回出线，其中两回备用，宜采纳双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线，其中两回备用，可以采纳双母线接线、单母线分段接线方式，低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采纳单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案：方案一：110kv侧采纳双母线接线方式，35kv侧采纳双母线接线方式，10kv侧采纳单母线分段接线方式。110kv侧采纳双母线接线方式，优点是运行方式敏捷，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，牢靠性高。缺点是，操作困难，简洁出现误操作，检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电，任一母线故障仍会短时停电，结构困难，占地面积大，投资大。10kv侧采纳单母线分段接线方式，供应市区工业与生活用电，由于一级负荷占25%左右，二级负荷占30%左右，一级和二级负荷占55%左右，采纳单母线分段接线方式，优点是接线简洁清楚，操作便利，造价低，扩展性好，缺点是牢靠性敏捷性差。方案一主接线图如下：图4—1方案一主接线图方案二：110kv侧采纳双母线接线方式，35kv侧采纳单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采纳单母线分段接线方式35kv侧采纳单母线分段带旁路母线接线方式，优点是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，牢靠性提高，敏捷性增加，缺点是，增设旁路母线后，配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离开关的数目，接线困难，投资增大。图4—2方案二主接线图方案三：110kv侧采纳双母线接线方式，35kv侧采纳单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采纳单母线分段带旁路母线接线方式方案三的主接线图如下：图4—3方案三主接线图对于上述三种方案综合考虑：该地区海拔185m，海拔并不高，对变电站设计没有特殊要求，地势平坦，属平原地带，为稍微地震区，年最高气温+40°C，年最低气温-10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高温度+34°C。最大风速30m/s，复水厚度为10mm，属于我国第V标准气象区。因此110kv侧采纳单母线分段接线方式就能满意牢靠性和敏捷性及经济性要求，对于35kv及10kv侧，采纳单母线分段接线方式。综合各种因素，宜采纳第三种方案。

第5章短路计算与爱护5.1短路选择电气设备、整定继电爱护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点干脆接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。一、短路概述电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的状况，最严峻的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。二、造成短路缘由电力系统发生短路的主要缘由是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未刚好发觉和消退设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和平安规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。三、短路危害1.电力系统发生短路时，网络总阻抗减小许多，短路回路中的短路电流可能超过该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如6—10kV的大容量装置，短路电流可达到几万甚至几十万安。2.选的各种电气设备应有足够的热稳定度。3.短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应有足够的电动(机械)稳定度。4.短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。5.短路也同时引起系统网络电压降低．特殊是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80％左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压下降到30％一40％。并持续达1s以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身伤亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以复原。由此可见。短路的后果是非常严峻的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。为了保证电气设备平安牢靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消退可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的电压在较短的时间内复原到正常值。为此，须要进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。四、短路计算依据实际状况及图纸的要求分析辽宁工学院综合楼变电所的设计，短路计算要恰到好处，确定短路点位凹凸压侧各一个，相互分析计算，如图6-1所示。图5-1电力系统短路计算电路图计算短路前给定电力系统馈线出口短路器2QF为2N12-10I型。计算方法采纳比较简洁常用的标幺值计算。确定基准值取，，，而计算短路回路中主要元件的电抗标幺值电力系统依据有关资料，，则架空线路由资料可知：，则电力变压器有资料得：，则做出等值电路图并化简电路，求出点及其点短路回路阻抗标幺值，依据计算电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图。求出点三相短路电流和短路容量如图所示6-2点供电系统的等值电路图的短路回路。图5-2点供电系统的等值电路图的短路回路求出点三相短路电流和短路容量如图5-3点供电系统的等值电路图的短路回路图5-3点供电系统的等值电路图的短路回路在工程设计中，往往还要列短路计算表，如下图所示。表5-1短路计算表短路计算点三相短路电流（KV）三相短路容量（MVA）点2.762.762.767.094.2250.25点32.0732.0732.0759.0134.9622.275.2继电爱护的基本学问在变电所的设计和运行中，当电力系统发生故障和不正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的牢靠供电，防止电气设备的损坏及事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作限制是无法实现的，必需由继电爱护装置自动地、快速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运行状况时，要自动地发出信号以便刚好处理，这就是继电爱护的任务。一、110kv线路的继电爱护配置及整定计算1110kV线路继电爱护配置距离爱护是依据故障点距离爱护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110—220kV电网中得到广泛的应用。故在本设计中，采纳三段式阶梯时限特性的距离爱护。距离爱护的第一段爱护范围为本线路长度的80％--85％，TⅠ约为0.1S，其次段的爱护范围为本线路全长并延长至下一线路的一部分，TⅡ约为0.5—0.6S，距离第一段和其次段构成线路的主爱护。距离爱护的第三段作为相邻线路爱护和断路器拒动的远后备爱护，和本线路第一段和其次断爱护的近后备。2110kV线路继电爱护整定计算对线路L1进行整定计算网络接线图如下所示：图5-2系统等值电路图对距离爱护的Ⅰ段进行整定计算对距离爱护的Ⅱ段进行整定计算原网络可等效化简如下：

图5-3系统等值电路图Ⅱ断的整定计算与相邻下级的Ⅰ段相协作灵敏性校验：，不满意要求应与下一级的Ⅱ段相协作。对距离爱护的Ⅲ段进行整定计算按躲开最小负荷阻抗整定：取，选用全阻抗圆特性继电器，则有：灵敏性校验：作为近后备时，满意要求。作为远后备时，满意要求。对线路L4进行整定计算对距离爱护的Ⅰ段进行整定计算对距离爱护的Ⅱ段进行整定计算原网络可等效化简如下：

图5-4系统等值电路图Ⅱ断的整定计算与相邻下级的Ⅰ段相协作灵敏性校验：，不满意要求应与下一级的Ⅱ段相协作。对距离爱护的Ⅲ段进行整定计算按躲开最小负荷阻抗整定：取，选用全阻抗圆特性继电器，则有：灵敏性校验：作为近后备时，满意要求。作为远后备时，满意要求。二、变压器的继电爱护及整定计算1、变压器的继电爱护变压器是电力系统中非常重要的供电元件，它的故障将对供电牢靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是非常珍贵的元件，因此，必需依据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作牢靠的继电爱护装置。变压器的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，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正值工作状态，依据DL400--91《继电器爱护和平安起动装置技术规程》的规定，变压器应装设以下爱护：1、瓦斯爱护为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的爱护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、纵差动爱护为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点干脆接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差爱护或电流速动爱护。纵差动爱护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。3、复合电压启动的过电流爱护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主爱护的后备爱护，依据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流爱护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电范围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧接着运行。而当内部发生故障时，爱护应起到后备作用。复合电压启动的过电流爱护，既能反应不对称短路的故障，也能反应对称短路的故障；并且其灵敏度也较高。2、变压器的继电爱护整定计算1、瓦斯爱护轻瓦斯爱护的动作值采纳气体体积表示。通常气体体积的整定范围为250-350.对于容量在10MVA以上的变压器，整定值多采纳250，气体体积的调整可通过变更重锤的位置来实现。重瓦斯爱护的动作值采纳油流流速表示。一般整定范围在，在整定流速时均以导油管中油速为准，而不依据继电器处的流速。依据运行阅历，管中油流速度整定为时，爱护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度为。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯爱护误动作，可将油流速度整定为1m/s左右。瓦斯爱护的主要优点是能反映变压器油箱内各种故障，灵敏度高，结构简洁，动作快速。但它的缺点是不能反映变压器油箱外故障如变压器引出端上的故障或变压器与断路器之间连接导线的故障。因此，瓦斯爱护不能作为变压器唯一的主爱护，须与差动爱护协作共同作为变压器的主爱护。2、纵联差动爱护变压器的纵联差动爱护用来反映变压器绕组、引出线上的各种短路故障，是变压器的主爱护之一。变压器的纵差动爱护的工作原理与线路纵差爱护的工作原理相同，都是比较被爱护设备各侧电流的相位和数值的大小，即比较相量。要实现变压器的纵差动爱护，必需适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。引起变压器纵联差动爱护精确工作的因素主要流过差动回路中的不平衡电流。这些不平衡电路主要有：由变压器两侧接线不同产生的不平衡电流；由变压器调整分接头产生的不平衡电流；变压器两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流；变压器的励磁涌流。（1）纵差动爱护的整定计算：躲过外部短路时的最大不平衡电流，即（5-1）式中，——牢靠系数，取1.3——变压器外部短路时差动回路中最大的不平衡电流，其值为：式中，——由于采纳的电流互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同，所引起的相对误差；单相变压器，Yd11接线的三相变压器——有变压器带负荷调压所引起的相对误差，去电压调整范围的一半；0.1电流互感器允许的最大相对误差；——考虑短路电流非周期重量影响系数，去1.5—2；——电流互感器同型系数，取值为1——爱护范围外最大电流b）躲过变压器最大的励磁涌流，即（5-2）式中，——牢靠系数，取1.3——变压器的额定电流——励磁涌流的最大倍数（即励磁涌流与变压器的额定电流的比值），取4—8.由于变压器的励磁涌流很大，实际的纵差爱护通常采纳其他措施来削减它的影响：一种是采纳具有速饱和变流器的差动继电器（BCH2型），可以削减励磁涌流产生的不平衡电流，此时取=1；另一种通过鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别，在励磁涌流时将差动爱护闭锁，此时在整定时可以不考虑励磁涌流的影响，此时取=0，不考虑C）躲过电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流，即（5-3）式中，——牢靠系数，取1.3；——变压正常运行时的最大负荷电流。在最大负荷电流不确定时，可取变压器额定电流。变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，要引起爱护的误动作。有的差动爱护采纳断线的措施，在电流互感器二次回路断线时将其差动爱护闭锁，此时可以不考虑这个条件。取上述整定值大的作为爱护动作电流的整定值。全部电流指的都是二次侧的值。（2）灵敏系数校验纵差动爱护灵敏系数按下式校验，即（5-4）式中，为各种运行方式下变压器爱护范围内部故障时，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不满意灵敏度要求时，须要采纳具有制动特性的差动继电器。3、母线爱护1.母线爱护的要求必需快速有选择性地切除故障母线；应能牢靠、便利地适应母线运行方式的变更；接线尽量简化。母线爱护的接线方式，对于中性点干脆接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采纳三相式接线；对于中性点非干脆接地系统只需反映相间短路，可采纳两相式接线。母线爱护大多采纳差动爱护原理，动作后跳开连接在该母线上的全部断路器。母线是电力系统汇合和安排电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的全部元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严峻。对发电厂和主要变电所的3～10kV分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备爱护实现对母线的爱护。下列状况下，应装设专用母线爱护：①必需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网平安运行和重要负荷的牢靠供电时；②当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。2.母线完全电流差动爱护及整定计算母线完全电流差动爱护常用作单母线或只有一组母线常常运行的双母线的爱护。母线上连接的元件都装设有相同变比、相同特性的电流互感器，全部电流互感器的二次绕组的同极性端连接在一起，差动继电器KD的绕组和电流互感器的二次绕组并联。母线差动爱护范围是各电流互感器之间的一次电力设备。正常运行或外部故障时，流入母线的电流等于流出母线的电流，即。流入差动继电器的电流只是由于电流互感器特性不同而引起的不平衡电流，差动继电器不会动作。发生内部故障时，全部带电源的连接元件都会向短路点供应短路电流，这时流入继电器的电流为，即故障点的全部短路电流，差动继电器KD动作，时连接在母线上断路器全部跳闸。差动继电器的动作电流按一下两个条件考虑，并选择其中较大的一个进行整定：（1）按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定母线全部连接元件的电流互感器应满意10%误差曲线的要求，差动继电器的动作电流按下式计算（5-5）其中，——牢靠系数，一般取1.3——爱护范围外部故障时，流过母线完全差动电流爱护用电流互感器的最大短路电流；——母线爱护用电流互感器变比。（2）按躲过电流互感器二次回路断线整定连接元件较多，接线困难，出现电流互感器二次回路断线的几率较大，差动继电器的动作电流大于任一元件中最大的负荷电流，即（3）灵敏系数校验爱护元件的灵敏系数要求在最小运行方式下，母线爱护范围内部短路时，最小灵敏系数应大于2。爱护装置的灵敏系数用下式校验，满意要求式中，——母线上连接元件最少时，母线故障的最小短路电流。5.3防雷爱护设计雷电所引起的大电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严峻危害，因此，在变电所和高压输电线路中必需实行有效措施，以保证电气设备平安。一、雷电过电压雷云放电在电网（或者电力系统）中引起的过电压，统称雷电过电压由于这种过电压和电网的工作电压本身没有干脆关系，其所须要的电磁场能量来自电网外部，所以又称为外部过电压，又由于雷云放电发生在大气中，所以这种过电压也成为大气过电压。该种过电压通常为单极性，持续时间很短为级（几微秒至几十微秒）幅值可能很高（可达100MV）对电网危害很大，应当加以限制。雷电过电压又分为：直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压是由于雷直击于电网引起的，感应雷过电压则是雷直击于电气设备旁边，由于电磁感应而在电网中产生的。感应雷过电压的幅值不太高，一般不超过500-600kV，它主要对35kV及以下电网构成威逼。二、雷电的危害雷电的破坏作用主要是雷电波过电压引起的，主要表现在以下几个方面：1．雷电的热效应雷电流产生的热量，可能烧断导线和烧毁电力设备；2．雷电的机械效应雷电流产生的电动力，可摧毁设备、杆塔、建筑物和损害人；3．雷电的电磁效应雷电过电压将会使电气绝缘被击穿，甚至引起火灾和燃烧造成人身伤亡和设备损坏。另外雷电的闪落放电，可能烧坏绝缘子，使断路器跳闸，造成停电事故。三、防雷爱护装置变配电所的防雷爱护，包括对直击雷的爱护和对沿电力线路入侵的雷电侵入波爱护。实际运行表明，对于变配电所防直击雷的爱护避雷针和避雷器是很有效的，雷电波入侵则必需装设阀型避雷器爱护，防雷爱护涉及应仔细调查地质地貌气象环境等条件和雷电的活动规律，以及被爱护物的特点等，因地制宜地实行防雷爱护措施，做到平安牢靠、技术先进、经济合理等。四、防雷设计对于辽宁工学院综合楼的特点，采纳避雷针爱护，因为变电所设计的地理位置确定的，直击雷和感应雷无法对其造成危害，但是侵入波却可以沿架空线进入变电所，因此对雷电的危害，设计中选择了避雷针爱护。图5-7为避雷器与被爱护设备的连接其中1——相线；2——被爱护设备；3——避雷针；4——过电压波五、防雷爱护计算依据图纸要求及新的国际标准《建筑物标准手册》及辽宁工学院综合楼实际状况可得：1．教学楼防雷爱护防雷直击：采纳装设在建筑物上的避雷网或避雷针，或由其混合组成的接闪器。防雷电感应：建筑物内的设备管道构架等主要建筑物，应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的爱护接地装置上，可不另设接地装置。防雷电波侵入：（1）地电线路全长采纳埋地电缆或敷设架空金属线槽内的电缆引入时，在入户端应将金属电缆外皮，金属线槽接地。（2）低压架空线转换金属改装电缆或护套电缆穿钢管干脆埋地引入时，其埋地长度应大于或等于15m。低压架空线干脆引入时，在入户处应装设避雷器，并将其与绝缘子铁脚金具连在一起接到电气设备的接地装置上。2．建筑物防雷接闪器有以下几种形式（1）独立避雷针（2）架空避雷线或架空避雷网（3）干脆安装在建筑物上的避雷针避雷带或避雷网3．变配电所建筑物防雷爱护（1）变配电所屋外配电装置应装设防直击雷