畢業(yè)設計（論文）183變電站電氣部分初步設計

1、華 北 水 利 水 電 學 院畢 業(yè) 設 計 任 務 書 設計題目：183變電站電氣部分初步設計專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班級學號： 200700000 姓 名: 指導教師： 設計期限：2011年 3 月 7 日開始 2011年 5 月 27 日結(jié)束院、系： 電力學院 2011年 2 月 1 日 一、畢業(yè)設計的目的畢業(yè)設計教學過程是實現(xiàn)本科培養(yǎng)目標要求的重要培養(yǎng)階段。是學生畢業(yè)前的最后一個實踐教學環(huán)節(jié)，是學習深化和提高的重要過程。是學生運用學過的知識進行一次全面總結(jié)和綜合訓練，是素質(zhì)與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗。變電站設計是將本專業(yè)所學知識進行一次綜合運用的過程，從理論上來說它涉及到電

2、力系統(tǒng)課程的各方面內(nèi)容,以及發(fā)電廠電氣部分和繼電保護的部分內(nèi)容?？梢娝婕懊娴膹V泛。從工程上來說，它相當于實際工程設計的一部分，其意義也是十分重要的。二、主要設計內(nèi)容1選擇本變電所主變的型號。按主變?nèi)萘康模?.5-1.0）%，選擇所用變壓器。2設計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進行技術(shù)經(jīng)濟綜合比較，確定一個較佳方案。3進行必要的短路電流計算。不僅要計算對稱短路，還要計算不對稱短路。4選擇和校驗所需的電氣設備。5設計和校驗母線系統(tǒng)。6進行變壓器繼電保護的整定計算。7進行防雷保護規(guī)劃設計。8110kv高壓配電裝置設計。三、重點研究問題 1短路電流計算。 2設備選擇和校驗。3變壓器繼電

3、保護的整定計算 4圖紙的繪制。四、主要技術(shù)指標或主要設計參數(shù)1.設計變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負荷。2.確定本變電所的電壓等級為220/110/10kv，220kv是本變電所的電源電壓，110kv和10kv是二次電壓。3.待建變電所的電源如圖1所示；在中壓側(cè)110kv母線，送出2回線路；在低壓側(cè)10kv母線，送出10回線路；在本所220kv母線有三回輸出線路，送向負荷。該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。4. 變壓器采用兩臺型號完全相同的變壓器，變壓器容量為。5.待建變電所與電力系統(tǒng)的連接情況如圖1 220kv220kv220kv220kv110kv260km

4、270km260km250km245km10kv待設計220kv變電所圖1 待設計變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖煉鋼廠系統(tǒng)2500mvax=0.002(sb=100mva)五、設計成果要求畢業(yè)設計書一份。畢業(yè)設計書的組成a、封面；b、畢業(yè)設計任務書；c、畢業(yè)設計開題報告；d、中文摘要；e、英文摘要；f、目錄；g、說明書；h、計算書；k、參考文獻；l、附錄封 面 由學校統(tǒng)一印制，按要求打?。ㄔ斠娊虅仗幘W(wǎng)頁）任 務 書 抄錄原件有關(guān)內(nèi)容，裝訂于指定位置，教師簽字后生效；開題報告 由學生認真書寫，經(jīng)指導教師簽字后的開題報告有效（3000漢字）；摘 要 中文摘要字數(shù)應在400字左右，包括設計題目、論文摘

5、要、關(guān)鍵詞為（3至5個），英文摘要應與中文摘要內(nèi)容相對應。目 錄 按三級標題編寫，要求層次清晰，且要與正文標題一致。主要包括摘要、正文主要層次標題、參考文獻、附錄等。正 文 論文正文包括說明書和計算書，文字應在10000字以上。說明書的論述要流暢，結(jié)論要正確，要求打印。說明書頁碼應編號。工科論文要符合科技論文格式，正文要標明章節(jié)。參考文獻 必須是學生本人真正閱讀過的雜志類文獻、圖書類文獻等，要與設計工作直接相關(guān)。附 錄 主要包括外文原文及翻譯，要求翻譯的原文是論文的參考文獻，或與論文密切相關(guān)的資料，譯文應不少于2000漢字。三張附圖：（1）電氣主接線圖（計算機繪制，a1或a2紙打?。?；（2）開

6、關(guān)站平面布置圖（手工繪制，1號圖紙幅面）；（3）變壓器保護原理接線圖（展開圖、手工繪制，1號圖紙幅面）。六、其它1時間安排本次設計的時間共12周，各部分設計內(nèi)容的時間安排大致如下：收集資料，消化吸收 1周完成變電所設計 7周完善設計成果 2周編制設計說明書 1周答辯 1周總計 12周2參考文獻1發(fā)電廠電氣部分2西北電力設計院 電力工程電氣一次設計手冊 水利電力出版社 19893西北電力設計院 電力工程電氣二次設計手冊 水利電力出版社 19894陳珩主編 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 中國電力出版社 19985李光琦主編 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 中國電力出版社 20026賀家李 宋從矩 合編 電力系統(tǒng)繼電保護 2

7、0037 電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南電力系統(tǒng)分冊，中國水利水電出版社，陳躍主編。目錄第一部分 設計說明書11 電氣主接線設計11.1 主要變壓器的選擇1變電站變壓器的選擇應考慮如下幾個方面：11.1.1 所用變壓器的選擇11.2 電氣主接線方案設計21.2.1 電氣主接線設計的基本要求與選擇原則21.2.2 電氣主接線設計方案32 短路電流的計算62.1 短路的類型62.2 短路計算的目的62.3 短路電流計算的一般規(guī)定62.4 短路計算的步驟72.4.1三相短路電流計算72.4.2不對稱短路電流計算：92.5 短路計算結(jié)果93 導體與電氣設備的選擇113.1 電氣設備選擇的一般條件113.1.

8、1 按正常工作條件選擇電氣設備113.1.2 按短路狀態(tài)校驗設備123.2 電氣設備的選擇與校驗123.2.1 斷路器133.2.2 隔離開關(guān)143.2.3 絕緣子163.2.4 穿墻套管173.2.5 電流互感器183.2.6 電壓互感器203.2.7 熔斷器213.2.8 變壓器中性點接地保護設備223.2.9 避雷器224 母線選擇和校驗235 變壓器繼電保護的整定計算255.1瓦斯保護255.2 變壓器縱差動保護的整定255.2.1縱差動保護動作電流的整定265.3 變壓器相間短路的后備保護275.3.1過電流保護275.4變壓器接地短路的后備保護285.5變壓器過負荷保護286 防雷

9、保護規(guī)劃設計296.1 防雷保護的設計296.2 避雷針的配置原則296.3 避雷器的配置296.4 避雷線的配置317 110kv高壓配電裝置設計327.1 配電裝置基本要求與設計原則327.1.1 配電裝置基本要求327.1.2 配電裝置設計原則327.2 配電裝置分類及布置特點327.3 屋外配電裝置的類型337.4 配電裝置設計的基本步驟347.5 110kv配電裝置的選型34第二部分 設計計算書351短路電流的計算351.1 各元件參數(shù)351.2 三相短路電流的計算371.2.1 220kv側(cè)f1點發(fā)生三相短路371.2.2 110kv側(cè)f2點發(fā)生三相短路381.2.3 10kv側(cè)f

10、3點發(fā)生三相短路401.3 不對稱短路電流的計算421.3.1 220kv側(cè)f1點發(fā)生不對稱短路421.3.2 110kv側(cè)f2點發(fā)生不對稱短路451.3.3 10kv側(cè)f3點發(fā)生不對稱短路472 電氣設備的選擇482.1 各回路最大工作電流的計算482.2 斷路器的選擇和校驗482.2.1 220kv側(cè)斷路器482.2.2 110kv側(cè)斷路器502.2.3 10kv側(cè)斷路器512.3 隔離開關(guān)的選擇和校驗512.3.1 220kv側(cè)隔離開關(guān)512.3.2 110kv側(cè)隔離開關(guān)522.3.3 10kv側(cè)隔離開關(guān)522.4 絕緣子的選擇和校驗532.5 穿墻套管的選擇532.6電流互感器的選擇和

11、校驗542.6.1 220kv側(cè)電流互感器542.6.2 110kv側(cè)電流互感器542.6.3 10kv側(cè)電流互感器552.6.4 變壓器中性點接地側(cè)電流互感器的選擇562.6.5 變壓器110kv側(cè)中性點接地電流互感器563 母線的選擇573.1 220kv母線573.2 110kv母線583.3 10kv 母線584 變壓器繼電保護整定604.1變壓器的縱差動保護604.2 變壓器相間短路的后備保護644.2.1 過電流保護644.3 變壓器過負荷保護65參考文獻67附錄一 外文原文68transformer68附錄二 中文翻譯76附錄三 電氣主接線圖（a3）80第一部分 設計說明書1 電

12、氣主接線設計1.1 主要變壓器的選擇變電站變壓器的選擇應考慮如下幾個方面：(1)容量和臺數(shù)的確定由任務書知本所變電站采用兩臺型號完全相同的變壓器，變壓器容量為120mva。(2)型式選擇：330kv及以下的電力系統(tǒng)，在不受運輸條件限制時，應選用三相變壓器；具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)無負荷，但在變電所內(nèi)需裝設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。(3)調(diào)壓方式的選擇：對于大型樞紐變電所，為保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，一般都選擇有載調(diào)壓方式。(4)容量比：對220kv及以上變電所的變壓器容量大，其低壓繞組主要帶無功補償電容器和所用電，容

13、量小，選擇100/100/67的容量比。(5)變壓器的某個電壓級若作為電源，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，該側(cè)的電壓按照110%額定電壓選擇；若某電壓等級是電網(wǎng)的末端，該側(cè)的額定電壓按照電網(wǎng)額定電壓選擇；變壓器低壓側(cè)按照105%額定電壓選擇。因此，本設計可選用兩臺sfpsz7-120000/220變壓器，具體參數(shù)如下：表1-1 主變壓器參數(shù)型 號額定容量(kva)額定電壓(kv)連接組別阻抗電壓(%)高壓中壓低壓高中高低中低sfpsz7-120000/22012000022012110.5yn yn0d1113.323.57.71.1.1 所用變壓器的選擇 按照主變?nèi)萘康模?.5-1.0）%

14、，選擇所用變壓器為scb101000/10.(安裝在10kv側(cè)）1.2 電氣主接線方案設計1.2.1 電氣主接線設計的基本要求與選擇原則電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設備的作用、連接方式和回路間的相互關(guān)系。變電所的主接線應滿足變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備和節(jié)約投資等要求，且便于擴建。概括地說即可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面。(1)可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要任務，電氣主接線的可靠性是指能夠長期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力。電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠或變電站來說是可靠的，而對另一些發(fā)電廠或變電站則不一定能滿足可靠性的要求。所以

15、，在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負荷性質(zhì)和類別、設備制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。此外，在保證可靠性的同時不可片面地追求更高的可靠性而忽視對靈活性和經(jīng)濟性的要求。(2)靈活性操作的方便性。電氣主接線應該在滿足可靠性的條件下，接線簡單，操作方便，盡可能的使操作的步驟少，以便運行人員掌握，不致在操作過程中出錯。調(diào)度時的方便性。電氣主接線在正常運行時,能根據(jù)調(diào)度的要求,方便的改變運行狀態(tài),并且在發(fā)生事故時,能盡快的切除故障,使停電時間最短,影響范圍最小,不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。(3)經(jīng)濟性方案的經(jīng)濟性體現(xiàn)在以下三個方面：投資省

16、。主接線力求簡單，以節(jié)省一次設備的使用數(shù)量，繼電保護和二次回路在滿足技術(shù)要求的前提下，簡化配置，優(yōu)化控制電纜的走向，以節(jié)省二次設備和控制電纜的長度；采取措施，限制短路電流，得以采用價廉的輕型設備，節(jié)省投資。占地面積小。主接線的選型和布置方式，直接影響到整個配電裝置的占地面積。電能損耗小，在變電所中，電能損耗主要來自變壓器，因此要經(jīng)濟合理的選擇變壓器的類型，容量，數(shù)量和電壓等級。 此外，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。設計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能的不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來可順利完成過渡方案的

17、實現(xiàn)，使改造的工作量最少。1.2.2 電氣主接線設計方案(1)220kv母線220kv側(cè)進出線回路總7回，可以采用雙母線接線或雙母線帶旁路母線接線。對供電可靠性要求比較高。故從經(jīng)濟性角度考慮，采用雙母線接線。方案比較如下： 表1-2 220kv母線方案比較 接線方式比較項目雙母線接線雙母線帶旁路母線接線技術(shù)性任一組母線檢修，不造成任何停電；線路斷路器檢修，僅造成本回路短時停電；母線隔離開關(guān)檢修，不造成任何停電；任一組母線短路，可很快恢復供電任一組母線檢修，不造成任何停電；線路斷路器檢修，不造成任何停電；母線隔離開關(guān)檢修，不造成任何停電；任一組母線短路，可很快恢復供電經(jīng)濟性后者比前者多用了一條母

18、線，一臺斷路器及多臺隔離開關(guān)，增加投資很多(2)110kv母線110kv側(cè)進出線回路總4回，可以采用雙母線接線或雙母線帶旁路母線接線。故從經(jīng)濟性角度考慮，采用雙母線接線接線。表1-3 110kv母線方案比較 接線方式比較項目雙母線接線雙母線帶旁路母線接線技術(shù)性任一組母線檢修，不造成任何停電；線路斷路器檢修，僅造成本回路短時停電；母線隔離開關(guān)檢修，不造成任何停電；任一組母線短路，可很快恢復供電任一組母線檢修，不造成任何停電；線路斷路器檢修，不造成任何停電；母線隔離開關(guān)檢修，不造成任何停電；任一組母線短路，可很快恢復供電經(jīng)濟性后者比前者多用了一條母線，一臺斷路器及多臺隔離開關(guān)，增加投資很多(3)1

19、0kv 母線10kv側(cè)進出線回路總12回，可以采用單母線接線或單母線分段接線。故從可靠性角度考慮，采用單母線分段接線。表1-4 10kv母線方案比較 接線方式比較項目單母線接線單母線分段接線技術(shù)性線路斷路器檢修會造成長時間停電；母線檢修或短路會造成整個裝置全部停電；母線隔離開關(guān)檢修也會造成整個裝置全部停電任一段母線檢修僅造成該段母線上的電源與負荷停電；任一段母線短路，僅造成該段母線上的電源與負荷停電經(jīng)濟性后者比前者多用了一臺斷路器、兩臺隔離開關(guān)，增加投資不很多由以上比較結(jié)果可做出如下電氣主接線：圖1-1所選方案主接線圖2 短路電流的計算2.1 短路的類型短路故障分為對稱短路和不對稱短路。三相短

20、路是對稱短路，造成的危害最為嚴重，但發(fā)生的機會較少。其它的短路都是不對稱短路，其中單相短路發(fā)生的機會最多，約占短路總數(shù)中的70以上。所以在做短路計算時，不僅要進行三相短路計算，還要進行不對稱短路計算。2.2 短路計算的目的為了保證電力系統(tǒng)安全運行，在設計選擇電氣設備時，都要用可能流經(jīng)該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使相關(guān)斷路器跳閘。發(fā)電廠和變電站的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面：(1)在選擇電氣主接線時，為了比較各

21、種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。(2)在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。(3)在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。(4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。(5)按接地裝置的設計，也需用短路電流。2.3 短路電流計算的一般規(guī)定(1)驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確

22、定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。(2)選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。(3)選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。(4)導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。2.4 短路計算的步驟2.4.1三相短路電流計算目前在電力變電站建設工程設計中，計算短路電流的方法通常是采用運算曲線法，其步驟如下：(1)選擇要計算短路電流的短路點位置；(2)按選好的設計接線方式畫出等值電路

23、圖網(wǎng)絡圖；在網(wǎng)絡圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負荷之路，線路電容，各元件電阻；選取基準容量和基準電壓（一般取各級的平均電壓）；將各元件電抗換算為同一基準值下的標么電抗；由上面的推斷繪出等值網(wǎng)絡圖；(3)對網(wǎng)絡進行化簡，化簡中可以不計綜合性負荷，將短路電流變化規(guī)律大致相同的發(fā)電機合并成一臺等值機，且一般接在同一母線（非短路點所在母線）上的發(fā)電機可以合并，最終的網(wǎng)絡是以短路點為中心的輻射形網(wǎng)絡，從而可以求出個電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗；(4)將轉(zhuǎn)移電抗按各電源的額定容量轉(zhuǎn)化為計算電抗；(5)由運算曲線查出短路電流的標么值；(6)計算短路電流有名值；(7)計算短路電流的沖擊值和短路容量；(8)繪制

24、短路電流計算結(jié)果表。2.無限大系統(tǒng)短路電流計算 所謂無限大容量電源，是指電力系統(tǒng)的電源距短路點的電氣距離較遠時，由短路引起的電源送出功率的變化為，遠小于電源的容量s,即s ,或電源到短路點之間的計算電抗大于等于3.45時，這時可設s= ，則稱該電源為無限大容量電源。無限大容量電源電壓可以認為是恒定的，電源相電壓的標幺值為1.0，故： :短路點處的次暫態(tài)短路電流（有效值），ka：短路點處的短路容量，mva：短路點處的平均額定電壓（線電壓），kv ：系統(tǒng)電源到短路點之間的總電抗， ：短路點處的沖擊短路電流，ka ：短路電流沖擊系數(shù) ：基準容量，一般選100mva注：取值問題沖擊系數(shù)，在電網(wǎng)的不同地

25、點短路，取值不同： 在發(fā)電機出口短路時，取=1.9； 在發(fā)電廠升壓變壓器側(cè)短路時，=1.85； 在高壓電網(wǎng)其他地點短路時，=1.8。2.4.2不對稱短路電流計算：(1)計算各個電氣元件的零序阻抗，畫出正序網(wǎng)絡，負序網(wǎng)絡，零序網(wǎng)絡電路圖。(2)用復合序網(wǎng)計算單相接地短路電流，兩相短路電流，兩相短路接地電流。單相接地短路【】故障相（a相）的短路電流為，故障處b,c相的電流為零。兩相短路【】b,c相為故障相，故障處a相的電流為零。兩相短路接地【】b,c相為故障相，為負荷序網(wǎng)故障處正序電流。故障處a相電流為零。2.5 短路計算結(jié)果三相短路電流計算結(jié)果：表2-1 三相短路電流計算結(jié)果短路位置220k側(cè)母

26、線110k側(cè)母線10k側(cè)母線短路編號短路電流大?。?s)（ka）12.9865.13246.8030.1s12.1634.791-0.2s11.5394.791-2s10.7324.916-4s11.9244.916- 表2-2不對稱短路計算結(jié)果：短路類型220kv側(cè)母線110kv側(cè)母線10kv側(cè)母線單相短路接地6.2233.7940兩相短路12.7873.74837.5兩相短路接地1.3616.40079.343 導體與電氣設備的選擇3.1 電氣設備選擇的一般條件3.1.1 按正常工作條件選擇電氣設備(1)額定電壓選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選

27、擇，即：(2)額定電流電氣設備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。應不小于該回路最大持續(xù)工作電流，即：選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流，即，在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應按下表3-1進行計算：表3-1 各回路持續(xù)工作電流計算公式回路名稱計算公式變壓器回路 饋電回路注：變壓器的額定容量和額定電壓,kva,kv；線路最大有功、無功負荷和線路最大負荷，。(3)類型和形式的選擇根據(jù)設備的安裝地點，使用條件等因素，確定是選戶內(nèi)型還是戶外型；選用普通型還是防污型

28、；選用配置型還是成套型等。3.1.2 按短路狀態(tài)校驗設備(1)熱穩(wěn)定校驗通常制造廠直接給出設備的熱穩(wěn)定電流（有效值）及允許持續(xù)時間t。熱穩(wěn)定條件為 其中：短路電流熱效應，。當時，；反之，式中：-繼電保護動作時間，驗算裸導體時，取主保護動作時間，驗算電氣設備時，取后備保護動作時間； -斷路器固有分闡時間； -斷路器全分闡時間。(2)動穩(wěn)定校驗制造廠一般直接給出設備的動穩(wěn)定峰值電流(ka)，動穩(wěn)定條件為其中：所在回路的沖擊短路電流，ka。3.2 電氣設備的選擇與校驗 本設計需要選擇的設備有斷路器、隔離開關(guān)、母線、絕緣子、互感器、熔斷器、避雷器等。根據(jù)電氣設備選擇的一般原則，按照正常運行情況選擇設備

29、，按短路情況校驗設備。（本變電所設計中，由于10kv側(cè)短路電流較大，故其出線上電氣設備選擇與母線側(cè)相同）3.2.1 斷路器斷路器的型式選擇要根據(jù)電壓等級、安裝地點、該斷路器對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響等因素決定。斷路器要按工作電壓和工作電流選擇，需要校驗開斷能力、關(guān)合能力、熱穩(wěn)定校驗、動穩(wěn)定校驗(1)型號初選：額定電壓選擇：額定電流選擇：(2)額定開斷電流校驗，滿足熱穩(wěn)定要求。其中：斷路器的額定開斷電流，ka 斷路器觸頭剛剛分開時的短路電流有效值，ka。當開斷計算時間時，簡化用進行選擇。(3)動穩(wěn)定校驗短路沖擊電流 ，滿足動穩(wěn)定要求。(4)熱穩(wěn)定校驗 ，滿足熱穩(wěn)定要求。斷路器選擇結(jié)果如下所示：表3-2

30、 220kv側(cè)斷路器參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)sw6-2202201200215521(5s)計算參數(shù)220330.6712.98633qk=710表3-3 110kv側(cè)斷路器參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)sw4-110110100018.45521(5s)計算參數(shù)110661.355.1313.059qk=97.4表3-4 10kv斷路器參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)sna-10g105000

31、105300120(5s)計算參數(shù)10128346.803119.14qk=87603.2.2 隔離開關(guān)隔離開關(guān)是高壓開關(guān)的一種，因為沒有專門的滅弧裝置，所以不能切斷負荷電流和短路電流。但是它有明顯的斷開點，可以有效的隔離電源，通常與斷路器配合使用。隔離開關(guān)型式的選擇，其技術(shù)條件與斷路器相同，應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較，然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器選擇的技術(shù)條件相同。隔離開關(guān)的主要用途：隔離電壓，在檢修電氣設備時，用隔離開關(guān)將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操

32、作來完成。分、合小電流。選擇隔離開關(guān)時應滿足以下基本要求：(1)隔離開關(guān)分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網(wǎng)隔開。(2)隔離開關(guān)斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。(3)隔離開關(guān)應具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。(4)隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。(5)隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)要簡單，動作要可靠。(6)帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設連鎖機構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同。但由于隔離

33、開關(guān)不用接通和切斷短路電流，故無需進行開斷電流的校驗。隔離開關(guān)選擇結(jié)果如下所示： 表3-5 220kv側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)gw7-2202206005521(5s)計算參數(shù)220330.6733qk=710.3表3-6 110kv側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)gw5-110gk11010008325(4s)計算參數(shù)110661.3513.059qk=97.385表3-7 10kv側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)gn10-

34、10t106000200105(5s)計算參數(shù)101283119.14qk=87603.2.3 絕緣子支持軟母線應選用懸式絕緣子，支持硬母線應選用支柱絕緣子。(1)懸式絕緣子根據(jù)所在電網(wǎng)的電壓選擇絕緣子的額定電壓，并根據(jù)電壓等級選擇絕緣子片數(shù)。(2)支柱絕緣子選擇型式 根據(jù)裝設地點、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外式或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。選擇額定電壓支柱絕緣子的額定電壓應大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓 校驗動穩(wěn)定 其中：絕緣子頂端所受電動力； 作用在導體截面中心線與絕緣子軸線交點上的電動力；絕緣子底部到導體中心線的高度；-絕緣子高度（mm）絕緣子的選擇結(jié)果如下：表3-8 220kv側(cè)絕緣子參數(shù)型

35、號片數(shù)盤形懸式瓷絕緣子xp-7013表3-9 110kv側(cè)絕緣子參數(shù)型 號片數(shù)盤形懸式瓷絕緣子xp-707表3-10 10kv側(cè)絕緣子參數(shù)型 號額定電壓(kv)安裝地點絕緣子高度h(mm)機械破壞負荷（kg）zb-1010戶內(nèi)215750計算參數(shù)104392.40.6fp3.2.4 穿墻套管穿墻套管需要根據(jù)所在電網(wǎng)的額定電壓、最大持續(xù)工作電流選擇，并需要進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。(1) 型號初選額定電壓選擇：額定電流選擇：(2)熱穩(wěn)定校驗 ，滿足熱穩(wěn)定要求。(3)動穩(wěn)定校驗穿墻套管頂端所受電動力，滿足動穩(wěn)定要求。 其中：絕緣子跨距(m)； 套管本身長度(m)。穿墻套管選擇結(jié)果如下：表3-11 主

36、變與10kv母線間穿墻套管參數(shù)型 號額定電壓額定電流套管長度機械破壞負荷5s熱穩(wěn)定電流103000620200060計算參數(shù)1012832622.8qk=87603.2.5 電流互感器所有斷路器的回路均應裝設電流互感器,以滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。變壓器的中性點上裝設一臺，以檢測零序電流。電流互感器一般按三相配置。對10kv系統(tǒng)，母線分段回路和出線回路按兩相式配置，以節(jié)省投資，同時提高供電可靠性。(1)型號初選：額定電壓選擇：額定電流選擇：(2)內(nèi)部動穩(wěn)定校驗短路沖擊電流 ，滿足內(nèi)部動穩(wěn)定要求。 其中：電流互感器一次側(cè)額定電流； 動穩(wěn)定倍數(shù)。(3)熱穩(wěn)定校驗 ，滿足熱穩(wěn)定要求。其中：1

37、s熱穩(wěn)定倍數(shù)電流互感器選擇結(jié)果如下：表3-12 220kv側(cè)電流互感器參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流比級次組合準確級1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)lb9-2202202300/50.5/d/d/d0.24278計算參數(shù)220330.67735qk66.12kaish表3-13 110kv側(cè)電流互感器參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流比級次組合準確級1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)lb-1101101200/50.5/d/do.552.5138計算參數(shù)110661.351764qk156.13ish 表3-14 10kv側(cè)電流互感器參數(shù)型 號額定電壓(kv)額定電流比級次組合準確級1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)

38、lbj-10102000/50.5/d0.55090計算參數(shù)10200010000qk254ish變壓器220kv側(cè)中性點接地處電流互感器：lr-110-b,電流比為110/5變壓器110kv側(cè)中性點接地處電流互感器：lr-60-b,電流比為220/53.2.6 電壓互感器電壓互感器的二次負荷阻抗很大，一次電流很小，不需選擇額定電流。外部電網(wǎng)短路電流不通過電壓互感器，不需進行短路穩(wěn)定性校驗。6-20kv屋內(nèi)配電裝置，一般采用油浸絕緣或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。35-110kv配電裝置，一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。220kv及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，一般

39、采用電容式電壓互感器。根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線形式，并盡可能將負荷均勻分布在各相上，然后計算負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量選擇電壓互感器的準確級和額定容量。電壓互感器選擇結(jié)果如下：表3-15 220kv側(cè)電壓互感器參數(shù)型 號額定電壓比(kv/ kv/ kv)準確級二次繞組額定容量(va)最大容量(va)臺 數(shù)jdcf-2200.21503表3-16 110kv側(cè)電壓互感器參數(shù)型 號額定電壓比(kv/ kv/ kv)準確級二次繞組額定容量(va)最大容量(va)臺 數(shù)jcc6-1100.515020003表3-17 10kv側(cè)電壓互感器參數(shù)型 號額定電壓比(kv/ kv

40、/ kv)準確級二次繞組額定容量(va)最大容量(va)臺 數(shù)jsjw-100.51209603 3.2.7 熔斷器(1)參數(shù)的選擇：高壓熔斷器應按所列技術(shù)條件選擇，并按使用環(huán)境條件校驗。熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載電流的損害，屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護電力電容器配電線路和配電變壓器，而在電廠、及變電所中多用于保護電壓互感器。(2)熔體的選擇：熔體的額定電流應按高壓熔斷器的保護熔斷特性選擇，應滿足保護的可靠性、選擇性和靈敏度的要求。保護35kv及以下電力變壓器的高壓熔斷器熔體的額定電流可按下式選擇：,=1.11.3，：電力變壓器回路最大工作電流（a）。保護電力

41、電容器的高壓熔斷器額定電流按下式選擇,：電力電容器回路的額定電流。保護電壓互感器的高壓熔斷器，一般選用型，其額定電壓應高于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓（但限流式只能等于電網(wǎng)電壓），額定電流通常均為0.5a，其開斷電流應滿足。熔斷器選擇結(jié)果如下：表3-18 高壓熔斷器參數(shù)型 號額定電壓額定電流最大開斷電流最大開斷容量(mva)備 注rn2-10100.5501000tv短路保護ibr=57.7ka46.803ka，滿足開斷電流校驗。3.2.8 變壓器中性點接地保護設備 此變電站選擇變壓器中性點間隙接地保護成套設備，包括放電間隙，電流互感器，避雷器，隔離開關(guān)。220kv接地側(cè)選型為：al-jxb-22

42、0110kv接地側(cè)選型為：al-jbx-1103.2.9 避雷器氧化鋅避雷器是當前最先進的過電壓保護設備，與傳統(tǒng)碳化硅閥式避雷器相比，具有優(yōu)良的非線性，動作迅速，殘壓低，流通量大，無續(xù)流，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，耐污性強，維護簡便等優(yōu)點，是傳統(tǒng)碳化硅閥式避雷器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。因此，本設計110kv及以上電壓等級均采用氧化鋅避雷器。 避雷器選擇結(jié)果如下：表3-19 各電壓等級避雷器參數(shù)型 號電壓等級安裝位置220kv220kv側(cè)各回路110kv110kv側(cè)各回路10kv10kv側(cè)各回路4 母線選擇和校驗 (1)選型不強調(diào)防污性能時，導體一般都采用鋁質(zhì)材料。常用的硬母線為矩形、槽形和管形。矩形母線散熱

43、好，有一定的機械強度，便于固定連接，但集膚效應系數(shù)大，一般只用于35kv及以下，電流在4000a及以下的配電設備中；槽形母線機械強度較好，載流量大，集膚效應系數(shù)小，一般用于40008000a配電裝置中；管形母線集膚效應系數(shù)小，機械強度高，管內(nèi)可以通水和通風，可用于8000a以上的大電流母線，另外，由于圓管形表面光滑，電暈放電電壓高，可用于110kv以上配電裝置母線。110kv及以上高壓配電裝置，一般采用軟導線。當采用硬導體時，宜用鋁錳合金管形導體。導體截面積可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟電流密度選擇。 對負荷利用小時數(shù)大（通常指tmax5000h），傳輸容量大，長度在20m以上的導體，其截面一般按

44、經(jīng)濟電流密度選擇。而配電裝置的匯流母線通常在正常運行方式下，傳輸容量不大，可按長期發(fā)熱允許電流選擇(2)母線的校驗電暈電壓校驗對110kv及以上電壓的母線應校驗母線電暈電壓。使導線安裝處的最高工作電壓ugmax小于臨界電暈電壓ucr。即 ugmaxucr 在海拔不超過1000m的地區(qū)，當110kv采用了不小于lgj-50型，220kv采用了不小于lgj-240型的鋼心鋁絞線時，可不進行電暈電壓校驗利用最小截面法校驗。滿足熱穩(wěn)定要求的最小截面 對鋼心鋁絞線，考慮鋼心發(fā)熱的影響只要實際截面ssmin，則滿足熱穩(wěn)定要求。上式中，kf為集膚系數(shù)，對于鋼心鋁絞線kf=1，矩形截面導體的kf可查表，c為熱

45、穩(wěn)定系數(shù)，可查發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)第136頁表6-2用插值法求得。熱穩(wěn)定效應。 校驗動穩(wěn)定各種形狀的硬導體通常都安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產(chǎn)生的電動力將使導體發(fā)生彎曲，因此，導體應按彎曲情況進行應力計算，而軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗。母線選擇情況如下：表4-1 220kv側(cè)母線參數(shù)型 號截面積（）載流量 ()lgj-240240420計算參數(shù)68348表4-2 110kv側(cè)母線參數(shù)型 號截面積（）載流量 ()lgj-300300731計算參數(shù)233696.2表4-3 10kv側(cè)母線參數(shù)導體形狀尺寸（mm）擺放形式kf載流量 矩形80x8單條豎放1.041358計算參數(shù)28013505 變壓器繼

46、電保護的整定計算5.1瓦斯保護當變壓器油箱內(nèi)發(fā)生各種短路故障時，由于短路電流和短路點電弧的作用，變壓器油箱和絕緣材料高溫分解，產(chǎn)生大量氣體，利用這種氣體實現(xiàn)的保護稱為瓦斯保護。規(guī)程規(guī)定對于容量為800kva及以上的油浸式變壓器和400kva及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。輕瓦斯保護的動作值采用氣體容積表示。通常氣體容積的整定范圍為250-350對于容量在10mva以上的變壓器，整定值多采用250。重瓦斯保護的動作值采用油流流速來表示。一般整定范圍在0.6-1.5m/s。在整定流速時均以導油管中油速為準，而不依據(jù)繼電器處的油速。根據(jù)運行經(jīng)驗，管中油流速度整定為0.6-1.5 m/s時

47、，保護反應變壓器內(nèi)部故障是相當靈敏的。但是，在變壓器外部故障時，由于穿越性故障電流的影響，在導油管中油流速度為0.4-0.5m/s。因此，為了防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作，可將油流速度整定在1 m/s左右。瓦斯保護能反映變壓器油箱內(nèi)各種故障，靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速，但它不能反映油箱外故障。因此，瓦斯保護不能作為變壓器唯一的主保護，須與差動保護配合共同作為變壓器的主保護。5.2 變壓器縱差動保護的整定對于容量為6300kva及以上的變壓器，以及發(fā)電廠廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10000kva及以上的發(fā)電廠廠用備用和單獨運行的變壓器，應裝設縱差動保護。電流縱差動保護不但能夠正確區(qū)分

48、內(nèi)外故障，而且不需要與其它元件的保護配合，可以無延時地切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有獨特的優(yōu)點，被廣泛地用作變壓器的主保護。由于此次設計的變壓器容量較大，可以采用bch2型差動繼電器。此種繼電器是帶短路線匝的速飽和變流器，它能可靠地躲開變壓器勵磁涌流及保護區(qū)外故障時的不平衡電流，可以用作雙繞組及三繞組變壓器的差動保護。當外部短路流入繼電器內(nèi)的不平衡電流數(shù)值較大，bch2型構(gòu)成差動保護靈敏性不滿足要求時，可采用有制動線圈的差動繼電器bch1型或其它差動繼電器。本次設計經(jīng)整定計算證明bch1型差動繼電器滿足要求。5.2.1縱差動保護動作電流的整定(1)躲過外部短路故障時的最大不平衡電流，即 iop=kre

49、l iunb.maxkrel可靠系數(shù)，取1.3iunb.max變壓器外部短路時差動回路中最大可能的不平衡電流。 iunb.max =（）ik.max 由變壓器帶負荷調(diào)壓所引起的相對誤差，取電壓調(diào)整范圍的一半；knp考慮短路非周期分量影響系數(shù)，取1.52kst電流互感器同型系數(shù)，取1躲過變壓器最大勵磁涌流，即 iop=krelkuinku 勵磁涌流的最大倍數(shù)，取48躲過電流互感器二次回路斷線時的最大負荷電流，即 iop = krelil.maxil.max 變壓器正常運行時最大負荷電流?？v差動保護靈敏系數(shù)的校驗 ksen=ik.min,r/iopik.min,r 各種運行方式下變壓器保護范圍內(nèi)故

50、障時，流經(jīng)差動繼電器的最小差動電流；靈敏系數(shù)一般不應低于2。當按照上述整定的動作電流不能滿足靈敏度要求時，需要采用具有制動特性的差動繼電器。5.3 變壓器相間短路的后備保護5.3.1過電流保護 （ 1）.啟動電流的整定，按躲過變壓器的最大負荷電流整定，即：iset= il.max krel/kre式中：il.max變壓器的最大負荷電流； krel可靠系數(shù)，取1.21.3； kre返回系數(shù)，取0.85。變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流按以下兩種情況考慮。取其中最大值。對于并列運行變壓器，應考慮切除一臺最大容量的變壓器時，在其他變壓器中出現(xiàn)的過負荷；當各臺變壓器容量相同時，可按下式計算： il.max=n/(n-1)in n并列運行變壓器的最小臺數(shù)；in為每臺變壓器的額定電流。對降壓變壓器，應考慮負荷中電動機自啟