110KV變壓器繼電保護系統(tǒng)設計畢業(yè)設計說明書

1、 本科畢業(yè)設計說明書110kv變壓器繼電保護系統(tǒng)設計110kv transformer protection system design學院（部）：電氣與信息工程學院專業(yè)班級： 電氣# 學生姓名： # 指導教師： # 110kv變壓器繼電保護系統(tǒng)設計摘要本設計首先對電力工業(yè)發(fā)展、電力系統(tǒng)的概念和變電站的設計等做了一個初步的概括。然后進行變電站的負荷計算和無功補償計算等等。再利用結果對主變壓器臺數(shù)和容量進行選擇和主結線方案的確定。其中對主接線的選擇做了較為詳細的說明。選擇過電流保護，對電網(wǎng)進行短路電流計算，包括適中電流的正序、負序、零序電流的短路計算，整定電流保護的整定值。在過電流保護不滿足的情

2、況下，相間故障選擇距離保護，接地故障選擇零序電流保護，同時對距離保護、零序電流保護進行整定計算。其中電器設備的選擇主要包括：斷路器、隔離開關、pt、ct、支柱絕緣子、套管、母線導體、避雷器、電抗器、高壓熔斷器等。關鍵詞：變電站，繼電保護，短路計算，設備選型ii110kv transformer protection system designabstract the design is first on the development of the power industry, power system substation design concepts and made a prelim

3、inary summary. then substation load calculation and reactive power compensation calculations and so on. and then use the results to the number of units on the main transformer and capacity to select and determine the main wiring scheme. one of the main terminal of choice to do a more detailed explan

4、ation.select overcurrent protection, short-circuit current calculation on the grid, including the moderate current positive, negative and zero sequence current short circuit calculation, setting current protection setting value. over-current protection is not satisfied in the case, phase fault dista

5、nce protection options, select the zero sequence ground fault current protection, while the distance protection for zero sequence current protection setting calculation. the selection of electrical equipment which include: circuit breakers, disconnectors, pt, ct, insulators, bushings, bus conductors

6、, surge arresters, reactors, high voltage fuses, etc. keywards：substation, relay protection, short circuit calculations, equipment selectionii目錄摘要iabstractii1.1供電技術的發(fā)展概況11.2變電站技術的發(fā)展11.3 110kv變電站發(fā)展現(xiàn)狀21.4變電站設計的基本要求32電氣主接線的設計42.1主接線概述42.2 主接線設計原則42.3 主接線選擇53 主變壓器的選擇63.1 主變壓器的選擇原則63.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇63.1.2

7、主變壓器容量的選擇63.1.3 主變壓器型式的選擇73.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇73.2 主變壓器選擇結果84 所用電設計94.1 所用變選擇94.2 110kv變電站主接線圖105 110kv變電站電氣部分短路計算115.1 變壓器的各繞組電抗標幺值計算115.2 10kv側短路計算115.3 110kv側短路計算136導體和電氣設備的選擇146.1 電氣設備選擇的基本條件146.1.1 電氣設備選擇的一般原則146.1.2 電氣設備選擇的技術條件146.1.3 工作條件146.1.4 短路穩(wěn)定條件146.1.5 絕緣水平156.1.6 環(huán)境條件156.2 高壓隔離開關與斷路器的選擇

8、與校驗166.2.1 隔離開關的用途166.2.2 對隔離開關的基本要求166.2.3 隔離開關的類型176.2.4 高壓斷路器的用途和類型176.2.5 對高壓斷路器的基本要求176.2.6參數(shù)選擇186.2.7 隔離開關與斷路器的選擇186.3 互感器的選擇與校驗196.3.1 電流互感器的選擇196.3.2 電壓互感器的選擇216.4 高壓熔斷器和避雷器的選擇與校驗226.5 母線與電纜線截面的選擇與校驗246.5.1 110kv側進線的選擇246.5.2 110kv母線的選擇256.5.3 10kv母線的選擇256.5.4 10kv電纜出線的選擇256.6 絕緣子和穿墻套管的選擇及校驗

9、266.6.1 支柱絕緣子的選擇與校驗266.6.2 穿墻套管的選擇與校驗267繼電保護的配置277.1 繼電保護裝置基本原理277.2 出線保護的配置297.2.1 110kv側出線的保護配置297.2.2 35kv側出線的保護配置317.2.3 10kv側出線的保護配置347.3變壓器的保護配置357.3.1 變壓器配置357.3.2 保護配置的整定377.4 母線的保護配置43參考文獻44致謝45ii1緒論1.1供電技術的發(fā)展概況電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力，并廣泛應用于一切生產(chǎn)部門和日常生活中。電能有許多優(yōu)點：首先，它可簡便地轉化成另一種形式的能量。例如，

10、電燈，是將電能轉變?yōu)楣饽埽瑵M足照明需要，又如工廠中的電動機，就是將電能轉換成機械能，拖動各種機械。其次，電能經(jīng)過高壓輸電線路，還可輸送很長的距離，供給遠方用電。另外，許多生產(chǎn)部門用電進行控制，容易實現(xiàn)自動化，提高產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益。由此可見，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位，而且電力必須先行，才能滿足工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。我國目前電力工業(yè)開發(fā)的方針是：積極發(fā)展火電?；痣姂⒆阌诿禾假Y源發(fā)電，我國今后相當長的時間內，火電仍為主要能源。大力開發(fā)水電。因水能是一種再生能源，水資源不但可以發(fā)電，還可與航運、灌溉、防洪、水產(chǎn)等進行綜合利用。我國水電資源主要集中在西南和西北地區(qū)。它的發(fā)電成本低，但大型工

11、程投資大，建設周期長。有重點有步驟地建設核電廠。在自然能源缺乏的缺電地區(qū)建設核電廠，可改善能源平衡。發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)。由于系統(tǒng)容量不斷增大，應采用超高壓遠距離輸電和直流輸電，并逐步形成跨區(qū)的聯(lián)合電力系統(tǒng)，以提高供電可靠性和經(jīng)濟性。開發(fā)多種發(fā)電能源?？筛鶕?jù)當?shù)貤l件，因地制宜、由地方和群眾興辦小水電、火電、風力發(fā)電和地熱發(fā)電等。我國電力工業(yè)自動化水平正在逐年提高，大部分電廠實現(xiàn)了集中控制和采用計算機控制，電網(wǎng)也實現(xiàn)了分級集中調度。我國電力工業(yè)將跨入世界先進水平行列。1.2變電站技術的發(fā)展我國電力建設經(jīng)過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設備、系統(tǒng)內大量信息的實時性等要求越來越高

12、；而隨著科學技術的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術也有了新的飛躍，我國變電站設計出現(xiàn)了一些新的趨勢。l、變電站接線方案趨于簡單隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設備質量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設備，其制造技術近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時間少。近期國內新建的許多變電站220kv及110kv電壓等級的接線采用雙母線而不帶旁路母線。采用gis的情況下，優(yōu)先采用單母線分段接線。終端變電站中，盡量采用線路變壓器組接線等。2、大量采用新的電氣一次設備近年來電氣一次設備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設

13、備不斷出現(xiàn)，設備趨于無油化，采用sf6氣體絕緣的設備價格不斷下降，伴隨著國產(chǎn)gis向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應用面不斷擴大，許多城網(wǎng)建設工程、用戶工程都考慮采用gis配電裝置。變電站設計的電氣設備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關、sf6開關和機、電組合一體化的小型設備發(fā)展。3、變電站綜合自動化技術新動向變電站綜合自動化系統(tǒng)近幾年一直是電力建設的一個熱點。無論國內國外，還是從管理方、運行方及設計單位對于變電站實現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。伴隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和通信技術的發(fā)展，變電站綜合自動化也采用了新的技術，其技術動向主要集中在以下兩個方面。

14、（1）全分散式變電站自動化系統(tǒng)，新型的全分散式變電站自動化系統(tǒng)，設計思想上實現(xiàn)了變電站二次系統(tǒng)由”面向功能“設計向”面向對象“設計的重要轉變。系統(tǒng)不再單純考慮某一個量，而是為某一設備配置完備的保護、監(jiān)控和測量功能裝置，以完成特定的功能，從而并保證了系統(tǒng)的分布式開放性。其特點是各現(xiàn)場輸入輸出單元部件分別安裝在中低壓開關柜或高壓一次設備附近，現(xiàn)場單元部件可以是保護、監(jiān)控和測量功能的集成裝置，亦可以是現(xiàn)場的保護、監(jiān)控和測量部件分別保持其獨立性。變電站遙測遙信采集及處理、遙控命令執(zhí)行和繼電保護功能等均由現(xiàn)場單元部件獨立完成，并將這些信息通過網(wǎng)絡送至后臺主計算機。（2）引入先進的網(wǎng)絡技術，通信網(wǎng)絡是綜合

15、自動化變電站與常規(guī)站的最明顯的區(qū)別之一，只有采用通信網(wǎng)絡，才可能節(jié)省大量電纜。因此必須保證通信網(wǎng)絡安全、可靠，傳輸速度滿足變電站綜合自動化系統(tǒng)的要求。全分散式變電站自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)尤其依托于如今發(fā)展很快的計算機網(wǎng)絡技術。引入先進的網(wǎng)絡技術使得自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)更加簡單，性能也大大優(yōu)于以往的系統(tǒng)，并可解決以往系統(tǒng)中鏈路信息傳輸?shù)膶崟r性問題，以及信號傳輸?shù)娜萘繂栴}。4、變電站占地及建筑面積減少變電站接線方案的簡化，組合電器、管母線及鋼支架等的采用，使變電站布置更為簡單，取消站前區(qū)和優(yōu)化布置使變電站占地大幅度下降。據(jù)有關資料介紹，采用gis的配電裝置和敞開式配電裝置相比可節(jié)省占地80%以上。采用pas

16、s的配電裝置和敞開式配電裝置相比可節(jié)省占地40%.60%.即使同樣敞開式配電裝置，由于簡化接線（比如取消旁路母線等）也會減少變電站占地面積。配合我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，搞好電網(wǎng)建設尤為重要。其中，變電站設計是電網(wǎng)建設的一個重要環(huán)節(jié)。研究和分析國內外變電站技術的發(fā)展，把握其趨勢，對變電站設計是很有必要的。1.3 110kv變電站發(fā)展現(xiàn)狀110kv變電站從六十年代開始逐漸走入普通的地級市，由于當時負荷水平低，電力建設投資少，城市電網(wǎng)結構簡單。當時國內絕大部分城市還輔以35kv變電站構成高壓輸電網(wǎng)絡。進入八十年代以來，我國經(jīng)濟進入前所未有的高速發(fā)展階段。經(jīng)濟建設對電力事業(yè)提出更高要求的同時也促進了電

17、力事業(yè)的發(fā)展。這段時期建設的110kv變電站l10kv電氣設備多采用常規(guī)設備戶外敞開式布置；變電站主接線較為復雜，例如為單母線分段帶旁路；電氣設備為多油或少油設備；主變容量大多選擇31.5mva或40mva.這種模式的變電站占地面積大，設備繁多，設備安全可靠性較低，日常維護工作量大。進入九十年代中期，供電緊張的情況得到好轉，電網(wǎng)設計和建設越來越強調供電可靠性。人們開始把注意力轉向性能好、質量高、檢修周期長或多年不需檢修等特點的電氣設備。實施”四遙“功能，實現(xiàn)變電站無人值班已成為可能。這段時期，110kv電氣設備出現(xiàn)了gis設備、compass設 備等；電氣布置形式也出現(xiàn)了半戶內布置、全戶內布置

18、等形式；二次設備系統(tǒng)也有簡單的”四遙“系統(tǒng)和變電站綜合自動化系統(tǒng)。由于采用了先進可靠的設備，這段時期建設的l10kv變電站主結線較為簡潔。除主變外l10kv電氣設備多采用戶內布置的形式，主變容量多為40mva或50mva,開關設備為無油設備，變電站具備無人值班的功能。這些變電站占地面積小，自動化程度高，日常維護工作量小，安全可靠性高。1.4變電站設計的基本要求 變電站和其他工程設計一樣，包括設計、施工、運行三步。設計是第一步，且工作責任大，因此，必須嚴格遵守以下要求：必須嚴格遵守國家標準，認真執(zhí)行國家的技術經(jīng)濟政策，并應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格積極采用新技術，提高自動化

19、水平，盡量結合具體情況做定型設計，做到工程技術先進、經(jīng)濟合理、安全使用，確保設計質量。根據(jù)規(guī)劃進行設計，必要時可分期建設，做到遠、近期結合，以近期為主，適當考慮工程擴建發(fā)展的可能。從生產(chǎn)實際出發(fā)，樹立設計、施工、運行的整體觀念，防止絕對化。必須從全局考慮，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質、用電容量、工程特點和本地區(qū)供電條件，合理確定設計方案，滿足供電可靠性的要求。電力工程設計人員應堅持到現(xiàn)場調查，收集有關資料，使設計和施工、運行檢修相結合，理論和實際相統(tǒng)一。1.5本課題的研究內容本課題設計一個典型的110kv變電站，主要是設計其一次系統(tǒng)，包括以下主要工作：（1）變電站主接線的方案設計（2）變電站一次設備

20、的選擇與校驗（3）變電站防雷與接地系統(tǒng)設計（4）變電站的選址與布置（5）變電站所用系統(tǒng)的設計（6）變電站保護的設計2電氣主接線的設計2.1主接線概述電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它的確定主對電力系統(tǒng)有著非常大的影響?？梢哉f是電力系統(tǒng)的關鍵組成部分。因此必須通過多方面的比較，確定合理的主接線方式。2.2 主接線設計原則主接線應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求（1）可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)荷分配的首要要求，主接線首先應滿足這個要求。主接線可靠性的具體有以下幾點：1、斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；2、斷路器或者母線故障一級母線檢修時，盡量減少

21、停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電；3、盡量避免變電站全停電的可能性。（2）靈活性主接線應滿足再調度、檢修及擴建時的靈活性。1、調度時，應可以靈活的投入和切除變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求。2、檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電網(wǎng)的運行和對用戶的供電。3、擴建時，可以容易地從初期接線過渡到終期接線（3） 經(jīng)濟性 是主接線在滿足可靠性、靈活性要求得前提下做到經(jīng)濟合理。1、投資省(1) 主接線力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一

22、次設備；(2) 要能使繼電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電纜；(3) 要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。2、占地面積少主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積小。3、電能損失少經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃中，要避免建立復雜的操作樞紐，簡化主接線，電站入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。2.3 主接線選擇(1)變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用電力系統(tǒng)中的變電站有系統(tǒng)樞紐變電站、地區(qū)重要變電站和一般變電站三種類型。根據(jù)所要建設的變電站的重要性來對該所進行主接線方式各方面的確定。(2)變電站的分期和

23、最終規(guī)模建設變電站根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設計。(3)負荷大小和重要性1、對于一級負荷，必須有兩個獨立的電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電 。2、對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。3、對于三級負荷一般只需一個電源供電。3 主變壓器的選擇3.1 主變壓器的選擇原則在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術上的不合理

24、。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。3.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本

25、次所設計的變電所是110kv降壓變電所，它是以110kv受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至10kv母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡較復雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化。而且會造成中壓側短路容量過大，不宜選擇輕型設備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓

26、器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。3.1.2 主變壓器容量的選擇主變容量一般按變電所建成近期負荷，510年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結合，該所近期和遠期負荷都給定，所以應按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷

27、的70%80%。該變電所是按70%全部負荷來選擇。因此，裝設兩臺變壓器變電所的總裝容量為：。當一臺變壓器停運時，可保證對60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證98%負荷供電，而高壓側110kv母線的負荷不需要通過主變倒送，因為，該變電所的電源引進線是110kv側引進。其中，低壓側全部負荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量應選擇為：se=0.7s。由原始資料可知，選擇容量為31.5mva變壓器。3.1.3 主變壓器型式的選擇當不受運輸條件限制時，在330kv以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。單

28、相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。本次設計的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應盡量少占用稻田、丘陵，故本次設計的變電所選用三相變壓器。3.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇（1）在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作

29、的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。自耦變壓器：它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應過電壓。（2）由于自耦變壓器高壓側與中壓側有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側的零序電流保護，

30、應接于各側套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為8%，故不選擇自耦變壓器。分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當?shù)蛪簜壤@組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就

31、增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調度的靈活性，它還分為無激磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。我國110kv級以上的電壓變壓器繞組都采用“y”連接，35kv及以下電壓等級，變壓器都采用“y-”連接，故選擇yn，d11連接。3.2 主變壓器選擇結果綜合以上，我選擇的變壓器型號為 sfl

32、1-31500/110 兩臺短路損耗：空載損耗:短路電壓： 空載電流：4 所用電設計4.1 所用變選擇變電所用電一般要滿足運行、檢修、施工的要求。所用電系統(tǒng)可靠要求，要根據(jù)其負荷的性質來定。變電所用電的負荷一般有下列：1、充電裝置：類負荷；2、斷路器的操作機構：類負荷；3、保護屏室及遠動通信機房空調電源： 類負荷；4、主變調壓裝置電源： 類負荷；5、事故照明： 類負荷；6、生活用電： 類負荷。所用電的低壓側電壓為380v/220v三相四線系統(tǒng)。為保證在全站全停時的檢修電源，應有一個本站自己的電源和一個獨立的外接電源，平時一個工作一個備用。兩個電源獨立，互為備用。根據(jù)本站實際情況，我們可在兩條1

33、0kv母線上各設一個開關柜，低壓側接線方式，采用單母線分段，這樣兩路電源互為備用。根據(jù)站的負荷大小及實際情況選用：#1所用變：sc -80/10型變壓器，#2所用變：sc -80/10型變壓器。4.2 110kv變電站主接線圖5 110kv變電站電氣部分短路計算5.1 變壓器的各繞組電抗標幺值計算選取基準容量=100mva基準電壓 基準電流 系統(tǒng)變壓器短路容量 1000mva圖5.1短路等值電路圖5.2 10kv側短路計算最大運行情況下（兩臺變壓器同時運行）： + 三相短路電流為：三相短路次穩(wěn)態(tài)電流及短路穩(wěn)態(tài)電流為：三相短路沖擊電流的瞬時值為：=52.89ka三相短路沖擊電流的有效值為：=31

34、.52ka最小運行情況下（只有一臺變壓器單獨運行）： + 三相短路電流為：=2.335.50ka=12.82ka三相短路次穩(wěn)態(tài)電流及短路穩(wěn)態(tài)電流為： 三相短路沖擊電流的瞬時值為： 三相短路沖擊電流的有效值為： 變壓器額定數(shù)據(jù)： 高壓側：額定電壓： 額定電流： 低壓側：額定電壓： 額定電流： 5.3 110kv側短路計算三相短路電流為：三相短路次穩(wěn)態(tài)電流及短路穩(wěn)態(tài)電流為：三相短路沖擊電流的瞬時值為：三相短路沖擊電流的有效值為：6導體和電氣設備的選擇6.1 電氣設備選擇的基本條件6.1.1 電氣設備選擇的一般原則（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；（2）應按當?shù)丨h(huán)

35、境條件校核；（3）應力求技術先進和經(jīng)濟合理；（4）與整個工程的建設標準應協(xié)調一致；（5）同類設備應盡量減少品種；（6）選用的新產(chǎn)品均應有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)上級批準。6.1.2 電氣設備選擇的技術條件選擇的高壓電器，應能在長期工作和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。6.1.3 工作條件（1）電壓電器額定電壓不于長期工作電壓（2）電流電器額定電流不低于計算電流6.1.4 短路穩(wěn)定條件 （1）校驗的一般原則1）電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，

36、或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況校驗。2）用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定。用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 （2）短路的熱穩(wěn)定穩(wěn)定條件 校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間按下式計算：式中：路計算時間 :動作時間 :路器固有分閘時間 對于快速及中速斷路器，取 熱穩(wěn)定校驗滿足條件為： +0.05式中：設備給定的熱穩(wěn)定電流 t：設備給定的熱穩(wěn)定時間 ：短路電流的次暫態(tài)值 ：短路電流的假象時間（3）動穩(wěn)定性校驗動穩(wěn)定滿足條件為：式中：三相短路電流沖擊值 ：斷路器極限通過電流峰值6.1.5 絕

37、緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合計算，選用適當?shù)倪^電壓保護設備。6.1.6 環(huán)境條件（1）日照屋外高壓電器在日照影響下將產(chǎn)生附加溫升。但高壓電器的發(fā)熱試驗是在避免陽光直射的條件下進行的。如果制造部門未能提出產(chǎn)品在日照下額定載流量下降的數(shù)據(jù)，在設計中可暫按電器額定電流的80%選擇設備。在進行試驗或計算時，日照強度取0.1w/，風速取0.5m/s。（2）風速一般高壓電器可在風速不大于35 m/s的環(huán)境下使用。選擇電器時所用的最大

38、風速，可取離地10 m高、30年一遇的10min平均最大風速。最大風速超過35 m/s的地區(qū)，可在屋外配電裝置的布置中采取措施。（3）冰雪在積雪和覆冰嚴重的地區(qū)，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣對地閃絡。隔離開關的破冰厚度一般為10mm。（4）濕度選擇電器的濕度，應采用當?shù)叵鄬穸茸罡咴路莸钠骄鄬穸?相對濕度在一定溫度下，空氣中實際水汽壓強值與飽和水汽壓強值之比；最高月份的平均相對濕度該月中日最大相對濕度值的月平均值)。一般高壓電器可使用在+20，相對濕度為90%的環(huán)境中(電流互感器為85%)。（5）污穢污穢地區(qū)內各種污物對電氣設備的危害，取決于污穢物質的導電性、吸水性、附著力、數(shù)量、比重及

39、距物源的距離和氣象條件。在工程設計中,應根據(jù)污穢情況選用下列措施：增大電瓷外絕緣的有效泄漏比距或選用有利于防污的電瓷造型，如采用半導體、大小傘、大傾角、鐘罩式等特制絕緣子。采用屋內配電裝置。2級及以上污穢區(qū)的63110kv配電裝置采用屋內型。（6）海拔電器的一般使用條件為海拔高度不超過1000m。海拔超過1000m的地區(qū)稱為高原地區(qū)。由于現(xiàn)在110kv及以下大多數(shù)電器的外絕緣有一定裕度，故可使用在海拔2000 m以下的地區(qū)。（7）地震選擇電器時，應根據(jù)當?shù)氐牡卣鹆叶冗x用能夠滿足地震要求的產(chǎn)品。電器的輔助設備應有與主設備相同的抗震能力。一般電器產(chǎn)品可以耐受地震烈度為8級的地震力。6.2 高壓隔離

40、開關與斷路器的選擇與校驗隔離開關是高壓開關的一種。因為它沒有專門的滅弧裝置，所以不能用它來接通和切斷負荷電流和短路電流。6.2.1 隔離開關的用途在近代的高壓電網(wǎng)中，裝設著大量的隔離開關，其主要用途是：（1）隔離電源 用隔離開關將需要檢修的電氣設備與帶電的電網(wǎng)可靠地隔離，以保證檢修工作的安全進行。（2）倒閘操作 在雙母線制的電路中，利用隔離開關將設備或供電線路從一組母線切換到一組母線上去，即稱倒閘操作。（3）用以接通和切斷小電流的電路 例如可以用隔離開關進行下列操作：斷開和接通電壓互感器和避雷器；電壓為35kv，長10公里以內的空載輸電線路的接通和斷開；電壓為10kv，長5公里以內的空載輸電線

41、路的接通和斷開；35kv，1000kva及以下和110kv，3200kva及以下的空載變壓器的接通和斷開。6.2.2 對隔離開關的基本要求按照隔離開關所擔負的工作任務，對它提出以下基本要求：（1）有明顯的斷開點 隔離開關應具有明顯的斷開點，易于鑒別電器是否與電網(wǎng)隔開。（2）隔離開關斷開點間應具有可靠的絕緣 即要求隔離開關斷開點間有足夠的絕緣距離，應保證在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）具有足夠的短路穩(wěn)定 隔離開關在運行中，會受到短路電流熱效應與電動力的作用，所以要求它具有足夠的穩(wěn)定性，尤其是不能因電動力的作用而自動斷開，否則將引起嚴重事故。（4）結構簡單動作可

42、靠 隔離開關的結構應簡單、動作要可靠。戶外型隔離開關在冰凍的環(huán)境里，能可靠的分、合閘。（5）與接地刀閘相互聯(lián)鎖 帶有接地閘刀的隔離吞并，必須裝設聯(lián)鎖機構，以保證先斷開隔離開關，后閉合接地閘刀；先斷開接地閘刀，后閉合隔離開關的操作順序。6.2.3 隔離開關的類型隔離開關可按下列原則進行分類：按絕緣支柱的數(shù)目可分為單柱式、雙柱式及三柱式隔離開關。按閘刀的運動方式，可分為水平旋轉式、垂直旋轉式、擺動式和插入式四種。按有無接地閘刀，可分為有接地閘刀和無接地閘刀兩種。按裝設地點不同，分為戶內式和戶外式兩種。按操作機構的不同，分為手動、電動和氣動等類型。6.2.4 高壓斷路器的用途和類型高壓斷路器是電力系

43、統(tǒng)中最重要的控制電器。無論系統(tǒng)處在什么狀態(tài)，例如空載、負載或短路故障，當要求斷路器動作時，它都應能可靠地動作，或是接通、或是斷開電路。高壓斷路器按裝設的地點不同，分為戶內和戶外兩種型式。按斷路器的滅弧原理劃分有：油斷路器（多油斷路器，少油斷路器），氣吹斷路器（空氣斷路器，六氟化態(tài)硫斷路器），真空斷路器和磁吹斷路器等。6.2.5 對高壓斷路器的基本要求由于斷路器要在正常工作時接通和切斷負荷電流，短路時切斷短路電流，并受裝置環(huán)境變化的影響。故對高壓斷路器的要求大致有下述幾個方面：（1）工作可靠 斷路器在制造廠給定的技術條件下工作時，就能可靠地長期正常運行。（2）應具有足夠的斷路能力 由于電力網(wǎng)電壓

44、較高、電流較大，當斷路器在斷開電路時，觸頭間會出現(xiàn)電弧，只有將電弧熄滅，才能斷開電路。因此，要求斷路器有足夠的斷路能力，尤其在短路故障時，能可靠的切斷短路電流，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定度和電動穩(wěn)定度。（3）具有盡可能短的切斷時間 當電力網(wǎng)發(fā)生短路故障時，要求斷路器迅速切斷故障電路，這樣可以縮短電力網(wǎng)的故障時間和減輕短路電流對電氣設備的損害。在超高壓電網(wǎng)中，迅速切斷故障電路，可以增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，切斷時間是高壓斷路器的一個重要參數(shù)。（4）實現(xiàn)自動重合閘 架空輸電線路的短路故障，大多數(shù)是臨時性故障。為了提高供電可靠性并增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，線路保護多采用自動重合閘方式。在發(fā)生短路故障時，繼

45、電保護動作使斷路器跳閘，然后，經(jīng)很短時間又自動重合。重合后，如故障仍未消除，斷路器必須再次跳閘，切除短路故障。所以，要求裝設自動重合閘的斷路器，在很短的時間內，應能可靠地按規(guī)定完成其重合閘的次數(shù)。（5）結構簡單、價格低廉 在要求安全、可靠的同時，還應考慮到生產(chǎn)的經(jīng)濟性。因此，要求斷路器的結構力求簡單、尺寸小、重量輕、價格低廉。6.2.6參數(shù)選擇斷路器及其操動機構應按以下技術條件選擇，并按其使用環(huán)境條件校驗。 技術條件：（1）正常工作條件：電壓、電流、頻率、機械荷載；（2）短路穩(wěn)定性:動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流、持續(xù)時間；（3）承受過電壓能力:對地和斷口間的絕緣水平、泄漏比距；（4）操作性能:開斷電

46、流、短路開合電流、操作循環(huán)、操作次數(shù)、操作相數(shù)等。 環(huán)境條件：（1）環(huán)境:環(huán)境溫度、日溫差、最大風速、相對濕度、污穢、海拔高度、地震烈度；（2）環(huán)境保護:噪聲、電磁干擾。6.2.7 隔離開關與斷路器的選擇110kv側：表6-1 110kv側隔離開關與斷路器選擇結果計算數(shù)據(jù)lw14-110型斷路器gw4-110d/1000-80型隔離開關 110kv 165a 5.02ka 12.8ka 110kv 2000a 31.5ka 80ka 110kv 1000a 80ka 由上表可知，lw14-110型斷路器和gw4-110d/1000-80型隔離開關滿足要求。10kv側： 表6-2 1 0kv側隔

47、離開關與斷路器選擇結果計算數(shù)據(jù)zn28-10/2000-31.5型斷路器 10kv 1818a 20.74ka 52.89ka 10kv 2000a 31.5ka 80ka 由上表可知：zn28-10/2000-31.5型斷路器滿足要求6.3 互感器的選擇與校驗6.3.1 電流互感器的選擇電流互感器（ct）是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器線圈供電，正確反映電氣設備正常運行和故障情況。作用是：（1）將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈返男‰娏鳎?a或1a），使測量儀表和保護裝置標準化，小型化，并使其結構巧，價格便宜和便于屏內安裝；（2）使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側

48、均接地，從而保證設備和人身的安全。1.型式選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電流互感器絕緣結構（澆注式、瓷絕緣式、油浸式），安裝方式（戶內式、戶外式、裝入式、穿墻式），結構形式（多匝式、單匝式、母線式），測量特性（測量用、保護用、具有測量暫態(tài)特性等）。一般常用型式為：低壓配電屏和配電裝置中，采用lq線圈式和lm母線式：6-20kv戶內配電裝置和高壓開關柜中，常用的ld單匝貫穿式或復雜貫穿式：35kv及以上電流互感器多采用油浸式結構。在條件允許時，如回路中有變壓器套管、穿墻套管，應優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)省占地和投資。2.額定電壓和額定電流的選擇： 式中、：電流互感器的一次額定電壓和額定電流

49、3.二次額定電流的選擇ct二次額定電流有5a和1a兩種，一般弱電系統(tǒng)用1a，強電系統(tǒng)用5a。當配電裝置（例如超高壓）距離控制系統(tǒng)室較遠時，為了能使ct能多帶二次負荷或減少電纜截面，提高準確級，應盡量采用1a。4.按準確度級選擇ct的準確度應符合二次測量、繼電保護等的要求，用于電能計量的ct，準確度級不應低于0.5級，用于繼電保護的ct誤差應在一定的限值內，以保證過電流測量準確度的要求。5.檢驗二次負荷的容量為保證ct工作準確度要求，ct的二次負荷不超過允許的最大負荷，ct的二次負荷包括測量儀表、繼電器電流線圈，二次電纜和接觸電阻等電阻；檢驗二次負荷的公式：按容量檢驗：按阻抗檢驗：ct的二次最大

50、一相負荷，va； ：ct的二次額定負荷，va； ：ct的二次最大一相阻抗，；：ct的二次額定阻抗，。6.熱穩(wěn)定校驗：ct的內部熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)kr表示，熱穩(wěn)定倍數(shù)kr等于互感器1s熱穩(wěn)定電流與一次額定電流in1之比，故熱穩(wěn)定條件為： 式中-短路熱效應1）動穩(wěn)定校驗： ct的內部動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)表示, 等于ct內部允許通過的極限電流（峰值）與倍一次額定電流之比， 故：ct的內部動穩(wěn)定條件為：式中：通過二次側繞組的最大沖擊電流根據(jù)以上配置原則和電流互感器選擇條件和校驗標準選出電流互感器如下：46表6-3 電流互感器器選擇結果安裝地點型 號額定電流比1s熱穩(wěn)定倍數(shù)kt動穩(wěn)定倍數(shù)kdw11

51、0kv側lcwdl-1102*200/57513510kv側laj-102000/5509010kv饋線laj-102000/55090110kv側ct校驗：額定電流200a 大于 工作電流165a 小于1.5倍工作電流 247.5a熱穩(wěn)定檢驗： 內部動穩(wěn)定校驗： 因此 lcwdl-110 滿足要求10kv側ct校驗:額定電流2000a大于 工作電流1818a 小于1.5倍工作電流 2727a熱穩(wěn)定檢驗：=（50*2）2*1=1000=86.03因此：laj-10滿足要求6.3.2 電壓互感器的選擇電壓互感器（pt）是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器線圈供電，正確反映電

52、氣設備正常運行和故障情況。作用是：（1）將一次回路的高電壓變?yōu)槎位芈返牡碗妷海箿y量儀表和保護裝置標準化，小型化，并使其結構巧，價格便宜和便于屏內安裝：（2）使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證設備和人身的安全。1）型式選擇：根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電壓互感器絕緣結構和安裝方式，一般6-20kv戶內配電裝置多用油浸式或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器；35kv配電裝置選用電磁式電壓互感器；110kv及其以上的配電裝置中盡可能地選用電容式電壓互感器。2）按額定電壓選擇：為保證測量的準確性，電壓互感器一次額定電壓在所安裝電網(wǎng)額定電壓的90%-110%之間。pt二次額定電壓

53、應滿足測量、繼電保護和自動裝置的要求。通常，一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時，二次繞組額定電壓應選為100/1.732v。當電網(wǎng)為中性點直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助副繞組額定電壓選為100/1.732v；當電網(wǎng)為中性點非直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助副繞組額定電壓選為100/3v。3）按容量和準確度級選擇：pt按容量和準確度級選擇與ct相似，要求互感器二次最大一相負荷s2應該不超過設計要求的準確度級的額定二次負荷，而且應該盡量最接近，因過小也會使誤差增大，pt的二次負荷s2計算式為： 式中 、同一相一表和繼電器電壓線圈的有功功率、無功功率。4）pt不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定5）經(jīng)過計算，選擇結果如下：表6-4 p

54、t的選擇結果型號額定電壓（kv）副繞組額定容量(va)最大容量(va)原繞組副繞組輔助繞組0.513ydr110110/1.7320.1/1.7320.11502204401200jdzj1010/1.7320.1/1.7320.1/34060150300備注：ydr110 y電壓互感器 d單相 r電容式 jdzj10 j電壓互感器 d單相 z環(huán)氧澆注絕緣 j接地保護用6.4 高壓熔斷器和避雷器的選擇與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和短路電流的損害。屋內型高壓熔斷器在變電所常用于保護電力電容器，配電線路和變壓器，而在電廠多用于電壓互感器。（1）額定電壓選擇：（2）額定電流選擇：按熔管額