畢業(yè)設(shè)計定稿-35kV城鎮(zhèn)變電所設(shè)計

鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)生論文題目：某鄉(xiāng)鎮(zhèn)35kv變電站設(shè)計系別：電力工程系專業(yè)：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動化班級：10級繼電一班學(xué)號：20212586姓名：李明亮論文成績指導(dǎo)教師馬艷麗辯論成績主辯論教師綜合成績辯論委員會主任摘要本設(shè)計是對城鎮(zhèn)35kV變電站的設(shè)計，概述了變電所設(shè)計的根本過程和根本方法。設(shè)計中先對負(fù)荷進(jìn)行了統(tǒng)計和計算，選出所需的主變型號；然后進(jìn)行電氣主接線的選擇，電氣主接線是變電所電氣設(shè)計的主體，與變電站運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性等要求密切相關(guān)；接著對35kV變電所做了短路電流計算和電氣設(shè)備的選擇，短路電流是為后面設(shè)備的選型提供了依據(jù)并根據(jù)短路電流可以進(jìn)行設(shè)備參數(shù)的整定和校驗(yàn)；最后進(jìn)行了繼電保護(hù)控制設(shè)計和變電站的防雷設(shè)施、集中接地裝置的設(shè)計。變電站在現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)中有著很重要的意義，是保證生活生產(chǎn)用電所必須的。對于變電站一次局部的設(shè)計，其關(guān)鍵就在于負(fù)荷分析和短路電流的計算。主接線方案和變壓器的合理選擇，在整個變電站的建設(shè)中有著決定性的作用，是變電站的核心，決定著變電站供電的質(zhì)量。本設(shè)計以實(shí)際負(fù)荷為依據(jù)，以變電所的最正確運(yùn)行為根底，按照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)完成滿足該城鎮(zhèn)供電要求的35kV變電站設(shè)計。關(guān)鍵詞：主接線;短路電流;主設(shè)備的選擇;繼電保護(hù)裝置及防雷裝置目錄摘要 I第1章緒論 11.1引言 11.2國內(nèi)外開展 1第2章負(fù)荷計算及主接線設(shè)計 22.1負(fù)荷統(tǒng)計 22.2負(fù)荷計算 32.2.1全年負(fù)荷 42.3主接線設(shè)計方案 52.3.1主變壓器臺數(shù)確實(shí)定和容量的選擇 52.4主接線設(shè)計方案確實(shí)定 6第3章短路計算 73.1短路計算的目的 73.2各元件電抗標(biāo)幺值計算 73.3短路點(diǎn)確實(shí)定 8第4章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 124.1母線的選擇及校驗(yàn) 134.1.1母線材料的選擇 134.1.2母線截面形狀的選擇 134.2斷路器的選擇及校驗(yàn) 184.2.135kV側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn) 184.2.210kV側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn) 194.3隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 214.3.135kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 214.3.210kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 224.4電流互感器的選擇及校驗(yàn) 244.4.135kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn) 244.4.210kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn) 264.5電壓互感器的選擇及校驗(yàn) 284.5.1電壓互感器的選擇及校驗(yàn) 284.5.2保護(hù)電壓互感器的熔斷器的選擇及校驗(yàn) 314.5.3隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 324.6絕緣子和穿墻套管的選擇及校驗(yàn) 324.6.135kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗(yàn) 334.6.210kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗(yàn) 344.6.3穿墻套管的選擇及校驗(yàn) 354.7所用變設(shè)備的選擇 374.7.1所用變壓器的選擇 374.7.2保護(hù)所用變的熔斷器的選擇及校驗(yàn) 384.7.3隔離開關(guān)的選擇 394.8電力電容器的選擇 394.8.1并聯(lián)電容器組接線方式的比擬 394.8.2電容器的選擇 404.8.3保護(hù)電容器的熔斷器的選擇 424.8.4斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器的選擇 424.9高壓開關(guān)柜的選擇 43第5章繼電保護(hù)配置及防雷保護(hù) 445.1電力變壓器的保護(hù) 445.2主變低壓側(cè)斷路器的保護(hù)的配置與整定 545.310kV線路保護(hù) 575.4電力電容器的保護(hù) 625.4.1保護(hù)裝置的選擇 625.4.2整定計算 635.5變電所的防雷保護(hù) 645.5.1防雷保護(hù)的原因 645.5.2變電所的直擊雷保護(hù) 655.5.3避雷器的選擇 675.5.4變電所侵入波的保護(hù) 68第6章變電所總體布局 696.1變電所總體布置設(shè)計 69經(jīng)濟(jì)與社會效益分析 71結(jié)論 72致謝 73參考文獻(xiàn) 74第一章緒論1.1引言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)開展中最重要的根底能源產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的第一根底產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國計民生的根底產(chǎn)業(yè)，是世界各國經(jīng)濟(jì)開展戰(zhàn)略中的優(yōu)先開展重點(diǎn)。作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)力和根底產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的開展和社會進(jìn)步起到了重要作用。與社會經(jīng)濟(jì)和社會開展有著十分密切的關(guān)系，它不僅是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)平安的戰(zhàn)略大問題，而且與人們的日常生活、社會穩(wěn)定密切相關(guān)。隨著中國經(jīng)濟(jì)的開展，對電能的需求量不斷擴(kuò)大，電力銷售市場的擴(kuò)大又刺激了整個電力生產(chǎn)的開展[1]。變電站是電力網(wǎng)中線路的連接點(diǎn)，作用是變換電壓、交換功率和聚集、分配電能，它直接影響整個電力系統(tǒng)的平安與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變電站中的電氣局部通常被分為一次局部和二次局部。電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，具有同時性。本次設(shè)計是對某鄉(xiāng)鎮(zhèn)35kV變電站的初步設(shè)計,是在學(xué)習(xí)了相關(guān)專業(yè)課程(如?發(fā)電廠電氣局部?、?電力系統(tǒng)分析?、?電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理?等),且對各類變電站了解后設(shè)計的。本設(shè)計為我們在走上工作崗位前對工程設(shè)計有細(xì)致的了解,并掌握一定的工程設(shè)計方法打下了根底。本設(shè)計主要包括變電站總體分析、電力系統(tǒng)分析、負(fù)荷計算、主接線選擇、主變選擇、無功補(bǔ)償設(shè)備選擇、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇、防雷設(shè)計、配電裝置和平面布置等。在主接線設(shè)計中，在35kV側(cè)我們把兩種接線方式在經(jīng)濟(jì)性、靈活性、可靠性三個方面進(jìn)行比擬，最后選擇35kV側(cè)采用單元接線方式，在10kV側(cè)采用單母分段接線方式。變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護(hù)裝置，這些保護(hù)裝置是根據(jù)下級負(fù)荷地短路、最大負(fù)荷等情況來整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷應(yīng)跳閘保護(hù)，并且，現(xiàn)在的跳閘保護(hù)整定時間已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自動重合閘裝置會迅速合閘恢復(fù)供電，這對于保護(hù)下級各負(fù)荷是十分有利的。這樣不僅保護(hù)了各負(fù)荷設(shè)備的平安和延長了其使用壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性，這對于提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效的。醫(yī)療用電、生活用電等領(lǐng)域的供電可靠性，可以提高人民生活質(zhì)量，改善生活條件等。可見，變電站的設(shè)計是工業(yè)效率提高及國民經(jīng)濟(jì)開展的必然條件。隨著農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的快速開展，對于農(nóng)網(wǎng)35kV變電站實(shí)行綜合自動化及無人值班已成為縣級電網(wǎng)自動化開展的方向，國家電力公司推行的兩網(wǎng)改造中，35kV變電所的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計對農(nóng)網(wǎng)建設(shè)起到重要作用，根據(jù)國家電力公司?農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)原那么?第4章“35kV輸變電工程〞和“35～110kV變電所設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)〞中的規(guī)定，35kV變電站設(shè)計原那么如下：1.針對農(nóng)村用電負(fù)荷分散、供電可靠性相對較低的特點(diǎn)以及節(jié)約用地的原那么，從控制規(guī)模入手，采用先進(jìn)設(shè)備，以減少一次性投入和長期運(yùn)行費(fèi)用考慮，應(yīng)推廣使用保護(hù)、測量和控制一體化設(shè)計，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，組屏式或就地分散安裝式變電站綜合自動化設(shè)計方案。2.考慮到供電質(zhì)量與供電可靠性、設(shè)計成無人值班變電站。3.預(yù)測10年負(fù)荷開展需求，主變至少按兩臺考慮，選用低損耗、節(jié)能型調(diào)壓變壓器。4.考慮到變電站設(shè)備滲油問題，在設(shè)備選型方面，優(yōu)先選用先進(jìn)國產(chǎn)和進(jìn)口1.2國內(nèi)外開展在國內(nèi)，在電力市場供求狀況發(fā)生明顯變化之后，現(xiàn)行的電力體制暴露出一些不適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制要求的弊端。我國農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)大量涌現(xiàn)，用電結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化，用電開展速度高于城市，而我國的大局部農(nóng)村電網(wǎng)薄弱，終端變電所數(shù)量少，供電半徑長，線路損耗大，使線路末梢的用戶電壓過低，電能質(zhì)量差，影響人們正常的生活和生產(chǎn)，導(dǎo)致電價過高，嚴(yán)重影響了我國農(nóng)村電力事業(yè)的開展。為了提高電網(wǎng)的供電可靠性，降低線路損耗，改善電壓質(zhì)量，增加電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電力工業(yè)的開展，提高國民經(jīng)濟(jì)的整體競爭能力，必須加快深化電力體制改革的進(jìn)程。在國外，偏遠(yuǎn)的小型變電所只考慮到保護(hù)，不考慮測控。變電所實(shí)時數(shù)據(jù)多采用傳統(tǒng)的人工記錄方式處理，所有的開關(guān)設(shè)備由人工操控。所以要對老式變電所進(jìn)行自動化改造，其一是在原來已經(jīng)有的二次設(shè)備的根底上，配備RTU實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和控制。其二是采用斷路器裝置變電所，10kV出線均采用SF6負(fù)荷開關(guān)或斷路器裝置，每條出線均具有常規(guī)微機(jī)保護(hù)和測控系統(tǒng)，變電所內(nèi)的實(shí)時數(shù)據(jù)通過點(diǎn)對點(diǎn)的方式傳送到調(diào)度控制中心。其三是采用負(fù)荷開關(guān)裝置變電所。變壓器采用先進(jìn)的繼電保護(hù)裝置配出線斷路/重合器。10kV饋線采用負(fù)荷開關(guān)裝置，變電所以前就納入了配電自動化的考慮范疇，其實(shí)時數(shù)據(jù)必須依靠配電終端設(shè)備點(diǎn)對點(diǎn)地傳送到上級配電子站或配電主站系統(tǒng)。變壓器進(jìn)出線采用斷路器裝置、出線采用負(fù)荷開關(guān)或隔離開關(guān)裝置變電所。這幾類擔(dān)負(fù)著該變電所轄區(qū)內(nèi)饋線上配電變壓器、柱上開關(guān)的信息量的采集、控制、傳送和故障檢測、故障隔離、恢復(fù)供電等功能。該類變電所處于配電網(wǎng)自動化的核心位置，規(guī)模也較大。第二章負(fù)荷計算及主接線方案確定2.1負(fù)荷統(tǒng)計本變電所負(fù)荷主要以生活用電和農(nóng)業(yè)灌溉為主，有一處二類負(fù)荷、單進(jìn)線，10kV側(cè)采用單母線分段接線、7回出線。負(fù)荷統(tǒng)計如表2-1所示。表2-1負(fù)荷統(tǒng)計表回路序號路名稱負(fù)荷類型容量〔kV·A〕需用系數(shù)線長〔km〕供電回路負(fù)荷級別備注1第一區(qū)生活用電7001513商業(yè)用電800農(nóng)品加工4002第二區(qū)生活用電7002013工業(yè)用電700灌溉用電6003第三區(qū)醫(yī)院用電20013224第四區(qū)生活用電8001313商業(yè)用電9005第五區(qū)生活用電6001213灌溉用電7006第六區(qū)生活用電6001613灌溉用電500備用一備用二2.2負(fù)荷計算該所負(fù)荷計算采用需用系數(shù)法，由于各供電區(qū)域性質(zhì)相差不大，考慮功率因數(shù)相同，那么視在功率可表示為有功功率。式中：——各用戶的計算負(fù)荷kVA；——需用系數(shù)，取0.85～0.9；——各用電設(shè)備額定容量kW。2.2.1全年計算負(fù)荷變電所設(shè)計當(dāng)年的計算負(fù)荷由式中：——同時系數(shù)，取0.9；——線損率，上下壓網(wǎng)絡(luò)的綜合線損率在8%～12%，系統(tǒng)設(shè)計時采用10%。計算負(fù)荷增長后的變電所最大計算負(fù)荷為式中：n——年數(shù)，取8年； m——年平均增長率，取4%；——n年后的最大計算負(fù)荷。2.3主接線設(shè)計方案2.3.1主變壓器臺數(shù)確實(shí)定和容量的選擇因電力負(fù)荷季節(jié)性不強(qiáng)，且變電所只有一處二類負(fù)荷，其余均為三類負(fù)荷，變壓器在運(yùn)行時其電源側(cè)電壓有可能偏離額定值，這時變壓器二次側(cè)的負(fù)載所承受的電壓有可能偏離或偏低，這對用電設(shè)備的正常工作十分不利。所以采用兩臺自冷式有載調(diào)壓型變壓器，以使盡可能將變壓器調(diào)壓后不僅可穩(wěn)定供電電壓。還可控制電力潮流調(diào)節(jié)負(fù)荷分配。當(dāng)一臺主變壓器運(yùn)行時，可保證60%的負(fù)荷供電，考慮變壓器的事故負(fù)荷能力為40%，所以供電的保證率為85%，在事故運(yùn)行下可切除其余的三類負(fù)荷，保證對重要負(fù)荷的供電。考慮到不受運(yùn)輸條件的限制，選用三相變壓器。為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓容量采用雙繞組變壓器。由于變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否那么不能并列進(jìn)行，所以變壓器繞組的連線方式選Yn/d11型連接。裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，根據(jù)我國變壓器運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參考經(jīng)驗(yàn)，每臺主變的額定容量。即〔kW〕主變壓器采用雙繞組自冷式有載調(diào)壓電力變壓器，根據(jù)電力設(shè)計手冊，可選擇型變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表2-1所示。表2-2變壓器參數(shù)額定電壓高壓分接頭范圍聯(lián)結(jié)組別阻抗電壓空載損耗短路損耗空載電流高壓低壓35KV±3×Yn/d117.0〔%〕26kw1.2〔%〕2.4主接線設(shè)計方案確實(shí)定方案Ⅰ：35kV側(cè)采用單元接線，可采用熔斷器來保護(hù)主變，造價比采用斷路器和隔離開關(guān)經(jīng)濟(jì)，10kV側(cè)采用單母線接線，在主二側(cè)不設(shè)總開關(guān)作為保護(hù)，而在出線路上采用真空斷路器作為保護(hù)，但此方案供電可靠性和靈活性差。接線方式如圖2-1所示。方案Ⅱ：35kV側(cè)采用單元接線，可采用斷路器和隔離開關(guān)組合電器作為變壓器的過負(fù)荷和短路保護(hù)，也可采用熔斷器來保護(hù)主變，雖然斷路器的造價高，但考慮到有二類負(fù)荷，為滿足可靠性，所以采用斷路器和隔離開關(guān)組合，10kv側(cè)采用單母線分段接線方式，當(dāng)母線故障或檢修時，停電局限在一段母線上，非故障段母線可以保證正常供電，當(dāng)任意一段母線故障或檢修時，對重要用戶不停止供電。這種接線方式本身簡單、經(jīng)濟(jì)、方便，同時又克服了一些缺點(diǎn)，使可靠性和靈活性有所提高。綜合考慮選擇方案2接線方式如圖2-2所示。圖2-1主接線方案一圖2-2主接線方案二第三章短路計算3.1短路計算的目的短路電流是指由于故障或誤操作而在電路中造成短路時所產(chǎn)生的過電流。這一短路電流比正常電流大幾十倍甚至幾百倍。在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安培甚至幾十萬安培，可對電力系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。由于短路會產(chǎn)生十分嚴(yán)重的后果，因而引起了高度重視，除盡量清楚導(dǎo)致短路的原因外，還應(yīng)在短路故障發(fā)生后及時采取措施，盡量減少短路造成的損失，如采用繼電保護(hù)將故障隔離，在適宜的地點(diǎn)裝設(shè)電抗器以限制短路電流，采用自動重合閘消除瞬時故障使系統(tǒng)盡量恢復(fù)正常等。短路電流的計算有以下幾個方面的作用：〔1〕電氣主接線的比擬與選擇。〔2〕選擇斷路器等電氣設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。〔3〕為繼電保護(hù)的設(shè)計以及調(diào)試提供依據(jù)?！?〕評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制電流的措施?！?〕分析計算送電線路對通訊設(shè)施的影響。3.2各元件電抗標(biāo)幺值計算，系統(tǒng)電源電勢標(biāo)么值為1，系統(tǒng)電抗標(biāo)么值最大運(yùn)行方式，最小運(yùn)行方式，主變的等效阻抗標(biāo)么值高壓側(cè)電源進(jìn)線的阻抗標(biāo)么值低壓側(cè)各出線的阻抗標(biāo)么值=======3.3短路點(diǎn)確實(shí)定短路點(diǎn)確實(shí)定如圖3-1所示。圖3-1各短路點(diǎn)各點(diǎn)短路電流計算d1點(diǎn)發(fā)生短路時最大運(yùn)行方式各短路電流====最小運(yùn)行方式各短路電流====d2點(diǎn)發(fā)生短路時最大運(yùn)行方式各短路電流====最小運(yùn)行方式各短路電流====各短路點(diǎn)短路電流如表3－1所示。表3－1各短路點(diǎn)短路電流短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式Sd〔MVA〕Sd〔MVA〕d1160155d26742d313d410d51614d61614d71715d8第四章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的工作條件不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的根本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。4.1母線的選擇及校驗(yàn)4.1.1母線材料的選擇母線的材料通常是銅、鋁和鋼。載流導(dǎo)體一般都采用鋁質(zhì)材料。目前，農(nóng)村發(fā)電廠和變電站以及大、中型發(fā)電廠、變電站的配電裝置中的母線，廣泛都采用鋁母線，這是因?yàn)殂~貴重，儲量少；而鋁儲量較多，具有價格低、重量輕、加工方便等特點(diǎn)。因此，選用鋁母線要比銅母線經(jīng)濟(jì)。4.1.2母線截面形狀的選擇城鎮(zhèn)變電站配電裝置中的母線截面目前采用矩形、圓形和絞線圓形等。選擇母線截面形狀的原那么是：肌膚效應(yīng)系數(shù)盡量低；散熱好；機(jī)械強(qiáng)度高；連接方便；安裝簡單。10kV側(cè)主要選擇矩形截面母線，因?yàn)橥瑯咏孛娴木匦文妇€周長比圓形母線的周長要長，散熱面積大，冷卻條件好；由于集膚效應(yīng)的影響，矩形母線的電阻比圓形的小。鋼芯鋁絞線的耐張性能比單股母線好，在允許電流相同的條件下，鋼芯鋁絞線的直徑比單股母線直徑大，其外表附近的電場強(qiáng)度小于單股母線。為了使農(nóng)村發(fā)電廠和變電站的屋外配電裝置結(jié)構(gòu)和布置簡單，投資少，在高壓側(cè)一般采用鋼芯鋁絞線。1.35kV側(cè)母線截面積的選擇及校驗(yàn)假設(shè)一臺變壓器停止工作，想滿足整個負(fù)荷的需要，那么另一臺變壓器必工作在過負(fù)荷狀態(tài)，由于變壓器容量按來選擇的，所以只需要一臺過負(fù)荷為原來的倍，即。按通過高壓側(cè)母線的最大持續(xù)工作電流〔1〕按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面式中：——經(jīng)濟(jì)截面m2——經(jīng)濟(jì)電流密度A/m2取變壓器最大負(fù)荷利用小時數(shù)×106A/m2所以經(jīng)計算選擇LGJ-120mm2型鋼芯鋁絞線，其額定環(huán)境下的允許電流=408〔A〕，最高允許溫度為70°C。溫度修正系數(shù)為==那么實(shí)際環(huán)境溫度為35℃時的母線允許電流×408=477.4〔A〕>115.7〔A〕滿足長期工作時的發(fā)熱條件。〔2〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路計算時間因?yàn)?，所以不計非周期熱效?yīng)。母線正常運(yùn)行時的最高溫度為查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為式中——熱穩(wěn)定系數(shù)；——集膚效應(yīng)系數(shù)。小于所選母線的截面積，滿足熱穩(wěn)定要求，因所選母線為絞線，故不需動穩(wěn)定校驗(yàn)。2.10kV側(cè)母線截面積的選擇及校驗(yàn)按通過低壓側(cè)母線的最大長期工作電流〔1〕按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面取變壓器最大負(fù)荷利用小時數(shù)=3000小時，查表選擇×106A/m2所以經(jīng)計算選擇LMY-40×5mm2型鋁母線，實(shí)際環(huán)境溫度為35℃時的母線允許電流為=578〔A〕溫度修正系數(shù)為==×578=450.84〔A〕大于其長期最大負(fù)荷電流〔404.97A〕，滿足長期工作時的發(fā)熱條件?！?〕校驗(yàn)①熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路計算時間。因，所以，所以不計非周期熱效應(yīng)。母線正常運(yùn)行時的最高溫度為查表，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為小于所選母線的截面積，故滿足熱穩(wěn)定要求。②動穩(wěn)定性校驗(yàn)短路沖擊電流母線所受的電動力式中L——絕緣子間的跨距；a——相間距。母線所受的最大彎矩截面系數(shù)母線最大計算應(yīng)力為小于鋁母線的允許應(yīng)力69×106Pa，故滿足動穩(wěn)定性要求。經(jīng)校驗(yàn)所選母線滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定要求。應(yīng)選擇LMY-40×5mm2的鋁母線。3.10kV側(cè)出線截面積的選擇及校驗(yàn)在六回出線中，以最大負(fù)荷的一條出線路為出線截面積選擇的計算依據(jù)，其它線路一定能滿足。由于六回出線的負(fù)荷相差不大，故不會造成太大的浪費(fèi)，并且出線路負(fù)荷要求考慮今后8年的增長，其增長率為4%。［１］按通過10kV側(cè)出線的最大長期工作電流〔1〕按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面取變壓器最大負(fù)荷利用小時數(shù)=3000小時，查表選擇×106A/m2所以經(jīng)計算選擇LGJ-70mm2型鋼芯鋁絞線，其70℃時最大允許持續(xù)電流那么實(shí)際環(huán)境溫度為37℃時的出線允許電流大于其長期最大負(fù)荷電流〔91.62A〕，滿足長期工作時的發(fā)熱條件。校驗(yàn)短路計算時間。查表。因?yàn)?，所以母線正常運(yùn)行時的最高溫度查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為小于所選母線的截面積，故滿足熱穩(wěn)定要求，因所選母線為絞線，故不需動穩(wěn)定校驗(yàn)。4.2斷路器的選擇及校驗(yàn)4.2.135kV側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)按構(gòu)造形式、裝置種類、額定電壓、額定電流、和額定開斷電流選擇斷路器。根據(jù)，查手冊選擇型戶外斷路器。其技術(shù)參數(shù)見表4-1。表4-1LW16-35型斷路器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕額定開斷電流Ikd〔kA〕動穩(wěn)定電流ies〔kA〕固有分閘時間tg〔s〕4s熱穩(wěn)定電流Ir〔kA〕LW16-35351600256320〔1〕校驗(yàn)①熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路電流的熱效應(yīng)因此滿足熱穩(wěn)定性要求。②動穩(wěn)定性校驗(yàn)動穩(wěn)定電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定要求，因此所選LW16-35型斷路器滿足要求。4.2.210kV側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)1.斷路器的選擇按構(gòu)造形式、裝置種類、額定電壓、額定電流、和額定開斷電流選擇斷路器。根據(jù)，查手冊選擇ZN3-10真空型斷路器。其技術(shù)參數(shù)見表4-2。表4-2ZN3-10型斷路器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕Iekd〔kA〕ij〔kA〕tg〔s〕Ir〔4s〕〔kA〕ZN3-101060022≤〔1〕校驗(yàn)①熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路電流的熱效應(yīng)因此滿足熱穩(wěn)定性要求。②動穩(wěn)定性校驗(yàn)熱穩(wěn)定電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，因此所選ZN3-10型斷路器滿足要求。因其最大長期工作電流及各相參數(shù)均與變壓器10kV側(cè)根本相同，因此選擇及校驗(yàn)過程同10kV側(cè)，應(yīng)選ZN3-10型斷路器?！?〕斷路器的選擇按構(gòu)造形式、裝置種類、額定電壓、額定電流、和額定開斷電流選擇斷路器。以最大負(fù)荷的一條出線路進(jìn)行選擇。根據(jù)，查手冊選擇ZN3-10真空型斷路器。其技術(shù)參數(shù)見表4-3。表4-3ZN3-10型斷路器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕額定開斷電流Ikd〔kA〕動穩(wěn)定電流ies〔kA〕固有分閘時間tin〔s〕4s熱穩(wěn)定電流Ir〔kA〕ZN3-10106001020≤101〕校驗(yàn)①熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路電流的熱效應(yīng)因此滿足熱穩(wěn)定性要求。②動穩(wěn)定性校驗(yàn)動穩(wěn)定電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，因此所選ZN3-10型斷路器滿足要求。4.3隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)4.3.135kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)根據(jù)地點(diǎn)和機(jī)構(gòu)選擇戶內(nèi)式隔離開關(guān)，有，，經(jīng)查手冊選擇GN6-10T型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表4-4。表4-4GW4-35D型隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕動穩(wěn)定電流〔kA〕4s熱穩(wěn)定電流〔kA〕GW4-35/600356005016〔1〕校驗(yàn)①熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路電流的效應(yīng)因此滿足熱穩(wěn)定性要求。②動穩(wěn)定性校驗(yàn)動穩(wěn)定電流滿足動穩(wěn)定性要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，因此所選GW4-35/600型隔離開關(guān)滿足要求。4.3.210kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)根據(jù)地點(diǎn)和機(jī)構(gòu)選擇戶內(nèi)式隔離開關(guān)，有，，經(jīng)查手冊選擇GN6-10T型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表4-5。表4-5GN6-10T型隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕動穩(wěn)定電流〔kA〕4s熱穩(wěn)定電流〔kA〕GN6-10T106005020〔1〕校驗(yàn)①熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路電流的熱脈沖因此滿足熱穩(wěn)定性要求。②動穩(wěn)定性校驗(yàn)極限通過電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定要求，因此所選GN6-10T型隔離開關(guān)滿足要求。因其最大長期工作電流及各相參數(shù)均與變壓器10kV側(cè)根本相同，因此選擇及校驗(yàn)過程同10kV側(cè)，應(yīng)選GN6-10T型斷路器?！?〕隔離開關(guān)的選擇根據(jù)地點(diǎn)和機(jī)構(gòu)選擇，以最大負(fù)荷的一條出線路進(jìn)行選擇，由，，經(jīng)查手冊選擇GN6-10T型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表4-6。表4-6GN6-10T型隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕動穩(wěn)定電流〔kA〕4s熱穩(wěn)定電流〔kA〕GN6-10T106005020〔2〕校驗(yàn)①熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路電流的效應(yīng)因此滿足熱穩(wěn)定性要求。②動穩(wěn)定性校驗(yàn)動穩(wěn)定電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定要求，因此所選GN6-10T型隔離開關(guān)滿足要求。4.4電流互感器的選擇及校驗(yàn)4.4.135kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)根據(jù)電壓等級和電流互感器安裝處的最大按長期工作電流選擇經(jīng)查手冊選擇LCW-35型電流互感器。其技術(shù)參數(shù)見表4-7。表4-7LCW-35型電流互感器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕級次組合額定電流比1s熱穩(wěn)定電流倍數(shù)1s動穩(wěn)定電流倍數(shù)LCW-3535400/52660溫度校正系數(shù)那么2.校驗(yàn)〔1〕熱穩(wěn)定性校驗(yàn)根據(jù)滿足熱穩(wěn)定要求〔2〕動穩(wěn)定性校驗(yàn)①內(nèi)部動穩(wěn)定校驗(yàn)滿足內(nèi)部動穩(wěn)定要求②外部動穩(wěn)定校驗(yàn)由下式校驗(yàn)式中：——當(dāng)相間距離a≠0.4時，=；——電流互感器絕緣瓷帽端部至最近一個母線支柱絕子的距離L=0.5m，=1；——動穩(wěn)定倍數(shù)。滿足外部動穩(wěn)定要求經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及內(nèi)、外動穩(wěn)定要求，因此所選LCW-35型電流互感器滿足要求。4.4.210kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)根據(jù)電壓等級和電流互感器安裝處的最大按長期工作電流選擇經(jīng)查手冊選擇LFZ-10型電流互感器。其技術(shù)參數(shù)見表4-8。表4-8LFZ-10型電流互感器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕級次組合額定電流比1s熱穩(wěn)定電流倍數(shù)1s動穩(wěn)定電流倍數(shù)LFZ-1010400/580160溫度校正系數(shù)那么〔1〕熱穩(wěn)定性校驗(yàn)根據(jù)〔2〕動穩(wěn)定性校驗(yàn)①內(nèi)部動穩(wěn)定校驗(yàn)②外部動穩(wěn)定校驗(yàn)經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及內(nèi)、外動穩(wěn)定性要求，所選LFZ-10型電流互感器滿足要求。因其最大長期工作電流及各相參數(shù)均與變壓器10kV側(cè)根本相同，因此選擇及校驗(yàn)過程同10kV側(cè)，應(yīng)選LFZ-10型電流互感器?！?〕電流互感器的選擇根據(jù)電壓等級和電流互感器安裝處的最大按長期工作電流選擇經(jīng)查手冊選擇LFZ1-10型電流互感器。其技術(shù)參數(shù)見表4-9。表4-9LFZ1-10型電流互感器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕準(zhǔn)確度額定電流比1s熱穩(wěn)定電流倍數(shù)1s動穩(wěn)定電流倍數(shù)LFZ1-1010100/590160溫度校正系數(shù)那么〔2〕校驗(yàn)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)根據(jù)滿足熱穩(wěn)定要求。2〕動穩(wěn)定性校驗(yàn)①內(nèi)部動穩(wěn)定校驗(yàn)②外部動穩(wěn)定校驗(yàn)經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及內(nèi)、外動穩(wěn)定要求，因此所選LFZ1-10型電流互感器滿足要求。4.5電壓互感器的選擇及校驗(yàn)4.5.1電壓互感器的選擇及校驗(yàn)電壓互感器是二次回路中供測量和保護(hù)用的電壓源，通過它能正確反映系統(tǒng)電壓的運(yùn)行狀況，其作用：一是將一次側(cè)的高電壓改變成二次側(cè)的低電壓，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化，小型化，并便于監(jiān)視，安裝和維護(hù)；二是使低壓二次回路與高壓一次系統(tǒng)隔離，保證了工作人員的平安，由于電壓互感器主要用于計量，而上一級變電所已裝設(shè)，所以本所35KV側(cè)不裝設(shè)電壓互感器，只在10KV側(cè)裝設(shè)電壓互感器，從而減少造價。根據(jù)該電壓互感器的用途、裝設(shè)地點(diǎn)及額定電壓，經(jīng)查手冊選擇JDZ6-10型電壓互感器。其技術(shù)參數(shù)見表4-10。表4-10JDZ6-10型電壓互感器參數(shù)型號額定電壓〔KV〕準(zhǔn)確級次及相應(yīng)額定二次負(fù)荷〔VA〕最大容量〔VA〕JDZ6-10原線圈副線圈1級3級400105080200測量儀表的技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-11。表4-11測量儀表的技術(shù)參數(shù)儀表名稱儀表型號每線圈消耗功率〔VA〕有功功率表1D1－W1無功功率表1D1－Var1有功電度表DS1頻率表1D1－Hz21電壓表1T1－V51電壓互感器和測量儀表的三線接線圖如圖4-1所示。圖4-1三線接線圖Se=50VA按二次負(fù)荷選擇電壓互感器應(yīng)作如下計算：首先計算各相負(fù)荷，然后取最大一相負(fù)荷與一相額定容量相比擬。〔利用變電工程教材中第三種接線方式進(jìn)行計算〕A相負(fù)荷為：B相負(fù)荷為：經(jīng)計算可知B相負(fù)荷最大，其值為0.5級的JDZ6-10型電壓互感器的一相額定容量為50/3=16.7〔VA〕，此值大于它的最大一相負(fù)荷Sb，因此滿足要求。4.5.2保護(hù)電壓互感器的熔斷器的選擇及校驗(yàn)對于保護(hù)電壓互感器的熔斷器，只按額定電壓及斷流容量選擇即可經(jīng)計算查手冊選擇RN2-10型熔斷器。其技術(shù)參數(shù)見表4-12。表4-12RN2-10型熔斷器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕額定斷流容量〔MVA〕RN2-101010002.校驗(yàn) 因經(jīng)計算滿足要求，應(yīng)選RN2-10形熔斷器。4.5.3隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，選擇GN6-10T型隔離開關(guān)一定能滿足要求。4.6絕緣子和穿墻套管的選擇及校驗(yàn)發(fā)電廠和變電站常用的絕緣子有支柱絕緣子、套管絕緣子和懸式絕緣子。支柱絕緣子用于支持和固定母線，并使母線與地絕緣；套管絕緣子主要用于母線穿過墻壁或樓板，使母線之間、母線與地之間絕緣；懸式絕緣子主要用于固定屋外配電裝置中的軟母線。4.6.135kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗(yàn)按額定電壓和安裝地點(diǎn)選擇；查手冊選擇XP-4C型絕緣子，其技術(shù)參數(shù)見表4-13。表4-13XP-4C型絕緣子參數(shù)型號泄漏距離cm工頻試驗(yàn)電壓〔kV〕干濕擊穿50%全波擊穿閃落電壓〔kV〕機(jī)械負(fù)荷1小時破壞XP-4C20060307010030004000一般情況下的單位泄漏距離為1.6cm/kV，所以應(yīng)選絕緣子的片數(shù)為〔片〕式中：——泄漏比距；——每片絕緣子的泄漏距離，初選3片。按大氣過電壓作用下不閃絡(luò)選擇，一般來說，只要滿足承受內(nèi)部過電壓作用的要求，同時接地電阻值也滿足規(guī)程要求，那么在大氣過電壓作用下將不致引起絕緣子串的逆閃絡(luò)。按以上條件選擇的絕緣子串片數(shù)，考慮到絕緣子老化需增加一片，對于耐張絕緣子串，因承受較大的拉力，容易損壞，又需此懸式絕緣子串再增加一片.所以選4片絕緣子。綜上選擇XP—4C型絕緣子。4.6.210kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗(yàn)〔1〕絕緣子的選擇按額定電壓和安裝地點(diǎn)選擇，經(jīng)查手冊選擇ZS-10/4型支柱棒型絕緣子。其技術(shù)參數(shù)見表4-14。表4-14ZS-10/4型支柱棒型絕緣子參數(shù)型號額定電壓〔kV〕機(jī)械破壞負(fù)荷〔kN〕總高〔mm〕ZS-10/4104210〔2〕校驗(yàn)動穩(wěn)定校驗(yàn)絕緣子底部至母線中心線的高絕緣子帽所受的力絕緣子的允許負(fù)荷經(jīng)計算滿足動穩(wěn)定要求，故所選ZS-10/4型支柱棒型絕緣子滿足要求。〔1〕絕緣子的選擇根據(jù)安裝地和構(gòu)造類型，經(jīng)查手冊選擇ZNA-10MM型支柱絕緣子。其技術(shù)參數(shù)見表4-15。表4-15ZNA-MM型支柱絕緣子參數(shù)型號額定電壓〔kV〕機(jī)械破壞負(fù)荷〔kN〕總高H〔mm〕ZNA-10MM10120〔2〕校驗(yàn)動穩(wěn)定校驗(yàn)絕緣子底部至母線中心線的高緣子帽所受的力絕緣子的允許負(fù)荷經(jīng)計算滿足動穩(wěn)定要求，故所選ZNA-10MM型支柱絕緣子滿足要求。4.6.3穿墻套管的選擇及校驗(yàn)按安裝置種類、構(gòu)造形式、額定電壓及最大長期工作電流，查手冊選擇CWLB-10/600型穿墻套管。其技術(shù)參數(shù)見表4-16。表4-16CWLB-10/600型穿墻套管參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕總長L〔mm〕抗彎破壞負(fù)荷〔kN〕5s短時熱電流〔kA〕CWLB-10/6001060053012溫度校正系數(shù)那么大于其長期最大長期工作電流。〔1〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)〔2〕動穩(wěn)定校驗(yàn)式中：——穿墻套管端部至最近一個支柱絕緣子間距離，取=1m；——穿墻套管的長度；a——相間距。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，故所選CWLB-10/600型穿墻套管滿足要求。4.7所用變設(shè)備的選擇4.7.1所用變壓器的選擇考慮到變電所主要設(shè)備的需要，如蓄電池充電、取暖、照明及有關(guān)的繼電保護(hù)裝置的用電等負(fù)荷，對于一般情況下應(yīng)將所用變裝設(shè)在35kV側(cè)，便于檢修和維護(hù)。所用電負(fù)荷統(tǒng)計見表4-17。表4-17所用電負(fù)荷統(tǒng)計表序號名稱容量〔KW〕負(fù)荷類型1通信4經(jīng)常、連續(xù)235kV操動機(jī)構(gòu)斷續(xù)、短時310kV操動機(jī)構(gòu)斷續(xù)、短時4充電裝置經(jīng)常、連續(xù)5運(yùn)動3經(jīng)常、連續(xù)6保護(hù)1經(jīng)常、連續(xù)7電氣二次設(shè)備室動力5斷續(xù)、短時835kV配電裝置動力5斷續(xù)、短時910kV配電裝置動力5斷續(xù)、短時動力負(fù)荷P1小計照明負(fù)荷P2經(jīng)常、連續(xù)其它P3經(jīng)常、連續(xù)所用變壓器容量選擇根據(jù)?變電所所用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程?中公式綜合以上數(shù)據(jù)，查手冊選擇S9-50/35-0.4型電力變壓器作為所用變壓器。其技術(shù)參數(shù)見表4-18。表4-18S9—額定電壓KV損耗阻抗電壓空載電流額定容量高低空載短路6.5%1.1%50KVA354.7.2保護(hù)所用變的熔斷器的選擇及校驗(yàn)其最大長期工作電流熔件的額定電流為短路容量經(jīng)計算查手冊選擇RW5-35型高壓跌落式熔斷器。其技術(shù)參數(shù)見表4-19。經(jīng)計算滿足要求，選RW5-35型熔斷器。表4-19RW5-35型高壓跌落式熔斷器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定電流〔A〕額定斷流容量〔MVA〕RW5-3535100上限下限300604.7.3隔離開關(guān)的選擇根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，選擇GW4-35D型隔離開關(guān)即能滿足要求。4.8電力電容器的選擇電力電容器是用來提高電網(wǎng)功率因數(shù)、減少線損、改善電壓質(zhì)量、提高供電效率的電器設(shè)備。4.8.1并聯(lián)電容器組接線方式的比擬并聯(lián)電容器組的主接線方式，主要有三角形接線和星型接線。過去并聯(lián)電容器組采用三角形接線較多，但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，三角形接線的電容器組，當(dāng)任意相擊穿時，由電源供應(yīng)的短路電流較大，實(shí)際相當(dāng)于母線短路。這時雖然故障電容器的熔斷器迅速熔斷，但如此大的電流即使是瞬間流過電容器也極容易使電容器內(nèi)浸漬劑受熱膨脹，迅速汽化，引起爆炸。而且如果不同相的電容器同時發(fā)生對地?fù)舸?，有時熔斷器也失去保護(hù)作用。如把電容器改為星形接線，當(dāng)任一臺電容器發(fā)生極板擊穿短路時，短路電流都不會超過電容器組額定電流的三倍。而且不會出現(xiàn)其他兩相的電容器對故障相的涌放電流，只有來自同相的電容器的涌放電流。因此星形接線的電容器組油箱爆炸事故較少發(fā)生。此外，三角形接線電容器組對過電壓保護(hù)避雷器的運(yùn)行條件和保護(hù)效果也不如星形接線的好。綜合考慮本設(shè)計采用星形接線。4.8.2電容器的選擇按工作電壓選擇按工作頻率選擇設(shè)備補(bǔ)償前的功率因數(shù)為=0.75，要求經(jīng)電容器補(bǔ)償后到達(dá)=0.9。負(fù)荷的有功功率為系統(tǒng)要求補(bǔ)償?shù)臒o功功率為式中那么本所要求兩組電容器組來補(bǔ)償，每組補(bǔ)償950kVar，采用三相星形接線的電容器式中：——單相等效電容值；——線電壓；——角頻率，πff=50HZ。初選BFM-200-1W型電容器組，其技術(shù)參數(shù)見表4-20表4-20BFM-200-1W型電容器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕額定容量〔kVar〕額定電容〔μF〕BFM-200-1W200因此，一相只需兩個此型號的電容器組，三相那么需六個電容器組，總的額定容量為，而需補(bǔ)償?shù)臑?50kVar，故所選電容器組滿足要求。4.8.3保護(hù)電容器的熔斷器的選擇電力電容器在合閘時產(chǎn)生沖擊電流，此時熔斷器的熔件不應(yīng)熔斷，保證正常工作。熔件的額定電流應(yīng)按如下計算：===?其額定電壓為10kV，所以選擇BRN-10型戶內(nèi)高壓熔斷器作為電容器的單臺保護(hù)，其技術(shù)參數(shù)見表4-21。表4-21BRN-10型戶內(nèi)高壓熔斷器參數(shù)型號額定電壓〔kV〕開斷電流〔A〕額定電流〔A〕BRN-1010100030熔斷器的額定電流>故所選熔斷器滿足要求。4.8.4斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器的選擇電容器組回路的最大長期工作電流小于各出線回路中的最大長期工作電流，因此選型號為：斷路器選用ZN3-10/600型；隔離開關(guān)選用GN6-10T/600型；電流互感器選用LFZ1-10/100/5型。4.9高壓開關(guān)柜的選擇根據(jù)所選設(shè)備查選擇GG—1A型高壓開關(guān)柜，其上部放母線和母線隔離開關(guān)，三相母線水平放置，中部放斷路器和電流互感器，下部放隔離開關(guān)，三局部之間用隔板隔開。其正面左上部為可安裝各種儀表和繼電器的鋼板門；兩側(cè)用金屬板與相鄰回路的電器隔開，以保證工作人員檢修維護(hù)時的平安和巡視方便。GG—1A型開關(guān)柜的技術(shù)參數(shù)如表4-22所示，開關(guān)柜安裝地點(diǎn)及選擇如表4-23所示表4-22GG—1A型開關(guān)柜的技術(shù)參數(shù)型號型式額定電流〔A〕額定電壓〔KA〕額定短路開斷電流〔KVA〕操動機(jī)構(gòu)外形尺寸寬深高〔mm〕GG-1A固定式靠墻12501040CD10CTB120012003200表4-23開關(guān)柜安裝地點(diǎn)及選擇安裝地點(diǎn)主變出線10KV母聯(lián)10KV側(cè)電壓互感器及保護(hù)10KV出線及保護(hù)GG—1A結(jié)線編號0711與95配合5003 第五章繼電保護(hù)配置及防雷保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置就是裝設(shè)在每一個電氣設(shè)備上，用來反映它們發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行情況，從而動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種有效的反事故的自動裝置。它的根本任務(wù)是：自動、有選擇性、快速地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件損壞程度盡可能降低，并保證該系統(tǒng)中非故障局部迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。反映電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并依據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出信號、減負(fù)荷或延時跳閘。5.1電力變壓器的保護(hù)電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓〔電流〕變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓〔電流〕的設(shè)備。電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電器設(shè)備，它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果，同時大容量變壓器也是非常貴重的元件。因此，必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動作可靠的保護(hù)。變壓器油箱內(nèi)部主要易發(fā)生的故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路等。油箱內(nèi)部故障對變壓器來說是非常危險的，高溫電弧會燒毀繞組的鐵芯，而且會使變壓器油絕緣受熱分解產(chǎn)生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸的嚴(yán)重后果。變壓器油箱外部引線及套管處也可能發(fā)生相間短路和接地故障。為了防止變壓器發(fā)生各類故障和不正常運(yùn)行造成的不應(yīng)有的損失，以及保證電力系統(tǒng)平安連續(xù)運(yùn)行，根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，大中型發(fā)電機(jī)變壓器組的變壓器應(yīng)針對下述不正常運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)［１］［５］?！?〕防止變壓器繞組和引出線相間短路，直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路以及繞組匝間短路的差動保護(hù)?！?〕防止變壓器油箱內(nèi)部各種短路或短線故障以及油面降低的瓦斯保護(hù)?！?〕防止直接接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路并作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)后備的零序電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)以及變壓器接地中型點(diǎn)有放電間隙的零序電流保護(hù)?！?〕防止變壓器過勵磁保護(hù)。〔5〕防止變壓器外部相間相間短路作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)后備的過電流保護(hù)或阻抗保護(hù)。〔6〕防止變壓器對稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)?！?〕反映變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障的相應(yīng)保護(hù)。大型變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組短線故障時，差動保護(hù)及其他反映電量的保護(hù)均不能動作，而瓦斯保護(hù)卻能動作，因此，瓦斯保護(hù)時變壓器內(nèi)部故障的重要保護(hù)裝置?！?〕原理及接線圖①原理：由于短路點(diǎn)電弧的作用，將使變壓器油和其它絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護(hù)，它應(yīng)安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。②瓦斯保護(hù)接原理線圖如圖5-1所示。〔2〕整定整定：當(dāng)內(nèi)部氣體為250－300cm3時，輕瓦斯動作于發(fā)生信號；當(dāng)內(nèi)部氣體為0.7－1.2m/s時，動作于跳閘?！?〕瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)其主要優(yōu)點(diǎn)是動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反響油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。圖5-1瓦斯保護(hù)原理接線圖2.變壓器的差動保護(hù)〔1〕原理及接線圖①原理：縱差動保護(hù)是反響被保護(hù)的變壓器各端流入和流出電流的相量差。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動的正確工作，就必須適中選擇兩側(cè)電流互感器的變比，最好與電壓器變比相同，使得在正常運(yùn)行和外部故障時，兩個二次電流相等。在保護(hù)范圍內(nèi)故障時，流入差回路的電流為短路點(diǎn)的短路電流的二次值，保護(hù)動作?？v差保護(hù)動作后，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。本設(shè)計主變高壓側(cè)選用LCW-35-200/5型號電流互感器，低壓側(cè)選用LFZJ-10-700/5型號電流互感器。②縱差動保護(hù)原理接線圖如圖5-2所示。整定保護(hù)的動作電流〔利用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的變壓器差動保護(hù)〕確定根本側(cè)。將變壓器兩側(cè)電流互感器流入差回路的電流中較大的一側(cè)作為根本側(cè)，計算步驟見表5-1。圖5-2差動保護(hù)原理接線圖表5-1差回路電流計算變壓器額定電壓〔KV〕〔高壓〕=35〔低壓〕=10變壓器額定電流〔A〕變壓器接線方式Y(jié)Δ電流互感器接線方式ΔY電流互感器計算變比電流互感器實(shí)際變比200/5=40700/5=140流入差回路電流〔A〕不平衡電流〔A〕0因所以選高壓側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)〔3〕確定差動保護(hù)的動作電流=1\*GB3①躲過變壓器的勵磁涌流及電流互感器的二次斷線式中：——可靠系數(shù)，取1.3；——變壓器基準(zhǔn)側(cè)的額定電流。所以=2\*GB3②躲過外部短路時的最大不平衡電流=〔++〕式中：——最大不平衡電流；——兩側(cè)電流互感器電流誤差引起的不平衡電流；——變壓器調(diào)壓分接頭引起的不平衡電流。所以=從以上計算可知，以躲過外部短路最大不平衡電流為計算條件，差動保護(hù)的動作電流取為〔A〕〔4〕計算差動線圈匝數(shù)及實(shí)際動作電流為〔匝〕差動線圈的實(shí)際匝數(shù)應(yīng)向小調(diào)整，取〔匝〕繼電器的實(shí)際動作電流為〔A〕〔5〕確定35kV側(cè)平衡繞組匝數(shù)為〔匝〕取實(shí)用匝數(shù)〔匝〕〔6〕計算相對誤差為因?yàn)橄嗖詈苄?，不需要核算動作電流?！?〕計算流入繼電器中電流為〔8〕35KV側(cè)繼電器動作電流為〔9〕計算最小靈敏系數(shù)為滿足要求。〔10〕電流繼電器的選擇電流繼電器選擇DL—7型電流繼電器〔1〕原理及接線圖①原理：變壓器過電流保護(hù)是反響相間短路電流增大而動作的后備保護(hù)。②過電流保護(hù)原理接線圖如圖5-3所示?！?〕過電流保護(hù)的整定計算①按躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流進(jìn)行整定式中：——可靠系數(shù)，取1.2； ——返回系數(shù)，取0.85；n——并列運(yùn)行變壓器臺數(shù)。②靈敏度的校驗(yàn)近后備保護(hù)遠(yuǎn)后備保護(hù)經(jīng)校驗(yàn)靈敏度均符合要求〔3〕電流繼電器的選擇電流繼電器選擇DL—7型電流繼電器。時間繼電器選擇DS—30型時間繼電器。信號繼電器選擇DX—17型信號繼電器。中間繼電器選擇DZ—200型中間繼電器。人為延時是2.0s，考慮到線路中避雷器的放電時間0.04～0.06s。圖5-3過電流保護(hù)原理接線圖〔1〕原理及接線圖①原理：變壓器可能出現(xiàn)過負(fù)荷的情況，因此需裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)裝置只采用兩個電流繼電器接于兩相電流回路中，經(jīng)過較長的延時后發(fā)出信號。②過負(fù)荷保護(hù)原理接線圖如圖5-4所示?！?〕過負(fù)荷保護(hù)的整定計算按躲過變壓器的額定電流進(jìn)行整定式中：——可靠系數(shù)，取1.05； ——返回系數(shù)，取0.85；——保護(hù)安裝側(cè)變壓器的額定電流。〔3〕電流繼電器的選擇電流繼電器選擇DL—7型電流繼電器。時間繼電器選擇DS—30型時間繼電器。過負(fù)荷保護(hù)的延時應(yīng)比變壓器過電流保護(hù)時限長一個時限階段，取2.5s。圖5-4過負(fù)荷保護(hù)原理接線圖5.2主變低壓側(cè)斷路器的保護(hù)的配置與整定本設(shè)計裝設(shè)限時電流速斷保護(hù)作為母線的主保護(hù)和出線無時限速斷保護(hù)的后備保護(hù)，保護(hù)出線的全長；裝設(shè)定時限過電流保護(hù)作為出線主保護(hù)拒動的遠(yuǎn)后備保護(hù)，保護(hù)出線的全長。〔1〕整定計算〔2〕靈敏度校驗(yàn)滿足要求。〔1〕整定計算〔2〕靈敏度校驗(yàn)遠(yuǎn)后備不滿足要求，所以采用低壓繼電器閉鎖的過電流保護(hù)裝置，接線原理圖如圖5-5所示。圖5-5低壓繼電器閉鎖的過電流保護(hù)接線原理圖整定計算電流繼電器起動電流電壓繼電器起動電壓靈敏度校驗(yàn)滿足要求。人為延時是1.5s，考慮到線路中避雷器的放電時間0.04～0.06s。電流繼電器選擇DL—7型電流繼電器。電壓繼電器選擇DY—30型電壓繼電器。5.310kV線路保護(hù)10kV線路保護(hù)的設(shè)計原那么〔1〕10kV架空線路和電纜線路應(yīng)裝設(shè)相間短路保護(hù)。保護(hù)裝置采用兩相式接線，通常裝設(shè)在A、C兩相上，以保證當(dāng)發(fā)生不在同一出線上的兩點(diǎn)單相接地時有2/3時機(jī)切除一個故障點(diǎn)。〔2〕10kV線路保護(hù)一般以電流速斷保護(hù)為主，以過流保護(hù)作為后備保護(hù)。這就是說保護(hù)裝置采用的是遠(yuǎn)后備保護(hù)方式?！?〕10kV線路在以下情況下必須裝設(shè)電流速斷保護(hù)。對變電所來說，當(dāng)線路上發(fā)生短路，變電所母線電壓大量降低時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)；許延時切除短路電流時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。線路保護(hù)方案圖如圖5-6所示。圖5-610kV線路保護(hù)接線圖主保護(hù)為瞬時電流速斷保護(hù)，后備保護(hù)為過電流保護(hù)。有閃光電源，測量儀表有電度表、電流表，其保護(hù)與測量回路如圖5-7所示。 〔1〕電流速斷保護(hù)的整定計算以出線1為例，介紹整定方法。動作電流〔其中Kjx為接線系數(shù)，取1〕被保護(hù)線路長度式中：——等效電源最大電抗靈敏度校驗(yàn)滿足整定范圍?！?〕過電流保護(hù)的整定計算過電流保護(hù)的整定計算按躲開在最大負(fù)荷時變電所具有最大動作電流的保護(hù)裝置的動作電流來進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)滿足靈敏度要求。動作時限為0.5s。其余五條出線路的整定計算方法與此線路相同，因此計算過程不再重復(fù)，將整定結(jié)果附在表中，見表5-2。表5-210kV出線路整定計算列表線路名稱電流速斷保護(hù)的整定過電流保護(hù)的整定線路一整定電流〔kA〕靈敏度系〔%〕整整定電流〔A〕靈敏度系〔%〕線路二線路三線路四線路五線路六圖5-710kV側(cè)保護(hù)與測量回路圖5.4電力電容器的保護(hù)本所采用集合式并聯(lián)電容器BFM系列進(jìn)行無功補(bǔ)償，以提高電網(wǎng)功率因數(shù)、減少線損、改善電壓質(zhì)量，充分發(fā)揮發(fā)電、供電設(shè)備的效率，為此要求對電容器進(jìn)行保護(hù)。5.4.1保護(hù)裝置的選擇在電容器的運(yùn)行中可能會發(fā)生故障而引起電容器爆破和火災(zāi)事故，故其主要的故障形式有：電容器和短路器之間連接線短路；電容器的內(nèi)部故障及其引出線上短路及個別電容器的切除引起電壓升高等。為了防止電容器爆破及火災(zāi)事故，保證平安運(yùn)行，必須裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)。電容器的保護(hù)包括內(nèi)部保護(hù)和外部保護(hù)兩個方面，內(nèi)部保護(hù)作為單臺電容器內(nèi)部擊穿時的保護(hù)，使電容器內(nèi)部串聯(lián)元件未全部擊穿之前將其從電源上斷開；本設(shè)計裝設(shè)限時限過流保護(hù)和過壓保護(hù)作為外部短路故障保護(hù)，并作為內(nèi)部故障的后備保護(hù)。內(nèi)部保護(hù)采用熔斷器保護(hù)單臺電容器，其保護(hù)接線如圖5-8所示5-8熔斷器保護(hù)接線圖短路保護(hù)用電流互感器與電流繼電器和信號繼電器來實(shí)現(xiàn)。由于多數(shù)電容器只允許在不超過1.05倍額定電壓下長期運(yùn)行，只能在1.1倍額定電壓下短期運(yùn)行〔一晝夜〕，所以過電壓保護(hù)也必不可少。另一方面，在電容器母線上安裝一組避雷器，以泄放操作等原因引起的瞬態(tài)過電壓。保護(hù)電容器中，由于無間隙氧化鋅避雷器的性能優(yōu)于有間隙的碳化硅避雷器，所以多采用無間隙氧化鋅避雷Y5WZ系列。為確保斷開電容器上存在的電壓在1min內(nèi)降至50V，以保證人身和設(shè)備的平安，應(yīng)在外部并聯(lián)放電裝置。利用電壓互感器二次串入燈泡作為放電器。電容器組保護(hù)原理接線圖如圖5-9所示。5.4.2整定計算保護(hù)裝置的動作電流，取4A保護(hù)裝置一次動作電流保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)滿足靈敏度要求。電流繼電器選擇DL—7型電流繼電器時間繼電器選擇DS—30型時間繼電器中間繼電器選擇DZ—200型中間繼電器。動作時限為0.5。保護(hù)裝置動作電流〔按母線電壓不超過110%額定電壓值整定〕保護(hù)裝置動作于信號或帶3～5分鐘時限動作于跳閘。5.5變電所的防雷保護(hù)5.5.1防雷保護(hù)的原因變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所，是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的紐帶，擔(dān)負(fù)著電壓變換和電能分配的重要任務(wù)。如果變電所發(fā)生雷擊事故，會給國家和人民造成巨大的損失。變電設(shè)備的內(nèi)絕緣水平往往低于線路絕緣，而且不能自動恢復(fù)，一旦因雷電過電壓而發(fā)生擊穿，后果十分嚴(yán)重。所以變電所的防雷是不可無視的問題。變電所設(shè)計過程中，要考慮過電壓的影響。過電壓分外部過電壓〔大氣過電壓〕和內(nèi)部過電壓。內(nèi)部過電壓一般由開關(guān)操作，負(fù)荷變化引起的這種過電壓多在電器設(shè)備選擇時予以考慮，而大氣過電壓由雷電引起，其電壓可到達(dá)額定電壓的百倍，甚至千倍，對人或設(shè)備危害極大，所以必須采用保護(hù)措施。在防雷保護(hù)設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)雷電活動情況、地形、地質(zhì)、氣象情況以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式等，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全面分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、符合電力系統(tǒng)和電力設(shè)備平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。變電所遭受雷擊主要來自兩面：一，雷直擊變電所；二，架空線路的感應(yīng)雷過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所。5.5.2變電所的直擊雷保護(hù)〔1〕35kV和10kV側(cè)配電裝置〔2〕屋外安裝的主變及其它電器設(shè)備〔3〕室內(nèi)裝置對于35kV及以下的變電所，其絕緣水平較低，必須裝設(shè)獨(dú)立的避雷針，并滿足不發(fā)生還擊的要求。避雷針是金屬制成，比被保護(hù)對象高，并具有良好的拉地裝置，作用是將雷吸引到自己身上，并平安導(dǎo)入地中，從而保護(hù)附近比它矮的設(shè)備，建筑免受雷擊?！?〕具體要求：①避雷針應(yīng)有接地裝置，接地電阻在25Ω以下，與主接地網(wǎng)距離應(yīng)保持3m以上，即Sd>3m，且要高于構(gòu)架5m以上，即Sk>5m。否那么應(yīng)鋪碎石或?yàn)r青路面〔厚5～8㎝〕，以保證人身不受跨步電壓的危害。②被保護(hù)設(shè)計距避雷針不能太，也不能太近。太近會出現(xiàn)還擊現(xiàn)象，太遠(yuǎn)那么保護(hù)范圍。③為了防止電壓，避雷針設(shè)在人不經(jīng)常出入的地方。④本變電所占地面積30×50=1500m2，共需架設(shè)2個等高的BLZ〔2〕避雷針高度的計算根據(jù)所選各種電氣設(shè)備的總體布局，共設(shè)計兩根避雷針比擬適宜。安裝在變電所的兩側(cè)。被保護(hù)的最高高度門型框架為7m，兩針之間的距離D為47m，因兩根避雷針保護(hù)范圍比各自的保護(hù)范圍迭加起來要大。單針時，雷電受針的吸引往往可以被吸引離針較近的地面上。但在兩針聯(lián)合保護(hù)時，處在兩針之間的上空，雷電因受兩針吸引難于擊于離針較近的地面上。兩針保護(hù)為5-10圖：兩針外側(cè)的保護(hù)范圍為：因?yàn)闀r才能滿足保護(hù)范圍所以即〔〕因此至少為17m式中P取1應(yīng)選擇避雷針高度為25m長度為寬度為根據(jù)以