110kV降壓變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計

年4月19日110kV降壓變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。摘要在電力系統(tǒng)中，變電所起著十分重要的作用。為達到地區(qū)供電負(fù)荷要求，實現(xiàn)安全可靠供電，需要根據(jù)5-電力系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)劃合理設(shè)計變電所。本次設(shè)計任務(wù)為莊河110KV降壓變電所電氣部分設(shè)計。文中闡述了變電所電氣部分設(shè)計的基本原則、方法及結(jié)論。設(shè)計主要內(nèi)容包括：根據(jù)10KV側(cè)負(fù)荷進行負(fù)荷計算及無功補償，選擇54臺BGF10.5-100-1W型電容器；根據(jù)系統(tǒng)容量選擇2臺變壓器并聯(lián)運行，型號為SFSZ7-15000/110三相雙繞組變壓器；經(jīng)過方案比較，確定電氣主接線方式高壓側(cè)為雙母線接線方式，低壓側(cè)為單母線分段的接線方式；確定三個短路點并進行短路電流計算；進行斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等設(shè)備的選擇，并利用短路計算的結(jié)果對所選設(shè)備進行校驗；配電裝置的選擇滿足長期運行的要求；選擇避雷裝置，保證所設(shè)計變電所在安全范圍內(nèi)。為了詳細說明，本設(shè)計繪制了電氣主接線圖。關(guān)鍵詞：主變壓器；電氣主接線；短路計算

AbstractInpeople'ssociallife,electricityplaysaveryimportantrole.Toachieveareapowersupplyloaddemand,safeandreliablepowersupply,It'sespeciallyimportanttodesignthesubstationaccordingtothe5-10yearselectricalsystemdevelopmentplanning.Thisdesignis110KVzhuanghesubstationsstep-downdesign.Inthisessay,wewilltalkaboutthebasicprincipleandmethodofdesign,thebasicangcalculatingmethodsandsteps.Designincluding:Accordingtotheconsumers10KVlateralloadcalculationandchooseBGF10.5-100-1Wtype54setsofreactivepowercompensationcapacitor;Accordingtothesamecapacity2choicesforparalleloperationmodelSFSZ7-15000/110three-phasemaintransformerwindingtransformerdouble;Bycontrastmethodtodeterminethemainelectricalwiring,singlegeneratrixofthebridgesectionoftheconnectionmode;Determingingthreeshort-circuitpointandshort-circuitcurrentcalculation;Choicingtherightcircuitbreaker,isolatingswitch,voltagetransformer,currenttransformerandotherequipment;Usingtheshortcircuitcalculationresultsofselectedequipmentcalibration;Distributiondeviceseletionmeetlong-termoperationinspection;Selectingtheavoidthunderdevicetoguaranteethesubstationinsafedesignrange.Inordertoelaboratethedesign,thisessayincludesthemainelectricalacircuitdiagram.Keywords：themaintransformer;electricalconnection;short-circuitcalculation

目錄第1章緒論 11.1變電所設(shè)計的目的和意義 11.2設(shè)計背景及主要內(nèi)容 1第2章負(fù)荷計算和無功補償 22.1負(fù)荷計算 22.2無功補償 2第3章主變壓器的選擇 43.1概述 43.2變壓器臺數(shù)的選擇 43.3主變壓器的選擇 5第4章電氣主接線方案的確定 74.1概述 74.2主接線的接線方案 84.3主接線方案的確定 10第5章短路電流計算 15.1概述 15.2短路計算 1第6章電氣設(shè)備的選擇與校驗 76.1高壓進線線路的選擇 76.2高壓斷路器的選擇 76.3高壓隔離開關(guān)的選擇 96.4高壓熔斷器的選擇 106.5低壓斷路器隔離開關(guān)及熔斷器的選擇 116.6電流互感器的選擇 116.7電壓互感器的選擇 136.8開關(guān)柜的選擇 146.9母線的選擇 15第7章主變壓器繼電保護的設(shè)計 177.1繼電保護的概述 177.2瓦斯保護 187.3縱聯(lián)差動保護 197.4過電流與速斷保護整定值的計算 207.4.1過電流整定值計算 207.4.2速斷保護整定值計算 22第8章防雷保護的設(shè)計 238.1概述 238.2主變中性點放電間隙保護 258.3避雷器參數(shù)計算與選擇 258.4避雷針設(shè)計 26第9章結(jié)論 28參考文獻 29致謝 30附錄 31緒論變電所設(shè)計的目的和意義隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，110kV變電所的建設(shè)迅猛發(fā)展。農(nóng)村自身的特點也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設(shè)帶來一定困難。如何設(shè)計農(nóng)網(wǎng)110kV變電所，是農(nóng)網(wǎng)建設(shè)、改造中需要研究和解決的一個重要課題。變電所電氣部分是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行，為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長需要，迫切要求增長供電容量，擬新建110kV變電所。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、繼電保護和自動裝置的確定，是變電所電氣部分投資大小的決定性因素。設(shè)計背景及主要內(nèi)容隨著工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)區(qū)的開發(fā)，對電力電量的需求也相應(yīng)的增加，為了滿足市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求，決定要莊河新建一所110KV降壓變電所。本變電所位于市城郊,場地開闊,為非強地震區(qū)，輸電線路走廊寬闊，有利于線路架設(shè)和電氣設(shè)備的安裝。氣象條件：年最高氣溫39度，最低氣溫-18度。變電所建成后可承擔(dān)莊河大部分用電負(fù)荷，提高莊河的供電網(wǎng)絡(luò)可靠性、形成合理的環(huán)網(wǎng)和分段、改進電能質(zhì)量和降低網(wǎng)損。設(shè)計的主要內(nèi)容分以下幾個步驟：1）負(fù)荷的分析及主變的選擇；2）無功補償?shù)拇_定；3）電氣主接線方案的確定；4）選取短路電流點，進行短路電流計算；5）主要電氣設(shè)備的選擇；6）防雷保護的設(shè)計和繼電保護設(shè)計；7）繪制工程圖紙。負(fù)荷計算和無功補償負(fù)荷計算表2.110kV側(cè)負(fù)荷序號負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（MW）功率因素出線出線回數(shù)負(fù)荷組成(%)線路長度(km)近期遠期一級二級三級1機械廠1.820.8架空1156025152食品廠1.120.8架空1103060203汽配廠1.220.8架空1204040184城區(qū)1.920.8架空1204040195工業(yè)園1.820.8架空1304030156自來水廠0.50.80.8架空1305020167生活區(qū)0.510.8架空13070188轉(zhuǎn)供電0.81.80.8架空12080209發(fā)展線11.50.8架空12060201910發(fā)展線21.50.8架空120602018由表2.1可進行負(fù)荷計算總的有功功率=2+2+2+2+2+0.8+1+1.8+1.5+1.5=16.6MWP==0.85*16.6MW=14.11MW總的無功功率=0.75×16.6=12.45Mvar=0.85×12.45=10.58Mvar總的視在功率=17.636Mva試中：為同時系數(shù)，取0.85。無功補償無功補償?shù)哪康模簾o功補償?shù)脑蚴窍到y(tǒng)功率因數(shù)低，降低了發(fā)電機和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失。本次設(shè)計要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。當(dāng)前提高功率因數(shù)的常見的辦法是裝設(shè)電容器補償無功。計算補償前的自然功率因數(shù),考慮變壓器損失。（2-1）（2-2）試中各參數(shù)如下所示：為變壓器有功功率損失；變壓器在額定負(fù)載下無功功率損失的增量為變壓器空載有功功率損失；變壓器在一定負(fù)載下的銅耗；計算負(fù)荷的視在容量；變壓器的額定容量；變壓器的無功功率損失；變壓器的空載無功功率損失；經(jīng)計算加上變壓器損失后的總的無功功率，有功功率和視在功率：（2-3）（2-4）補償后的功率因數(shù)取=0.9，所需補償?shù)臒o功功率如下：（2-5）計算補償電容器的個數(shù)（，型號為BGF10.5-100-1W） （2-6）按照三的整數(shù)倍取，實際的補償容量如下。Mvar（2-7）補償后實際的功率因數(shù)為（2-8）經(jīng)比較大于0.9因此合理。補償后的視在功率=15.53MVA.主變壓器的選擇概述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(shè)備之一，其擔(dān)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(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5～發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不但增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)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(fù)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(luò)經(jīng)濟運行的保證。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電因此后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。變壓器臺數(shù)的選擇1）應(yīng)滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所，應(yīng)選用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺故障或檢修時，另一臺能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有少量二級而無一級負(fù)荷的變電所，如低壓側(cè)有與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源時，亦可只采用一臺變壓器。2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，無論負(fù)荷性質(zhì)如何，均可選用兩臺變壓器。3）除上述情況外，一般供三級負(fù)荷的變電所可只采用一臺變壓器。但集中負(fù)荷較大者，雖為三級負(fù)荷，亦可選用兩臺變壓器。4）在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。從可靠性的計算結(jié)果表明，降壓變電所中設(shè)置兩臺變壓器，不間斷的供電是有保證的。綜合上述條件，確定變壓器臺數(shù)為2臺。主變壓器的選擇根據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094《電力變壓器》確定采用R10容量系列。變電所補償后的視在功率=15.53MVA.一臺變壓器的初選容量S=80%SΣ=0.80×15.53=12.52MVA綜合上述各種因素，確定該站主變壓器采用2臺15MVA的變壓器。當(dāng)前中國電力系統(tǒng)基本都是三相制接線，故為了能接入系統(tǒng)運行，并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此該站選擇三相供電。結(jié)合該地區(qū)的實際情況，故采用雙卷變壓器，電壓等級為110KV與10KV。為了保證10KV供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量，本站采用有載調(diào)壓方式，這樣能夠達到隨時調(diào)整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。變壓器110KV側(cè)中性點經(jīng)隔離開關(guān)接地，同時裝設(shè)避雷器保護。在具有三種電壓等級的變電所，如經(jīng)過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)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(shè)備，比相正確兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作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。1）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，而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，因此，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能經(jīng)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(cè)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(yīng)過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)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(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計的變電所所需裝設(shè)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(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)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。2）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(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)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(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，因此分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。3）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(diào)試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)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。因此，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻；自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器;強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點?？墒撬幸惶姿鋮s系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。因此，選擇強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。綜合上述幾種情況，結(jié)合廠家的一些產(chǎn)品情況，故本站的主變壓器選用的型號：SFSZ7-15000/110。選兩臺15MVA的變壓器主變壓器：2×15MVA銅線三繞阻有載調(diào)壓三相電力變壓器電壓等級：110kV/10KV表3.1變壓器參數(shù)額定容量kVA連接組標(biāo)號空載損耗kW負(fù)載損耗kW空載電流%阻抗電壓%15000YN,d1171.22501.317~18電氣主接線方案的確定概述主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備經(jīng)過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，而且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。中國《變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，而且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。1.可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求：（1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；（2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電；（3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。2、靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。（1）為了調(diào)度的目的，能夠靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求；（2）為了檢修的目的：能夠方便地停運斷路器，母線及繼電保護設(shè)備，進行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電。（3）為了擴建的目的：能夠容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。3、經(jīng)濟性主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。（1）投資省：主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護不過復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器。（2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。（3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。主接線的接線方案電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。而本所各電壓等級進出線均超過四回，采用有母線連接。1、單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，可是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，而且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110～200KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，35～63KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，6～10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。2、單母線分段接線用斷路器，把母線分段后，對重要用戶能夠從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電?？墒?，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于：110KV～220KV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回，35～63KV配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回，6～10KV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。圖4.1單母線分段這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。3、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110K～220KV輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV～220KV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達7回，（110KV）或5回（220KV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。4、雙母線分段接線雙母線分段，能夠分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常見傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，可是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。圖4.2雙母線接線主接線方案的確定主接線設(shè)計高壓側(cè)接線的選擇，由設(shè)計任務(wù)書給定的負(fù)荷情況，該變電所主接線采用110KV均采用雙母帶接線，使檢修或故障時，不致破壞雙母線接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性，最終確定了110KV側(cè)接線選擇雙母線接線；低壓側(cè)接線方式的選擇。單母線分段是借助于斷路器，進行分段，當(dāng)母線故障時，經(jīng)倒閘操作可切除故障段，保證其它段繼續(xù)運行，當(dāng)母線檢修時可分段進行，這能始終保證一臺主變的供電，當(dāng)進線電源一回發(fā)生故障，經(jīng)過倒閘操作可保證兩臺主變的供電，單母線分段的接線能夠作分段運行，也可做并列運行，采用分段運行時，各段相當(dāng)于單母線運行狀態(tài)，各段母線所帶的主變壓器是分列進行，互不影響任一母線故障或檢修時，僅停止該段母線所帶變壓器的供電，兩段母線同時故障的機率很小，能夠不予考慮，采用并列運行時，電源檢修無需母線停電，只需斷開電源的斷路器及其隔離開關(guān)就能保證兩臺主變壓器的供電，對本站10KV8回供電（大于4回路）較為適合。經(jīng)過對單母線分段接線與雙母線接線的比較，經(jīng)權(quán)衡考慮，單母線分段接線具有占地面積小、投資少、供電可靠性高的優(yōu)點，最終確定了10KV側(cè)接線選擇單母線分段形式。10KV采用單母線分段，能夠使重要負(fù)荷的供電從不同的母線分段取得，可靠性較高。短路電流計算概述在電力系的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：Sj=100MVA；基準(zhǔn)電壓：Vg（KV）10.5115230。短路電流計算的步驟1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖，圖6.1；3）選擇短路點；4）對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：Id*=Id*×Ij;有名值：Idi=Id×Ij；5）計算短路容量，短路電流沖擊值,短路容量：S=VjI?;短路電流沖擊值：Icj=2.55I?6）列出短路電流計算結(jié)果。短路計算在短路計算的基本假設(shè)前提下，選取Sj=100MVA，VB為各級電壓平均值（230，115，10.5kv）。1.系統(tǒng)電抗在Sj=100MVA下,Xs1＝0.36;Xs2＝0.015。2.計算變壓器各繞組電抗表5.1阻抗電壓％高－中高－低中－低12228各繞組等值電抗Vs(1-2)％＝12％，Vs（1-3）％＝22％，Ｖs（2-3）％＝8％Vs1%=Xs1（Vs(1-2)%+Vs(1-3)%－Vs(2-3)%）=Xs1（12+22－8）=13Vs2%=Xs2（Vs(1-2)%+Vs(2-3)%－Vs(1-3)%）=Xs2（12+8－22）=－1Vs3%=Xs3（Vs(1-3)%+Vs(2-3)%－Vs(1-2)%）=Xs3（22+8－12）=9各繞組等值電抗標(biāo)么值為：X1=×＝0.072，X2＝×＝－0.0055，X3＝×＝0.1220KV220KV110KVXs2Xs1S1X1X2X310KVS2d1d2d3圖5.1等值電路圖3.各短路點短路計算a）d1點短路10KV母線側(cè)沒有電源，無法向220KV側(cè)提供短路電流，即可略去不計，等值電路可化間為圖5.2。110KV110KV10KVXs2Xs1S1X1X2d1S2圖5.2d1點短路等值電路圖則短路電流Id1＝＝+＝69.209換算到220KV短路電流有名值I″=Id1=69.209×=17.374KA取電流沖擊系數(shù)Kch=1.8。當(dāng)不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich=1.8I″=1.51I，Icj=1.51×17.374=26.235KA。沖擊電流ich=26.235×1.87I″=2.55I″=2.55×17.374=44.304KA，短路容量S=1.73×230×17.374=6921MVA。b）d2點短路如d1處短路類似，10KV母線側(cè)因沒有電源，無法向110KV側(cè)提供短路電流，即可略去不，等值電路可化間為圖5.3110KV110KV10KVXs2Xs1S1X1X2S2d2圖5.3d2點短路等值電路圖則短路電流流Id2==+=23.503KA換算到110KV短路電流有名值I″=23.503×=11.80KA，取電流沖擊系數(shù)Kch=1.8當(dāng)不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值：Ich=Kch2I″=1.82I″=1.51I″，Ich=1.51×11.80=17.818KA。沖擊電流icj=Ich×1.87I″=2.55I″=2.55×11.80=30.09KA短路容量S=icjVBI″=30.09×115×11.80=2350MVAc）d3點短路Xs2Xs1SX1Xs2Xs1SX1X2d3S2d1D圖5.4等值電路圖簡化圖X1=（（S1S2S1S2d3X1X2X3S1S2d3X13X23X13=X1+X3+=0.357+0.05+=0.757X23=X2+X3+==0.108Id3===10.58KA換算到10KV側(cè)有名值I″=Id3×5.49=10.58×5.49=58.178KA短路電流全電流最大有效值及沖擊值Ich=1.51I″=1.51×58.178=87.848KA表5.2參數(shù)表短路點的編號基準(zhǔn)電壓VaV（KV）基準(zhǔn)電流Ij（KA）額定電流IjIn（KA）短路電流標(biāo)么短路電流有名穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)么值穩(wěn)態(tài)短路電流短路電流沖擊短路容量d12300.250.2569.20917.37469.20917.37444.30426.2356921d21150.50.523.50311.8023.50311.8030.0917.8182350d310.55.55.510.5858.17810.5858.178148.35487.8481058Icj=2.55I″=2.55×58.178=148.354KA短路容量：S=VBI″=1.73×10.5×58.178=1058MVA。電氣設(shè)備的選擇與校驗高壓進線線路的選擇高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結(jié)構(gòu)是架空線和電纜。電力電纜及控制電纜全部選用銅芯電纜?？刂齐娎|全部選用阻燃型電纜。微機監(jiān)控和微機保護的電流、電壓、信號接點引入線均采用屏蔽電纜。戶內(nèi)采用電纜溝及穿管明敷方式，戶外采用電纜溝敷設(shè)方式。架空線的主要優(yōu)點：設(shè)備簡單，造價低：有故障易于檢修和維護：利用空氣絕緣，建造比較容易。為了加強鋁線的機械強度，采用多股絞線，用抗張強度為120kg/的鋼作為線芯，把鋁線絞在芯子外面,作為導(dǎo)線的導(dǎo)電部分，稱為鋼芯鋁線。LG型鋁絞線在35KV以上架空線路用得較多，在需要高機械強度的地方，如跨越時則用加強型LGJ。因此110KV進線選用LGJ-240/30型號的架空線。LG型鋁絞線在35等級較合適，因此110KV進線選用LGJ-240/30型號的架空線。高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設(shè)備的安全運行。常見的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器，一般6～35kv選用真空斷路器，35～500kv選用SF6斷路器.高壓斷路器的主要參數(shù)有如下幾點。額定電壓：額定電壓是指斷路器正常工作時的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在40度時，斷路器允許長期經(jīng)過的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標(biāo)志，其大小與滅弧室的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)有關(guān)；額定開斷容量：開斷能力常見斷流容量表示；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能承受短路電流熱效應(yīng)的能力；動穩(wěn)定電流或極限經(jīng)過電流：表示能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力的能力；斷路器的分、合閘時間：表示斷路器的動作速度。按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內(nèi)，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應(yīng)該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即：；按額定電流選擇：應(yīng)該等于或大于負(fù)載的長時最大工作電流，即：;校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性：；校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性：；校驗高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：斷流容量按校驗；校驗短路關(guān)合電流：。選擇時，除按一般原則選擇外，由于斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗短路容量，熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項指標(biāo)。最大長期工作電流為短路電流熱效應(yīng)為1662.02由于>1S，故不計非周期熱效應(yīng)。短路電流引起的熱效應(yīng)Qd=Qk=1662.02沖擊電流==36.5854Ka（1）按電壓選擇：斷路器的工作電壓，滿足工作要求（2）最大長期工作電流選擇：滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)態(tài)要求。（4）按額定開斷電流校驗：16.2602kA滿足要求。（5）額定關(guān)合電流校驗：,滿足要求。（6）熱穩(wěn)定校驗：=4s>1s，故不計非周期熱效應(yīng)1662.02滿足熱穩(wěn)定要求根據(jù)上述分析并查資料可得高壓斷路器參數(shù)如表6.1所示。表6.1110KV高壓斷路器選擇型高壓六氟化硫斷路器計算數(shù)據(jù)110kV110kV299.82315016．2602kA40kA36.5854kA100kA1662.02（）404=6400（）36.5854kA100kA高壓隔離開關(guān)的選擇高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設(shè)備。形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機構(gòu)等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構(gòu)，單相或三相操動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式。選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+250C時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和根據(jù)設(shè)計條件，選擇戶外型高壓隔離開關(guān)，它可用于戶外有電壓無負(fù)載時切斷或閉合6-500KV電壓等級的電氣線路。戶外型高壓隔離開關(guān)一般由底座、支柱絕緣子、主刀閘、接地刀閘、動觸頭和操動機構(gòu)等組成，單相或三相連聯(lián)動進行操作。戶外隔離開關(guān)可安裝在戶外支架或支柱上，也可安裝在戶內(nèi)。（1）按電壓選擇：隔離開關(guān)的工作電壓，滿足要求。（2）最大長期工作電流選擇：滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗：36.5854kA滿足動穩(wěn)態(tài)要求。（4）熱穩(wěn)定校驗：=4s>1s，故不計非周期熱效應(yīng)1331.6488滿足熱穩(wěn)定要求。根據(jù)上述條件和要求并查可得高壓隔離開關(guān)參數(shù)如表6.2所示。表6.2110KV側(cè)的高壓隔離開關(guān)選擇GW4-110型計算數(shù)據(jù)110kV110kV299.821250A1331.6488（）31.54=3969（）36.5854kA80kA高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護元件,由熔件與熔管組成。當(dāng)過載或短路時，熔件熔斷，達到切斷故障保護設(shè)備的目的。電流越大，熔斷時間越短。在選擇熔件時，除保證在正常工作條件下（包括設(shè)備的起動）熔件不熔斷外，還應(yīng)該符合保護選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：按環(huán)境選取戶內(nèi)戶外型；熔斷器額定電壓要等于或高于電網(wǎng)電壓；電流選擇包括熔斷器熔管的額定電流和熔體的額定電流，熔管的額定電流要大于或等于熔體的額定電流，熔體的額定電流（K為可靠系數(shù)，取1.5~2.0）；熔斷器開斷電流校驗或；熔斷器選擇性校驗根據(jù)制造廠提供的安秒特性曲線上查出。RW6-110型高壓熔斷器主要是由上下棒形絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)、并聯(lián)的主副熔絲管以及推桿等部分組成，用于110KV線路和變壓器的短路及過負(fù)荷保護。RW3-10型高壓熔斷器是由絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)及熔絲管等部件組成，用于10KV輸電線路和變壓器的短路與過負(fù)荷保護。經(jīng)過計算查表，110KV側(cè)的高壓熔斷器選擇RW6-110型熔斷器。10KV側(cè)的高壓熔斷器選擇RW3-10型熔斷器。低壓斷路器隔離開關(guān)及熔斷器的選擇斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器的選擇方法與高壓側(cè)的相同，型號如下：低壓斷路器型號為HB10-25，隔離開關(guān)型號為GW9-10G,熔斷器的型號為RW3-10。電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器一次側(cè)匝數(shù)少，串接在主電路中，二次線圈與負(fù)載的電流線圈串聯(lián)，接近短路狀態(tài)。1型式的選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)（澆注式、瓷絕緣式、油侵式等）、安裝方式（戶內(nèi)、互外、裝入式、穿墻式等）、結(jié)構(gòu)型式（多匝式、單匝式、母線式等）、測量特性（測量用、保護用、具有測量暫態(tài)的特性等）。6～20kv戶內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中，常采用LD單匝貫穿式或復(fù)雜貫穿式2額定電壓和額定電流的選擇，電流互感器的額定電壓不小于裝設(shè)電流互感器回路所在電網(wǎng)的額定電壓，。電流互感器的一次額定電流不小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)電流，。3準(zhǔn)確級和額定容量的選擇，用于電能計量的電流互感器，準(zhǔn)確度級不應(yīng)低于0.5級。用于繼電保護的電流互感器，誤差應(yīng)在一定的限值內(nèi)，以保證過電流時的測量準(zhǔn)確度的要求。為保證電流互感器工作時的準(zhǔn)確度符合要求，即二次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗電流互感器的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)表示，熱穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器1s熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比，故熱穩(wěn)定條件為：式中短路熱效應(yīng)。電流互感器的內(nèi)部動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)表示，動穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器內(nèi)部允許經(jīng)過的極限電流（峰值）與一次額定電流之比。故互感器內(nèi)部動穩(wěn)定條件為：式中經(jīng)過電流互感器一次側(cè)繞組的最大沖擊電流。（1）按電壓選擇：電流互感器的工作電壓=110kV，滿足要求。（2）最大長期工作電流選擇：滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗：,滿足動穩(wěn)態(tài)要求。（4）熱穩(wěn)定校驗：=4s>1s，故不計非周期熱效應(yīng)1662.02滿足熱穩(wěn)定要求。表6.3110kV側(cè)電流互感器參數(shù)計算數(shù)據(jù)LCWD-110110kV110kV299.82A121662.02（）（751.2）=8100KA36.5854220.584kA低壓側(cè)計算與高壓側(cè)相同：表6.410kV側(cè)電流互感器參數(shù)計算數(shù)據(jù)LMC-1010kV10Kv33984000A425.35（）（754）=90000()7.8265kA735.28kA電壓互感器的選擇電壓互感器一次側(cè)是并接在高壓側(cè)，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈串聯(lián)，一次側(cè)匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)少，阻抗小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運行時，電壓互感器接近于空載運行。1型式的選擇，根據(jù)電壓互感器安裝的場所和使用條件，選擇電壓互感器的絕緣結(jié)構(gòu)和安裝方式。一般6～20kv戶內(nèi)配電裝置中多采用油侵或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器；35kv配電裝置中宜選用電磁式電壓互感器；110kv及其以上的配電裝置中盡可能選用電容式電壓互感器。在型式選擇時，還應(yīng)根據(jù)接線和用途的不同，確定單相式、三相式、三相五柱式、一個或多個副繞組的不同型式的電壓互感器。接在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通信時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。2額定電壓的選擇，為保證測量準(zhǔn)確性，電壓互感器一次額定電壓應(yīng)在所安裝電網(wǎng)額定電壓的90%～110%之間。電壓互感器二次額定電壓應(yīng)滿足測量、繼電保護和自動裝置的要求。一般，一次繞組接于電網(wǎng)線電壓時，二次繞組額定電壓選為100V；一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時，二次繞組額定電壓選為V。當(dāng)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/V；當(dāng)電網(wǎng)為中性點非直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助繞組額定電壓選為100/3V。3容量和準(zhǔn)確度級的選擇，電壓互感器按容量和準(zhǔn)確度級的原則與電流互感器的選擇相似，要求互感器的額定二次容量，不超過電壓互感器的二次負(fù)荷（），而且二者要盡量接近，因過也會使誤差增大。統(tǒng)計電壓互感器二次負(fù)荷時，首先應(yīng)根據(jù)儀表和繼電器電壓線圈的要求，確定電壓互感器的接線，并盡可能將負(fù)荷分配均勻。為滿足準(zhǔn)確級的要求在計算各相負(fù)荷，取其最大一相負(fù)荷與互感器的額定容量比較。在計算各項負(fù)荷時，要注意互感器與負(fù)荷的接線方式。4電壓互感器不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表6.5110kV側(cè)電壓互感器參數(shù)型號額定變比額定容量準(zhǔn)確等級最大容量JCC2-1101級500VA3級1000VAVA表6.510kV側(cè)電壓互感器參數(shù)型號額定變比額定容量準(zhǔn)確等級最大容量JSJW-101級200VA3級480VA960VA開關(guān)柜的選擇選擇開關(guān)柜需要滿足5個條件：1開關(guān)柜的最高電壓應(yīng)不小于所在回路的系統(tǒng)最高電壓。2開關(guān)柜額定電流不小于回路的最大持續(xù)工作電流。3開關(guān)柜中的斷路器，負(fù)荷開關(guān)，熔斷器要滿足電氣設(shè)備選擇的要求。4開關(guān)柜的絕緣應(yīng)能長期耐受設(shè)備的最高電壓。5開關(guān)柜接線端子靜態(tài)拉力額定值應(yīng)大于電器引線正常運行和短路的最大作用力。除此之外還應(yīng)考慮環(huán)境影響，例如：溫度，濕度，海拔高度，地震等一系列影響。10KV開關(guān)柜選用全工況“五防”型XGN2-12Z（Q）箱型固定式金屬封閉開關(guān)柜，柜中配真空斷路器。主變進線柜、分段柜額定電流為3150A、額定開斷電流為40KA。饋線柜、電容器柜、接地變柜額定電流為1250A，額定開斷電流選用31.5KA。饋線回路的電流互感器選用三相加零序配置，互感器變比600/1A。固定式封閉開關(guān)柜XGN2-12Z（Q）-09；開關(guān)柜額定電流1250A。內(nèi)裝：ZN28-12Q，1250A，31.5KA真空開關(guān)，配CT19II型彈簧機構(gòu)；分合閘直流110V，三相電流互感器LZZBJ-10Q600/1/1A10P25/0.5S，15VA/10P25，15VA/0.5S，其中0.5S級帶中間抽頭，隔離開關(guān)GN30-10D/1250A一組。固定式封閉開關(guān)柜XGN2-12Z（Q）-121；開關(guān)柜額定電流3150A。內(nèi)裝：ZN28-12Q，3150A，40KA真空開關(guān)，配CT19III型彈簧機構(gòu)；分合閘直流110V，三相電流互感器LMZB3-10Q3000/1/1A10P25/0.5S，15VA/10P25，15VA/0.5S，其中0.5S級帶中間抽頭，隔離開關(guān)GN30-10/3150A一組。用于電源進線。固定式封閉開關(guān)柜XGN2-12Z（Q）-132；開關(guān)柜額定電流3150A。內(nèi)裝：三相電流互感器LMZB3-10Q，3000/1/1A10P25/0.5S，15VA/10P25，15VA/0.5S，其中0.5S級帶中間抽頭，隔離開關(guān)GN30-10/3150A一組。附帶電顯示裝置一組，用于架空電源進線。固定式封閉開關(guān)柜XGN2-12Z（Q）-64；內(nèi)裝：電壓互感器JDZX11-1010/√3:0.1/√3:0.1/3KV；70VA/0.5；120VA/3P，熔斷器RN2-101.0A：氧化鋅避雷器HY5WZ-17/45；V1mA≥23KV，附放電記錄器隔離開關(guān)GN30-10D/1250A一組；附帶電顯示裝置一組。固定式封閉開關(guān)柜XGN2-12Z（Q）-131；開關(guān)柜額定電流3150A。內(nèi)裝：三相電流互感器LMZB3-10Q3000/1/1A10P25/0.5；15VA/10P25；15VA/0.5其中0.5S級帶中間抽頭，隔離開關(guān)GN30-10/3150A一組。附帶電顯示裝置一組，用于母線分段隔離。固定式封閉開關(guān)柜XGN2-12Z（Q）-12；開關(guān)柜額定電流3150A。內(nèi)裝：真空開關(guān)，ZN28-12Q，3150A，40KA，配CT19III型彈簧操動機構(gòu)；分合閘直流110V，隔離開關(guān)GN30-10/3150A一組。附帶電顯示裝置一組，用于母線分段斷路器。母線的選擇一般來說，母線系統(tǒng)包括載流導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分。載流導(dǎo)體可構(gòu)成硬母線和軟母線。軟母線是鋼芯鋁絞線（有單根、雙分裂和組合導(dǎo)線等方式），因其機械強度決定于支撐懸掛的絕緣子，因此不必校驗其機械強度。母線的選擇1型式：一般采用鋁材，只有當(dāng)持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的場所，或者腐蝕嚴(yán)重的場所，才選用銅材。35kV及以下且正常工作電流不大于4000A時，宜選用矩形導(dǎo)體；在4000～8000A時，一般選用槽形導(dǎo)體；8000A以上的工作電流選管形導(dǎo)體或鋼芯鋁絞線構(gòu)成的組合導(dǎo)線。2按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇。(6-1)式中導(dǎo)體在回路中最大工作持續(xù)電流，A；在額定環(huán)境溫度時導(dǎo)體允許電流，A；K與實際環(huán)境和海拔有關(guān)的綜合校正系數(shù)，可查表得出，K=0.83。則可求得：3按經(jīng)濟電流密度選擇。在選擇導(dǎo)體截面時，除配電裝置的匯流母線外，長度在20m以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇，先求出經(jīng)濟截面即(6-2)式中J經(jīng)濟電流密度，，可由相應(yīng)曲線查出為0.75。4熱穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足條件(6-3)式中C母線的熱穩(wěn)定系數(shù)，可由相應(yīng)表查出C=99；短路電流的熱效應(yīng)，；滿足熱穩(wěn)定的最小截面，；5動穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足條件(6-4)式中母線材料的允許應(yīng)力；母線材料所受的最大應(yīng)力。若每相采用多條矩形母線時，其母線導(dǎo)線所受的最大應(yīng)力應(yīng)為相間最大應(yīng)力與條間最大應(yīng)力之和。6電暈電壓校驗。電暈放電會造成電暈損耗、無線電干擾、噪聲和金屬腐蝕等許多危害。一般來說，110kV及以上的母線應(yīng)進行電暈電壓校驗。110-220kV裸母線在晴天不發(fā)生可見電暈的條件是：電暈臨界電壓應(yīng)大于最高工作電壓，即≥(6-5)經(jīng)過上述計算，可確定選用矩形鋁母線，導(dǎo)體截面為,最大載流量為4650A，肌膚效應(yīng)系數(shù)為1.70。

主變壓器繼電保護的設(shè)計7.1繼電保護的概述1、系統(tǒng)繼電保護及自動裝置繼電保護是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要屏障，在此設(shè)計變電所繼電保護結(jié)合中國當(dāng)前繼電保護現(xiàn)狀突出繼電保護的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監(jiān)控系統(tǒng)提高變電所綜合自動化水平。2、繼電保護配置原則根據(jù)GB14285《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中有關(guān)條款《繼電保護二十五項反事故措施要點》、《電力系統(tǒng)繼電保護》教材。3、220千伏系統(tǒng)220千伏線路配置高頻距離保護，要求能快速反應(yīng)相間及接地故障，對于220千伏雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護，每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。4、110千伏系統(tǒng)110千伏線路配置階段式距離保護，要求能反應(yīng)相間及接地故障，對于110千伏雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護，每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。5、主變壓器保護電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要的電氣設(shè)備,它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)正常運行帶來嚴(yán)重的后果,同時大容量變壓器也是非常貴重的設(shè)備,,因此必須根據(jù)變壓器的保護的容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動作可靠的保護。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要由外部短路或過負(fù)荷引起的過電流、油面降低。對于上述故障和不正常工作狀態(tài)變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護：1)、為反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種短路和油面降低，對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA以上變壓器,應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。2)、為反應(yīng)變壓器繞組和引線的相間短路,以及中性點直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線的接地短路及繞組匝間短路,應(yīng)裝設(shè)縱差保護或電流速斷保護。對于6.3MVA及以上并列運行變壓器和10MVA及以上單獨運行變壓器,以及6.3MVA及以上的所用變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱差保護。3)、為反應(yīng)變壓器外部相間短路引起的過電流和同時作為瓦斯、縱差保護(或電流速斷保護)的后備應(yīng)裝設(shè)過電流保護.例如,復(fù)合電壓起動過電流保護或負(fù)序過電流保護。4)、為反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路,應(yīng)裝設(shè)零序電流保護。5)、為反應(yīng)過負(fù)荷應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護?，F(xiàn)代生產(chǎn)的變壓器，雖然結(jié)構(gòu)可靠，故障機會較少，但實際運行中仍有可能發(fā)生各種類型故障和異常運行。為了保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)地運行，并將故障和異常運行對電力系統(tǒng)的影響限制到最小范圍，必須根據(jù)變壓器容量的大小、電壓變壓器保護的配置原則。變壓器一般應(yīng)裝設(shè)以下保護：瓦斯保護、縱差動保護、短路保護、后備保護、，過負(fù)荷保護。7.2瓦斯保護容量為800KVA級以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，當(dāng)有內(nèi)部故障時產(chǎn)生經(jīng)微瓦斯后油面下降時保護應(yīng)瞬時動作于信號，當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保應(yīng)動作與斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。(一)瓦斯保護裝置：瓦斯繼電器又稱氣體繼電器，瓦斯繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中，油箱內(nèi)的氣體經(jīng)過瓦斯繼電器流向油枕。當(dāng)前，國內(nèi)采用的瓦斯繼電器有浮筒擋板式和開口杯式兩種型式。在本設(shè)計中采用開口杯式。（二）瓦斯保護的整定：（1）、一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250—300m，變壓器容量在10000KVA以上時，一般正常整定值為250cm2，氣體容積值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變。（2）、重瓦斯保護油流速度的整定重瓦斯保護動作的油流速度整定范圍為0.6—1.5m/s，在整定流速時均以導(dǎo)油管中的流速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)運行經(jīng)驗，管中油速度整定為0.6—1.5時，保護反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的?？墒?，在變壓器外部故障時，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)油管中油流速度約為0.4—0.5。因此，本設(shè)計中，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1S左右。7.3縱聯(lián)差動保護瓦斯保護只能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的故障，而不能反應(yīng)油箱外絕緣套管及引出線的故障，因此，瓦斯保護不能作為變壓器唯一的主保護，對容量較小的變壓器能夠在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護?？墒请娏魉贁啾Ｗo不能保護變壓器的全部，故當(dāng)其靈敏度不能滿足要求時，就必須采用快速動作并能保護變壓器的全部繞組，絕緣套管及引出線上各種故障的縱聯(lián)差動保護。瓦斯保護職能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的故障，而不能反應(yīng)油箱外絕緣套管及引出線的故障，因此，瓦斯保護不能作為變壓器唯一的主保護，對容量較小的變壓器可在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護，可是電流速斷保護不能保護變壓器的全部，故當(dāng)靈敏度不能滿足要求時，就必須采用快速動作并能保護變壓器全部繞組，絕緣套管及引出線上各種故障的縱差動保護。在本設(shè)計中，采用由BCH-2繼電器起動的縱聯(lián)差動保護。表7.1變壓器縱聯(lián)動保護參數(shù)計算結(jié)果名稱各側(cè)數(shù)值額定電壓220KV110KV10KV額定電流40000/(31/2×220)＝419.90KA40000/(31/2×110)＝209.95KA40000/(31/×10)＝2309.5KA電流互感器一次電流計算值31/2×419.90=727.20KA31/2×209.95=363.6KA31/2×2309.5=4000KA確定保護的動作電流：（1）、躲過勵磁涌流：IDZ=Kk×Ie=1.3×419.90=545.87A；（2）、躲過外部短路時的最大不平衡電流：IDZ=Kk×Ibpmax=Kk×(KTXKfzqKi+△U+△fza)×Idmax=1.3×(1×1×0.1+0.05+0.05)×8790=2285.4A；折算至高壓側(cè)得：2285.4×（10/220）＝103.85A；(3)、躲過電流互感器二次回路斷線的最大負(fù)荷電流：IDZ=1.3×Ie=1.3×419.90=545.87A，綜上保護基本側(cè)的動作電流為：549.87A；為了防止外部短路引起的過電流和作為變壓器差動保護、瓦斯保護的后備，變壓器應(yīng)裝設(shè)后備保護。后備保護的方案有過電流保護、負(fù)荷電壓起動的過流保護、負(fù)序過電流保護和低阻抗保護等。當(dāng)前，已廣泛采用復(fù)合電壓起動的過流保護作為變壓器的后備保護。故在本設(shè)計也采用復(fù)合電壓起動的過流保護。電流繼電器一次動作電流按躲過變壓器額定電流整定：Kk=1.2Kh=0.85IDZ=(Kk/Kh)×IBe=1.2/0.85×419.90=592.8A。對于降壓變電所低壓繼電器一次動作電壓，應(yīng)按最低工作電壓整定。UDZ=Ugmin/KkKh=09×220/1.2×1.15=143.48A。負(fù)序電壓繼電器的一次動作電壓，應(yīng)按躲過正常運行時的不平衡電流整定取UDZ=0.06UE=6.6KV。在中性點直接接地的變壓器上，一般應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)接地短路的保護作為變壓器的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。如果變壓器中性點直接接地運行，其接地保護一般采用零序電流保護，保護接于中性點引出線的電流互感器上。因此在本設(shè)計中變壓器的接地保護采用零序電流保護。過負(fù)荷保護反應(yīng)變壓器對稱負(fù)荷引起的過流保護。保護用一個電流繼電器接于一相電流上，經(jīng)延時動作于信號。對于兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)保護。過負(fù)荷保護的動作電流按躲過變壓器額定電流整定，即：IDZ=Kk/Kk×IeB式中Kk取1.05Kb取0.85高壓側(cè)：IDZ=（1.05/0.85）×40000/（31/2×30）=518.70KA中壓側(cè)：IDZ=（1.05/0.85）×40000/（31/2×115）=259.35KA低壓側(cè)：IDZ=（1.05/0.85）×40000/（31/2×10.5）=2852.87KA7.4過電流與速斷保護整定值的計算7.4.1過電流整定值計算計算變壓器過電流的整定值式中——繼電保護動作整定值（A）；——保護裝置的可靠系數(shù)；——接線系數(shù)；——電流互感器電流比；——線路最大負(fù)載電流（A）；——繼電器返回系數(shù)；——繼電器返回電流，電流互感器開始釋放的最大電流（A）；——繼電器起動電流，電流繼電器開始吸合的最小電流（A）;DL型繼電器的一般要求在0.85-0.9。若返回系數(shù)小于0.85，說明繼電器傳動部分有油污，應(yīng)清洗加油，以減少摩擦阻力矩，如果清洗加油后，仍達不到0.85以上，應(yīng)考慮更換電流互感器。其中電流互感器電流比為500/5其過電流整定值計算如下所示：電流整定值：，過電流保護繼電器選用DL-11/11型。（1）.過電流保護動作時限（2）．靈敏度的校驗。變壓器過電流保護的靈敏度，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運行方式下運行，發(fā)生兩相短路來檢驗，其靈敏度也與線路過電流保護要求相同，即，個別情況下，允許。即（靈敏度合格）。對于小容量的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護和氣體保護一起構(gòu)成變壓器主保護。變壓器電流速斷保護的工作原理與輸電線路的相同，只是將保護設(shè)備換成變壓器保護而已。保護的原理接線圖如附錄Ⅱ。保護動作電流的整定值有兩個原則：躲過變壓器二次測母線上Ｋ1處故障時流過保護的最大短路電流，即，式中－可靠系數(shù)，取1.2－1.3。躲過變壓器空載合閘時的勵磁涌流。一般取，式中－保護安裝側(cè)變壓器的額定電流，保護動作電流取上述兩者中最大者，保護的靈敏度按保護安裝出Ｋ2點故障時流過保護的最小兩相短路電流校驗，即要求：變壓器電流速斷保護具有接線簡單、動作迅速等優(yōu)點，可是由于不能保護變壓器的全部，且范圍隨系統(tǒng)運行方式及類型的變化而變化，因此，只能在容量較小的變壓器中，與氣體保護構(gòu)成變壓器的主保護。圖7.1電流速斷保護原理接線圖圖7.2電流速斷保護原理接線圖展開式7.4.2速斷保護整定值計算；式中——電流繼電器速斷保護動作電流（A）；——保護裝置可靠系數(shù)，取=1.2；——接線系數(shù)，取=1；——電流互感器電流比，=500/5=100；——線路末端最大短路電流，即三相金屬性短路電流穩(wěn)定性（A）；取，對于電力系統(tǒng)末端供配電電力變壓器的速斷保護，一般取額定電流的2-3倍。則；速斷保護動作電流整定值為1.4A；動作時限為0s;靈敏度校驗公式：；??；；15>2(滿足要求) 防雷保護的設(shè)計概述電氣設(shè)備在運行中承受的過電壓，有來自外部的雷電過電壓和由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時電磁能量產(chǎn)生振滿和積聚而引起的內(nèi)部過電壓兩種類型。按其產(chǎn)生原因，它們又可分為以下幾類：直擊雷過電壓雷電過電壓感應(yīng)雷過電壓侵入雷電流過電壓長線電容效應(yīng)工頻過電壓不對稱接地故障甩負(fù)荷消弧線圈補償網(wǎng)絡(luò)的線性諧振過電壓暫時過電壓線性諧振傳遞過電壓線路斷線諧振過電壓鐵磁諧振電磁式電壓互感器飽和電壓內(nèi)過參數(shù)諧振—發(fā)電機同步或異步自勵磁電壓開斷電容器組過電壓操作電容負(fù)荷過電壓開斷空載長線過電壓關(guān)合（重合）空載長線過電壓開斷空載變壓器過電壓操作過電壓操作電感負(fù)荷過電壓開斷并聯(lián)電抗器過電壓開斷高壓電動機過電壓過電壓間歇電弧過電壓變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應(yīng)的來源，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣會受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復(fù)會嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設(shè)備的安全運行變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線。對侵入波防護的主要措施是變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設(shè)備上的過電壓不超過其耐壓值，同時在距變電所適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)可靠的進線保護。避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護設(shè)備，避雷針必須高于被保護物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨立裝設(shè)，避雷線主要用于保護線路，一般不用于保護變電所。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備，它實質(zhì)是一個放電器，與被保護的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設(shè)備。一、避雷針的配置原則：1）電壓110KV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于1000n米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立的避雷針。2、獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10n。3、35KV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。4、在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在裝置中距離很難達到不小于15M的要求。二、避雷器的配置原則1）配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器；2）旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)看旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設(shè)備的電氣距離是否滿足而定；3）220KV以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設(shè)避雷器，并盡可能靠近設(shè)備本體；4）220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器；5）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器；6）110KV—220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。主變中性點放電間隙保護為了保護變壓器中性點，特別是不接地高壓器中性點的絕緣，一般在變壓器中性點上裝設(shè)避雷器外，還需裝設(shè)放電間隙，直接接地運行時零序電流保護起作用，動作接地變壓器，避雷器作后備；變壓器不接地時，放電間隙和零序過電壓起保護作用，大氣過電壓時，線路避雷器動作，工程過電壓時，間隙保護動作。因氧化鋅避雷器殘壓低，無法與放電間隙無法配合，故選用閥型避雷器。避雷器參數(shù)計算與選擇一、220KV避雷器避雷器的滅弧電壓：；避雷器的工頻放電電壓：，直接接地110~220KV，K0=3，；避雷器的殘壓：；避雷器的沖擊放電電壓：。。根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)選取FZ-220J型閥型避雷器能滿足要求。二、110KV避雷器避雷器的滅弧電壓：，避雷器的工頻放電電直接接地110~220KV，K0=3。。。。。。避雷器的殘壓：，避雷器的沖擊放電電壓：，根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)選取FZ-110J型閥型避雷器能滿足要求。三、10KV避雷器（1）避雷器的滅弧電壓：.。（2）避雷器的工頻放電電壓：（3）避雷器的殘壓：（4）避雷器的沖擊放電電壓：根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)選取FZ-10型閥型避雷器能滿足要求。以上選擇各級電壓等級避雷器參數(shù)如下表9.1型號額定電壓有效值KV滅弧電壓KV工頻放電電壓有效值KV沖擊放電電壓峰值(1.5/20μs及1.5/40μs)不大于KV8/20μs雷電沖擊波殘壓峰值不大于KV不小于不大于5KA10KAFZ-220J220200448536620652715FZ-110J110100224268326326358FZ-101012.72631454550由于本次所設(shè)計選擇變壓器為分級絕緣，即220KV中性點絕緣等級為110KV，110中性點絕緣等級為10KV，因此220KV中性點應(yīng)與中性點絕緣等級相同的避雷器，故220KV中性點裝設(shè)FZ-110，110中性點裝設(shè)FZ-40避雷器。避雷針設(shè)計避雷針的保護原理是當(dāng)雷云放電時使地面電