110KV終端變電站電氣部分設(shè)計

1、前言本畢業(yè)設(shè)計為貴州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院二八級供用電技術(shù)專業(yè)第一組畢業(yè)設(shè)計，設(shè)計題目為：110KV終端變電站（電氣部分）設(shè)計。此設(shè)計任務(wù)旨在體現(xiàn)我本專業(yè)各科知識的掌握程度，培養(yǎng)我對本專業(yè)各科知識進行綜合運用的能力，同時檢驗本專業(yè)學(xué)習(xí)三年以來的學(xué)習(xí)結(jié)果。首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢。從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最

2、后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設(shè)計。本設(shè)計書僅為本人專業(yè)所學(xué)之成績，不免出現(xiàn)紕漏或是錯誤，望老師及同學(xué)予以指正，將感激不盡。至此，感謝給予我指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)們！楊茂二一一年二月二十八日目 錄前言第一章 負(fù)荷計算及變壓器選擇 1.1變電所位置分析 1.2負(fù)荷計算 1.3主變壓器的選擇第二章 電氣主接線設(shè)計 2.1電氣主接線的設(shè)計原則 2.2設(shè)計方案進行比較第三章 短路電流計算 3.1短路電流計算的目的 3.2短路電流計算過程第四章 電氣設(shè)備及母線的選擇 4.1

3、選擇電氣設(shè)備和母線的主要技術(shù)條件 4.2斷路器,隔離開關(guān)的選擇原則 4.3 110KV母線,斷路器,隔離開關(guān)的選擇 4.4 35KV母線,斷路器,隔離開關(guān)的選擇 4.5 10KV母線，斷路器，隔離開關(guān)的選擇第五章 繼電保護設(shè)計及整定5.1主變壓器保護規(guī)劃與整定5.2母線保護第六章 防雷保護和接地裝置 6.1 變電所的防雷設(shè)計原則 6.2 變電所的主要防雷設(shè)計參考文獻第一章 負(fù)荷計算及變壓器選擇1.1變電所位置分析變電所是電力系統(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)電廠和變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直

4、接關(guān)系著全（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、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。110kv 兩回出線 線路長20km (戶外配電裝置)35kv 六回出線 (屋外配電裝置)10kv 二十回出線 (成套固定開關(guān)柜)(正常運行時由遠方通過遠動通道監(jiān)控，QF就地操作)系統(tǒng)大方式阻抗：X=0.016系統(tǒng)最小方式阻抗：X=0.024零序阻抗:X=0.048線路阻抗：X=0.4歐/kmX0=3.5X1.35kv金磨線 磨料廠 7500kva 磨具廠 10050kva2.35kv花紗線 砂輪廠 12600kva 金鋼玉廠 7030kva 棕鋼玉廠 2715kva 水泥廠1600

5、kva3.10kv金華線 198臺配電變壓器 2155kva1.2負(fù)荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側(cè)的負(fù)荷，包括站用電負(fù)荷（動力負(fù)荷和照明負(fù)荷）、10kV負(fù)荷、35kV負(fù)荷。由公式 式中 某電壓等級的計算負(fù)荷同時系數(shù)（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各負(fù)荷與10kV各負(fù)荷之間取0.9、站用負(fù)荷取0.85）%該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般取5%P、cos各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)（由于任務(wù)書已給出該變電所主變?yōu)? 兩臺 50MVA 故負(fù)荷不再做計算，只校驗其容量是否滿足要求。）1.2.1 10kV負(fù)荷計算S10KV=2155

6、kva1.2.2 35kV負(fù)荷計算S35KV=7500+10050+12600+7030+2715+1600=41495kvaS=2155+41495=43650=44MVA可見，任務(wù)書所給變壓器容量符合要求。1.3主變壓器的選擇1.3.1主變壓器的選擇變電所主變壓器容量一般應(yīng)按5-10年規(guī)劃負(fù)荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃，負(fù)荷性質(zhì)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。對于重要變電所應(yīng)考慮以1臺主變壓器停運時其余變壓器容量在計及負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負(fù)荷的供電。對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運時，其余變壓器的容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%-80%，在目前實際的運行情況變電所中一般均是采用兩臺變壓器互

7、為暗備用并聯(lián)運行。變壓器容量首先應(yīng)滿足在下，變壓器能夠可靠運行。對于單臺：對于兩臺并聯(lián)運行：+ + +變壓器除滿足以上要求外還需要考慮變電所發(fā)展和調(diào)整的需要，并考慮5-10年的規(guī)劃，并留有一定的裕量并滿足變壓器經(jīng)濟運行的條件。根據(jù)現(xiàn)實運行的經(jīng)驗，一般是采用兩臺變壓器互為備用。對于兩臺互為備用并聯(lián)運行的變壓器，變電所通常采用兩臺等容量的變壓器，單臺變壓器容量視它們的備用方式而定：暗備用：兩臺變壓器同時投入運行，正常情況下每臺變壓器各承擔(dān)負(fù)荷的50%，此時，變壓器的容量應(yīng)按變壓器最大負(fù)荷的70%選擇，其有顯著的優(yōu)勢：1.正常情況下，變壓器的最大負(fù)荷率為70%，符合變壓器經(jīng)濟運行并留有一定的裕量。2

8、.若一臺變壓器故障，另一臺變壓器可以在承擔(dān)全部最大負(fù)荷下（過負(fù)荷40%）繼續(xù)運行一段時間。這段時間完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，切除不重要負(fù)荷，保證重要負(fù)荷的正常供電。這種暗備用的運行方式具有投資省，能耗小的特點，在實際中得到廣泛應(yīng)用。明備用：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運行作為備用。此時，兩臺變壓器按最大負(fù)荷時變壓器負(fù)荷率為100%考慮，較暗備用能耗大，投資大，故在實際中不常采用。變壓器選擇方法：根據(jù)負(fù)荷計算出的，由于采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運行，單臺變壓器容量按70%*選擇，并考慮5-10年規(guī)劃，留有15%的發(fā)展余地。一、主變臺數(shù)的確定對于大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況

9、下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。此設(shè)計中的變電所符合此情況，故主變設(shè)為兩臺。二、主變?nèi)萘康拇_定1、主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠期10-20年負(fù)荷發(fā)展。對城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。2、根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70-80。此變電所是一般性變電所。有以上規(guī)程可知，此變電所單臺主變的容量為：S=S2*0.8=431

10、74.3*0.8=34539.48KVA所以應(yīng)選容量為40000KVA的主變壓器。三、主變相數(shù)選擇1、主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。2、當(dāng)不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。四、主變繞組數(shù)量1）、在具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)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)無功補償裝備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。根據(jù)以上規(guī)程，計算主變各側(cè)的功率與

11、該主變?nèi)萘康谋戎担焊邏簜?cè)：K1=(35600+9800)*0.8/40000=0.9>0.15中壓側(cè)：K2=35600*0.8/4000=0.7>0.15低壓側(cè)：K3=9800*0.8/40000=0.2>0.15由以上可知此變電所中的主變應(yīng)采用三繞組。五、主變繞組連接方式變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和，高、中、低三側(cè)繞組如何要根據(jù)具體情況來確定。 我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接；35KV亦采用Y連接，其中性點多通過消弧線接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。有以上知，此變電站110K

12、V側(cè)采用Y0接線35KV側(cè)采用Y連接，10KV側(cè)采用接線主變中性點的接地方式：選擇電力網(wǎng)中性點接送地方式是一個綜合問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信線路的干擾。主要接地方式有：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和直接接地。電力網(wǎng)中性點的接地方式，決定了變壓器中性點的接地方式。電力網(wǎng)中性點接地與否，決定于主變壓器中性點運行方式。35KV系統(tǒng)，IC<=10A；10KV系統(tǒng)；IC<=30A（采用中性點不接地的運行方式）35KV：Ic=UL/350=35*(15+8+10*2

13、+7*2+11)/350=6.8A<10A10KV：Ic=10*(5*3+7*2+4+5+7*2)/350+10*(2*2+3)/10=8.2A<30A所以在本設(shè)計中110KV采用中性點直接接地方式35、10KV采用中性點不接地方式六、 主變的調(diào)壓方式 電力工程電氣設(shè)計手冊（電器一次部分）第五章第三節(jié)規(guī)定：調(diào)壓方式變壓器的電壓調(diào)整是用分解開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有栽調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達到+30。對于110KV及以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。由

14、以上知，此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。七、 變壓器冷卻方式選擇參考電力工程電氣設(shè)計手冊（電器一次部分）第五章第四節(jié)主變一般的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻；強迫有循環(huán)風(fēng)冷卻；強迫油循環(huán)水冷卻；強迫、導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。故此變電所中的主變采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。附：主變型號的表示方法第一段：漢語拼音組合表示變壓器型號及材料第一部分：相數(shù) S-三相；D-單相第二部分：冷卻方式 J-油浸自冷； F-油浸風(fēng)冷； S-油浸水冷；G-干式；N-氮氣冷卻； FP-強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻；SP-強迫油循環(huán)水冷卻本設(shè)計中主變的型號是：SFPS750

15、000/110表1-1 SFPS750000/110型變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量KVA高壓KV高壓分接范圍SFPS750000/11050000110110±2*2.5%空載損耗KW空載電流I%聯(lián)結(jié)組標(biāo)號阻抗電壓65250Yn,yn0,d11高中：10.5高低：18中低：6.51.3.2站用變臺數(shù)、容量和型式的確定站用變臺數(shù)的確定對大中型變電站，通常裝設(shè)兩臺站用變壓器。因站用負(fù)荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺主變壓器和兩段10kV母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設(shè)兩臺站用變壓器，并采用暗備用的方式。站用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器 容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)

16、荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負(fù)荷之用。考慮到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當(dāng)任意一臺變壓器因故障被斷開后，其站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。S站=96.075/(1-10%) =106KVA站用變型式的選擇 考慮到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無油化過渡的目標(biāo)，可選用干式變壓器。故站用變參數(shù)如下：型號電壓組合連接組標(biāo)號空載損耗負(fù)載損耗空載電流阻抗電壓高壓高壓分接范圍低壓S9-200/1010;6.3;6±5%0.4Y,yn00.482.61.34因本站有許多無功負(fù)荷，且離發(fā)電廠較近，

17、為了防止無功倒送也為了保證用戶的電壓，以及提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，應(yīng)進行合理的無功補償。根據(jù)設(shè)計規(guī)范第3.7.1條自然功率應(yīng)未達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補償裝置，電容器裝置應(yīng)設(shè)置在主變壓器的低壓側(cè)或主要負(fù)荷側(cè)，電容器裝置宜用中性點不接地的星型接線。電力工程電力設(shè)計手冊規(guī)定“對于35-110KV變電所，可按主變壓器額定容量的10-30%作為所有需要補償?shù)淖畲笕萘啃詿o功量，地區(qū)無功或距離電源點接近的變電所，取較低者。地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所，取較低者，地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。第二章 電氣主接線設(shè)計2.1電氣主接線的設(shè)計原則 應(yīng)根據(jù)變

18、電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，輸送電壓等級，進出線回路數(shù)，供電負(fù)荷的重要性，保證供電平衡，電力系統(tǒng)線路容量，電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與等級條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求。2.2設(shè)計方案進行比較一、110KV側(cè)主接線的設(shè)計110KV側(cè)設(shè)計回路數(shù)為2回由電力工程電氣設(shè)計手冊可知：110KV側(cè)配電裝置宜采用單母線分段的接線方式。110KV側(cè)采用單母線分段的接線方式，有下列優(yōu)點：（1）供電可靠性：當(dāng)一組母線停電或故障時，不影響另一組母線供電；（2）調(diào)度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線：（3）擴建

19、方便；（4）在保證可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，較經(jīng)濟。故110KV側(cè)采用單母分段的連接方式。二、35KV側(cè)主接線的設(shè)計35KV側(cè)出線回路數(shù)為6回由電力工程電氣設(shè)計手冊可知：當(dāng)3563KV配電裝置出線回路數(shù)為48回，采用單母分段連接，當(dāng)連接的電源較多，負(fù)荷較大時也可采用雙母線接線。三、10KV側(cè)主接線的設(shè)計10KV側(cè)出線回路數(shù)為20回由電力工程電氣設(shè)計手冊可知：當(dāng)610KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母分段連接故10KV采用單母分段連接由以上可知，此變電站的主接線有兩種方案方案一：110KV側(cè)采用單母分段的連接方式，35KV側(cè)采用單母分段連接，10KV側(cè)采用單母分段連接。方案二：110KV

20、側(cè)采用單母分段的連接方式，35KV側(cè)采用雙母線連接，10KV側(cè)采用單母分段連接。 此兩種方案的比較 方案一 110KV側(cè)采用單母分段的連接方式，供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便，35KV、10KV采用單母分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。 方案二雖供電更可靠，調(diào)度更靈活，但與方案一相比較，設(shè)備增多，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面增大，而且，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作。由以上可知，在本設(shè)計中采用第一種接線，即110KV側(cè)采用單母分段的連接方式

21、，35KV側(cè)采用單母分段連線，10KV側(cè)采用單母分段連接。第三章 短路電流計算3.1短路電流計算的目的在發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，也是電氣設(shè)計的主要計算項目，其目的有以下幾個方面：1.在選擇電氣主接線時，為比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流措施等均要進行必要的短路電流計算。2.在選擇電氣設(shè)備時，如高壓斷路器，隔離開關(guān)等，為保證設(shè)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。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值。計算短路后較長時間短路電流有效值，

22、用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設(shè)備的動穩(wěn)定。3.在計算屋外高壓配電裝置時，需要短路條件校驗的相間和相對地的距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。4.接地裝置的設(shè)計，也需要短路電流計算。在驗算導(dǎo)線和電氣設(shè)備時所用的短路電流一般有以下規(guī)定（1）計算的基本情況 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行。 短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。 所有電源的電動勢相同。正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。 應(yīng)考慮對短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。 （2）接線方式：計算短路電流時，所有的接線方式應(yīng)是可能發(fā)生的最大短路電流的最大運行方式，而不能用在

23、切換過程中可能出現(xiàn)并列運行的接線方式。3.2短路電流計算過程 在本設(shè)計中短路電流計算采取實用計算曲線法，其具體步驟如下： 1.計算系統(tǒng)，線路，發(fā)電機在基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值并繪制等值網(wǎng)絡(luò)： 本設(shè)計選擇基準(zhǔn)容量 =100MVA ， =發(fā)電機電抗，略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻輸電線路電容和變壓器的勵磁支路，只用其標(biāo)幺值。無限大功率電源內(nèi)阻抗等于零，系統(tǒng)=/略去負(fù)荷2.按網(wǎng)絡(luò)變換的原則，將網(wǎng)絡(luò)中的電源合成為幾組，每一組用一個等值發(fā)電機代表。無限大系統(tǒng)另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉(zhuǎn)移電抗，以及系統(tǒng)對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。3.將求出的轉(zhuǎn)移電抗按相應(yīng)的等值發(fā)電機容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。

24、4.進行化簡，最終化成系統(tǒng)，發(fā)電機對短路點的等值電路。對發(fā)電機求出的計算電抗。并查氣輪機的曲線查出等效電流標(biāo)幺值最終的短路電流為：=+ =（+）/（×） =/（××）設(shè)基準(zhǔn)容量：，基準(zhǔn)電壓 則基準(zhǔn)電流： 一、三相短路計算解：1.計算各阻抗標(biāo)值 SFPS750000/110型變壓器的阻抗電壓（）： Ud12%10.5, Ud23%=6.5, Ud31%=182*20Km線路的電抗標(biāo)值WL: XL=1/2×XL ×（Sj/Se）=1/2×0.4×20（100/1102）=0.03單臺變壓器： Ud1%=1/2(Ud12%+Ud3

25、1%-Ud23%)=1/2(10.5+18-6.5)= 11 Ud2%=1/2(Ud12%+Ud23%-Ud31%)=1/2(6.5+10.5-18)= -1 Ud3%=1/2（Ud23%+Ud31%-Ud12%）=1/2(18+6.5-10.5)= 14 XT1*=（Ud1%/100）×（Sj/SB）=（11/100）×（100/120）= 0.22 XT2*=（Ud2%/100）×（Sj/SB）=（-1/100）×（100/120）= -0.01 XT3*=（Ud3%/100）×（Sj/SB）=（14/100）×（100/120）

26、= 0.14XL/0.03110KVXT1* /0.22XT3*/0.14XT2*/-0.0135KV10KV等值電路圖：XL/0.03110KVXT1* /0.11XT3*/0.07XT2*/-0.00535KV10KV等值電路圖簡化得：2、110KV側(cè)發(fā)生三相短路：等值電路如下：110KVXL/0.03電抗的計算：X*=XL*=0.03按無限大電源容量計算：短路電流：Ik*=1/X*=1/0.03=33.3 Ik=Ik*×SN/（31/2×UN）=33.3×100/（31/2×115）=16.7A沖擊電流：Ich=2.25×Ik=2.55&

27、#215;33.3=6.9A短路容量：Sd=31/2UN×Ik=31/2×115×16.7=3326.4kVA3、35KV側(cè)發(fā)生三相短路時的計算：等值電路如下：110KVXL/0.03XT1* /0.11XT2*/-0.00535KV電抗的計算：X*=XL*+XT1*+ XT2* =0.135按無限大電源容量計算：短路電流：Ik*=1/X*=1/0.135=7.4 Ik=Ik*×SN/（31/2×UN）=7.4×100/（31/2×37）=11.6A沖擊電流：Ich=2.25×Ik=2.55×11.6=2

28、9.6A短路容量：Sd=31/2UN×Ik=31/2×37×11.6=743.4kVA4、10KV側(cè)發(fā)生三相短路時的計算：等值電路如下：XL/0.03110KVXT3*/0.0710KV電抗的計算：X*=XL*+XT1*+ XT3*=0.03+0.11+0.07 =0.21按無限大電源容量計算：短路電流：Ik*=1/X*=1/0.21=4.8 Ik=Ik*×SN/（31/2×UN）=4.8×100/（31/2×10.5）=26.2A沖擊電流：Ich=2.25×Ik=2.55×26.2=66.8A短路容量：

29、Sd=31/2UN×Ik=31/2×10.5×26.2=476.5kVA二.不對稱短路電流計算首先應(yīng)計算出個元件序電抗的標(biāo)值，擬定序網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)短路類型求得附加電抗X*（n），然后在正序網(wǎng)路末端接入附加電抗X*（n），然后按發(fā)生三項短路計算三項短路電流。此三相短路電流就是短路點短路電流的正序分量。將此正序分量乘以110KV母線側(cè)發(fā)生接地短路正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)圖。（1）正序電抗 三相短路是對稱短路，短路電流只能正序分量。所以，計算三相短路電流時所用各元件的電抗，便是它們的正序分量。把各元件的電抗標(biāo)么值標(biāo)于圖10中。（2）負(fù)序分相具有靜止磁耦合的任何元件，如變壓器、電抗

30、器、架空線路、和電纜，在這些元件中，三相電流的相序改變時，并不改變相與相的互感，所以它們的負(fù)序電抗與正序電抗相等。（3）零序電抗 架空線路的零序電抗是正序電抗的三倍，其它一樣。計算結(jié)果短路電流沖擊電流短路容量110kv16.7A6.9A3326.4kVA35kv11.6A29.6A743.4kVA10kv26.2A66.8A476.5kVA第四章 電氣設(shè)備及母線的選擇4.1 選擇電氣設(shè)備和母線的主要技術(shù)條件（1）電壓，其允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓即電網(wǎng)電壓，（2）電流，其長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流。（3）機械荷載，電氣設(shè)備的機械荷載安全系數(shù)有廠家提供，機械

31、荷載須滿足安裝要求。（4）短路穩(wěn)定條件，導(dǎo)線或電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定及設(shè)備的開斷電流，可按三相短路驗算。當(dāng)單相、兩相接地較三相短路嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況驗算。絕緣水平，在工作電壓及過電壓的情況下，其內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性，電氣設(shè)備的絕緣水平應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設(shè)備，在選擇電氣設(shè)備或?qū)w時要考慮設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、相對濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和開斷能力時，要必須確定短路計算時間，驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護時間和相應(yīng)斷路器全開斷時間之和。4.2 斷路器,隔離開關(guān)的選擇原則斷路器種類和型式選擇：按照

32、斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設(shè)計一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。本設(shè)計選擇LW6126I/3150六氟化硫斷路器和ZN510/1000室內(nèi)真空斷路器。額定電壓和電流的選擇 式中電網(wǎng)額定電壓設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電流電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流。開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于實際開斷瞬間短路電流周期分量即 當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用，為短路電流的有效值。短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最

33、大沖擊值。即短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗 為動穩(wěn)定電流，為斷路器熱穩(wěn)定電流，為熱穩(wěn)定時間。隔離開關(guān)是發(fā)電廠，變電所常用的開關(guān)器件，它與斷路器配套使用，但隔離開關(guān)不能用來接通或開斷短路電流和負(fù)荷電流，其主要功能是：隔離電壓，檢修時使檢修設(shè)備與電源隔離，以確保檢修安全。倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以改變運行方式，常用隔離開關(guān)和斷路器協(xié)同操作來完成。分合小電流，因隔離開關(guān)具有一定的分合小電流和電容電流的能力，可以用來分、合避雷器，電壓互感器，空載母線等隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗項目相同，但由于隔離開關(guān)不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進行開斷電流和關(guān)合電流的校驗。

34、4.3 110KV母線,斷路器,隔離開關(guān)的選擇一、110KV側(cè)斷路器的選擇在本設(shè)計中110KV側(cè)斷路器采用SF6高壓斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比SF6高壓斷路器具有安全可靠，開斷性能好，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，操作噪音小，檢修維護方便等優(yōu)點，已在電力系統(tǒng)的各電壓等級得到廣泛的應(yīng)用。110KV的配電裝置是戶外式，所以斷路器也采用戶外式。從電氣工程電器設(shè)備手冊（上冊）中比較各種110KVSF6高壓斷路器的應(yīng)采用LW11-110型號的斷路器。校驗：LW11-110斷路器的具體技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓最高工作電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流110KV123（145）KV1600315031.540

35、80100熱穩(wěn)定電流（3S）額定關(guān)合電流固有分閘時間分閘時間31.5KA(3S)40kv80KA100KA40ms135ms由上表知：1.斷路器的額定電壓為110KV，不小于裝設(shè)斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓2.該斷路器的最大持續(xù)工作電流：Imax=1.05In=1.05Sn/(31/2Un)=1.05*40000/(31/2*110)=220.4該斷路器的額定電流為1600（最小的），大于通過該斷路器的最大持續(xù)工作電流220.4。3.校驗斷路器的斷流能力此斷路器的額定開斷電流Iekd=31.5KA短路電流周期分量：Izk=3.036KA Iekd>Izk4.此斷路器的額定關(guān)合電流Ieg=80

36、KAIch=7.74KA Ieg>Ich5.動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流：idw=80KA ich=7.74KA idw>ich熱穩(wěn)定效應(yīng)：Qd=(I2+10I2 Z(t/2)+I2zt)/12*t=(3.0362+10*3.0362+3.0362)/12*3=27.65KA2SIr2t=31.52*3=2976.75>Qd操作機構(gòu)，采用氣動草操動機構(gòu)；由電氣工程電氣設(shè)備手冊（上冊）查得應(yīng)采用CQA-1型電氣操動機構(gòu)。二、110KV隔離開關(guān)的選擇應(yīng)采用戶外型隔離開關(guān)參考電氣工程電氣手冊（上冊），可知應(yīng)采用GW5-110G高壓隔離開關(guān)。此隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流

37、值動穩(wěn)定電流值操動機構(gòu)110KV600A50KA72KA16(4S)40(5S)CS17-G校驗：通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流為220.4KA隔離開關(guān)的額定電流為600A，大于通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流。動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定電流：idw=50KA ich=7.74KA idwich熱穩(wěn)定效應(yīng)：Qd=(I2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12 *t=(3.0362+10*3.0362+3.0362)/12*5=44.4KA2SIr2t=142*5=980>Qd操動機構(gòu)：CS17G三、敞露母線選擇（參考資料：發(fā)電廠電氣設(shè)備于長順主編） 硬母線一般是指配電裝置中的匯流母線和電氣設(shè)備之間

38、連接用的裸硬導(dǎo)體。硬母線分為敞露式和封閉式兩類。1.線材料和截面形狀的選擇： 目前母線材料廣泛采用鋁材，因為鋁電阻率較低，有一定的機械強度，質(zhì)量輕、價格較低，我國鋁材的儲量豐富。鋼雖有較好的性能，但價格貴，我國儲備不多。所以只有在一些特殊場合，如工作電流較大，位置特別狹窄，環(huán)境對鋁材有嚴(yán)重腐蝕的情況下才用鋁材。 綜上所述，在本設(shè)計中母線材料才用鋁。 硬母線截面積形狀一般有矩形、槽型、和管型。矩形母線散熱條件好，有一定的機械強度，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大，矩形母線一般只用于35KV及以上，電流在4000A級以下的配電裝置中。 槽形母線的機械性能強度較好，集膚效應(yīng)較小，在40008000A時

39、一般才用槽形母線。管形母線集膚效應(yīng)較小，機械強度高，管內(nèi)可用水或風(fēng)冷卻，因此可用于800A及以上的大電流母線。此外，管形母線表面光滑，電暈放電電壓高，因此，110KV以上配電裝置中多才用管形母線。由以上分析知：在本設(shè)計中110KV用槽形母線，35KV、10KV用矩形母線。管形母線在支柱絕緣子上放置方式有兩種：豎放和平放。平放比豎放散熱條件差，允許電流小。三相母線的布置方式有水平布置和垂直布置，水平布置母線豎放時，機械強度差，散熱條件好。垂直布置母線豎放時，機械強度和散熱條件都較好，但增加了配電裝置的高度。綜上，矩形母線在支柱絕緣子上采用水平布置母線豎放。2.母線截面積選擇： 本設(shè)計中母線的截面

40、按長期允許電流選擇。 按長期允許電流選擇時，所選母線截面積的長期允許電流應(yīng)大于裝設(shè)回路中最大持續(xù)工作電流即，IyImax Iy=kIyeIy指基準(zhǔn)環(huán)境條件下的長期允許電流K指綜合校正系數(shù)110KV母線截面選擇： Imax=1.05Ie=210.8從電力工程電氣手冊第八章第一節(jié)表8-3中查的應(yīng)選用載流量為2280（A）的雙槽形母線，其參數(shù)如下：h(mm) ：75，b(mm)：35，t(mm)：4，r(mm)：6 雙槽形導(dǎo)體截面積S(mm2)：1040，集膚效應(yīng)系數(shù)：1.012。35KV母線截面選擇：Imax=1.05Ie=1.05*40000/(31/2*37.5)=646.5(A)10kv母線

41、截面選擇：Imax=1.05Ie=1.05*40000/(31/2*10.5)=2309.47(A)從電力工程電氣手冊第八章第一節(jié) 表8-3中查得應(yīng)選用載流量為692（A）單條豎放的導(dǎo)體，導(dǎo)體尺寸： h*b=50*5(mm*mm)四、110KV電流互感器選擇由電氣工程電氣設(shè)備手冊（上冊）中比較分析得，在本設(shè)計中宜采用LCWB110（W）型號的電流互感器，技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電流二次組合準(zhǔn)確級準(zhǔn)短時熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流10倍數(shù)二次負(fù)荷110KV600A0.515.8-31.6(KA)40-80(KA)P/P/P/0.5此電流互感器為多匝油浸式瓷絕緣電流互感器，其性能符合國際和IEC的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有

42、結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，絕緣強度高，介質(zhì)損耗率和局部放電量低，可靠性高以及運行維護簡單方便等特點。Imax=1.05In=1.05Sn/（31/2Un）=1.05*40000/（31/2*110）=220.4KAIe1=300A, Ie1>Imax熱穩(wěn)定效驗：LH的熱穩(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1S內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。(KrIe1)2*tQd(KrIe)2*t=(I熱min/Ie*Ie)2*t=(15.8)2*1=249.64AQd=27.65 (KrIe1)2>tQd 符合要求動穩(wěn)定效驗：LH的動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)Kr表示。Kd 等于內(nèi)部允許通過極限

43、電流的峰值與一次額定電流之比。（Kd21/2Ie1）I(3)ch （Kd21/2Ie1）=21/2*40=56.56KA(按最小動穩(wěn)定電流計算)ich=7.74KA (Kd21/2Ie1)>ich 符合要求五、電壓互感器的選擇 從電氣工程設(shè)備手冊（電氣一次部分）中比較各種電壓互感器后選擇JCC系列的電壓互感器。 該系列電壓互感器為單相、三繞組、串及絕緣，戶外安裝互感器，適用于交流50HZ電力系統(tǒng)，作電壓、電能測量和繼電保護用。4.4 35KV母線,斷路器,隔離開關(guān)的選擇高壓開關(guān)柜的選擇近年來高壓開關(guān)柜（簡稱開關(guān)柜）的開發(fā)和制造發(fā)展的步伐比較快。額定電壓有3、6、10、35KV等多種，額定

44、電流可達到3150A，開斷電流可達到50KA。 高壓開關(guān)柜應(yīng)實現(xiàn)電器和機械的“五防閉鎖”，防止誤操作，提高安全可靠性，“五防”的具體要求是：1. 防止誤合、誤分?jǐn)嗦菲鳌?. 防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)。3. 防止帶電掛接地線。4. 防止帶接地線合閘。5. 防止誤入帶電間隔。（一）、35KV側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇從電氣工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）第11章中比較各開關(guān)柜選擇GBC35型手車式高壓開關(guān)柜。GBC35型手車式高壓開關(guān)柜系三相交流50HZ單母線系統(tǒng)的戶內(nèi)保護型成套裝置。作為接受和分配35KV的網(wǎng)絡(luò)電能之用。該開關(guān)柜為手車結(jié)構(gòu)，采用空氣絕緣為主。各相帶電體之間絕緣距離不小于30 mm ，只有

45、個別部位相間不足時才設(shè)置極間障。開關(guān)柜主母線采用矩形鋁母線，水平架空裝于柜頂，前后可以觀察。聯(lián)絡(luò)母線一般采用50*5鋁管，呈三角形布置在柜的下部。除柜后用鋼網(wǎng)遮攔以便觀察外，開關(guān)柜的下面，柜間及柜的兩側(cè)，均采用鋼板門或封板中以保護。GBC35型手車式高壓開關(guān)柜技術(shù)數(shù)據(jù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)額定電壓35KV最大關(guān)合電流42KA最高工作電壓40.5KV極限通過電流42KA最大額定電流1000A2S熱穩(wěn)定電流16KA額定斷開電流16KA額定斷流容量1000MVA35KV變壓器出線開關(guān)柜方案選擇：Imax=1.05Ie=4000/31/2*38.5=629.8A主要設(shè)備：LCZ35型電流互感器 ZN35/1

46、000A12.5KA型真空斷路器 CD10I型電磁操作機構(gòu)35KV出線開關(guān)柜方案選擇：Imax=S/31/2U=7000*(1+5%)/0.92*31/2*37=124A一次線路選擇09號方案主要設(shè)備：LCZ35型電流互感器主要設(shè)備：F2-35型避雷器、JS-2型放電記錄器主要設(shè)備：JDJJ2-35型電壓互感器、RN2-35形熔斷器有關(guān)設(shè)備校驗：ZN35/1000A12.5KA型真空斷路器ZN35/1000A12.5KA型真空斷路器的技術(shù)參數(shù)如下：資料參考電氣工程電氣設(shè)備手冊表4-3-3額定電壓最高工作電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流35KV40.5KV630A1000A8KA12.5KA2

47、0KA32KA熱穩(wěn)定電流（2S）額定關(guān)合電流固有分閘時間8KA12.5KA20KA32KA0.06S此斷路器的額定關(guān)合電流Ieg=20KAIch=7.74KA Ieg>Ich動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流： idw=20KA, ich=7.74KA, idw>ich熱穩(wěn)定效應(yīng)：Qd=(I2+10I2 Z(t/2)+I2zt)/12*t=（3.0362+10*3.0362+3.0362）/12*2=18.4KA2SIr2t=82*2=128>Qd校驗合格LCZ-35型電流互感器的校驗從電氣工程電氣設(shè)備手冊表3-1-1查得參數(shù)額定電流比準(zhǔn)確級準(zhǔn)短時熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流20-1000/50.

48、53（B）13(1S)(KA)42.4(KA)上表中的動穩(wěn)定電流、短時熱熱穩(wěn)定電流實在額定電流為200KA的情況下取的熱穩(wěn)定校驗：LH的熱穩(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1S內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。（KrIe1）2*tQd(KrIe)2*t=(I熱min/Ie)*Ie2*t=(32)2*2=2048A2SQd=(I2+10I2+I2zt)/12*t=(3.0362+10*3.0362+3.0362)*/12*2=18.4KA2S(KrIe1)2>tQd 符合要求動穩(wěn)定校驗：LH的動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)Kd表示。Kd等于內(nèi)部允許通過極限電流的峰值與一次額定

49、電流之比。(Kd21/2Ie1)i(3)ch(Kd21/2Ie1)=21/2*80=113.12KA (按最小動穩(wěn)定電流計算)ich=7.74KA (Kd21/2Ie1)>ich 符合要求4.5 10KV母線，斷路器，隔離開關(guān)的選擇10KV側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇技術(shù)數(shù)據(jù)如下：名稱參數(shù)名稱參數(shù)額定電壓3/6/10KV額定電流630/1000/2500A母線系統(tǒng)單母線最高工作電壓3.6 7.2 11.510KV變壓器出線開關(guān)柜方案選擇：主要設(shè)備：LFS10型電流互感器 ZN310型真空斷路器10KV線路出線開關(guān)柜方案選擇：Imax=S/（31/2U）=1000*(1+5%)/（0.92*31/2

50、*11）=64.15A主要設(shè)備：LFS10型電流互感器 ZN310型真空斷路器FS3型避雷器 JDZ型電壓互感器RN2型熔斷器有關(guān)設(shè)備校驗：ZN310型真空斷路器ZN310型真空斷路器的技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓額定電流開斷電流動穩(wěn)定電流10KV630A 1000A20KA50KA熱穩(wěn)定電流（2S）合閘時間固有分閘時間20KA0.1S0.05S此斷路器的額定開斷電流Ieg=20KAIch=7.74KA Ieg>Ich5、動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流： idw=50KA, ich=7.74KA, idw>ich熱穩(wěn)定效應(yīng)：Qd=(I2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12*t=（3.0362+

51、10*3.0362+3.0362）/12*2=18.4KA2SIr2t=202*2=800KA2S>Qd校驗合格LFS-10型電流互感器的校驗額定電流比準(zhǔn)確級準(zhǔn)熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流5-1000/50.53B32(KA) (2S)80KA上表中的動穩(wěn)定電流、短時熱穩(wěn)定電流實在額定電流為200KA的情況下取的.熱穩(wěn)定校驗：LH的熱穩(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1S內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。（KrIe1）2*tQd(KrIe)2*t=(I熱min/Ie)*Ie2*t=(32)2*2=2048A2SQd=(I2+10I2+I2zt)/12*t=(3.0362+1

52、0*3.0362+3.0362)*/12*2=18.4KA2S(KrIe1)2>tQd 符合要求動穩(wěn)定校驗：LH的動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)Kd表示。Kd等于內(nèi)部允許通過極限電流的峰值與一次額定電流之比。(Kd21/2Ie1)i(3)ch(Kd21/2Ie1)=21/2*80=113.12KA (按最小動穩(wěn)定電流計算)ich=7.74KA (Kd21/2Ie1)>ich 符合要求第五章 繼電保護設(shè)計及整定5.1主變壓器保護設(shè)計與整定現(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

53、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：1. 變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護。2. 差動保護。3. 后備保護。4. 中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。5. 過負(fù)荷保護。一、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。瓦斯保護裝置及整定： 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)的氣體通過瓦斯繼電器流向油枕。 目前，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。瓦斯保護的整定：（1）、一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250300m，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