110KV降壓變電站部分的設計畢業(yè)設計

第一部分.設計說明書第一章：畢業(yè)設計任務書一、設計題目110KV降壓變電站部分的設計二、所址概況1、地理位置及地理條件的簡述變電所位于某城市，地勢平坦，交通便利，空氣污染輕微，區(qū)平均海拔200米，最高氣溫40℃，最低氣溫-18℃，年平均氣溫14℃，最熱月平均最高氣溫30℃，土壤溫度25℃。系統(tǒng)情況如下圖∽с∽с待設變電所KV102×km30110KV4×MVA2404×200MW(1×)200MW75km80kmXc=0.04Sj=1000MVA2×MVA120cosΨ=0.06Xd″=0.167 注：括號內為最小運行方式負荷情況：電壓電壓負荷名稱每回最大負荷（KW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）35KV鄉(xiāng)鎮(zhèn)變160000.91架空15鄉(xiāng)鎮(zhèn)變270000.921架空8汽車廠43000.882架空7磚廠50000.851架空1110KV鄉(xiāng)區(qū)變10000.93架空5紡織廠17000.891電纜3紡織廠28000.882架空7紡織廠36000.881架空4加工廠7000.91架空5材料廠8000.92架空2設計任務負荷分析及主變壓器的選擇。電氣主接線的設計。變壓器的運行方式以及中性點的接地方式。無功補償裝置的形式及容量確定。短路電流計算（包括三相、兩相、單相短路）各級電壓配電裝置設計。各種電氣設備選擇。繼電保護規(guī)劃。主變壓器的繼電保護整定計算。六、設計目的總體目標培養(yǎng)學生綜合運用所學各科知識，獨立分析各解決實際工程問題的能力。第二章：負荷分析一、負荷分類及定義一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產品報廢，重要產品大量減產，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。二、本設計中的負荷分析市鎮(zhèn)變1、2：市鎮(zhèn)變擔負著對所轄區(qū)的電力供應，若中斷供電將會帶來大面積停電，所以應屬于一級負荷。煤礦變：煤礦變負責向煤礦供電，煤礦大部分是井下作業(yè)，例如：煤礦工人從礦井中的進出等等，若煤礦變一旦停電就可能造成人身死亡，所以應屬一級負荷。化肥廠：化肥廠的生產過程伴隨著許多化學反應過程，一旦電力供應中止了就會造成產品報廢，造成極大的經(jīng)濟損失，所以應屬于一級負荷。磚廠：磚廠的生產過程與電的聯(lián)系不是非常緊密，若終止電力供應，只會造成局部破壞，生產流程混亂，所以應屬于三級負荷。鎮(zhèn)區(qū)變：鎮(zhèn)區(qū)變擔負著對所轄區(qū)域的電力供應，若中止鎮(zhèn)區(qū)變的電力供應，將會帶來大面積停電，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失，所以應屬于一級負荷。機械廠：機械廠的生產過程與電聯(lián)系不是非常緊密，若中止供電，不會帶來太大的損失，所以應屬于二級負荷。紡織廠1、2：若中斷紡織廠的電力供應，就會引起跳線，打結，從而使產品不合格，所以應屬于二級負荷。農藥廠：農藥廠的生產過程伴有化學反應，若停電就會造成產品報廢，應屬于一級負荷。面粉廠：若中斷供電，影響不大，所以應屬于三級負荷。耐火材料廠：若中斷供電，影響不大，所以應屬于三級負荷。三、35KV及10KV各側負荷的大小35KV側：ΣP＝6000+7000+4500*2+4300*2+5000＝35600KW1ΣQ=6000*0.48+7000*0.426+4500*0.62*2+4300*0.54*2+15000*0.62=19186Kvar10KV側：ΣP＝1000*3+800*2+700+800*2+600+700+800*2＝9800KW2ΣQ=1000*3*0.48+700*0.512+800*0.512*2+800*0.54*2+2600*0.54+700*0.48+800*0.48*2=4909.6KvarΣP＝ΣP1+ΣP2=35600KW+9800KW=45400KWΣQ=ΣQ1+ΣQ2=19186+4909.6=24095.6Kvar所以：ΣS＝（454002+24095.62）1/2＝51398KVA考慮線損、同時系數(shù)時的容量：ΣS2=51398*0.8*1.05=43174.3KVA第三章主變壓器的選擇（參考資料：《電力工程電氣設計手冊》電器一次部分，第五章：主變壓器選擇）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、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。此設計中的變電所符合此情況，故主變設為兩臺。二、主變容量的確定主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年負荷發(fā)展。對城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。根據(jù)變電所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，應考慮到當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的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=ΣS2*0.8=43174.3*0.8=34539.48KVA所以應選容量為40000KVA的主變壓器。三、主變相數(shù)選擇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。當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，計算主變各側的功率與該主變容量的比值：高壓側：K=(35600+9800)*0.8/40000=0.9>0.151中壓側：K=35600*0.8/4000=0.7>0.152低壓側：K=9800*0.8/40000=0.2>0.153由以上可知此變電所中的主變應采用三繞組。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Y連接；35KV0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110KV側采用Y接線035KV側采用Y連接，10KV側采用△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，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)，I<=10A；10KV系統(tǒng)；I<=30A（采用中性點不接地的C C運行方式）35KV：Ic=UL/350=35*(15+8+10*2+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主變的調壓方式《電力工程電氣設計手冊》（電器一次部分）第五章第三節(jié)規(guī)定：調壓方式變壓器的電壓調整是用分解開關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，稱為無勵磁調壓，調壓范圍通常在+5％以內，另一種是帶負荷切換，稱為有栽調壓，調壓范圍可達到+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壓。由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調壓方式。變壓器冷卻方式選擇參考《電力工程電氣設計手冊》（電器一次部分）第五章第四節(jié)主變一般的冷卻方式有：自然風冷卻；強迫有循環(huán)風冷卻；強迫油循環(huán)水冷卻；強迫、導向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻方式。故此變電所中的主變采用強迫油循環(huán)風冷卻方式。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油浸風冷；S油浸水冷；G干式；N氮氣冷卻；FP強迫油循環(huán)風冷卻；SP強迫油循環(huán)水冷卻本設計中主變的型號是：SFPSL—40000/110第四章無功補償裝置的選擇一、補償裝置的意義無功補償可以保證電壓質量、減少網(wǎng)絡中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時對增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。二、無功補償裝置類型的選擇（參考資料：教材《電力系統(tǒng)》第五章第四節(jié)：《電力工程電器設計手冊》電器一次部分第九章）無功補償裝置的類型無功補償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置。目前常用的補償裝置有：靜止補償器、同步調相機、并聯(lián)電容器。常用的三種補償裝置的比較及選擇這三種無功補償裝置都是直接或者通過變壓器并接于需要補償無功的變配電所的母線上。同步調相機：同步調相機相當于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供無功功率而起到無功電源的作用，可提高系統(tǒng)電壓。裝有自動勵磁調節(jié)裝置的同步調相機，能根據(jù)裝設地點電壓的數(shù)值平滑地改變輸出或汲取的無功功率，進行電壓調節(jié)。特別是有強行勵磁裝置時，在系統(tǒng)故障情況下，還能調整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調相機是旋轉機械，運行維護比較復雜。它的有功功率損耗較大。小容量的調相機每千伏安容量的投入費用也較大。故同步調相機宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設。在我國，同步調相機常安裝在樞紐變電所，以便平滑調節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。靜止補償器：靜止補償器由電力電容器與可調電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)調壓需要，通過可調電抗器吸收電容器組中的無功功率，來調節(jié)靜止補償其輸出的無功功率的大小和方向。靜止補償器是一種技術先進、調節(jié)性能、使用方便、經(jīng)紀性能良好的動態(tài)無功功率補償裝置。靜止補償器能快速平滑地調節(jié)無功功率，以滿足無功補償裝置的要求。這樣就克服了電容器作為無功補償裝置只能做電源不能做負荷，且調節(jié)不能連續(xù)的缺點。與同步調相機比較，靜止補償器運行維護簡單，功率損耗小，能做到分相補償以適應不平衡負荷的變化，對沖擊負荷也有較強的適應性，因此在電力系統(tǒng)得到越來越廣泛的應用。（但此設備造價太高，不在本設計中不宜采用）。電力電容器：電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它所提供的無功功率值與所節(jié)點的電壓成正比。電力電容器的裝設容量可大可小。而且既可集中安裝，又可分散裝設來接地供應無功率，運行時功率損耗亦較小。此外，由于它沒有旋轉部件，維護也較方便。為了在運行中調節(jié)電容器的功率，也可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入和切除。綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無功補償裝置。無功補償裝置容量的確定（根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗）現(xiàn)場經(jīng)驗一般按主變容量的10％--30％來確定無功補償裝置的容量。此設計中主變容量為40000KVA故并聯(lián)電容器的容量為：4000KVA—12000KVA為宜，在此設計中取12000KVA。并聯(lián)電容器裝置的分組（參考資料：《電力工程電氣設計手冊》電氣一次部分第九章第四節(jié)）1、分組原則、并聯(lián)電容器裝置的分組主要有系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)電壓波動、負荷變化、諧波含量等因素確定。、對于單獨補償?shù)哪撑_設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與設備相聯(lián)接，并與該設備同時投切。對于110KV—220KV、主變代有載調壓裝置的變電所，應按有載調壓分組，并按電壓或功率的要求實行自動投切。、終端變電所的并聯(lián)電容器設備，主要是為了提高電壓和補償變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過2.5％。2、分組方式、并聯(lián)電容器的分組方式有等容量分組、等差容量分組、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。、各種分組方式比較a、等差容量分組方式：由于其分組容量之間成等差級數(shù)關系，從而使并聯(lián)電容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合。既可用比等容量分組方式少的分組數(shù)目，達到更多種容量組合的要求，從而節(jié)約了回路設備數(shù)。但會在改變容量組合的操作過程中，會引起無功補償功率較大的變化，并可能使分組容量較小的分組斷路器頻繁操作，斷路器的檢修間隔時間縮短，從而使電容器組退出運行的可能性增加。因而應用范圍有限。帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組，當某一并聯(lián)電容器組因短路故障而切除時，將造成整個并聯(lián)電容器裝置退出運行。等容量分作方式，是應用較多的分作方式。綜上所述，在本設計中，無功補償裝置分作方式采用等容量分組方式。五、并聯(lián)電容器裝置的接線并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形（Y）和三角形（△）兩種。經(jīng)常使用的還有由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用有由三角形派生出來的雙三角形。從《電氣工程電氣設計手冊》（一次部分）P頁表9-17中比較502得，應采用雙星形接線。因為雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會造成干擾，適用于10KV及以上的大容量并聯(lián)電容器組。中性點接地方式：對該變電所進行無功補償，主要是補償主變和負荷的無功功率，因此并聯(lián)電容器裝置裝設在變電所低壓側，故采用中性點不接地方式。六、并聯(lián)電容器對10KV系統(tǒng)單相接地電流的影響10KV系統(tǒng)的中性點是不接地的，該變電站采用的并聯(lián)電容器組的中性點也是不接地的，當發(fā)生單相接地故障時，構不成零序電流回路，所以不會對10KV系統(tǒng)造成影響。第五章電氣主接線的初步設計及方案選擇參考資料：1、《發(fā)電廠電氣設備》（于長順主編）第十章2、《電力工程電氣設計手冊》（一次部分）第二章一、電氣主接線的概況發(fā)電廠和變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。在選擇電氣主接線時的設計依據(jù)、發(fā)電廠、變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設規(guī)模、負荷大小和重要性系統(tǒng)備用容量大小系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料3、主接線設計的基本要求、可靠性、靈活性、經(jīng)濟性4、6-220KV高壓配電裝置的基本接線有匯流母線的連線：單母線、單母線分段、雙母線、雙母分段、增設旁母線或旁路隔離開關等。無匯流母線的接線：變壓器-線路單元接線、橋形接線、角形接線等。6-220KV高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級及出線回路數(shù)。二、110KV側主接線的設計110KV側初期設計回路數(shù)為2，最終為4回由《電力工程電氣設計手冊》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：110KV側配電裝置宜采用單母線分段的接線方式。110KV側采用單母線分段的接線方式，有下列優(yōu)點：供電可靠性：當一組母線停電或故障時，不影響另一組母線供電；調度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線：擴建方便；在保證可靠性和靈活性的基礎上，較經(jīng)濟。故110KV側采用單母分段的連接方式。35KV側主接線的設計35KV側出線回路數(shù)為7回由《電力工程電氣設計手冊》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當35—63KV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回，采用單母分段連接，當連接的電源較多，負荷較大時也可采用雙母線接線。故35KV可采用單母分段連接也可采用雙母線連接。10KV側主接線的設計10KV側出線回路數(shù)為12回由《電力工程電氣設計手冊》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當6—10KV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采用單母分段連接主接線方案的比較選擇由以上可知，此變電站的主接線有兩種方案方案一：110KV側采用單母分段的連接方式，35KV側采用單母分段連接，10KV側采用單母分段連接。方案二：110KV側采用單母分段的連接方式，35KV側采用雙母線連接，10KV側采用單母分段連接。此兩種方案的比較方案一110KV側采用單母分段的連接方式，供電可靠、調度靈活、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，調度更靈活，但與方案一相比較，設備增多，配電裝置布置復雜，投資和占地面增大，而且，當母線故障或檢修時，隔離開關作為操作電器使用，容易誤操作。由以上可知，在本設計中采用第一種接線，即110KV側采用單母分段的連接方式，35KV側采用單母分段連線，10KV側采用單母分段連接。六、主接線中的設備配置1、隔離開關的配置中小型發(fā)電機出口一般應裝設隔離開關：容量為220MW及以上大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設隔離開關，但應有可拆連接點。在出線上裝設電抗器的6—10KV配電裝置中，當向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關。接在發(fā)電機、變壓器因出線或中性點上的避雷器不可裝設隔離開關。中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地；自藕變壓器的中性點則不必裝設隔離開關。2、接地刀閘或接地器的配置為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設1—2組接地刀閘或接地器，每兩接地刀閘間的距離應盡量保持適中。母線的接地刀閘宜裝設在母線電壓互感器的隔離開關和母聯(lián)隔離開關上，也可裝于其他回路母線隔離開關的基座上。必要時可設置獨立式母線接地器。63KV及以上配電裝置的斷路器兩側隔離開關和線路隔離開關的線路宜配置接地刀閘。3、電壓互感器的配置電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側都能提取到電壓。6—220KV電壓等級的每組母線的三相上應裝設電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設電壓互感器的情況和需要確定。當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。當需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。發(fā)電機出口一般裝設兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調整裝置需要。當發(fā)電機配有雙套自動電壓調整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設一組電壓互感器。4、電流互感器的配置凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器其數(shù)量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器：發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。一臺半斷路器接線中，線路—線路串可裝設四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設三組電流互感器。線路—變壓器串，當變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設三組電流互感器。5、避雷器的裝置配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線裝設避雷器時除外。旁路母線上是否需要裝設避雷器，應視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足要求而定。220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。下列情況的變壓器中性點應裝設避雷器直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關時。直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時。接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點上。發(fā)電廠變電所35KV及以上電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應裝設避雷器。SF全封閉電器的架空線路側必須裝設避雷器。6110—220KV線路側一般不裝設避雷器。第六章各級配電裝置的配置（參考資料：《發(fā)電廠電氣設備》于長順主編）發(fā)電廠和變電站主接線中，所裝開關電器、載留導體以及保護和測量電器等設備，按一定要求建設而成的電工建筑物，稱為配電裝置。它的作用是接受電能和分配電能，所以它是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。一、配電裝置的要求（1）配電裝置的設計和建設，應認真貫徹國家的技術經(jīng)濟政策和有關規(guī)程的要求，特別注意應節(jié)約用地，爭取不占或少占良田。保證運行安全和工作可靠。設備要注意合理選型，布置應力求整齊、清晰。便于檢修、操作和巡視。便于擴建和安裝。在保證上述條件下，應節(jié)約材料，減少投資。二、配電裝置的分類及使用范圍配電裝置按電氣設備裝置的地點，可分為屋內配電裝置和屋外配電裝置；按組裝的方式，可分為在現(xiàn)場組裝而成的裝配式配電裝置，以及在制造廠將開關電器等按接線要求組裝成套后運至現(xiàn)場安裝用的成套配電裝置。屋內配電裝置是將電氣設備安裝在屋內，它的特點是占地面積小，運行維護和操作條件較好，電氣設備受污穢和氣候條件影響較??；但需建造房屋，投資較大。屋外配電裝置是將電氣設備裝置在屋外，它的特點是土建工程量小，投資小，建造工程短，易擴建，但占地面積大，運行維護條件較差，易受污穢和氣候條件影響。在發(fā)電廠和變電所中，一般35KV及以下的配電裝置采用屋內配電裝置，110KV及以上的配電裝置多采用屋外配電裝置。但110KV及以上的配電裝置，在嚴重污穢地區(qū)，如海邊和化工廠區(qū)或大城市中心，當技術經(jīng)濟合理時，也可采用屋內配電裝置。成套配電裝置一般布置在屋內，特點是結構精密，占地面積小，建設期短，運行可靠，維護方便，但耗用鋼材較多，造價較高。目前我國生產的3—35KV各種成套配電裝置，在發(fā)電機和變電站中已廣泛應用。由以上各種方案比較得：在本設計中，10KV采用屋內配電裝置，手車式高壓開關柜35KV采用屋內配電裝置，手車式高壓開關柜110KV采用屋外半高型配電裝置第七章短路電流的目的及結果短路電流計算的目的在變電所和發(fā)電廠的電氣設計中，短路電流計算是一個重要環(huán)節(jié)。計算的目的是選擇主接線，比較各種接線方案：選擇電氣設備，校驗設備提供依據(jù)，為繼電保護整定計算提供依據(jù)等。計算結果短短電壓d(3)d(2)d(1.1)d(1)I″KA)(ich(KA)I″(KA)ich(KA)I″(KA)ich(KA)I″(KA)ich(KA)110kv2.706.882.3355.9432.9037.3883.0367.27235kv3.4348.74110kv8.77922.349第八章電氣設備選擇一、電氣設備選擇的概述1、選擇的原則、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。、應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。、應力求技術先進和經(jīng)濟合理、與整個工程的建設標準應協(xié)調一致。、同類設備應盡量減少種類。、選用的新產品均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)。2、設備的選擇和校驗。1、電氣設備和載流導體選擇的一般條件按正常工作條件選擇A.額定電壓：所選電氣設備和電纜的最高允許工作電壓，不得低于裝設回路的最高運行電壓U≥U e ew.B.額定電流：所選電氣設備的額定電流I，或載流導體的長期允許電O流I，不得低于裝設回路的最大持續(xù)工作電流I。y max計算回路的最大持續(xù)工作電流I時，應考慮回路在各種運行方式max下的持續(xù)工作電流，選用最大者。按短路狀態(tài)校驗A.熱穩(wěn)定校驗：當短路電流通過被選擇的電氣設備和載流導體時，其熱效應不應超過允許值，Qd≤Qy，Qd≤I2rt，t=tb+tdf校驗電氣設備及電纜（3～6KV廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時，短路持續(xù)時間一般采用后備保護動作時間加斷路器全分閘時間。B.動穩(wěn)定校驗：i≤i，I≤I，ch dw ch dw用熔斷器保護的電氣設備和載流導體，可不校驗熱穩(wěn)定；電纜不校驗動穩(wěn)定；（3）短路校驗時短路電流的計算條件所用短路電流其容量應按具體工程的設計規(guī)劃容量計算，并應考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃；計算電路應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列的接線方式；短路的種類一般按三相短路校驗；對于發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路更嚴重時，應按嚴重情況校驗。二、110KV側斷路器的選擇在本設計中110KV側斷路器采用SF高壓斷路器，因為與傳統(tǒng)6的斷路器相比SF高壓斷路器具有安全可靠，開斷性能好，結構簡單，6尺寸小，質量輕，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《電氣工程電器設備手冊》（上冊）中比較各種110KVSF高6壓斷路器的應采用LW-110型號的斷路器。11校驗：LW-110斷路器的具體技術參數(shù)如下：11額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110110KV123（145）KV1600315031.54080100熱穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流（3S）額定關合電流固有分閘時間分閘時間31.5KA(3S)40kv80KA100KA≤40ms≤135ms由上表知：1.斷路器的額定電壓為110KV，不小于裝設斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓2.該斷路器的最大持續(xù)工作電流：I=1.05I=1.05S/(31/2U)=1.05*40000/(31/2*110)=220.4max n n n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I=31.5KAekd短路電流周期分量：I=3.036KAI>I zk ekdzk4.此斷路器的額定關合電流I=80KAegI=7.74KAI>Ich egch5.動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流：i=80KAi=7.74KAi>idw ch dw ch熱穩(wěn)定效應：Q=[(I\\2+10I2d +I2)/12]*t=[(3.0362+10*3.0362+3.0362)/12]*3=27.65KA2SZ(t/2)ztIr2t=31.52*3=2976.75>Qd操作機構，采用氣動草操動機構；由《電氣工程電氣設備手冊》（上冊）查得應采用CQA-1型電氣操動機構。三、110KV隔離開關的選擇應采用戶外型隔離開關參考《電氣工程電氣手冊》（上冊），可知應采用GW5-110G高壓隔離開關。此隔離開關技術數(shù)據(jù)如下：額定電壓額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流值動穩(wěn)定電流值操動機構110KV600A50KA72KA16(4S)40(5S)CS17-G校驗：通過隔離開關的最大持續(xù)工作電流為220.4KA隔離開關的額定電流為600A，大于通過隔離開關的最大持續(xù)工作電流。動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定電流：i=50KAi=7.74KAi＞idw ch dw ch熱穩(wěn)定效應：Q=[(I\\2+10I2 +I2)/12]d Z(t/2)zt*t=[(3.0362+10*3.0362+3.0362)/12]*5=44.4KA2SIr2t=142*5=980>Qd操動機構：CS17—G四、敞露母線選擇（參考資料：《發(fā)電廠電氣設備》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備之間連接用的裸硬導體。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)境對鋁材有嚴重腐蝕的情況下才用鋁材。綜上所述，在本設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，集膚效應較小，在4000－8000A時一般才用槽形母線。管形母線集膚效應較小，機械強度高，管內可用水或風冷卻，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：在本設計中110KV才用槽形母線，35KV、10KV才用矩形母線。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：本設計中母線的截面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大于裝設回路中最大持續(xù)工作電流即，I≥II=kIy max y yeI指基準環(huán)境條件下的長期允許電流yK指綜合校正系數(shù)110KV母線截面選擇：I=1.05I=210.8max e從《電力工程電氣手冊》第八章第一節(jié)表8-3中查的應選用載流量為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雙槽形導體截面積S(mm2)：1040，集膚效應系數(shù)：1.012。35KV母線截面選擇：I=1.05I=1.05*[40000/(31/2*37.5)]=646.5(A)max e10kv母線截面選擇：I=1.05I=1.05*[40000/(31/2*10.5)]=2309.47(A)max e從《電力工程電氣手冊》第八章第一節(jié)表8-3中查得應選用載流量為692（A）單條豎放的導體，導體尺寸：h*b=50*5(mm*mm)五、110KV電流互感器選擇由《電氣工程電氣設備手冊》（上冊）中比較分析得，在本設計中宜采用LCWB－110（W）型號的電流互感器，技術數(shù)據(jù)如下：額定電流二次組合準確級準短時熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流10％倍數(shù)二次負荷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的有關標準，具有結構嚴密，絕緣強度高，介質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。I=1.05I=1.05Sn/（31/2U）=1.05*40000/（31/2*110）=220.4KAmax n nI=300A,I>Ie1 e1max熱穩(wěn)定效驗：LH的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)K表示。熱穩(wěn)定倍數(shù)rK等于1S內允許通過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。r(KI)2*t≥Qre1 d(KI)2*t=(I熱min/I*I)2*t=(15.8)2*1=249.64Are eeQ=27.65∴(KI)2>tQ符合要求d re1 d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等于內部允許通過極限電流的峰值與一次額定電流之比。（K21/2I）≥I(3)d e1 ch（K21/2I）=21/2*40=56.56KA(按最小動穩(wěn)定電流計算)d e1i=7.74KA∴(K21/2I)>i符合要求ch de1ch六、電壓互感器的選擇從《電氣工程設備手冊》（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。型號含義：J:電壓互感器，C:串級絕緣，C:瓷箱式。七、高壓開關柜的選擇近年來高壓開關柜（簡稱開關柜）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，額定電流可達到3150A，開斷電流可達到50KA。高壓開關柜應實現(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：防止誤合、誤分斷路器。防止帶負荷分、合隔離開關。防止帶電掛接地線。防止帶接地線合閘。防止誤入帶電間隔。（一）、35KV側高壓開關柜的選擇從《電氣工程電氣設備手冊》（電氣一次部分）第11章中比較各開關柜選擇GBC—35型手車式高壓開關柜。GBC—35型手車式高壓開關柜系三相交流50HZ單母線系統(tǒng)的戶內保護型成套裝置。作為接受和分配35KV的網(wǎng)絡電能之用。該開關柜為手車結構，采用空氣絕緣為主。各相帶電體之間絕緣距離不小于30mm，只有個別部位相間不足時才設置極間障。開關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)絡母線一般采用Φ50*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，開關柜的下面，柜間及柜的兩側，均采用鋼板門或封板中以保護。GBC—35型手車式高壓開關柜技術數(shù)據(jù)名稱名稱參數(shù)名稱參數(shù)額定電壓35KV最大關合電流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變壓器出線開關柜方案選擇：I=1.05I=4000/31/2*38.5=629.8Amax e電流互感器選擇210號方案（具體見一次主接線圖）主要設備：LCZ—35型電流互感器ZN—35/1000A—12.5KA型真空斷路器CD10I型電磁操作機構35KV出線開關柜方案選擇：I=S/31/2U=7000*(1+5%)/0.92*31/2*37=124Amax一次線路選擇09號方案主要設備：LCZ—35型電流互感器避雷器選擇89號方案（具體見一次主接線圖）主要設備：F2-35型避雷器、JS-2型放電記錄器電壓互感器選擇65號方案（具體見一次主接線圖）主要設備：JDJJ2-35型電壓互感器、RN2-35形熔斷器有關設備校驗：ZN—35/1000A—12.5KA型真空斷路器ZN—35/1000A—12.5KA型真空斷路器的技術參數(shù)如下：資料參考《電氣工程電氣設備手冊》表4-3-3額定電壓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35KV40.5KV630A1000A8KA12.5KA20KA32KA熱穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流（2S）額定關合電流固有分閘時間生產廠家8KA12.5KA20KA32KA≤0.06S西安電器設備廠此斷路器的額定關合電流Ieg=20KAI=7.74KAI>Ich egch動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流：i=20KA,i=7.74KA,i>idw ch dw ch熱穩(wěn)定效應：Q=(I\\2+10I2 +I2)/12*t=（3.0362+10*3.0362+3.0362）d Z(t/2)zt/12*2=18.4KA2SIr2t=82*2=128>Qd校驗合格LCZ-35型電流互感器的校驗從《電氣工程電氣設備手冊》表3-1-1查得參數(shù)額定電流比額定電流比準確級準短時熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流20-1000/50.53（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內允許通過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。（KI）2*t≥Qre1 d(KI)2*t=[(I/I)*I]2*t=(32)2*2=2048A2Sre熱mineeQ=[(I\\2+10I2+I2)/12]*t=[(3.0362+10*3.0362+3.0362)*/12]*2=18.4KA2Sd zt∴(KI)2>tQ符合要求re1 d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等于內部允許通過極限電流的峰值與一次額定電流之比。(K21/2I)≥i(3)d e1 ch(K21/2I)=21/2*80=113.12KA(按最小動穩(wěn)定電流計算)d e1i=7.74KA∴(K21/2I)>i符合要求ch d e1 ch（二）、10KV側高壓開關柜的選擇從《電氣工程電氣設備手冊》（電氣一次部分）第11章中比較各開關柜選擇GBC—10型手車式高壓開關柜。技術數(shù)據(jù)如下：名稱名稱參數(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3.67.211.510KV變壓器出線開關柜方案選擇：一次線路選擇14號方案（具體見一次主接線圖）主要設備：LFS—10型電流互感器ZN3—10型真空斷路器10KV線路出線開關柜方案選擇：I=S/（31/2U）=1000*(1+5%)/（0.92*31/2*11）=64.15Amax一次線路選擇81和53號方案（具體見一次主接線圖）主要設備：LFS—10型電流互感器ZN3—10型真空斷路器FS3型避雷器JDZ型電壓互感器RN2型熔斷器有關設備校驗：ZN3—10型真空斷路器ZN3—10型真空斷路器的技術參數(shù)如下：資料參考《電氣工程電氣設備手冊》表4-3-3額定電壓額定電壓額定電流開斷電流動穩(wěn)定電流10KV630A1000A20KA50KA熱穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流（2S）合閘時間固有分閘時間生產廠家20KA≤0.1S≤0.05S四川電器廠此斷路器的額定開斷電流Ieg=20KAI=7.74KAI>Ich egch5、動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流：i=50KA,i=7.74KA,i>idw ch dw ch熱穩(wěn)定效應：Q=(I\\2+10I2 +I2)/12*t（=3.0362+10*3.0362+3.0362）/12*2=18.4KA2Sd Z(t/2)ztIr2t=202*2=800KA2S>Qd校驗合格LFS-10型電流互感器的校驗從《電氣工程電氣設備手冊》表3-1-1查得參數(shù)額定電流比額定電流比準確級準熱穩(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內允許通過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。（KI）2t≥Qre1 * d(KI)2t=[(I/I)*I]2t=(32)22=2048A2Sre*熱minee**Q=[(I\\2+10I2+I2)/12]*t=[(3.0362+10*3.0362+3.0362)*/12]*2=18.4KA2Sd zt∴(KI)2>tQ符合要求re1 d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等于內部允許通過極限電流的峰值與一次額定電流之比。(K21/2I)≥i(3)d e1 ch(K21/2I)=21/2*80=113.12KA(按最小動穩(wěn)定電流計算)d e1i=7.74KA∴(K21/2I)>i符合要求ch d e1 ch第九章繼電保護規(guī)劃及整定一、主變壓器保護規(guī)劃與整定現(xiàn)代生產的變壓器，雖然結構可靠，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。變壓器一般應裝設以下保護：變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護。短路保護。后備保護。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。過負荷保護。一、瓦斯保護容量為800KVA級以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護，當有內部故障時產生經(jīng)微瓦斯后油面下降時保護應瞬時動作于信號，當產生大量瓦斯時，瓦斯保應動作與斷開變壓器各電源側斷路器。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，油箱內的氣體通過瓦斯繼電器流向油枕。目前，國內采用的瓦斯繼電器有浮筒擋板式和開口杯式兩種型式。在本設計中采用開口杯式。瓦斯保護的整定：、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節(jié)重錘的位置來改變。、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油管中的流速為準，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，保護反映變壓器內部故障是相當靈敏的。但是，在變壓器外部故障時，由于穿越性故障電流的影響，在導油管中油流速度約為0.4—0.5。因此，本設計中，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。二、縱聯(lián)差動保護瓦斯保護只能反應變壓器油箱內部的故障，而不能反應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以在電源側裝設電流速斷保護。但是電流速斷保護不能保護變壓器的全部，故當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。瓦斯保護職能反應變壓器油箱內部的故障，而不能反應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裝設電流速斷保護，但是電流速斷保護不能保護變壓器的全部，故當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。在本設計中，采用由BCH-2繼電器起動的縱聯(lián)差動保護。變壓器縱聯(lián)動保護參數(shù)計算結果名稱名稱各側數(shù)值額定電壓110KV38.5KV11KV額定電流40000/(31/2*110)＝209.95KA40000/(3/21*38.5)＝599.7KA40000/(31/2*11)＝2099.5KA電流互感器的接線方式電流互感器一次電流計算值31/2*209.95=363.6KA312/*599.86=1038.96KA31/2KA*2099.5=3636.36確定保護的動作電流：、躲過勵磁涌流=K*I=1.3*209.95=272.94A DZ ke、躲過外部短路時的最大不平衡電流=K*I =K*(KKK+△U+△f)*I DZ kbpmax k TXfzqi za dmax=1.3*(1*1*0.1+0.05+0.05)*8790=2285.4A折算至高壓側得：2285.4*（11/110）＝228.5A(3)、躲過電流互感器二次回路斷線的最大負荷電流：I=1.3*I=1.3*209.95=272.94A DZ e綜上保護基本側的動作電流為：272.94A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，變壓器應裝設后備保護。后備保護的方案有過電流保護、負荷電壓起動的過流保護、負序過電流保護和低阻抗保護等。目前，已廣泛采用復合電壓起動的過流保護作為變壓器的后備保護。故在本設計也采用復合電壓起動的過流保護。整定計算：1.電流繼電器：電流繼電器一次動作電流按躲過變壓器額定電流整定：K=1.2K=0.85k hI=(K/K)*I=1.2/0.85*209.95=296.4ADZ k h Be2.低電壓繼電器對于降壓變電站低壓繼電器一次動作電壓，應按最低工作電壓整定。UDZ=Ugmin/KkKh=09*110/1.2*1.15=71.74A3.負序電壓繼電器負序電壓繼電器的一次動作電壓，應按躲過正常運行時的不平衡電流整定取UDZ=0.06UE=6.6KV變壓器的接地保護：在中性點直接接地的變壓器上，一般應裝設反應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。所以在本設計中變壓器的接地保護采用零序電流保護。變壓器的過負荷保護：過負荷保護反應變壓器對稱負荷引起的過流保護。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。對于兩側有電源的三繞組降壓變壓器，三側均應裝設保護。過負荷保護的動作電流按躲過變壓器額定電流整定，即I=K/K*I式中K取1.05K取0.85DZ k keB k b∴高壓側：I=（1.05/0.85）*40000/（31/2*115）=259.35KADZ中壓側：I=（1.05/0.85）*40000/（31/2*37.5）=1411.76KADZ低壓側：I=（1.05/0.85）*40000/（31/2*10.5）=2852.87KADZ二、線路保護的規(guī)劃：110KV側：距離保護是根據(jù)故障點距離保護裝置處的距離來確定其動作電流的，較少受運行方式的影響，在110—220KV電網(wǎng)中得到廣泛的應用。故在本設計中，采用三段式階梯時限特性的距離保護。距離保護的第一段保護范圍為本線路長度的80％--85％，T1約為0.1S，第二段的保護范圍為本線路全長并延伸至下一線路的一部分，T11約為0.5—0.6S，距離第一段和第二段構成線路的主保護。距離保護的第三段作為相鄰線路保護和斷路器拒動的遠后備保護，和本線路第一段和第二斷保護的近后備。110KV以上電壓等級的電網(wǎng)通常均為中性點直接接地電網(wǎng)，在中性點直接接地電網(wǎng)中，當線路發(fā)生單相接地故障時，形成單相接地短路，將出線很大的短路電流，所以要裝設接地保護。35KV、10KV側保護的選用從《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》中查得，在35KV、10KV側無時限和帶時限電流速斷保護配合，可作為本線路的主保護，但它不能起遠后備保護的作用，為了能對線路起到近后備和對相鄰線路起到運后備作用，還必須裝設第三套電流保護，即定時限過電流保護。三、母線保護規(guī)劃110KV母線保護規(guī)劃110KV—220KV電網(wǎng)中母線保護應用較多的是母聯(lián)相位比較差動保護，故在本設計中110KV母線保護母采用聯(lián)相位比較差動保護。35KV，10KV母線保護規(guī)劃35KV，10KV采用的都是單母分段連線，35KV，10KV單母分段連線，一般采用低阻抗的電流差動母線保護，故在本設計中35KV，10KV母線保護采用低阻抗的電流差動母線保護。第十章變電所的所用電變電所的所用負荷很少，主要負荷時變壓器的冷卻設備以及其它一些用電負荷。如：強迫油循環(huán)冷卻裝置的油泵，水泵風扇等，采暖通風照明及檢修用電等。故一般變電所，所用變壓器的容量為50—135KV，中小型變電所所用20KVA即能滿足要求。變電所所用接線很簡單，一般用一臺所用變壓器，自變電所中最低以及電壓母線引接電源，副邊采用380/220中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)，用單母線接線。大容量變電所，所用電較多，一般裝設兩臺所用變壓器，兩臺所用變壓器分別接在變電所最低一級電壓母線的不同分段上。在本設計中，在10KV側，分別裝設兩臺50KVA的所用變壓器。第二部分.計算說明書第一章短路電路計算在變電所和發(fā)電廠的電氣設計中，短路電流計算是一個重要環(huán)節(jié)。計算的目的是選擇主接線，比較各種接線方案；選擇電氣設備，校驗設備提供依據(jù)；為繼電保護整定計算提供依據(jù)等。一、三相短路計算解：1.計算各阻抗標值查222KV及三相雙繞組電力變壓器技術數(shù)據(jù)查不到容量為240MVA變壓器的參數(shù)查260MVA變壓器的技術數(shù)據(jù)得：U%=14d容量為120MVA的變壓器（額定容量為：12000/12000/6000）的阻抗電壓（％）：U%＝24.7,U%=8.8,U%=14.7d12 d23 d31200MW的發(fā)電機的電抗標值：X=X″*（S/S）=0.167*〔（100*0.86）/800〕=0.0181* d je4*240MVA的變壓器：X=（U%/100）*（S/S）=（14/100）*〔100/（260*4）〕=0.01352* d jd75Km線路：X=XL*（S/U2）=0.4*75*（100/2302）=0.057 3* 0 j p80Km線路：X=XL*（S/U2）=0.4*80*（100/2302）=0.06 4* 0 j p容量為1000MVA的發(fā)電機X=X″*（S/S）=0.04*（100/1000）=0.0045* d je2*120MVA的變壓器：U%=1/2(U%+U %-U%)=1/2(24.7+14.7-8.8)=15.3d1 d12 d31 d23U%=1/2(U%+U%-U%)=1/2(24.7+8.8-14.7)=9.4d2d12d23d31U%=1/2（U%+U%-U%）=1/2(8.8+14.7-24.7)=-0.6≈0d3d23d31d12∴X=X=（U%/100）*（S/S）=（15.3/100）*（100/120）=0.1275 6* 7* d1 jBX=X=（U%/100）*（S/S）=（9.4/100）*（100/120）=0.078 8* 9* d2 jB30km線路：X=X=XL*（S/U2）=0.4*30*（100/1152）=0.09110* 11* 0 j pSFPSL-40000/110的技術參數(shù)：U%=10.5，U%＝17.5，U%＝6.5d12 d23 d31U%=1/2(U%+U%-U%)=1/2(10.5+17.5-6.5)=10.75d1d12d31d23U%=1/2(U%+U%-U%)=1/2(10.5+6.5-17.5)=-0.25≈0d2d12d23d31U%=1/2(U%+U%-U%)=1/2(17.5+6.5-10.5)=6.75d3d23d31d12∴X=(U%/100)*(S/S)=(10.75/100)*(100/40)=0.269 12* d1 jBX=(U%/100)*(S/S)=(6.75/100)*(100/40)=0.169X=014* d3 jB 13*等值電路圖： 4/0.06 3/0.0572/0.0135 5/0.0041/0.01813/0o13/0oo7/0.12759/0.07811/0.0916/0.12758/0.07810/0.09112/0.26935KV14/0.169 220KV 110KV18/0.26918/0.26919/0.43817/0.1482515/0.06416/0.0885 S135KVS210KV 圖2簡化得2圖（如上）其中：X=X+X=0.06+0.004=0.06415*4*5*X=X+X+X=0.057+0.0135+0.018=0.088516* 1* 2* 3*X=(X+X+X)/2=(0.1275+0.078+0.091)/2=0.01482517* 6* 8* 10*X=X+X=0.26918*12*13*X=X+X=0.269+0.169=0.43819* 12* 14*2、110KV側發(fā)生三相短路：等值電路如下： 220KV15/0.06415/0.06416/0.0885 S2 圖3解：Y→Δ轉化，得：X=X+X ×20* 15* 17*[(X17*+X15*)/X16*]=0.064+[0.148(0.064+0.148)/0.0885]=0.319X=X+X ×21*16*17*[(X+X)/X]=0.0885+0.148[(0.0855+0.0148)/0.064]=0.44 16* 17* 15*Y→Δ轉化后的電路如下： 220KV20/0.31920/0.31921/0.44S2圖4電抗的計算：X=X×(S/S)=0.319×(1000/100)=3.19>3js1*Σ1*eΣjX=X*×(S/S)=0.44×[800/(100×0.86)]=4.1>3js2*Σ2eΣj∴按無限大電源容量計算：I=1/X=1/0.319=3.131* Σ1*I=1/X=1/0.44=2.272* Σ2*I=I×I=3.13×[100/(31/2×115)]=1.57Az11* jI=I×I=2.27×[100/(31/2×115)]=1.14Az22* jI=I+I=1.57+1.14=2.71zz1z2∴沖擊電流：I=2.25×I=2.55×2.71=6.9Ach z3、35KV側發(fā)生三相短路時的計算：電路圖如下： 220KV 110KV15/0.06415/0.06416/0.088517/0.1482518/0.26935KV S2圖5簡化電路得：220KV15/0.06415/0.06416/0.088522/0.417S135KVS2 圖6X=0.14825+0.269=0.41722*Y→Δ轉化如下：X=X+X[(X×X)/X]=0.064+0.417[(0.064×23* 15* 22* 15* 22* 16*0.417)/0.0885]=0.783X=X+X[(X24* 16* 22* 16*0.417)/0.064]=1.082×X)/X]=0.0885+0.417[(0.0885× 22* 15*220KV23/0.7832423/0.78324/1.082 S2 圖7X=X×(S/S)=0.783×(1000/100)=7.83>3js1*Σ1*eΣjX=X*×(S/S)=1.802×[800/(100×0.86)]=10.07>3js2*Σ2eΣj∴按無限大電源容量計算：I=1/X=1/0.783=1.2771* Σ1*I=1/X=1/1.082=0.922* Σ2*I=I×I=1.277×[100/(31/2×37.5)]=1.99Az11* jI=I×I=0.92×[100/(31/2×37.5)]=1.44Az22* jI=I+I=1.99+1.44=3.43Azz1z2∴沖擊電流：I=2.25×I=2.55×3.43=8.75Ach z4、10KV側發(fā)生三相短路時的計算：電路圖如下： 220KV 110KV15/0.06415/0.06416/0.088517/0.1482519/0.438 S2 圖8-115/0.06416/0.08852515/0.06416/0.088525/0.58610KV S2圖8-2簡化電路如（8-2）：X=0.14825+0.438=0.58625*Y→Δ轉化如下：X=X+X[(X×X)/X]=0.064+0.586[(0.064×26* 15* 25* 15* 25* 16*0.586)/0.0885]=1.074X=X+X[(X × X)/X]=0.0885+0.586[(0.0885×27* 16* 25* 16* 25* 15*0.586)/0.064]=1.485 220KVS126/1.07426/1.07427/1.485圖9X=X×(S/S)=1.074×(1000/100)=10.74>3js1*Σ1*eΣjX=X*×(S/S)=1.485×[800/(100×0.86)]=13.8>3js2*Σ2eΣj∴按無限大電源容量計算：I=1/X=1/1.074=0.931* Σ1*I=1/X=1/1.485=0.672* Σ2*I=I×I=0.93×[100/(31/2×10.5)]=5.11Az11* jI=I×I=0.67×[100/(31/2×10.5)]=3.68Az22* jI=I+I=5.11+3.68=8.79Azz1z2∴沖擊電流：I=2.25×I=2.55×8.79=22.4Ach z二.不對稱短路電流計算首先應計算出個元件序電抗的標值，擬定序網(wǎng)絡圖。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母線側發(fā)生接地短Ec-+-Ec-+-+1/0.0182/0.01353/0.0576/0.127510/0.0919/0.0787/0.12758/0.07811/0.091圖10+Ud1-正序網(wǎng)路圖 5/0.0044/0.06 6/0.1275 10/0.0911/0.0181/0.0182/0.01353/0.0579/0.0787/0.12758/0.07811/0.091Ud2+-圖11負序網(wǎng)路圖5/0.00417/0.18Ud0+-2/0.013518/0.17115/0.06413/0.03916/0.13712/0.269190/圖12 零序網(wǎng)路圖一、各元件的序電抗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。把各元件的電抗標么值標于圖10中。負序分相具有靜止磁耦合的任何元件，如變壓器、電抗器、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，所以它們的負序電抗與正序電抗相等。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。二、兩相短路：兩相短路的附加電抗為負序網(wǎng)絡總電纜X,畫出負序網(wǎng)圖（見上），2Σ簡化負序網(wǎng)絡 220KV15/0.06415/0.06416/0.088517/0.148 S2計算附加電抗：X△*(2)=X2Σ*=(0.064圖13×0.0885)/0.064+0.0885）+0.148=0.185求正序電流，電路圖如下15/0.06415/0.06416/0.088517/0.14818/0.185S1S2圖14簡化電路如下： 19/0.63820/0.8820/0.88S2圖15X=0.064+0.148+0.185+[0.064×(0.148+0.185)]/0.0885=0.63819*X=0.0885+0.148+0.185+[0.0885×(0.148+0.185)]/0.064=0.8820*計算電抗：X=X×(S/S)=0.638×(1000/100)=6.39>3js1*19*eΣjX=X×(S/S)=0.88×[(4×200)/(0.86×100)]=8.19>3js2*20*eΣj∴應按無限大容量計算I″=1/0.638=1.5671*∴I″=I″×[S/(31/2U)]=1.567×[100/(31/2×115)]=0.787KA 1 1* j pI″=1/0.88=1.1362*∴I″=I″×[S/(31/2U)]=1.136×[100/(31/2×115)]=0.57KA 2 2* j pI″=I″+I″=0.787+0.57=1.3571 2短路電流：I″(2)=m2×I″=31/2×1.357=2.35KA∴I(2)=2.55×2.35=5.98KAch三、單相短路單相短路的附加電抗為負序網(wǎng)絡總電抗X于零序網(wǎng)絡總電抗X的 2Σ 0Σ和。由上可知：X＝0.1852Σ零序電抗計算（網(wǎng)絡圖見上）：X=〔（0.039+0.137）×（0.269+0.169）〕/〔（0.039+0.137）+（0.269+0.169）〕＝.126X（0）=X+X=0.185+0.126=0.311△ 2Σ 0Σ根據(jù)正序等效原則，求正序電流，等值電路如下：15/0.06415/0.06416/0.088517/0.14821/0.311S1S2圖16簡化得：X=0.064+0.148+0.311+[0.064×(0.148+0.311)]/0.0885=0.85522*X=0.0885+0.148+0.311+[0.0885×(0.148+0.311)]/0.064=1.1823* 22/0.85523/1.1823/1.18S2圖17計算電抗：X=X×(S/S)=0.855×(1000/100)=8.55>3js1*22*eΣjX=X×(S/S)=1.17×[(4×200)/(0.86×100)]=10.98>3js2*23*eΣj∴應按無限大容量計算I″=1/0.855=1.171*∴I″=I″×[S/(31/2U)]=1.17×[100/(31/2×115)]=0.587KA 1 1* j pI″=1/1.88=0.8472*∴I″=I″×[S/(31/2U)]=0.847×[100/(31/2×115)]=0.425KA 2 2* j pI″=I″+I″=0.58