110KV變電站設(shè)計參考

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廣西電力職業(yè)技術(shù)學院電力工程系

畢業(yè)設(shè)計說明書

題目110kV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計

專業(yè)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)班級學號姓名

指導教師（簽名）（留空）年月日

教研室主任（簽名）年月日

前言

變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分派、輸送與保護等功能，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的場所。

110KV變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。

首先，根據(jù)主接線的經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式來選擇。根據(jù)主變?nèi)萘窟x擇適合的變壓器，主變壓器的臺數(shù)、容量及形式的選擇是很重要，它對發(fā)電廠和變電站的技術(shù)經(jīng)濟影響大。

本變電所的初步設(shè)計包括了：（1）總體方案的確定（2）負荷分析（3）短路電流的計算（4）高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)接線方案選擇（5）繼電保護的選擇與整定（6）防雷與接地保護等內(nèi)容。

最終，本設(shè)計根據(jù)典型的110kV發(fā)電廠和變電所電氣主接線圖，根據(jù)廠、所繼電保護、自動裝置、勵磁裝置、同期裝置及測量表計的要求各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設(shè)備選擇，而后進行校驗.

第1章負荷分析及主變壓器的選擇

1.1負荷分析

各類負荷對供電的要求：

(1)一類負荷為重要負荷，必需由兩個或兩個以上的獨立電源供電，當任何一個電源失去后，能保證全部一級負荷不休止供電。

(2)二類負荷為比較重要負荷，一般要由兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證二級負荷的供電。

(3)三類負荷一般指需要一個電源供電的負荷。

負荷狀況：

（1）35kV和10kV本期用戶負荷統(tǒng)計資料見表1和表2。最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5500h，同時率取0.9，線路損耗5%。

表135kV用戶負荷統(tǒng)計資料

用戶名稱容量81353150500045002000250080005000下里變武西變雪嶺變糖廠水泥廠礦廠紙廠冶煉廠（KVA）

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表210kV用戶負荷統(tǒng)計資料

用戶名稱起沙盤江天星糖廠水泥廠農(nóng)場陳村

1、35KV側(cè)：

設(shè)35KV功率因數(shù)為0.85

ΣP1＝（8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000）*0.85＝32542.25KWΣQ2=(8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000)*0.53=20291.05KvarΣS1＝8135+3150+5000+4500+2000+2500+8000+5000＝38285KVA

2、10KV側(cè)：

ΣP2＝1800+900+2100+2400+2000＝11200KW

ΣQ2=(1800+900+2100+2400+2000)*0.53/0.85=6983.53KvarΣS2＝（112023+6983.532）1/2＝13198.85KVA

所以：ΣP＝ΣP1+ΣP2=32542.25+11200=43742.25KW

ΣS＝ΣS1+ΣS2=38285+13198.85＝51483.85KVA

最大負荷（kW）2800220026000.856800650030002000cos?2

1.2主變壓器的選擇

主變壓器是發(fā)電廠和變電站中最主要的設(shè)備,它在電氣設(shè)備的投資中所占的比例較大,同時與之相配的電氣裝置的投資也與之密切相關(guān)。一、主變臺數(shù)的確定

對于大城市郊區(qū)的變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的狀況下，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狀況，故主變設(shè)為兩臺。二、主變壓器容量的選擇

容量選擇的要求：站用變電站的容量應(yīng)滿足正常的負荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。

主變壓器容量的確定

(1)主變壓器容量一般按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負荷選擇,并適當考慮到遠期10~20年的負荷發(fā)展.對于城郊變電所,主變壓器容量應(yīng)于城市規(guī)劃相結(jié)合.

(2)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多,應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā),推行系列化,標準化.

K??P(1?a00)0.9?43742.25?(1?0.05)SC???48631.09(KVA)COS?0.85由于此變電站主變選擇是兩臺變壓器,單臺變壓器容量Se按一臺主變壓器停運時,其余變壓器容量不應(yīng)小于60-80%的全部負荷或全部重要負荷，并保證I類、Ⅱ類負荷的可靠性供電考慮:

Se≧Sc×70﹪=48631.09×0.7=34041.76KVA所以單臺主變變壓器的容量為50000KVA

變壓器額定電壓規(guī)定：變壓器一次繞組的額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓。但是，當變壓器的一次繞組直接與發(fā)電機的出線端相連時，其一次繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓一致，即U1=1.05Ue。變壓器的二次繞組的額定電壓比同級電力網(wǎng)的額定電壓高10﹪，即U2=1.1Ue.但是10KV及以下電壓等級的變壓器的阻抗壓降在7.5﹪以下。若線路短，線路上壓降小，其二次繞組額定電壓可取1.05Ue。

因此，高壓側(cè)額定電壓：110（KV）

中壓側(cè)額定電壓：35×1.05%=36.75（KV）低壓側(cè)額定電壓：10×1.05%=10.05（KV）

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3.型式

10KV降壓變一般可采用油浸式和干式兩種

油浸式和干式相比較，油浸式過載能力強，維修簡便，屋內(nèi)外均可布置，價格低廉。干式變壓防火性能好，布置簡單，屋內(nèi)置，在電壓開關(guān)柜附近，縮短了電纜長度并提高供電靠性，清白，但過載能力低，絕緣余度小，價格貴。

根據(jù)各自特點，結(jié)合本站容量大，過載能力要強，且屬于一般變電所，所以主變適合用油浸式，站用變適用干式。

4.冷卻方式

主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。而冷卻系統(tǒng)故障時，變壓器允許的過負荷時間，直接影響冷卻系統(tǒng)的供電可靠性。

5.選擇組別名

常用變壓器的組別名主要有Y,d11；YN,d11；Y,yn0

Y,d11的三相電力變壓器用于低壓不小于0.4KV的線路中，可以抑制三次諧波，保證電壓波形接近正弦波，供電質(zhì)量好。運行方式：中性點不接地。

YN,d11的三相電力變壓器用于110kv以上中性點需接地的高壓電路中。Y,yn0的三相電力變壓器用于三相四線制配電系統(tǒng)中，供給動力和照明等負載，一般用于配電終端10KV/400V變壓器用，用于站用變。

根據(jù)以上所述，由此得知，選用YN,d11連接組別的三相電力變壓器最適合。

要求及維護工作量，根據(jù)本所主變壓器的容量推薦選用自然風冷的冷卻方式。

根據(jù)電氣工程電氣設(shè)計手冊，冷卻系統(tǒng)故障時，變壓器允許的過負荷，油浸風冷變壓器，當冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障切除全部風扇時，允許帶額定負荷運行的時間不超過下表規(guī)定值。環(huán)境溫度℃額定負荷下允許的最長時間（h）

-1560-1004016+1010+20+3064

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6.選型號型號額定容量（KVA）額定電壓(KV)損耗(KW)空載電流%高SZ10-50000/11050000121±8×2.5%中38.5±2×2.5%低10.5\\6.3負載空載18437高中高低中低0．410.517.56.5電壓阻抗%SSZ10-50000/110

50000121±8×2.5%38.5±2×2.5%10.5\\6.321344.10．410.517.56.5終上所述，選擇SSZ10-50000/110±2×2.5%銅繞組有載調(diào)壓變壓器。之所以選擇它是由于銅的電阻率比鋁的小，機械強度比鋁好，熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定比鋁的好。在兩種用途，結(jié)構(gòu)及外形均相像的狀況下，選擇SSZ10-50000/110±2×2.5%更好。

該型號變壓器為銅繞組有載調(diào)壓變壓器，在電網(wǎng)電壓波動時，它能在負荷運行條件下自動或手動調(diào)壓，保持輸出電壓的穩(wěn)定，從而提高供電質(zhì)量，且該變壓器屬節(jié)能型產(chǎn)品。

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第3章變電站主接線方式技術(shù)經(jīng)濟的比較

在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計中，必需根據(jù)國家現(xiàn)行的有關(guān)方針政策和國民經(jīng)濟發(fā)展計劃，對電源布局和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出若干方案，然后對它們進行全面的技術(shù)經(jīng)濟比較。尋常的步驟是首先在可能的初步方案中篩選幾個技術(shù)上優(yōu)越而又比較經(jīng)濟的方案，然后再進行經(jīng)濟計算，由此確定出最正確方案。

3.1經(jīng)濟比較

1.經(jīng)濟比較中需要考慮的費用

(1)建設(shè)投資。建設(shè)投資是指為實現(xiàn)該方案，在建設(shè)期間需要支付的資金。(2)年運行費。年運行費是指該方案建成或建成時，在投運期間為維護其正常運行每年需要支付的費用，尋常包括四個部分：①設(shè)備折舊費；②設(shè)備的經(jīng)常性小維修；③設(shè)備的維護管理費；④年電能損耗。

2.技術(shù)經(jīng)濟比較(1)符合國家有關(guān)要求

(2)便于過度并能適應(yīng)遠景的發(fā)展

(3)技術(shù)條件好，運行靈活可靠，管理便利(4)投資年運行費用低，并有分期投資的可能性(5)國家短缺的原料消耗少(6)建設(shè)工期短

3．運行中的電能損耗

運行中的輸變電設(shè)備，本身要產(chǎn)生一定的電能損耗，每年電能損耗的度數(shù)按電價折算后也屬于電力系統(tǒng)年運行費的一部分，稱為年電能損耗折價費。年運行費μ的計算為：

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1

??（a1?a2）?????100

式中：

β——年運行費，遠/年

a1——基本折舊率，取4.8%

a2——大修率,國產(chǎn)設(shè)備取1.4%,進口設(shè)備取1%

?——投資費,元?A——年電能損耗β——電價

(1)效益。效益是指該方案運行期間內(nèi)，每年可收入的費用。

正當經(jīng)濟效益一致時，進行經(jīng)濟比較只需計及投資總額與運行費用的大小。三在經(jīng)濟效益比較方案中，投資與年運行費最小的方案優(yōu)先選用，若投資大的方案而年運行費小，則應(yīng)進一步計算比較分析。具體方法有靜態(tài)和動態(tài)比較的方法。

3.2經(jīng)濟最優(yōu)方案的確定

計算出方案的相對綜合投資和年運行費用后，若有一方案的綜合投資和年運行費用高，則該方案顯然經(jīng)濟性差，應(yīng)當淘汰。只有綜合投資高而年運行費用低的方案才有被比較的必要。

計算費用最小法。如技術(shù)上相當?shù)姆桨付嘤趦煞N時，為了便于計較，也常采用計算最小法的方法。計算費用可用下式計算。

Ci?Zi佳方案

T?Ui(i?1,2,3,4)

可取T=5～8年，然后分別計算各方案的計算費用，其中最小的方案為最

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第2章主接線的設(shè)計

2.1電氣主接線的設(shè)計原則

電氣主接線設(shè)計的基本原則為：以下達的設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，根據(jù)國家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟適用、符合國情〞的電力建設(shè)與發(fā)展的方針，嚴格依照技術(shù)規(guī)定和標準，結(jié)合工程實際的具體特點，確鑿地把握原始資料，保證設(shè)計方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。

2.2對主接線設(shè)計的基本要求

主接線應(yīng)滿足經(jīng)濟性、可靠性、靈活性和發(fā)展性等四方面的要求。1.經(jīng)濟性。方案的經(jīng)濟性表達在以下幾個方面。

(1)投資省。主接線要力求簡單，以節(jié)省一次設(shè)備的使用數(shù)量；繼電保護和二次回路在滿足要求前提下，簡化配置、優(yōu)化控制電纜的走向，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜的長度；采取措施，限制短路電流，選用價廉的輕型設(shè)備，節(jié)省開支。

(2)占地面積小。主接線的選型和布置方式，直接影響到整個配電裝置的占地面積。

(3)電能損耗小。經(jīng)濟合理地選擇變壓器的類型（雙繞組、三繞組、自耦變、有載調(diào)壓等）、容量、數(shù)量和電壓等級。

(4)發(fā)展性。主接線可以簡單地從初期接線方式過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間短的狀況下，完成過度期的擴建，且對一次和二次部分的改動工作量最少。

2.可靠性。主接線的可靠性不僅包括開關(guān)、母線等，而且包括相對的繼電保護、自動裝置等。

為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必需滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標準是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策事物，鑒于進行可靠性的定量計算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的狀況，充分地作好調(diào)查研究工作顯得尤為重要。

3.靈活性。電氣主接線的設(shè)計，應(yīng)適合在運行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運行要求。在調(diào)度時，可以靈活地投入或切除發(fā)電機、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負荷。在檢修時，可以便利地停運斷路器、母線及二次設(shè)備，并便利地設(shè)置安全措施，不影響電網(wǎng)的正常運行和對其他用戶的供電。

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2.3待建變電站的主接線方式

擬定可行的主接線方案3種，內(nèi)容包括主變的形式，臺數(shù)以及各級電壓配電裝置的接線方式等，并依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)經(jīng)濟上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰差的方案，保存一種較好的方案。110kv側(cè)的接線

方案(一)單母線分段接線

(1)優(yōu)點

段段分段的單母線的評價為:

a.具有單母線接線簡單、明了、便利、經(jīng)濟、安全等優(yōu)點。

b.較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關(guān)分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關(guān)短路時，非故障母線段可以實現(xiàn)完全不停電，而后者則需短時停電。

c.運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。

d.可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。

(2)缺點

a.任一分段母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要中止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。

b.檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必需停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。由于電壓等級高的斷路器檢修時間較長，對用戶影響甚大。

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方案(二)不分段的雙母線

段段雙母線接線雙母線接線的特點：

1.可輪番檢修母線而不影響正常供電。

2.檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時，只影響該回路供電。

3.工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復供電。4.可利用母聯(lián)斷路器替代引出線斷路器工作。5.便于擴建。

6.由于雙母線接線的設(shè)備較多、配電裝置繁雜，運行中需要用隔離開關(guān)切換電路，簡單引起誤操作；同時投資和占地面積也較大。

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方案(三)單母分段帶旁路接線

段段單母線分段帶旁路

單母分段帶旁路接線的特點：(1)優(yōu)點

a.單母分段帶旁路接線方式采用母線分斷路器和旁路母線斷路器，供電可靠性比單母分段接線更高，運行更加靈活，一般用在35-110kv的變電所的母線。

b.旁路母線是為檢修斷路器而設(shè)的，尋常采用可靠性高，檢修周期長的SF6斷路器，或氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備時，可取消旁路母線。

(2)缺點

a.單母分段帶旁路接線倒閘操作比較繁雜，占地面積比較大，花費比較高。以上三種方案比較：方案（一）主接線供電可靠性與靈活性高，用于110KV，出線回路適合本站設(shè)計，因此此方案可行。方案（二）由于雙母線接線具有較高的可靠性，這種接線在大、中型發(fā)點廠和變電站得到廣泛的使用。用于電源較多、輸送和穿越功率較大、要求可靠性和靈活性較高的場合。因此此方案不可行。方案（三）在供電可靠性與靈活性方面能滿足本站供電要求，但考慮到接線較繁雜，占地面積大且費用較高，所以也不符合要求故110kv側(cè)應(yīng)采用方案（一）的接線。

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35kv側(cè)的接線

方案(一)單母線分段接線

段

段

對用斷路器分段的單母線的評價為:(1)優(yōu)點

1.具有單母線接線簡單、明了、便利、經(jīng)濟、安全等優(yōu)點。

2.較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關(guān)分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關(guān)短路時，非故障母線段可以實現(xiàn)完全不停電，而后者則需短時停電。

3.運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。

4.可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。

(2)缺點

1.任一分段母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要中止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。

2.檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必需停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。由于電壓等級高的斷路器檢修時間較長，對用戶影響甚大。

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方案(二)內(nèi)橋接線

內(nèi)橋接線中,橋回路置于線路斷路器內(nèi)側(cè),此時線路經(jīng)線斷路器和隔離開關(guān)接至橋接點，構(gòu)成獨立單元；而變壓器支路只經(jīng)過隔離開關(guān)與橋接點相連，是非獨立單元。

內(nèi)橋接線的特點為：

(1)線路操作便利。如線路發(fā)生故障，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。

(2)正常運行時變壓器操作繁雜。

(3)橋回路故障或檢修時全廠分裂為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系；同時，出現(xiàn)斷路器故障或檢修時，造成該回路停電。為此，在實際接線中可采用設(shè)外跨條來提高運行靈活性。

內(nèi)橋接線使用于兩回進線兩回出線且線路較長、故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換的運行方式的變電站中。

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主要

I//?IJ1100.5??4.39(KA)XK1?0.114沖擊電流iimp?2.25I//?2.25?4.39?9.87(KA)短路全電流最大有效值

Iimp?1.5I//?1.5?4.39?6.59(KA)短路容量算法

SK1?3UNI???3?110?4.39?835.42(MVA)

當在K2處發(fā)生三相短路時：電源至短路點的總電抗的標么值為：

XK2*?XL2??0.5(XT1??XT2?)?0.109?0.5?(0.215?0.005)?0.214短路電流周期分量的有名值

I//?IJ351.56??7.29(KA)XK2?0.214沖擊電流iimp?2.25I//?2.25?7.29?16.40(KA)短路全電流最大有效值

Iimp?1.5I//?1.5?7.29?10.94(KA)短路容量算法

SK2?3UNI???3?35?7.29?441.41(MVA)

當在K3處發(fā)生三相短路時：電源至短路點的總電抗的標么值為：

XK3*?XL2??0.5(XT1??XT2?)?0.109?0.5?(0.215?0.135)?0.284短路電流周期分量的有名值

I//?IJ105.5??19.37(KA)XK3?0.284沖擊電流iimp?2.25I//?2.25?19.37?43.58(KA)

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短路全電流最大有效值

Iimp?1.5I//?1.5?19.37?29.06(KA)短路容量算法

SK3?3UNI???3?10?19.37?335.10(MVA)

5.3.4短路電流計算結(jié)果表宜宣變短路電流計算結(jié)果表：

短路電流周短路點期分量有名值I（KA）K1K2K3

華支變短路電流計算結(jié)果表：

短路電流周短路點期分量有名值I（KA）K1K2K3

又上述兩表比較可以得出，華支變的短路電流比宜宣變的短路電流要大。所以，在后面的設(shè)備選擇中，應(yīng)當用華支變的短路電流進行校驗。

4.397.2919.37////沖擊電流iimp（KA）6.6612.8135.97全電流Iimp（KA）4.448.5423.99短路容量S（MVA）2.965.6915.99459.7344.53276.95沖擊電流iimp（KA）全電流Iimp（KA）短路容量S（MVA）9.8716.4043.586.5910.9429.06835.42441.41335.1025

第6章設(shè)備的選擇與校驗

6．1電氣選擇的一般條件

正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際狀況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意儉約投資，選擇適合的電氣設(shè)備。

盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全一致，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必需按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。

6．2按短路狀況校驗

㈠短路熱穩(wěn)定校驗

短路電流通過時，導體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，既滿足熱穩(wěn)定的條件為：

2Qd?Qr或I?tjz?Ir2t

式中Qd——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；

Qr——短路時導體和電器設(shè)備允許的熱效應(yīng)；

Ir——時間t內(nèi)允許通過的短時熱穩(wěn)定電流（或短時耐受電流）。㈡電動力穩(wěn)定校驗

電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：

ich?idw或Ich?Idw

式中ich、Ich——短路沖擊電流幅值及其有效值；idw、Idw——允許通過穩(wěn)定電流的幅值和有效值。

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6.3斷路器的選擇

一般6~35kV選用真空斷路器，10kV側(cè)的斷路器都采用真空的斷路器，35~500kV宜選用SF6斷路器，本變電站設(shè)計中110kV和35kV斷路器均采用SF6斷路器，SF6高壓斷路器具有安全可靠，開斷電流性能好，結(jié)構(gòu)簡單，盡寸小，質(zhì)量輕，檢修維護便利等優(yōu)點。

6.3.1110kV側(cè)斷路器的選擇

（1）預選SFM110-110/2000的斷路器

表5-1SFM110-110/2000斷路器參數(shù)

型號項目額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）額定開斷電流（KA）（2）額定電壓的選擇為：Ue?110KV?Uew?110KV（3）額定電流的選擇為：

Imax=

LW6-110計算數(shù)據(jù)1105279.874.39(0.63S)4.39技術(shù)參數(shù)11020008031.5(3S)31.5Pn3Uaccos?=

Sn3Uac=

2?50?1.05=0.527KA,故:Ie?2000A?527A3?115（4）額定開斷電流的檢驗條件為：It=I″=4.39KA?Iek?31.5KA(5)動穩(wěn)定的校驗條件：ich?9.87?idw?80KA

(6)熱穩(wěn)定的校驗取繼電保護保護裝置后備保護動作時間tr=0.6s,斷路器分間時間to=0.03s,則tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV則短路電流熱穩(wěn)定電流為：Qdt?I?tima?4.392?0.63?12.14KA2?s

Qr?It2t?31.52?3?2976.75KA2?s

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2

故：Qr?2976.75KA2?s?Qdt?12.14KA2?sSFM110-110/2000的斷路器，可滿足技術(shù)條件要求

6.3.235kV側(cè)斷路器的選擇

（1）預選LW8-40.5的斷路器

表5-1LW8-40.5斷路器參數(shù)

型號項目額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）額定開斷電流（KA）

（2）額定電壓的選擇為：Ue?35KV?Uew?35KV（3）額定電流的選擇為：

Imax=

LW8-40.5計算數(shù)據(jù)3562816.407.29(0.63S)7.29技術(shù)參數(shù)3516006325(4S)25Pn3Uaccos?=

Sn3Uac=

38.28?1.05=0.628KA,故:Ie?1600A?628A3?37（4）額定開斷電流的檢驗條件為：It=I″=7.29KA?Iek?25KA(5)動穩(wěn)定的校驗條件：ich?16.40?idw?63KA

(6)熱穩(wěn)定的校驗取繼電保護保護裝置后備保護動作時間tr=0.6s,斷路器分間時間to=0.03s,則tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV則短路電流熱穩(wěn)定電流為：Qdt?I?tima?7.292?0.63?33.48KA2?s

Qr?It2t?252?4?2500KA2?s

2故：Qr?2500KA2?s?Qdt?33.48KA2?s

LW8-40.5的斷路器，可滿足技術(shù)條件要求

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6.5.2、35kV進線及母聯(lián)電流互感器選擇

預選LB7-35型號額定一次電流（A）1250

LB7-110型號的電流互感器的額定二次負載確鑿限值系數(shù)：額定電流比500/5

（1）額定電壓的選擇為：Ue?35KV?Uew?35KV（2）額定電流的選擇為：

Imax=

4s熱穩(wěn)定電流（有效值kA）動穩(wěn)定電流（峰值，kA）31.540確鑿級次0.2額定二次負載40確鑿限值系數(shù)20Pn3Uaccos?=

Sn3Uac=

38.28?1.05=0.628KA,故:Ie?1250A?628A3?37(3)動穩(wěn)定的校驗條件：ich?16.40?idw?40KA

(4)熱穩(wěn)定的校驗取繼電保護保護裝置后備保護動作時間tr=0.6s,斷路器分間時間to=0.03s,則tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV則短路電流熱穩(wěn)定電流為：Qdt?I?tima?7.292?0.63?33.48KA2?s

Qr?It2t?31.52?4?3969KA2?s

2Qr?3969KA2?s?Qdt?33.48KA2?s

經(jīng)校驗所選的電流互感器附合要求。

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6.5.3、10kV進線及母聯(lián)電流互感器選擇

預選LZZBJ9-10型號額定一次電流（A）2500

LZZBJ9-10型號的電流互感器的額定二次負載確鑿限值系數(shù)：額定電流比2500/5確鑿級次0.5額定二次負載40確鑿限值系數(shù)201s熱穩(wěn)定電流（有效值kA）動穩(wěn)定電流（峰值，kA）10080（1）額定電壓的選擇為：Ue?10KV?Uew?10KV（2）額定電流的選擇為：

Imax=

Pn3Uaccos?=

Sn3Uac=

11.2?1.05=0.648KA,故:Ie?2500A?648A

3?10.5(3)動穩(wěn)定的校驗條件：ich?43.58?idw?80KA

(4)熱穩(wěn)定的校驗取繼電保護保護裝置后備保護動作時間tr=0.6s,斷路器分間時間to=0.03s,則tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV則短路電流熱穩(wěn)定電流為：Qdt?I?tima?19.372?0.63?236.37KA2?s

Qr?It2t?1002?1?10000KA2?s

2故：Qr?10000KA2?s?Qdt?236.37KA2?s

經(jīng)校驗所選的電流互感器附合要求。

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第4章繼電保護的配置

4．1繼電保護的基本知識

在變電所的設(shè)計和運行中，當電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行的可能性，如設(shè)備的相間短路、對地短路及過負荷等故障。

為了保證用戶的可靠供電，防止電氣設(shè)備的損壞及事故擴大，應(yīng)盡快地將故障切除。這個任務(wù)靠運行人員進行手動操作控制是無法實現(xiàn)的，必需由繼電保護裝置自動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備切除，而當不正常運行狀況時，要自動地發(fā)出信號以便及時處理，這就是繼電保護的任務(wù)。

4.2線路的繼電保護配置

4.2.1110kV側(cè)繼電保護配置

1.反映相間短路的保護配置：裝設(shè)相間短路后備保護（相間距離保護）和輔助保護（電流速斷保護）

2.反映接地短路的保護配置:對110kV,裝設(shè)全線速動保護。

3.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(yīng)用。

故在本設(shè)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％，TⅠ約為0.1S，其次段的保護范圍為本線路全長并延伸至下一線路的一部分，TⅡ約為0.5—0.6S，距離第一段和其次段構(gòu)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，和本線路第一段和其次斷保護的近后備。

110kV以上電壓等級的電網(wǎng)尋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(shè)接地保護。

4.2.235kV、10kV側(cè)繼電保護配置

從《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》中查得，在35kV、10kV側(cè)無時限和帶時限電流速斷保護協(xié)同，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，還必需裝設(shè)第三套電流保護，即定時限過電流保護。

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4.3變壓器的繼電保護

變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來研總的影響。同時大容量的電力變壓器也是十分寶貴的元件，因此，必需根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的繼電保護裝置。

變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障，油箱內(nèi)部故障包括相間短路，繞組的匝數(shù)短路和單相接地短路，外部故障包括引線及套管處會產(chǎn)生各相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是由外部短路或過負荷引起的過電流油面降低和過勵磁等。

對于上述故障和不正當工作狀態(tài)，根據(jù)DL400--91《繼電器保護和安全起動裝置技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護：

1、瓦斯保護

為了反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低的保護。它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。

2、縱差動保護或電流速斷保護

為了反應(yīng)變壓器繞組和引出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)縱差保護或電流速動保護。

3、縱差動保護適用于

并列運行的變壓器，容量為6300KVA以上時；單獨運行的變壓器，容量為10000KVA以上時；發(fā)電廠常用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300KVA以上時。電流速斷保護適用于1000KVA以下的變壓器，且其過電流保護的時限大于0.5S時。

4、過流保護

過電流保護，一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流；為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設(shè)過電流保護。

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5、復合電壓啟動的過電流保護

復合電壓啟動的過電流保護，一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏度不滿足要求的降壓變壓器上；

6、過負荷保護

對400KVA以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的狀況，裝設(shè)過負荷保護.變壓器的過負荷電流，大多數(shù)狀況下都是三相對稱的，因此只需裝設(shè)單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側(cè)過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器。

7、零序過流保護

對于大接地電流的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式。

4.3.1主變壓器保護

1、瓦斯保護：作為變壓器的主保護，反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障，包括繞組的相間短路，接地短路，匝間短路以及鐵芯燒損，油面降低等。輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。

2、縱差保護：作為主變壓器的主保護，反應(yīng)變壓器繞組、套管和引出線上的相間短路，大電流接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地、短路以及繞組匝間短路，采用三相CT分別裝于主變?nèi)齻?cè)四點上用專用的CT。

3、復合電壓啟動的定時限過流保護：是瓦斯保護、縱差保護的后備保護，反應(yīng)發(fā)生各種不對稱短路時出現(xiàn)的負序電壓。

4、零序電流保護：反應(yīng)變壓器外部接地短路。

5、過負荷保護：反應(yīng)變壓器對稱過負荷，保護接于一相電流上，常延時動作于信號，和過流保護共用一個CT。

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4．4．備自投和自動重合閘的設(shè)置

4．4．1．備用電源自動投入裝置的含義和作用

備用電源自動投入裝置是指當工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動地將備用電源投入或?qū)⒂秒娫O(shè)備自動切換到備用電源上去，使用戶不至于停電的一種自動裝置，簡稱備自投。一般在以下狀況裝設(shè)：

1、發(fā)電廠的廠用電和變電所的所用電。

2、有雙電源供電的變電所和配電所，其中一個電源經(jīng)常斷開作為備用。3、降壓變電所內(nèi)裝有備用變壓器或互為備用的母線段。4、生產(chǎn)過程中某些重要的備用機組。

該變電所的10KV母線為單母分段接線形式，變電所內(nèi)有兩臺主變壓器，正常運行時為兩臺變壓器分裂運行，其備用方式為互為備用的“暗備用〞，因此考慮在母聯(lián)斷路器上裝設(shè)有備自投裝置以提高供電的可靠性。

4．4．2．自動重合閘裝置

電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗說明，架空線路故障大多是瞬時故障。在線路上發(fā)生瞬時故障時，線路被保護斷開后，由自動重合閘裝置再進行一次合閘，恢復供電，從而大大提高供電的可靠性。重合閘在電力系統(tǒng)中有重要的作用：

1、大大提高供電的可靠性，減少停電次數(shù)，特別時對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著。

2、提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。

3、彌補輸電線路耐雷水平將定的影響。在電力系統(tǒng)中，10KV線路一般不裝設(shè)避雷線，35KV線路一般只在進線端1-2km范圍內(nèi)裝設(shè)避雷線，線路耐雷水平較低，裝自動重合閘后，可提高供電可靠性。

4、對斷路器本身由于機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，能其改正的作用。

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第8章防雷與接地方案的設(shè)計

8.1防雷保護

8.1.1直擊雷保護

直擊雷過電壓：雷電直接擊中電氣線路、設(shè)備或建筑物而引起的過電壓，又稱直擊雷。在雷電的主放電過程中，其傳播速度極快（約為光速的50%-10%），雷電壓幅值達10-100MV，雷電流幅值達數(shù)百千安，伴以猛烈的光、熱、機械效應(yīng)和危險的電磁效應(yīng)以及猛烈的閃絡(luò)放電，具有猛烈的破壞性和對人員的殺傷性。

110KV配電裝置、主變壓器為戶外布置、采用在構(gòu)架上設(shè)置2支避雷針，及其余設(shè)備均為戶內(nèi)布置，采用配電樓屋頂設(shè)避雷帶，和避雷針聯(lián)合作為防直擊雷保護，確保戶外主變壓器、110KV配電裝置在其聯(lián)合保護范圍內(nèi)。避雷帶采用Ф16的熱鍍鋅圓鋼，避雷針與建筑物鋼筋隔離，并采用3根引下線與主接地網(wǎng)相連接，連接點與其他設(shè)備接地點的電氣距離應(yīng)滿足規(guī)范要求。

8.1.2侵入波保護

雷電波入侵(高電位侵入):架空線路遭遇雷擊或感應(yīng)累的影響,在線路上形成沿線路傳播的高電壓行波.此種電壓波入侵到建筑物內(nèi)或進入電氣設(shè)備造成過電壓。據(jù)統(tǒng)計城市中雷擊事故的50%-70%是由于這種雷電波侵入造成的。因此，在工廠中應(yīng)予以重視，對其危害給予足夠的防護。為防止線路侵入雷電波的過電壓，在110KV進線，10KV母線橋及10KV每段母線上分別安裝氧化鋅避雷器。為保護主變壓器中性點絕緣，在主變110KV側(cè)中性點裝設(shè)氧化鋅避雷器。10KV并聯(lián)電容器根據(jù)規(guī)定裝設(shè)氧化鋅避雷器保護。

8.2接地裝置的設(shè)計

本變電站主接地網(wǎng)以水平接地體加垂直地極構(gòu)成，水平接地體采用Ф16熱鍍鋅圓鋼，垂直接地極用∠50×50×2500和∠50×50×3000兩種長度的熱鍍鋅角鋼，布置盡量利用配電室以外的空地。變電站主接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)滿足R≤0.5Ω的要求。如實測接地電阻值不能滿足要求，則需擴大接地網(wǎng)面積或采取其他降阻措施。

40

所有設(shè)備的底座或基礎(chǔ)槽鋼均采用Φ16的熱鍍鋅圓鋼焊接并接入主接電網(wǎng)，與主接地網(wǎng)可靠焊接。帶有二次繞組的設(shè)備底座應(yīng)采用兩根接地引下線，與電網(wǎng)兩個不同點可靠焊接。施工中應(yīng)保證避雷針（網(wǎng)）引下線與主接地網(wǎng)的地下連接點至變壓器和10KV及以下設(shè)備的接地線與接地網(wǎng)的地下連接點沿接地體的長度不小于15m。

變電站四周與人行道相鄰處，設(shè)備與主網(wǎng)相連接的均壓帶。主控室內(nèi)采取防靜電接地及保護接地措施。

第7章補償裝置

7．1補償裝置的種類和作用

補償裝置可分并聯(lián)補償裝置和串聯(lián)補償裝置兩類。

（1）對220kV及以上電網(wǎng)中的串聯(lián)電容補償裝置，利用其電容抵消部分線性電感，相當于縮短線路的長度，曾強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸送能力。一般將串聯(lián)補償裝置與線路中間的開關(guān)站或變電所合建在一起。當無中間開關(guān)站或變電所時，才將串補償裝置設(shè)在末端變電所中。1、串聯(lián)補償裝置

（2）對110kV及以下電網(wǎng)中串聯(lián)電容補償裝置，主要用于減少線路電壓降，降低受端電壓波動，提高供電水平和質(zhì)量。而在閉