【S市110kV變電站電氣二次初步設(shè)計12000字（論文）】

S市110kV變電站電氣二次初步設(shè)計摘要：本文通過對麻城市的區(qū)域考察，通過背景研究發(fā)現(xiàn)了變電站建設(shè)的重要性，以及麻城市的需求，主要對麻城市110kV的YTH變電站進行了二次初步設(shè)計。首先對變電站進行了總體規(guī)劃，分別對其建設(shè)規(guī)模、負荷資料進行了具體分析和規(guī)劃，對變電站中的關(guān)鍵組成部分變壓器進行了選型，并確實其建設(shè)數(shù)量和主要技術(shù)參數(shù)；同時，對系統(tǒng)的主接線進行了具體分析。其次，對電力系統(tǒng)的電氣主接線進行了設(shè)計，根據(jù)主接線的設(shè)計要求，對其進行了具體路線設(shè)計和規(guī)劃，并繪制了主接線原理圖；最后，對變電站設(shè)計過程中的主要參數(shù)進行了計算，對關(guān)鍵元器件進行選用并校核其關(guān)鍵參數(shù)；同時重點對繼電保護裝置進行了設(shè)計分析。關(guān)鍵詞：變電站二次短路電氣設(shè)備目錄1原始資料分析 41.1變電站總體規(guī)劃 41.1.1建設(shè)規(guī)模 41.1.2負荷資料分析 41.1.3變壓器的選擇及數(shù)量確定 41.2系統(tǒng)主接線分析 52電氣主接線設(shè)計 62.1主接線的設(shè)計要求 62.2主接線的具體設(shè)計 72.3電氣主接線圖 83短路電流計算 93.1短路電流計算的重要性 93.2短路點分析 103.3高壓側(cè)短路電路相關(guān)計算 113.4低壓側(cè)短路電路相關(guān)計算 124導(dǎo)體及電氣設(shè)備選擇 124.1電氣設(shè)備選擇原則 124.2主要電氣設(shè)備的選擇 134.2.1主變壓器的參數(shù)校核 134.2.2斷路器的選擇 144.2.3隔離開關(guān)的選擇 164.2互感器的選擇 174.2.1電壓互感器的選擇和校驗 174.2.2電流互感器的選擇和校驗 184.3避雷器的選擇 195繼電保護配置方案及整定計算 205.1變壓器的保護配置及整定計算 205.1.1瓦斯保護 205.1.2縱聯(lián)差動保護 205.1.3零序電流整定計算 215.1.4過負荷整定計算 215.210kV線路整定計算 216總結(jié) 22

1原始資料分析1.1變電站總體規(guī)劃1.1.1建設(shè)規(guī)模麻城市110kVYTH變電站建設(shè)工程，其工程規(guī)模主變終期3×50MVA，本期1×50MVA。110kV側(cè)終期采用單母線分段接線，出線4回；本期采用單母線接線，出線2回，利用現(xiàn)有可用的部分線路，結(jié)合新建設(shè)的部分線路，分別接至白果220kV變電站和木子店110kV變電站。10kV側(cè)終期采用單母線三分段接線，出線36回；本期采用單母線接線，出線12回。1.1.2負荷資料分析根據(jù)《麻城市城市總體規(guī)劃（2012-2030）》中的市域電力工程規(guī)劃，麻城市預(yù)測其市域2020年用電量為22.48億kWh，2030年用電量為30.40億kWh，預(yù)測其最大電負荷：2020年為608MW、2030年為822MW。變電站規(guī)模規(guī)劃在2030年麻城市總區(qū)域內(nèi)共包括有5座220kV變電站、20座110kV變電站、16座35kV變電站。麻城市YTH變電站主要供電范圍為YTH整個區(qū)域，通過對該區(qū)域的地理位置以及用電情況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)近年來，該區(qū)域逐步發(fā)展撿拾，建成了各類產(chǎn)業(yè)項目，區(qū)域內(nèi)的用電負荷快速增長。結(jié)合城市總體電力規(guī)劃，對區(qū)域內(nèi)的用電負荷進行預(yù)測，從而對變電站變電容量進行分析?？紤]相鄰變電站的負荷能力，通過比較逐年用電量和最高負荷的增長速度，以容載比范圍為1.8~2.2考慮得出到2021年、2030年需要110kV變電容量分別為1.68×106kV、2.21×106kV，最大電負荷為38.6MW、74.3MW。本文設(shè)計的變電站主變?nèi)萘恳宰冸娬驹诮ǔ赏度胧褂煤螅?年內(nèi)不進行擴建為基本要求，進行主變?nèi)萘康倪x擇，選擇結(jié)果為終期建設(shè)3×50MVA，本期建設(shè)1×50MVA。1.1.3變壓器的選擇及數(shù)量確定主變壓器是變電站建立完成投入使用的關(guān)鍵，是整個設(shè)計的關(guān)鍵裝置，其主要作用是進行功率輸出，主要輸出對象是電力系統(tǒng)或者是電力使用者，同時主接線形式以及相關(guān)電路安排配置都需要先確定主變壓器的容量和數(shù)量，才能進行相關(guān)的形式設(shè)計和具體結(jié)構(gòu)配置。通過查閱相關(guān)資料，得出以下幾點變壓器選擇要求：（1）根據(jù)變電站的設(shè)計使用年限、初次設(shè)計的容量和最大負荷，要滿足未來十年內(nèi)的電力發(fā)展，區(qū)域內(nèi)用電量使用情況。（2）滿足輸送功率的要求，符合系統(tǒng)的線路設(shè)計、載荷大小和相關(guān)的運行模式。（3）考慮實際投產(chǎn)使用后各方面的影響因素，主要包括損壞、用電量超負荷和臨時故障等，其主要體現(xiàn)在變電站運行過程中，某線路下的主變電壓器發(fā)生故障，而無法正常運行或是無法使用，其余的主變壓器要保證變電站的正常運作，主要變電工作要達到變電站正常運轉(zhuǎn)的百分之八十左右；在線路架設(shè)中，如果某一臺主要的變壓器無法工作，要保證區(qū)域內(nèi)的其他變壓器都可正常工作，不受其影響而發(fā)生故障或是功率輸出大小的改變，滿足兩種類型的負荷供電需求。即對滿足正常運轉(zhuǎn)時的負荷進行計算：S式中，SM——可承受的最大負荷，MVA；N——變電站的主變壓器數(shù)量，臺。為保證所設(shè)計的變電站的可靠性以及輸送電力的穩(wěn)定性，選擇主變壓器為三相兩繞組低噪音低損耗油浸式有載調(diào)壓變壓器，型號為SZ11-50000/110，具體參數(shù)見表1-1。表1-1主變壓器的具體參數(shù)工期型號額定容量電壓比接線組別終期/本期SZ11-50000/11050MVA110±8×1.25％/10.5kVYN,d111.2系統(tǒng)主接線分析根據(jù)麻城市YTH區(qū)域的電網(wǎng)現(xiàn)狀，結(jié)合兩個分別要接入的變電站，即白果220kV變電站和木子店110kV變電站，對其接入系統(tǒng)方案進行具體分析。（1）接入白果220kV變電站本文所設(shè)計的110kV變電站由220kV白果變電站作為供電電源，本期出線兩回接入系統(tǒng)。以鋼芯鋁絞線為導(dǎo)線，采用分段接線形式，本期單母線接線，規(guī)劃具體輸送線路，并架設(shè)光纜接至白果220kV變電站。（2）接入木子店110kV變電站本文所設(shè)計的110kV變電站也由110kV白果變電站作為供電電源，本期出線兩回，雙回設(shè)計接入系統(tǒng)。同樣以鋼芯鋁絞線為導(dǎo)線，利用現(xiàn)有的路線，進行路線設(shè)計，在線路上架設(shè)12芯的光纜到木子店110kV變電站。2電氣主接線設(shè)計2.1主接線的設(shè)計要求電氣主接線是整個變電站重要組成部分，整個變電站的運行都依靠主接線的運輸和傳遞，是將各個裝置設(shè)備連接起來的重要電路。根據(jù)主接線的主要作用和重要性對其提出以下幾點要求：（1）可靠性可靠性主要指在系統(tǒng)中某個元件或是結(jié)構(gòu)，在指定的條件下可以良好的運用其自身的功能，完成系統(tǒng)中的主要任務(wù)，發(fā)揮其在系統(tǒng)里的作用。在電氣主接線中，其主要要完成電力在各個設(shè)備之間的運輸工作，為保證整個電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，電氣主接線的設(shè)計必須滿足可靠性的要求。（2）靈活性在設(shè)計方面，靈活性主要包括所設(shè)計產(chǎn)品的適應(yīng)性（即適合于多種情況下使用）和產(chǎn)品的可修改可完善。在電氣主接線設(shè)計過程中，首先要考慮到設(shè)計線路的使用范圍、使用環(huán)境和線路的適用性，保證線路在不同的環(huán)境條件下均可以正常使用，不會發(fā)生斷開，磨損的情況，保證線路可大范圍使用，可以方便快捷的連接各個裝置，適用性強。其次，考慮設(shè)計的可修改和可完善的情況，當變電站的供電需求增大，或是布局結(jié)構(gòu)的改變，主接線要有足夠的靈活性，可在空間范圍允許的情況下，進行線路的改變，多接線路進行擴容，或者在某處線路發(fā)生故障，可進行更換、維修。（3）經(jīng)濟性經(jīng)濟性是每個設(shè)計或是每個產(chǎn)品都需要考慮的實際問題，要在滿足所有設(shè)計需求的條件下，盡可能的降低成本。在電氣主接線方面主要體現(xiàn)在要合理規(guī)劃線路，盡可能縮短線路；可采用新舊線路共同使用，在線路規(guī)劃合理的條件下，盡可能使用已有且符合使用要求的舊線路。因此，主接線設(shè)計要在滿足各項使用要求的前提下，盡可能的減低成本。2.2主接線的具體設(shè)計電氣主接線的類型主要有5種：單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線和增設(shè)旁路母線接線。（1）110kV電壓側(cè)接線根據(jù)相關(guān)規(guī)定和資料的查閱，本文所設(shè)計的變電站110kV側(cè)終期采用單母線分段接線，出線4回；本期采用單母線接線，出線2回。單母線接線的主要特點是只有一組母線將各個配電裝置連接在一起，各個電源連接通電開關(guān)，都會匯集到同一組母線上，如圖2-1所示。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、接線方便、實際操作較為便捷，并且在后期如果變電站進行擴建，比較方便線路改造。其主要適用于出線少于2回的110kV~220kV配電系統(tǒng)連接。圖2-1單母線接線單母線分段接線是將單母線進行分段，根據(jù)設(shè)計需要分成幾段，每段中包含2個保護開關(guān)和1個斷路器，與電源相連，主要配置為出線回路，如圖2-1所示。其主要特點是可靠性更強，并且進一步提高了供電系統(tǒng)的靈活性。其主要優(yōu)點是可保障各個供電回路的穩(wěn)定性，最大化的實現(xiàn)互不干擾，降低牽連的斷電情況；當電路系統(tǒng)中某一處發(fā)生故障時，保證其余電路均可正常運行，極大程度的提高了電力系統(tǒng)的可用性。圖2-2單母線分段接線（2）10kV電壓側(cè)接線通過查閱相關(guān)資料，結(jié)合具體的規(guī)定要求由，《電力工程電氣設(shè)計手冊》可得，6~10kV的配電裝置通常情況下是屋內(nèi)布置。根據(jù)本文設(shè)計的10kV側(cè)的負荷能力和其可靠性要求，，設(shè)計10kV側(cè)終期采用單母線三分段接線，出線36回；本期采用單母線接線，出線12回。2.3電氣主接線圖綜上所述，110kV側(cè)終期采用單母線分段接線，出線4回；本期采用單母線接線，出線2回。麻城市110kVYTH變電站電氣主接線圖，如圖2-2所示。圖2-2電氣主接線圖3短路電流計算3.1短路電流計算的重要性每個投入使用的變電站，隨著使用時間的增加，所承受的負荷增大，部分電氣設(shè)備都會產(chǎn)生短路現(xiàn)象，每當短路現(xiàn)象發(fā)生時，都會一定程度上的影響各個連接設(shè)備的安全性，對整個電氣系統(tǒng)的可靠性也產(chǎn)生了不利影響，也會造成更多的電力損耗。經(jīng)過以上分析，在變電站設(shè)計過程中，必須進行短路電流的計算，結(jié)合相關(guān)計算結(jié)果，將其作為一項參數(shù)，在設(shè)備的選擇和電路保護裝置的設(shè)計計算中，進行合理運用，從而保證系統(tǒng)設(shè)計的可用性，進一步確保變電站電力系統(tǒng)的安全運行，也可以提高變電站的供電能力，降低電力損耗。3.2短路點分析本文所設(shè)計的110kV的電力系統(tǒng)，根據(jù)相關(guān)資料選擇其短路電流為31.5kA。對其短路點進行分析，短路點如圖3-1所示為d1和d2點。短路點分別分布在高壓一側(cè)和低壓一側(cè)。圖3-1短路點分析圖對系統(tǒng)的基準值進行計算，具體內(nèi)容如下：（1）基準容量：一般情況下選擇100MVA。（2）基準電壓：通常為額定電壓的1.05倍，計算公式如下：UU經(jīng)計算，得出Uj1（110kV的基準電壓）為115kV；Uj2（10kV的基準電壓）為10.5kV（3）基準電流：結(jié)合基準電壓進行計算，公式如下：II經(jīng)計算，得出110kV側(cè)基準電流為0.50kA，10kV側(cè)基準電流為5.49kA。（4）計算各個元件的阻抗標幺值標幺值表示一種沒有單位的物理量，某個元件的標幺值是該元件的實際值與其標準值之比，二者單位相同。1）母線的阻抗標幺值設(shè)定110kV的線路中，最大的短路電流值為25kA，則得出系統(tǒng)線路的最大阻抗標幺值：X得出其值為0.067。2）主變壓器的阻抗標幺值計算公式如下：X得出其值為0.21。（5）主變壓器的短路阻抗經(jīng)相關(guān)參數(shù)計算，選擇變壓器的短路阻抗為10.5%。3.3高壓側(cè)短路電路相關(guān)計算高壓側(cè)即為110kV側(cè)的電路，高壓側(cè)的短路點經(jīng)過上述分析，確定在d1點的位置，下面重點計算該側(cè)電路發(fā)生短路時總電抗、三相短路電流和短路容量等主要參數(shù)。（1）總電抗標幺值總電抗標幺值即為上述計算所得的110kV側(cè)母線的阻抗標幺值，即X計算得，高壓側(cè)的總電抗標幺值為0.067。（2）三相短路電路的有效值計算公式如下：I得出周期分量有效值為7.49kV。（3）各部分短路電流三相短路沖擊電流，計算公式如下：iI得出沖擊電流為19.1kA。三相短路電流最大有效值：I得出最大有效值為11.3kA。（4）三相短路容量S經(jīng)計算得出結(jié)果為1492MVA。3.4低壓側(cè)短路電路相關(guān)計算低壓側(cè)即為10kV側(cè)的電路，低壓側(cè)的短路點經(jīng)過上述分析，選取在d2點的位置。與高壓側(cè)相同，進行相關(guān)的短路電路主要參數(shù)計算（1）總電抗標幺值低壓側(cè)總電抗標幺值為上述計算所得的110kV側(cè)母線的阻抗標幺值與主變壓器阻抗標幺值之和，即X經(jīng)計算得，低壓側(cè)總電抗標幺值為0.277。（2）三相短路電路的有效值計算公式如下：I得出周期分量有效值為19.85kV。（3）各部分短路電流三相短路沖擊電流，計算公式如下：iI得出沖擊電流為50.61kA。三相短路電流最大有效值：I得出最大有效值為29.97kA。（4）三相短路容量S經(jīng)計算得出結(jié)果為361MVA。4導(dǎo)體及電氣設(shè)備選擇4.1電氣設(shè)備選擇原則電氣設(shè)備是整個變電站中最基礎(chǔ)的設(shè)施，是支撐整個電力系統(tǒng)正常良好運行的的關(guān)鍵，因此電氣設(shè)備的選擇十分重要，在變電站的設(shè)計過程中有著舉足輕重的地位。在進行變電站電氣設(shè)備的選擇時，要考慮方方面面的影響因素，要根據(jù)變電站的不同地理位置，不同氣候環(huán)境，考慮外部因素對電氣設(shè)備的影響，要根據(jù)變電站的設(shè)計承載能力、變電能力，考慮電氣設(shè)備的使用性能和可靠性能。電氣設(shè)備的主要選擇原則：（1）符合國家電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范，同時具有可長期使用壽命，保證后續(xù)的建設(shè)發(fā)展；（2）符合設(shè)備使用地區(qū)的環(huán)境和氣候要求，對潮濕、干燥、悶熱等環(huán)境有較強的適應(yīng)性；（3）進行多套電氣設(shè)備選擇，在滿足系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，進行多項組合，選擇出最優(yōu)組合，其要具有良好的實用性、可靠性和經(jīng)濟性。（4）所選擇的電氣設(shè)備要與整個工程建設(shè)保持一致，相互協(xié)調(diào)，有良好的適應(yīng)性和一致性。本文設(shè)計的變電站中主要電氣設(shè)備包括主變壓器、斷路器、隔離開關(guān)和互感器等，下面對這些電氣設(shè)備進行具體的選擇，并對相關(guān)元器件進行校驗，保證整個電氣設(shè)備和其組成的系統(tǒng)穩(wěn)定運行能力。4.2主要電氣設(shè)備的選擇4.2.1主變壓器的參數(shù)校核主變壓器是變電站建設(shè)中的核心裝置，一般情況下，變壓器的選擇要考慮變電站負荷情況，當變電站較大，承擔兩級以上的負荷時，要求裝配兩臺主變壓器，保證整個變電站的運行，即便有一臺出現(xiàn)問題，無法運作時，其余主變也有可以保障整個系統(tǒng)的正常運作。(1)高壓側(cè)（110kV）主變壓器具體參數(shù)校核1）主變額定電流：I計算得，251A。2）主變持續(xù)工作電流：I計算得，高壓側(cè)主變持續(xù)工作電流為263.6A。3）母線額定電流I計算得母線額定電流與主變額定電流一致，為251A。4）母線持續(xù)工作電流I計算得，高壓側(cè)母線持續(xù)工作電流為263.6A。5）母線側(cè)短路電流I6）母線短路沖擊電流i得出結(jié)果為19.1kA。7）母線短路熱穩(wěn)性校核根據(jù)不同時間節(jié)點，進行校核計算，具體計算公式如下：Q取時間t為1s、2s、3s、4s進行結(jié)果值計算，結(jié)果分別為56.1kA2·s、112.2kA2·s、168.3kA2·s、224.4kA2·s。(1)低壓側(cè)（10kV）主變壓器具體參數(shù)校核1）主變額定電流：I計算得，2749.3A。2）主變持續(xù)工作電流：I計算得，低壓側(cè)主變持續(xù)工作電流為2886.7A。3）母線額定電流I計算得母線額定電流與主變額定電流一致，為2749.3A。4）母線持續(xù)工作電流I計算得，高壓側(cè)母線持續(xù)工作電流為2886.7A。5）母線側(cè)短路電流I6）母線短路沖擊電流i得出結(jié)果為50.61kA。7）母線短路熱穩(wěn)性校核計算公式如下：Q取時間t為1s、2s、3s、4s進行結(jié)果值計算，結(jié)果分別為394kA2·s、788kA2·s、、1182kA2·s、、21576kA2·s、4.2.2斷路器的選擇斷路器是電氣設(shè)備中的重要元器件，斷路器主要功能是連接入電路中是可以承載電流和控制電路開啟閉合，此外，其對電路起一個保護作用，在電路發(fā)生異常出現(xiàn)短路現(xiàn)象或者電路中的元器件發(fā)生損壞，造成電路過載等情況時，可以自動切斷電路，從而保障整個電路的安全性。通過斷路器各個型號的比較，以及所設(shè)計變電站中各個電路短路情況，在高壓側(cè)選擇SF-100斷路器，主要技術(shù)參數(shù)如表4-1所示。表4-1高壓側(cè)斷路器主要參數(shù)表型號額定電壓kV額定電流A工作電壓上限kV額定斷流容量kA動穩(wěn)定電流kA熱穩(wěn)定電流kASF-1001103150145408040SF斷路器屬于氣體絕緣式斷路器，其主要特點是使用時效長、體積小巧、便于安裝和易于維修，目前大部分的電氣設(shè)備中采用此類型的斷路器。對選擇的斷路器進行校驗，具體過程如下：（1）額定電壓斷路器的額定電壓應(yīng)大于所要安裝電路系統(tǒng)的電壓，即U有本文設(shè)計參數(shù)可得，系統(tǒng)電壓U0為110kV，所選取的斷路器額定電壓為110kV。（2）額定電流已知主變最大持續(xù)工作電流Icx為263.6A，斷路器的額定電流Ide為3150A，則I（3）額定斷開電流已知所設(shè)計電路中高壓側(cè)的短路電流Is1為7.49kA，所選斷路器的額定斷開電流Idk為40kA，則得出I（4）短路動穩(wěn)定斷路器的動穩(wěn)定檢驗主要是與高壓側(cè)短路沖擊電流的有效值進行比較，其需要滿足I由上述參數(shù)可得短路動穩(wěn)定電流為80kA，高壓側(cè)沖擊電流為19.1kA。（5）短路熱穩(wěn)定斷路器的熱穩(wěn)定主要滿足其熱承受能力要大于電路中的熱量，主要得出以下公式，I已知Irw2為40kA，t取3s，計算得出4800kA2·s、，其結(jié)果大于高壓側(cè)熱穩(wěn)定計算值224.4kA2·s、綜上所述，根據(jù)各個電流及穩(wěn)定性計算，所選擇的高壓側(cè)斷路器均符合要求。在低壓側(cè)選擇ZN28-12斷路器，主要技術(shù)參數(shù)如表4-2所示。表4-2低壓側(cè)斷路器主要參數(shù)表型號額定電壓kV額定電流A工作電壓上限kV額定斷流容量kA動穩(wěn)定電流kA熱穩(wěn)定電流kAZN28-121031501231.58040對選擇的斷路器進行校驗，具體過程如下：（1）額定電壓斷路器的額定電壓應(yīng)大于所要安裝電路系統(tǒng)的電壓，即U有本文設(shè)計參數(shù)可得，系統(tǒng)電壓U0為10kV，所選取的斷路器額定電壓為10kV。（2）額定電流已知主變低壓側(cè)最大持續(xù)工作電流Icxd為439.9A，斷路器的額定電流Ide為3150A，則I（3）額定斷開電流已知所設(shè)計電路中低壓側(cè)的短路電流Is2為19.85kA，所選斷路器的額定斷開電流Idk為31.5kA，則得出I（4）短路動穩(wěn)定斷路器的動穩(wěn)定檢驗主要是與高壓側(cè)短路沖擊電流的有效值進行比較，其需要滿足I由上述參數(shù)可得短路動穩(wěn)定電流為80kA，高壓側(cè)沖擊電流為50.61kA。（5）短路熱穩(wěn)定校核公式：I已知Irw2為40kA，t取3s，計算得出4800kA2·s，其結(jié)果大于高壓側(cè)熱穩(wěn)定計算值788kA2·s綜上所述，根據(jù)各個電流及穩(wěn)定性計算，所選擇的斷路器均符合要求。4.1.3隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)在整個電路設(shè)計中是必要存在的，其主要作用是隔離電源、閉合開關(guān)，可以安裝在小型電路路段，控制小電流的接通和斷開。隔離開關(guān)的主要安裝位置包括以下幾處：（1）斷路器兩側(cè)，可將斷路器在指定要求下進行所連電路切斷，便于斷路器的更換或者檢修；（2）對于主線上的避雷裝置和互感器之間，組合安裝一組隔離開關(guān)，同樣可保證兩者之間的電路斷開和連接，便于設(shè)備元件的檢修和調(diào)整，同時，可在安裝隔離開關(guān)的基礎(chǔ)上，根據(jù)電路的不同需要在安裝帶有接地刀閘的隔離開關(guān)；（3）在一些連接點上的普通變壓器也應(yīng)通過隔離開關(guān)與地線連接。根據(jù)相關(guān)電氣設(shè)備的選型要求，結(jié)合本文所設(shè)計的變電站相關(guān)參數(shù)，電路高壓側(cè)選擇GW4-126型隔離開關(guān)，其主要參數(shù)見表4-3。表4-3隔離開關(guān)主要參數(shù)型號額定電壓kV額定電流A額定斷流容量kA動穩(wěn)定電流kA熱穩(wěn)定電流kAGW4-1261102000408040（1）額定電壓隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于所要安裝電路系統(tǒng)的電壓，即U有本文設(shè)計參數(shù)可得，系統(tǒng)電壓U0為110kV，所選取的隔離開關(guān)的額定電壓為110kV。（2）額定電流已知主變最大持續(xù)工作電流Icx為263.6A，隔離開關(guān)額定電流Il為2000A，則I（3）額定斷開電流已知所設(shè)計電路中高壓側(cè)的短路電流Is1為19.85kA，所選隔離開關(guān)的額定斷開電流Ile為40kA，則得出I（4）短路動穩(wěn)定隔離開關(guān)的動穩(wěn)定電流與高壓側(cè)短路沖擊電流的有效值進行比較，其需要滿足I由上述參數(shù)可得短路動穩(wěn)定電流為80kA，高壓側(cè)沖擊電流為19.1kA。（5）短路熱穩(wěn)定隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定校核，主要是其短時間的受熱能力要大于電路中的熱量，主要得出以下公式，I已知Irw2為40kA，t取3s，計算得出4800kA2·s，其結(jié)果大于高壓側(cè)熱穩(wěn)定計算值224.4kA2·s綜上所述，根據(jù)各個電流及穩(wěn)定性計算，所選擇的高壓側(cè)隔離開關(guān)均符合要求。電路高壓側(cè)選擇GN30-10D型隔離開關(guān)，其主要參數(shù)見表4-3。表4-3隔離開關(guān)主要參數(shù)型號額定電壓kV額定電流A額定斷流容量kA動穩(wěn)定電流kA熱穩(wěn)定電流kAGN30-10D11031504010040（1）額定電壓隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于所要安裝電路系統(tǒng)的電壓，即U有本文設(shè)計參數(shù)可得，系統(tǒng)電壓U0為110kV，所選取的隔離開關(guān)的額定電壓為110kV。（2）額定電流已知主變最大持續(xù)工作電流Icxd為439.9A，隔離開關(guān)額定電流Ide為3150A，則I（3）額定斷開電流已知所設(shè)計電路中高壓側(cè)的短路電流Is2為19.85kA，所選隔離開關(guān)的額定斷開電流Ile為40kA，則得出I（4）短路動穩(wěn)定隔離開關(guān)的動穩(wěn)定電流與高壓側(cè)短路沖擊電流的有效值進行比較，其需要滿足I由上述參數(shù)可得短路動穩(wěn)定電流為100kA，高壓側(cè)沖擊電流為50.61kA。（5）短路熱穩(wěn)定通過以下公式進行校核，I已知Irw2為40kA，t取3s，計算得出4800kA2·s，其結(jié)果大于低壓側(cè)熱穩(wěn)定計算值788kA2·s綜上所述，根據(jù)各個電流及穩(wěn)定性計算，所選擇的低壓側(cè)隔離開關(guān)均符合要求。4.2互感器的選擇互感器主要包括兩個類型，即電壓互感器和電流互感器。電壓互感器主要作用是進行電壓變換，但是其一般情況下主要是給測量儀器和小型的電氣設(shè)備進行供電，以及提供一種電路保護作用，當電路中發(fā)生短路或是機器故障的情況，電壓互感器可保護電路系統(tǒng)中的貴重電氣設(shè)備、電機和變壓器。由其作用可發(fā)現(xiàn)電壓互感器與變壓器不同，其容量較小，基本上在1000VA以內(nèi)。電壓互感器主要由2次繞組接入電路，一次并聯(lián)接入到線路上，二次并聯(lián)接入到相關(guān)電氣設(shè)備上。電流互感器主要作用是轉(zhuǎn)換電流大小，其是可由一次大電流轉(zhuǎn)為二次小電流，采用電磁感應(yīng)原理進行測量的裝置。電流互感器在電路中有著重要的保護作用，主要可以進行電流變換和隔離保護。4.2.1電壓互感器的選擇和校驗電壓互感器的選擇主要包括其安裝位置、相數(shù)、繞組數(shù)目和絕緣方式等，一般按地理位置不同分為戶內(nèi)式和戶外式，以35kV為分界線，當其容量為35kV以上時，要安裝為戶外式。其相數(shù)主要包括單相和三相，同樣容量為35kV以上時，只能設(shè)為單相形式。其繞組數(shù)主要為雙繞組和三繞組，三繞組除普通的兩次繞組外，還包括輔助二次繞組，起一個互感器保護作用。絕緣方式包括多種，主要類型有干式、澆注式和油浸式等。（1）高壓側(cè)電壓互感器的選擇經(jīng)過以上分析并根據(jù)相關(guān)選擇規(guī)定，高壓側(cè)選擇電壓互感器為油浸式電容電壓互感器，其初級額定電壓為110kV，次級額定電壓為0.1kV，電壓精度準確級選擇0.5級，其輸出為150MVA。對其進行校驗，主要計算如下：1）一次電壓回路校核計算U已知電壓互感器額定電壓Uh1為110kV，高壓側(cè)路線中的額定電壓U0為110kV，經(jīng)計算得其滿足校核公式。2）二次電壓回路校核計算110經(jīng)計算得二者均滿足要求，所以所選擇的電壓互感器符合要求，可以使用。（2）低壓側(cè)電壓互感器的選擇低壓側(cè)選擇電壓互感器型號為JDZ9-10Q，其初級額定電壓為10kV，次級額定電壓為0.1kV，電壓精度準確級選擇0.5級，其輸出為150MVA。對其進行校驗，主要計算如下：1）一次電壓回路校核計算U已知電壓互感器額定電壓Uh2為10kV，高壓側(cè)路線中的額定電壓U1為10kV，經(jīng)計算得其滿足校核公式。2）二次電壓回路校核計算10經(jīng)計算得二者均滿足要求，所以所選擇的電壓互感器符合要求，可以使用。4.2.2電流互感器的選擇和校驗電流互感器主要通過用途、絕緣介質(zhì)、按照方式和原理進行分類，也通過不同的工作環(huán)境和條件需要進行選擇。選擇電流互感器時，應(yīng)考慮到電流互感器本身存在的電流數(shù)值和相位的差異，即本身存在的誤差，再根據(jù)所測得的誤差值和準確性進行選擇。（1）高壓側(cè)電流互感器的選擇根據(jù)電流互感器的選擇要求以及電網(wǎng)公司的選型規(guī)定，選擇干式電流互感器，其主要技術(shù)參數(shù)見表4-4.表4-4電流互感器主要參數(shù)型號額定電壓kV電流比準確級次組合動穩(wěn)定電流kA熱穩(wěn)定電流kALCWB-110110400-800/15P40/0.5S/0.2S100401）額定電壓該設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于所要安裝電路系統(tǒng)中點位置的電壓，即U有本文設(shè)計參數(shù)可得，系統(tǒng)電壓U0為110kV，所選取的電流互感器的額定電壓為110kV。2）額定電流已知主變最大持續(xù)工作電流Icx為263.6A，互感器額定電流Ilq1為400A，則I3）短路動穩(wěn)定電流互感器的動穩(wěn)定電流與高壓側(cè)短路沖擊電流的有效值進行比較，其需要滿足I由上述參數(shù)可得短路動穩(wěn)定電流為100kA，高壓側(cè)沖擊電流為19.1kA。4）短路熱穩(wěn)定電流互感器的熱穩(wěn)定校核，主要是其短時間的受熱能力要大于電路中的熱量，主要得出以下公式，I已知Idr2為40kA，t取3s，計算得出4800kA2·s，其結(jié)果大于高壓側(cè)熱穩(wěn)定計算值224.4kA2·s綜上所述，根據(jù)各個電流及穩(wěn)定性計算，所選擇的高壓側(cè)電流互感器均符合要求。（2）低壓側(cè)電流互感器的選擇根據(jù)相關(guān)資料的查閱，選干式電流互感器LMZJ-10Q，具體差數(shù)見表4-5。表4-5電流互感器主要參數(shù)型號額定電壓kV電流比準確級次組合動穩(wěn)定電流kA熱穩(wěn)定電流kALMZJ-10Q104000/110P10/0.5S100401）額定電壓與高壓側(cè)要求相同，公式如下：U有本文設(shè)計參數(shù)可得，系統(tǒng)電壓U0為10kV，所選取設(shè)備的額定電壓為10kV。2）額定電流已知主變最大持續(xù)工作電流Icxd為439.9A，電流互感器額定電流Ilq2為4000A，則I3）動穩(wěn)定校驗隔離開關(guān)的動穩(wěn)定電流與高壓側(cè)短路沖擊電流的有效值進行比較，其需要滿足I由上述參數(shù)可得動穩(wěn)定電流為100kA，高壓側(cè)沖擊電流為50.61kA。4）熱穩(wěn)定校驗通過以下公式進行校核，I已知Irw2為40kA，t取3s，計算得出4800kA2·s，其結(jié)果大于低壓側(cè)熱穩(wěn)定計算值788kA2·s綜上所述，根據(jù)各個電流及穩(wěn)定性計算，所選擇的低壓側(cè)電流傳感器均符合要求。4.3避雷器的選擇避雷器是電路元件中的重要保護裝置，是所設(shè)計的變電站建設(shè)中不可或缺的元件，避雷器的選擇主要對其電壓有效值進行計算。（1）高壓側(cè)避雷器的選擇計算其滅弧電壓有效值，公式如下：UU經(jīng)計算得出，避雷器的電壓有效值要大于Uby1=101.2kV，故選擇YH10W1-108W型號的避雷器，其主要參數(shù)見表4-6。表4-6避雷器的主要參數(shù)型號額定電壓kV滅弧電壓kV電壓幅值kVYH10W1-108W110126268（2）低壓側(cè)避雷器的選擇計算其滅弧電壓有效值，公式如下：UU經(jīng)計算得出，避雷器的電壓有效值要大于Uby2=9.2kV，故選擇YH5WZ-17型號的避雷器，其主要參數(shù)見表4-6。表4-6避雷器的主要參數(shù)型號額定電壓kV滅弧電壓kV電壓幅值kVYH5WZ-1710126455繼電保護配置方案及整定計算繼電保護是電路系統(tǒng)中的重要組成部分，其極大的提高了電路的安全性和可靠性。繼電保護主要是將被保護的路線或者是某些情況下電路中發(fā)生突變轉(zhuǎn)變?yōu)榭山邮艿男畔⒘浚鸩嚼鄯e，當?shù)竭_某一個設(shè)定值時，內(nèi)部的邏輯控制環(huán)節(jié)就會發(fā)生作用，反饋出電路保護信息。繼電保護裝置主要包括邏輯部分、測量部分和執(zhí)行部分，主要流程就是一些故障參量發(fā)生，被測量部分檢測到，并慢慢累積，當達到繼電保護內(nèi)部系統(tǒng)所設(shè)定的參數(shù)值時，信號傳遞到系統(tǒng)的邏輯控制部分，由邏輯控制部分作出判斷，反饋到執(zhí)行機構(gòu)，使繼電保護裝置及時作出反應(yīng)，起到電路保護的作用。5.1變壓器的保護配置及整定計算變壓器是整個設(shè)計系統(tǒng)中起到?jīng)Q定性作用的元件，所以對其進行保護十分重要。5.1.1瓦斯保護瓦斯保護其主要可監(jiān)測到反應(yīng)變壓器里面的故障，在發(fā)生重大故障時，會出現(xiàn)跳閘，進行斷電保護。通常情況下，瓦斯保護是油浸式變壓器的主要保護手段之一，當油箱內(nèi)部發(fā)生短路現(xiàn)象時，在短路電流和相關(guān)電荷故障作用下，箱內(nèi)溫度急劇上升，對于內(nèi)部的一些相關(guān)絕緣材料會被高溫影響發(fā)生分解，產(chǎn)生氣體，向上流動。一般情況下，整定容積在250ml~300ml之間時，采用重瓦斯跳閘裝置，其整定主要是依據(jù)箱內(nèi)油的流速，常用的重瓦斯是QJ型瓦斯繼電器。氣體保護主要是依靠氣體繼電器，其主要工作原理是當油箱內(nèi)發(fā)生小范圍的故障時，該繼電器將這些故障匯集到其自身上部，從而油面被迫下降，繼電器中的開口杯在油壓和頂部氣體的作用力下，同步下降，當開口杯上固定的磁鐵隨開口杯下降到設(shè)定位置時，此處將發(fā)出輕瓦斯信號。綜上，瓦斯保護很大程度上保護了變壓器的內(nèi)部，但同時要需要外部的相關(guān)器件進行差動保護，兩者協(xié)同配合，保證電路中各元件的正常工作。5.1.2縱聯(lián)差動保護差動保護也是保護變壓器的關(guān)鍵部分，其主要特點是可以隨時快速的切斷發(fā)生短路位置的電路，一般情況下，差動保護的動作時限取0s。差動保護的整定過程如下：（1）躲過變壓器的電流，公式如下：I本文設(shè)計中Ira=165.50A，計算得出Icd1為214.94A（2）躲過發(fā)生故障時，不平衡電流，對其進行相關(guān)計算：II一般情況下K1取1.3，其為可靠系數(shù)。Iscmax為發(fā)生故障時過變壓器的最大短路電流的周期分量，取11.3kA。經(jīng)上述計算得出Iphmax為2.26kA，不平衡電流Icd2為2.94kA。（3）躲過二次回路斷線時差動回路電流，公式如下：I根據(jù)設(shè)計的變壓器最大負荷電流，可得出差動回路電流為298.53A。通過上述計算，整定值選取上述三個中的最大值，取Icd=2.94kA。5.1.3零序電流整定計算將現(xiàn)有路段的動作電流與相鄰路段的電流相配合進行整定，公式如下：i式中，K2——安全系數(shù)，取1.2；Kf——零序電流分支系數(shù)；i0xnI/II——相鄰元件零序電流Ⅰ段的動作電流。5.1.4過負荷整定計算通過三相對稱變壓器，過負荷保護可作用于單電流繼電器和一相電流。對其電流定值進行計算，公式如下：i經(jīng)計算得出，iid為204A，將其進行二次折算，參數(shù)300/5可得，折算結(jié)果為3.4A。5.210kV線路整定計算本文設(shè)計了10kV側(cè)線路保護，其為保護階段的第一時間保護措施，因此對其進行相關(guān)的整定計算。（1）動作電流的整定以0s為整定時限，其動作電流主要滿足要求是要躲過外部故障時最大短路電流，即I已知可靠系數(shù)K1為1.3，最大短路電流IEmax為21.4kA，則得出動作電流為27.8kA。