110kv变电站设计-职业学院机电一体化专业毕业论文

'山东工业职业学院2010届学生毕业论文110KV变电站设计.院系:电气系专业:机电一体化学号:姓名:无恙书生指导教师:完成日期:2010-03-23实习单位:2010-05-09 山东工业职业学院2010届毕业生论文目录目录.....................................................................................................................................1摘要.....................................................................................................................................2概述.....................................................................................................................................3第一章电气主接线设计...........................................................................................51.1110kV电气主接线..............................................................................................61.235kV电气主接线................................................................................................71.310kV电气主接线................................................................................................81.4站用电接线.........................................................................................................9第二章负荷计算及变压器选择.................................................................................112.1负荷计算...........................................................................................................112.2主变台数、容量和型式的确定.......................................................................142.3站用变台数、容量和型式的确定...................................................................16第三章最大持续工作电流节短路计算.........................................................................173.1各回路最大持续工作电流...............................................................................173.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果...............................................173.3短路电流计算的目的.......................................................................................183.4短路电流计算的一般规定...............................................................................18第四章主要电气设备选择...........................................................................................204.1高压断路器的选择...........................................................................................214.2隔离开关的选择...............................................................................................224.3各级电压母线的选择.......................................................................................234.4绝缘子和穿墙套管的选择...............................................................................244.5电流互感器的配置和选择................................................................................244.6电压互感器的配置和选择...............................................................................25第五章继电保护配置.......................................................................................................265.1主变压器保护....................................................................错误！未定义书签。5.2母线保护............................................................................................................275.3线路保护...........................................................................................................275.4继电器保护计算................................................................................................295.5站用负荷计算....................................................................................................30第六章防雷设计...............................................................................................................316.1防雷设计的原则...............................................................................................316.2防雷设计结果....................................................................................................32总结.....................................................................................................................................32参考文献.......................................................................................................................33附录Ι:短路电流计算书......................................................................................................34 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文摘要电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转化而来，也易于转化为其它形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节、测量，有利于实现生产工程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上，因此电能在现代工业生产及生活应用极为广泛。变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建该变电站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。关键词：变电站变压器接线2 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文概述一、计变电所地位及作用按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建一所中型110kV变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。北待设计变电站～～110kV出线4回，2回备用35kV出线8回，2回备用10kV线路12回，另有2回备用变电站负荷情况及所址概况本变电站的电压等级为110/35/10。变电站由两个系统供电，系统S1为600MVA，容抗为0.38,系统S2为800MVA，容抗为0.45.线路1为30KM,线路2为20KM,线路3为25KM。该地区自然条件：年最高气温40摄氏度，年最底气温-5摄氏度，年平均气温18摄氏度。出线方向110kV向北，35kV向西，10kV向东。3 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文所址概括，淄博某区，面积为100×100平方米，本地区无污土壤电阻率7000Ω.cm。本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次部分设计。4 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文第一章电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。1、运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2、具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3、操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4、经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5、应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。5 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文1.1110kV电气主接线由于此变电站是为了淄博某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。110kV～220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV～110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图1.1及图1.2所示。图1.1单母线分段带旁母接线图1.2双母线带旁路母线接线对图1.1及图1.2所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表1-1。表1-16 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文主接线方案比较表项目方案方案Ⅰ方案Ⅱ1简单清晰、操作方1运行可靠、运行方技便、易于发展式灵活、便于事故术2可靠性、灵活性差处理、易扩建3旁路断路器还可以2母联断路器可代替代替出线断路器，需检修的出线断路进行不停电检修出器工作线断路器，保证重3倒闸操作复杂，容要用户供电易误操作经1设备少、投资小1占地大、设备多、济2用母线分段断路器投资大兼作旁路断路器节2母联断路器兼作旁省投资路断路器节省投资在技术上（可靠性、灵活性）第Ⅱ种方案明显合理，在经济上则方案Ⅰ占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第Ⅱ种方案为设计的最终方案。1.235kV电气主接线电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV～60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为2～3天。）所以，35kV～60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图1.3及图1.4所示。图1.3单母线分段带旁母接线7 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文图1.4双母线接线对图1.3及图1.4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。见表1-2表1-2主接线方案比较项目方案方案Ⅰ单方案Ⅱ双技①简单清晰、操作方便、1供电可靠术易于发展2调度灵活②可靠性、灵活性差3扩建方便③旁路断路器还可以代4便于试验替出线断路器，进行不5易误操作停电检修出线断路器，保证重要用户供电经①设备少、投资小1设备多、配电装置济②用母线分段断路器兼复杂作旁路断路器节省投资2投资和占地面大经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。1.310kV电气主接线6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。上述两种方案如图1.5及图1.6所示。8 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文图1.5单母线分段接线图1.6双母线接线对图1.5及图1.6所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表1-3表1-3主接线方案比较项目方案方案Ⅰ单分方案Ⅱ双技术1不会造成全所停电①供电可靠2调度灵活②调度灵活3保证对重要用户的供电③扩建方便4任一断路器检修，该回路④便于试验必须停止工作⑤易误操作经济1占地少①设备多、配电装置复杂2设备少②投资和占地面大经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案Ⅰ。1.4站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。9 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文上述两种方案如图1.7及图1.8所示。图1.7单母线分段接线图1.8单母线接线对图1.7及图1.8所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表1-4。表1-4主接线方案比较项目方案方案Ⅰ单分方案Ⅱ单技①不会造成全所停电1简单清晰、操作方便、术②调度灵活易于发展③保证对重要用户的供电2可靠性、灵活性差④任一断路器检修，该回路必须停止工作⑤扩建时需向两个方向均衡发展经济①占地少①设备少、投资小②设备少经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案Ⅰ。10 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文第二章负荷计算及变压器选择2.1负荷计算负荷计算的内容负荷计算的内容包括设备功率计算，计算负荷，尖锋电流，一级、二级负荷等计算。设备功率计算用电设备额定功率或额定容量，也称为安装功率、安装容量，是指用电设备铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续下的设备功率。（1）用电设备工作制：工作制是电机承受负载情况的说明，包括起动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和顺序。电动机的工作制可以分为10类（S1~S10）。一般工作制分为连续工作制（长期工作制）、短时工作制及断续周期工作制。在工程上，主要是起重机和电焊机两种用电设备，通常用负载持续率表示在工作周期内工作时间的长短，负载持续率又称暂载率（JC%）。起重机标准的负载持续率有15%、25%、40%、60%四种。电焊机标准的负载持续率有50%、65%、75%、100%四种。（2）不同工作制用电设备功率计算：1）连续工作制电动机的设备功率等于额定功率；2)短时工作制和断续周期工作制电动机设备功率计算当采用需要系数法和二项式法计算时，是将额定功率统一换算到负载持续率25%时的有功功率。Pe=(4-1)式中Pe——换算到JC25时电动机的设备功率（kW）；PN——换算前电动机铭牌额定功率（kW）；JCN——对应PN的负载持续率，用百分数表示。（3)电焊机设备功率计算电焊机设备功率计算是指额定功率统一换算到负载持续率为100%时的有11 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文功功率。(4-2)式中Pe——换算到JC100时电焊机的设备功率（kW）；PN——换算前电焊机铭牌额定功率（kW）；SN——换算前电焊机铭牌额定视在功率（kVA）；C0Sφ——电焊机的功率因数。（3）照明用电设备设备功率计算照明用电设备的设备功为：1）白炽灯、高压卤钨灯的设备功率是指灯泡标出的额定功率；2）低压卤钨灯的设备功率除灯泡功率外，还应考虑变压器的功率损耗；3）气体放电灯、金属卤化物灯的设备功率除灯泡功率外，还应考虑镇流器的功率损耗（荧光灯带电感镇流器时加20%；带电子镇流器时加10%。高效节能的金卤灯等镇流器加8%）。（4）整流器的设备功率整流器的设备功率是指额定直流输出功率。（5）成组用电设备的设备功率成组用电设备的设备功率，不应包括备用设备的设备功率。（6）单相负荷的设备功率单相负荷应均衡分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15%时，全部按三相对称负荷计算；当超过15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加。等效三相负荷可按下列方法计算：1）仅有相负荷时的设备功率只有相负荷时，等效三相负荷取最大相负荷的3倍。2）仅有线负荷时的设备功率只有线负荷时，等效三相负荷为：单台时取线间负荷的倍；多台时取最大线间负荷的倍加次大线间负荷的（3-）倍。其计算方法证明如下：所以：12 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文3）既有相负荷又有线负荷时的设备功率既有相负荷又有线负荷时，应先将线间负荷换算为相负荷，然后各相负荷分别相加，选取最大相负荷乘3倍作为等效三相负荷。通常单相用电设备，既有接于相电压又有接于线电压的，其等效三相负荷设备容量的计算应分为两部计算。首先将接于线电压的单相负荷换算为接于相电压的单相负荷。其各相负荷计算如下：（4-4）式中Pab、Pbc、Pca——接于ab、bc、ca线间电压的单相用电设备功率（kW）；Pa、Pb、Pc、Qa、Qb、Qc——换算为a、b、c相的有功负荷（kW）和无功负荷（kVA）p(ab)a、p(ab)b、p(bc)b、p(bc)c、p(ca)c、p(ca)a及q(ab)a、q(ab)b、q(bc)b、q(bc)c、q(ca)c、q(ca)a均为无功换算系数，其值可查表4-1换算系数表负荷换算系数功率因数0.350.40.50.60.650.70.80.91.0p(ab)a、p(bc)b、1.271.171.00.890.840.80.720.640.5p(ca)cp(ab)b、p(bc)c、-0.27-0.171.00.110.160.20.280.360.5p(ca)aq(ab)a、q(bc)b、1.050.860.580.380.30.220.09-0.05-0.29q(ca)cq(ab)b、q(bc)c、1.631.441.160.960.880.80.670.530.29q(ca)a13 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文然后，将各相负荷相加，选出最大相负荷，取其3倍即为等效三相负荷。如PaΣ为最大相总负荷，同样，等效三相无功功率也按上述原则分别求算，则：计算负荷计算负荷：作为按发热条件选择配电变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗。在工程上为方便计，亦可作为电能消耗量及无功补偿的计算依据。计算负荷即半小时最大负荷计算负荷为某一假想的持续性负荷，此负荷的热效应与实际变动的负荷所产生的最大热效应相等。一般中小型截面的导线，其发热时间常数（T）一般为10分钟以上，实验证明，这些导线达到稳定温升的时间约为3~4倍的时间常数，即为30分钟左右。所以只有持续时间在30分钟以上的负荷，才有可能构成导体的最高温升。为了计算方法一致，对按温升选择的供电元件，即导线、电缆、变压器、开关电器均采用半小时的最大负荷作为计算负荷，以及确定网路电压损失的数值。尖锋电流计算尖锋电流：用以校验电压波动和选择保护电器，以及电动机自起动的条件。尖锋电流是指单台或一组用电设备持续ls左右的最大负荷电流，一般取起动电流的周期分量作为尖锋电流。一级、二级负荷计算一级、二级负荷：用以确定备用电源或应急电源的容量。计算一级、二级负荷按照满足全部一级负荷及二级负荷的要求确定备用电源的容量。计算一级负荷中特别重要负荷和消防负荷确定应急电源容量。2.2主变台数、容量和型式的确定2.2.1变电所主变压器台数的确定主变台数确定的要求：1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。14 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。2.2.2变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：1.主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电总站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。S=68.494MVA由于上述条件所限制。所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA。当一台停运时，另一台则承担70%为47.946MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。2.2.3变电站主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压0器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。故主变参数如下：电压组合及分接范围阻抗电压空载连接组电流型号高压中压低压高-中高-低中-低YN，SFSZ9-500110±8×1。10．51．3yn0,d1138．5±5%10.517．56.500/11025%1115 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文2.3站用变台数、容量和型式的确定2.3.1站用变台数的确定对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。2.3.2站用变容量的确定站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。S站=96.075/(1-10%)=106KVA2.3.3站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。故站用变参数如下：电压组合连接组标负载损空载电阻抗电型号高压分接空载损耗高压低压号耗流压范围S9-20010;6.3;6±5%0.4Y,yn00.482.61.34/10因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。16 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文第三章最大持续工作电流节短路计算3.1各回路最大持续工作电流根据公式（3-1）式中----所统计各电压侧负荷容量----各电压等级额定电压----最大持续工作电流则：10kV=38.675MVA/×10KV=2.232KA35kV=27.448MVA/3×35KV=1.58KA110kV=68.494MVA/×110KV=3.954KA3.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有４个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。计算结果:(计算过程见附录Ⅰ)当K1点断路时:I=5.58KAich=14.2Ich=8.43s=1111.4当K2点断路时:I=1.85KAich=4.7Ich=2.8s=120.2当K3点断路时:I=38KAich=96.7Ich=57.4s=691当K4点断路时:I=1000KAich=2542Ich=1510s=692.817 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文3.3短路电流计算的目的短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数：I″—次暂态短路电流，用来做为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。ish—三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。I—三相短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。3.4短路电流计算的一般规定3.4.1计算的基本情况一、验算导体和电器时所用的短路电流，一般有以下规定：1.电力系统中所有电源都在额定负荷下运行；2.同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁)；3.短路发生在短路电流为最大值的瞬间；4.所有电源的电动势相位角相同；5.正常工作时，三相系统对称运行；应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。二、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。18 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文三、计算容量应按本次工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5～10年）。四、短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。五、短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的6～10kV出线与厂用分支回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。3.4.2计算的基本假设条件一、系统在正常工作时三相是对称的；二、电力系统中各元件的磁路不饱和，即各元件的电抗值与电流大小无关；三、电力系统各元件电阻，一般在高压电路中都略去不计，但在计算短路电流的衰减时间常数应计及元件电阻。此外，在计算低压网络的短路电流时，应计及元件电阻，但可以不计算复阻抗，而是用阻抗的绝对值进行计算；输电线路的电容忽略不计；变压器的励磁电流忽略不计，相当于励磁阻抗回路开路，这样可以简化变压器的等值电路。19 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文第四章主要电气设备选择由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1.电压选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug2.电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即Ie>Ig校验的一般原则：20 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3.短路的热稳定条件2tdIQd"222rtQdQI10Itd/2Itd12Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）T——设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算t=td+tkd式中td——继电保护装置动作时间内（S）tkd——断路的全分闸时间（s）4.动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：ichidwIchIdw上式中ichIch——短路冲击电流幅值及其有效值idwIdw——允许通过动稳定电流的幅值和有效值5.绝缘水平：在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。4.1高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型式选择：21 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等额定电2级型号压额定电流IrIrt动稳定电流2110kVLW14-110110KV31500A31.531.5380KA235kVZN23-3535KV16002525463KA10kVZN-1010KV600A8.7kA4.2隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。22 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等额定电额定电动稳定电型号级压流流110kVGW4-110G110KV1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A754.3各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：⑴、选择母线的材料，结构和排列方式；⑵、选择母线截面的大小；⑶、检验母线短路时的热稳定和动稳定；⑷、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；⑸、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110kV母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。根据设计要求，35KV母线应选硬导体为宜。LGJ—185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ—150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小23 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文导体LGJ—70，故不进行电晕校验。4.4绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，6～35KV为瓷绝缘，60～220KV为油浸纸绝缘电容式。4.5电流互感器的配置和选择一.参数选择1.技术条件正常工作条件——一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数承受过电压能力——绝缘水平，泄露比2.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度。二.型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。110KV侧CT的选择根据《设计手册》35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构24 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文的独立式电流互感器常用L(C)系列。出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。根据选择型号为LCWB6-110W型35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ--35系列CT电压等型号级110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-104.6电压互感器的配置和选择一.参数选择1.技术条件(1)正常工作条件——一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷(2)承受过电压能力——绝缘水平，泄露比距。二.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。三.型式选择1.6～20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。2.35～110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。110kV侧PT的选择《电力工程电气设计手册》248页，35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。25 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。二次绕组额定输额定电压（V）电容量载波出（VA）型号耦合一次绕二次绕剩余电高压中压0.5级1级电容组组压绕组电容电容110000/YDR-110100/3100150VA300VA12.550103准确度为:电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用YDR-110型电容式电压互感器。35kV母线PT选择：35--11KV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。选四台单相带接地保护油浸式TDJJ--35型PT选用户内式额定电压(v)型号接线方式一次绕组二次绕组剩余电压绕组TDJJ-3535000/3100/3100/3Y/Yo/准确度测量准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5级。PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。26 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文第五章继电保护装置5.1、主变压器保护①瓦斯保护；重瓦斯动作于跳闸，轻瓦斯动作信号；②纵联差动保护或电流速断保护；③后备保护：高、中压侧装设复合电压起动的过电流保护、低压侧装设过电流保护；④变压器中性点装设零序过电流保护；⑤在高、中压侧绕组装设过负荷保护，动作于信号。5.2、母线保护对于6—l0kV分段或不分段的单母线，如果接在母线的出线不带电抗器，或对中、小容量变电所接在母线上的出线带电抗器并允许带时限切除母线故障时，不装设专用的母线保护。母线故障可利用装设在变压器、断路器的后备保护和分段断路器的保护来切除，当分段断路器的保护需要带低电压起动元件时，可不装设分段断路器的保护，而利用变压器的后备保护以每一段时限动作于分段断路器跳闸。对在容量6—l0kV单母线分段或双母线经常并列运行且出线带电抗器时，采用接于每一段母线或供电元件(变压器、分段断路器、同期调相机断路器)和电路上的两相两段式不完全母线差动保护，保护动作于变压器低压侧断路器，分段断路器和同期调相机断路器跳闸，对于分裂运行的变电所，则采取与上一条相同的措施。分段断路器保护：出线断路器一般按不能切除电抗器的短路条件选择。因此，分段断路器一般装设两相式瞬时电流速断装置和过电流保护。5.3、线路保护27 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文(1)110kV架空线路主保护：横联差动的方向保护，能够迅速而有选择性地切除平行线路的故障，并且实现它比较简单、经济。后备保护：三段式零序电流方向保护；三段式相间距离保护，综合重合闸装置。(2)35kV架空线路主保护：横联差动方向保护；后备保护：过电流保护作为两回线运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护零序电流保护，综合重合闸装置。(3)l0kV出线，需要装置电流速断保护、过电流保护、绝缘监测装置。护配置规划表，如下所示：名称保护范围动作方式l10kVl、完全差动保护2、三段相间距离和三段式跳闸线零序方向保护、综合重合闸路35kV线1、电压闭锁电流速断保护2、过电流保护3、绝缘跳闸，重合一路监察装置次10kV线l、电流速断保护2、过电流保护3、绝缘监察装置跳闸，重合一路次110kV电流相位比较保护发信号母线瓦斯保护：28 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文差动保护零序电流保护5.4继电器保护计算高压继电保护计算：1000KVA动力变压器继电保护整定：速断：Idmax1500Idzj=Kk*Kjx*-----=1.2*1*------=45AKi200/529 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文取50A，电流继电器KC1/KC2选DL-13/50型。Imax96过流Idjz=kk*kjx*mgh*-------=1.2*1.5*-----------=5.4AKf*ki0.8*200/55.5站用负荷计算S站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%)=96.075KVA≈0.096MVA2.2.210kV负荷计算S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4]×(1+5%)=38.675WVA2.2.335kV负荷计算S35KV=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%)=27.448MVA2.2.4110kV负荷计算S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9)×(1+5%)+S=68.398+0.096=68.494MVA5.330 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文第六章防雷设计电力系统中雷害来源有两种：1、直击雷2、雷电侵入波，其中直击雷造成的损失最大，可采用避雷针，避雷器等防雷措施来防止直击雷。避雷针保护根据《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7—79中的规定：110kV线路，一般沿全线架设避雷线，在雷击特别强烈的地方，宜架设双避雷线。10kV线路一般不设全线避雷线。所以，XF市110kV侧应沿全线架设避雷线。独立避雷针不应设在人经常行走的地方。避雷针及其接地装置与道路或入口的距离不应小于3m，否则应采取均压措施或铺设砾石或沥青路面。6.1防雷设计的原则根据《高压配电装置技术规程》SDJ7—79规定独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜超过3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上。35kV及以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。110kV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，35—60kV配电装置，在土壤电阻率不大于500Ω•m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。连接的三绕组变压器的10kV绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。31 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文变电站3~10kV配电装置，应在每相母线和每路架空线上装设阀型避雷器。雷电侵入波保护：保护间隙与被保护绝缘并联，且前者的击穿电压要比后者为低，当过电压波袭来时，保护间隙先击穿，使过电压波寸有幅值Um限制到等于保护间隙的击穿电压值。6.2防雷设计结果避雷器选择结果表7.1避雷器选择结果表名称避雷器项目110kV中性点Y1W-73/200W110kV侧母线Y5W-100/260Z35kV侧母线Y5W-42/134Z35kV侧主变引下线Y5W-42/134Z10kV侧母线Y5W-12.7/45Z10kV侧侧主变引下线Y5W-12.7/45Z32 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文总结首先，在设计前的理论学习和实验环节中，供配电等专业课和实验指导老师的教导为我提供了丰富的专业理论知识和实践分析能力。在本次设计的近一个学期中，谢谢老师极其认真负责的辅导和耐心的解答帮助我解决了一个个的难题。在此要对老师们不辞劳苦的工作和无私奉献的精神表示衷心的感谢！设计中虽然充分采纳了老师和同学们的意见，几经修改，但由于是初次设计，加之自身水平有限，设计及论述过程中难免有错误，请各位老师批评指正。参考文献[1]戈东方电力工程电气设计手册水利电力出版社[2]毛力夫发电厂变电站电气设备中国电力出版社[3]范锡普发电厂电气部分中国电力出版社[4]谢承鑫、王力昌工厂电气设备手册水利电力出版社33 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文附录Ι:短路电流计算书0.4KV35KVK210KVK2K3110KVK1等效电路图～～·查表知LGJQ-150X*=0.198/KM选基准100MVA0.4KVK34535KV12K23610KV78110kvK1(a)等效电路图当K1点断路时:Us(1-3)%=10.5%Us(2-3)%=6%Us(1-2)%=17%X1=X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.21534 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文X2=X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125X6=X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=02Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95=X7‖X8X10=0.38×110/600=7.72X11=0.45×110/800=6.8X9=4%/100×100/0.22=0.18(a)X12=0.1075X13=0.0625X14=0X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(b)(c)X=X12‖(X13+X9)‖X15=0.09I*=1/X=11.1短路电流有名值:=5.58KA冲击电流:ich=2×1.8×5.58=14.2最大电流有效值:Ich=15.58×1.51=8.43短路容量:s=3×5.58×115=1111.4K2点短路时:X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(f)(e)`(d)X17=X15‖(X9+X13)=0.7235 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文X=X12+X17=0.83I*=1/X=1/0.83=1.2短路电流有名值:=1.85KA冲击电流:ich=2×1.8×1.85=4.7最大电流有效值:Ich=1.85×1.51=2.8短路容量:s=3×1.85×37.5=120.2K3点短路时:X18=X14+X15=6.56X19=X12‖X18=0.106(g)(h)(i)X=(X19+X13)‖X9=0.145I*=1/X=1/0.145=6.9短路电流有名值:38KA冲击电流:ich=2×1.8×38=96.7最大电流有效值:Ich=38×1.51=57.4短路容量:s=3×38×10.5=691K4点短路时:X18=X14+X15=6.56X19=X12‖X18=0.106(j)36 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文(k)(l)X=(X19+X13)‖X9=0.145I*=1/X=1/0.145=6.9短路电流有名值:1000KA冲击电流:ich=2×1.8×1000=2545最大电流有效值:Ich=1000×1.51=1510短路容量:s=3×1000×0.4=692.8对配电装置的基本要求:符合国家技术经济政策,满足有关规程要求；设备选择合理,布置整齐、清晰，要保持其最小安、全净距。节约用地；运行安全和操作巡视方便；便于检修和安装；节约用材，降低造价。对6～10kV配电装置屋外式较少，且由于屋内式具有节约用地便于运行维修、防污性能好等优点，所以采用屋内式配电装置。采用成套开关柜单层单列布置，又柜体和小车开关两部分组成。37 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文附录Ⅱ主接线图站用变10kV110k2VS～主变1～S35kV38 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文10kV配电装置图如下：站用变PT柜出线柜进线柜分段柜分段柜进线柜30m0.8m1.2m2.7m39 山东工业职业学院2010届毕业生毕业论文40'