毕业设计论文—110kv变电站设计

'四川化工职业技术学院毕业设计（论文）题目：110kV变电站一次部分设计系部：自动化工程系专业：电气自动化技术指导老师：张顺发作者：王小波学号：班级：0931班完成日期：2012年5月初48 四川化工职业技术学院目录摘要……………………………………………………………………（3）概述…………………………………………………………………（4）第一章电气主接线…………………………………………………（6）1．1110kv电气主接线…………………………………………（7）1．235kv电气主接线…………………………………………（9）1．310kv电气主接线…………………………………………（11）1．4站用变接线……………………………………………（13）第二章负荷计算及变压器选择…………………………………（14）2．1负荷计算…………………………………………………（14）2．2主变台数、容量和型式的确定……………………………（15）2．3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及短路电流的计算…………………（18）3．1各回路最大持续工作电流…………………………………（18）3．2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果…………（19）第四章主要电气设备选择………………………………………（19）4．1高压断路器的选择………………………………………（21）4．2隔离开关的选择……………………………………………（22）4．3母线的选择…………………………………………………（23）48 四川化工职业技术学院4．4绝缘子和穿墙套管的选择…………………………………（24）4．5电流互感器的选择…………………………………………（24）4．6电压互感器的选择…………………………………………（26）4．7各主要电气设备选择结果一览表…………………………（29）附录I设计计算书………………………………………………………（30）4.8高压继电保护……………………………………………(36)附录II电气主接线图……………………………………………………（44）10kv配电装置配电图…………………………………………（46）致谢………………………………………………………………（47）参考文献…………………………………………………………（48）48 四川化工职业技术学院摘要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PicktoThispaperfirstaccordingtothemissionbooktosystemandroutesandalltheparametersoftheload,andanalyzesthedevelopmenttrendofload.Fromtheloadincreasingillustratesthenecessityofthesite,andthentheproposedgeneralizationofthetransformersubstationandqualifythedirectiontoconsider,andthroughtheanalysisofthedataofload,thesecurity,theeconomyandreliabilityintoconsideration,determinethe110kV,35kV,10kVandstandLordoftheelectricitywiring,andthenthroughtheloadcalculationandpowersupplyscopethemaintransformersets,capacityandmodel,alsoidentifiedthestationwiththecapacityoftransformerandmodel,finally,accordingtothemaximumcontinuousworkingcurrentandshortcircuitcalculationresultsofthehighpressuretofuse,isolatingswitch,bus,insulatorandwearcasingwall,voltagetransformer,currenttransformertheselection,andcompletedthe110kVelectricalapartofthedesign.Keywords:transformersubstationwiring48 四川化工职业技术学院概述1、待设计变电所地位及作用按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在泸州郊区兴建一中型110kV变电所。该变电所建成后，主要对该区的工业或用户供电为主，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48 四川化工职业技术学院35kV出线8回，2回备用10kV线路8回，另有2回备用1、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43摄氏度，年最底气温5摄氏度，年平均气温17.5—18摄氏度。出线方向110kV向北，35kV向西，10kV向东。所址概括，黄土高原，面积为100×100平方米，本地区无污秽，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。48 四川化工职业技术学院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。48 四川化工职业技术学院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。1.1110kV电气主接线由于此变电站是为了该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图1.2所示。48 四川化工职业技术学院图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1-1主接线方案比较表项目方案方案Ⅰ方案Ⅱ技①简单清晰、操作方便、易于发展②可靠性、灵活性差③①运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建②48 四川化工职业技术学院术旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电母联断路器可代替需检修的出线断路器工作①倒闸操作复杂，容易误操作经济①设备少、投资小②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资①占地大、设备多、投资大②母联断路器兼作旁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。48 四川化工职业技术学院图1.3单母线分段带旁母接线图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1-248 四川化工职业技术学院主接线方案比较项目方案方案Ⅰ单方案Ⅱ双技术①简单清晰、操作方便、易于发展②可靠性、灵活性差③旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电①供电可靠②调度灵活③扩建方便④便于试验⑤易误操作经济①设备少、投资小②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资①设备多、配电装置复杂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。48 四川化工职业技术学院图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②调度灵活③保证对重要用户的供电④任一断路器检修，该回路必须停止工作①供电可靠②调度灵活③扩建方便④便于试验⑤易误操作经济①占地少②设备少①设备多、配电装置复杂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Ⅱ48 四川化工职业技术学院好，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。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。48 四川化工职业技术学院表1-4主接线方案比较项目方案方案Ⅰ单分方案Ⅱ单技术①不会造成全所停电②调度灵活③保证对重要用户的供电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①简单清晰、操作方便、易于发展②可靠性、灵活性差经济①占地少②设备少①设备少、投资小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。第二章负荷计算及变压器选择2.1负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kVφ负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。由公式（2-1）式中——某电压等级的计算负荷——同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）а%——该电压等级电网的线损率，一般取5%P、cos——各用户的负荷和功率因数48 四川化工职业技术学院2.1.1站用负荷计算S站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%)=96.075KVA≈0.096MVA2.1.210kV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%)=38.675WVA2.1.335kV负荷计算S35KV=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%)=27.448MVA2.1.4110kV负荷计算S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9)×(1+5%)+S站=68.398+0.096=68.494MVA2.2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。48 四川化工职业技术学院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48 四川化工职业技术学院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：型号电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低1．3YN，yn0,d11SFSZ9-50000/110110±8×1。25%38．5±5%10．51110.517．56.52.3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48 四川化工职业技术学院容量选择的要求：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：型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压高压高压分接范围低压S9-200/1010;6.3;6±5%0.4Y,yn00.482.61.34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“48 四川化工职业技术学院对于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。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/×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。48 四川化工职业技术学院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:=5.58KA=14.2=8.43=1111.4当K2点断路时:=1.85KA=4.7=2.8=120.2当K3点断路时:=38KA=96.7=57.4=691当K4点断路时:=1000KA=2542=1510=692.8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。48 四川化工职业技术学院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：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Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）48 四川化工职业技术学院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：上式中——短路冲击电流幅值及其有效值——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48 四川化工职业技术学院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：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SF648 四川化工职业技术学院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级型号额定电压额定电流动稳定电流110kVLW14-110110KV31500A31.580KA35kVZN23-3535KV16002563KA10kVZN-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。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。48 四川化工职业技术学院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级型号额定电压额定电流动稳定电流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。48 四川化工职业技术学院本变电所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（1）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，（2）短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数（3）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48 四川化工职业技术学院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电压等级型号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48 四川化工职业技术学院(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。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。型号额定电压（V）二次绕组额定输出（VA）电容量载波耦合电容一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5级1级高压电容中压电容48 四川化工职业技术学院YDR-110/100/100150VA300VA12.55010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选用户内式型号额定电压(v)接线方式一次绕组二次绕组剩余电压绕组TDJJ-3535000/100/100/3Y/Yo/r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。48 四川化工职业技术学院4.7各主要电气设备选择结果一览表电压等级电气设备110kV35kV10kV高压断路器LW14-110ZN23-35ZN-10隔离开关GW4-110GGW4-35GN8-10电流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10电压互感器YDR-110TDJJ-35TSJW-10绝缘子ZSW-110ZSW-35/400ZSW-10/500母线LGJQ-150LGJ—185LGJ-150主变压器SFSZ9-50000/110站用变压器S9-200/1048 四川化工职业技术学院附录:Ⅰ短路电流计算书0.4KV35KVK210KVK2K3110KVK1～～等效电路图查表知LGJQ-150X*=0.1989/KM选基准:=100MVA=48 四川化工职业技术学院0.4KV9K435KV4512K3K23610KVK1110KV781011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=0.215X2=X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125X6=X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=048 四川化工职业技术学院Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95=X7‖X8X10=0.38×/600=7.7X11=0.45×/800=6.8X9=4%/100×100/0.22=0.18X12=0.1075X13=0.0625X14=0(a)X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.5648 四川化工职业技术学院(b)(c)X=X12‖(X13+X9)‖X15=0.09=1/X=11.1短路电流有名值:==5.58KA冲击电流:=×1.8×5.58=14.2最大电流有效值:=15.58×1.51=8.43短路容量:=×5.58×115=1111.448 四川化工职业技术学院K2点短路时:X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(d)(e)(f)X17=X15‖(X9+X13)=0.72X=X12+X17=0.83=1/X=1/0.83=1.2短路电流有名值:==1.85KA冲击电流:=×1.8×1.85=4.7最大电流有效值:=1.85×1.51=2.8短路容量:48 四川化工职业技术学院=×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=0.145=1/X=1/0.145=6.9短路电流有名值:==38KA冲击电流:=×1.8×38=96.7最大电流有效值:=38×1.51=57.448 四川化工职业技术学院短路容量:=×38×10.5=691K4点短路时:X18=X14+X15=6.56X19=X12‖X18=0.106(j)(k)(l)X=(X19+X13)‖X9=0.145=1/X=1/0.145=6.9短路电流有名值:==1000KA冲击电流:=×1.8×1000=254548 四川化工职业技术学院最大电流有效值:=1000×1.51=1510短路容量:=×1000×0.4=692.84.8高压继电保护规划及整定一、主变压器保护规划与整定现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但实际运行中仍有可能发生各种类型故障和异常运行。为了保证电力系统安全连续地运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量的大小、电压变压器保护的配置原则。变压器一般应装设以下保护：1.变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。2.短路保护。3.后备保护。4.中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。5.过负荷保护。一、瓦斯保护容量为800KVA级以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护，当有内部故障时产生经微瓦斯后油面下降时保护应瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，瓦斯保应动作与断开变压器各电源侧断路器。瓦斯保护装置及整定：48 四川化工职业技术学院瓦斯继电器又称气体继电器，瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。目前，国内采用的瓦斯继电器有浮筒挡板式和开口杯式两种型式。在本设计中采用开口杯式。瓦斯保护的整定：（1）、一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250—300m，变压器容量在10000KVA以上时，一般正常整定值为250cm2，气体容积值是利用调节重锤的位置来改变。（2）、重瓦斯保护油流速度的整定重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6—1.5m/s，在整定流速时均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中油速度整定为0.6—1.5时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度约为0.4—0.5。因此，本设计中，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定在1S左右。二、纵联差动保护48 四川化工职业技术学院瓦斯保护只能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，对容量较小的变压器可以在电源侧装设电流速断保护。但是电流速断保护不能保护变压器的全部，故当其灵敏度不能满足要求时，就必须采用快速动作并能保护变压器的全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵联差动保护。瓦斯保护职能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，对容量较小的变压器可在电源侧装设电流速断保护，但是电流速断保护不能保护变压器的全部，故当灵敏度不能满足要求时，就必须采用快速动作并能保护变压器全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵差动保护。在本设计中，采用由BCH-2继电器起动的纵联差动保护。变压器纵联动保护参数计算结果名称各侧数值额定电压110KV38.5KV11KV额定电流40000/(31/2*110)＝209.95KA40000/(31/2*38.5)＝599.7KA40000/(31/2*11)＝2099.5KA电流互感器的接线方式电流互感器一次电流计算值31/2*209.95=363.6KA31/2*599.86=1038.96KA31/2*2099.5=3636.36KA确定保护的动作电流：（1）、躲过励磁涌流IDZ=Kk*Ie=1.3*209.95=272.94A（2）、躲过外部短路时的最大不平衡电流IDZ=Kk*Ibpmax=Kk*(KTXKfzqKi+△U+△fza)*Idmax=1.3*(1*1*0.1+0.05+0.05)*8790=2285.4A折算至高压侧得：2285.4*（11/110）＝228.5A(3)、躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流：48 四川化工职业技术学院IDZ=1.3*Ie=1.3*209.95=272.94A综上保护基本侧的动作电流为：272.94A为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器差动保护、瓦斯保护的后备，变压器应装设后备保护。后备保护的方案有过电流保护、负荷电压起动的过流保护、负序过电流保护和低阻抗保护等。目前，已广泛采用复合电压起动的过流保护作为变压器的后备保护。故在本设计也采用复合电压起动的过流保护。整定计算：1.电流继电器：电流继电器一次动作电流按躲过变压器额定电流整定：Kk=1.2Kh=0.85IDZ=(Kk/Kh)*IBe=1.2/0.85*209.95=296.4A2.低电压继电器对于降压变电站低压继电器一次动作电压，应按最低工作电压整定。UDZ=Ugmin/KkKh=09*110/1.2*1.15=71.74A3.负序电压继电器负序电压继电器的一次动作电压，应按躲过正常运行时的不平衡电流整定取UDZ=0.06UE=6.6KV变压器的接地保护：48 四川化工职业技术学院在中性点直接接地的变压器上，一般应装设反应接地短路的保护作为变压器的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。如果变压器中性点直接接地运行，其接地保护一般采用零序电流保护，保护接于中性点引出线的电流互感器上。所以在本设计中变压器的接地保护采用零序电流保护。变压器的过负荷保护：过负荷保护反应变压器对称负荷引起的过流保护。保护用一个电流继电器接于一相电流上，经延时动作于信号。对于两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设保护。过负荷保护的动作电流按躲过变压器额定电流整定，即IDZ=Kk/Kk*IeB式中Kk取1.05Kb取0.85故：高压侧：IDZ=（1.05/0.85）*40000/（31/2*115）=259.35KA中压侧：IDZ=（1.05/0.85）*40000/（31/2*37.5）=1411.76KA低压侧：IDZ=（1.05/0.85）*40000/（31/2*10.5）=2852.87KA二、线路保护的规划：110KV侧：距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110—220KV电网中得到广泛的应用。故在本设计中，采用三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的第一段保护范围为本线路长度的80％--85％，T1约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，T11约为0.5—48 四川化工职业技术学院0.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，和本线路第一段和第二断保护的近后备。110KV以上电压等级的电网通常均为中性点直接接地电网，在中性点直接接地电网中，当线路发生单相接地故障时，形成单相接地短路，将出线很大的短路电流，所以要装设接地保护。35KV、10KV侧保护的选用从《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中查得，在35KV、10KV侧无时限和带时限电流速断保护配合，可作为本线路的主保护，但它不能起远后备保护的作用，为了能对线路起到近后备和对相邻线路起到运后备作用，还必须装设第三套电流保护，即定时限过电流保护。三、母线保护规划110KV母线保护规划110kv到220kv电网中母线保护应用较多的是母联相位比较差动保护，故在本设计中110KV母线保护母采用联相位比较差动保护。35KV，10KV母线保护规划。35KV，10KV采用的都是单母分段连线，35KV，10KV单母分段连线，一般采用低阻抗的电流差动母线保护，故在本设计中35KV，10KV母线保护采用低阻抗的电流差动母线保护。48 四川化工职业技术学院附录Ⅱ主接线图48 四川化工职业技术学院10kV配电装置对配电装置的基本要求:1.符合国家技术经济政策,满足有关规程要求；2.设备选择合理,布置整齐、清晰，要保持其最小安、全净距。3.节约用地；4.运行安全和操作巡视方便；5.便于检修和安装；6.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。10kV配电装置图如下：48 四川化工职业技术学院10kV配电装置图2m出线柜分段柜分段柜进线柜PT柜30m2.7m1.2m0.8m站用变进线柜48 四川化工职业技术学院致谢在老师的指导下,经过近一个月的努力下110KV变电站一次设备终于设计完成了，在此我对老师给予帮助表示衷心的感谢,并且感谢曾给予我帮助的同学等。在毕业设计过程中，张老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固.48 四川化工职业技术学院参考文献[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[5]李友文工厂供电化学工业出版社[6]刘介才工厂供电设计指导机械工业出版社[7]马永祥电力系统继电保护重庆大学出版社[8]贺家李电力系统继电保护原理中国电力出版社[8]电力工业部西北电力设计院电气工程设计手册电气一次部分[M].中国电力出版社,1998.[9]孟祥萍.电力系统分析[M].高等教育出版社,2004.48'