kv变电站设计

'青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计第二章负荷计算及主变压器的选择2.1负荷的原始资料变电所为110kV城郊变电所，有三个电压等级，高压为110kV，中压为35kV，低压为10kV。变电所建成后主要对本地区的工业和生活供电，并同其他地区连成环网。为选择主变压器，确定变压器各电压等级出线侧的最大持续电流，首先计算各电压等级侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV侧负荷、35kV侧负荷和110kV侧负荷。其中，ⅠⅡ类用户占60﹪。2.1.1110kV侧负荷资料110kV侧有2回出线，最大一回出线负荷为30000KVA，每回出线长度为10km，负荷功率因数cos取0.8。110kV侧最大负荷为41.8MW，则110kV侧用户负荷为41.8/0.8=52.25MVA。2.1.235kV侧负荷资料35kV侧有4回出线，最大一回出线负荷为5000KVA，负荷功率因数cos取0.9。35kV侧最大负荷为12.40MW，则35kV侧用户负荷为12.40/0.9=13.8MVA。2.1.310kV侧负荷资料10kV侧有16回出线，最大一回出线负荷为5000KVA，负荷功率因数cos取0.85。10kV侧最大负荷为26.3MW，则10kV侧用户负荷为26.3/0.85=30.9MVA。2.1.4变电站的气候与地理条件该地区最高气温42oC，最低气温-15oC，平均气温20oC，最高月平均气温为30oC，最低月平均气温为-8oC，覆冰5mm，海拔高度小于1000m，最多风向为西南、西北，地耐力为2kg/cm，地震级8级以下，周围环境无易燃及明显污秽。2.2变电所计算负荷的确定计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。2.2.1负荷计算的要求电力系统设计时，必须具备确定的电力负荷水平，电力负荷发展水平，一般以今后5-10年中的某一年的负荷作为设计水平，而今后10-15年中的某一年的负荷作为远景水平年。本次设计考虑5-10年规划。2.2.2负荷计算的方法目前负荷计算的常用方法有需要系数法、二项式法和利用系数法。需要系数法比较简单因而广泛使用，但当用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小，较适用于计算变、配电所的负荷；二项式法是考虑用电设备和大容量用电设备对计算负荷影响的经验公式，它适用于确定台数较少而容量差别较大的低干线和分支线的计算负荷；利用系数法以概率论为理论基础，分析所用用电设备在工作时的功率叠加曲线而得到的参数为依据来确定计算负荷，计算结果接近实际负荷，但计算方法复杂。本文选择负荷计算的方法为需要系数法。需要系数法负荷计算公式：1.有功计算负荷为（公式2-1）式中——有功计算负荷，单位为kW；∑——所有用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量，单位为kW；——用电设备组的需要系数（110kV侧取0.9，35kV侧取0.85，10kV侧取0.8）。2.无功计算负荷为=（公式2-2）式中——无功计算负荷，单位为kvar；——对应于用电设备组功率因数cos的正切值。3.视在计算负荷为60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计=（公式2-3）式中——视在计算负荷，单位为kVA。4.计算电流为=（公式2-4）式中——计算电流，单位为A；——用电设备额定电压，单位为kV。2.2.3110kV侧的计算负荷110kV侧的总计算负荷为:52200kVA即：=52.2MVA2.2.435kV侧的计算负荷35kV侧的总计算负荷为:13800kVA即：=13.82MVA2.2.510kV侧的计算负荷10kV侧的总计算负荷为:30900kVA即：=30.9MVA2.2.6变电所的最大计算负荷Sjs=Sjs35+Sjs10=13.82+30.9=44.72MVA110kV城郊变电所负荷计算表如下：表2.1110kV城郊变电所负荷计算表电压等级负荷名称自然功率/MWcostan计算负荷变压器台数及容量/kVA1＃280.900.800.7525.218.932.80172.260 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计110kV两台SFSZL7-31500/1102＃3027.020.2535.15202.9小计=0.8—41.7631.3252.235kV1＃50.850.900.484.252.044.8879.22＃4.53.831.844.4072.63＃4.23.571.714.1067.64＃43.401.633.9064.3小计=0.8—12.045.8013.8210kV1＃3.50.800.850.622.801.743.54204.42＃54.002.485.06292.13＃43.201.984.05233.84＃2.62.081.302.63151.85＃43.201.984.05233.86＃0.70.560.350.7141.07＃10.800.501.0158.38＃32.401.493.04175.59＃4.23.362.084.25245.410＃1.20.960.601.2169.911＃1.81.440.891.82105.112＃32.401.493.04175.513＃2.21.761.092.22128.214＃2.11.681.042.12122.415＃21.600.992.02116.616＃0.80.640.400.8146.8小计=0.8—26.3022.0230.9母线侧总负荷38.3427.1844.7260 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计2.3主变压器的选择在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划，输送功率大小，馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。2.3.1变压器类型的选择一般正常环境的变电所，可选油浸式变压器，企鹅应优先选用SL11等系列低损耗电力变压器。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或着防腐型变压器。供电电压偏低或电压波动严重而用电设备对电压质量又要求较高的场所，可选用有载调压型变压器，如SZ系列配有载调压开关的变压器。2.3.2主变压器的选择原则1）相数容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kv及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。2）绕组数与结构电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。在发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。3）绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D”。在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。4）调压方式60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于220kv及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。5）冷却方式电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。2.3.3主变压器的选择原则变压器台数要依据以下原则选择：（1）为满足负荷对供电可靠性的要求，根据负荷等级确定变压器台数，对具有大量一、二级负荷或只有大量二级负荷，宜采用两台及以上变压器，当一台故障或检修时，另一台仍能正常工作。（2）负荷容量大而集中时，虽然负荷只为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。（3）对于季节负荷或昼夜负荷变化比较大时，从供电的经济性角度考虑；为了方便、灵活地投切变压器，也可以选择两台变压器。2.3.4主变压器的选择原则主变压器容量必须满足电网中各种可能的运行方式时的最大负荷的需要，并且要考虑到负荷的发展规划，使所选变压器容量切合实际的需要。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一主变停运时，其他变电器容量应能保证全部负荷的70％-80％。所以，这里应该选择两台容量略小于最大计算负荷的变压器。根据我国变压器运行的实际条件、实践经验，并参考国外的实践经验，Se按下式进行选择较为合适：变压器的额定容量：≥0.70×Sjs（公式2-5）——主变压器的额定容量，KVA60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计即：≥0.70×44.72MVA=31.23MVA=31230KVA主变压器选用具有低损耗、低噪音、检修周期长等性能的产品。可选择SFPS7-180000/2200(kVA)型变压器技术数据见下表2-2：表2-2变压器技术参数型号额定容量(kVA)额定电压(kV)空载电流（%）空载损耗（KW）负荷损耗（KW）阻抗电压（%）SFSZ7-31500/11031500高压中压低压1.450.3高︱中高︱低中︱低高-中高-低中-低110±8×1.25%38.5±2×2.5%1117510.517.56.5当一台主变不能正常工作时，只有一台主变工作且满载则，S1=31500KVA,占总负荷的百分比为31.5/44.72=70.4%，满足要求。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计第三章主接线设计方案变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。应本着具体问题具体分析的原则，根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性、拥有一定发展裕度的前提下，尽量选择经济、简单实用的电气主接线。电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条地选择。3.1电气主接线设计的基本要求一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：1.断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2.断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电。3.尽量避免变电所全部停运的可靠性。二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1.为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。2.为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。3.为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。三、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1.60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器。2.占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。3.电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失[3]。3.2电气主接线设计的基本原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。3.3主接线接线方式的选择3.3.1主接线的一般接线形式电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。在电压等级出线超过四回时，宜采用有母线连接。随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用，变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。如下将结合电气工程设计手册第二章来概述自己在该变电所电气主接线的设计中所考虑过的接线形式。一、有汇流母线1、单母线接线60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。适用范围：110～200KV配电装置的出线回路数不超过两回；35～63KV，配电装置的出线回路数不超过3回；6～10KV配电装置的出线回路数不超过5回时选用。2、单母线分段接线用断路器，把单母线接线的母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：110KV～220KV配电装置的出线回路数为3～4回；35～63KV配电装置的出线回路数为4～8回；6～10KV配电装置出线为6回及以上时选用。3、单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。4、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设"跨条"，则该回路在检修期需要停电。对于，110K～220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV～220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110KV）或5回（220KV）时，一般应装设专用旁路母线。适用范围：110～220KV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110～220KV配电装置在系统中处于重要地位，出线回路为4回及以上时。35～63KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；6～10KV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时选用。5、双母线分段接线60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。二、无汇流母线1、桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。（1）内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。适用范围：较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。（2）外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。适用范围：较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。2、3～5角形接线多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用2～5角形为宜。并且变压器与出线回路一对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。3.3.2方案拟定主接线应通过原始资料分析结合实际情况来设计，主接线的设计还应该满足可靠性、灵活性、经济性。通过查阅设计手册，对各电压等级可有如下接线形式：60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计方案一：因为本变电所有Ⅰ、Ⅱ类负荷，所以要求接线形式首先要保证其安全性和可靠性，并结合110KV变电站典型设计的要求，在此前提下变电所主接线方案采用下述接线方式：110kV侧：采用双母线接线，优点是供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点是接线复杂,设备多,母线故障有短时停电以保证两台主变压器供电的可靠性。35kV侧：35kV出线4回，而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。优点是双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。缺点是多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。10kV侧：采用一般单母线分段的接线方式，优点:母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源；一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作。缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电；任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。方案二：110kV优点是供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点是接线复杂,设备多,母线故障有短时停电以保证两台主变压器供电的可靠性。35kV采用双母线接线，优点是供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点是接线复杂,设备多,母线故障有短时停电以保证两台主变压器供电的可靠性。10KV侧采用单母线分段带旁路母线，这种接线方式是单母线分段和单母线带旁路接线的结合。在实际使用中减少断路器的数目，提高经济性，常常用分段断路器兼作旁路断路器。这种接线方式运行灵活方便，具有足够的可靠性，适用于容量不大的中小型发电厂和变电所。将两种方案进行综合比较如下表3-1所示：表3-1主接线方案比较表60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计方案项目方案一：110KV侧双母线接线，35KV侧双母线带旁路接线、10KV侧单母分段接线。方案二、110KV侧双母线接线，35KV侧双母线接线、10KV侧单母分段带旁路母线接线。可靠性1.110KV接线简单，设备本身故障率少；2.110KV故障时，停电时间较长。1.可靠性较高；2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。灵活性1.110KV运行方式相对简单，灵活性差；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。1.各电压级接线方式灵活性都好；2.110KV电压级接线易于扩建和实现自动化。经济性设备相对少，投资小。1.设备相对多，投资较大；2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，结合典型设计原则，现确定第二方案为设计最终方案[4]。主接线图见附录60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计第四章短路电流的计算4.1短路故障产生的原因工业与民用建筑中正常的生产经营﹑办公等活动以及人民的正常生活，都要求供电系统保证持续﹑安全、可靠地运行.但是由于各种原因，系统会经常出现故障，使正常运行状态遭到破坏。短路是系统常见的严重故障。所谓短路，就是系统中各种类型不正常的相与相之间或地与相之间的短接。系统发生短路的原因很多，主要有：1.设备原因电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路的功能。2.自然原因气候恶劣，由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。3.人为原因工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物带电设备内形成短路事故等[4]。4.2短路故障的危害供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果：1.短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。2.短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。3.短路系统电压下降60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。4.不对称短路的磁效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。5.短路时的停电事故短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。6.破坏系统稳定造成系统瓦解短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电[5]。4.3短路电流计算的目的在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。为了确定线路接线是否需要采取限制短路电流的措施，保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，为选择继电保护方法和整定计算提供依据，验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流计算，应考虑5-10年的远景发展规划。4.4短路点的确定短路点分别选取变电站的三级电压汇流母线：110kV侧母线—f1，35kV侧母线—f2，10kV侧母线—f3。110KV最大一回负荷出线短路-f4,35KV最大一回负荷出线短路-f5,10KV最大一回负荷出线短路-f6。等值电路图4-1所示：系统S1电源近似无穷大系统，E1""=1.60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计系统S2电源容量为500MVA，要根据计算电抗查短路运算曲图4-14.5计算变压器各绕组等值电抗标么值基准：值SB=1500MVA，UB=UAV，前已选出了主变压器（三绕组），其阻抗电压百分比，如4-1表。表4-1阻抗电压%阻抗电压％高－中高－低中－低10.517.56.5Us(1-2)％＝10.5，Us（1-3）％＝17.5，Us（2-3）％＝6.5高压侧：Us1%=（Us(1-2)%+Us(1-3)%－Us(2-3)%）公式(1-1)=(10.5+17.5-6.5)=10.75中压侧：Us2%=（Us(1-2)%+Us(2-3)%－Us(1-3)%）=(10.5+6.5-10.5)60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计=-0.25低压侧：Us3%=（Us(1-3)%+Us(2-3)%－Us(1-2)%）=(6.5+17.5-10.5)=6.75所以：Us1%=10.75,Us2%=-0.25,Us3%=6.75XT1-1=XT2-1=×公式(4-1)=×=41.3()XT1-2=XT2-2=×=×=-0.96()XT1-3=XT2-3=×=×=25.9()转化为标幺值为：=41.3=2.56=（-0.96）=-0.19=25.9=17.664.6短路电流的计算4.6.1f1点短路时1.化简等值电路图角-星变换，如图2所示：==5.2260 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计===0.31图4-2将图4-2化简得图4-3则：=3.532.系统S1、S2对短路点的转移电抗：==0.34+0.13+=0.48==3.53+0.13+=5.0图4-33.计算各电源提供的短路电流（1）系统S1：===7.87（kA）====16.4（kA）==2.5516.4=41.82（kA）（2）系统S2：===2.62（kA）计算电抗：==5.0=1.67由=1.67和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为=0.62，因此60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计==0.622.62=1.62（kA）==2.551.62=4.13（kA）4.计算总短路电流总短路电流为=+=16.4+1.62=18.02（kA）=+=45.95（kA）两相短路电流有名值：If1(2)=If1(3)=18.02=15.6（KA）4.6.2f2点短路时1.将图4-2化简得图4-4则：==0.13+2.56+(-0.19)=2.502.系统S1、S2对短路点的转移电抗：==0.34+2.50+==3.53+2.50+=32.03.计算各电源提供的短路电流（1）系统S1：===23.4（kA）图4-4====7.60（kA）==2.557.60=19.38（kA）（2）系统S2：===7.80（kA）计算电抗：60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计==32=10.7由=10.7和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为=0，因此=≈0（kA）4.计算总短路电流总短路电流为=+=7.6（kA）=+=19.38（kA）两相短路电流有名值：If2(2)=If2(3)=7.6=6.58（KA）4.6.3f3点短路时1.将图4-2化简得图4-5则：==0.13+2.56+17.66=20.352.系统S1、S2对短路点的转移电抗：==0.34+20.35+==3.53+20.35+=235.23.计算各电源提供的短路电流（1）系统S1：===78.7（kA）图4-5====3.47（kA）==2.553.47=8.85（kA）（2）系统S2：===26.2（kA）60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计计算电抗：==235.2=78.4由=78.4和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为=0，因此=≈0（kA）4.计算总短路电流总短路电流为=+=3.47（kA）=+=8.85（kA）两相短路电流有名值：If3(2)=If3(3)=3.47=3.0（KA）4.6.4f4点短路时1.将图4-2化简得图4-6则：2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：==0.34+0.13+0.47+==3.53+0.13+0.47+=5.483.计算各电源提供的短路电流（1）系统S1：===7.87（kA）图4-6====8.28（kA）==2.558.28=21.1（kA）60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（2）系统S2：===2.51（kA）计算电抗：==5.48=1.83由=1.83和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为=0.55，因此==0.552.51=1.38（kA）==2.551.38=3.52（kA）4.计算总短路电流总短路电流为=+=9.66（kA）=+=24.62（kA）两相短路电流有名值：If4(2)=If4(3)=9.66=8.36（KA）4.6.5f5点短路时1.将图4-2化简得图4-7则：2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：==0.34+2.50+0.57+==3.53+2.50+0.57+=32.573.计算各电源提供的短路电流（1）系统S1：===23.4（kA）图4-760 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计====6.41（kA）==2.556.41=16.35（kA）（2）系统S2：===7.80（kA）计算电抗：==32.57=10.8由=10.8和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为=0，因此=≈0（kA）4.计算总短路电流总短路电流为=+=6.41（kA）=+=16.35（kA）两相短路电流有名值：If5(2)=If2(3)=6.41=5.55（KA）4.6.6f6点短路时1.将图4-2化简得图4-8则：2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：==0.34+20.35+0.21+==3.53+20.35+0.21+=235.43.计算各电源提供的短路电流60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（1）系统S1：===78.7（kA）图4-8====3.44（kA）==2.553.44=8.77（kA）（2）系统S2：===26.2（kA）计算电抗：==235.4=78.5由=78.5和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为=0，因此=≈0（kA）4.计算总短路电流总短路电流为=+=3.44（kA）=+=8.77（kA）两相短路电流有名值：If6(2)=If6(3)=3.44=2.97（KA）4.5短路电流的计算结果电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。各短路点短路电流计算结果统计如下表4-2表4-2短路计算结果统计表短路点三相短路电流冲击电流二相短路电流60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计Ifi(3)(KA)Ichi(KA)Ifi(2)(KA)f118.0245.9515.6f27.619.386.58f33.478.853.0f49.6624.628.36f56.4116.355.55f63.448.772.9760 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计第五章电气设备的选择电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，选择合适的电气设备，尽量采用新技术，节约投资。电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不完全一样，具体选择方法也不完全相同，但其基本要求是一致的。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择设备的额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验设备的热稳定、动稳定以及开关的开断能力。5.1电气设备选择的一般条件5.1.1按正常工作条件选择电气设备1．电气设备的额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。因此，在电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择。即≥（公式5-1）2.电气设备的额定电流电气设备的额定电流是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该贿赂在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即：（公式5-2）3.环境条件对设备选择的影响当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。4.机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计5.1.2按短路状态校验1.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、热校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。2.短路热稳定校验短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件。t≥（公式5-3）式中：—短路电流产生的热效应、t—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间3.电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为：≥（公式5-4）式中：—短路冲击电流幅值—电气设备允许通过的动稳定电流幅值4.短路计算时间验算热稳定的短路计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即：＝＋（公式5-5）一般取保护装置的后备保护动作时间5.绝缘水平60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，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。但所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备[3]。5.2断路器的选择5.2.1110kV主变侧断路器的选择1.该回路为110kV电压等级。2.断路器安装在户外，故选户外式断路器。3.回路额定电压Ue≥110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流Imax=1.05×=1.05×=173.60(A)4.为方便运行管理及维护，选取110kV断路器为LW6-110Ⅰ型SF6断路器，其技术数据如下表5-1[8]，其主要技术参数如：表5-1LW6-110Ⅰ型户外高压六氟化硫断路器技术数据型号SF6气体压力（MPa）额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）近区故障开断电流（KA）动稳定电流（峰值）（KA）3S热稳定电流（kA）额定关合电流（峰值）（KA）全开断时间（S）LW6-110Ⅰ0.6110126315050*/31.528.412550125≤0.050.440100401005.对所选的断路器进行校验（1）热稳定校验：1）短路时间：0.15+0.05=0.2s式中：为继电保护时间，这里取后备保护时间，<1s所以应该考虑非周期分量的热效应。2）周期分量热效应，根据运算电抗查短路电流运算曲线123.0+1.11=124.11KA60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计123.0+1.11=124.1KA==2829.4[(KA)2.S]3）非周期分量热效应，T——非周期分量热效应时间，查得，T=0.05S=0.05×(18.2)2=16.56[(KA)2.S]=2829.4+16.56所以按三相短路校验热稳定性。周期电流分量的热效应为：由于供电系统为无限大功率电源，故其短路电流周期分量不衰减所以：=15.60+0.50=16.10（kA）其中—短路电流在t/2秒内的周期分量有效值==52.93[KA2·S]非周期电流热效应为：=0.05×=16.24[kA2·S]其中，T—非周期分量热效应时间，查表得，T=0.05S=52.93+16.24=69.17[(kA)2.S]=×=×=84.86mm2<539mm2（公式5-9）其中—集肤系数，查的取1圆管形铝锰合金导体（截面积539mm2）满足热稳定性的要求60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（3）动稳定校验：母线自重产生的垂直弯矩由手册差得均布荷载最大弯矩系数为0.125，则弯矩为：=0.125××9.8=0.125×0.802×82×9.8=62.88(NM)（公式5-10）集中荷载产生的垂直弯矩由手册查得集中荷载最大玩具系数为0.188，则弯矩为：=0.188×P×9.8=0.188×15×8×9.8=221.01(NM)（公式5-11）短路状态时母线所受的最大弯矩和应力的计算短路电动力产生的水平弯矩和短路电动力：===2.54kg/m（公式5-12）===199.1NM（公式5-13）在内过电压情况下的风速产生的水平弯矩和风压：===1.69kg/m（公式5-14）===132.5NM（公式5-15）短路状态时母线所受的最大弯矩和应力=（公式5-16）==436.5N===5987N/cm2（公式5-17）此值小于铝锰合金的最大允许应力8820N/cm2，满足要求。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计5.4.235KV侧母线选择与校验1.按导体发热长期允许电流选择母线截面，根据公式5-6有：35KV侧回路最大工作持续电流：===516.10A≥==654.12A2.按照导体最大持续工作电流,依照《电力工程电气设计手册》选择50×6.3矩形铝导线平放，额定载流量约为740A。3.校验所选的母线（1）由母线数据知：在母线载流量系按最高允许温度为+70℃时的载流量=740A在最高环境温度+42℃时，母线的允许电流为:==0.789×740=583.86A且=≥=516.60A所以满足要求。（2）热稳定校验：正常运行时导线最高温度为：42+（70-42）=63.92℃<70℃由＝63.92℃，查表[1]得C＝89A/mm2主保护位瞬时动作，所以动作时间=0.15s，有已选断路器知=0.06s短路时间=0.15+0.05=0.21s＜1s，所以要考虑短路电流非周期分量的影响。因为>，所以按三相短路校验热稳定性周期电流分量的热效应为：=0.32×=7.48（kA）其中—短路电流在t/2秒内的周期分量有效值60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计==11.78[kA2·S]非周期电流热效应为：=0.05×=2.89[kA2·S]其中T—非周期分量热效应时间，查表得，T=0.05S=11.78+2.89=14.57[(kA)2.S]=×=×=42.89mm2<50×6.3=315mm2其中—集肤系数，查的取1，满足热稳定要求。（3）动稳定校验：跨距L=1.2m，相间距a=0.3m单位长度上的相间电动力:216.59N/M（公式5-18）m3（公式5-19）（公式5-20）所以≤=，动稳定满足要求5.4.310KV侧母线选择与校验1.按导体发热长期允许电流选择母线截面，根据公式5-6有：10KV侧回路最大工作持续电流：60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计===1818.65（A）≥==2305（A）2.按照导体最大持续工作电流,依照《电力工程电气设计手册》选择125×8双条矩形铝导线平放，额定载流量约为2670A。3.校验所选的母线根据35kV侧母线校验方法进行校验，满足要求。1、按最大工作电流选择导线截面SImax=1.05×=1.05×=173.60(A)年最高平均温度为+30℃，而导线长期允许温度为+70℃，海拔高度为1000m，查表得环境修正系数K0＝0.94IYj=Imax/K0=173.6/0.94=184.68(A)选择110KV母线型号为：LGJ—50，LGJ—50在基准温度25℃时载流量IY为220A。Imax=173.60A＜K0IY=0.94×220=206.8A满足要求2、热稳定校验：S=50mm2＞Smin==×=42mm2满足热稳定要求。S——为导线截面积，mm2；——短路电流假象时间，s；——三相短路电流，A；C——导线材料的热稳定系数。二.35KV母线的选择与校验：1、按最大工作电流选择导线截面SImax=1.05×=1.05×=496.0(A)60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计环境修正系数K0＝0.94，IYj=Imax/K0=496.0/0.94=527.66(A)选择110KV母线型号为：LGJ—240，LGJ—240在基准温度25℃时载流量IY为610A。Imax=527.66A＜K0IY=0.94×610=573.4A满足要求2、热稳定校验：S=240mm2＞Smin==×=154.6mm2取3.55，满足热稳定要求。三.10KV母线的选择与校验：该侧采用室内配电装置，应取月平均最高温度再加5℃，即35℃。环境修正系数K0取0.88，导体采用矩形导体。因为矩形导体一般用于35kV以下，电流在2000A及以下的配电装置中。1、按最大工作电流选择导线截面SImax=1.05×=1.05×=1736.0(A)选择矩形铝导线（h×b）125×10,平放允许电流为2089A，竖放允许电流为2177A。2、热稳定校验：S=1250mm2＞Smin==×=8.5mm2取3.6，满足热稳定要求。3、动稳定校验母线采取水平排列平放则W=bh2/6=10×1252/6=26041(mm3)=26.041×10-6m3相邻支柱间跨距取L=1.2m相间母线中心距离取a=0.25mσmax=×10=×10=3.13MPaσmax＜σal=70MPa满足动稳定要求。35kV侧最大一回出线选择及校验在16回出线中，最大一回出现负荷为4500KVA,以最大负荷的一条出线截面积的选择计算作为依据，其他线路一定能满足要求。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计按按导体发热长期允许电流选择母线截面：Imax≤KIal该回出线最大持续工作电流：Imax=1.05×=1.05×=273.1(A)按照导体最大持续工作电流Imax,依照《电力工程电气设计手册》选取截面为95/15mm2钢芯铝绞线其技术数据见表5-11所示[6]。标称截面铝/钢（mm2）根数/直径（根/mm）计算截面（mm2）外径（mm）质量（Kg/Km）长期允许载流量（A）铝钢铝钢总计70℃95/1526/2.157/1.6794.3914.33109.7213.61380.833510kV侧最大一回出线选择及校验选择出线的形式：由于钢芯铝绞线的耐张性能比单股线好，在允许电流相同时，其直径比单股线直径大，其表面附近的电场强度小于单线，机械强度较大，集肤效应大，可以防止电晕的产生，并且起可以使变电站的屋外配电装置简单、投资少、比较经济，所以可采用钢芯铝绞线。在16回出线中，最大一回出现负荷为4200KVA,以最大负荷的一条出线截面积的选择计算作为依据，其他线路一定能满足要求。按按导体发热长期允许电流选择母线截面：Imax≤KIal该回出线最大持续工作电流：Imax=1.05×=1.05×=254.9(A)按照导体最大持续工作电流Imax,依照《电力工程电气设计手册》选取截面为70/10mm2钢芯铝绞线其技术数据见表5-11所示[6]。标称截面铝/钢（mm2）根数/直径（根/mm）计算截面（mm2）外径（mm）质量（Kg/Km）长期允许载流量（A）60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计铝钢铝钢总计70℃70/106/3.81/3.868.0511.3479.3911.4275.2275互感器的选择一.主变110KV侧电流互感器的选择一次回路电压：=110KV二次回路电流：＞Imax=1.05×=1.05×=173.60(A)根据以上两项，初选LCW-110户外独立式电流互感器，其参数如下电流互感器型号额定电流A级次组合二次负载值10%倍数1S热稳定倍数动稳定电流倍数0.5级1级3级二次负载Ω倍数LCW-110600/50.5/11.21.21.215751501.动稳定校验：=×150×600=127.3KA>ish=6.63KA满足动稳定要求2.热稳定校验：(KtIN1)t(KtIN1)t=(0.6×75)2×1=2025[（KA）2s]≥＝2.62×1.1＝7.44kA2.s满足热稳定要求综上所述，所选LCW-110(600/5)户外独立式电流互感器满足要求。二.35KV侧电流互感器的选择一次回路电压：=35KV二次回路电流：＞Imax=1.05×=1.05×=496.0(A)根据以上两项，初选LCW-110户外独立式电流互感器，其参数如下60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计电流互感器型号额定电流A级次组合二次负载值10%倍数1S热稳定倍数动稳定电流倍数0.5级1级3级二次负载Ω倍数LCW-351000/50.5/324228651001.动稳定校验：=×100×1000=141.4KA>ish=7.14KA满足动稳定要求2.热稳定校验：(KtIN1)t(KtIN1)t=(65×1)2×1.11=4225[（KA）2s]≥＝2.82×1.11＝8.7kA2.s满足热稳定要求综上所述，所选LCW-35(1000/5)户外独立式电流互感器满足要求。三.10KV侧电流互感器的选择一次回路电压：=10KV二次回路电流：＞Imax=1.05×=1.05×=1736.0(A)根据以上两项，初选LFZL-10电流互感器，其技术参数如下：电流互感器型号额定电流A级次组合二次负载值10%倍数1S热稳定倍数动稳定电流倍数0.5级B级3级二次负载Ω倍数LFZL-103000/50.5/B0.811020351.动稳定校验：=×35×3000=49.5KA>ish=0.99KA满足动稳定要求2.热稳定校验：(KtIN1)t60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计(KtIN1)t=(20×3)2×1.1=3600[（KA）2s]≥＝0.392×1.1＝0.17kA2.s满足热稳定要求综上所述，所选LFZL-10电流互感器满足要求。电压互感器的选择电压互感器是把一次回路高电压转换为100V的电压,以满足继电保护﹑自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件。电压互感器的选择是按安装地点，构造形式，装置的种类，额定电压，准确度等级及副边负荷的选择。而副边负荷是在确定二次回路方案以后计算的。电压互感器的选择和配置应按下列条件：型式：6～20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35KV～110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。一次电压、为电压互感器额定一次线电压。二次电压：按表所示选用所需二次额定电压。绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中心用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压100100准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为1级。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。负荷S2：S2＜Sn110KV侧母线电压互感器的选择型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。电压：额定一次电压：U1n=110KVU2n=0.1/KV准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计手册，选择PT的型号：JCC—110，其技术参数如下：型号额定电压（KV）二次负荷（VA）试验电压(KV)最大容量（VA）一次绕组二次绕组剩余电压0.5级1级3级高压低压JCC-1100.150010002002200035KV侧母线电压互感器的选择型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。电压：额定一次电压：U1n=35KVU2n=0.1/KV准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计手册，选择PT的型号：JDJJ—35最大容量1500VA额定变比：60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计5.6.210KV侧母线电压互感器的选择型式：采用户内式电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。电压：额定一次电压：准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。查《发电厂电气部分》选定PT型号：JDZX7-10其技术参数如下：型号额定电压（KV）二次额定容量（VA）剩余电压绕组二次极限容量（VA）一次绕组二次绕组剩余电压0.5级1级3级准确级额定输出JDZX7-1050802006P40400避雷器的选择1、根据变电所设备避雷器要求及主接线形式应在下列点装设避雷器110kV进线端，防止110kV线路雷电流侵入变电所35kV母线，防止线路雷电流侵入变电所10kV母线，防止线路雷电流侵入变电所主变110kV中性点接地2、根据各级电压等级确定避雷器的额定电压避雷器列表型号技术参数安装地点数量（组）Un(kV)残压(kV)Y10W5-100/260W100260110KV进线2HY5WZ-53/1345313435KV母线2HY5WZ-17/45174535KV母线2HY5W-73/17673176主变中性点260 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计第七章继电保护电力系统是一个整体，电能的产生、传输、分配和使用是同时实现，各设备之间又都有电或磁的联系，所以，当某一设备或电路发生短路故障时，在很短的时间内就影响到整个电力系统的其他部分。为此要求切除故障设备或输电线路的时间必须很短，通常切除故障的时间小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器以被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词，则指各种具体的装置。继电保护的基本原理：利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。继电保护装置的基本任务是：1）发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障元件（设备）从电力系统中切除，使非故障部分继续运行。2）对不正常运行状态，为保证选择性，一般要求经过一定的延时，并根据运行维护条件（如有无经常值班人员），而动作于发出信号（减负荷或跳闸），且能与自动从合闸相配合。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性[8]。电力系统各组成部分的继电保护下面逐一介绍。7.1电力变压器的保护电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。电力变压器无旋转件，结构比较简单，运行可靠，发生故障机会相对较少。但是大部分安装在户外，受环境影响较大，同时也受到外接复合地影响较大。因此电力变压器在运行当中仍可能发生各种故障或不正常的工作状态。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路。油箱内部故障对电压器来说是非常危险的，高温电弧不仅会烧毁绕组和铁心，而且还会使变压器油绝缘受热分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果。变压器油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要有过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高等[8]。针对上述各种故障与不正常运行状态，变压器应装设下列继电保护：7.1.1瓦斯保护当变压器内部故障时，故障点的局部温度将是变压器油温升高，体积膨胀，甚至出现沸腾，油内空气比被排出而形成上升气泡。若故障点产生电弧，则变压器油和绝缘材料将分解出大量气体，这些气体自油箱流向油枕上部。故障越严重产生的气体越多，流向油枕的气流速度越快，甚至气流中还夹杂着变压器油。瓦斯保护是反映变压器油箱内部气体数量和流动速度而动作的保护。瓦斯保护保护油箱内各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。当壳内故障产生轻瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号。当产生大量瓦斯时，动作于断开变压器各侧的断路器。瓦斯继电器安装在油箱与油枕之间的连通管道中。瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反映油箱内部发生的各种故障。但是它不能反映油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。因此他还要与纵联差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除油箱内、外及引出线上发生的各种故障。其原理接线图如下图7-1。瓦斯保护的原理图如图所示。瓦斯保护继电器KB的上接点有开口被控制，闭合后延时后发出“轻瓦斯动作”信号。KB的下接点由挡板控制，动作后经信号继电器KS60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计启动出口继图7-1瓦斯保护原理接线图电器KOM，式变压器个侧断路器跳闸。为防止变压器油箱内严重事故时油速不稳定，造成重瓦斯节点时通时而不能可靠跳闸，KOM采用带自保持线圈的中间继电器。为防止瓦斯保护在变压器换油、瓦斯继电器试验、变压器新安装或大修后投入运行之初时误动作，出口回路设有切换片XS，将XS倒向电阻R侧，可是重瓦斯保护改为只发信号[8]。7.1.2变压器的纵联差动保护变压器总差动保护主要是用来反映变压器绕组、引主线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。其工作原理如下图。纵联差动保护是反映被保护变压器各端流入和流出的电流相量差。由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵联差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等。在保护范围故障时流图7-2变压器内部故障时的电流分布入差回路的电流为短路点的短路电流二次值，保护动作。纵联差动保护动作后跳开变压器两侧的断路器[9]。为了保证动作的选择性，差动继电气的动作电流应按照躲开外部短路时出现的最大不平衡电流来整定，即=公式(7-1)-----可靠系数，其值大于1。经计算可知，10KV侧变压器的差动保护的动作电流取=14.78，110KV侧变压器的差动保护的动作电流取=9.74。整定计算过程见附录计算书。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计7.1.3变压器相间短路的过电流保护为防止外部短路引起的过电流和作为变压器总差动保护、瓦斯保护的后备，就、变压器还应装后备保护。变压器的相间短路的后备保护既是变压器的主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的后备保护。根据变压器的容量的大小、地位及性能和系统短路电流的大小，变压器相间短路的后背保护采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护或负序电流保护等。过电流装置应装设于变压器的电源侧，采用完全星形接线。简单过电流保护装置的启动电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流来整定。公式(7-1)——可靠系数，一般取1.2～1.3——返回系数，取0.85经过整定计算，取=2546.3A作为保护装置的起动电流。保护的动作时间比相邻元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限，t取2.5S。整定计算过程见附录计算书。7.1.4变压器的过负荷保护变压器的过负荷电流在大多数情况下是三相对称，因此只需要装设单相过负荷保护。变压器的过负荷保护反应变压器对称符合引起的过电流。过负荷保护装置只采用一个电流继电器接于一相电流上，经过较长的延时发出信号。过负荷保护的动作电流，应按躲过变压器的额定电流整定，=公式(7-8)取1.05，取0.85=1.05/0.85×901.81=1114.0A为了防止过负荷保护误动作在外部短路时误动作，其时限应比变压器的后备保护动作时限大一个，取2.5S。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计7.1.5零序电流保护在大接地电流系统中，接地故障的几率较大，因此大接地电流电网中的变压器，应该装设接地（零序）保护，作为变压器主保护的后备保护及相邻元件故障的后备保护。大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器的中性点接地的数目和位置有关。通常对只有一台变压器的升压变电所，变压器采用中性点直接接地的运行系统。对有多台变压器运行的变电所，采用一部分变压器中性点接地而另一部分变压器中性点不接地运行方式，以保证在各种运行方式下变压器中性点的数目和位置尽量维持不变，从而保证零序保护有稳定的保护范围和足够的灵敏度。对110kV以上中性点直接接地系统中的电力变压器，一般应装设零序电流（接地）保护，作为变压器主保护的和相邻元件短路的后备保护。为了缩小接地故障地影响范围及提高后备保护动作的快速性和可靠性，一般配置两段式零序电流保护，每段还带两级延时。整定计算过程见附录计算书。7.2母线的保护发电厂和变电站的母线是电力系统中非常重要的元件。母线故障后所有连在故障母线上的元件都要停电，造成大面积停电。母线是装设于发电厂内变压器内部的电气设备不管其界线方式如何，连接有多少元件，其空间距离都比较近，因此可以使用动作迅速、选择性好的差动原理构成的差动保护[8]。7.2.1110KV母线的保护对于双母线经常以一组母线运行的方式，在母线上发生故障后，将造成全部停电，需把所连的元件倒换至另一组母线上才能恢复供电，这是一个很大的缺点。为此在发电厂及重要变电所的高压母线上一般采用双母线同时运行而组母线上连接一部分供电和受电元件的方式。当采用双母线并列运行时，要求母线差动保护具有选择故障母线的能力。元件固定连接的双母线保护，原则上和单母线电流差动保护相同。共有三组完全电流差动保护组成，即母线的完全电流差动保护，母线的完全电流差动保护；两组母线上完全电流差动保护。前两种用于故障母线元件和整套保护的执行元件；后一种用于全套保护的启动元件，以及当双母线供电连接发生破坏而又发生外部故障时，用做保护装置的非选择性闭锁环节[10]。60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计保护由装设于所有母线连接的元件引出线县上的电流互感器和差动继电器构成。经过整定计算，取保护动作电流为=9.075A，整定计算过程见附录计算书。7.2.235kV，10kV分段母线的保护一般低于110KV母线不必采用专门的母线保护，而是利用供电元件的保护装置就可以把母线故障切除掉。7.3自动重合闸在供电系统中，对于非永久性故障，采用自动重合闸装置可以迅速恢复供电，提高了供电的可靠性。10kV出线路装设了自动重合闸装置[10]。自动重合闸装置的接线应满足下列要求：1.用转换开关将断路器断开，或将断路器投于故障线路上而随即有保护装置将其断开时，自动重合闸装置均不应动作。2.自动重合装置的动作次数应符合预先的规定，在任何时候均不应使断路器重合次数超过规定。第八章继电保护配置电网继电保护配置的原则是首先满足继电保护的四项基本要求，即满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性。然后各类保护的工作原理、性能结合电网的电压等级、网络结构、接线方式等特点进行选择，使之能够有机配合起来，构成完善的电网保护。一．110KV部分：110KV采用了内桥接线，所以在110KV不需要装设保护。二．35KV部分：60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计线路保护：在35KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护：限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。加装三相一次重合闸。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。母联开关保护：加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。三．10KV部分：线路保护：在10KV小接地电流系统的线路上，应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。考虑反映相间故障装设两段式电流保护：限时电流速断保护、定时过流保护。保护动作于出线断路器，保护采用两相式接线。加装三相一次重合闸。反映单相接地故障，加装反映零序电压的接地信号装置，单相接地时发出信号。母联开关保护：加装带时限的定时过流保护，作为母线充电时的保护。一、主变压器保护配置1、瓦斯保护：作为变压器的主保护，反应变压器油箱内部故障，包括绕组的相间短路，接地短路，匝间短路以及铁芯烧损，油面降低等。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。2、纵差保护：作为主变压器的主保护，反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地、短路以及绕组匝间短路，采用三相CT分别装于主变三侧四点上用专用的CT。3、复合电压启动的定时限过流保护：是瓦斯保护、纵差保护的后备保护，反应发生各种不对称短路时出现的负序电压。4、零序电流保护：反应变压器外部接地短路。5、过负荷保护：反应变压器对称过负荷，保护接于一相电流上，常延时动作于信号，和过流保护共用一个CT。二、母线保护1、35kV单母线分段(分列运行)，不采用专门的保护，当母线故障时，可由变压器35kV侧断路器跳开切除故障。2、10kV单母线分段(分列运行)，不采用专门的保护，当母线故障时，可由变压器10kV侧断路器跳开切除故障。三、线路保护60 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计1、110kV进线：因为110KV盐北变电所处在系统的受电端，故110KV进线不设保护2、35kV线路保护：(电流速断保护、定时限过流保护)二段式电流保护、快速重合闸（1）Ⅰ段电流速断保护作为主保护，反应于相间故障时因电流增大而瞬时动作的电流保护，保护线路全长的15%~20%。（2）Ⅱ段定时限过流保护，作为Ⅰ段电流速断保护的后备保护，不仅能保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长。电流保护采用二相CT(A、C相)。（3）当线路上出现瞬时故障如不终止供电，应装设自动重合闸装置。（4）当线路发生单相接地故障时，因35kV为小电流接地系统，可以继续运行2小时，故只作用于信号，而不跳开断路器，接于PT的开口三角处。3、10kV线路保护：二段式电流保护(电流速断保护、定时限过流保护)、快速重合闸（1）主保护采用二段定时限电流速断保护，比Ⅰ段高△t时限，保护线路全线的70%~80%。（2）当线路上出现瞬时故障如不终止供电，应装设自动重合闸装置。（3）当线路发生单相接地故障时，因10kV为小电流接地系统，可以继续运行2小时，故只作用于信号，而不跳开断路器，接于PT的开口三角处。案方60'