毕业论文（设计）：110kv变电站设计

'题目：110kV变电站设计专业班级l学生姓名学号摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。[关键词]变电站输电系统配电系统高压网络补偿装置 AbstractAlongwiththeeconomicdevelopmentandthemodernindustrydevelopmentsofquickrising,thedesignofthepowersupplysystembecomemoreandmorecompletelyandsystem.Becausethequicklyincreaseelectricityoffactories,italsoincreasesseriouslytothedependableindexoftheeconomiccondition,powersupplyinquantity.Thereforetheyneedthehigherandmoreperfectrequesttothepowersupply.WhetherDesignreasonable,notonlyaffectdirectlythebaseinvestmentandcirculatetheexpenseswithhavethemetaldepletionincolourmetal,butalsowillreflectthedependableinpowersupplyandthesafeinmanyfacts.Inaword,itisclosewiththeeconomicperformanceandthesafetyofthepeople.Thesubstationisanimportancepartoftheelectricpowersystem,itisconsistedoftheelectricappliancesequipmentsandtheTransmissionandtheDistribution.Itobtainstheelectricpowerfromtheelectricpowersystem,throughitsfunctionoftransformationandassign,transportandsafety.Thentransportthepowertoeveryplacewithsafe,dependable,andeconomical.Asanimportantpartofpower’stransportandcontrol,thetransformersubstationmustchangethemodeofthetraditionaldesignandcontrol,thencanadapttothemodernelectricpowersystem,thedevelopmentofmodernindustryandtheoftrendofthesocietylife.Alongwiththehighandquickdevelopmentofelectricpowertechnique,electricpowersystemthencanchangefromthegenerateoftheelectricitytothesupplythepower.[keywords]substationtransmissionsystemdistributionhighvoltagenetworkcorrectionequipment. 目录第1章原始资料及其分析31原始资料32原始资料分析4第2章负荷分析5第3章变压器的选择8第4章电气主接线10第5章短路电流的计算131短路电流计算的目的和条件132短路电流的计算步骤和计算结果14第6章配电装置及电气设备的配置与选择171导体和电气设备选择的一般条件172设备的选择173高压配电装置的配置18第7章二次回路部分211测量仪表的配置212继电保护的配置21第8章所用电的设计27第9章防雷保护39结束语41致谢42参考文献43附录一：一次接线图附录二：10KV配电装置接线图 绪论电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。变电站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。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是110KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。 第一章原始资料及其分析1.原始资料待建变电站是该地区农网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。1.1电压等级变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。110kV：2回35kV：5回（其中一回备用）10kV：12回（其中四回备用）1.2变电站位置示意图：待建变电站ABC图1变电站位置示意图Fig1Transformersubstationpositionsketchmap1.3待建变电站负荷数据（表1）表1待建成变电站各电压等级负荷数据Tab.1eachvoltagegradeburdendataofsubstation 电压等级用电单位最大负荷(MW)用电类别回路数供电方式距离(km)35kV铝厂1511架空39钢铁厂101，21架空25A变电站1531架空35B变电站2031架空40备用110kV无线电厂0.5631电缆4仪表厂0.531电缆5手机厂0.6322电缆4电机厂0.4221电缆3电视机厂0.831架空14配电变压器A0.7811架空15配电变压器B0.931架空16其它0.732电缆4备用2注：（1）35kV,10kV负荷功率因数均取cos¢=0.85（2）负荷同时率：35kVkt=0.910kVkt=0.85（3）年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年(4）网损率为A%=8%（5）站用负荷为50kWcos¢=0.87（6）35kV侧预计新增远期负荷20MV10kV侧预计新增远期符合6MV1.4地形地质站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造洁为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。1.5水文气象年最低气温为5度，最高气温为40度，月最高平均气温为31度，年平均气温为22度，降水量为2000毫米，炎热潮湿。1.6环境 站区附近无污染源2.原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有110千伏，35千伏，10千伏三个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的，所以一定要考虑到农村的实际情况。农忙期和农限期需电量差距较大，而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的情况，待建变电站的设计尽可能的超前，采用目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。第二章负荷分析1.负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。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，由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。2.待建变电站负荷计算2.135kV侧 近期负荷：P近35=15+10+15+20=60MW远期负荷：P远35=20MW=60+20=80MWP35＝kˊ(1+k")=80*0.9*（1+0.08）=77.76MWQ35＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=48.20MVar视在功率Sg35＝==91.482MVAIN35===1.509kA2.210kV侧近期负荷：P近10=0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW远期负荷：P远10=6MW=5.29+6=11.29MWP10＝kˊ(1+k")=11.29*0.85*（1+0.08）=10.364MWQ10＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=6.423MVar视在功率Sg10＝==12.192MVAIN10===0.7039kA2.3站用电容量Sg所＝＝＝0.057MVA2.4待建变电站供电总容量S∑=Sg35+Sg10+Sg所=91.482+12.192+0.057＝103.731(MVA)P∑=P35+P10+P所=77.76+10.364+0.05＝88.174(MW) 第三章变压器的选择主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。1.变电所主变压器的选择有以下几点原则：1)在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器；对于330kV、550kV变电所，经技术经济为合理时，可装设3~4台主变压器。2)对于330kV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，均采用三相变压器。500kV变电所，应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器组，以及是否设立备用的单相变压器。3)装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事帮停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。4)具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。5) 与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。6)500kV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压(即短路电压)，应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。7)对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。2.主变台数的确定由原始资料可知，待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大，出线多，且农用电受季节影响大，所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济的发展，可再投入一台变压器。3.主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后5~10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10~20年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区，10kV主要给某开发区供电，35kV主要给下面乡镇及几个大企业供电。考虑到开发区及其乡镇的发展速度非常快，所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求。确定变压器容量:（1）变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的60%，即=S∑60%=103.731×60%＝62.241(MVA)（2）单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要一，二级负荷为15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA所以变压器的容量最少为62.241MVA4.变压器类型的确定4.1相数的选择变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。4.2绕组形式绕组的形式主要有双绕组和三绕组。 规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。三绕组变压器通常应用在下列场合：(1)在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压与系统连接或向用户供电。(2)在具有三种电压等级的降压变电站中，需要由高压向中压和低压供电，或高压和重压向低压供电。(3)在枢纽变电站中，两种不同的电压等级的系统需要相互连接。(4)在星形-星形接线的变压器中，需要一个三角形连接的第三绕组。本待建变电站具有110kV,35kV,10kV三个电压等级，所以拟采用三绕组变压器。4.3普通型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器，其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗，所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。由于自耦变压器的结构简单、经济，在110kV级以上中性点直接接地系统中，应用非常广泛，自耦变压器代替普通变压器已经成为发展趋势。因此，综合考虑选用自耦变压器。4.4中性点的接地方式电网的中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定：凡是110kV-500kV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；主变压器6-63kV采用中性点不接地。所以主变压器的110kV侧中性点采用直接接地方式，35kV，10kV侧中性点采用不接地方式。综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下表：表3-1变压器型号Tab3-1Transformermodel型号及容量（kVA）额定容量比高压/中压/低压(%)额定电压高压/中压/低压(kV)空载损耗(kW)-负载损耗(kW)空载电流%阻抗电压（%）高中高低中低SFS7773000.810.5186.5 -63000/110100/100/50121/38.5/10.5型号额定容量（kVA）重量（T）外形尺寸（MM）油重运输重总重LBHHLTSSZ9-63000/1106300015.972.181.278804890605087202000第四章电气主接线电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电气系统的主要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。由于本设计的变电站有三个电压等级，所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况，考虑各自的出线方向。论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施，拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。1.对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面1.1可靠性 安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。1.2灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：（1）操作的灵活性（2）调度的灵活性（3）扩建的灵活性1.3经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑：（1）节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。（2）占地面积少。由于本变电站占用农田所以要尽量减少用地。（3）电能损耗小。电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择工作。1.4另外主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。2.电气主接线的基本原则电气主接线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、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就地取材，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.待建变电站的主接线形式3.1110kV侧方案（一）:采用单母线接线考虑到110kV侧有两条进线，因而可以选用单母线接线。其优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点是：（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短路时事故来消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。（2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。（3）调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生故障时，有较大的短路电流。方案（二）：采用单母线分段带旁路接线 断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。方案（三）：双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所的供电可靠性的要求；双母线接线供电可靠性高，但无旁路母线检修断路器时需要停电而且双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；采用单母线分段带旁路的电气接线可将I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；而且带旁路可以在检修断路器时对用户进行供电。故经过综合考虑采用方案（二）。3.235kV侧方案（一）:采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。方案（二）：单母线分段优点：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。 （2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。方案（三）：采用单母线分段带旁路接线优点：（1）可靠性、灵活性高（2）检修线路断路器时仍可向该线路供电缺点：投资大，经济性差单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II类负荷供电性的要求，故不采纳；将I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；虽然带有旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但其投资大、经济性能差，故采用方案（二）单母线分段接线。3.310kV侧方案（一）:采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。方案（二）：单母线分段优点：(1)母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。(2)对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II类负荷供电性的要求，故不采纳；将I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性。故采用方案（二）。综合以上三种主接线所选的接线方式，画出主接线图。见附图4-1。 第五章短路电流计算1.短路电流计算的目的和条件短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算。1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要有以下几个方面：⑴电气主接线的比较。⑵选择导体和电器。⑶在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。⑷在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。⑸接地装置的设计，也需要用短路电流。1.2短路电流计算条件1.2.1基本假定⑴正常工作时，三相系统对称运行；⑵所有电源的电动势相位、相角相同；⑶电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；⑷短路发生在短路电流为最大值的瞬间；⑸不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；⑹除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；⑺元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围； ⑻输电线路的电容忽略不计。1.2.2一般规定⑴验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；⑵选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；⑶导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。2.短路电流的计算步骤和计算结果2.1计算步骤在工程计算中，短路电流其计算步骤如下：1、选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值；2、画等值网络图；3、选择短路点；4、按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；5、利用实用曲线算出短路电流。2.2计算各回路电抗（取基准功率Sd=100MVAUd=UaV）根据上面所选的参数进行计算： X1＝X2＝Xｘ＝0.4×80×＝0.241X3＝X4＝1/200×(UK12%＋UK31%－UK23%)＝1/200×(10.5＋18－6.5)×=0.175X5＝X6＝1/200×(UK12%＋UK23%－UK31%)＝1/200×(10.5＋6.5－18)×=-0.008≈0X7＝X8＝1/200×(UK23%＋UK31%－UK12%)＝1/200×(6.5＋18－10.5)×=0.111由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为X13=X1/2=0.241/2=0.1205X10=X3/2=0.175/2=0.0875X11=X5/2=-0.008/2=-0.0040X12=X7/2=0.111/2=0.0555计算各短路点的最大短路电流 （1）K１点短路时XΣ*＝X13＝0.1205I”*＝IS∞*＝1／XΣ*＝1／0.1205=8.299短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S*Id＝8.299×＝4.166（kA）短路冲击电流：ish.S＝2.55I”S＝2.55×4.166＝10.624（kA）全电流最大有效值：Ish.S＝1.51I”S＝1.51×4.166=6.2816（kA）短路电流容量：Sd”=I”SUn=829.78(MV)(2)K2点短路时XΣ*＝X13+X10+X11=0.1205+0.0875-0.0040=0.204I”*＝IS∞*＝1／XΣ*＝1/0.204=4.902短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S*Id＝4.902×=7.649（kA）短路冲击电流：ish.S＝2.55I”S＝2.55×7.649＝19.505（kA）全电流最大有效值：Ish.S＝1.51I”S＝1.51×7.649=11.550（kA）短路电流容量：Sd”=I”SUn=490.179(MV)(3)K3点短路时XΣ*＝X13+X10+X12=0.1205+0.0875+0.0555=0.2635I”*＝IS∞*＝1／XΣ*＝1/0.2635=3.795短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S*Id＝3.795×=20.868（kA）短路冲击电流：ish.S＝2.55I”S＝2.55×20.868＝53.213（kA）全电流最大有效值：Ish.S＝1.51I”S＝1.51×20.868=31.511（kA）短路电流容量：Sd”=I”SUn=379.505(MV)从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。 第六章配电装置及电气设备的配置与选择1.导体和电气设备选择的一般条件导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。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，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。1.1一般原则1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；2、应按当地环境条件校核；3、选择导体时应尽量减少品种；4、应力求技术先进和经济合理；5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；6、选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格1.2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。1.2.1长期工作条件（一）电压选用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≥Ug（二）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，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。所选用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。1.2.2短路稳定条件（一）校验的一般原则（1）电器在选定后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三相短路时的短路电流。（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。2（3）短路的热稳定条件Itt≥Qd2式中Qdt—在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应（kA•s）It—t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）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tjs按下式计算：tjs=tb+td式中tb—继电保护装置后备保护动作时间（s）td—断路器全分闸时间（s）（4）短路动稳定条件ich≤idfIch≤Idf式中ich—短路冲击电流峰值（kA）idf—短路全电流有效值（kA）Ich—电器允许的极限通过电流峰值（kA）Idf—电器允许的极限通过电流有效值（kA）1.2.3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘保证必要的可靠性。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。当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。1.3环境条件环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40ºC时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40ºC时，每增加1ºC建议额定电流减少1.8%；当低于+40ºC时，每降低1ºC，建议额定电流增加0.5% ，但总的增加值不得超过额定电流的20%。2.设备的选择2.1断路器的选择2.1.1高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。其最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流。2.1.2高压断路器按下列条件进行选择和校验（一）选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，因此6—220kV要选用SF6断路器。（二）根据安装地点选择户外式或户内式。（三）断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。（四）断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。（五）校核断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。（六）热稳定校验应满足的条件是：短路的热效应小于断路器在tK时间内的允许热效应。（七）动稳定校验应满足的条件是：短路冲击电流应小于断路器的动稳定电流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。（八）按短路关合电流选择，应满足条件是：断路器额定关合电流不少于短路冲击电流ish，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。2.1.3按上述原则选择和校验断路器（一）110kV侧断路器的选择（1）、该回路为110kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。（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×＝0.547（kA） 型号额定电压kV额定电流A最高工作电压kV额定开断电流kA动稳定电流kA3S热稳定电流kA额定峰值耐受电流kA固有分闸时间S合闸时间SOFPT-110110160012631.58031.5800.030.１２（4）、为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6断路器。如下表：（5）、进行校验计算①开断电流能力校验因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短。，故选I=4.166kA进行校验所选断路器的额定开断电流I。=31.5kA＞I=4.166kA，则断流能力满足要求。②短路关合电流的校验在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时及产生巨大的短路电流，更容易发生触头破坏和曹遭受电动力的损坏。而且不可避免接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为80kA，流过断路器的冲击电流为10.624kA，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。③热稳定校验设后备保护动作时间1.9s，所选断路器的固有分闸时间0.07，选择熄弧时间t=0.03S。则短路持续时间t=1.9+0.07+0.03=2s。因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计则短路热效应Qk=I”2t=4.1662×2=534.711kA2.s允许热效应Ir2t=31.52×3=2976.75kA2.sIr2t＞Qk热稳定满足要求。以上各参数经校验均满足要求，故选用OFPT(B)-110断路器。（二）35kV侧断路器的选择（1）、该回路为35kV电压等级，故选用六氟化硫断路器（2）、断路器安装在户内，故选用户内断路器（3）、回路电压35kV，因此选用额定电压Ue≥35kV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流Imax=1.05×＝1.4989(kA） （4）、为方便运行管理及维护，选同一型号产品，初选LW8-35断路器其参数如下：型号额定电压kV额定电流A最大工作电压kV额定开断电流kA极限开断电流额定断流容量kVA极限通过电流4S热稳定电流kA固有分闸时间s有效值峰值LW8-3535160040.52525160036.663250.06（5）、对所选的断路器进行校验①断流能力的校验流过断路器的短路电流IK=7.649。所选断路器的额定开断电流I=25kV＞IK，即断路器的断流能力满足要求。②动稳定校验所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值idw=63kA,流过断路器的冲击电流ish=19.505kA＜idw，则动稳定满足要求。③热稳定校验设后备保护动作时间1.9s，所选断路器的固有分闸时间0.06s，选择熄弧时间t=0.03s。则短路持续时间t=1.9+0.06+0.03=1.99s。以前述的方法算得Qz=7.6492×1.99=116.429kA2s因为短路持续时间1s，非周期分量忽略不计，即Qk=Qz=116.429kA2s允许热效应Ir2t=252×4=2500kA2s＞Qk所以热稳定满足要求。从以上校验可知断路器满足使用要求，故确定选用LW8-35A断路器。（二）10kV侧断路器的选择（1）、该回路为10kV电压等级，故可选用真空断路器。（2）、该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。（3）、回路额定电压为10kV，因此必须选择额定电压Ue≥10kV的断路器，且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流Imax=1.05×＝0.7039（kA）（4）、初选SN9-10真空断路器，主要数据如下：型号额定电压kV额定电流kA额定开断流电kA动稳定电流kA4S热稳定电流kA固有分闸时间sSN9-10101.252563250.05 （5）、对所选的断路器进行校验①断流能力的校验流过断路器的短路电流IK=20.868kA。所选断路器的额定开断电流I=25kV＞IK，即断路器的断流能力满足要求。②动稳定校验所选断路器的动稳定电流为63kA，流过断路器的冲击电流ish=53.213kA＜63KA则动稳定满足要求。③热稳定校验设后备保护动作时间1.9s，所选断路器的固有分闸时间0.05s，选择熄弧时间t=0.03s。则短路持续时间t=1.9+0.05+0.03=1.98s。则Qd=Qz=20.8682×1.98=862.237kA2.s允许热效应Ir2t=252×4=2500kA2.s由于短路时间大于1s,非周期分量可忽略不计则Qd=Qz=862.237kA2.s，由于Ir2t＞QK，所以热稳定满足要求从以上校验可知该断路器满足要求，所以确定选用SN9-10真空断路器。2.2隔离开关的选择隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为：隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。2.2.1、隔离开关的配置（一）、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。（二）、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。（三）、中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。2.2.2、隔离开关按下列条件进行选择和校验（一）根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。（二）根据安装地点选用户外或户内式。（三）隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。（四）隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。（五）动稳定校验应满足条件为：idw＞ish（六）热稳定校验应满足条件为：Ir2t＞Qk（七） 根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操作机构户内8000A以上隔离开关，户外220kV高位布置的隔离开关和330kV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手动操作机构。2.2.3、110kV侧隔离开关的选择（一）、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。（二）、该隔离开关安装在户外，故选择户外式。（三）、该回路额定电压为110kV，因此所选的隔离开关额定电压Ue≥110kV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流ImaX=1.05×＝0.547（kA）（四）、初GW4—110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下：型号额定电压kV额定电流A最大工作电压kV接地刀闸A极限通过电流kA4S热稳定电流kA备注有效值峰值GW4-110D11012501262000325510（五）、校验所选的隔离开关（1）动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即idw=55kA流过该隔离开关的短路冲击电流ish=10.624kA.s即idw＞ish　55kA＞10.624kA动稳定要求满足。（2）热稳定校验隔离开关允许热效应Ir2t=102×4=400kA2.s短路热效应QK=Ir2t=4.1662×2＝34.711kA2.sIr2t＞QK热稳定满足要求。经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用GW4—110D型高压隔离开关。2.2.435kV侧的隔离开关的选择（一）、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。（二）、该隔离开关安装在户内，帮选用户内式。 （三）、该回额定电压为35kV，帮选择隔离开关的额定电压Ue≥35KV,且其额定电流必须大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1.05×＝1.4989(kA）（四）、初选GN—35T型高压隔离开关，其主要技术数据如下：型号额定电压额定电流最大工作电压极限通过电流峰值4S热稳定电流单位kVAkVkAkAGW５-35（D）35200040.55020（五）、校验所选择的隔离开关（1）动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值，即idw=50kA，短路冲击电流ish=19.505kAidw＞ish，动稳定满足要求。（2）热稳定校验隔离开关允许热效应I2rt=202×4=1600kA2s短路热效应QK=Ir2t=7.6492×1.99=116.429kA2s即I2rt＞QK热稳定满足要求。从以上校验可知，所选该隔离开关满足要求，所以确定选用GW５—35D型高压隔离天关。2.2.510kV侧隔离开关的选择（一）、为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。（二）、隔离开关安装在户内，故选用户内式。（三）、该回路的额定电压为10kV所选隔离开关的额定电压Ue≥10kV，额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1.05×＝0.7039（kA）（四）、初选GN19—10型隔离开关，其主要技术数据如下：型号额定电压额定电流允许热效应Ir2t动稳定电流单位kVAkA2skAGN19—101012503200100（五）、校验所选的隔离开关。 （1）动稳定校验所选隔离开关的动稳定电流100kA短路冲击电流ish=53.213kAidw＞ish,动稳定满足要求。（2）热稳定校验隔离开关允许热效应I2rt=3200KA2S短路热效应Qd=862.637KA2SI2rt＞Qd热稳定满足要求.从以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用GN19—10型隔离开关。2.3导线的选择本设计的110kV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线，而10kV、35kV采用屋内配电装置，故采用矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过+70℃；在计太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线可按不超过+80℃来考虑。2.3.1110KV母线的选择与校验：（一）、按最大工作电流选择导线截面SImax=1.05×＝0.547（kA）=547(A)年最高平均温度为+31℃，而导线长期允许温度为+80℃，则温度修正系数：K0＝==0.944Imax=K0Ial则Ial＝Imax/K0＝547/0.944=579.45(A)选择110KV母线型号为：LGJ—185，查表得IY=631A。Imax=547A＜KθIY=0.944×631=3595.66A　　满足要求（二）、热稳定校验：S=185mm2＞Smin===70.99mm2 满足热稳定要求。2.3.235KV母线的选择与校验（一）、按最大工作电流选择导线截面SImax=1.05×＝1.4989(kA）Ial=Imax/k0=1498/0.944=1587A选择35KV母线型号为：h100×b10（单条矩形），查表得IY=1663A。Imax=14989A＜kθIY=0.944×1663=1569A　　满足要求（二）、热稳定校验：S=1000mm2＞Smin===124mm2满足热稳定要求。（三）、动稳定校验母线采取水平排列平放则W=bh2/6=10×1002/6=16666(mm3)=1.6666×10-5m3相邻支柱间跨距取L=1.5m相间母线中心距离取a=0.25mσmax=0.173ish2×=0.173×19.5052×=3.55×106(pa)σmax＜σy=70×106pa满足动稳定要求。2.3.310kV母线的选择与校验由于安装在室内，选用硬母线（一）、按最大持续工作电流选择母线截面: Imax=1.05×＝0.7039(kA)IYj=Imax/k0=703.9/0.944=745.65A选择10KV母线型号为h63×b10（单条矩形），查表得IY=1129A。Imax=703.9A＜KθIY=0.944×1129=1004.81A　　满足要求（二）、热稳定校验：S=630mm2＞Smin===337mm2满足热稳定要求。（三）、动稳定校验母线采取水平排列平放则W=bh2/6=10×632/6=6615(mm3)=6.615×10-6m3相邻支柱间跨距取L=1.5m相间母线中心距离取a=0.25mσmax=0.173ish2×=0.173×53.2132×=42.66×106(pa)σmax＜σy=70×106pa满足动稳定要求。2.4互感器的选择互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将大电流、高电压按比例变成小电流、低电压，其一次侧接在一次系统，二次测接测量仪表与继电保护等。2.4.1电压互感器的选择 变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。详见电气主接线图。电压互感器应按工作电压来选择：（一）、110kV电压互感器选择3×JDX1—110（二）、35kV电压互感器选择3×JDXN—35（三）、10kV电压互感器选择3×JSW—102.4.2电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。（一）、110KV电流互感器的选择选择电流互感器型号:LCWD—110，变比如下：（1）线路侧：I=2×=661.2A则取变比取：700/5（2）联络断路器处：I==330.6A则取变比取：400/5（二）、35KV电流互感器的选择选择电流互感器型号:LCWB—35，变比如下：变压器至母线及母线分段断路器处：I==944A则取变比为：1000/5线路处，取最大负荷的线路选取：I==300A则取变比为：400/5（三）、10kV电流互感器的选择选择10kV侧电流互感器型号:LB—10，变比如下：变压器至母线及母线分段断路器处：I==3270A则取变比为：4000/5线路处，取最大负荷的线路选取： I==47.24A则取变比为：60/52.5避雷器的选择2.5.1避雷器的配置（一）配电装置的每组母线上，均装设避雷器。（二）三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。（三）变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。变电所避雷器的配置详见电气接线图。(图4-1)2.5.2避雷器的选择（一）110kV选择：Y5W84/197(变压器)　　110kV选择：Y1０W-100/260(母线侧)（二）35kV选择：Y5W-42/128（三）10kV选择：Y5W2-12.7/503.高压配电装置的配置3.1高压配电装置的设计原则与要求配电装置是变电站的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备、保护和测量电器、母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。形式有屋内和屋外配电装置，装配式配电装置和成套式配电装置。3.1.1总的原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重地选用亲布置新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新做到技术先进，经济合理运行可靠、维护方便。火力发电厂及变电所的配置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地并结合运行检修和安装要求通过技术经济比较予以确定，在确定配电装置形式时，必需满足下列4点要求。（一）节约用地（二）运行安全和操作巡视方便。（三）便于检修和安装。（四）节约材料、降低造价。3.1.2设计要求（一）满足安全净距要求。 （二）施工、运行和检修要求。（三）噪声的允许标准及限制措施。（四）静电感应的场强水平和限制措施。（五）电晕条件无线电干扰的特性和控制。3.2高压配电装置的配置3.2.1110kV配电装置采用屋外普通中型配电装置，屋外型的配电装置有中型、半高型和高型三种形式。中型布置的特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积较大。因本变电站建在山坡上，不存在面积问题，所以采用普通中型配电装置的布置方式。3.2.235kV、10kV配电装置，采用双，单层屋内成套配电装置，即用制造厂成套供应的高压开关柜，高压开关柜为单列独立式布置、电气主接线为单母线分段接线。3.2.3屋内配电装置的布置原则（一）尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流，但有时为了连接方便，根据主厂房或变电站的布置而将发电机或变压器间隔设在每段母线的端部。（二）同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围。（三）较重的设备布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。（四）充分利用间隔的位置（五）设备对应布置，便于操作（六）有利于扩建第七章二次回路部分二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制及信号器具、继电保护和自动装置等。二次设备是通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得联系的。二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，是发电厂和变电站不可缺少的重要组成部分。1.测量仪表的配置在变电站中，电气仪表的配置要符合《电气测量仪表装置设计技术规程》 的规定，以满足电力系统和电气设备安全运行的需要。1.1基本原则（一）应能正确反映电气设备及系统的运行状态。（二）能监视绝缘状态。（三）在事故时能使运行人员迅速判别事故的设备性质及原因1.2根据测量仪表的配置原则变电所的测量仪表配置如下：1.2.1变压器低压侧：装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表各1只。中压侧：装设仪表与低压侧相同。高压侧：装设电流表1只。1.2.2线路10kV线路引出线：装设电流表、有功电度表和无功电度表各1只。35kV线路引出线：装设电流表、有功电度表、有功功率表和无功电度表各1只。110kV线路引出线：装设电压表1只，监视110kV线路电压。1.2.3母线10kV母线：各分段装设1只电压表。35kV母线：各分段装设1只电压表。110kV母线：装设1只切换测量三个线电压的电压表。1.2.4其他回路10kV母线和35kV母线分段断路器各装设电流表1只。2.继电保护的配置2.1保护原则2.1.1变压器保护的配置原则变压器一般装设下列继电保护装置（一）相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵差动保护或电流速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组闸短路也能起到保护作用。（二）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。（三）后备保护对于由外部相间短路引起的变压器过电流可采用下列保护作为后备保护：（1）过电流保护。（2）复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护。 （四）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。（五）过负荷保护对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷，对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置，应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。2.1.2三绕组变压器后备保护的配置（一）、对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护，对动作时间最小的保护应加方向元件，动作功率方向取为变压器指向母线，在装人有方向性保护的一侧，加装一套不带方向的生备保护，其时限应比三侧保护的最大的时限大一个阶梯时限T，保护动作后，跳开三侧断路器，作为内部故障时的后备保护。（二）、对单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧和负荷侧。2.1.36~10kV母线保护的配置原则：（一）对于变电所6~10kV分段或不分段的单母线，如果接在母线上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，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压起动元件时，分段断路器上可不装设保护可利用变压器的后备保护以第一段时间动作于分段断路器跳闸。（二）对大容量变电所6~10kV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供电元件和电流上的两相、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、分段断路器和同步调相机断路器跳闸对于分列运行的变电所则采取与第1项相同的措施。（三）分段断路器保护：出线断路器如不能按切除电抗器前的短路条件选择时，分段断路器上通常装设两相或瞬时电流速断装置和过电流保护。2.1.46~10kV线路的配置原则：（一）、相间短路保护对于不带电抗器的单侧电源线路，应装设电流速断保护和过流保护。（二）、单相接地保护根据人身和设备的安全要求，必要时应装设动作于跳闸的单相接地保护。2.1.535kV及以上中性点非直接接地电网中的线路保护配置原则：（一）相间短路保护对简单电网一般采用一段式或两段式电流电压速断保护和过电流保护，例如单侧电的终端回路上，通常仅需装设主保护的瞬时段及后备电流保护。（二）单相接地保护 对线路单相接地故障现从优应装设下列电流构成的有选择性的电流保护或功率方向保护：（1）网络的自然电容电流。（二）消弧线圈补偿后的残余电流。（三）人工接地电流，一般比电流不宜大于10—20A。（四）单相接地的暂态电流。2.1.6110~220kV中性点直接接地电网的线路保护应装设防御单相及多相短路保护，多段式相间短路保护、相电流速断保护距离保护，纵差动保护。2.2变电所继电保护配置2.2.1、10kV线路配置：（1）电流速断保护和过电流保护；（2）零序电流保护。2.2.2、35kV线路配置：（1）电流速断保护和过电流保护；（2）零序电流保护。2.2.3、110kV线路配置：由变压器保护作为保护2.2.4、10kV、35kV母线分段断路器配置：（1）电流速断保护；（2）过电流保护。2.2.5、变压器配置：（1）瓦期保护；（2）纵差动保护；（3）过电流保护；（4）零序电流电压保护；（5）过负荷保护。第八章所用电的设计 所用电接线方式，因变电所在电力系统中所处的地位、变电站主接线和主设备的复杂程度、以及电网的特性而定。而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电所主要电工构、建筑物的布置来确定。1.所用电接线的一般原则1.1一般采用一台工作变压器接一段母线。1.2母线段之间设联络刀开关，不设自动空气开关和自投装置。1.3调相机负荷集中，可设专用线供电。1.4当有柴油发电机时，一般设柴油发电机母线段。1.5为了便于经济核算，当有备用母线短时，检修负荷接在该母线段上；也可设检修专用母线段，与正常负荷分开供电。2.所用变压器的选择据所用电要求，为保证对所用电可靠供电，选用两台型号不相同的双绕组变压器对所用电负荷供电，根据所用电负荷，进行所用变压器容量和型号选择。从上面的所用电负荷分析，可知所用电的供电容量S所=0.050MVA，所以在10kV则选用S9—80/10型电力变压器，其有关技术数据如下表：表8-1变压器型号Tab8-1Transformermodel型号额定容量kVA额定电压kV连接组别损耗W阻抗电压%空载电流%高压低压负载空载S9-80/108010±5%0.4Y/yn-0125025042.4在35kV则选用S9—100/35型电力变压器，其有关技术数据如下表：表8-2变压器型号Tab8-2Transformermodel型号额定容量kVA额定电压kV连接组别损耗W阻抗电压%空载电流%高压低压负载空载S9-100/3510035±5%0.4Y，yn021003506.51.93.所用电的主接线形式 所用电分别采用10kV、35kV母线段供电方式。当10kV母线侧检修时，可从３５kV母侧侧供电，平时分裂运行，保证所用电。以提高供电可靠性。第九章防雷保护防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击，而引雷于自身，并顺利地泄入大地的装置。1.避雷针保护避雷针与避雷线是防止直击雷过电压的有效措施，本次设计采用三支等高避雷针做为变电所防雷措施。由于雷电放电路径受多种偶然因素的影响，要保证被避雷保护的电气设备约对不受雷击是不现实的，本次设计避雷针的保护范围是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围。避雷针的保护范围如下：被保护物高度hx为10m,避雷的高度h为10m,避雷针的高度h为30m,h≤30m时p=1则h/2为30/2=15m即hx0时，则全部面各受到避雷针的保护,由此可见，本次设计彩三支等高（均为30M）避雷针两针之间距离为60m的方案使变电所受到避雷针的保护。2.避雷器保护变电站限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器，避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制，使变压器受到保护。避雷器的基本要求：（1）在一切波形下，它的伏秒特性均在保护绝缘的伏秒特性之下。（2）它的伏安特性应保证其残压低于被保护的冲击绝缘强度。3.变电站进线段保护为了限制侵入波的陡度和幅值，是避雷器可靠动作，变电站必须有一段进线段保护，以减少反击和绕击的概率。归纳起来进线段的保护作用是把雷击点推向远处，即雷击过电压波从进线段以外传来，当流入进线段时，将因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值，同时也限制了流过避雷器的冲击电流幅值。4.其他保护变电站防雷保护还包括:自偶变压器和三绕组变压器的保护，变压器中性点保护，配电变压器的保护 结束语这次的毕业设计,时间长、内容多，几乎涵盖了大学中所学的知识。我经过了从收集资料、设计、绘图、审核的整个过程。三个月的时间既充实又紧张。设计过程中，我获得了综合运用过去所学过的大部分课程进行设计的基本能力。变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下，能结合自己的思路去设计。有许多地方是不懂的，但在老师的指导与帮助下得以解决。在设计期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，使我体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我最大的收获就是学到了变电站的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，设计虽然完成了，但我只是掌握了变电站设计中很少的一部分知识，还有很多深奥的专业知识等着我们去挖掘、去探索、去学习。我也将会在今后的工作学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自身的发展打下坚实的基础。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免出现错误，敬请各位专家和老师批评指正。在设计期间，指导老师给了我悉心指导，帮我解决了很多技术困难，使我能顺利完成设计任务，圆满结束四年的大学学习生活，在此表示衷心的感谢！ 致谢本次毕业设计得到了吴教授的大力支持。他不仅给我们提供了优雅的学习环境和先进的工作设备，而且他在百忙当中抽出大量时间和精力给我细心的指导和帮助，毕业设计能按期完成吴老师付出很多。吴老师工作很忙，为了我的毕业设计他经常放弃周末休息时间来为我解答问题，对此我对吴老师表示深深的谢意和无限的感激。同时感谢四年来学院老师对我的培养和教育，谢谢学校给了我这样好的学习环境，让我在学习大学度过了美好的大学生活。在即将离校之际我向你们表示感谢和美好的祝福。更要感谢我的父母二十几年来的养育之恩，使能完成学业。我将努力工作来报答他们的恩情。 参考文献1.牟道槐.发电厂变电站电气部分.重庆大学出版社,19962.袁乃志.发电厂和变电站电气二次回路技术.中国电力出版社,20043.西北电力设计院.发电厂变电所电气接线和布置(上册).水利电力出版社，19924.西北电力设计院.发电厂变电所电气接线和布置(下册).水利电力出版社，19925.张丽英.发电厂并网运行安全性评价.中国电力出版社,20036.姚春球.发电厂电气部分.中国电力出版社，20047.熊信银.发电厂电气部分.中国电力出版社，20048.刘永俭[等].发电厂电气部分.华中理工大学出版社，19939.张玉诸.发电厂及变电所的二次接线.上海教育出版社，198010.何永华.发电厂及变电站的二次回路.中国电力出版社，2004 广西电力职业技术学院电力工程系毕业设计说明书题目110kV降压变电所电气一次部分初步设计专业发电厂及电力系统班级学号姓名指导教师（签名）（留空）年月日教研室主任（签名）年月日 前言变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所。110KV变电站属于高压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决定性因素。首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式来选择。根据主变容量选择适合的变压器，主变压器的台数、容量及形式的选择是很重要，它对发电厂和变电站的技术经济影响大。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。最后，本设计根据典型的110kV发电厂和变电所电气主接线图，根据厂、所继电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，而后进行校验. 第1章负荷分析及主变压器的选择1.1负荷分析各类负荷对供电的要求：(1)一类负荷为重要负荷，必须由两个或两个以上的独立电源供电，当任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电。(2)二类负荷为比较重要负荷，一般要由两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证二级负荷的供电。(3)三类负荷一般指需要一个电源供电的负荷。负荷情况：（1）35kV和10kV本期用户负荷统计资料见表1和表2。最大负荷利用小时数Tmax=5500h，同时率取0.9，线路损耗5%。表135kV用户负荷统计资料用户名称下里变武西变雪岭变糖厂水泥厂矿厂纸厂冶炼厂容量（KVA）81353150500045002000250080005000 表210kV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（kW）起沙28000.85盘江2200天星2600糖厂6800水泥厂6500农场3000陈村20001、35KV侧：设35KV功率因数为0.85ΣP1＝（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＝38285KVA2、10KV侧：ΣP2＝1800+900+2100+2400+2000＝11200KWΣQ2=(1800+900+2100+2400+2000)*0.53/0.85=6983.53KvarΣS2＝（112002+6983.532）1/2＝13198.85KVA所以：ΣP＝ΣP1+ΣP2=32542.25+11200=43742.25KWΣS＝ΣS1+ΣS2=38285+13198.85＝51483.85KVA1.2主变压器的选择 主变压器是发电厂和变电站中最主要的设备,它在电气设备的投资中所占的比例较大,同时与之相配的电气装置的投资也与之密切相关。一、主变台数的确定对于大城市郊区的变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电所符合此情况，故主变设为两台。二、主变压器容量的选择容量选择的要求：站用变电站的容量应满足正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。主变压器容量的确定(1)主变压器容量一般按变电所建成后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.对于城郊变电所,主变压器容量应于城市规划相结合.(2)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系列化,标准化.因为此变电站主变选择是两台变压器,单台变压器容量Se按一台主变压器停运时,其余变压器容量不应小于60-80%的全部负荷或全部重要负荷，并保证I类、Ⅱ类负荷的可靠性供电考虑:Se≧Sc×70﹪=48631.09×0.7=34041.76KVA所以单台主变变压器的容量为50000KVA变压器额定电压规定：变压器一次绕组的额定电压等于用电设备的额定电压。但是，当变压器的一次绕组直接与发电机的出线端相连时，其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即U1=1.05Ue。变压器的二次绕组的额定电压比同级电力网的额定电压高10﹪，即U2=1.1Ue.但是10KV及以下电压等级的变压器的阻抗压降在7.5﹪以下。若线路短，线路上压降小，其二次绕组额定电压可取1.05Ue。因此，高压侧额定电压：110（KV）中压侧额定电压：35×1.05%=36.75（KV）低压侧额定电压：10×1.05%=10.05（KV）3.型式10KV降压变一般可采用油浸式和干式两种油浸式和干式相比较，油浸式过载能力强，维修简便，屋内外均可布置，价格便宜。干式变压防火性能好，布置简单，屋内置，在电压开关柜附近，缩短了电缆长度并提高供电靠性，干净，但过载能力低，绝缘余度小，价格贵。 根据各自特点，结合本站容量大，过载能力要强，且属于一般变电所，所以主变适合用油浸式，站用变适用干式。4.冷却方式主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。而冷却系统故障时，变压器允许的过负荷时间，直接影响冷却系统的供电可靠性。5.选择组别号常用变压器的组别号主要有Y,d11；YN,d11；Y,yn0Y,d11的三相电力变压器用于低压不小于0.4KV的线路中，可以抑制三次谐波，保证电压波形接近正弦波，供电质量好。运行方式：中性点不接地。YN,d11的三相电力变压器用于110kv以上中性点需接地的高压电路中。Y,yn0的三相电力变压器用于三相四线制配电系统中，供给动力和照明等负载，一般用于配电终端10KV/400V变压器用，用于站用变。根据以上所述，由此得知，选用YN,d11连接组别的三相电力变压器最适合。要求及维护工作量，根据本所主变压器的容量推荐选用自然风冷的冷却方式。根据电气工程电气设计手册，冷却系统故障时，变压器允许的过负荷，油浸风冷变压器，当冷却系统发生故障切除全部风扇时，允许带额定负荷运行的时间不超过下表规定值。环境温度℃-15-100+10+20+30额定负荷下允许的最长时间（h）60401610646.选型号型号额定容量（KVA）额定电压(KV)损耗(KW)空载电流%电压阻抗%高中低负载空载高中高低中低 SZ10-50000/11050000121±8×2.5%38.5±2×2.5%10.56.3184370．410.517.56.5SSZ10-50000/11050000121±8×2.5%38.5±2×2.5%10.56.321344.10．410.517.56.5终上所述，选择SSZ10-50000/110±2×2.5%铜绕组有载调压变压器。之所以选择它是因为铜的电阻率比铝的小，机械强度比铝好，热稳定和动稳定比铝的好。在两种用途，结构及外形均相似的情况下，选择SSZ10-50000/110±2×2.5%更好。该型号变压器为铜绕组有载调压变压器，在电网电压波动时，它能在负荷运行条件下自动或手动调压，保持输出电压的稳定，从而提高供电质量，且该变压器属节能型产品。第3章变电站主接线方式技术经济的比较在电力系统的规划设计中，必须根据国家现行的有关方针政策和国民经济发展计划，对电源布局和网络建设提出若干方案，然后对它们进行全面的技术经济比较。通常的步骤是首先在可能的初步方案中筛选几个技术上优越而又比较经济的方案，然后再进行经济计算，由此确定出最佳方案。3.1经济比较1.经济比较中需要考虑的费用 (1)建设投资。建设投资是指为实现该方案，在建设期间需要支付的资金。(2)年运行费。年运行费是指该方案建成或建成时，在投运期间为维护其正常运行每年需要支付的费用，通常包括四个部分：①设备折旧费；②设备的经常性小维修；③设备的维护管理费；④年电能损耗。2.技术经济比较(1)符合国家有关要求(2)便于过度并能适应远景的发展(3)技术条件好，运行灵活可靠，管理方便(4)投资年运行费用低，并有分期投资的可能性(5)国家短缺的原料消耗少(6)建设工期短3．运行中的电能损耗运行中的输变电设备，本身要产生一定的电能损耗，每年电能损耗的度数按电价折算后也属于电力系统年运行费的一部分，称为年电能损耗折价费。年运行费μ的计算为：式中：β——年运行费，远/年——基本折旧率，取4.8%——大修率,国产设备取1.4%,进口设备取1%——投资费,元——年电能损耗β——电价(1)效益。效益是指该方案运行期间内，每年可收入的费用。正当经济效益相同时，进行经济比较只需计及投资总额与运行费用的大小。 三在经济效益比较方案中，投资与年运行费最小的方案优先选用，若投资大的方案而年运行费小，则应进一步计算比较分析。具体方法有静态和动态比较的方法。3.2经济最优方案的确定计算出方案的相对综合投资和年运行费用后，若有一方案的综合投资和年运行费用高，则该方案显然经济性差，应该淘汰。只有综合投资高而年运行费用低的方案才有被比较的必要。计算费用最小法。如技术上相当的方案多于两种时，为了便于计较，也常采用计算最小法的方法。计算费用可用下式计算。可取T=5～8年，然后分别计算各方案的计算费用，其中最小的方案为最佳方案第2章主接线的设计2.1电气主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则为：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。2.2对主接线设计的基本要求主接线应满足经济性、可靠性、灵活性和发展性等四方面的要求。1.经济性。方案的经济性体现在以下几个方面。 (1)投资省。主接线要力求简单，以节省一次设备的使用数量；继电保护和二次回路在满足要求前提下，简化配置、优化控制电缆的走向，以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施，限制短路电流，选用价廉的轻型设备，节省开支。(2)占地面积小。主接线的选型和布置方式，直接影响到整个配电装置的占地面积。(3)电能损耗小。经济合理地选择变压器的类型（双绕组、三绕组、自耦变、有载调压等）、容量、数量和电压等级。(4)发展性。主接线可以容易地从初期接线方式过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时间短的情况下，完成过度期的扩建，且对一次和二次部分的改动工作量最少。2.可靠性。主接线的可靠性不仅包括开关、母线等，而且包括相对的继电保护、自动装置等。为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策事物，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分地作好调查研究工作显得尤为重要。3.灵活性。电气主接线的设计，应适合在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便地停运断路器、母线及二次设备，并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。2.3待建变电站的主接线方式拟定可行的主接线方案3种，内容包括主变的形式，台数以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术经济上论证各方案的优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案。110kv侧的接线方案(一)单母线分段接线分段的单母线的评价为: (1)优点a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。(2)缺点a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。方案(二)不分段的双母线 双母线接线的特点：1.可轮流检修母线而不影响正常供电。2.检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电。3.工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。4.可利用母联断路器替代引出线断路器工作。5.便于扩建。6.由于双母线接线的设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积也较大。方案(三)单母分段带旁路接线单母分段带旁路接线的特点：(1)优点a.单母分段带旁路接线方式采用母线分断路器和旁路母线断路器，供电可靠性比单母分段接线更高，运行更加灵活，一般用在35-110kv的变电所的母线。b.旁路母线是为检修断路器而设的，通常采用可靠性高，检修周期长的SF6 断路器，或气体绝缘金属封闭开关设备时，可取消旁路母线。(2)缺点a.单母分段带旁路接线倒闸操作比较复杂，占地面积比较大，花费比较高。以上三种方案比较：方案（一）主接线供电可靠性与灵活性高，用于110KV，出线回路适合本站设计，因此此方案可行。方案（二）由于双母线接线具有较高的可靠性，这种接线在大、中型发点厂和变电站得到广泛的使用。用于电源较多、输送和穿越功率较大、要求可靠性和灵活性较高的场合。因此此方案不可行。方案（三）在供电可靠性与灵活性方面能满足本站供电要求，但考虑到接线较复杂，占地面积大且费用较高，所以也不符合要求故110kv侧应采用方案（一）的接线。35kv侧的接线方案(一)单母线分段接线对用断路器分段的单母线的评价为:(1)优点1.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。2.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。 3.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。4.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。(2)缺点1.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。2.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。方案(二)内桥接线内桥接线中,桥回路置于线路断路器内侧,此时线路经线断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经过隔离开关与桥接点相连，是非独立单元。内桥接线的特点为：(1)线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。(2)正常运行时变压器操作复杂。 (3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出现断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。内桥接线使用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换的运行方式的变电站中。方案（三）外桥接线外桥接线的特点为：(1)变压器操作方便。(2)线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电，这刚好与内桥相反，概括为“外桥外不便”。(3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电。此外，在实际接线中可采用设内跨条来提高运行灵活性。外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的变电站中。 以上三种方案比较：方案（一）虽此主接线供电可靠性与灵活性高，此方案适合出线回路比较多的，因此此方案可行。方案（二）（三）两回进线，两回出线，但此方案适合出线较多，因此方案不可行。故35kv侧应采用方案（一）的接线。10kv侧的接线方案(一)单母线接线(1)优点：a接线简单清晰、设备少、操作方便。b便于扩建和采用成套配电装置(2)缺点：a不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修均需使整个配电装置停电。b单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。 方案（二）单母线分段接线(1)优点a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。(2)缺点a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。 方案(三)单母分段带旁路接线(1)优点a.单母分段带旁路接线方式采用母线分断路器和旁路母线断路器，供电可靠性比单母分段接线更高，运行更加灵活，一般用在35-110kv的变电所的母线。b.旁路母线是为检修断路器而设的，通常采用可靠性高，检修周期长的SF6断路器，或气体绝缘金属封闭开关设备时，可取消旁路母线。(2)缺点a.单母分段带旁路接线倒闸操作比较复杂，占地面积比较大，花费比较高。以上三种方案比较：方案（一）的虽接线简单、清晰、设备少、操作方便，投资少，便于扩建，但供电可靠性差，不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，方案（三）在供电可靠性与灵活性方面能满足本站供电要求，但考虑到接线较复杂，占地面积大且费用较高，所以也不符合要求，而方案（二）恰好符合本站设计所须的可靠性与经济性的要求，所以10kv侧采用方案（二）的接线。由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为：110KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段接线，10KV采用单母分段接线。 第5章短路电流的计算5．1短路的基本知识所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置整定必须在主回路通过短路电流时准确动作。变电短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置整定必须在主回路通过短路电流时准确动作。所中的各种电气设备必须能承受短路电流的作用，不致因过热或电动力的影响造成设备损坏。例如：断路器必须能断开可能通过的最大短路电流；电流互感器应有足够的过电流倍数；母线要校验短路时承受的最大应力；接地装置的选择也与短路电流大小有关等。供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。电力系统正常运行方式的破坏，多数是由短路故障引起的，系统中将出现比正常运行时的额定电流大许多倍的短路电流，其数值可达几万甚至几十万安培。变电所设计中不能不全面地考虑短路故障的各种影响。、由于上述原因，短路电流计算成为变电所电气部分设计的基础。选择电气设备时，通常用三相短路电流；校验继电保护动作灵敏度时用两相短路、单相短路电流或或单相接地电流。工程设计中主要计算三相短路电流。 5．2计算短路电流的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。短路电流计算具体目的是；（1）选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。（2）继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。（3）电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。（4）通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。（5）确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。（6）短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。 5.3短路电流的计算步骤5．3．1系统图与等值电路图待设计变电所与电力系统的连接情况如图5-1所示，220KV系统视为无穷大电源系统，系统电抗忽略不计,110KV系统电抗XS待建变电所将来确定为单元供电。按两台主变并列运行进行短路电流计算,系统等值电路图如下图5-2所示：56KM36KM图5-1图5-2 5.3.2宜宣变供电的短路电流计算SK=2000MVAIj110==0.5KAIj35==1.561KAIj10==5.77KA计算各元件的参数标么值：线路：变压器：当在K1处发生三相短路时：电源至短路点的总电抗的标么值为：短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值 短路容量算法当在K2处发生三相短路时：电源至短路点的总电抗的标么值为：短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法当在K3处发生三相短路时：电源至短路点的总电抗的标么值为：短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法 5.3.3华支变供电的短路电流计算短路电流计算图如下图所示：SK=2000MVAIj110==0.5KAIj35==1.561KAIj10==5.77KA计算各元件的参数标么值：系统：线路：变压器：当在K1处发生三相短路时：电源至短路点的总电抗的标么值为：短路电流周期分量的有名值 冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法当在K2处发生三相短路时：电源至短路点的总电抗的标么值为：短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量算法当在K3处发生三相短路时：电源至短路点的总电抗的标么值为：短路电流周期分量的有名值冲击电流短路全电流最大有效值 短路容量算法5.3.4短路电流计算结果表宜宣变短路电流计算结果表：短路点短路电流周期分量有名值（KA）冲击电流（KA）全电流（KA）短路容量S（MVA）K12.966.664.44459.7K25.6912.818.54344.53K315.9935.9723.99276.95华支变短路电流计算结果表：短路点短路电流周期分量有名值（KA）冲击电流（KA）全电流（KA）短路容量S（MVA）K14.399.876.59835.42K27.2916.4010.94441.41K319.3743.5829.06335.10又上述两表比较可以得出，华支变的短路电流比宜宣变的短路电流要大。所以，在后面的设备选择中，应该用华支变的短路电流进行校验。 第6章设备的选择与校验6．1电气选择的一般条件正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。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，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是相同的。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。6．2按短路情况校验㈠短路热稳定校验短路电流通过时，导体和电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值，既满足热稳定的条件为：或式中——短路电流产生的热效应；——短路时导体和电器设备允许的热效应；——时间t内允许通过的短时热稳定电流（或短时耐受电流）。㈡电动力稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件是：或式中、——短路冲击电流幅值及其有效值；、——允许通过稳定电流的幅值和有效值。6.3断路器的选择一般6~35kV选用真空断路器，10kV侧的断路器都采用真空的断路器，35~500kV 宜选用SF断路器，本变电站设计中110kV和35kV断路器均采用SF断路器，SF高压断路器具有安全可靠，开断电流性能好，结构简单，尽寸小，质量轻，检修维护方便等优点。6.3.1110kV侧断路器的选择（1）预选SFM110-110/2000的断路器表5-1SFM110-110/2000断路器参数型号项目LW6-110计算数据技术参数额定电压（kV）110110额定电流（A）5272000动稳定电流（KA）9.8780热稳定电流（KA）4.39(0.63S)31.5(3S)额定开断电流（KA）4.3931.5（2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为：====0.527KA,故:（4）额定开断电流的检验条件为：It=I″=(5)动稳定的校验条件：KA(6)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：故：SFM110-110/2000的断路器，可满足技术条件要求 6.3.235kV侧断路器的选择（1）预选LW8-40.5的断路器表5-1LW8-40.5断路器参数型号项目LW8-40.5计算数据技术参数额定电压（kV）3535额定电流（A）6281600动稳定电流（KA）16.4063热稳定电流（KA）7.29(0.63S)25(4S)额定开断电流（KA）7.2925（2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为：====0.628KA,故:（4）额定开断电流的检验条件为：It=I″=(5)动稳定的校验条件：KA(6)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：故：LW8-40.5的断路器，可满足技术条件要求6.3.310kV侧断路器的选择（1）预选ZN12-10的断路器表5-1ZN12-10断路器参数 型号项目ZN12-10计算数据技术参数额定电压（kV）1010额定电流（A）6481250动稳定电流（KA）43.5880热稳定电流（KA）19.37(0.63S)31.5(4S)额定开断电流（KA）19.3731.5（2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为：====0.648KA,故:（4）额定开断电流的检验条件为：It=I″=(5)动稳定的校验条件：KA6)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：故：ZN12-10的断路器，可满足技术条件要求6.4隔离开关的选择隔离开关的用途：（1）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。 （2）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（3）分、合小电流。隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术、经济比较，再根据其校验计算结果后确定。6.4.1110kV侧隔离开关的选择（1）预选GW4－1102000的隔离开关GW4－1102000的隔离开关参数型号项目GW4－1102000计算数据技术参数额定电压（kV）110110额定电流（A）5271250动稳定电(kA)9.8750热稳定（kA）4.39(0.63S)20(4S)（2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为：====0.527KA,故:(4)动稳定的校验条件：KA(5)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：故：根据上述计算110kV可选用：GW4－1102000的隔离开关，可满足技术条件要求。 6.4.235kV侧隔离开关的选择（1）预选GW4-351250的隔离开关GW4-351250的隔离开关参数型号项目GW4-351250计算数据技术参数额定电压（kV）3540.5额定电流（A）6281250动稳定电流（kA）16.4050热稳定（kA）4.89(0.63S)20(4S)（2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为：====0.628KA,故:(4)动稳定的校验条件：KA(5)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：根据上述计算35kV可选用：GW4-351250的隔离开关，可满足技术条件要求。6.4.310kV侧隔离开关的选择（1）预选GN2-102000的隔离开关GN2-102000的隔离开关参数型号项目GN2-102000计算数据技术参数 额定电压（kV）1010额定电流（A）6482000动稳定电流（kA）43.5885热稳定（kA）19.37(0.63s)36(4s)（2）额定电压的选择为：（3）额定电流的选择为：====0.648KA,故:(4)动稳定的校验条件：KA(5)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：故：根据上述计算10kV可选用：GN2-10的隔离开关，可满足技术条件要求。6.5电流互感器的选择6.5.1、110kV进线及母联电流互感器选择：预选LB7-110型号额定一次电流（A）额定电压（KV）4s热稳定电流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA） 120011031.580LB7-110型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数：额定电流比准确级次额定二次负载准确限值系数1200/50.55020（1）额定电压的选择为：（2）额定电流的选择为：====0.527KA,故:(3)动稳定的校验条件：KA(4)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：故：经校验所选的电流互感器附合要求。6.5.2、35kV进线及母联电流互感器选择预选LB7-35型号额定一次电流（A）4s热稳定电流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA）125031.540LB7-110型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数： 额定电流比准确级次额定二次负载准确限值系数500/50.24020（1）额定电压的选择为：（2）额定电流的选择为：====0.628KA,故:(3)动稳定的校验条件：KA(4)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：经校验所选的电流互感器附合要求。6.5.3、10kV进线及母联电流互感器选择预选LZZBJ9-10型号额定一次电流（A）1s热稳定电流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA）250010080LZZBJ9-10型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数：额定电流比准确级次额定二次负载准确限值系数 2500/50.54020（1）额定电压的选择为：（2）额定电流的选择为：====0.648KA,故:(3)动稳定的校验条件：KA(4)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV则短路电流热稳定电流为：故：经校验所选的电流互感器附合要求。第4章继电保护的配置4．1继电保护的基本知识在变电所的设计和运行中，当电力系统发生故障和不正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的可靠供电，防止电气设备的损坏及事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的，必须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运行情况时，要自动地发出信号以便及时处理，这就是继电保护的任务。 4.2线路的继电保护配置4.2.1110kV侧继电保护配置1.反映相间短路的保护配置：装设相间短路后备保护（相间距离保护）和辅助保护（电流速断保护）2.反映接地短路的保护配置:对110kV,装设全线速动保护。3.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％，TⅠ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，TⅡ约为0.5—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。4.2.235kV、10kV侧继电保护配置从《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。4.3变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的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，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正当工作状态，根据DL400--91《继电器保护和安全起动装置技术规程》的规定，变压器应装设以下保护： 1、瓦斯保护为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、纵差动保护或电流速断保护为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。3、纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。电流速断保护适用于1000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。4、过流保护过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。5、复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；6、过负荷保护对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护.变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。7、零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。 4.3.1主变压器保护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。4．4．备自投和自动重合闸的设置4．4．1．备用电源自动投入装置的含义和作用备用电源自动投入装置是指当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置，简称备自投。一般在下列情况装设：1、发电厂的厂用电和变电所的所用电。2、有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。3、降压变电所内装有备用变压器或互为备用的母线段。4、生产过程中某些重要的备用机组。该变电所的10KV母线为单母分段接线形式，变电所内有两台主变压器，正常运行时为两台变压器分裂运行，其备用方式为互为备用的“暗备用”，因此考虑在母联断路器上装设有备自投装置以提高供电的可靠性。 4．4．2．自动重合闸装置电力系统的运行经验表明，架空线路故障大多是瞬时故障。在线路上发生瞬时故障时，线路被保护断开后，由自动重合闸装置再进行一次合闸，恢复供电，从而大大提高供电的可靠性。重合闸在电力系统中有重要的作用：1、大大提高供电的可靠性，减少停电次数，特别时对单侧电源的单回线路尤为显著。2、提高电力系统并列运行的稳定性。3、弥补输电线路耐雷水平将定的影响。在电力系统中，10KV线路一般不装设避雷线，35KV线路一般只在进线端1-2km范围内装设避雷线，线路耐雷水平较低，装自动重合闸后，可提高供电可靠性。4、对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，能其纠正的作用。第8章防雷与接地方案的设计8.1防雷保护8.1.1直击雷保护直击雷过电压：雷电直接击中电气线路、设备或建筑物而引起的过电压，又称直击雷。在雷电的主放电过程中，其传播速度极快（约为光速的50%-10%），雷电压幅值达10-100MV，雷电流幅值达数百千安，伴以强烈的光、热、机械效应和危险的电磁效应以及强烈的闪络放电，具有强烈的破坏性和对人员的杀伤性。110KV配电装置、主变压器为户外布置、采用在构架上设置2支避雷针，及其余设备均为户内布置，采用配电楼屋顶设避雷带，和避雷针联合作为防直击雷保护，确保户外主变压器、110KV配电装置在其联合保护范围内。避雷带采用Ф16的热镀锌圆钢，避雷针与建筑物钢筋隔离，并采用3根引下线与主接地网相连接，连接点与其他设备接地点的电气距离应满足规范要求。8.1.2侵入波保护 雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的50%-70%是由于这种雷电波侵入造成的。因此，在工厂中应予以重视，对其危害给予足够的防护。为防止线路侵入雷电波的过电压，在110KV进线，10KV母线桥及10KV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变110KV侧中性点装设氧化锌避雷器。10KV并联电容器根据规定装设氧化锌避雷器保护。8.2接地装置的设计本变电站主接地网以水平接地体加垂直地极构成，水平接地体采用Ф16热镀锌圆钢，垂直接地极用∠50×50×2500和∠50×50×3000两种长度的热镀锌角钢，布置尽量利用配电室以外的空地。变电站主接地网的接地电阻应满足R≤0.5Ω的要求。如实测接地电阻值不能满足要求，则需扩大接地网面积或采取其他降阻措施。所有设备的底座或基础槽钢均采用Φ16的热镀锌圆钢焊接并接入主接电网，与主接地网可靠焊接。带有二次绕组的设备底座应采用两根接地引下线，与电网两个不同点可靠焊接。施工中应保证避雷针（网）引下线与主接地网的地下连接点至变压器和10KV及以下设备的接地线与接地网的地下连接点沿接地体的长度不小于15m。变电站四周与人行道相邻处，设备与主网相连接的均压带。主控室内采取防静电接地及保护接地措施。第7章补偿装置7．1补偿装置的种类和作用补偿装置可分并联补偿装置和串联补偿装置两类。（1）对220kV及以上电网中的串联电容补偿装置，利用其电容抵消部分线性电感，相当于缩短线路的长度，曾强系统的稳定性，提高输送能力。一般将串联补偿装置与线路中间的开关站或变电所合建在一起。当无中间开关站或变电所时，才将串补偿装置设在末端变电所中。1、串联补偿装置（2）对110kV及以下电网中串联电容补偿装置，主要用于减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电水平和质量。而在闭合电网中，则主要用于改善潮流分布，减少有功损耗。用于110 kV及以下电网，当线路没有分支线时，装在线路末端的变电所；当线路上有多个负荷分支线时，将串联补偿装置设在线路总压降约一半的附近变电所内。2、并联补偿装置并联补偿装置分并联电容补偿装置、静补装置、并联电抗补偿装置和超高压并联电抗器和调相机等。(1)并联电容装置又可分断路器投切和晶闸管投切的并联补偿装置。它们向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电网电压。同时还设交流滤波装置，在向电网提供可阶梯调节的容性无功时，给电网的滤波电流提供一个阻抗近似为零的通路，以降低母线谐波电压正选波形畸变率，进一步提高电压质量和抗干扰能力。当装设电容补偿装置引起的高次谐波含量超过允许值时，应在回路中设置串联电抗器，也可兼做限制涌流电抗器，需要限制短路电流时，还可兼做限流电抗器。串联电抗器宜选用干式空心电抗器。（2）并联电抗补偿装置。它向电网提供可阶梯调节的感性无功，补偿电网的剩余容性无功，保证电压稳定在允许范围内。它一般连接在大型发电厂或变电所的35kV及以下的电压母线上，在发电厂中它常接在联络变压器的低压侧。在变电所中它常接在主变压器的低压侧。(3)静补偿是采用晶体管器件构成的高效静补装置，它向电网提供可快速无级连续调节的容性和感性无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性和降低工频过电压的功能。调相机是以往用得较多的补偿装置向电网提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。调相机克为专用的也可由同容量的汽轮发电机改造为调相运行机组，因它是旋转机械，运行管理维护工作量大，建筑物也较大，故目前已经很少采用。以上静补装置都是直接连接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变（配）电所、换流站的母线上。此外，在发电厂有时将发电机改作调相机；在变电所中，或可将并补偿装置连接在110kV母线上。（4）超高压并联电抗器，并联在330kV及以上超高压线路上，补偿输电线路的充电功率，以降低系统的工频过压水平，并兼有减少潜供电流，便于系统并网，提高供电可靠性等功能。超高压并联电抗器一般并接在需要控制工频过电压幅值的线路中间或末端，常设置在线路中间开关站或变电所中，有时也和串补装置同时安装在变电所或开关站中。 在高压输电线路上串联电容器补偿装置，利用其电容抵消部分线性电感，相当于缩短线路的长度，曾强系统的稳定性，提高输送能力。该变电所为35kV将压变，35kV双回输电线路长6KM，考虑成本投资方面，在此不考虑装设串联电容器补偿装置。。7．2．并联电容器装置容量选择和主要要求。（1）并联电容器的补偿容量，应安负荷或主变压器需补偿的满足功率因数要求的最大容性无功功率或满足某点符合电压变化范围要求的容量，容量宜分别为主变压器容量的以下。（2）电容器组的分组容量应满足以下要求：1）分组装置在不同组合方式中投切时，不会引起高次谐波谐振和有危害的谐波放大。2）投切一组补偿设备所引起的变压器中压侧的线电压变化值不超过额定电压的。3）与断路器投切电容器的能力相适应。4）不超过单台电容器的爆破容量和熔断器的耐爆容量。7．3．并联电容器容量的计算考虑在10kV母线上利用并联电容器改善功率因数式中—负荷所需补偿的最大容性无功量，kvar—母线上的最大有功负荷，kW—补偿前的最大功率因数角—补偿后的最小功率因数角—由补偿到时，每千瓦有功负荷所需补偿的容性无功值，kvar/kW查10kV母线允许最低的功率因数不低于0.9，而不符合要求，在10kV母线上的最大有功负荷。因此为提高功率因数，在10kV母线并联电容器装置。则当提高功率因数至0.95时所需的电容器容量为： 主要参考文献资料1.范锡普《发电厂电气部分》1995年11月第1版中国电力出版社2.肖艳萍主编发电厂变电站电气设备.北京：中国电力出版社，2008.3.孙成普.变电所及电力网设计与应用.2版.北京：中国电力出版社，2008.4.戈东方.电力工程电气设计手册第一册；电气一次部分.北京：中国电力出版社，1989.5.李金英.继电保护.北京：中国电力出版社，20086.沈诗佳.电力系统继电保护及二次回路.北京：中国电力出版社，2007.7.陈利.发电厂及变电所二次回路.北京：中国电力出版社，2007.8.李仕凤，段传宗.35～110Kv小型化无人值班变电站标准工程图集.北京：中国水利水电出版社，20009.陈光会，王敏.电力系统基础.北京：中国水利水电出版社，2004.10.朱军.35kv及以上工程（下）.北京：中国电力出版社，2002.11.尧有平，李晓华.电力系统工程CAD设计与实训.北京：北京理工大学出版社，2008.12.黄纯华《发电厂电气部分课程设计参考资料》1987年6月第2版水利电力出版社13.常美生.高电压技术.2版.北京：中国电力出版社，2007.14.曾昭桂《输配电线路运行和检修》第三版中国电力出版社200715.赵先德《输电线路基础》第二版中国电力出版社2009 致谢我通过本次毕业设计，在学习中老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识，思想深邃，视野雄阔、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。所以，经过这次设计，我在这些方面都有了很大的进步和为我创造了很多锻炼提高的机会。在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。在此我特别感谢学校给了我们这一次做毕业设计的机会和良好环境，感谢指导老师的精心辅导和学校给了我一个良好的教育，你们让我顺利的完成了这次对110kV变电站的初步设计任务也增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。使我对110kV变电站的相关内容与实际中有了一定的认识和了解，并对其所需要用的设备的计算及选择、校验都有了掌握，为今后的工作打下了基础。 附录变电站电气主接线图（附录包括图纸、图表、程序、所有仪器设备型号及性能指标等）'