毕业设计 变电站设计

'扬州大学本科生毕业设计1.资料收集1.1资料整理某抽水站地处镇江市东郊，江南大运河长江入口处，通过大运河与丹金溧漕河、扁担河、武宜运河和洮滆两湖相连，水系贯通镇江、丹徒、句容、高淳、丹阳、金坛、溧阳、宜兴、武进等县市，它与谏壁节制闸、谏壁船闸等组成谏壁水利枢纽工程。某抽水站主体工程包括站房、机电设备、110KV变电所，上下游引河及交通桥等，站房内安装2.8CJ-70型立式全调节轴流泵6台，单机设计流量20m3/s，配套TL800-20/2150型立式同步电动机，功率800KW，设计总引排流量为120m3/s，总装机容量为4800KW。站身采用X型双向流道结构，断流方式为快速平板钢筋砼闸门，共36扇，其中出水流道12扇，进水流道24扇，采用液压启闭机集中控制表1-1主电动机技术参数型号容量（kW）额定电压（kV）额定电流（A）起动电流倍数额定转数（r/min）TL800-20/215068001054.65300起动转矩/额定转矩牵入转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩励磁电压（V）励磁电流（A）负荷系数（K1）0.51.11.8811640.81.2气象、地质资料最热月平均最高气温：32.8℃最热月平均气温：28.4℃最高气温：41℃；最低气温：－10℃；最热月地面下0.8m处土壤平均温度：27.7℃雷暴日数：36日／年1.3站用电负荷各种站用电设备的容量、台数和负荷性质如下表1-2所示。II 扬州大学本科生毕业设计1.4电源情况某站主供电源采用110kV华能电厂专线供电，备用电源及发电出线采用10kV线路至城南变。工程等级为二等泵站工程，总投资1.3亿元人民币，2002年6月30日竣工。该站由距该站7km变电所供电，采用架空高压导线输电，引入110KV电源或10KV。请根据经济技术比较后选定。110kV母线在最大运行方式下三相短路容量1000MVA，最小运行方式下三相短路容量800MVA。10kV母线在最大运行方式下三相短路容量800MVA，最小运行方式下三相短路容量500MVA。泵站在计费计量点的功率因数不应低于0.9。表1-2站用电负荷表设备名称设备容量（kW）负荷性质设备名称设备容量（kW）负荷性质冷却水泵27经常连续，一用一备真空泵214不经常连续，一用一备润滑水泵222经常连续，一用一备照明30经常连续排水泵（一）17经常连续机修车间45排水泵（二）14不经常间断办公室用电138空压机（一）28经常连续可控硅励磁整流装置614kVA经常连续空压机（二）20不经常连续II 扬州大学本科生毕业设计2.主接线设计2.1泵站负荷设计2.1.1计算负荷泵站电气部分设计，用到如下电气负荷。（1）计算负荷，即计算最大负荷，作为按发热条件选择电器和载流导体的依据。（2）计算尖峰电流，作为校验电压水平和选择保护设备的依据。（3）计算最大负荷日的平均负荷，作为计算电能消耗和选用补偿装置的依据。2.1.2负荷计算的方法通常，泵站主电动机单机容量较大，属于持续运行方式，而且占泵站总用电量的绝大部分。相对而言，站用电设备容量则很小，短时运行方式居多，在泵站总用电量中的比例也很小。所以，宜将两者分别计算。2.1.2.1主电动机的计算负荷对于选用相同型式主电动机的泵站，其计算负荷由下式求得：式中——全泵站主电动机的计算负荷，；——主电动机的额定功率，kW；——主电动机的功率因数；——主电动机的效率；——主电动机的负荷系数，由表1-1查的，表中Pg为主水泵轴功率，kW；——同时系数；——配电线路的效率，。II 扬州大学本科生毕业设计表2-1主电动机负荷系数0.8～10.7～0.80.6～0.70.5～0.60.8～10.74～0.840.65～0.770.6～0.722.1.2.2站用电负荷统计根据各站用电设备运行连续性的不同，分别统计出各类负荷的合计（表2-2），再根据相应公式分别算出：、……表（2-3），最后由公式（2-1）统计出站用电计算负荷。表2-2各站用电负荷的合计设备名称设备容量（kW）安装台数(台)经常而连续负荷（kW）经常而间断负荷（kW）不经常而连续负荷（kW）不经常而间断负荷（kW）照明负荷（kW）整流设备负荷（kVA）冷却水泵7277润滑水泵2222222排水泵（一）17117排水泵（二）14114空压机（一）28128空压机（二）20120真空泵14228机修车间4545照明3030办公室及其它用电138138可控硅励磁整流装置14kVA684合计7445632816884II 扬州大学本科生毕业设计表2-3各类站用电负荷的统计计算公式计算结果（2-1）式中——站用电设备的计算负荷，；——站用电动机的需要系数，，为同时系数，为站用电动机负荷系数，为配电线路的效率（取），为站用电动机的平均功率因数（一般取），为站用电动机的平均功率（取）；——整流设备和照明的需要系数，取0.8；——经常而连续运行的负荷，取经常运行的电动机容量之和，即，kW；——经常而间断运行的负荷，取经常而间断运行的电动机容量之和的0.5倍，即，kW；——不经常而连续运行的负荷，取不经常而连续运行的电动机容量之和的0.35倍，再加上其中三台最大电动机容量之和的60%，即，kW；——不经常而间断运行的负荷，取不经常而间断运行的电动机容量之和的0.14倍，再加上其中五台最大电动机容量之和的40%，即，kW；II 扬州大学本科生毕业设计——照明负荷，；——整流设备负荷，。2.1.3站变的选择考虑到站用电设备对供电可靠性和灵活性的要求，根据统计出的站用电计算负荷（）选择两台站变，接在主变二次侧（10kV）母线上，另一台接于一次侧备用。站变的技术参数见表2-4。表2-4站变技术参数型号额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组阻抗电压（%）空载损耗（kW）负载损耗（kW）空载电流（%）高压低压S11-M-400/10400100.4Y,yn04.00.574.31.0S11-M-315/35315350.4Y,yn06.50.464.71.42.1.4泵站总计算负荷将主电动机计算负荷、站用电计算负荷以及主变、站变的损耗叠加一起，最后求得全泵站的计算负荷（详见表2-5）。统计时，近似的取站用电负荷的平均功率因数为0.8。II 扬州大学本科生毕业设计站变的功率损耗按下式计算：（2-2）（2-3）主变的功率损耗按下式计算：（2-4）（2-5）表2-5全泵站负荷统计负荷名称平均功率因数平均功率因数角正切计算负荷有功功率（kW）无功功率（kvar）视在功率（kVA站用电计算负荷0.80.75268.288201.216335.36站变损耗4.1117.174加上站变损耗后站用电负荷272.398218.396台主电动机计算负荷0.9（超前）0.48433268.08-1582.733631.2主变低压侧负荷3540.478-1364.343794主变损耗70.81379.4加上主变损耗后计算负荷3611.288-984.943743.2泵站总计算负荷3611.288-984.943743.22.2主接线方案比较2.2.1主变选择和主接线方案2.2.1.2主变台数的选择泵站主变台数的选择是根据泵站负荷的大小、供电可靠性要求、初投资和年运行费用大小等多种因素决定的。对于机组容量小、台数不多、三级负荷的泵站，一般选用一台主变；对于可取得低压备用电源、一级负荷的泵站，也可选用一台主变。属于下述情况之一者，可以考虑选用2台或2台以上主变。II 扬州大学本科生毕业设计（1）一、二级负荷的泵站。（2）机组单机容量较大、台数较多的泵站（当运行机组台数少时，只投入其中一台主变，以减少主变的空载损失。并且提高了供电可靠性和运行的灵活性）。（3）泵站机组台数虽不多，但单机容量答，低压侧短路电流太大，而影响到主要电气设备的选择时。2.2.1.2主变台数的选择主变容量可由下式确定：（2-6）式中——泵站计算负荷，，kVA——主变的额定容量，kVA对于有调相任务或由于电压便宜，而不能满足电压质量要求时，应选用有载调压变压器。根据表2-6的统计，主变低压侧的负荷，（查表1-3——《泵站电气部分课程设计资料》，下同）（参考上海的值）。显然，选择两台2500kVA主变或一台5000kVA都能满足式（2-6）的要求。选择S11系列低损耗无励磁调压变压器。结合电源情况，可列出多个主接线方案，剔除明显不合理方案后，提出两个主接线方案。（表2-6）。表2-7为各方案有关的变压器技术参数。表2-6主接线方案方案ⅠⅡ接入系统地点华能电厂华能电厂供电线路电压(kV)3535供电线路数11供电线路长度（km）77主变台数和型号1台S11-5000/352台S11-2500/35表2-7有关电力变压器参数型号容量（kVA）变比(kV)接法短路损耗(kW)空载损耗(kW)空载电流(%)阻抗电压(%)S11-5000/35500035/10Yd1131.24.880.67.0II 扬州大学本科生毕业设计S11-2500/35250035/10Yd1119.552.8.0756.52.2.2供电导线的选择方案比较涉及供电线路的投资及电能损耗，因此应先把各方案的供电导线的型号和截面积选出，选择计算详见表2-8。导线选择结果，方案一、二都选用LGJ-50型导线。10kV电源方案，，由于导线截面积太大，故此方案不合理，可不考虑。。2.2.3投资比较按投资方案进行比较时，只须估算投资方案中的不同部分，在本设计中只须比较各方案中供电线路、主变和户外配电装置三部分的投资，投资比较结果：方案2的投资较大（详见表2-9）。θ取最热月平均最高温度32.8℃。表2-8供电线路导线选择计算内容计算公式35kV方案（Ⅰ）和（Ⅱ）计算电流（A）供电导线截面积（）式中J为经济电流密度选用LGJ-50型导线=220A，，导线电阻和电抗（）,,按允许截流量校验导线按电压损失校验II 扬州大学本科生毕业设计表2-9各方案投资比较投资项目及计算公式方案Ⅰ方案Ⅱ供电线路（万元）主变(万元)屋外配电装置(万元)=2.98=5.04合计(万元)=70.04=82.54注——供电线路每公里投资,（查附表1-9）万元/km；——一台变压器投资，（查附表1-3、1-4），万元/台；、——变压器进线间隔数和每间隔综合造价（查附表1-5），万元/间隔。、——电压互感器及避雷器间隔数和每间综合造价（查附表1-6），万元/间隔。2.2.4年运行费用比较需要列入方案比较的年运行费用有：供电线路年电能损耗费，主变年电能损耗费和设备折旧维护费，计算比较结果：方案Ⅰ年运行费用小，方案Ⅱ年运行费用很大，详细计算见表2-9。取偿还年限=6年，可求出各方案的计算费用。万元/年II 扬州大学本科生毕业设计万元/年表2-9年运行费比较费用名称及计算公式方案Ⅰ方案Ⅱ供电线路电能损耗费（万元/年）主变电能损耗费（万元/年）变压器折旧费（万元/年）=2.627配电装置折旧费（万元/年）供电线路折旧费（万元/年）折旧费小计（万元/年）维护费（万元/年）（万元/年）2.3主接线方案的确定经济比较结果，方案Ⅰ费用小。从技术方面考虑，方案ⅠII 扬州大学本科生毕业设计接线简单，操作方便，占地面积最小。方案1在用电可靠性和运行灵活性方面均能满足本站的要求，最后确定方案Ⅰ为本泵站主接线方案。主接线方案图见图2-1。图2-1主接线方案II 扬州大学本科生毕业设计3.短路电流计算3.1各元件电抗计算短路电流计算的等值电路如图3-1（a）所示，根据设备选择和继电保护的需要选择D-1～D-3三个短路计算点。取Sj=100MVA，Uj=Up根据各元件参数和相应公式，计算出各元件电抗标幺值如下。同步电动机电抗标幺值：技术参数:,，0.8MW阻抗标幺值：3台主电动机（等效）=22.5/6=3.7535kV线路电抗标幺值：技术参数：=7km,架空线路=37kV阻抗和电抗标幺值：，（查表4-12——《建筑电气设计手册》）系统电抗标幺值：最大运行方式：最小运行方式：主变压器电抗标幺值：技术参数：；5MVA阻抗标幺值：II 扬州大学本科生毕业设计(a)(b)图3-1泵站短路计算等值电路3.2最大运行方式下D-1点短路将图3-1（a）所示的等值电路简化成3-1（b）所示电路。II 扬州大学本科生毕业设计按最大运行方式下：系统C电抗标幺值因，故不能略去，得如图所示：D-1点短路电流三相短路冲击电流和短路全电流最大有效值三相短路容量3.3最大运行方式下D-2(D-3)点短路图3-2最大运行方式下D-2点、D-3点短路电流计算II 扬州大学本科生毕业设计D-2点短路时的等值电路因，故省略，得对于系统C支路电流：对于同步电动机支路，其计算电抗（K-2点与K-3计算电抗相同）：由求得的值，根据相应的运算曲线，查出不同时刻周期分量有效值的标幺值加上系统C供给的，最后求出最大运行方式下，D-2短路时，通过被检验电气设备的短路电流周期分量有效值，……，全部计算于下表3-1。D-3和D-2两个短路计算点相比较，前者比后者少一台同步电动机供给的短路电流。表3-1最大运行方式下D-2(D-3)点短路时短路电流计算通过被校验电气设备的短路电流系统供给的电流（kA）3.39同步电动机等值额定电流（kA）D-2点D-3点修正后短路时间00.2360.4721.182.364.729.445.554.033.823.713.543.373.23D-2点1.6261.1811.1191.0871.0370.9870.946II 扬州大学本科生毕业设计（kA）D-3点（kA）1.3540.9830.9320.9050.8640.8220.788短路点电流合计（kA）D-2点5.0164.5714.9894.5094.4274.3774.336D-3点4.7444.3734.3224.2954.2544.2124.1783.4最小运行方式下D-1点短路为了校验继电保护的灵敏度，需要计算出最小运行方式下，有关短路点的短路参数。按最小运行方式下：系统C电抗标幺值D-1点短路时总阻抗：因，故不能略去，得如图所示：D-1点短路电流3.5最小运行方式下D-2点短路对于系统C支路电流：由于是处于最小运行方式，不计及同步电动机对短路电流的影响，所以II 扬州大学本科生毕业设计折算到35kV侧：II 扬州大学本科生毕业设计4.主电动机起动校验由于主电动机选用同步电动机，因此起动时电压波动校验，应以第一台主电动机起动为条件。将短路电流计算等值电路改画成电动机起动计算等值电路，其中为起动时主电动机等值阻抗，起动时相当于D点短路。取变压器额定容量作为基准容量，以变压器低压侧额定电压为基准电压。图4-1主机起动计算等值电路4.1求各元件的阻抗系统等值电抗：（系统最小运行方式时0.0134）主变电抗：起动时主电动机等值阻抗：II 扬州大学本科生毕业设计4.2求起动时母线电压用百分数表示：=96.40%>85%可见，起动时10kV母线电压波动很小。由于配电装置至主电动机的连接电缆很短，故起动时主电动机端电压波动的校验从略。用百分数表示：=96.29%>85%因，所以该同步电动机可直接起动。II 扬州大学本科生毕业设计5.电气设备选择5.110kV侧电气设备选择5.1.110kV断路器选择为了留有余地，取主电动机回路工作电流等于主电动机的额定电流，即。选用P/V11-12铠装移开式户内金属封闭开关柜。主电动机回路装设与P/V11-12型开关柜配套的VD4-12型真空断路器，其固有分闸时间S，取熄弧时间S。主电动机主保护动作时限S，后备保护动作时间S，则断路器实际开断时间短路热稳定计算时间S，取1S。有关计算数据和技术参数列于表5-1，可以看出，完全符合选择条件。表5-1主电动机回路开关设备选择计算数据技术参数参数计算值额定参数VD4-12真空断路器P/V11-12开关柜（kV）10（kV）1212(A)54.6(A)6301250(kA)4.744(kA)25-(kA)12.1636319.88表5-1中II 扬州大学本科生毕业设计5.1.2载流导体与绝缘子的选择1、电力电缆的选择根据安装环境和工作电压，10kV配电装置到主电动机之间连接导体，选择YJLV22-12/20型的铝芯交联聚乙烯绝缘铜带铠装聚氯乙烯护套三芯电力电缆。电缆敷设在站房的吊架上。根据工作电流（87A）电缆的截面初步选择70mm2。其允许电流为165A。本泵站屋内最高计算温度为36.8℃。（当地最热月平均最高温度加5℃）有关计算数据和电缆技术参数见表5-2。表5-2电力电缆选择表校验条件计算数据YJV22型电力电缆参数工作电压工作电流热稳定经济电流密度电压损失表5-2中热稳定计算时间按主保护动作时间计算：，取0.2s，则II 扬州大学本科生毕业设计2、10kV母线的选择根据工作电流（），屋内配电装置选择TMY505型号的矩形铜母线。三相母线采用水平布置，平放敷设，其允许电流，取，。计算数据与LMY638型铝母线参数列于表5-3。可见，全部符合条件。表5-310kV母线的选择校验条件计算数据LMY638型铝母线参数工作电流经济电流密度共振现象则=1.15，式中动稳定式中热稳定II 扬州大学本科生毕业设计注：上式中，以主变的过电流保护为10kV母线的远后备保护，其保护时间，则母线热稳定计算时间，取2s3、10kV母线支持绝缘子根据绝缘子安装场所及电压等级，选择FXBW4-10/70型号的支持绝缘子，其技术参数和选择计算列于表5-4，可见，都符合条件。表5-4支持绝缘子选择校验条件计算数据FXBW4-10/70型复合悬挂式绝缘子参数工作电压Ug=10kVUe=10kV动稳定4、穿墙套管的选择选择CL-10/400型穿墙套管表5-5CL-10/400型穿墙套管技术参数型号额定电压kV额定电流A总长mm两端盖间长mm抗弯破坏负荷kN重量kg一端长mmCL-10/400104004903304.06.6130II 扬州大学本科生毕业设计表5-6CWL-10/400型穿墙套管校验情况校验条件计算数据CWL-10/400型穿墙套管工作电压kV电流A400A热稳定=37.99动稳定0.6Fxu=0.67.5=4.5kN5.1.310kV电压互感器的选择10kV电压互感器是用来给测量仪表、继电保护和绝缘监察装置提供电压信息的，所以选择变比为单相三绕组JDZX8-10型的电压互感器三台。由于10kV电压互感器并未接入计费用的电度表，所以可在1级的准确度下工作，其额定容量=120VA。下图为测量仪表和电压互感器的接线图。电压互感器副边负荷分配列在表5-8。表5-710kV电压互感器选择型号额定电压比（V）二次绕组额定输出（VA）剩余电压额定输出（VA）极限输出（VA）极限输出（kV）0.20.56pJDZX8-10120250501001000II 扬州大学本科生毕业设计图5-1测量仪表和电压互感器的接线图表5-810kV电压互感器的负荷分配仪表名称仪表中的电压线圈数目仪表数目每只仪表所需功率仪表的cos仪表的sinAB相BC相每只线圈总计PabQabPbcQbc有功功率表240.751.5133功率因数表230.751.512.252.25电压表114.54.514.5电压表（测量相电压）134.54.51总计9.755.25II 扬州大学本科生毕业设计根据表5-8所示公式求出互感器每相负荷。公式中和的数值为：A相负荷B相负荷从以上计算可知，B相负荷最大，加上B相电压表的负荷以后，B相负荷校验结果SB小于S2e(120VA)，因此按容量条件选择电压互感器，满足要求。在电压互感器的原边电路中，选配RN2-10型熔断器三个，额定电压10kV。该型号熔断器开断电流为50kA，而泵站10KV母线上（D-2）短路时，次暂态短路电，故所选熔断器的开断能力满足要求。5.1.4电动机回路电流互感器选择测量回路选用具有两个铁芯的电流互感器，电流互感器装A、C两相上。图5-2为测量仪表和继电器电流线圈接到电流互感器的原理接线图。II 扬州大学本科生毕业设计图5-2电流互感器的原理接线图选用LZZB6-12型电流互感器，额定电压12kV,额定电流一次电流100A，额定电流二次电流5A；2s热稳定电流10kA,动稳定电流25kA。接测量仪表的副绕组在I级准确度下，其额定负荷=0.6。测量仪表电流线圈消耗的功率，如表5-9所示。表5-9主电动机回路电流互感器二次负荷仪表名称型式负荷（）A相C相中性线电磁式电流表1T1-A-0.120.12功率表1D1-W0.0580.058-功率因数表1D1-0.14--0.1980.1780.12从上表可以看出A相电流互感器的负荷最大。取,,计算A相电流互感器与测量仪表之间的连接导线的容许电阻（设仪表电流线圈的）。II 扬州大学本科生毕业设计假设中性线上的负荷等于A相负荷（偏于安全），则由电流互感器到控制室测量仪表之间连接导线的长度L=30m（单向长度），采用铜芯电缆。当电流互感器接成不完全星形时，连接导线的截面积S应满足下式要求：=0.88取。计算数据和选用的电流互感器的参数列于表5-10，选择结果满足条件表5-10主电动机回路电流互感器选择计算数据技术参数参数计算值额定参数LZZB6-12型电流互感器101254.6100/512.12519.885.2主变二次侧电气设备选择5.2.1主变二次侧断路器选择主变二次侧工作电流为：选用P/V11-12型开关柜，主变二次侧装设VD4-12型真空断路器，与KYN28-12II 扬州大学本科生毕业设计型开关柜配套，其固有分闸时间，取熄弧时间s。主电动机主保护动作时限s，后备保护动作时间s，则断路器实际开断时间短路热稳定计算时间s，取1s。有关计算数据和技术参数列于表5-11，可以看出，完全符合选择条件。表5-11主变二次侧开关设备选择计算数据技术参数参数计算值额定参数VD4-12真空断路器KYN28-12开关柜（kV）10（kV）1212(A)351.85(A)12501250(kA)5.016(kA)25-(kA)12.79636321.89表5-11中5.2.2避雷器的选择选择YH5WS-12/35.8型号的金属氧化物避雷器。II 扬州大学本科生毕业设计表5-12YH5WS-12/35.8型避雷器的技术参数型号额定电压（kV）持续运行电压（kV）雷电冲击残压（kV）≤操作冲击残压（kV）≤YH5WS-12/35.8129.635.830.65.2.3主变压器二次侧电流互感器的选择主变压器二次侧选择LZZB6-12型电流互感器，电流互感器技术参数如下。表5-13LZZB6-12型电流互感器参数额定电压（kV）额定一次电流（A）额定二次电流（A）2s热稳定电流（有效值，kA）动稳定电流（峰值，kA）1030052050计算数据和选用的电流互感器的参数列于表5-14，选择结果满足条件。表5-14主变压器二次侧电流互感器选择计算数据技术参数参数计算值额定参数LZZB6-12型电流互感器1010300/512.15019.88II 扬州大学本科生毕业设计5.335kV侧电气设备选择5.3.1高压断路器和隔离开关的选择变压器回路的最大持续工作电流取变压器额定电流的1.05倍，选用ZN12-40.5型户内高压真空断路器，其固有分闸时间s，取熄弧时间s。主电动机主保护动作时限s，后备保护动作时间s，则断路器实际开断时间短路热稳定计算时间s，取1s。选用GN27-40.5型高压隔离开关，有关计算数据和技术参数列于表5-15，可以看出，完全符合选择条件。表5-15高压开关设备选择计算数据技术参数参数计算值额定参数ZN12-40.5真空断路器GN27-40.5隔离开关（kV）35（kV）40.540.5(A)86.6(A)1250630(kA)3.78(kA)25-(kA)9.6635015表5-15中II 扬州大学本科生毕业设计GN27-40.5隔离开关配用CS6-2操作机构ZN12-40.5真空断路器配用CT19弹簧机构CT19弹簧操动机构技术参见表5-16表5-16序号项目单位数据1储能电动机额定电压V~（110）、220、380；-110、2202储能电动机功率W6003储能时间s≤84合闸电磁铁额定电压V~（110）、220、380；-48、-110、2205分闸电磁铁额定电压V~（110）、220、380；-48、-110、2206过流脱扣器额定电流A57辅助开关额定电流A108行程开关允许通过的持续电流A5选择与ZN12-40.5型真空断路器配套的高压开关柜：KYN10-40.5铠装型移开式金属封闭开关柜，额定电压40.5kV，额定电流1250A，额定开断电流25kA，防护等级IP2X,外形宽×深×高为：1400×2200×2625。有关计算数据和技术参数列于表5-17，可以看出，完全符合选择条件。II 扬州大学本科生毕业设计表5-17高压开关柜的选择计算数据技术参数参数计算值额定参数KYN10-40.5型开关柜3540.586.612509.6396329.295.3.2所变高压熔断器的选择保护35kV所变变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流按下式选择K——可靠系数取1.2，则。选择XRNT-40.5D/100-31.5型保护用高压限流熔断器。技术数据见下表。表5-18XRNT-40.5D/100-31.5型高压限流熔断器技术数据型号额定电压（kV）额定电流（kA）单相重量（kg）XRNT-40.5D/100-31.540.510031.55.3.335kV母线的选择根据回路最大持续电流，屋内配电装置选择TMY304型号的矩形铜母线。三相母线采用水平布置，平放敷设，其允许电流，取，。II 扬州大学本科生毕业设计计算数据与TMY304型铜母线参数列于表5-19。可见，全部符合条件。表5-1935kV母线的选择校验条件计算数据TMY304型铜母线参数工作电流经济电流密度mm2共振现象则=1.25，式中ri=0.289h～动稳定式中热稳定S=120mm25.3.435kV母线支持绝缘子根据绝缘子安装场所及电压等级，选择FZSW-35/6L型号的支持绝缘子，其技术参数和选择计算列于表5-20，可见，都符合条件。II 扬州大学本科生毕业设计注：表5-20支持绝缘子选择校验条件计算数据FZSW-35/6L型绝缘子参数工作电压Ug=35kVUe=40.5kV动稳定5.3.5避雷器的选择选择YH5WX-51/134型号的金属氧化物避雷器，用于电压互感器的防雷保护。表5-21YH5WX-51/134型避雷器的技术参数型号额定电压（kV）持续运行电压（kV）雷电冲击残压（kV）≤操作冲击残压（kV）≤直流1mA参考电压在≮kV(有郊值)YH5WX-51/1345140.8134114.0735.3.635kV电压互感器的选择35kV电压互感器是用来给测量仪表、继电保护和绝缘监察装置提供电压信息的，所以选择变比为单相三绕组JDZX9-35型的电压互感器三台。由于35kV电压互感器未接入计费用的电度表，所以在0.5级的准确度下工作，其额定容量=80VA。图5-3为测量仪表和电压互感器的接线图。电压互感器副边负荷分配列在表5-23。II 扬州大学本科生毕业设计表5-22JDZX9-35电压互感器选择型号额定电压比（V）额定输出（VA）热极限输出（VA）额定绝缘水平（kV）JDZX9-3580/10060040.5/95/200图5-3测量仪表和电压互感器的接线图表5-2335kV电压互感器的负荷分配仪表名称仪表中的电压线圈数目仪表数目每只仪表所需功率仪表的cos仪表的sinAB相BC相每只线圈总计PabQabPbcQbc有功功率表210.751.510.750.75功率因数表210.751.510.750.75电压表114.54.514.5电压表（测量相电压）134.54.51总计61.5根据表5-23所示公式求出互感器每相负荷。公式中和的数值为：II 扬州大学本科生毕业设计A相负荷B相负荷从以上计算可知，B相负荷最大，加上B相电压表的负荷以后，B相负荷校验结果SB小于S2e(最小的80VA)，因此按容量条件选择电压互感器，满足要求。在电压互感器的原边电路中，选配XRNP-40.5型熔断器三个，额定电压40.5kV。该型号熔断器开断电流为3.5kA，而泵站35kV母线上（D-1）短路时，次暂态短路电流，故所选熔断器的开断能力满足要求。II 扬州大学本科生毕业设计5.3.735kV电流互感器的选择表5-24选用LZZB7-35型电流互感器计算数据技术参数参数计算值额定参数LZZB7-35型电流互感器353586.6150/53.78-9.6394529.29式中kA表5-25LDJ1-35电流互感器计算数据技术参数参数计算值额定参数LDJ1-35型电流互感器353586.6150/56.448-16.4456.343.66II 扬州大学本科生毕业设计6.继电保护装置设计6.1主电动机保护6.1.1保护配置根据GB50062——2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》的有关规定及电动机运行经验，在泵站，电压为10kV，容量为800kW的同步电动机应装设如下继电保护：1、装置两个GL-12/10型电流继电器，作速断保护并兼作过负荷保护；2、装设低电压保护（全站6台主电动机公用）；3、装设失步保护；4、是否装设单相接地保护，取决于单相接地电容电流的计算结果。主电动机保护原理接线见附图。6.1.2整定计算1、电流速断保护应先求出主电动机起动电流和外部短路时输出电流，它们分别是：所以，动作电流取28A灵敏系数II 扬州大学本科生毕业设计式中：——电流与额定电流之比——电动机的起动电流，A——同步电动机接线断电三相短路时，输入的次暂态短路电流，A——可靠系数，DL型继电器取1.4~1.5，GL型继电器去1.8~2——接线系数——继电器的变比——最小运行方式下，保护安装处三相短路时的次暂态短路电流，A——相对灵敏系数，查附表12。2、过负荷保护过负荷保护的动作电流，取3.9A两倍动作电流的动作时间s，取21s选用两个GL-12/10型继电器，兼作电流速断保护和过负荷保护。过负荷保护动作电流整定为6.5A；两倍动作电流动作时间的整定值为19s。瞬动元件整定倍数为28/3.9=7.18，取8倍。3、单相接地保护先计算单相接地电流（电容电流），确定是否应该装设单相接地保护。10kV电网单相接地电容电流（包括变电所附加电容电流）A电动机本身电容电流II 扬州大学本科生毕业设计计算结果两种单相接地电容电流均小于5A，故不需要装设单相接地保护。4、低电压保护低电压保护的动作电压整定值70V其中，3台主电动机跳闸动作时限取0.5s。5、失步保护失步保护由定子过负荷保护兼。6.2主变保护6.2.1保护配置本站装设S11-5000/35型低损耗无励磁调压变压器，根据GB50062——1992《工业与民用电力装置的继电保护和自动装置设计规范》的有关规定及变压器运行经验，低损耗无励磁调压变压器一般装置如下的继电保护：1、装设由三个DL型电流继电器等组成的过电流保护；2、过电流保护时限大于0.5s时装设电流速断保护；3、当电流速断保护灵敏度不够时装设纵联差动保护；4、瓦斯保护；5、装设过负荷保护，动作于信号；6、装设温度监视信号。6.2.2保护接线示例泵站35kV/10kV主变保护的典型接线如附图4所示。主变压器主保护由纵联差动保护和重瓦斯保护组成，均动作于跳闸，重瓦斯同时也能切换于信号。此外，主变还装设过负荷保护以及温度监测装置，动作于信号。6.2.3整定计算1、纵差保护II 扬州大学本科生毕业设计主变纵差保护整定计算步骤如下。（1）计算主变各侧额定电流，选出电流互感器，并算出电流互感器二次侧电流，详见表6-1。表6-1主变各侧额定数据名称各侧数据35kV10kV变压器一次侧电流（A）电流互感器接线方式Y电流互感器一次电流计算值288.68电流互感器变比保护臂中电流（A）（2）计算保护装置基本侧的一次动作电流。变压器在额定负荷下，电流互感器二此电流大的那一侧，称基本侧，根据工作原理，该侧可不经平衡线圈直接和差动线圈连接，非基本侧则经平衡线圈接差动线圈。但为了更有效地抵消不平衡电流的影响，可将双绕组变压器两侧的电流互感器分别接到继电器的两个平衡线圈上。接入基本侧的一组平衡线圈实际上可以当作差动线圈的一部分。从表中得知，应以10kV侧为基本侧进行计算。该侧的一次动作电流可按下述三个条件确定：1）躲过励磁涌流，可用如下经验公式计算：式中——可靠系数，取1.3；——变压器基本侧的额定电流。由此2）躲过电流互感器二次回路断线时出现的不平衡电流，可用如下经验公式计算：式中——可靠系数，取1.3；——变压器正常运行时的最大负荷电流。由此II 扬州大学本科生毕业设计即。3）躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流式中——可靠系数，取1.3；——电流互感器的同型系数；——电流互感器的最大允许相对误差，取0.1；——改变变压器电压分接头所引起的相对误差，可取调压范围的一半，取；——由于差动线圈、平衡线圈使用匝数与计算匝数不相等而产生的相对误差（最大允许值为0.091）。初步计算时可暂取中间值0.05。于是可得：以上三者中取最大者，故。（3）初步确定差动线圈与平衡线圈的匝数。计算基本侧差动继电器的动作电流基本侧的计算匝数可按下式计算：匝取实用匝数匝式中——继电器的动作安匝，应采用实测值。在计算时可取60安匝。差动线圈的整定匝数与基本侧平衡线圈的整定匝数之和等于基本侧的实用，于是选择匝，匝。（4）确定非基本侧平衡线圈的匝数。根据磁势平衡原理，可得II 扬州大学本科生毕业设计而则上式可写成式中、——分别为变压器非基本侧和基本侧电流互感器的二次电流；——平衡线圈Ⅱ的计算匝数。由此取平衡线圈Ⅱ的整定匝数匝。（5）计算整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差。则有因为，故不必再重新计算动作电流。（6）确定短路线圈的抽头。短路线圈有四组供调节用的抽头（分别命名为：1-1、2-2、3-3、4-4），其命名数字越大，线圈匝数越多。短路线圈的匝数选择越多，几点器躲过励磁涌流的性能越好厂但是保护区内部短路故障时，继电器动作时间也越长。对于励磁涌流倍数大的中、小容量的变压器，由于内部故障时短路电流中非周期分量衰减较快，而且对保护装置速动性的要求又较低，因此，可选用抽头3-3或4-4。本变压器差动保护初步选用3-3抽头，所选短路线圈的匝数是否合适，应通过变压器空载投入试验来确定。（7）灵敏性校验。按最小运行方式下，变压器低压侧发生两相短路校验其灵敏性，要求灵敏系数不下于2。当10kV侧亮相短路时，35kV侧流入继电器的电流为继电器的动作电流II 扬州大学本科生毕业设计灵敏系数灵敏度满足要求。2、过电流保护主变过电流保护整定计算包括：1）动作电流：，取11A。其中2）灵敏系数：3）动作时限：取。3、过负荷保护。主变过负荷保护作用于信号，动作电流，取4A保护装置的动作时限，应躲过主电动机起动时间，取=15s。6.3泵站10kV母线保护II 扬州大学本科生毕业设计根据上面主变过电流保护灵敏度校验的结果，10kV母线已在其保护范围之内。但主电动机的断路器操作机构和速断保护装置失灵的可能性还存在，故在泵站10kV母线进线断路器处，为10kV母线设置一个过电流保护装置，兼作6台主电动机远后备保护。按避开最后一台主电动机起动时的冲击电流为条件，其动作电流式中灵敏系数动作时限取0.5s。6.4保护装置的动作配合在动作电流折算时用到如下公式：式中——变压器变比，考虑到通常将变压器高压侧接在-5％接线端，故变比取33.25/10；——接线系数，对于Y/△变压器，过负荷保护取1，过电流保护取，纵联差动取。本泵站各级保护一次动作电流折算过程与结果详见下页表6-2。II 扬州大学本科生毕业设计表6-2各级保护一次动作电流折算表曲线编号图例元件名称变流比保护类别继电器型号整定值一次动作电流（A）As主变150/5过负荷DL-11/5415过流DL-11/15111.2纵差BCH-215010KV母线300/5过流DL-11/2014.540.5同步电动机100/5过负荷GL-12/103.92倍21s速断8倍0sII 扬州大学本科生毕业设计图6-1泵站各级装置保护动作6.5主电动机保护用电流互感器的校验6.5.1求主保护的一次动作电流倍数6.5.2求电流互感器允许的二次负荷上面求得的m值在LZZB6-12-100/5型电流互感器的10%误差曲线上，查的其允许二次负荷。6.5.3计算连接导线的允许阻抗II 扬州大学本科生毕业设计式中——GL-12/10型电流继电器线圈时的最大阻抗。6.5.4计算连接导线的截面积要求：取。II 扬州大学本科生毕业设计7.泵站二次接线设计泵站二次设备包括：测量表计、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置等。二次回路是根据测量、控制、保护和信号显示的要求，把有关二次设备连接起来的电路。二次接线对泵站安全、可靠和经济运行起着重要的作用。泵站按照电源性质的不同，二次回路有交流回路和直流回路，交流回路由电流互感器、站用变压器和电压互感器供电，直流回路由直流电源供电。按用途的不同，二次回路又有操作电源回路、测量仪表回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护回路等。本站的主电动机、主变压器以及站用变压器采用集中控制，在控制室内设有上述控制和操作的专门控制屏，上面装有监视测量仪表，信号测量器具以及断路器的控制和操作开关等，同时还有模拟一次接线图。7.1断路器控制回路的设计7.1.1断路器控制回路的基本要求1、操作机构的合闸和跳闸的电流是短时的，在完成操作后立即撤除；2、接线不仅满足距离操作的要求，而且满足继电保护和自动装置控制的要求，为自动化控制提供条件；3、对于不带机械闭锁的断路器，有防止跳跃的电气闭锁装置；4、有反应断路器处所位置的位置信号，并在继电保护或自动装置动作使断路器跳、合闸时有明显的信号；5、有操作回路是否完好的监视装置；6、操作回路和信号回路分别通过单独的熔断器与电源连接。7.1.2拟定控制回路接线根据所选用的操动机构型式、操作电源类别和电压、控制方式（中控室控制）拟定控制回路接线。该泵站主变断路器的控制采用既可远距离控制，有可现场手工控制的电路，采用灯光监视。该泵站的电机的断路器采用微机监控。II 扬州大学本科生毕业设计7.2电气测量系统的设计电气测量仪表的配置根据泵站运行监视要求，做到技术先进、经济合理、准确可靠和监视方便，并符合有关电气测量仪表装置规定。泵站测量的工况参数包括电量和非电量，这些工况参数的测量通常借助于各种仪表一起进行，而电气测量仪表则是通过电流互感器和电压互感器接入被测量电路。1、电气测量仪表的基本要求：①仪表应有一定的准确度等级；与测量仪表连接的分流器、附加电阻和互感器亦应有一定的准确度等级。②测量仪表和互感器应有一定的测量范围；③对于有可能出现两个方向电流的直流回路或两个方向功率的交流回路，应装设双向标度的电流表或功率表2、主变高压侧①电流回路主变高压侧装设带有三个铁芯的电流互感器，它作计费计量用同时作保护用。它的配置：电流表一只，用来测量相电流；功率因数表一只、有功功率表、无功电度表每项各一只。②电压回路电压互感器两侧装四只电压表，其中三只用于测量相电压，一只用于测量线电压；有功功率表、功率因数表、有功电度表、无功电度表各一只。3、主变低压侧①电流回路电流互感器供计量的二次侧装一只有功功率表、一只功率因数表、一只电流表侧相电流；②电压回路电压回路装四只电压表，其中一只测量线电压，三只测量相电压，装设一只有功功率表测量三台机的总功率，三只有功功率表分别测量各台机组功率，功率因数表三只，另外还要装一只电压表侧开口三角形侧电压，用于绝缘监视。确定泵站各电气回路测量仪表的配置，计费计量仪表接入点，把电气测量仪表用规定符号绘在主接线相应电路旁。II 扬州大学本科生毕业设计绘制电源进线、主变母线、主机、站变等回路电气测量仪表接线图。7.3交流绝缘监察装置的设计在小电流接地系统中，为便于及时发现单相接地，迅速处理故障，在母线上装设绝缘监察装置。7.4泵站中央信号系统的设计（1）拟定事故信号和预告信号（故障信号）装置的原理接线。本次设计选用中央复归的信号装置。中央信号是全站公用的设备，与各安装单位都有关系。它包括事故信号和故障信号，有的还包括闪光装置和事故停电装置等。中央信号接线随着泵站的二次接线和继电保护防止以及设备布置特点等的不同而有差别。（2）事故信号当设备发生事故时，继电保护装置动作使相应断路器跳闸，同时发出信号，此信号称为事故信号，它包括灯光和音响两种信号，为了区别于故障信号，事故音响用蜂鸣器作为发生器具。大、中型泵站的事故音响均要求中央复归（即信号有值班人员按动中央复归按纽或由继电器自动复归）。本泵站的设计，由于电机采用了微机的监控，主变的事故信号和故障信号都采用M60继电器组成的中央复归的事故信号装置。（3）故障信号故障信号又预告信号或警告信号。它是在机组等主要电气元件或泵站辅助设备发生故障或不正常工作状态时发出的信号。它可以帮助值班人员及时的发现故障或隐患，以便采取适当的措施加以处理，防止故障的扩大。泵站常见的故障信号有：电动机或变压器的过负荷、电动机转子回路一点接地、变压器通风故障、电压互感器二次回路断线、交流回路绝缘损坏、控制回路断线、事故音响信号回路熔断器的熔件熔断、直流电压过高或过低，以及其他要求采取措施的故障或不正常工作状态。故障信号一般由反应该回路参数变化的单独继电器发出，例如：过负荷信号由过负荷继电器发出、绝缘损坏由绝缘监视继电器发出。II 扬州大学本科生毕业设计7.5操作电源系统的设计选择电容器储能式硅整流直流操作电源，装设两台硅整流器，硅整流器Ⅰ用于合闸，硅整流器Ⅱ用于为控制、保护及信号提供电源，电源电压选220V。蓄电池组的容量应满足下列要求：全部事故停电时的用电总量可按停电时间0.5h计算最大冲击负荷容量。绘制电容器储能式硅整流直流操作电源电源原理接线图。II 扬州大学本科生毕业设计8.泵站电气设备布置泵站电气设备的布置包括电气设备的总体布置、控制室布置、屋内配电装置的布置、站房内其它电气设备的布置及屋外配电装置的布置等，应与整个泵房布置协调考虑。8.1电气布置按照电能分配顺序（屋外配电装置，主变压器，屋内配电装置，主电动机）布置电气设备，对站所合一的泵站，将变电所的控制室、开关室和主电动机的控制室、配电装置合并，统一设计，使泵站结构紧凑合理，投资节省，便于运行管理。8.2控制室布置设置专门控制室和配电室，使设备便于集中管理，运行安全可靠。控制室为一房间，与10kV配电装置相临。主变、主电动机等设备都在控制室集中监控。8.3屋内配电装置布置屋内配电装置采用成套开关柜，与辅助机械及“油”、“气”、“水”管道的布置同意考虑。采用固定式开关柜时，单列布置为2m;采用手车式开关柜时，单列布置为单台手车加长1.2m。在配电装置一端留有2m长的位置，用于检修和安放备用品。柜后维护通道均取1m。8.4其他电气设备的布置屋内配电装置向主电动机配电的导体采用电力电缆，一般利用电机层接板下方的空间敷设电缆，用吊架和电缆桥架引接。电力电缆敷设时尽量避免与“油”、“气”、“水”管道交叉。若难以避免，在交叉处要求电缆与管道间的垂直净距要大于0.1~0.15m。主电动机中性点的电流互感器布置在主电动机通风罩外壁或机墩外壁上。同步电动机的励磁设备，与机组开关柜并列布置，以利于调试、监视和节省励磁回路的电缆。II 扬州大学本科生毕业设计抽水站主要电气设备分设在两层控制室内；上层设中央控制室、10kV高压配电室、35kV高压配电室，可控硅励磁室；下层设低压开关室；励磁变压器装于电缆夹层内；所有变压器出线均采用电缆直接从变电所电缆沟进入泵站控制室的电缆夹层，再接至进线柜。II 扬州大学本科生毕业设计9.泵站的防雷设计小型泵站35kV及以下电力设备的绝缘水平主要是大气电压即雷电过电压来决定的。造成雷电事故的原因有：1.雷电直接击中配电装置的导线或设备的带点部分，称作直击雷；2.雷电击中避雷针，在雷电流过接地引下线时对周围设备形成感应过电压，称感应雷；3.沿架空线路传来的雷电波，称作雷电侵入波。直击雷、感应雷和雷电侵入波对电气设备和建筑物的危害极大，必须采取措施加以防护，采用的防雷保护装置主要有避雷针、避雷器、避雷网带和避雷线等。9.1泵站配电装置的防雷保护泵站配电装置中出现雷电过电压有两个来源：（1）雷电直击变电所；（2）沿输电线入侵的雷电过电压波。9.1.1配电装置的直击雷防护由于建筑物采取防雷措施，户内配电装置不考虑直击雷的防护。配电装置的雷电侵入波保护是利用避雷器及与避雷器相配合的进线保护段来实现的。9.1.2配电装置的雷电侵入波防护每段母线装设阀式避雷器FZ-35。变压器中性点采用全绝缘，不设保护装置。未沿全线架设避雷线的35kV输电线路，在靠近配电装置1~2km的线段上架设避雷线，此段线路即为进线段。避雷线防止该段输电线遭受直击雷，对于进线段以外的线路遭受直击雷时，由于进线段本身波阻抗的作用，使进入配电装置的雷电流幅值收到限制，而导线上冲击电晕的作用，使雷电波的陡度减小。在断路器外侧（配电装置入口处）装设一组阀式避雷器F，以避免雷雨季节断路器被沿输电线入侵的雷电过电压波击穿。9.1.3高压电动机的防雷措施电动机经过变压器与架空线相连，是非直配电动机。在变压器的线路侧有可靠的保护装置，可以不对电动机再采取特殊的防雷保护措施。II 扬州大学本科生毕业设计9.2泵房建筑物的直击雷防护避雷针和避雷线是防护直击雷的有效措施。避雷针适用于户外变电所，而架空线路则采用避雷线。由于本站采用户内式变电所，所以不需要装设避雷针和避雷线。主、副厂房的直击雷防护，在厂房的屋顶面板上敷设保护建筑物用的避雷网，将钢筋混凝土建筑物的钢筋接地即可。避雷网带用Φ10圆钢，刷防锈漆。避雷带一般高出屋脊或屋檐15~20mm，每隔一米左右支撑固定。接地引下线不少于两根，沿四角墙柱外侧引下，每根引下线均需设置集中接地体，并与厂房地网连接。防止感应雷的安装，本站所处地土壤为砂质粘土，土壤电阻率近似为100Ω•m，小于500Ω•m，可将35kV线路的避雷线引接到出线门型架构上，并补加3~5根垂直接地体（每根长约2～3m）组成的集中接地装置。II 扬州大学本科生毕业设计10.泵站的接地设计10.1站电气装置所要求的工作接地电阻值10.1.1确定接地电阻35kV为中性点不接地短路电流系统，接地电阻要求小于等于1.0Ω。该35kV属于中性点不接地系统,计算电流采用单相接地电容电流：式中——单相接地电容电流;——网络线电压(kV);——电缆线路长度(km);——架空线路长度(km).高压电力设备的接地电阻允许值：根据规范取。所用电380/220中性点接地电阻要求值为4。公用接地装置的接地电阻。10.1.2接地装置计算土壤电阻率，今，取，则。自然接地体可利用10kV直埋电缆的金属外皮，其长度为1km。规范ZQ2-150，计算其扩散电阻为式中，；；；II 扬州大学本科生毕业设计则。人工接地装置的接地电阻需使其与自然接地并联后达到规定值0.5Ω（R），故人工接地体电阻为对中性点不接地短路电流系统，人工接地装置的电阻不应大于1Ω，故取。由于本地区ρ值不高，故人工接地装置以采用棒形接地体为主（采用Ф48钢管，长2.5m，期间以20×4扁钢连接成环形，铁管上端埋入土中深度为0.8m。为简化计算，不单独计算连接扁钢得电阻值，直接求出接地管的数目如下假定管距a=7.5m，则假设，，则今决定采用60根钢管，验算接地电阻围绕配电装置接地回路总长约为500m，则则,故取0.68是偏于安全的。接地母线热稳定校验，即，可见接地母线及接地导线采用20×4扁钢可以满足要求。由于接地电阻的计算中列入不少假定因素，因此在现场施工完毕后，必须对接地电阻进行实际测量加以核算，在不满足要求时，须补打接地体至达到设计要求值为止。II 扬州大学本科生毕业设计10.2接地装置的布置10.2.1接地网的布置1、一般原则（1）由于设计不考虑自然接地体,所以不论采用何种形式的人工接地体，都应敷设以水平接地为主的人工接地网。（2）接地网的边缘经常有人出入的走道处，应铺设砾石，沥青路面或“帽檐式”均压带。（3）配电变压器的接地装置宜敷设成闭合环形，以防止接地网流过中性线的不平衡电流在雨后地面积水或泥泞时接地装置附近的跨步电压引起行人金额牲畜的触电事故。2、布置（1）35kV中性点经带弧线圈接地，10kV中性点不接地。变压所所用系统电压为380/220V，中性点直接接地。（2）接地装置的敷设：为减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不宜小于其长度的两倍，水平接地体不小于5m；接地体与建筑物的距离不小于1.5m；围绕屋外配电装置，屋内配电装置，主厂房及其他需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网；接地线沿建筑物墙壁水平敷设时，离地面宜保持250~300mm的距离。接地线应防止发生机械损伤和化学腐蚀。10.2.2避雷针及避雷器的接地1、独立避雷器及其接地装置与道路或建筑物的出入口等的距离应大于3m。2、独立避雷针的接地装置与接地网的地中距离不应小于3m。3、构架上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。4、避雷器应以最短的接地线与主接地网连接，且避雷器附近应装设集中接地装置。II 扬州大学本科生毕业设计11.泵站微机保护与监控系统的设计新夏岗泵站合用一套微机监测系统，对变电所、抽水站进行全面的监测、数据记录、打印表格和数据远传；抽水站主机、辅机采用现场控制和集中控制相结合的方式、强电直接显示与微机屏幕模拟显示及一次系统模拟图板模拟显示相结合的形式。信号系统采用坐标制显示法，由对象显示和故障显示判断事故和故障；预告信号动作，发出警铃音响，事故信号动作时发事故电笛音响，同时停事故电钟指示事故发生时间。以上所有的控制、测量、信号全部在控制台上进行；控制台分为三个主要部分，即变电所、主机、微机三个部分。微机显示器及操作键盘安装于木制台上，微机数据采样用的电量变送器和工作站分装于两块变送器屏上；变电所的线路保护和主机保护分设于两块集成电路保护屏上。快速闸门装设闸门开度仪，闸门开度的监控器具全部集中在开度仪屏上。11.1泵站微机监控系统的发展概况近三十年来，数字式电子计算机技术的发展迅速。计算机的应用已广泛而深入的影响着技术，生产和生活的各个方向，它给各部门带来了巨大的变化。计算机技术同样影响到继电保护技术的发展。早在1965年开始就有人倡议用计算机构成断电保护。70年代，计算机速断研究工作主要是作探索及在实验室作样机，只有个别单位作了些现场试验，在这个阶段，人们企图用一台小型计算机实现多种保护功能或保护多个电气设备。因为一台小型计算机的价格较原有的模拟式保护装置高一个断量级以上，如果不能做到一机多用，且性能特别优越，则计算机保护就很难为人们接受。由于要求一机多用和保护动作速度快，这就要求计算机在极短的时间内能处理大量的信息，因而对计算机的要求又往往超出一般小型的能力。在一个泵站内用计算机显然是很补经济的。这是摆在当时继电保护工作者面前的主要矛盾和必须研究的问题。随着计算机技术的发展，它的性能和价格比有了很大的提高，特别是大规模集成电路技术飞速发展，微型器和微型计算机进入了实用阶段，这就促进计算机保护的研究的研究出现了热潮。七十年代，由于计算机在其他领域的应用成熟和表现出来的优越性能，因此也逐渐开始了在泵站系统的应用。经过近十年的探索，它在泵站上的继电保护和监控性能基本完备，但仍需要进一代的改善，以更好的发挥计算机的强大功能。II 扬州大学本科生毕业设计11.2微机监控系统简介随着4C的发展，目前大型泵站引进了集中控制与分层分布相结合的模式，每一台机的数据单独处理以总线的方式上传到工控机构（上位机），每个PLC可以独立工作。11.3微机保护装置的构成保护装置的整体构成，由以下部分组成。（1）模拟量输入系统。也叫数据采集系统，其主要功能是采集由被保护设备的电流，电压互感器输入的模拟信号，并将此信号经过适当的预处理，然后转换为所需要的数字量。（2）CPU主系统。该部分包括微处理器（CPU），只读存储器（EPROM），随机存储器（RAM），即定时器（TIMER）等。该部分是微机保护硬件的核心部分，主要工作原理是CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，以完成各种继电保护功能。微处理器采用16位单片机80196，故障报告和继电保护整定值存放在ERPOM芯片中。（3）开关量输入/输出系统。由并行口，光电耦合电路及中间继电器组成，完成各种保护的出口跳闸，信号报警及外接点输入等。（4）人机接口回路。主要包括用于干预装置工作的各种按钮或面板开关，键盘，显示及打印接口等，用于人机对话，如调试，整定值调整等。人机接口应定时或在保护动作后打印或显示运行情况及保护执行结果。（5）通讯回路。用于相互之间的通讯及运动。（6）电源回路。该回路提供整个装置所需要的直流稳压电源；包括两组＋24V，一组12V及一组＋5V等多个电压等级，以保证整个装置的可靠供电。11.4微机保护装置的功能和特点（1）选择性和灵敏度大大提高。微机保护采用高性能的16位单片机，不象电磁型保护各个继电器都有一个固有动作时间及接点抖动，使其相互配合受到限制。微机凭其强大的计算和逻辑功能，使保护动作更为迅速，因此保护的时限差由0.5:0.7s缩短为0.3s，大大提高保护动作的选择性和灵敏性。（2II 扬州大学本科生毕业设计）动作更为迅速。同电磁型保护相比，由于中间环节的减少，微机保护的动作时间要快几倍或几十倍（差动动作保护时间30ms），而且避免了传统保护中的接点接触不良，“鸟啄”现象。（3）较高的可靠性。由于微机保护靠软件来实现各种保护，省去了大量的继电器及繁琐的接线，消除了由继电器的接地故障，线圈故障，机械故障引起的保护拒动，尤其是保护装置本身具有强大的自检功能，可实现高级的在线自动检测，即使元件损坏也会立即被自动检测出来且自动采取相应措施，不会引起保护误动。在抗干扰方面，微机保护在硬件和软件上均采取许多防范措施，比如硬件上对模拟量和开关量输入和输出采取一定的隔离和屏蔽。软件对输入采样值进行纠错，对运算结果进行核对。（4）保护配置更加合理，灵活。由于微机强大的计算及逻辑处理能力，使电动机保护趋于合理化。电磁型保护对热过负荷保护，差动保护，失磁保护等均难以实现或接线相当复杂，而对微机保护而言，只需将保护原理写入元件程序即可。如果因改造或其他原因需增加保护项目，只需要将程序软件加以修改即可，其他部分无需改动，这是传统保护无法做到的。（5）实时参数显示，修改，故障存储。微机保护通过采样环节可将在线运行的各种电气量显示在液晶显示屏上，便于管理人员及时了解现场参数，尤其增加了某些所无法直接显示的参数，如负序电流，差动电流等。保护动作时间，保护动作元件，故障相别及故障电流最大值，这些参数的显示对分析研究故障起着非常重要的作用。另外，微机保护整定值修改也十分方便，无论开机与否只要将菜单调出，在键盘上操作即可，而且定值设定十分准确。（6）调试便捷。微机保护的调试非常简单，省去单个继电器繁重的校验工作。同时还设有循环允余校验码（CRC码）,以便进行软件测试。（7）数据通讯传输功能。微机保护最大的优点之一是可实现同上位机的通信。通常配有CM90通信管理机，可通过RS－232和RS－422标准接口与保护装置和监控系统连接，将各种信息立即上传给监控系统，使值班人员集中管理。由于具有数据通讯传输功能，可实现远方整定和远方信号复归。II 扬州大学本科生毕业设计图11－1微机监控系统图图11－2泵站集中控制与分层分布流程图II 扬州大学本科生毕业设计11.5本泵站采用计算机监控系统。采用计算机监控系统可以提高泵站的运行可靠性，便于沿线各泵站水资源的优化调度，同时也可以提高泵站的运行管理水平，降低运行成本。11.5.1监控对象及系统范围计算机监控系统的监控对象主要包括：1个35kv进线开关、1个35kv母线联络开关、2台站变、1台主变及其高压侧开关、1个10kv进线开关、10kv母线联络开关、6台电机进线开关及母线PT、6台水泵电动机组、技术供水装置、排水装置、油压装置、机组制动装置等。（1）计算机监控系统的设计原则计算机监控系统本着技术先进、安全可靠、经济实用的原则，进行总体设计和系统配置，投入运行后可实现“无人值班，少人值守”。系统采用分层分布开放式结构，由主控级和现地控制层级组成，两级相互独立，采用具有冗余功能的环形光纤以太网实现通信。（2）主控级主控级主要设工程师/操作员工作站、水情水质监控主机、安全监控主机、网络通信服务器、网络打印机等，其中工程师/操作员工作站设两台，互为冗余。主控级同时预留与上级调度通信接口和二期工程计算机监控系统通信接口，其功能有：数据巡查和处理，安全运行监视，实时控制和调整，事件顺序记录，定时、人工报表打印、记录，事故处理指导和恢复操作指导，语音报警，数据通信，泵站设备运行管理，系统诊断。（5）现地控制层级LCU现地控制层级主要包括6台水泵机组LCU屏、2台公用LCU屏（变电站及机组辅助设备共用）、6台闸门LCU屏和一台清污机LCU屏。11.5.2电气计量及测量为了满足计算机监控系统对相关对象实时监测的需要，并满足能在现场对相关对象进行监控要求，下列所有测量表计均采用智能性，并带有RS-485通讯接口，安装于现场。（1）35kV侧电气计量及测量II 扬州大学本科生毕业设计为满足新夏岗抽水站工程计量和监测要求，根据《电测量仪表装置设计技术规范》（SDJ-87）规定设置测量仪表。除在变电所A的35kV出线间隔上装设有功电度表和无功功率表对整个新夏岗抽水站工程用电进行计量外，同时在新夏岗抽水站35kV变电站的计量柜上装设有功、无功电度表和功率因数表，以与变电所A出线间隔上的计量仪表作校对。另外在主变压器进线柜、站用变压器进线柜、电源进线柜及母线联络柜上分别装设电流表、有功功率表和无功功率表以作内部校核用，同时在电压互感器柜上装设电压表以监视母线电压。（2）10kV侧电气测量在10kV侧母线进线柜上装设电流表、有功功率表和无功功率表；在电压互感器柜上装设电压表以监视10kV母线电压；在10kV同步电机出线柜上装设交流电流表、有功功率表、功率因数表、有功电能表、无功电能表等，以监视电机处于不同状态下的电气参数。（3）0.4kV侧电气测量及计量在0.4kV进线柜上装设电流表、有功电能表和无功电能表，以监视站变低压侧所耗电能，并作内部校核之用；在各馈电柜每个馈电回路上装设电流表以监视各相关设备的运行情况。II 扬州大学本科生毕业设计致谢两个多月的时间，就这样在忙忙碌碌之中，走到了最后。我很兴奋，终于在酷暑来临之时完成了我的毕业设计，完成了我大学时代最后的任务，并实现了这一告别学生生涯的转折。翻起所有的设计成果，一页一页的回忆夹杂着昼夜不分地钻研、执着。而一次又一次的返工，只是为了让它完美一些，再完美一些，我也只是想给自己的大学最后一次作业有个完美的交待。过程虽是艰辛的，无尽的烦恼也会频频而至，但看着这厚厚一叠的打印成果，我内心的欣慰和感恩便无法掩饰。虽然对于老师们来说它还略显粗糙和稚嫩，可是它也凝结了我的劳动的汗水和心血。于是我们这一刻始终会想着，保持着这份年轻奋斗的心，继续用汗和泪去编织人生，去设计未来，不论在何处，做不计伤痛的追梦人。在此，我首先要感谢我的导师葛强副教授，葛老师不管工作多忙，一直坚持每周指导我们最少二次，还尽力收集资料给我们用，我想，没有导师不厌其烦的多次指导和悉心指点，没有老师在我想有所懈怠时严厉的督促，我不会这么顺利完成自己的设计任务。而且老师总是很细心帮我纠正设计和图纸中的错误，除了敬佩老师的专业水平外，他的治学严谨和精益求精的态度也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。还要感谢和我一起做设计的同学们，大家一起讨论，互相帮助，资料共享，那段时光充实而快乐，正是因为有了你们的支持和鼓励，我才能克服一个个困难和疑惑，此次毕业设计才会顺利完成。在写到这里的时候，我的心情又无法平静，我要感谢大学四年来所有的老师，授我以渔，为我们打下专业知识的基础；同时还要感谢我的班主任陈松山老师，衷心地感谢他一直以来对我们的亲切关怀和热忱鼓励；感谢培养我长大含辛茹苦的父母，还有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！最后还要感谢母校对我的培育之情，在此谨向全体母校师生致以诚挚的谢意和崇高的敬意。并深深地祝福母校：勇攀高峰，续写世纪新篇。II 扬州大学本科生毕业设计主要参考文献1.泵站设计规范GB／T50265－972.小型水利水电工程设计图集抽水站分册.水利电力出版社3.刘宝林编.电气设备选择、施工安装、设计应用手册（上册）.水利水电出版社，19984.徐建安.继电保护整定计算.水利水电出版社，20015.葛强，张锦德编.泵站电气一次设备.扬州大学，20066.葛强编.泵站电气二次接线及微机保护.扬州大学，20057.大型电力排灌站.水利电力出版社8．工厂电气设备手册.兵器工业出版社9.35－110KV变电所设计规范GB50059－9210.35－110KV高压配电装置设计规范GB50060－9211.电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062－9212.电力装置的电测量仪表设计规范GBJ63－9013.武汉水利学院编.机电排灌设计手册（第二版）.水利电力出版社14.工业与民用配电设计手册（第二版）.水利电力出版社15.给水排水设计手册（第八册）电气与自控.中国建筑工业出版社198616.刘介才编.工厂供电简明设计手册.机械工业出版社17.新编工厂电气设备手册（上、上册）.兵器工业出版社，199418.工厂常用电气设备手册（上、下册）.水利电力出版社，198619.工厂常用电气设备手册（补充本）.水利电力出版社，199020.陈锦基，石义华合编.泵站电气部分课程设计资料.水利电力出版社，199621.陈锦基，张锦德等编.泵站电气二次接线.东南大学出版社，199422.徐建安编.中小型水电站电气设计手册.水利水电出版社，200223.水电站机电设计手册电气一次.水利电力出版社，1982II 扬州大学本科生毕业设计目录1.资料收集11.1资料整理11.2气象、地质资料11.3站用电负荷11.4电源情况12.主接线设计32.1泵站负荷设计32.1.1计算负荷32.1.2负荷计算的方法32.1.2.1主电动机的计算负荷32.1.2.2站用电负荷统计42.1.3站变的选择62.1.4泵站总计算负荷62.2主接线方案比较72.2.1主变选择和主接线方案72.2.1.2主变台数的选择72.2.1.2主变台数的选择82.2.2供电导线的选择92.2.3投资比较92.2.4年运行费用比较102.3主接线方案的确定113.短路电流计算133.1各元件电抗计算133.2最大运行方式下D-1点短路143.3最大运行方式下D-2(D-3)点短路153.4最小运行方式下D-1点短路173.5最小运行方式下D-2点短路174.主电动机起动校验194.1求各元件的阻抗194.2求起动时母线电压205.电气设备选择215.110kV侧电气设备选择215.1.110kV断路器选择215.1.2载流导体与绝缘子的选择225.1.310kV电压互感器的选择255.1.4电动机回路电流互感器选择275.2主变二次侧电气设备选择295.2.1主变二次侧断路器选择29II 扬州大学本科生毕业设计5.2.2避雷器的选择305.2.3主变压器二次侧电流互感器的选择315.335kV侧电气设备选择325.3.1高压断路器和隔离开关的选择325.3.2所变高压熔断器的选择345.3.335kV母线的选择345.3.435kV母线支持绝缘子355.3.5避雷器的选择365.3.635kV电压互感器的选择365.3.735kV电流互感器的选择396.继电保护装置设计406.1主电动机保护406.1.1保护配置406.1.2整定计算406.2主变保护426.2.1保护配置426.2.2保护接线示例426.2.3整定计算426.3泵站10kV母线保护466.4保护装置的动作配合476.5主电动机保护用电流互感器的校验496.5.1求主保护的一次动作电流倍数496.5.2求电流互感器允许的二次负荷496.5.3计算连接导线的允许阻抗496.5.4计算连接导线的截面积507.泵站二次接线设计517.1断路器控制回路的设计517.1.1断路器控制回路的基本要求517.1.2拟定控制回路接线517.2电气测量系统的设计527.3交流绝缘监察装置的设计537.4泵站中央信号系统的设计537.5操作电源系统的设计548.泵站电气设备布置558.1电气布置558.2控制室布置558.3屋内配电装置布置558.4其他电气设备的布置559.泵站的防雷设计579.1泵站配电装置的防雷保护579.1.1配电装置的直击雷防护57II 扬州大学本科生毕业设计9.1.2配电装置的雷电侵入波防护579.1.3高压电动机的防雷措施579.2泵房建筑物的直击雷防护5810.泵站的接地设计5910.1站电气装置所要求的工作接地电阻值5910.1.1确定接地电阻5910.1.2接地装置计算5910.2接地装置的布置6110.2.1接地网的布置6110.2.2避雷针及避雷器的接地6111.泵站微机保护与监控系统的设计6211.1泵站微机监控系统的发展概况6211.2微机监控系统简介6311.3微机保护装置的构成6311.4微机保护装置的功能和特点6311.5本泵站采用计算机监控系统。6611.5.1监控对象及系统范围6611.5.2电气计量及测量66致谢68主要参考文献69II'