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110kv降压变电所电气一次部分及防雷保护设计
1 设计说明110KV 降压变电所电气一次部分 及防雷保护设计 1 设计说明1.1 环境条件⑴ 变电站地处坡地 ⑵ 土壤电阻率 ρ=1.79*10000Ω/cm2 ⑶ 温度最高平均气温+33℃，年最高气温 40℃，土壤温度+15℃ ⑷ 海拔 1500m ⑸ 污染程度：轻级 ⑹ 年雷暴日数：40 日/年1.2
电力系统情况⑴ 系统供电到 110kv 母线上，35，10kv 侧无电源，系统阻抗归算到 110kv 侧母线上 UB=Uav SB=110MVA 系统 110kv 侧参数 X110max=0.min=0.162⑵ 110kv 最终两回进线四回出线， 每回负荷为 45MVA， 本期工程两回进线， 两回出线。 ⑶ 35kv 侧最终四回出线，全部本期完成，其中两回为双回路供杆输电 Tmax=4500h， 负荷同时率为 0.85 ⑷ 10kv 出线最终 10 回，本期 8 回 Tmax=4500 h，负荷同时率 0.85，最小负荷为最 大负荷的 70%，备用回路 3 MW，6 MW，cosφ=0.85 计算 电压 等级 回路 名称 1# 2# 35KV 3# 4# 10KV 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 20 10 3 4 2 3 0.85 0.85 0.85 0.85 0.80 0.80 1 1 1 1 1 1 23 19 5 4 6 5 近期最大负 荷（MW） 12 10 功率因数 cosφ 0.85 0.85 回路数 1 1 线路长度 （km） 25 25 供电方式 双回共杆 双回共杆 单回架空 单回架空 架空 架空 架空 电缆第 1 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计5＃ 6＃ 7＃ 8＃ ⑸ 负荷增长率为 2%3 2 4 20.85 0.80 0.80 0.851 1 1 13 7 6 8电缆 电缆 电缆 电缆1.3 设计任务⑴ 变电站电气主接线的设计 ⑵ 主变压器的选择 ⑶ 短路电流计算 ⑷ 主要电气设备选择 ⑸ 主变保护配置 ⑹ 防雷保护和接地装置 ⑺ 无功补偿装置的形式及容量确定 ⑻ 变电站综合自动化2电气主接线的设计发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接2.1 电气主接线概述线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次 设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接 线是发电厂和变电所电气部分的主体， 对发电厂和变电所以及电力系统的安全、 可靠、 经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的 拟定有较大影响。 2.1.1 在选择电气主接线时的设计依据 ⑴ 发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用 ⑵ 发电厂、变电所的分期和最终建设规模 ⑶ 负荷大小和重要性 ⑷ 系统备用容量大小第 2 页 (共 56 页)2电气主接线的设计⑸ 系统专业对电气主接线提供的具体资料 2.1.2 主接线设计的基本要求 ⑴ 可靠性 ⑵ 灵活性 ⑶ 经济性 2.1.3 6-220KV 高压配电装置的基本接线 有汇流母线的连线：单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁 路隔离开关等。 无汇流母线的接线：变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 6-220KV 高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。2.2 110KV 侧主接线的设计110KV 侧初期设计 2 回进线 2 回出线，最终 2 进线 4 回出线 由《电力工程电气设计手册》第二章第二节中的规定可知： 110KV 侧配电装置宜采用单母线分段的接线方式。 110KV 侧采用单母线分段的接线方式，有下列优点： ⑴ 供电可靠性：当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电； ⑵ 调度灵活，任一电源消失时，可用另一电源带两段母线： ⑶ 扩建方便； ⑷ 在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济。 故 110KV 侧采用单母分段的连接方式。2.3 35KV 侧主接线的设计35KV 侧出线回路数为 4 回 由《电力工程电气设计手册》第二章第二节中的规定可知： 当 35―63KV 配电装置出线回路数为 4―8 回，采用单母分段连接，当连接的电 源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。 故 35KV 可采用单母分段连接也可采用双母线连接。2.4 10KV 侧主接线的设计10KV 侧出线回路数本期为 8 回，最终 10 回 由《电力工程电气设计手册》第二章第二节中的规定可知：第 3 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计当 6―10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时采用单母分段连接 故 10KV 采用单母分段连接2.5 主接线方案的比较选择由以上可知，此变电站的主接线有两种方案 方案一： 110KV 侧采用单母分段的连接方式， 35KV 侧采用单母分段连接， 10KV 侧采用单母分段连接。 方案二：110KV 侧采用单母分段的连接方式，35KV 侧采用双母 线连接，10KV 侧采用单母分段连接。 此两种方案的比较 方案一 110KV 侧采用单母分段的连接方式，供电可靠、调度灵活、扩建方便， 35KV、10KV 采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母 线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同 时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。 方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布 置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使 用，容易误操作。 由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即 110KV 侧采用单母分段的连接方 式，35KV 侧采用单母分段连线，10KV 侧采用单母分段连接。 方案一图:第 4 页 (共 56 页)2电气主接线的设计110KV110KV10KV35KV方案二图：10KV110KV35KV第 5 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计2.6 主接线中的设备配置2.6.1 隔离开关的配置 ⑴ 中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为 220MW 及以上大机组与双绕组 变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 ⑵ 在出线上装设电抗器的 6―10KV 配电装置中， 当向不同用户供电的两回线共用一 台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 ⑶ 接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。 ⑷ 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则 不必装设隔离开关。 2.6.2 接地刀闸或接地器的配置 ⑴ 为保证电器和母线的检修安全，35KV 及以上每段母线根据长度宜装设 1―2 组接 地刀闸或接地器，每两接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在 母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上， 也可装于其他回路母线隔离开关的基 座上。必要时可设置独立式母线接地器。 ⑵ 63KV 及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路宜配置接地 刀闸。 2.6.3 电压互感器的配置 ⑴ 电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动 装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护 装置不得失压， 同期点的两侧都能提取到电压。 ⑵ 旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况 和需要确定。 ⑶ 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。 ⑷ 当需要在 330KV 及以下主变压器回路中提取电压时， 可尽量利用变压器电容式套 管上的电压抽取装置。 ⑸ 发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。 当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组 电压互感器。第 6 页 (共 56 页)2电气主接线的设计2.6.4 电流互感器的配置 ⑴ 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装 置要求。 ⑵ 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电 机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。 ⑶ 对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三 相配置。 ⑷ 一台半断路器接线中，线路―线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测 量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路―变压器串，当变压器的套管电流互 感器可以利用时，可装设三组电流互感器。 2.6.5 避雷器的装置 ⑴ 配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。 ⑵ 旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护 设备的电气距离是否满足要求而定。 ⑶ 220KV 及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一 组避雷器。 ⑷ 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 ⑸ 下列情况的变压器中性点应装设避雷器 ① 直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。 ② 直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运 行时。 ③ 接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。 ④ 发电厂变电所 35KV 及以上电缆进线段， 在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。 ⑤ SF6 全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。 ⑥ 110―220KV 线路侧一般不装设避雷器。第 7 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计3 主变压器的选择3.1 负荷分析3.1.1 负荷分类及定义 ⑴ 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的 政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。 ⑵ 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复 或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但 当两回线路有困难时（如边远地区） ，允许有一回专用架空线路供电。 ⑶ 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允 许较长时间停电，可用单回线路供电。 3.1.2 35KV 及 10KV 各侧负荷的大小 ⑴ 35KV 侧： ΣP1=12+10+20+10=52MW ΣQ1=12× 0.62+10× 0.62+20× 0.62+10× 0.62=32.24MVar ΣS1=（522+32.242）1/2 =61.18 MVA ⑵ 10KV 侧： ΣP2=3+4+2+3+3+2+4+2+3+6=32MW ΣQ2=3× 0.62+4× 0.62+2× 0.75+3× 0.75+3× 0.62+2× 0.75+4× 0.75+2× 0.62+3× 0.62+6× 0.62=21.27MVar ΣS2=（322+21.272）1/2 =38.42 MVA ΣP=52+32=84 MW ，ΣQ=32.24+21.27=53.51 MVar ΣS=（842+53.512）1/2=99.60 MVA 考虑同时系数时的容量： ΣS’=99.60× 0.85=84.66 MVA 考虑到 2%的负荷增长率时的容量： ΣS’’=84.66× 1.02=86.353MVA第 8 页 (共 56 页)3 主变压器的选择3.2 主变台数的确定对于大城市郊区的一次变电所，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，因此选择 2 台变压器即可满足 负荷的要求。3.3 主变容量的确定⑴ 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 年负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。 ⑵ 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷 的变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的 允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运 时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70％-80％。有以上规程可知，此变电所单 台主变的容量为： S=ΣS’’× 0.7=86.353× 0.7=60.447MVA 所以应选容量为 63MVA 的主变压器3.4 主变相数选择⑴ 主变压器采用三相或是单相，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。 ⑵ 当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压 器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题， 故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。3.5 主变绕组数选择在具有三种电压的变电所中， 如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器容量的 15％以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时，主变压器宜采 用三绕组变压器。 根据以上规程，计算主变各侧的功率与该主变容量的比值： 高压侧：K1=(52+32) × 0.8/63=1.07&0.15 中压侧：K2=52× 0.8/63=0.66&0.15第 9 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计低压侧：K3=32× 0.8/63=0.41&0.15 由以上可知此变电所中的主变应采用三绕组。3.6 主变绕组连接方式变压器的连接方式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 的绕组连接方式只有 y 和△，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。 我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用变压器绕组都采 Y0 连接；35KV 亦 采用 Y 连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV 及以下电压，变压器绕组都采用△ 连接。 有以上知，此变电站 110KV 侧采用 Y0 接线 35KV 侧采用 Y 连接，10KV 侧采用△接线 主变中性点的接地方式： 选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路电 流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和 连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性 点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变 压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。 35KV 系统，IC&=10A；10KV 系统；IC&=30A（采用中性点不接地的运行方式） 所以在本设计中 110KV 采用中性点直接接地方式 35、10KV 采用中性点不接地方式3.7 主变的调压方式《电力工程电气设计手册》 （电器一次部分）第五章第三节规定： 调压方式变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头， 从而改变变压器 比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5％ 以内，另一种是带负荷切换，称为有栽调压，调压范围可达到+30％。 对于 110KV 及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。 由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。3.8 变压器冷却方式选择参考《电力工程电气设计手册》 （电器一次部分）第五章第四节第 10 页 (共 56 页)4短路电流的计算主变一般的冷却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却； 强迫、导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用 强迫油循环风冷却方式。 故此变电所中的主变采用强迫油循环风冷却方式。 附：主变型号的表示方法 第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料 第一部分：相数 S----三相；D------单相第二部分：冷却方式 J----油浸自冷； F----油浸风冷； S----油浸水冷；G----干式；N----氮气冷却； FP----强迫油循环风冷却；SP----强迫油循环水冷却 本设计中主变的型号是：SFSZ7― 选择的主变压器技术数据如下： 型 容 号 量 高―压 中―压 低―压 空载 负载 高-中 高-低 中-低 SFSZ7― MVA 63 /63 /63 110± 1.25% 8× 38. 5± 2.5% 2× 10.5 YN，yn0,d11 84.7KW 300 KW 1.2% 17% 10.5% 6.5 %容 量 比 阻抗电压 联结组标号 损 耗空载电流 阻抗电压4短路电流的计算4.1 短路电流计算的目的及规定4.1.1 短路电流计算的目的 在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备 时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电 流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确第 11 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计定电抗器的电抗值； 计算短路后较长时间短路电流有效值， 用以校验设备的热稳定值； 计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定 4.1.2 短路电流计算的一般规定 ⑴ 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； ⑵ 短路种类：一般以三相短路计算； ⑶ 接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式（即最大运行方式） ，而不能用仅 在切换过程中可能并列运行的接线方式。 ⑷ 短路电流计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。 ⑸ 计算容量：应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。4.2 短路电流的计算取基准容量为：SB=100MVA，基准电压为 UB=Uav 又依公式： IB=SB/ 3 UB ；XB=UB2/SB，计算出基准值如下表所示： （SB=100MVA） UB（KV） IB（KA） XB（Ω） 4.2.1 计算变压器电抗 UK1 %=1/2[UK(1-2)%+UK(3-1)%-UK(2-3)%] =1/2[17+10.5-6.5]=10.5 UK2%=1/2[UK(1-2)%+ UK(2-3)%- UK(3-1)%] =1/2[17+6.5-10.5]=6.5 UK3%=1/2[UK(3-1)% +UK(2-3)%- UK(1-2)%] =1/2[10.5+6.5-17]=0 XT1*= (UK1%/100)× B/SN)= (10.5/100) × (S (110/63)=0.183 XT2*= (UK2%/100)× B/SN)= (6.5/100) × (S (110/63)=0.113 XT3*= (UK3%/100)× B/SN)= 0 (S 4.2.2 系统电抗（根据原始资料） 远期：Xmax110*=0.0765；Xmax110*=0.162； 115 0.552 120.23 37 1.716 12.45 10.5 6.048 1.00第 12 页 (共 56 页)4短路电流的计算4.2.3 系统等值网络图如下图0.0765d1 d40.183110KV0.18300 0.113 0.113d6d310KVd5 d24.2.4 短路计算点的选择 选择如图 2-2 中的 d1、d2、d3、 d4、d5、d6 各点。 4.2.5 短路电流计算 ⑴ d1 点短路时：Up=115KV35KV0.0765d1次暂态短路电流标么值的计算： I”*=I*∝=1/X1*=1.0/0. 次暂态（0s）和 4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： I”=I”*SB/ ( 3 Uav)=13.07 × 110/( 3 × 115)=7.22KA 两相短路电流为：0.866× 7.22=6.25 KA 冲击电流为：ish=2.55 I”=2.55×7.22=18.41（KA）第 13 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计短路容量为：S= 3 UB I” =1.732×115× 7.22=1438.1（MVA） Ish =1.51× I”=1.51×（KA） ⑵ d2 点短路时 Up=37KV0.0765110KV0.07650.1830.1830.091510KV0.1130.1130.0565d2次暂态短路电流标么值的计算：35KVI”*=I*∝=1/X2*=1.0/(0.5+0. 次暂态（0s）和 4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： I”=I”*× B/ ( 3 Uav)= 4.45 × S 110/( 3 × 37)=7.64KA 两相短路电流分别为：0.866 × 7.64=6.62KA 冲击电流为：ish=2.55 × I”=2.55×7.64=19.48（KA） 短路容量为：S= 3 UBI” =1.732×37× 7.64=489.6（MVA） Ish =1.51 ×I”=1.51×7.64=11.54（KA） ⑶ d3 点短路时 Up=10.5KV第 14 页 (共 56 页)4短路电流的计算0.07650.0765110KV0.09150.1830.183d310KV次暂态短路电流标么值的计算： I”*=I*∝=1/X3*=1.0/(0.5)=5.95 次暂态（0s）和 4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： I”=I”*× B/ ( 3 Uav)= 5.95 × S 110/( 3 × 10.5)=35.99KA 两相短路电流分别为：0.866 × 35.99=31.17 KA 冲击电流为：ish=2.55 × I”=2.55×35.99=91.77（KA） 短路容量为：S= 3 UBI” =1.732×10.5× 35.99=654.5（MVA） Ish =1.51 ×I”=1.51×35.99=54.34（KA） ⑷ d4 点短路时 Up=110KV,与 d1 短路时的情况相同。 ⑸ d5 点短路时 Up=35KV0.0765110KV0.1830.18310KV0.113d535KV第 15 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计次暂态短路电流标么值的计算： I”*=I*∝=1/X5*=1.0/(0.5+0.113)=3.56 次暂态（0s）和 4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： I”=I”*× B/ ( 3 Uav)= 3.56 × S 110/( 3 × 35)=6.12KA 两相短路电流分别为：0.866 × 6.12=5.3 KA 冲击电流为：ish=2.55 × I”=2.55×6.12=15.61（KA） 短路容量为：S= 3 UBI” =1.732×10.5× 6.12=392.2（MVA） Ish =1.51 ×I”=1.51×6.12=9.24（KA） ⑹ d6 点短路时 Up=10.5KV0.0765110KV0.1830.1830 0.113 0.113d610KV35KV次暂态短路电流标么值的计算： X6*=0.//(0.183+0.113+0.113)+0=0.//0.409=0.203 I”*=I*∝=1/X6*=1.0/0.203=4.93 次暂态（0s）和 4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为： I”=I”*× B/ ( 3 Uav)= 3.56 × S 110/( 3 × 10.5)=29.82KA 两相短路电流分别为：0.866 × 29.82=25.82 KA 冲击电流为：ish=2.55 × I”=2.55×29.82=76.04（KA） 短路容量为：S= 3 UBI” =1.732×10.5× 29.82=542.3（MVA） Ish =1.51 ×I”=1.51×29.82=45.03（KA）第 16 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择4.3 将所计算最大方式下短路电流值列成下表名称 短路点 d1 d2 d3 d4 d5 d6 基准电压 （KV） 115 37 10.5 115 37 10.5 I”（KA） 三相 7.22 7.64 35.99 7.22 6.12 29.82 I”（KA） 两相 6.25 6.62 31.17 6.25 5.3 25.82 ish （KA） 18.41 19.48 91.77 18.41 15.61 76.04 Ish （KA） 10.90 11.54 54.34 10.90 9.24 45.03 S （ MVA ） .6 654.5 .2 542.35主要电气设备的选择5.1 电气设备选择概述5.1.1 选择的原则 ⑴ 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。 ⑵ 应按当地环境条件校核。 ⑶ 应力求技术先进和经济合理 ⑷ 与整个工程的建设标准应协调一致。 ⑸ 同类设备应尽量减少种类。 ⑹ 选用的新产品均应具有可靠的实验数据。 ⑺ 设备的选择和校验。 5.1.2 电气设备和载流导体选择的一般条件 ⑴ 按正常工作条件选择 ① 额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高 运行电压 UN≥UNs ② 额定电流：所选电气设备的额定电流 IN，或载流导体的长期允许电流 Iy，不得低 于装设回路的最大持续工作电流 I max 。计算回路的最大持续工作电流 I max 时，应考 虑回路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者。 ⑵ 按短路状态校验第 17 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计① 热稳定校验： 当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值， It2t& Qk，tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（3～6KV 厂用馈线电缆除外）热稳定时，短 路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。 ② 动稳定校验： ies＞ish，用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验 动稳定； ⑶ 短路校验时短路电流的计算条件： 所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算， 并应考虑电力系统的远 景发展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切 换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的 两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相 短路更严重时，应按严重情况校验。5.2 110KV 侧断路器隔离开关的选择5.2.1 进线侧断路器、母联断路器的选择 流过断路器的最大持续工作电流 Imax =(2× N )/( 3 × N)=(2× S U 63000)/( 3 × 110)=661.33 (A) 额定电压选择：UN≥UNs=110KV 额定电流选择：IN&Imax=661.33A 开断电流选择：INbr&I”=7.22KA (d1 点短路电流) 在本设计中 110KV 侧断路器采用 SF6 高压断路器， 因为与传统的断路器相比 SF6 高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小， 检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。 110KV 的配电装置是户外式，所以断路器也采用户外式。 从《电气工程电器设备手册》 （上册）中比较各种 110KVSF6 高压断路器的应采 用 LW11-110II 型号的断路器。其技术参数如下：第 18 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择断路器 型号额定 电压 KV额定 电流 A最高 工作 电压 KV 126额定 断流 容量 KA 31.5极限 通 过 电 流 KA 峰值 100热稳定 电流 KA 3S 40LW11-110II1103150固有 分 闸时 间 S 0.03热稳定校验：It2t& Qk It2t=402 × 3=4800[（KA）2S] 电弧持续时间取 0.04S，热稳定时间为：tk =0.15+0.03+0.04=0.22&1 S 因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间 T=0.05S Qnp =TI”=0.05× 7.222 =2.61[（KA）2S] Qp = =0.22(7.222+10× 7.222 +7.222 )/12=11.47[（KA）2S] Qk= Qnp+Qp=2.61+11.47=14.08[（KA）2S] 所以 It2t& Qk 动稳定校验： ies=100KA&ish =18.41KA 满足动稳定校验，因此所选断路器合适。 具体参数如下表： 计算数据 UNs Imax I″ ish Qk2满足热稳定校验LW11-110II UN IN INbr ies It2t2110KV 661.33A 7.22KA 18.41KA 18.04[ KA） （ s]110KV KA 100KA 402 × 3=4800 （KA） [s]5.2.2 主变压器侧断路器的选择 Imax =(1.05× N )/( 3 × N)=(1.05× S U 63000)/( 3 × 110)=347.20 (A)第 19 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计额定电压选择：UN≥UNs=110KV 额定电流选择：IN&Imax=347.20A 开断电流选择：INbr&I”=7.22KA (d4 点短路电流) 由上表可知 LW11-110II 同样满足主变侧断路器的选择 其动稳定、热稳定计算与母联侧相同 5.2.3 进线侧隔离开关、母联断路器隔离开关的选择 额定电压选择：UN≥UNs=110KV 额定电流选择：IN&Imax=661.33A 极限通过电流选择：ies&ish=18.41KA(d1 点短路电流) 选用 GW4-110D 型隔离开关，其技术参数如下： 极限通过 隔离开关 型号 额定 电压 KV GW4-110D 热稳定校验：It2t&Qk It2t=252× 4=2500& Qk =14.08[（KA）2S] 动稳定校验： ies=62.5KA&ish =18.41KA 满足动稳定和热稳定要求 具体参数如下表： 计算数据 UNs Imax Qk ish 110KV 661.33A It2t GW4-110D UN IN 110KV
额定 电流 A 1000 电流 KA 峰值 62.5 热稳定 电流 KA 4S 2514.08[（KA）2S] 18.41KA252× 4=2500 [（KA）2S] ies 62.5KA第 20 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择5.2.4 主变压器侧隔离开关的选择 额定电压选择：UN≥UNs=110KV 额定电流选择：IN&Imax=347.20A 极限通过电流选择：ies&ish=18.41KA(d4 点短路电流) 由上表可知 GW4-110D 同样满足主变侧隔离开关的选择。 其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。5.3 35KV 侧断路器隔离开关的选择5.3.1 出线侧断路器、母联断路器的选择 流过断路器的最大持续工作电流 Imax =(2× N )/( 3 × N)=(2× S U 63000)/( 3 × 35)=2078.46(A) 额定电压选择：UN≥UNs=35KV 额定电流选择：IN&Imax=2078.46A 开断电流选择：INbr&I”=7.64KA (d2 点短路电流) 选用 SW4-35I 型断路器，其技术参数如下： 极限通过 额定 断路器 型号 电压 KV 额定 电流 A 最高 工作 电压 KV SW4-35I 35
额定 断流 容量 KA 16 40 16 电流 KA 峰值 热稳定 电流 KA 4S 固有分 闸时间 S 0.08热稳定校验：It2t& Qk It2t=162× 4=1024[（KA）2S] 电弧持续时间取 0.04S，热稳定时间为：tk =0.15+0.08+0.06=0.29&1 S 因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间 T=0.05S Qnp =TI”=0.05× 7.642 =2.92[（KA）2S]Qp第 21 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计=0.22(7.642+10× 7.642 +7.642)/12=16.93[（KA）2S] Qk= Qnp+Qp=2.92+16.93=19.85[（KA）2S] 所以 It2t& Qk 动稳定校验： ies=40KA&ish =19.48KA 满足动稳定校验，因此所选断路器合适。 具体参数如下表： 计算数据 UNs Imax I″ ish Qk2满足热稳定校验SW4-35I UN IN INbr ies It2t235KV .64KA 19.48KA 19.85 （KA） [ s]35KV 1250A 16KA 40KA 162× 4=1024 （KA） [s]5.3.2 主变压器侧断路器的选择 Imax =(1.05× N )/( 3 × N)=(1.05× S U 63000)/( 3 × 35)=1091.19(A) 额定电压选择：UN≥UNs=35KV 额定电流选择：IN&Imax=1091.19A 开断电流选择：INbr&I”=6.12KA (d5 点短路电流) 由上表可知 SW4-35I 同样满足主变侧断路器的选择。 其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。 5.3.3 出线侧隔离开关、母联断路器隔离开关的选择 Imax =(2× N )/( 3 × N)=(2× S U 63000)/( 3 × 35)= 2078.46 (A) 额定电压选择：UN≥UNs=35KV 额定电流选择：IN&Imax=2078.46A 极限通过电流选择：ies&ish=19.48KA (d2 点短路电流) 选用 GW4-35DW 型隔离开关，其技术参数如下：第 22 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择热稳定 隔离开关 型号 额定 电压 KV GW4-35DW 热稳定校验：It2t& Qk It2t=31.52× 4=3969& Qk=19.85[（KA）2S] 动稳定校验： ies=63KA&ish =19.48KA 满足动稳定和热稳定要求 具体参数如下表： 计算数据 UNs Imax Qk ish 35KV 2078.46A It2t GW4-35DW UN IN 35KV 1250A 35 额定 电流 A 1250 极限通过 电流 KA 峰值 63 电流 KA 4S 31.519.85[（KA）2S] 19.48KA31.52× 4=3969 [（KA）2S] ies 62.5KA5.3.4 主变压器侧隔离开关的选择 Imax =(1.05× N )/( 3 × N)=(1.05× S U 63000)/( 3 × 35)=1091.19(A) 额定电压选择：UN≥UNs=35KV 额定电流选择：IN&Imax=1091.19A 极限通过电流选择：ies&ish=15.61KA(d5 点短路电流) 由上表可知 GW4-35DW 同样满足主变侧隔离开关的选择。 其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。5.4 10KV 侧限流电抗器、断路器隔离开关的选择5.4.1 限流电抗器的选择 由于短路电流过大需要装设限流电抗器 额定电压选择：UN≥UNs=10KV第 23 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计额定电流选择：IN&Imax=1.553KA Imax=(ΣS2× 70%)/( 3 × N)=( 38420× U 70%)/( 3 × 10)=1.553KA 设将电抗器后的短路电流限制到 I″=20KA 将短路电流限制到要求值，此时所必须的电抗器的电抗百分值 XL%按下式计算：IB=6.048KA =0.//0.183=0.5=0.168 SB=110MVA S”= 3 UBI”= 3 × 10.5× 20=363.72MVA 选用 XKK-10-4000-12 型电抗器，其技术参数如下表： 动 稳 热稳定 电抗器 额 额定 电 抗 定 电流 KA 型号 定 电流 率 电流 A 电压 峰值 4S KV KA XKK-10-KV 4 80 电压损失和残压校验 当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，以供残压校验。固有 分闸时间 S 0.17=(0.12× 1.553) × 0.6/4=2.80%&5%=0.12× 35.99/0.6=719.8%&60%~70% 热稳定校验：It2t& Qk 电弧持续时间取 0.06S，热稳定时间为：tk =2+0.17+0.06=2.23&1 S 因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间 T=0.05S Qnp =TI”=0.05× 35.992 =64.76[（KA）2S]Qp =2.23(35.992+10× 35.992 +35.992)/12=2888.47[（KA）2S] Qk= Qnp+Qp=64.76+3.23[（KA）2S]第 24 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择It2t=802× 4=25600[（KA）2S]，满足热稳定要求 ies=204KA&ish =91.77KA，满足动稳定要求 根据以上校验，所选电抗器满足要求 具体参数如下表： 计算数据 UNs Imax QK ish 10KV 1553A QK XKK―10―4000―12 UN IN 10KV 4000A2953.23 [（KA）2s] 91.77KA802× 4=25600 [（KA）2s] ies 204KA5.4.2 出线侧断路器、母联断路器的选择 限流后 I”=20KA，ish =2.55× 20=51KA 流过断路器的最大工作电流为： Imax =(2× ΣS2 )/( 3 × N)=(2× U 38420)/( 3 × 10)=4436.36(A) 额定电压选择：UN≥UNs=10KV 额定电流选择：IN&Imax=4436.36A 开断电流选择：INbr&I”=20KA (加装限流电抗器后 d3 点短路电流) 选择 SN4―10G/5000 型断路器，其技术参数如下表： 极限通 额定 断路器 型号 电压 KV 额定 电流 A 断流 容量 MV A SW4-10G/5000 热稳定校验 It2t=1202× 4=57600 [（KA）2S] 设后备保护时间为 2S，灭弧时间为 0.06S第 25 页 (共 56 页)热稳定 电流 KA 4S S 固有 分闸 时间额定 断流 容量 KA 105过电流 KA 峰值10500018003001200.15110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计tk =2+0.15+0.06=2.21S&1S，因此不计短路电流的非周期分量=2.21× (12× 2)/12=884 [（KA）2S] 20 It2t& Qk ，因此所选断路器满足热稳定要求 动稳定校验： ies =300KA&ish=51 KA，满足动稳定要求 因此，所选断路器合适 具体参数如下： 计算数据 UNs Imax I″ QK ish 10KV KA 884 [（KA）2s] 51KA It2t SN4-10G/5000 UN IN INbr 10KV KA2 1202× 4=57600 [ KA） s] （ies300KA5.4.3 主变压器侧断路器的选择 Imax =(1.05× ΣS2 )/( 3 × N)=(1.05× U 38420)/( 3 × 10)=2329.09(A) 额定电压选择：UN≥UNs=10KV 额定电流选择：IN&Imax=2329.09A 开断电流选择：INbr&I”=29.82KA (d6 点短路电流) 由上表可知 SW4-10G/5000 同样满足主变侧断路器的选择。 其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。 5.4.4 出线侧隔离开关、母联断路器隔离开关的选择 Imax =(2× ΣS2)/( 3 × N)=(2× U 38420)/( 3 × 10)= 4436.36 (A) 额定电压选择：UN≥UNs=10KV 额定电流选择：IN&Imax=4436.36A 极限通过电流选择：ies&ish=91.77KA (加装限流电抗器后 d3 点短路电流)第 26 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择选用 GN10―10T/ 型隔离开关，其技术参数如下： 额定 隔离开关 型号 电压 KV 额定 电流 A GN10-110T/ 热稳定校验：It2t& Qk It2t=1002× 5=50000[（KA）2s] 所以，It2t& Qk= 884 [（KA）2s]，满足热稳校验 动稳定校验： ies=200kA＞ish=51kA，满足校验要求 因此，所选隔离开关合适 具体参数如下表： 计算数据 UNs Imax QK ish 10KV 4 [（KA）2S] 51KA It2t GN10-10T/ UN IN 10KV 0 极限通过 电流 KA 峰值 200 热稳定 电流 KA 5S 1002 00[ （KA） S]ies200KA5.4.5 主变压器侧隔离开关的选择 Imax =(1.05× ΣS2)/( 3 × N)=(1.05× U 38420)/( 3 × 10)= 2329.09 (A) 额定电压选择：UN≥UNs=10KV 额定电流选择：IN&Imax=2329.09A 极限通过电流选择：ies&ish=76.04KA(d6 点短路电流) 由上表可知 GN10-10T/ 同样满足主变侧隔离开关的选择。 其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。第 27 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计5.5 电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件： 型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于 6～20KV 屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于 35KV 及 以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应 尽量采用套管式电流互感器。 一次回路电压： ug (一次回路工作电压) ? un 一次回路电流：I g?max (一次回路最大工作电压) ? I（原边额定电流） m准确等级： 要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要 求，并按准确等级要求高的表计来选择。 二次负荷： Sn ? I 2n ? Z2n (VA)S2 ? I 22n ? Z2n动稳定： ish＜ 2Im Kdw 式中， K dw 是电流互感器动稳定倍数。 热稳定： I 2?tdz ? m Kt） （I 2Kt 为电流互感器的 1s 热稳定倍数。5.5.1 110KV 侧电流互感器的选择 主变 110KV 侧 CT 的选择 一次回路电压： 二次回路电流： =110KV =4× 63000/3× 3 × N)=440.89A ( U根据以上两项，初选 LCW-110(600/5)户外独立式电流互感器，其参数如下： 二次负荷 电流 互感器 额定 电流 级次 准 组合 确 准确等级 0.5 1 3 10% 倍 1S 热 动稳定 数 二 稳定 倍 电 倍 电 倍第 28 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择型号A级 次 Ω次 负 荷数 流 数 流 数0.5 LCW-110 600/5 0.5/1 11.2 2.4 1.2 4 1.2 15 75 150动稳定校验： ish ? 2 Im Kdw = 热稳定校验： × 600× 150=127.28KA&ish=18.41KA满足动稳定要求I 2?tdz ? m Kt） （I 2(Im Kt) 2 = (600× 2 =2025 [（KA）2s]≥Qk =14.08 [（KA）2s], 75) 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。 具体参数如下表： 设 备 项 目 un≥ug LCW-110(600/5) 产品数据 110KV 600A 2025KA S 127.28KA2计算数据 110KV 440.89A 14.08KA S 18.41KA2Ie ? Igmax(Im Kt )2 ＞ Q k2 Im Kdw ＞ ish110KV 母联 CT：由于 110KV 母联与变高 110KV 侧的运行条件相应， 故同样选用 LCW-110(600/5) 型 CT。 5.5.2 35KV 侧电流互感器的选择 主变 35KV 侧 CT 的选择 一次回路电压： =35KV第 29 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计二次回路电流：=4× 63000/3× 3 × N)=1385.64A ( U根据以上两项，初选 LCWDI-35-1500/5 户外独立式电流互感器， 其参数如下： 二次负荷 电流 互感器 型号 额定 电流 A 级次 组合 准 确 准确等级 级次 10% 倍 1S 热 动稳定 数 稳定 倍 数0.5 1 3 二 倍 电 倍 电 Ω 次 负 荷 数 流 数 流LCWDI-35-1500/51500/50.5/B 0.5/B2215302.5× 30动稳定校验： ish ? 2 Im Kdw = 热稳定校验： × 1500× 2.5× 30=159.10KA&ish=19.48KA满足动稳定要求I 2?tdz ? m Kt） （I 2(Im Kt) 2 = (1500× 2 =2025 [（KA）2s]≥Qk =19.85 [（KA）2s], 30) 满足热稳定要求 综上所述，所选 LCWDI-35-1500/5 户外独立式电流互感器满足要求。 具体参数如下表： 设 备 项 目 un≥ug LCWDI-35-1500/5 产品数据 35KV KA S 159.10KA第 30 页 (共 56 页)2计算数据 35KV .85KA S 19.48KA2Ie ? Igmax(Im Kt )2 ＞ Q k2 Im Kdw ＞ ish5 主要电气设备的选择35KV 母联 CT： 由于 35KV 母联与变高 35KV 侧的运行条件相应， 故同样选用 LCWDI-35-1500/5 型 CT。 5.5.3 10KV 侧电流互感器的选择 主变 10KV 侧 CT 的选择 一次回路电压： 二次回路电流： =10KV =4× 38420/3× 3 × N)=2957.57A ( U根据以上两项，初选 LMZD ? 10(11000 / 5) 户外独立式电流互感器， 其参数如下： 二次负荷 电流 互感器 型号 额定 电流 A 级次 组合 准 确 级 次 Ω11000 / 510% 倍 1S 数 3 二 次 负 荷 稳定热 动稳定准确等级 0.5 1倍 电 倍 电 倍 数 流 数 流 数LMZD-10 （11000/5）0.5/D0.51.21.2204090动稳定校验： ish ? 2 Im Kdw = 热稳定校验： × 11000× 90=1400.07KA&ish=91.77KA满足动稳定要求I 2?tdz ? m Kt） （I 2(Im Kt) 2 = (11000× 2 =193600[（KA）2s]≥Qk =2953.23 [（KA）2s], 40) 满足热稳定要求 综上所述，所选 LMZD ? 10(11000 / 5) 户外独立式电流互感器满足要求。 具体参数如下表： 设 备LMZD ? 10(11000 / 5)第 31 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计产品数据 项 目 un≥ug 10KV 11000KA 193600KA S 1400.07KA2计算数据 10KV 53.23KA S 91.77KA2Ie ? Igmax(Im Kt )2 ＞ Q k2 Im Kdw ＞ ish10KV 母联 CT：由 于 10KV 母 联 与 变 高 10KV 侧 的 运 行 条 件 相 应 ， 故 同 样 选 用LMZD ? 10(11000 / 5) 型 CT。5.6 电压互感器的选择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 u1 、 un 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 u2n 。 绕组 主二次绕组 附加二次绕组 用于中性点 直接接地系 线电压上 相电压上 统中心 用于中性点 不接地或经 消弧线圈接 地高压侧接入 方式接于接于二次额定 100 电压 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：第 32 页 (共 56 页)100 / 3100100 / 35 主要电气设备的选择用于发电机、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。 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＜Sn 5.6.1 110KV 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=110KV U2n=0.1/ 3 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 最大容量 2000VA 110 0.1 / / 0.1KV 额定变比： 3 3 5.6.2 35KV 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=35KV U2n=0.1/ 3 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 110 0.1 / / 0.1KV 额定变比： 3 3 5.6.2 10KV 侧母线电压互感器的选择 型式：采用树脂浇注绝缘结构 PT，用于同步、测量仪表和保护装置。 电压：额定一次电压： U1n ? 10 KVU 2 n ? 0.1KV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：JDJ-10 额定变比为：10/0.1KV第 33 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计5.7 10KV 侧熔断器的选择5.7.1 熔断器选择概述 高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后， 它的熔体熔化而分断电流p开断电路，熔断器主要用来进行短路保护,用来保护线路 p变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。 熔断器由熔体p支持金属体的触头和保护外壳三部分组成。 熔断器是最简单的保护电器， 它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害 。 在本站中，熔断器只用于保护电压互感器 ，其只需按额定电压及断流容量（S ＝ 3 U N I nbr ）两项来选择。当短路容量较大时，可考虑在熔断器前串联限流电阻。 项目 正常工作条件 技术条件 保护特性 参数 电压p电流 断流容量p最大开断电流p熔断 特性p最小熔断电流 环境条件 环境温度p最大风速p污秽p海 拔高度p地震烈度 短路时各级保护设备之间应选择动作，其配合要求如下： 熔断器与熔断器配合： 一般按上、下级熔件正负误差叠加，并计及 10%配合裕度计算配合级差。 断路器与断路器配合： 断路器过流脱扣器配合级差可取 0.1~0.2s，即负荷断路器为瞬动。厂用变压 器和低压侧无分支时，低压电源短路器可不装保护，则利用高压侧保护跳低压侧 断路器，或仅装延时动作欠电压保护。 断路器与熔断器配合： 断路器与熔断器配合时，应将其保护曲线与熔断器曲线进行比较，以保证可 能出现的各种短路电流下能选择行动作。 5.7.2 10KV 侧熔断器的选择 额定电压 UN 大于或等于电网的额定电压 UNs第 34 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择额定电压选择：UN≥UNs=10KV 熔管的额定电流 INft 大于或等于熔体的额定电流 INfs 额定电流选择：INft≥INfs 选用 RN2-10/0.5 型熔断器，其技术参数如下表： 熔断器 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 开断 容量 不小 于 MVA RN2-10/0.5 电流校验： 额定开断电流 INbr 大于或等于冲击电流有效值 Ish INbr =50KA&Ish =54.34KA，满足电流校验条件 10KV 0.5
熔 管 数 最大 开断 电流 KA5.8 母线的选择5.8.1 导体选择的一般要求 裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验； 工作电流； 电晕（对 110KV 级以上电压的母线） ； 动稳定性和机械强度； 热稳定性； 同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。 导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外， 对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在 20M 以上的导体，其截面一般按经 济电流密度选择。 一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和 软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定 支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV 及以上高压配电装置一般采第 35 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计用软导线。 5.8.2 母线型式 载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流在 4000A 及以下时，一般采用 矩形导体；在 110KV 及以上高压配电装置，一般采用软导体；当采用硬导体时，宜 选用铝锰合金的管形导体。 5.8.3 母线截面的选择 除了配电装置的汇流母线及较短导体按导线长期发热允许电流选择外， 其余导体 的截面一般按经济电流密度选择。 本设计要求选择的 35KV 母线属于配电装置的汇流 母线，故应按导线长期发热允许电流选择。即：Igmax≤KθIy Iy- 相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量， 此值 由表中查出。 Kθ- 温度修修正系数，此值由表中查出。 对于屋外配电装置的裸导体，最高环境温度取最热月份平均最高温度。 对于屋内配电装置的裸导体，最高环境温度取该处通风设计温度，当无资料时， 可取最热月份平均最高温度加 5℃。 5.8.4 110KV 母线的选择 采用圆管形铝锰合金线导体 Imax =(2× N )/( 3 × N)=(2× S U 63000)/( 3 × 110)=661.33 (A) 按最大持续工作电流选择查设备手册选圆管形铝锰合金线导体， 其技术参数如下表： 导体 尺寸 D1/ D2 (mm) 40/35 导体 截面 S (mm2) 294 截面 系数 W (cm3) 2.60 惯性 半径 ri (cm) 1.33 导体最高温度为 下值时的 载流量 A +70℃ 770 +80℃ 712 惯性矩 J (cm4)5.20已知环境条件温度最高平均气温+33℃，年最高气温 40℃，土壤温度+15℃ 温度修正系数第 36 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择=0.91 =0.91× 770=700.7& Imax =661.33 热稳定校验: 正常运行时导体温度:=40+(70-40)× 661.332 /770. 72=62.09℃ 查发电厂电气部分表 C=90，则满足短路时发热的最小导体截面为: Qk=14.08[（KA）2s], Kf=1× 6 10 Smin=41.69 mm2&294 mm2 电晕校验： 满足热稳定要求=306.05KV& Ug=1.05× 110=115.5KV,满足电晕电压要求 5.8.5 35KV 母线的选择 采用圆管形铝锰合金线导体 Imax =(2× N )/( 3 × N)=(2× S U 63000)/( 3 × 35)= 2078.46 (A) 按最大持续工作电流选择查设备手册选圆管形铝锰合金线导体， 其技术参数如下表： 导体最高温度为 导体 尺寸 D1/ D2 (mm) 110/100 导体 截面 S (mm2) 1649 截面 系数 W ri (cm3) (cm) 41.4 3.72 +70℃ 2569 惯性 半径 下值时的 载流量 A +80℃
惯性矩 J (cm4)第 37 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计已知环境条件温度最高平均气温+33℃，年最高气温 40℃，土壤温度+15℃ 温度修正系数=0.91 =0.91× & Imax =2078.46 热稳定校验: 正常运行时导体温度:=40+(70-40)× 37.792=63.71℃ 查发电厂电气部分表 C=90，则满足短路时发热的最小导体截面为: Qk=19.85[（KA）2s], Kf=1× 6 10 Smin=49.50 mm2&1946 mm2 电晕校验： 满足热稳定要求=306.05KV& Ug=1.05× 35=37KV,满足电晕电压要求 5.8.6 10KV 母线的选择 按最大持续工作电流选择 Imax =(1.05×ΣS2)/( 3 × N)=(1.05× U 38420)/( 3 × 10)= 2329.09 (A) 温度修正系数=0.9 按最大持续工作电流选择 3 条 125× 矩形铝导线平放，额定载流为 4225A，集 10 肤效应系数为 Kf=2.2× 6,铝导体弹性模量 E=7× 10Pa 10 10 修正后的载流量为：Ial=4225× 0.91=3844.75A&Imax=2329.09A 热稳定校验:第 38 页 (共 56 页)5 主要电气设备的选择正常运行时导体温度:=40+(70-40)× 44.752=51.01℃ 查发电厂电气部分表 C=95，则满足短路时发热的最小导体截面为: Qk=2953.23 [（KA）2s], S=3× 125× 10=3750mm2 Smin=848.47mm2&3750mm2 满足热稳定要求 ish=51KA 动稳定校验：相间距 a=0.75m, 冲击电流导体自振频率由以下求的：m=h× b×ρ=0.125×0.01×(kg/m) J=bh3/12=0.01× 0..63× -6 (m2) 10 f1=454.5(Hz)& 150(Hz)，可见，对该母线可不计共振影响。 单位长度上的相间电动力： fph=1.73× -7× sh/a=1.73× -7× 10 i 10 .75=599.96(N/m) W=3.3bh2=3.3× 0.01× 0.× -4(m3) 10 σph=599.96× 2/(10× 1.2 5.2× -4)=1.67× 5 10 10 母线同相条间作用应力计算如下： b/h=10/125=0.08,(2b-b)/(b+h)=10/(10+125)=0.074 (4b-b)/(b+h)=30/135=0.222 由导体形状系数曲线查得 K12=0.37, K13=0.57,则 fb=8× 12+ K13) × -9× sh2/b=8× (K 10 i (0.37+ 0.57) × -9× 10 .01 =1955.95(Pa) 其中 L b=1.2/3=0.4m，而条间应力为： σb=(× 0.4)/(2× 0.012× 0.125)=6.12× 6(Pa) 10 σph+σb=1.67× 5+6.12× 6&70× 6 Pa 10 10 10 由以上可知满足要求。第 39 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计6主变保护配置虽然供电系统中有可能遭受短路电流破坏的一次设备都进行了短路动、 热稳定度6.1 设置保护的目的的校验，但这只能保证它们在短时间（1―3S）内能承受住短路电流的破坏。时间一 长， 就会无一例外地遭受破坏。 而在一个供电系统中， 要想完全杜绝电路事故是不可能的。 因此设置一定数量的保护装置是完全必要的， 以便在短路事故发生后一次设备尚未破 坏的数秒内，切除短路电流，使故障点脱离电源，从而保护短路回路内的一次设备， 同时迅速恢复系统其他正常部分的工作。 对保护装置的要求: 动作要可靠，动作速度要快，应能有选择地动作，应有足够的灵敏度。 变压器的继电保护 对于变电站的变压器，通常应装设过电流保护。当过电流保护的动作时间大于 0.5― 0.7S 时，应加装电流速断保护。对于容量在 400MVA 以上的变压器，还应装设瓦斯 保护。6.2 定时限过电流保护该保护装置的动作时间是恒定的，与通过该保护装置的电路电流的大小无关。该 保护装置的动作电流按下式整定。Iop ? K relK w I L.max K re K i式中， K rel 为可靠系数，对 DL 型电流继电器，取 1.2； K w 为接线系数，取 1； K re 为 返回系数，DL 型电流继电器，取 0.85； K i 为电流互感器的电流比； I L.max 为被保护线 路在正常情况下的最大负荷电流，按下式计算：I L.max =（1.5~3）I1NT式中, I1NT 为被保护变压器的一次额定电流. 该保护装置的灵敏度应按被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流来 校验：Sp ?K w I k.min ? ?.? K i I op第 40 页 (共 56 页)7 防雷保护和接地装置已知 Ki(110)=750/5=150, Ki(35)=, Ki(10)=0I L.max (110)=449.8, I L.max (35)=899.8, I L.max (10)=1732校验: 110KV 级： Iop (110)=(1.2× 1)/(0.85× 150) × 449.8=4.2 整定为 5A 1670)/(150× 5)=2.2&1.5 Sp (110)=(1× 校验合格 35KV 级： Iop (35)=(1.2× 1)/(0.82× 200) × 899.8=6.35 整定为 7A 3330)/(200× 7)=2.4&1.5 Sp (35)=(1× 校验合格 整定为 13A 校验合格 10KV 级： Iop (10)=(1.2× 1)/0.85× 1200) ×
2× 13)=1.53&1.5 Sp (10)=(1×6.3 电流速断保护变压器的电流速断保护的速断电流按下式整定： K K Iqb ? rel w I k.max Ki I 式中 I k.max ? k K u 为变压器的电压比。 Ku 电流速断保护的灵敏度按下式校验： 2 K w Ik Sp ? ? 1.5 K I I qb6.4 瓦斯保护瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继 电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内 产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开 变压器各侧断路器。变压器严重漏油使油面降低时，继电器动作，同样发出“轻瓦斯 动作”信号。7防雷保护和接地装置变电所中的建筑物应装设直击雷保护装置，诸如屋内外配电装置，主控室等。第 41 页 (共 56 页)7.1 变电所的保护对象110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计7.2 电工装置的防雷措施7.2.1 避雷针设置原则 电压为 110 及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在屋外配电装置的构架上，安 装避雷针的构架支柱应该与配电装置接地网相连接。在避雷针的支柱附 近，应设置 辅助的集中接地装置，其接地电阻不应大于 10Ω。由避雷针与配电装置接地网上的连 接处起，至变压器与接地网上的连接处止，沿接地线距离不得小于 15m。在变压器构 架上，不得装避雷针。 7.2.2 主控室及屋内配电装置对直击雷的防雷措施 ⑴ 若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地； ⑵ 若屋顶有钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地； ⑶ 若结构为非导电体屋顶采用避雷保护，避雷带网格为 8~10m，每格 10~20m 设引 下线接地； 上述接地可与总接地网联接，并在连接处加装集中接地装置，其接地电阻应不大 于 10Ω。 7.2.3 防雷保护装置 防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地 的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有:避雷针p避雷线p避雷器和防雷接地 等装置。 7.2.4 避雷针 避雷针由金属制成，其保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变,在避雷针的顶 端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针放电, 再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免受雷击。 ⑴ 避雷针的设计一般有以下几种类型： ① 单支避雷针的保护； ② 两针避雷针的保护； ③ 多支避雷针的保护； ⑵ 变电所直击雷保护的基本原则：一是独立避雷针（线）与被保护物之间应有一定第 42 页 (共 56 页)hh7 防雷保护和接地装置的距离，以免雷击针（线）时造成反击。是独立雷针的接地装置与被保护物之间也应 保持一定的距离 Sd 以免击穿，在一般情况下，SK 不应小于 3m。有时由于布置上的困 难 Sd 无法保证， 此时可将两个接地装置相联， 但为了避免设备反击， 该联接点到 35KV 及以下设备的接地线入地点， 沿接地体的地中距离应大于 15m， 因为当冲击波沿地埋 线流动 15m 后，在 ρ≤500Ω?m 时，幅值可衰减到原来的 22%左右，一般不会引起事 故了。 7.2.5 避雷器 避雷器是一种过电压限制器,它实质上是过电压能量的接受器,它与别保护设备 并联运行,当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作， 泄放大量能量,限制过 电压,保护电气设备.在电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。 根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工 频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)选择。 7.2.6 防雷接地 “防雷在于接地”,这句话含义说明各种防雷保护装置都必须配以合适的接地装 置。将雷电泄入大地，才能有效地发挥其保护作用。 接地是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地保持等 电位,电力系统的接地按其功用可分三类: 工作接地:根据电力系统正常运行的需要而设置的接地，它所要求的接地电阻值 约在 0.5-10 ? 的范围内。 保护接地:不设这种接地， 电力系统也能正常运行,但为了人身安全而将电气设备 的金属外壳等加以接地,它是在故障的条件下才发挥作用的,它所要求的接地电阻值 处于 1-10 ? 的范围内。 防雷接地:用来将雷电流顺利泄入大地,以减小它所引起的过电压,它的性质似乎 介于前两种接地之间,它防雷保护装置不可缺少的组成部分， 它有些像工作接地;但它 又是保障人身安全的有力措施,而且只有在故障下才发挥作用， 它又有些像保护接地, 它的阻值一般在 1-30 ? 的范围内。 由此可见,接地电阻取 10 ? 较合适。第 43 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计查接地装置 ? i (冲击系数)与 ?i (接地装置的冲击利用系数)表,选用一字形的 接地体。 查得: ?i ＝0.45 ? i ＝ Ri Re (式中: Ri ―冲击电流下的电阻; Re ―工频电流下的电阻)Ri ＝0.45× 10＝4.5 ?7.2.7 雷电侵入波保护 因为雷击线路机会比雷击变电所多， 所以沿线路侵入变电所的雷电过电压行波是 很常见的。又因为线路的绝缘水平要比变压器或其它设备的冲击试验电压高许多，所 以变电所对行波的保护十分重要。 雷电侵入波保护是利用阀型避雷器以及与避雷器相 配合的进线保护段。7.3 本设计的防雷保护方案变电所是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。 一些重要设 备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如故发生闪络,就会损坏设备。 因此, 变电所实际上是完全耐雷的。 变电所的雷害事故来自两个方面:一是雷直击变电所;二是雷击输电线路产生的 雷电波沿线路侵入变电所。 对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。 对雷电侵入波的防护的主要措施是阀 式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和 降低侵入波的陡度。 为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和辅设良好的接地网。 装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内。 还应该使被保护 物体与避雷针(线)之间留有一定距离，因为雷直击避雷针(线)瞬间的地电位可能提 高。如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线) 对电气设备的反击或闪络。逆闪络一旦出现,高电位将加到电气设备上，有可能导致 设备绝缘的损坏。为了避免这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下 接地装置间应有足够的距离。 按实际运行经验校验后，我国标准 目前推荐 d1 和 d 2 应满足下式要求:第 44 页 (共 56 页)7 防雷保护和接地装置d1 ≥0.2 Ri ＋0.1h, d 2 ≥0.3 Ri d1 ≥0.2×4.5＋0.1×d 2 ≥0.3×4.5在对较大面积的变电所进行保护时,采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围 大。因此，为了对本站覆盖,采用四支避雷针。被保护变电所总长 108.5m,宽 79.5m, 查手册，门型架构高 15m。避雷针的摆放如图所示。108.5 2379.51D12 ＝D344＝79.5m; D23 ＝ D14 ＝108.5mDmax ＝ 108.52 ? 79.52 ＝135m h0 ＝ h － D 7 135 h h 所以,需要避雷针的高度 为: ＝15＋ ＝34.3m 7四只避雷针分成两个三只避雷针选择. 验算:首先验算 123 号避雷针 对保护的高度:79 .5 ＝23m＞15m 7 108 .5 2p3 号针之间的高度： h0 ＝34.3－ ＝18.8＞15m 7 108.5 2 ? 79.5 2 1p3 号针之间的高度: h0 ＝34.3－ ＝34.3－19＝15.1m＞15m 71p2 号针之间的高度： h0 ＝34.3－由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。 对保护宽度: 1p2 号针的保护宽度: bx ＝1.5 ( h0 － hx )＝1.5(23－15) ＝12＞0第 45 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计2p3 号针之间的宽度: bx ＝1.5 ( h0 － hx )＝1.5(18.8－15) ＝5.7＞0 由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。 所以,123 针是满足要求的。 由于 4 针的摆放是长方形,所以，134 针也是满足要求的。即,四只高度选为 35m 的避雷针能保护整个变电所。7.4 接地装置无论是工作接地还是保护接地，都是经过接地装置与大地连接，接地装置包括接 地体和接地线两部分。 7.4.1 接地体（网） 待设计变电所为长方形，则接地网也可取为长方形，若取直径为 48mm，长为 250cm 的钢管作接地体，埋深 0.8m,接地体之间连接一般用镀锌扁钢，应保证接地地 电阻 R≤4Ω。 7.4.2 接地线 接地线是连接接地体和电气设备接地部分的金属部分的金属导体， 一般接地采用 截面积不小于 4mm× 12mm 的扁钢，直径不 应小于 6mm 的圆钢。8无功补偿装置的选择无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对8.1 补偿装置的意义增强系统的稳定性有重要意义。8.2 无功补偿装置类型的选择8.2.1 无功补偿装置的类型 无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。 目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。 8.2.2 常用的三种补偿装置的比较及选择 这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电所第 46 页 (共 56 页)8 无功补偿装置的选择的母线上。 同步调相机： 同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行， 它向系统提供无功功 率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。 装有自动励磁调节装置的同步调相机， 能根据装设地点电压的数值平滑地改变输 出或汲取的无功功率， 进行电压调节。 特别是有强行励磁装置时， 在系统故障情况下， 还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械，运行 维护比较复杂。它的有功功率损耗较大。小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也 较大。故同步调相机宜于大容量集中使用，容量小于 5MVA 的一般不装设。在我国， 同步调相机常安装在枢纽变电所，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。 静止补偿器： 静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器 可吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率，来调 节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。 静止补偿器是一种技术先进、 调节性能、 使用方便、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置。静止补偿器能快速平滑地调节无 功功率，以满足无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做 电源不能做负荷，且调节不能连续的缺点。与同步调相机比较，静止补偿器运行维护 简单，功率损耗小，能做到分相补偿 以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来 越广泛的应用。 （但此设备造价太高，不在本设计中不宜采用） 。 电力电容器： 电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。 它所提供的无功功率值 与所节点的电压成正比。 电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装，又可分散装设来接地供应 无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，由于它没有旋转部件，维护也较方便。为了 在运行中调节电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投 入和切除。 综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。第 47 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计8.2.3 无功补偿装置容量的确定 （根据现场经验） 现场经验一般按主变容量的 10％--30％来确定无功补偿装置的容量。 此设计中主变容量为 63MVA 故并联电容器的容量为：4MVA―12MVA 为宜，在此设计中取 12MVA。8.3 并联电容器装置的分组8.3.1 分组原则 ⑴ 并联电容器装置的分组主要有系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因 素确定。 ⑵ 对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置， 不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同时投切。对于 110KV―220KV、主变 代有载调压装置的变电所， 应按有载调压分组， 并按电压或功率的要求实行自动投切。 ⑶ 终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。 此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应 超过 2.5％。 8.3.2 分组方式 ⑴ 并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分 组、带总断路器的等差级数容量分组。 ⑵ 各种分组方式比较 ① 等差容量分组方式：由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装 置可按不同投切方式得到多种容量组合。既可用比等容量分组方式少的分组数目，达 到更多种容量组合的要求，从而节约了回路设备数。但会在改变容量组合的操作过程 中， 会引起无功补偿功率较大的变化， 并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作， 断路器的检修间隔时间缩短，从而使电容器组退出运行的可能性增加。因而应用范围 有限。 ② 带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组，当某一并联电容 器组因短路故障而切除时，将造成整个并联电容器装置退出运行。 ③ 等容量分作方式，是应用较多的分作方式。第 48 页 (共 56 页)9 变电站综合自动化综上所述，在本设计中，无功补偿装置分作方式采用等容量分组方式。8.4 并联电容器装置的接线并联电容器装置的基本接线分为星形（Y）和三角形（△）两种。经常使用的还 有由星形派生出来的双星形， 在某种场合下， 也采用有由三角形派生出来的双三角形。 从《电气工程电气设计手册》 （一次部分）P502 页表 9-17 中比较得，应采用双星 形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干 扰，适用于 10KV 及以上的大容量并联电容器组。 中性点接地方式： 对该变电所进行无功补偿， 主要是补偿主变和负荷的无功功率， 因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。8.5 并联电容器对 10KV 系统单相接地电流的影响10KV 系统的中性点是不接地的，该变电站采用的并联电容器组的中性点也是不 接地的，当发生单相接地故障时，构不成零序电流回路，所以不会对 10KV 系统造成 影响。9 变电站综合自动化9.1 综合自动化概述及其特点现代变电站综合自动化是二次设备完全用计算机实现对一次设备的安全运行监 视与记录、安全操作监视、系统故障记录、故障分析、继电保护等多方面自动化的综 合。其结构可以是一个功能一套设备，也可以是一体的或多机一体分层分布的。从某 种角度上可以说，变电站的综合自动化由计算机继电保护和监控系统两大部分组成。 变电站综合自动化最明显的特征有以下四个方面： ⑴ 功能综合化 变电站综合自动化技术是从建立在计算机硬件技术、数据通信技术、模块化软件 技术的基础上发展起来的。它综合了变电站内除交直流以外的全部二次设备。计算机 保护代替了电磁式保护，监控装置综合了仪表屏、操作屏、模拟屏、变送器、远动装 置、有载调压无功补偿、中央信号系统和光字牌；计算机保护和监控系统一起还综合 了故障录波和故障测距、小信号接地等装置。 ⑵ 结构电脑化第 49 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计分布式、多 CPU 综合自动化系统内各主要插件全是计算机化的，采用分布式结 构，网络总线连接。计算机保护、数据采集、监视控制等环节的 CPU 群构成了一个 有机整体，以实现各种功能。一个系统往往有几个甚至几十个电脑同时并行运行。 ⑶ 操作监视屏幕化 不管有人值班还是无人值班， 操作人员不是在变电站内就是在远方调度室或操作 中心内面对屏幕显示器进行变电站的全方位监视与操作。 常规方式下的指针仪表读数 被屏幕数据所代替；常规庞大的模拟屏被 CRT 屏幕上的实时接线画面所取代；常规 在操作屏上进行的跳合闸操作被计算机键盘或鼠标操作所取代；常规光字牌报警被 CRT 屏幕画面闪光和文字提示所取代。简而言之，面对计算机的彩色可以窥视若大 变电站内的瞬变万化。 ⑷ 运行管理智能化 变电站综合自动化另一个特征是运行管理智能化。 智能化不仅表现在常规的自动 化功能上，如自动报警、自动报报表、电压无功自动调节、小信号接地自动选线、事 故判别与处理等方面， 还表现在能够在线自诊断并不断将自诊断的结果送向远方的主 控端。 这是区别常规二次系统的重要特征。 简言之， 常规二次系统只能检测一次设备， 而对自己本身的故障诊断困难，必须更多的靠维护人员去检查发现；综合自动化系统 不仅检测一次设备还时刻检查自己是否有故障，这就充分体现了其智能化。9.2 变电站综合自动化的结构形式归纳起来，变电站综合自动化系统的结构模式有集中式、分布分散式和分布式结 构集中式组屏三种类型。 集中式的一般采用功能较强的计算机扩展其 I/O 及外围接口，集中采集信息、集中 处理与计算，有的甚至将保护功能也做在一起，如下图所示。这种方式提出得较早， 主要受条件限制，当时计算机技术、网络通信技术还没有发展，这种方式可靠性差， 功能也有限，很难推广应用。第 50 页 (共 56 页)9 变电站综合自动化 人机联系打印机调度所/控制操作中心入主计算机 出I/O 接口控制回路变电站集中式综合自动化系统结构图 随着计算机特别是单片机技术、网络技术特别是位总线技术的问世，用于变电站 所控制的分布式结构装置与系统相继出现，一般按回路进行设计。将数据采集、控制 单元和计算机保护单元就地装在开关柜内或其他一次设备附近就地安装， 相互之间有 网络电缆或光缆连接起来，构成一个分布分散式的综合自动化系统，如下图所示。这 种系统最大的优点就是节省电缆，并避免了电缆传送信息的电磁干扰，其次是最大限 度地压缩了二次设备的占地面积。这种模式在高压变电站应用可能更为适合。 另一种形式是分布式结构集中式组屏，这种方式在中低压变电站用得最多， 。这种 系统具有分布式结构全部的优点，系统便于扩充、便于维护，一个环节故障不影响其 他部件的正常运行。考虑到中低压变电站的一次设备都比较集中，有不少是组合式设 备，分布面不广，所用信号电缆不长，因而采取集中组屏方式，比分散式就地安装多 不了多少电缆，优点在于集中组屏后便于设计、安装与维护管理。第 51 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计 人机联系打印机或 其它接口主控机 (或双机)调度所/控制操作中心 光缆或电缆线路开关柜 保护与控制 单 元馈线开关柜 保护与监控 单 元 变压器保护 单 元 电容器保护TV/TA 操作 状态信号 回路TV/TA 状态信号操作 TV/TA 回路 状态信号保护 TV/TA 保护 出口 状态 出口油温分布分散式综合自动化系统结构9.3 变电站综合自动化系统的主要功能变电站综合自动化主要包括安全监控、计算机保护、开关操作，电压无功控制、 远动、低频减载以及自诊断等功能。 9.3.1 监控系统功能 监控系统功能包括数据采集、安全监视、事件顺序记录、电能计算、控制操作、 与计算机保护装置通信等。 ⑴ 数据采集与显示。采集变电站电力运行实时数据和设备运行状态并通过当地或远 方的显示器将运行工况以数据和画面两种方式反映给运行人员。其中，工频模拟量采 用计算机交流采样，状态触点方式接入监控系统。 ⑵ 安全监视。对采集的模拟量、状态量及保护信息进行自动监视。当有被测量越限、 保护动作、 非正常状态变化、 设备异常时， 能及时在当地或远方发出音响或语音报警、 推出报警画面、显示异常区域，为运行人员提供处理故障所需的全部信息，事故信息第 52 页 (共 56 页)9 变电站综合自动化还可存贮和打印记录，供事后分析故障原因用。 ⑶ 事件顺序记录。变电站发生故障时，对异常状态变化的时间顺序进行自动记录、 存贮、远传。时间顺序记录分析率一般小于 5ms,高压变电站可提高到小于 1ms。 ⑷ 电能计算。系统可实现对采集的电能量分时统计，旁路代送时可自动实现电量的 累加。 ⑸ 控制操作。系统可实现对断路器、隔离开关的开、合控制和变压器分接头的调整 控制，具有防误操作措施，为防止系统故障时无法操作被控设备，在设计上应保留人 工直接跳合闸手段。 ⑹ 与保护装置通信、交换数据。向保护装置发出对时、召唤数据命令，传送新的保 护定值；保护装置向监控系统报告保护动作参数（动作时间、动作性质、动作值、动 作名称等） ，响应召唤命令回报当前保护定值以及修改定值的返校信息等。 9.3.2 计算机保护功能 ⑴ 变压器保护。利用二次谐波制动的电流差动保护、过电流保护、重瓦斯保护等。 ⑵ 进线线路保护。一般按用户要求配置。 ⑶ 馈电线路保护。一般有电流速断保护、定/反时限过电流保护、三相自动重合闸功 能。 ⑷ 母线保护。 ⑸ 电容器保护。包括过压保护和欠压保护、过电流保护、电流差动保护。 ⑹ 用户提出的其他合理的保护配置。 9.3.3 电压和无功综合控制 以保证电压合格和优化无功补偿为控制目标， 实现对有灾调压变压器分接头和并 联补偿电容器组的综合调节和控制，既可提高供电质量，又具有节能的功效，同时具 有自动统计电压合格率的功能。 9.3.4 远动功能 综合自动化系统具有很强的远动功能， 不仅具有实现常规的遥测、 遥信遥控遥调、 事件记录远传功能，而且还具有保护定值远方监视与修改、故障录波与测距的远方传 输功能。一般综合自动化具有多个远方接口功能，必要时还可服从主站端的通信规约 进行非常规的数据通信。第 53 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计结束语由于我对电力这方面很感兴趣，因此选择了电力方向的毕业设计题目，对于这样 的题目其实并不陌生，上学期期末的电气工程课程设计中的一个题目便是变电站设 计。 大三下学期学习了 “电力系统分析” 这门电力方向的专业基础课， 虽说有点难学， 尤其是暂态部分，但经过常老师的辛勤教导，上学期和自身的努力，总算是大概学懂 了。上学期又学习了两门专业课“发电厂电气部分”和“电力系统继电保护”学习了 这三门课，为这学期的毕业设计打下了理论基础。 经过三个多月的努力，我终于完成了这个题目。在此过程中，我从对变电站的生 疏， 到了解， 再到深入研究， 第一次完成了一件实际应用的设计， 感觉有不少的收获： 1.巩固了以前学的专业知识，并在以前的基础上理解的更加透彻，掌握的更加熟练； 2.锻炼了自己的实际应用能力，将课本上学到的理论知识和实际生产联系了起来；3. 增强了自己独立解决问题的能力。 虽然， 在这个过程中我也曾遇到了不少困难， 但是， 在老师和同学们的热情帮助和我自己的不懈努力下，所有的难题都被我逐个解决，我 也从中获得了胜利的喜悦。这也让我明白了一个道理:前途是光明的，道路是曲折的， 只有靠自己顽强拼搏的精神和坚持不懈的努力才能够到达成功的彼岸。正所谓：天下 无难事，只要肯攀登。只要有契而不舍的精神，就没有办不到的事！ 总之，我觉得我的毕业设计做的还是比较成功的，因为我有不小的收获。就快要 毕业了，也为我的大学画上一个完美的句号。在此，我还要感谢在我做毕业设计的过 程中，给与我帮助的老师和同学。参考文献[1] 范锡普.发电厂电气部分（第二版）.水利电力出版社. [2] 李光琦.电力系统暂态分析.水利电力出版社. [3] 贺家李等.电力系统及电保护原理. 水利电力出版社. [4] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电力设计手册.水利电力出版社. [5] 杨宛辉等.发电厂电气部分.设计计算资料.西北工业出版社. [6] 杨宛辉等.发电厂、变电所电气一次部分设计参考图册. [7] 电力系统继电保护与自动装置整定计算. 水利电力出版社. [8] 高电压配电装置设计技术规程 SDJ5-85. 中国电力出版社. [9] 电力系统技术导则（试行）SD131-84. 中国电力出版社. [10] 电力系统设计技术规程（试行）SD131-84. 中国电力出版社. [11] 变电所总布置设计技术规定（试行）SDGJ63-84. 中国电力出版社. [12] 导体和电器选择设计技术规定 SDGJ14-86. 中国电力出版社. [13] 电力设备过电压保护设计规程 SDJ7-79. 水利电力出版社. [14] 并联电容器装置设计技术规程 SDJ25-85.（试行）. 水利电力出版社. [15] 电力设备接地设计技术规程 SDJ8-97. 水利电力出版社. 第 54 页 (共 56 页)致谢致谢经过三个多月的时间，我顺利的完成了这次毕业设计。从总体上来说，我对自 己的成果还是比较满意的，也基本上达到了老师的要求。这段时间我翻阅了许多的书 籍， 从对变电站的生疏， 到了解， 再到深入研究， 第一次完成了一件实际应用的设计。 不过由于本人经历、阅历、实际操作能力有限。难免存在一些不近人意的地方，请各 位老师指点。 通过本次设计，不仅丰富了我的专业知识，还让我深深体会到了认识事物的过 程。从拿到题目，再查阅资料，对题目进行设计、论证、修改到设计的完成。体现了 理论联系实际的重要性。更重要的是这次设计让我学会了让自己独立完成一件事情， 为将来参加工作做好基础。本设计的顺利完成，自己付出了许多劳动，但与常老师的 细心指教是分不开的。在过程中体现出常老师的渊博专业知识，更体现出了常老师的 宽厚待人的品质。我在设计过程中不但学会了勤奋求实的工作精神，更懂得了待人的 品质。这一切将在我以后的工作生涯中起着重要的作用。借此机会，向帮助过我的老 师，特别是常老师，表示衷心的谢意！ 在此过程中，我还要特别感谢给予我帮助的同学、朋友们，是在他们的鼓励、 支持下我才会有今天的成绩。第 55 页 (共 56 页)110KV 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计附录电气主接线图110KV110KV10KV35KV第 56 页 (共 56 页)
变电所设计变电所设计隐藏&& 1 设计说明 110KV 降压变电所电气一次部分 及防雷保护设计 1 设计说明 1.1 环境条件⑴ ⑵⑶⑷⑸⑹ 变电站地处坡地 土壤电阻率...49 49 51 52 52 第 2 页 (共 56 页) 一、设计说明 110kV 降压变电所电气一次部分 及防雷保护设计 一、设计说明 1.1 环境条件 ⑴⑵⑶⑷⑸⑹ 变电站地...110kV降压变电所电气一次部分设计(完美)_工学_高等教育_教育专区。华北电力大学...(6)防雷保护的确定及地网的设计 2 2 电气主接线设计 2.1 电气主接线的设计...110kV降压变电所电气一次部分设计_电力/水利_工程科技_专业资料。成人教育学院 ...(6)防雷保护的确定及地网的设计 2 2 电气主接线设计 2.1 电气主接线的设计...计算,最 后规划该变电所的防雷保护措施,做出完整的110kV变电所电气 部分设计...(电器一次部分) 第五章第三节规定: 调压方式变压器的电压调整是用分接开关...毕业论文(设计)-某110KV降压变电所电气一次部分初步设计_电子/电路_工程科技_专业...48 8.1 防雷保护的设计 ...48 8.2 接地装置的设计 ......110KV降压变电站设计开题... 16页 免费 110KV降压变电站电气一次... 63页 ...母线、电缆、避雷器等、选用设备的型号、数量汇总设备一览表; 5)配电装置设计。...本设计针对 110kV 降压变电站进行电气部分设计,电压等 级 110kV/35kV/10kV; ...的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、 继电保护及变电站防雷等...110kv 降压变电所电器部分设计一、 本课题的来源及研究的目的和意义本课题来源...一次电气设备; 6、防雷保护和接地装置计算; 7、继电保护装置的配置; 8、设计...
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