郊區(qū)110kV變電站電氣設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 某郊區(qū) 110kV 變電站電氣設(shè)計(jì) The Electrical Design of 110kV Substation for a Suburb 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單 學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目某郊區(qū) 110kV 變電站電氣設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名胡立強(qiáng) 指導(dǎo)教師職稱講師 評(píng) 定 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 得分 評(píng)閱人得分 答辯小組 組長(zhǎng) 得分 成績(jī)： 院長(zhǎng)(主任) 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目某市郊 110kV 變電站電氣設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣工程系 導(dǎo)師 姓名 導(dǎo)師 職

2、稱 講師 一、主要內(nèi)容 110kV 變電站設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 二、基本要求 1.電氣主接線設(shè)計(jì) 2.短路電流計(jì)算 3.電氣設(shè)備的選擇 4.繼電保護(hù)配置與整定計(jì)算 三、主要技術(shù)指標(biāo)（或研究方法） 1.本變電站位于某市郊，向市區(qū)工業(yè)、生活及郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)用戶供電，為新建變電所。 電壓等級(jí)：110/10kv 2.線路回?cái)?shù)：110kv 近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回；10kv 近期 8 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回 電力接線圖如圖 1。 圖 1 電力接線圖 3.負(fù)荷情況 表 1 負(fù)荷情況 4.所處地理環(huán)境及條件 站址地區(qū)海拔高度 200m，地址平坦，地震烈度 6 度。年最高溫度 40 度，年

3、最低溫度-20 度， 最熱月平均最高溫度+32 度，最大復(fù)冰厚度 10mm，最大風(fēng)速為 25m/s，土壤熱阻率 =100 cm/W，土壤溫度 20C，地下水位較低，水質(zhì)良好，無(wú)腐蝕性。如圖 2 為地理位置圖。 最大負(fù)荷 MW穿越功率 MW 負(fù)荷組成% 電壓等 級(jí) 負(fù)荷名稱 近期遠(yuǎn)期近期近期一級(jí)二級(jí)三級(jí) 自然力率 市系 1 線1018 市系 2 線1018 備用 110 110kV 備用 212 棉紡廠 122.50.75 棉紡廠 222.50.75 印染廠 11.520.78 印染廠 21.520.78 水泥廠 133.50.75 水泥廠 233.50.75 耐火廠 122.50.75 耐火廠

4、 222.50.75 郊一22.50.75 郊二22.50.75 毛紡廠220.75 針織廠12.50.75 柴油機(jī)廠 11.520.8 柴油機(jī)廠 21.520.8 橡膠廠11.50.72 市區(qū) 11.520.8 市區(qū) 21.520.8 食品廠1.21.50.8 備用 11.50.78 10kV 備用 21.50.78 圖 2 地理位置圖 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) 1電氣設(shè)計(jì)規(guī)范M. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社. 2003. 2朱林根. 民用建筑變配電設(shè)計(jì)M. 第 2 版. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社. 2004. 3航空工業(yè)部第四規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院. 工廠配電設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京水利電力出版社. 4黃益莊. 變

5、電站綜合自動(dòng)化技術(shù)M. 北京：中國(guó)電力出版社. 2000. 5雍靜主. 供配電系統(tǒng)M. 第 1 版. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2004. 6劉介才. 工廠供電M. 機(jī)械工業(yè)出版社. 五、進(jìn)度計(jì)劃 1.第 1 周-第 2 周：收集材料，完成開題報(bào)告； 2.第 3 周-第 4 周：分析、確定方案； 3.第 5 周-第 7 周：設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖； 4.第 8 周：中期檢查； 5.第 13 周-第 14 周：論文審核定稿； 6. 第 15 周-第 16 周：答辯。 教研室主任簽字時(shí)間 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目 某郊區(qū) 110kV 變電站電氣設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自

6、動(dòng)化 一、研究背景 110kV 變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞， 直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長(zhǎng)的需要，需提高 對(duì)用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增長(zhǎng)的需要，迫切要求增長(zhǎng) 供電容量，擬新建 110kV 變電所。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng) 的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線 是發(fā)電廠和變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的 布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大

7、小的決定因素。 二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，我國(guó)變電站具有功能綜合化，設(shè)備、操作、監(jiān)視微機(jī)化，結(jié)構(gòu)分布分層化，通信網(wǎng)絡(luò) 光纜化及運(yùn)輸管理智能化等特征。變電站的綜合自動(dòng)化為變電站小型化、智能化、擴(kuò)大監(jiān)視范圍 及變電站的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行提供了現(xiàn)代化手段和基礎(chǔ)保證。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)的電 力事業(yè)已經(jīng)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力分配的日益復(fù)雜和用戶對(duì)電能的 質(zhì)量的要求進(jìn)一不提高，電網(wǎng)自動(dòng)化就顯得極為重要；近年來(lái)我國(guó)計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展及自 動(dòng)化技術(shù)的成熟，發(fā)展配電網(wǎng)調(diào)度與管理自動(dòng)化以具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重 要，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)

8、的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作 用。因此，變電站自動(dòng)化既是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)之一，也是滿足現(xiàn)代化供用電的實(shí)時(shí)，可靠， 安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理的需要。 三、研究方案 1.負(fù)荷分析及無(wú)功補(bǔ)償 2.變壓器的選擇 3.電氣主接線方案的選定 4.選擇更安全可靠的一次電氣設(shè)備 5.短路電流計(jì)算 6.繼電保護(hù) 7.做好變電站的防雷設(shè)計(jì)和接地設(shè)計(jì) 根據(jù)變電所電氣設(shè)備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng) 符合各種規(guī)程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據(jù)公式進(jìn)行，校驗(yàn)是否在保護(hù)范圍 之內(nèi)。同時(shí)做好變電站的接地電網(wǎng)，也可以有效的防止電力事故的發(fā)生。 四、預(yù)期達(dá)到的結(jié)果 根據(jù)題目要求

9、，確定變壓器的容量與型號(hào)，并繪制出電氣主接線圖。需要裝設(shè)兩臺(tái)變壓器備 用，保證重要變電所的安全用電。根據(jù)負(fù)荷分析、變電所接線方案比較、供電方式確定、短路電 流計(jì)算、完成電氣設(shè)備選擇與繼電保護(hù)以及防雷接地等重要內(nèi)容。 指導(dǎo)教師簽字時(shí) 間 年 月 日 摘 要 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)對(duì)變電站的更 要求也越來(lái)越高。變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn) 換和分配的任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用，是聯(lián)系發(fā)電廠和 用戶的中間環(huán)節(jié)。 變電站設(shè)計(jì)需要以電力系統(tǒng)分析、電力工程、繼電保護(hù)和其他的專業(yè)知識(shí)為理 論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：負(fù)荷分析、變

10、電所接線方案比較、供電方式確定、短 路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇與繼電保護(hù)以及防雷接地等內(nèi)容。本設(shè)計(jì)討論的是 110kV 變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。首先對(duì)原始資料進(jìn)行分析，選擇主變壓器，并且在 此基礎(chǔ)上進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)，按照任務(wù)書的要求，分析比較所得數(shù)據(jù)，畫出主接線圖， 再進(jìn)行短路計(jì)算，選擇設(shè)備，然后進(jìn)行防雷接地以及保護(hù)、配電裝置設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：變電站負(fù)荷計(jì)算短路計(jì)算設(shè)備選擇繼電保護(hù) Abstract With the development of science and technology in China, particularly computing technology has been ad

11、vanced, the power system demands on substation more and more. Power System Substation is an important and indispensable component of the power it assumed the task of conversion and distribution of grid security and the economy play a decisive role in running is to contact the users power plants and

12、intermediate links. The design of power system substation should depend on the knowledge of factory substation power engineering，relay protection and other professional ones as the basic theoriesDesign contents would include load analysis，scheme comparison，power- supply modes，short-circuit，current c

13、alculation，electrical equipment selection and relay protection setting and lightning-proof with grounding，etcThe design is refer to the part of 110kV electrical substation design. First of all, analyze the original data and choose the main transformer, and based on it, do complete the project requir

14、ements，design calculation specifications, and draw the main hookup. And design the main wiring and Short-circuit calculation, at last choose equipment, then mine and the protection of earth and distribution device. Key Words: SubstationLoad analysisShort-circuit CalculationEquipment SelectionElectri

15、cal equipment selection 目 錄 第 1 章 緒論1 第 2 章 負(fù)荷分析及無(wú)功補(bǔ)償2 2.1 概述 2 2.2 負(fù)荷計(jì)算的目的 2 2.3 負(fù)荷分析 3 2.4 無(wú)功補(bǔ)償 3 第 3 章 主變壓器的選擇5 3.1 相數(shù)的確定 5 3.2 繞組數(shù)的確定 5 3.3 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 5 3.4 變壓器型號(hào)的確定 6 第 4 章 主接線方式的選擇7 4.1 主接線選擇的基本要求 7 4.2 對(duì)變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 7 4.3 各電壓等級(jí)線路的出線回?cái)?shù)選擇電氣主接線形式 7 第 5 章 短路電流的計(jì)算10 5.1 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 10 5.2 各回路阻抗的計(jì)算 1

16、0 5.3 短路計(jì)算 11 5.3.1 110kV 側(cè)短路計(jì)算11 5.3.2 10kV 側(cè)短路計(jì)算12 第 6 章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)14 6.1 斷路器的選擇 14 6.1.1 110kV 側(cè)斷路器的選擇14 6.1.2 10kV 側(cè)斷路器的選擇15 6.2 隔離開關(guān)的選擇 16 6.2.1 110kV 側(cè)隔離開關(guān)的選擇16 6.2.2 10kV 側(cè)隔離開關(guān)的選擇16 6.3 導(dǎo)線的選擇 17 6.3.1 110kV 母線的選擇與校驗(yàn)17 6.3.2 10kV 母線的選擇與校驗(yàn)17 6.4 互感器的選擇 18 6.4.1 電壓互感器的選擇18 6.4.2 電流互感器的選擇18 第 7 章

17、 繼電保護(hù)21 7.1 概述 21 7.2 繼電保護(hù)的基本原理和任務(wù) 21 7.3 繼電保護(hù)的基本要求 21 7.4 變壓器的繼電保護(hù) 22 7.5 電力線路的繼電保護(hù) 24 7.6 母線保護(hù) 25 7.7 二次接線圖 26 第 8 章 防雷接地設(shè)計(jì)27 8.1 防雷設(shè)計(jì) 27 8.1.1 防雷設(shè)計(jì)原則27 8.1.2 避雷器的選擇27 8.1.3 避雷針的配置29 8.2 接地設(shè)計(jì) 30 8.2.1 接地設(shè)計(jì)的原則30 8.2.2 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析31 第 9 章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇32 9.1 概述 32 9.1.1 配電裝置特點(diǎn)32 9.1.2 配電裝置類型及應(yīng)用32

18、 9.2 配電裝置的確定 33 9.3 電氣總平面布置 35 第 10 章 結(jié)論與展望36 10.1 結(jié)論 36 10.2 展望 36 參考文獻(xiàn)37 致謝38 附錄39 附錄 A 外文資料39 附錄 B 電氣設(shè)備表48 附錄 C 電氣主接線圖50 第 1 章 緒論 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足 輕重的作用。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，依賴高質(zhì)量和高可靠性的電能供應(yīng)，建國(guó)以來(lái)，我 國(guó)的電力事業(yè)已經(jīng)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力分配的日益 復(fù)雜和用戶對(duì)電能的質(zhì)量的要求進(jìn)一不提高，電網(wǎng)自動(dòng)化就顯得極為重要；近年來(lái) 我國(guó)計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展及自動(dòng)化技術(shù)的成

19、熟，發(fā)展配電網(wǎng)調(diào)度與管理自動(dòng)化 以具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重要，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新 分配的繁重任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用1。 由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，某些市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求越來(lái)越大，在大力 建設(shè)火力發(fā)電廠的同時(shí)，相應(yīng)的配套電力設(shè)施也應(yīng)跟上。其變電站的建設(shè)屬于設(shè)施 中較重要的一類。也是決定用電質(zhì)量和效率的因素之一。對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有直接 的關(guān)系，也是反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要參數(shù)之一。我們這里所要新建的是一所 110kV 降壓變電站。變電站的站址選擇在市郊，靠近負(fù)荷中心，有利于系統(tǒng)運(yùn)行性 能的提高，降低損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益；此外，這些電力負(fù)荷位于變電

20、站的北部和東 部，避免了將變電站設(shè)在污染源的下風(fēng)口，否則將會(huì)發(fā)生污閃事故和沿面放電，影 響電力系統(tǒng)的運(yùn)行性能；變電站東部沒有重要的電力負(fù)荷，這為進(jìn)出線提供了廣闊 的線路走廊，還有利于變電站的擴(kuò)建；另外，變電站選址還考慮了變電站與附近設(shè) 施的影響。因此，變電站選址不當(dāng)，必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線方式，送電線 路的規(guī)格和布局，電網(wǎng)損失及投資的大小，還可能引起電力倒流，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接對(duì)電力用戶饋送電能。變電站在電力系 統(tǒng)中之所以起著十分重要的作用，是因?yàn)槠溥\(yùn)行性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。電力用戶的直接利益。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的重要紐帶，是將

21、電能 從產(chǎn)品變成商品的中間環(huán)節(jié)。它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。對(duì)國(guó) 家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其重要的作用2。 本次設(shè)計(jì)是對(duì)專業(yè)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行一次系統(tǒng)的、全面的、內(nèi)容較多的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容為 110kV 變電站電氣設(shè)計(jì)，分別對(duì)變電站作總體分析和負(fù)荷分析、變電站 主變壓器的選擇、主接線方式選擇、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)、電力 系統(tǒng)繼電保護(hù)等部分的分析計(jì)算，在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)所用數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，特別是在電力 系統(tǒng)繼電保護(hù)是計(jì)算中，存在很大缺陷，力求在以后的設(shè)計(jì)中能夠逐步趨于完善， 相信不久能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班高度自動(dòng)化以彌補(bǔ)傳統(tǒng)變電站的缺陷。 第 2 章 負(fù)荷分析及無(wú)功補(bǔ)償 2.1 概述 變電

22、站位于某市郊，向市區(qū)工業(yè)、生活及郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)用戶供電，為新 建變電所。變電站作為電力系統(tǒng)中起著重要的連接作用，是聯(lián)系發(fā)電廠與負(fù)荷的重 要環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)主要是關(guān)于本變電站的一次設(shè)計(jì)，為了是變電站的一次設(shè)計(jì)能 夠很好的接入電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，下面對(duì)本變電站做初步分析 的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 1.變電站類型：110kV 地方降壓變電站 2.電壓等級(jí)：110/10kV 3.線路回?cái)?shù)：110kV：近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回； 10kV：近期 8 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回； 4.地理?xiàng)l件：站址地區(qū)海拔高度 200m，地址平坦，地震烈度 6 度。年最高溫度 40 度，年最低溫度-20

23、度，最熱月平均最高溫度+32 度，最大復(fù)冰厚度 10mm，最大 風(fēng)速為 25m/s，土壤熱阻率 =100cm/W，土壤溫度 20C，地下水位較低，水質(zhì)良 好，無(wú)腐蝕性。 5.負(fù)荷情況：主要是一、二級(jí)負(fù)荷，市內(nèi)負(fù)荷主要為市區(qū)生活用電、棉紡廠、 印染廠等工業(yè)用電；郊區(qū)負(fù)荷主要為郊區(qū)變電站及其他工業(yè)用電。 6.系統(tǒng)情況：根據(jù)任務(wù)書中電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖可以看到，本變電站位于兩個(gè)電源中 間，有兩個(gè)發(fā)電廠提供電能，進(jìn)而經(jīng)過(guò)該變電站降壓后用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等負(fù)荷用電， 需要一定的可靠性。 2.2 負(fù)荷計(jì)算的目的 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影 響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理

24、。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線 選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小又將使電器和導(dǎo) 線電纜處子過(guò)早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計(jì)算負(fù)荷重要性 3。 2.3 負(fù)荷分析 10kV 側(cè)： 近期負(fù)荷：=(221.51.5332222211.51.511.5 近 P 1.51.2)MW=32.2MW 遠(yuǎn)期負(fù)荷：=(2.52.5223.53.52.52.52.52.522.522 遠(yuǎn) P 1.5221.51.51.5)=44.5MW =32.2MW+44.5MW=76.7MW n i Pi 1 綜合最大計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式：(1+%) KtS30 1cos n i

25、i i P ：同時(shí)系數(shù)，取 85%，%：線損,取 5% 。Kt Kt(1+%) 近30 S max 1 cos n i i i P 近 =(2/0.75+2/0.75+1.5/0.78+1.5/0.78+3/0.75+3/0.75+2/0.75+2/0.75+2/0.75+2/0.75+Kt 2/0.75+ 1/0.75+1.5/0.8+1.5/0.8+1/0.72+1.5/0.8+1.5/0.8+1.2/0.8) (1+%) =0.8545.960(1+0.05)=41.019MVA Kt(1+%) 遠(yuǎn)30 S max 1 cos n i i P i 遠(yuǎn) =(2.5/0.75+2.5/0.7

26、5+2/0.78+2/0.78+3.5/0.75+3.5/0.75+2.5/0.75+2.5/0.75+2.5/0.75+Kt 2.5/0.75+2/0.75+2.5/0.75+2/0.8+2/0.8+1.5/0.72+2/0.8+2/0.8+ 1.5/0.8+1.5/0.78+1.5/0.78) (1+%)0.8558.2651.05=52.002MVA 視在功率： MW021.93002.52019.41 303030 遠(yuǎn)近 SSS MW42.748 . 0021.93cos 3030 SP MW81.5575 . 0 42.74tan 3030 PQ 2.4 無(wú)功補(bǔ)償 無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜斯ぱa(bǔ)償

27、裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)補(bǔ)償電容兩種。由于并聯(lián) 電容器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)， 因此并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍6。該變電站 10kV 側(cè)平均功率因數(shù)取 0.8，應(yīng)提高到 0.92，因此 10kV 側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償容量為： Mvar82.2332 . 0 42.74)92 . 0 tan(arccos)8 . 0stan(arcco 30 PQC 約取補(bǔ)償器件為 GMKPBAMH10-4000-3W，數(shù)目為 6 個(gè)。var24MQC 補(bǔ)償后的無(wú)功功率為Mvar81.312481.55tan 30)2(30 PQ 補(bǔ)償后的變電站低壓側(cè)

28、的視在負(fù)荷為Mvar93.80 )2(30 S 變壓器的功率損耗為：MW9302 . 0 01 . 0 30 SPT MW651 . 4 05 . 0 30 SQT 補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：931 . 0 cos 第 3 章 主變壓器的選擇 3.1 相數(shù)的確定 330kV 以下的電力系統(tǒng)，在不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，應(yīng)用三相變壓器。 3.2 繞組數(shù)的確定 對(duì)深入引進(jìn)負(fù)荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡(jiǎn)化電 壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。 3.3 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 在這次變電站設(shè)計(jì)中，可以采用一臺(tái)或兩臺(tái)主變壓器，表 3-1 所示對(duì)單臺(tái)變壓 器和兩臺(tái)變壓器進(jìn)行比較：

29、 表 3-1 單臺(tái)與兩臺(tái)變壓器比較 比 較單臺(tái)變壓器兩臺(tái)變壓器 供電安全比滿足要求滿足要求 供電可靠性基本滿足要求滿足要求 供電質(zhì)量電壓損耗略大電壓損耗略小 靈活方便性靈活性差靈活性好 技 術(shù) 指 標(biāo) 擴(kuò)建適用性稍差好 由 110kV 系統(tǒng)供電，考慮到重要負(fù)荷達(dá)到 80.93MW，并考慮到現(xiàn)今社會(huì)用戶需 要的供電可靠 性的要求更高，應(yīng)采用兩臺(tái)容量相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行。 容量選擇及檢驗(yàn)公式：（其中 n 為變電站設(shè)計(jì)中變壓0.76.0S1n N 30 S 器的臺(tái)數(shù)，在這次設(shè)計(jì)中，n=2）6。 因此根據(jù)上述式子及負(fù)荷分析可以選擇兩臺(tái)容量為 50MW 的有載調(diào)壓變壓器， 其型號(hào)為 SFSZ9-5000

30、0/110。 3.4 變壓器型號(hào)的確定 表 3-2 變壓器參數(shù) 額定電壓(kV)損耗(kV) 型號(hào)高壓低壓 聯(lián)接組接號(hào) 空 載負(fù)載 空載電 流(%) 阻抗 電壓 (%) SFSZ9-50000/1101108*1 25%10.5,11YNd1127.51040.910.5 表 3-2 所示為 SFSZ9-50000/110 變壓器的主要參數(shù)。 第 4 章 主接線方式的選擇 4.1 主接線選擇的基本要求 1.可靠性 2.靈活性 3.經(jīng)濟(jì)性 4.2 對(duì)變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 1.按變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用選擇。 2.考慮變電所近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃。 3.按負(fù)荷性質(zhì)和大小選擇。 4.按變電所

31、主變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇。 5.當(dāng)變電所中出現(xiàn)二級(jí)電壓且低壓側(cè)負(fù)荷超過(guò)變壓器額定容量 15%時(shí)，通常采 用雙繞組變壓器。 6.電力系統(tǒng)中無(wú)功功率需要分層次分地區(qū)進(jìn)行平衡，變電所中常需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ) 償裝置。 7.當(dāng)母線電壓變化比較大而且不能用增加無(wú)功補(bǔ)償容量來(lái)調(diào)整電壓時(shí)，為了保 證電壓質(zhì)量，則采用有載調(diào)壓變壓器。 8.如果不受運(yùn)輸條件的限制，變壓器采用三相式，否則選用單相變壓器。 9.對(duì) 220kv 及以上的聯(lián)絡(luò)變壓器通常采用自耦變。 10.各級(jí)電壓的規(guī)劃短路電流不能超過(guò)所采用斷路器的額定開斷容量。 11.各級(jí)電壓的架空線包括同一級(jí)電壓的架空出線應(yīng)盡量避免交叉4。 4.3 各電壓等級(jí)線路的出線回?cái)?shù)選

32、擇電氣主接線形式 1.110kv 側(cè)主接線方式： 110kv 側(cè)出線近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回。 所以根據(jù)出線回?cái)?shù)電壓等級(jí)初步可以選擇雙母不分段接線和雙母帶旁路母接線。 由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷增長(zhǎng)而擬建的。那么其負(fù)荷為地 區(qū)性負(fù)荷。變電站 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè)，110kV220kV 出線數(shù)目為 5 回及以上或 者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)目為 4 回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段 單母線或雙母線的 35kV110kV 系統(tǒng)中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路 母線。 單母線帶旁路接線與雙母線帶旁路接線的比較如下: 方案一：?jiǎn)文妇€帶旁路 技術(shù)：(1)

33、簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展。 (2)可靠性、靈活性差。 (3)旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器， 保證重要用戶供電。 經(jīng)濟(jì)：(1)設(shè)備少、投資小 (2)用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資 方案二：雙母線帶旁路 技術(shù)：(1)運(yùn)行可靠、運(yùn)行方式靈活、便于事故處理、易擴(kuò)建。 (2)母聯(lián)絡(luò)線上的斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作。 (3)倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作。 經(jīng)濟(jì)：(1)占地大、設(shè)備多、投資大。 (2)母聯(lián)絡(luò)線上的斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資。 所以，比較后說(shuō)明在技術(shù)上（可靠性、靈活性）雙母線帶旁路接線方案明顯合 理，在經(jīng)濟(jì)上則單母線帶旁路接線方案占優(yōu)勢(shì)。對(duì)于雙母線

34、不分段接線，當(dāng)母線故 障或檢修時(shí)，將隔離開關(guān)運(yùn)行倒閘操作，容易發(fā)生誤操作。鑒于此站為地區(qū)變電站 應(yīng)具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)綜合分析，決定選雙母線帶旁路接線方案為設(shè)計(jì) 的最終方案，如圖 4-1 所示。 雙母線帶旁路接線最大優(yōu)化是提供了供電可靠性，當(dāng)出線斷路器需要停電檢修 時(shí)，可將專用旁路斷路器投運(yùn)，從而將檢修斷路器出線有旁路代替供電5。 圖 4-1 雙母線帶旁路母線接線 2.10kV 側(cè)主接線方式： 10kV 出線近期 8 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回。 610kV 配電裝置的出線回路數(shù)目為 6 回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線或 單母線帶旁路母線接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿

35、越功 率較大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。 (1)單母線分段帶旁路母線： 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，運(yùn)行靈活，但是主要用于出線回路數(shù)不多。但負(fù)荷叫重 要的中小型發(fā)電廠及 35-110kV 的變電所。 (2)單母線帶旁路母線： 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，斷路器故障檢修時(shí)，可不停負(fù)荷進(jìn)行檢修，供電可靠運(yùn) 行靈活，適用于重要用戶供電，出線回?cái)?shù)較多的變電所6。 所以選擇單母線分段帶旁路母線，如圖 4-2 所示。 圖 4-2 單母線分段接線 第 5 章 短路電流的計(jì)算 5.1 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 圖 5-1 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 圖 5-1 所示為本設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)簡(jiǎn)略圖，根據(jù)此圖進(jìn)行短路計(jì)算的研究。 5.2 各回路阻抗的計(jì)算

36、圖 5-2 電力系統(tǒng)化簡(jiǎn)圖 根據(jù)圖 5-2 所示選擇短路點(diǎn)，取MVA ，最大運(yùn)行方式下：100 B S avB UU / 11BS SXX 1 S4.001500/100.60 / 22BS SXX 2 S35 . 0 200/1007 . 0 查表得單位長(zhǎng)度電抗平均值為/km40 . 0 0 x 3 X06 . 0 )115115/(100204 . 0 4 X21 . 0 )115115/(100704 . 0 5 X08 . 0 )115115/(100254 . 0 6 X18 . 0 )115115/(100604 . 0 根據(jù)所選變壓器的技術(shù)參數(shù)可以求變壓器的阻抗 T X)100/

37、(% 2 1 NTBS SSV21 . 0 50 100 100 5 . 10 5.3 短路計(jì)算 5.3.1 110kV 側(cè)短路計(jì)算 圖形的化簡(jiǎn)： 圖 5-3 110kV 側(cè)短路線路化簡(jiǎn)圖 (1) 8 X5.30 2 X 9 X 3 X7.201.206.00 4 X (2) Y /( 10 X 9 X 5 X 5 X 6 X4.00) 9 X /( 11 X 9 X 6 X 5 X 6 X9.00) 9 X /( 12 X 6 X 5 X 5 X 6 X3.00) 9 X (3) Y ()+( 13 X 1 X 10 X 12 X 1 X) 10 X/( 12 X 8 X1155 . 0 )

38、 11 X ()+() 14 X 8 X 11 X 12 X 8 X 11 X/( 12 X 1 X635 . 0 ) 10 X (4) f X/ 13 X0977 . 0 14 X 起始次暫態(tài)電流：kA55 . 5 / fB XIEI 在高壓側(cè)電路發(fā)生三相短路時(shí)，一般可取8 . 1 sh k 沖擊電流：kA13.142IkI smsh 計(jì)算電抗：+ SXX fjs (/ ) S B S6609 . 1 kA55 . 5 k III 兩相短路電流：kA81 . 4 55 . 5 2 3 2 3 3)2( kAII kk ）（ 5.3.2 10kV 側(cè)短路計(jì)算 圖 5-4 10kV 側(cè)短路線路化

39、簡(jiǎn)圖 (1) 8 X5.30 2 X 9 X 3 X7.201.206.00 4 X (2) Y /( 10 X 9 X 5 X 5 X 6 X) 9 X041 . 0 27 . 0 18 . 0 08 . 0 08 . 0 27 . 0 /( 11 X 9 X 6 X 5 X 6 X92.00) 9 X /( 12 X 6 X 5 X 5 X 6 X27.00) 9 X (3) =0.04+0.041=0.081 13 X 1 X 10 X =0.35+0.092=0.442 14 X 8 X 11 X =0.21+0.027=0.237 15 X T X 12 X (4) Y += 16

40、X 13 X 15 X 13 X/ 15 X 14 X361 . 0 442 . 0 237 . 0 081 . 0 237 . 0 081 . 0 +=1.972 17 X 14 X 15 X 14 X/ 15 X 13 X (5) f X/ 16 X 17 X305 . 0 972 . 1 361 . 0 972 . 1 361 . 0 起始次暫態(tài)電流:kA fB XIEI/47.19 5 . 103 100 305 . 0 08 . 1 在高壓側(cè)電路發(fā)生三相短路時(shí)，一般可取 6。 8 . 1 sh k 沖擊電流：kAIkI smsh 256.4947.1928 . 1 計(jì)算電抗：+ SX

41、X fjs (/) S B S185 . 5 100 2001500 305 . 0 kA47.19 k III 兩相短路電流：kA6.8167.419 2 3 2 3 3)2( kAII kk ）（ 第 6 章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 6.1 斷路器的選擇 6.1.1 110kV 側(cè)斷路器的選擇 1.該回路為 110 kV 電壓等級(jí)，故可選用六氟化硫斷路器。 2.斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。 3.回路額定電壓kV 的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過(guò)斷路110 e U 器的最大持續(xù)電流=1.05kA=263.5A。 max I2635 . 0 1153 50000 4.為方便運(yùn)行管

42、理及維護(hù)，選取 110kV SF6 斷路器為同一型號(hào)產(chǎn)品，選為 SF6- 110 斷路器，其主要技術(shù)參數(shù)如表 6-1 所示。 表 6-1 斷路器參數(shù) 5.對(duì)所選的斷路器進(jìn)行校驗(yàn) (1)斷流能力校驗(yàn) 所選斷路器的額定開斷電流kA，則斷流能力滿足要求。55. 5.531 0 II (2)短路關(guān)合電流的校驗(yàn) 所選斷路器的額定關(guān)合電流，即動(dòng)穩(wěn)定電流為 80kA，流過(guò)斷路器的沖擊電流 為 14.13kA，則短路關(guān)合電流滿足要求，因?yàn)槠鋭?dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)參數(shù)與關(guān)合電流參數(shù) 一樣，因而動(dòng)穩(wěn)定性也滿足要求。 (3)熱穩(wěn)定校驗(yàn) 設(shè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 1s，所選斷路器的固有分閘時(shí)間 0.03s，選擇熄弧時(shí)間 t=0.03

43、S。則短路持續(xù)時(shí)間 t=1+0.03+0.03 =1.06s。 因?yàn)殡娫礊闊o(wú)限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時(shí)間大于 1s 而忽略不計(jì)，則短 路熱效應(yīng)：.s。 65.32 2 k ItIQ 2 kA 型號(hào) 額定 電壓 kV 額定 電流 A 最高 工作 電壓 kV 額定 開斷 電流 kA 動(dòng)穩(wěn) 定 電流 kA 4S 熱穩(wěn) 定電流 kA 自動(dòng) 重合 閘無(wú) 電流 間隔 時(shí)間 S 固有 分閘 時(shí)間 S 合閘 時(shí)間 S SF6-110110125012631.58031.50.030.12 允許熱效應(yīng)：，則 熱穩(wěn)定滿足要求。 3964 5 . 31 2 2 tIrQtIr 2 以上各參數(shù)經(jīng)校驗(yàn)均滿足要求，

44、故選用 SF6-110 斷路器。 6.1.2 10kV 側(cè)斷路器的選擇 1.該回路為 10kV 電壓等級(jí)，故可選用真空斷路器。 2.該斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式斷路器。 3.回路額定電壓為 10kV，因此必須選擇額定電壓kV 的斷路器，且其110 e U 額定電流不小于流過(guò)斷路器的最大持續(xù)電流=1.05A。 max I 8 . 2886 5 . 103 50000 4.初選 SN9-10 真空斷路器，主要數(shù)據(jù)如表 6-2 所示。 表 6-2 斷路器參數(shù) 型號(hào)額定 電壓 kV 額定 電流 kA 額定斷開 電流 kA 動(dòng)穩(wěn)定 電流 kA 4S 熱穩(wěn)定 電流 kA 固有分閘時(shí)間 s SN9-10

45、101.252563250.05 5.對(duì)所選的斷路器進(jìn)行校驗(yàn) (1)斷流能力的校驗(yàn) 流過(guò)斷路器的短路電流kA。47.19 k I 所選斷路器的額定開斷電流，kAkA，即斷路器的斷流能力滿25I47.19 k I 足要求。 (2)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 所選斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流為 63kA， 流過(guò)斷路器的沖擊電流為： kAkA，則動(dòng)穩(wěn)定性滿足要求。56.49 sh I63 (3)熱穩(wěn)定校驗(yàn) 設(shè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 1s，所選斷路器的固有分閘時(shí)間 0.05s，選擇熄弧時(shí)間 t=0.03s。則短路持續(xù)時(shí)間 t=1+0.05+0.03 =1.08s。 則.s41.40908 . 1 47.19 2 Q 2 kA 允許熱

46、效應(yīng).s25004252 2 tIr 2 kA 由于短路時(shí)間大于 1s ,非周期分量可忽略不計(jì)。 則.s，由于 ，所以熱穩(wěn)定滿足要求。41.409Q 2 kAQtIr 2 從以上校驗(yàn)可知該斷路器滿足要求，所以確定選用 SN9-10 真空斷路器8。 6.2 隔離開關(guān)的選擇 6.2.1 110kV 側(cè)隔離開關(guān)的選擇 1.為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，選擇隔離開關(guān)帶接地刀閘。 2.該隔離開關(guān)安裝在戶外，故選擇戶外式。 3.該回路額定電壓為 110kV，因此所選的隔離開關(guān)額定電壓kV，且隔110 e U 離開關(guān)的額定電流大于流過(guò)斷路器的最大持續(xù)電流 A。 max I 5 . 263 1153 5000

47、0 05 . 1 4.初選 GW4110D 型單接地高壓隔離開關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如表 6-3 所示。. 表 6-3 隔離開關(guān)參數(shù) 極限通過(guò)電流 kA型 號(hào)額定 電壓 kV 額定 電流 A 最大工作電壓 kV 接地 刀閘 A 有效值峰值 4S 熱穩(wěn)定電流 kA GW4-110D11012501262000325510 5.校驗(yàn)所選的隔離開關(guān) (1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定電流等于極限通過(guò)電流峰值即kA55 dv I 流過(guò)該斷器的短路沖擊電流kA 56.49 sh I 即kAkA，動(dòng)穩(wěn)定要求滿足。55 dv I56.49 sh I (2)熱穩(wěn)定校驗(yàn) 斷路器允許熱效應(yīng).s4004102 2 tIr 2 kA

48、 短路熱效應(yīng).s，則，所以熱穩(wěn)定滿足要65.3206 . 1 55 . 5 22 tIQ 2 kAQtIr 2 求。 經(jīng)以上校驗(yàn)可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用 GW4 110D 型高壓 隔離開關(guān)。 6.2.2 10kV 側(cè)隔離開關(guān)的選擇 1.為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，隔離開關(guān)選擇不帶接地刀閘。 2.隔離開關(guān)安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式。 3.該回路的額定電壓為 10kV 所選隔離開關(guān)的額定電壓kV，額定電流110 e U 大于流過(guò)隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流：A。 max I 8 . 2886 5 . 103 50000 05 . 1 4.初選 GN1910 型隔離開關(guān)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表

49、6-4 所示。 表 6-4 隔離開關(guān)參數(shù) 型號(hào)額定電壓(Kv)額定電流 (A) 允許熱效應(yīng)(kA2.s)動(dòng)穩(wěn)態(tài)電流(kA) GN19-101012503200100 5.校驗(yàn)所選的隔離開 (1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 所選隔離開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流 100kA。 短路沖擊電流kA，動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。56.49 sh I dv I sh I (2)熱穩(wěn)定校驗(yàn) 斷路器允許熱效應(yīng)：kA2.s。 tIr 2 3200 短路熱效應(yīng)：kA2.s，則，熱穩(wěn)定滿足要求。.41.409QQtIr 2 從以上校驗(yàn)可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用 GN1910 型隔離開關(guān)。 6.3 導(dǎo)線的選擇 本設(shè)計(jì)的 110kV 為屋外配電裝

50、置，故母線采用鋼芯鋁絞線 LGJ，而 10kV 采用 屋內(nèi)配電裝置，故采用硬母線6。 6.3.1 110kV 母線的選擇與校驗(yàn) 1.按最大工作電流選擇導(dǎo)線截面 最大持續(xù)工作電流為：A。 max I 5 . 263 1153 50000 05 . 1 年最高平均溫度為+32，而導(dǎo)線長(zhǎng)期允許溫度為+80，查表得溫度修正系數(shù) ，/=296.1A 。 0 k89 . 0 Yj I max I 0 k 選擇 110KV 母線型號(hào)為：LGJ150/25，查表得A。 Y I472 =263.5A滿足熱穩(wěn)定要求。 min A 6 . 94 83 2 5550 )3( C t I mia 2 mm150S 2

51、mm min A 6.3.2 10kV 母線的選擇與校驗(yàn) 由于安裝在室內(nèi)，選用硬母線。 1.按最大持續(xù)工作電流選擇母線截面 A max I.82886 5 . 103 50000 05 . 1 /= A Yj I max I 0 k 6 . 3243 89 . 0 8 . 2886 選擇 10kV 母線型號(hào)為 LMY-638（雙條豎放矩形鋁導(dǎo)體），查表得 A。3288I =2886.8AA，滿足要求。 max I32.2926328889 . 0 0 Ik 2.熱穩(wěn)定校驗(yàn) S=1008，滿足熱穩(wěn)定要求。 2 mm69.3312 83 19470 min mia k t C I S 2 mm 3

52、.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 母線采取水平排列平放。 則母線的截面系數(shù)為：W=bh2/6=101252/6=26042(mm3) =26.0410-6 m3 相鄰支柱間跨距取：L=1.2m 相間母線中心距離?。篴=0.25m 母線在三相短路使所受到的計(jì)算應(yīng)力為： max=0.173=0.173=9.40106pa 2 sh I aW L 10 2 2 56.49 6 2 104.0265.2010 2 . 1 max=70106pa（為硬母線允許應(yīng)力），因此滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 y y 6.4 互感器的選擇 6.4.1 電壓互感器的選擇 電壓互感器應(yīng)按工作電壓來(lái)選擇： 1.110kV 電壓互感器，經(jīng)過(guò)查表選用 J

53、CC-110 型串級(jí)式瓷絕緣電壓互感器，系 統(tǒng)的最高電壓為 126kV，額定絕緣水平為 200/480kV，額定一次，二次電壓之比為： 110/0.1/0.1/0.1kV，額定負(fù)載 150VA/150VA/100VA，準(zhǔn)確級(jí)333 0.2/0.5/6P。 2.10KV 電壓互感器，查表選擇 JSJW-10 型三相五柱式電壓互感器，額定變比 10000/100，最大容量為 400MVA。 6.4.2 電流互感器的選擇 為防止電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出 線或變壓器側(cè)，即盡可能不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器。所以，母線上不考慮裝 設(shè)電流互感器。 110kV 側(cè)： 1

54、.主變側(cè)、母聯(lián)兼旁路電流互感器 kV A110 e U 5 . 263 max I 所以初選 LCWB6110B 型電流互感器 額定電流比：（27 75）（2 600）/5 熱穩(wěn)定電流：=2 112 30kA/1s t I 動(dòng)穩(wěn)定電流：=2 2.82 76kA max i 一次回路電壓:kV kV110 N U110 e U 一次回路電流:A263.5A1200 1 N I 二次回路電流:=5A 2N I 準(zhǔn)確度等級(jí):0.2 級(jí) 熱穩(wěn)定校驗(yàn): kA2.s kA2.s ,則滿足熱穩(wěn)定要求。3600 2 tI80.30155 . 5 2 2 tI 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：2 76=152kA=49.56kA

55、滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 max I sh I 所以選擇 LCWB6110B 型電流互感器。 2.出線電流互感器 kV A，所以初選 LCWB6-110B 型電流互感器。110 g U 5 . 263 max I 一次回路電壓 kVUN110 kVUg110 一次回路電流AIN1200 1 AI 5 . 263 max 熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)同上。 10kV 側(cè)： 1.主變側(cè)、分段電流互感器 ，所以初選 LBJ10 型電流互感器。kVUg10AI 6 . 3243 max 額定電流比 20006000/5 1S 熱穩(wěn)定倍數(shù)：50 t K 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) ：50 es K 一次回路電壓：kV kV110 N U

56、110 e U 一次回路電流：AA1200 1 N I 6 . 3243 max I 二次回路電流：=5A 2N I 準(zhǔn)確度等級(jí) ：0.5 級(jí) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：=15625 kA2.s t Q 2 1) ( Nt IK 2 )5 . 250( =1286.66 kA2.s，滿足熱穩(wěn)定要求。 K QtI 2 187.35 2 t Q K Q 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：=2.5 90=318.15kA，kA max I esNK I2 2 47.19 sh I 即kA，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。所以選擇 LBJ10 型電流互感器合格。 max I47.19 sh I 2.出線電流互感器 kV =106.29A，所以初選 LB

57、J-10 型電流互感器。10 g U max I 額定電流比 600800/5 1S 熱穩(wěn)定倍數(shù)：50 t K 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) ：50 es K 一次回路電壓：kVkV10 N U 10 g U 一次回路電流：AA800 1 N I29.106 max I 二次回路電流：=5A 2N I 準(zhǔn)確度等級(jí)：0.5 級(jí) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) ：=1600 kA2.s t Q 2 1) ( Nt IK 2 .8050）（ =19.47*19.47=379.08 kA2.s,則，滿足熱穩(wěn)定要求。 K QtI 2 t Q K Q 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):=0.8 90=101.81kA，=19.47kA max I esNK I22

58、 sh I 則，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。所以選擇 LBJ-10 型電流互感器6。 max I sh I 第 7 章 繼電保護(hù) 7.1 概述 電力系統(tǒng)的規(guī)模隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。運(yùn)行就得要求安 全可靠電能質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)性好。由于自然條件、設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn) 各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障中最常見，危害最大的是各種型式的短路。 故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)若不及時(shí)正確處理，都可能引發(fā)事故。為了及時(shí)正確處 理故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，避免事故發(fā)生，就產(chǎn)生了繼電保護(hù)，它是一種重要的反 事故措施。繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心，它是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣 元件發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作

59、于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置 7。 7.2 繼電保護(hù)的基本原理和任務(wù) 在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，許多參量比正常時(shí)候都有了變化，有的變化明顯， 有的不明顯。明顯的有電流劇增、電壓大幅下降、線路測(cè)量阻抗減少、功率方向變 化、負(fù)序或零序分量出現(xiàn)等，根據(jù)不同電氣量的變化，可構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù) 配置。不論那種電氣量變化，當(dāng)其測(cè)量值超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，繼電保護(hù)將有選擇地切 除故障或顯示電氣設(shè)備的異常情況，如根據(jù)短路電流較正常電流升高的特點(diǎn)，可構(gòu) 成過(guò)電流保護(hù)，利用電壓與電流之間相位差的改變可構(gòu)成方向保護(hù)等。 繼電保護(hù)的任務(wù)是： (1)當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)、迅速，有選擇地將故障元

60、件 從電力系統(tǒng)中切除，避免故障元件繼續(xù)遭到破壞，使非故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 (2)當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能及時(shí)反應(yīng)并根據(jù)運(yùn)行維 護(hù)的條件發(fā)出信號(hào)或跳閘。 7.3 繼電保護(hù)的基本要求 根據(jù)繼電保護(hù)任務(wù)，對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)其具有選擇性、速動(dòng)性、靈敏性 和可靠性。這些要求是相輔相成、相互制約的，需要根據(jù)具體的使用環(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào) 保證。 (1)選擇性：是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故 障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量減小停電范圍。 (2)速動(dòng)性：是指保護(hù)快速切除故障的性能，故障切除的時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作 時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間。 (3)靈敏性：是指在規(guī)定

61、的保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏 性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈 敏地正確地反應(yīng)出來(lái)。 (4)可靠性：是指發(fā)生了屬于它該動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，而在不該動(dòng)作時(shí)， 它能可靠不動(dòng)。即不發(fā)生拒絕動(dòng)作也不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作7。 7.4 變壓器的繼電保護(hù) 圖 7-1 故障網(wǎng)絡(luò)圖 圖 7-1 所示為故障網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)略圖。 1.110kV/10kV 50000kVA 主變壓器根據(jù)要求需裝設(shè)的保護(hù)： 高壓母線側(cè)三相短路電流為高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為kA55 . 5 I(3) k 1200/5A，繼電器采用 DL-110 型，接成兩相兩繼電器方式。下面整

62、定該繼電器的動(dòng) 作電流，動(dòng)作時(shí)限和速斷電流倍數(shù)。 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定： ，240/51200K1K.80K3 . 1 iwrerel K A524.86110kV)3A/(kV500002I2I TN1Lmax 。 故其動(dòng)作電流：A55. 3A86.524 2408 . 0 13 . 1 Lmax rei relw op I KK KK I 動(dòng)作電流整定為 4A。 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定： 由于低壓母線側(cè)三相短路電流為，則 KA2 點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的電kA55 . 5 )3( k I 流為：A125.23A5550 240 1 1k i w k(2) I K K I 查故對(duì) KA2 的

63、動(dòng)作電流整定為：6 A4 A125.23 op k 1 I I n 對(duì) KA2 點(diǎn)整定時(shí)限為 0.5s，則 KA2 的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為=0.3s。則 KA1 實(shí)際動(dòng) 2 t 作時(shí)間為=+0.7s=1s.KA1 的 10 倍動(dòng)作電流為 1.4s。所以需裝設(shè)電流速斷按保護(hù)。 1 t 2 t 電流速斷保護(hù)速斷電流倍數(shù)整定：A 5 . 504kV11010kA55 . 5 51 kmaxrel /,I.K 故其速斷電流為：A2 . 3A 5 . 504 240 151 k.max i rel qb . I K K I 因此速斷電流倍數(shù)整定為：8 . 0 A4 A2 . 3 op qb qb I I n

64、電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)：kA4 . 2 2 kA55. 5866. 0 2 866 . 0 k mink I I A768 1 2402 . 3 W iqb 1qb K KI I 因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：2125 . 3 A768 A2400 1qb mink p I I S 根據(jù) GB50062-1992 規(guī)定，電流保護(hù)（含電流速斷保護(hù)）的最小靈敏系數(shù)為 1.5，這里的靈敏系數(shù)滿足要求。不需裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。 過(guò)負(fù)荷保護(hù)： 動(dòng)作電流按躲過(guò)線路的額定一次電流來(lái)整定，其計(jì)算為：)( op olI TN I .1 ，動(dòng)作時(shí)間取 10-15s。A421A43.262 240 31 op . . (ol

65、)I 2.變壓器瓦斯保護(hù)： 瓦斯保護(hù)是變壓器的主要保護(hù),能有效地反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障。輕瓦斯繼電器由 開口杯、干簧觸點(diǎn)等組成,作用于信號(hào)。重瓦斯繼電器由擋板、彈簧、干簧觸點(diǎn)等組 成,作用于跳閘。正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯繼電器充滿油,開口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置， 干簧觸點(diǎn)斷開。 當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，故障點(diǎn)局部發(fā)生過(guò)熱,引起附近的變壓器油膨脹，油內(nèi)溶 解的空氣被逐出，形成氣泡上升，同時(shí)油和其它材料在電弧和放電等的作用下電離 而產(chǎn)生瓦斯。當(dāng)故障輕微時(shí)，排出的瓦斯氣體緩慢地上升而進(jìn)入瓦斯繼電器，使油 面下降，開口杯產(chǎn)生的支點(diǎn)為軸逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，使干簧觸點(diǎn)接通,發(fā)出信號(hào)。 當(dāng)變壓器內(nèi)部故障嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦

66、斯氣體，使變壓器內(nèi)部壓力突增，產(chǎn) 生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動(dòng)磁鐵 向干簧觸點(diǎn)方向移勸，使干簧觸點(diǎn)接通，作用于跳閘7。 7.5 電力線路的繼電保護(hù) 1.110kV 高壓線路側(cè)繼電保護(hù) 在此選用 DL-110 型繼電器。由以上條件得計(jì)算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過(guò)電流 保護(hù)的 10 倍動(dòng)作時(shí)限整定為 0.5s；過(guò)電流保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線 路首端的三相短路電流 5.55kA；變比為 1200/5A 保護(hù)用電流互感器動(dòng)作電流為 5A。下面對(duì)高壓母線處的過(guò)電流保護(hù)裝置進(jìn)行整定（高壓母線處繼電保護(hù)用電流互 感器變比為 1200/5A） 。 整定 KA2 的動(dòng)作電流 故A55 . 3 A86.524 24080 131 Lmax ire wrel op . . I KK KK I 根據(jù) GL-25/10 型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電流整定為 3A 。 整定 KA1 的動(dòng)作時(shí)限： 母線三相短路電流反映到 KA2 中的電流： k I A125.23A5550 240 1 k i w k(2) I K K I 對(duì) KA2 的動(dòng)作電流的倍數(shù)，即： k I op I