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xxx大學
畢 業(yè) 設 計
新北區(qū)希望化工廠35kV總降變電所
院 部 機械與電子工程學院
專業(yè)班級
屆 次
學生姓名
學 號
指導教師
二Oxx 年 六 月 五 日
目 錄
摘要 I
Abstract II
引言 1
1 原始資料 1
1.1 資料內容 1
1.2 設計任務 2
1.3 設計成果 2
2 負荷計算、無功補償以及主變壓器的選擇 2
2.1 負荷計算 2
2.1.1 有功總負荷 2
2.1.2 無功總負荷 2
2.1.3 視在功率 2
2.1.4 功率因數(shù) 2
2.2 無功補償 2
2.2.1 需補償?shù)臒o功功率 3
2.2.2 無功補償設備 3
2.3 重要負荷 3
2.4 變壓器的選擇 3
2.4.1 主變壓器臺數(shù) 3
2.4.2 變壓器容量 3
2.4.3 繞組數(shù)和接線組別的確定 4
2.4.4 調壓方式的選擇 4
2.4.5 冷卻方式的選擇 4
2.4.6 變壓器的容量 4
2.4.7 變壓器的型號 4
3 所用電接線設計和所用變壓器的選擇 5
3.1 所用變容量與臺數(shù)的確定 5
3.2 所用電接線方式 5
4 電氣主接線的選擇 5
4.1 設計的基本要求 6
4.2 設計主接線的原則 6
4.3 方案的比較 6
4.3.1 35KV側的接線 6
4.3.2 6KV側的接線 7
5 短路電流計算 7
5.1 短路電流計算的目的 7
5.2 短路計算 7
5.3 短路計算參數(shù)表 9
6 主要電氣設備的選擇及校驗 9
6.1 35kV母線的選擇與校驗 9
6.2 35kV高壓斷路器的選擇與校驗 10
6.3 35kV隔離開關的選擇與校驗 11
6.4 35kV電流互感器的選擇與校驗 12
6.5 35kV及6kV電壓互感器的選擇與校驗 13
6.6 高壓開關柜的選擇 13
6.7 6kV開關柜的選擇 13
6.7.1 開關柜型號 13
6.7.2 開關柜所配母線 13
6.7.3 開關柜所配斷路器 14
6.7.4 開關柜所配電流互感器 15
6.8 6kV負荷配出線選擇 17
6.8.1 1#出線 17
6.8.2 2#出線 17
6.8.3 3#出線 18
6.8.4 4#出線 18
6.8.5 水源變電所 19
6.8.6 生活區(qū)變電所 19
6.8.7 鍋爐變電所 20
6.8.8 污水處理電源 20
7 變電所的接地規(guī)劃 20
7.1 接地電阻 20
7.2 接地裝置計算 21
8 變電所的防雷保護規(guī)劃 22
8.1 直擊雷的過電壓保護 22
8.2 雷電侵入波的過電壓保護 22
8.3 避雷器的配置 22
9 繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計 23
9.1 繼電保護的配置 23
9.1.1 變壓器的保護 23
9.1.2 母線保護 25
9.1.3 線路保護 26
9.2 自動裝置的配置 28
9.2.1 配置原則 28
9.2.2 本變電所自動裝置配置 28
參考文獻 29
致謝 30
Contents
Abstract II
Introduction 1
1 The original material 1
1.1 Information content 1
1.2 Design task 2
1.3 Design results 2
2 Load calculation, reactive power compensation, and the choice of the main transformer 2
2.1 Load calculation 2
2.1.1 Active total load 2
2.1.2 Total load reactive power 2
2.1.3 Apparent power 2
2.1.4 The power factor 2
2.2 Reactive power compensation 2
2.2.1 Need to compensate reactive power 3
2.2.2 Reactive power compensation equipment 3
2.3 Important load 3
2.4 The selection of the transformer 3
2.4.1 The main transformer stations 3
2.4.2 Transformer capacity 4
2.4.3 The determination of winding number and connection group 4
2.4.4 The choice of the ways of regulating 4
2.4.5 The choice of the ways of cooling 4
2.4.6 The capacity of transformer 4
2.4.7 The model of the transformer 4
3 The electricity wiring design and the choice of transformer is used 5
3.1 The determination of variable volume and the Numbers 5
3.2 The electricity connection mode 5
4 The choice of the main electrical wiring 6
4.1 The basic requirement of design 6
4.2 The principle of design of main wiring 6
4.3 Scheme comparison 6
4.3.1 The connection of 35 kv side 6
4.3.2 The connection of 6 kv side 7
5 Short circuit current calculation 7
5.1 The purpose of short-circuit current calculation 7
5.2 Short circuit calculation 8
5.3 Short circuit calculation parameter table 9
6 Main electrical equipment selection and calibration 9
6.1 35 kv bus bar of choice and check 9
6.2 The choice of 35 kv high voltage circuit breaker and check 11
6.3 35 kv disconnecting switch, selection and verification 12
6.4 35 kv current transformer selection and calibration 13
6.5 The choice of 35 kv and 6 kv voltage transformer and check 13
6.6 The choice of the high voltage switch cabinet 14
6.7 The choice of 6 kv switch cabinet 14
6.7.1 Switch cabinet type 14
6.7.2 Switchgear by bus 14
6.7.3 Distribution circuit breaker switch cabinet 15
6.7.4 With current transformer switchgear 16
6.8 6 kv load distribution for choice 18
6.8.1 1 # line 18
6.8.2 2 # line 19
6.8.3 3 # line 19
6.8.4 4 # line 19
6.8.5 Water substation 20
6.8.6 The living quarters substation 21
6.8.7 Boiler substation 21
6.8.8 Sewage treatment power 22
7 Substation grounding plan 22
7.1 Grounding resistance 22
7.2 Grounding device to calculate 23
8 The substation lightning protection planning 23
8.1 Direct lightning overvoltage protection 23
8.2 Lightning invasion wave overvoltage protection 23
8.3 The configuration of surge arrester 23
9 The planning and design of relay protection and automatic device 23
9.1 The relay protection configuration 23
9.1.1 The protection of the transformer 24
9.1.2 Bus protection 26
9.1.3 Line protection 27
9.2 Automatic device configuration 29
9.2.1 The configuration principle 29
9.2.2 The substation automatic device configuration 29
References 30
Acknowledgement 31
II
新北區(qū)希望化工廠35kV降壓變電所設計
摘要 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。
本次設計建設一座35KV降壓變電站，首先，進行負荷計算并進行無功補償，選擇合適型號的變壓器和廠用變壓器，根據(jù)經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求提出多種不同電壓等級下主接線形式的方案，在技術方面和經(jīng)濟方面進行比較，最終選取靈活的最優(yōu)接線方式。其次進行三相短路電流計算，分別得出各短路點的短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流的值。然后，根據(jù)各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設備選擇，然后依據(jù)短路計算結果進行動穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性校驗。最后對接地進行規(guī)劃，對防雷進行設計，對繼電保護進行簡要說明。
關鍵詞：變電站 變壓器 短路電流 接地防雷
The new north district hope chemical plant, 35 kv step-down substation design
Abstract Substation is an important part of power system, it directly affect the safety and economic operation of the whole power system, is contact power plants and users of the intermediate links, plays a transformation and distribution of electric energy effect. The main electrical wiring is the main link of power substation, the main electrical wiring to factory has a close relationship with (by) the selection of electrical equipment, power distribution equipment layout, the determination of relay protection and automatic device, is the decisive factors in transformer substation electrical part of the investment size.
The design construction of a 35 kv step-down substation, first of all, the load calculation and reactive power compensation, and choose the right type of transformer and transformer factory, according to the requirement of the economic and reliable, flexible operation is put forward under the main wiring scheme in the form of a variety of different voltage grade, technical and economic comparison, finally choose the optimal flexible connection mode. Second three-phase short-circuit current calculation, the calculated short-circuit point of short circuit steady-state impact current and short circuit current value. Then, according to the rated voltage of the voltage grade and maximum continuous working current for equipment selection, and then on the basis of short circuit calculation results into action stability and thermal stability check. Finally planned docking, the lightning protection design, the relay protection are explained briefly.
Keywords: transformer substation; transformer; short-circuit current; grounding lightning protection
引言
經(jīng)過四年系統(tǒng)理論的學習以及各種實踐操作，在老師精心培育下，我對電力系統(tǒng)各部分有了初步的認識與了解。
在認真閱讀分析原始材料后，參考《發(fā)電廠電氣部分》、《電力系統(tǒng)分析》、《工廠供電》以及《工業(yè)與民用配電設計手冊》等書籍，通過老師的指導下并經(jīng)過周密的計算，完成了此次畢業(yè)設計。
由于水平所限，設計書中難免出現(xiàn)錯誤和不妥之處，希望指正。
1 原始資料
1.1 資料內容
根據(jù)系統(tǒng)規(guī)律，需要建成一座35KV降壓變電站，設計條件如下：
電壓等級： 35/6.3KV
進出回數(shù)：（1）35KV進線共2回，均為電纜進線。
（2）6.3KV出線共8回，均為電纜出線。
系統(tǒng)情況：待建變電所為終端降壓變電所，擬定2臺變壓器。
系統(tǒng)其他條件：變電站35kV母線最大運行三相短路容量： S=800MVA,S=600MVA。
操作電源：直流220V電能計量：高供高計，兩路35kV進線各設置計量專用的電流、電壓互感器。
原始負荷資料如下（同時系數(shù)為0.9）：
負 荷 名 稱
額 定 容 量
（KW）
額 定 電 壓（KV）
負 荷 特 性
Cosφ
供電線路長度
(m)
1# 出線
860
6
0.8
1200
2# 出線
400
6
0.82
2000
3# 出線
760
6
0.75
1000
4# 出線
1600
6
0.8
800
水源變電所
1200
6
0.85
1600
生活區(qū)變電所
2000
6
0.8
900
鍋爐變電所
1100
6
0.8
600
污水處理電源
1200
6
0.8
960
表1-1 負荷表
其中1#出線為一級負荷，2#、3#、4#出線供給負荷中60%是一二級負荷，水源變電所、鍋爐變電所和污水處理電源均為二級負荷，生活區(qū)變電所為三級負荷。
1.2 設計任務
(1)進行負荷計算，無功補償，選擇合適的變壓器。
(2)提出多種主接線方式，然后選擇最優(yōu)主接線方案。
(3)短路電流計算，選擇主要電氣設備并進行動熱穩(wěn)定性校驗。
(4)接地防雷設計，繼電保護簡要說明。
1.3 設計成果
設計說明書一份，其中包括計算書。根據(jù)設計任務書的要求，依據(jù)《電力工程電氣設計手冊》中有關內容，遵照《變電所設計技術規(guī)程》中有關規(guī)定，現(xiàn)對35KV變電所進行設計，其設計的方法和步驟如下：
2 負荷計算、無功補償以及主變壓器的選擇
2.1 負荷計算
2.1.1 有功總負荷
P30==0.9×(860+400+760+1600+1200+2000+1100+1200)=8208kW
2.1.2 無功總負荷
Q30=KM=0.9×[860×tg（arccos0.8）+400×tg(arccos0.82)+760×tg(arccos0.75）+1600×tg(arccos0.8)+1200×tg(arccos0.85)+2000×tg(arccos0.8)+1100×tg(arccos0.8)+1200×tg(arccos0.8) ]=6093.36kvar
2.1.3 視在功率
2.1.4 功率因數(shù)
2.2 無功補償
2.2.1 需補償?shù)臒o功功率
2.2.2 無功補償設備
為了便于安裝在三相線路上，選取規(guī)格為BWF6.3-30-1w型并聯(lián)電容器75個，額定電壓6.3kV，補償容量為。
補償2250kvar的無功功率后，視在功率為：
補償后的功率因數(shù)為：
，符合要求
2.3 重要負荷
2.4 變壓器的選擇
變壓器是變電站的重要設備，其容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，如選用適當不僅可減少投資，減少占地面積，同時也可減少運行電能損耗，提高運行效率和可靠性，改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能。
2.4.1 主變壓器臺數(shù)
為保證供電可靠性，變電所一般設有兩臺主變壓器。
2.4.2 變壓器容量
裝有兩臺變壓器的變電站，當其中一臺主變因事故斷開，另一臺主變的容量應滿足全部負荷的70%并且可以滿足全部一二次符合的需求。
2.4.3 繞組數(shù)和接線組別的確定
該變電所有二個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行，35KV采用Y形連接，6KV采用Δ連接。
2.4.4 調壓方式的選擇
普通型的變壓器調壓范圍小，僅為±5%，而且當調壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調壓）時，僅靠調整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。另外，普通變壓器的調整很不方便，而有載調壓變壓器可以解決這些問題。它的調壓范圍較大，一般在15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質量情況下，有載調壓變壓器，可以實現(xiàn)，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時，有載調壓可解決，因此選用有載調壓變壓器。
2.4.5 冷卻方式的選擇
主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻?？紤]到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護工作量，首選自然風冷冷卻方式。
2.4.6 變壓器的容量
變壓器容量，
并且
2.4.7 變壓器的型號
綜合考慮各方面情況，選用兩臺SFZ11—8000/35型有載調壓變壓器，查變壓器的參數(shù)如下：
額定電壓：35±2×2.5%／6.3KV
額定容量：8000kVA
短路阻抗:Uk %=7.5
空載電流：I0%=0.42
聯(lián)接組標：Yd11
主變壓器有功損耗
主變壓器無功損耗
變壓器總損耗
3 所用電接線設計和所用變壓器的選擇
變電所的所用電是變電所的重要負荷，因此，在所用電設計時應按照運行可靠、檢修和維護方便的要求，考慮變電所發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術和新設備，使設計達到經(jīng)濟合理，技術先進，保證變電所安全、經(jīng)濟的運行。
3.1 所用變容量與臺數(shù)的確定
一般變電所裝設一臺所用變壓器，對于樞紐變電所、裝有兩臺以上主變壓器的變電所中應裝設兩臺容量相等的所用變壓器，互為備用，如果能從變電所外引入一個可靠的低壓備用電源時，也可裝設一臺所用變壓器。根據(jù)如上規(guī)定，本變電所選用兩臺容量相等的所用變壓器。
計算負荷可按照下列公式近似計算:
S＝0.5%=80kVA,最大可取到16000kVA
根據(jù)容量選擇所用電變壓器如下：
選用S9—50／35型變壓器2臺；
額定容量為50kVA；
聯(lián)接組標號Yyn0；
電壓等級為高壓側35±5％(kV),低壓側0.4(kV)；
阻抗電壓為(%)6.5。
3.2 所用電接線方式
一般有重要負荷的大型變電所，380／220V系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩臺所用變壓器各接一段母線，正常運行情況下可分列運行，分段開關設有自動投入裝置。每臺所用變壓器應能擔負本段負荷的正常供電，在另一臺所用變壓器故障或檢修停電時，工作著的所用變壓器還能擔負另一段母線上的重要負荷，以保證變電所正常運行。
4 電氣主接線的選擇
電氣主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠，變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并且對電氣設備的選擇、配電裝置選擇、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響，因此，必須正確外理各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。
4.1 設計的基本要求
(1)滿足對用戶供電必要的可靠性和保證電能質量。
(2)接線應簡單，清晰且操作方便。
(3)運行上要具有一定的靈活性和檢修方便。
(4)具有經(jīng)濟性，投資少，運行維護費用低。
(5)具有擴建和可能性。
4.2 設計主接線的原則
35—6KV配電裝置中，一般不設旁路母線，因為重要用戶多系雙回路供電，且斷路器檢修時間短，平均每年約2-3天。如線路斷路器不允許停電檢修時，可設置其它旁路設施。6—10KV配電裝置，可不設旁路母線，對于出線回路數(shù)多或多數(shù)線路向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線，分段單母線的配電裝置，可設置旁路母線，采用雙母線6—10KV配電裝置多不設旁路母線。
對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。
擬定可行的主接線方案2—3 種，內容包括主變的形式，臺數(shù)以及各級電壓配電裝置的接線方式等，并依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰差的方案，保留一種較好的方案。
4.3 方案的比較
4.3.1 35KV側的接線
變電所35KV進線，最終2回，本期工程一次完成，在考慮主接線方案時，應首先滿足運行可靠，操作靈活，節(jié)省投資。
方案一：
單母線接線方式：
接線簡單、清晰。操作方便，投資少便于擴建；母線或隔離開關檢修或故障時連接在母線上的所有回路必須停止工作；檢修任一電源或線路的斷路器時，該回路必須停電；當母線或母線上的隔離開關上發(fā)生短路以及斷路器在繼電保護作用下都自動斷開，因而造成全部停電。
方案二：
單母分段接線方式：
當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，可提高供電可靠性和靈活性。
以上兩種方案比較，在供電可靠性方面，方案一較差，故35KV側應采用單母分段接線。
4.3.2 6KV側的接線
方案一：
單母線接線：
具有接線簡單清晰，操作方便，所用設備比較少，投資少等優(yōu)點，但當母線或母側隔離開關檢修故障時，連接在母線上的所有回路都將停止工作，當母線發(fā)生短路時，所有電源回路的斷路器在繼電保護作用中自動跳閘，因而造成母線電壓失壓全部停電，檢修任一電源或線路的斷路器時，該回路必須停電。
方案二：
單母分段接線：
接線簡單清晰，設備少，且操作方便，可提高供電可靠性和靈活性，不僅便于檢修母線而減少母線故障影響范圍，對于重要用戶可以從不同段引兩個回路，而使重要用戶有兩個電源供電，在這種情況下，當一段母線發(fā)生故障，由于分段
斷路器在繼電保護裝置的作用下，能自動將故障段切除，因而保證了正常段母線不間斷供電。
綜上所述，單母分段接線的可靠性較高，而且比較經(jīng)濟，故6KV側接線應選方案二，單母分段接線。
5 短路電流計算
5.1 短路電流計算的目的
(1)電氣主接線比選；
(2)選擇導體和電器；
(3)確定中性點接地方式;
(4)計算軟導線的短路搖擺；
(5)確定分裂導線間隔棒的間距；
(6)驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；
(7)選繼電保護裝置，進行整定。
5.2 短路計算
變電站35kV母線最大運行三相短路容量：
功率基準值，電壓基準值：
電流基準值：
，
電力變壓器電抗標幺值：
高壓母線側總電抗標幺值：
三相短路電流周期分量最大有效值：
三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流最大值：
三相短路沖擊電流最大值：
三相短路第一個周期短路全電流最大有效值：
；
低壓母線側總電抗標幺值：
三相短路電流周期分量最大有效值：
三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流最大值：
三相短路沖擊電流最大值：
三相短路第一個周期短路全電流最大有效值：
；
三相短路最大容量：
5.3 短路計算參數(shù)表
表5-1 短路計算參數(shù)表
短路點
名稱
短路電流I//（3）
沖擊電流ish
全電流Ish
短路容量S//
k-1
35kV母線
13.2kA
33.66kA
19.94kA
800MVA
k-2
6kV母線
15.42kA
39.33kA
23.29kA
168.07MVA
6 主要電氣設備的選擇及校驗
電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內容之一，正確地選擇設備是電氣主接線和配電裝置達到安全運行的重要條件，在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術并注意節(jié)約，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。
6.1 35kV母線的選擇與校驗
常用導體材料在銅、鋁等。載流導體一般采用鋁質材料，110KV及以上配電裝置一般采用軟導線。
硬母線截面有矩形、槽形、管形等。矩形母線用于35KV及以下，電流在4000A及以下配電裝置。
導體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟電流密度選擇，變電所的匯流母線均按長期發(fā)熱允許電流進行選擇，其他引出線則按經(jīng)濟電流密度選擇。
長期最大工作電流：
選取LMY-404型矩形硬鋁母線，額定載流量為480A
按室內溫度為40。C時選取修正系數(shù)，
短路動穩(wěn)定度校驗：
兩導體的軸線間距離a=500mm=0.5m，檔距l(xiāng)=1000mm=1m，三相短路沖擊電流ish（3）=33.66kA
三相短路沖擊電流ish（3）產(chǎn)生的最大電動力：
母線檔數(shù)大于2，所以最大彎曲力矩:
寬度b=40mm=0.04m，厚度h=4mm=0.004m
所以，母線的截面系數(shù):
母線在三相短路時受到的計算應力為:
而硬鋁母線（LMY）的允許應力為:
所以母線短路動穩(wěn)定度符合要求。
短路熱穩(wěn)定度校驗：
熱效應時間，三相短路穩(wěn)態(tài)最大電流，
查表得導體的熱穩(wěn)定系數(shù)，
最小允許截面:
而硬鋁母線截面，
所以，熱穩(wěn)定度校驗合格，LMY-404型矩形硬鋁母線符合條件。
6.2 35kV高壓斷路器的選擇與校驗
(1)選擇依據(jù)
a、按額定電壓選：額定電壓和最高工作電壓，一般按所選電器和電纜允許最高工作電壓不低于所按電網(wǎng)的最高運行電壓。
即：≥
b、按額定電流選：在額定周圍環(huán)境溫度下長期允許電流Iy，應不小于該回路最大持續(xù)工作電流Igmax
即：Iy≥Igmax
(2)選擇
長期最大工作電流
選擇ZN12-40.5型斷路器：
額定電壓：40.5kV；額定電流：2000A；額定短路開斷電流：31.5kA；
額定短路關合電流：63kA；4s熱穩(wěn)定電流：31.5kA；動穩(wěn)定（峰值）電流：
63kA
動穩(wěn)定校驗與熱穩(wěn)定校驗：
表6-1 ZN12-40.5型斷路器數(shù)據(jù)表
計算數(shù)據(jù)
ZN23-40.5
U
35kV
Ue
40.5kV
Igmax
131.97A
Ie
2000A
I//
13.2kA
It
31.5kA
ish
33.66kA
imax
63kA
6.3 35kV隔離開關的選擇與校驗
(1)長期最大工作電流
表6-2 GW5-35型高壓隔離開關數(shù)據(jù)表
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
動穩(wěn)定電流
（kA）
4s熱穩(wěn)定電流
（kA）
GW5-35
35
2000
100
46
(2)校驗
額定電流與額定電壓校驗：
Ie=2000A ，Igmax=131.97A ，所以Ie≥ Igmax滿足要求
Ue= Ugmax=35KV 所以Ue≥Ugmax 滿足要求
a、熱穩(wěn)定校驗：≤I2tt
=13.22 ×0.8=139.392(KA2·S)
I2tt=462×4=8464(KA2·S)
≤I2tt滿足熱穩(wěn)定要求
b、動穩(wěn)定校驗：ish（3）≤imax
ish（3）=33.66KA，imax=100KA，ish（3）＜ imax所以滿足要求
故所選GW5—35型隔離開關符合要求
表6-3 數(shù)據(jù)校驗表
計算數(shù)據(jù)
GW5-40.5
U
35kV
Ue
35kV
Igmax
131.97A
Ie
2000A
I//
13.2kA
It
46kA
ish
33.66kA
imax
100kA
6.4 35kV電流互感器的選擇與校驗
選擇依據(jù)：根據(jù)電網(wǎng)額定電壓等其他條件，查《常用設備手冊》選電流互感器型號如下（當電流互感器用于測量時，其一次側額定電流應盡量選擇比回路中工作電流大1/3左右，以保證測量儀表最佳工作，并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹甘?。?
選擇LCZ-35型電流互感器
額定電壓35kV；額定電流比（A）：300/5；1s熱穩(wěn)定電流：19.5kA；動穩(wěn)定電流：45kA
熱穩(wěn)定校驗：
I2tt=19.52×1=380.25(KA2·S)； =13.22 ×0.8=139.392(KA2·S)；
≤I2tt，
熱穩(wěn)定校驗合格；
動穩(wěn)定校驗：
imax=45kA，ish（3）=33.66kA，
ish（3）＜ imax
動穩(wěn)定校驗合格。
6.5 35kV及6kV電壓互感器的選擇與校驗
根據(jù)電網(wǎng)額定電壓、一次電壓、二次電壓等條件，查《常用設備手冊》，選擇電壓互感器型號如下：
表6-4 電壓互感器型號表
型號
極限負荷（VA）
額定電壓（kA）
額定輸出（VA）
初級繞組
次級繞組
剩余繞組
0.2級
0.5級
6P級
JDZX9-35
1000
50
100
100
JDZJ-6
200
20
50
50
電壓互感器無需校驗動穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性。
6.6 高壓開關柜的選擇
選擇KYN61-40.5系列戶內鎧裝移開式交流金屬封閉開關柜，是適用于三相交流電50Hz、額定電壓40.5KV的戶內成套配電裝置。作為發(fā)電廠、變電站及工礦企業(yè)接受和分配電能之用，對電路起到控制、保護和檢測等功能，除廣泛用于一般電力系統(tǒng)外，還可用于頻繁操作的場所。
6.7 6kV開關柜的選擇
6.7.1 開關柜型號
選取KYN28a-12型開關柜
表6-5 開關柜主要參數(shù)表
開關柜型號
額定電壓（kV）
最高工作電壓（kV）
KYN28a-12
6
7.2
6.7.2 開關柜所配母線
表6-6 母線主要參數(shù)表
額定電流（A）
動穩(wěn)定電流峰值（kA）
熱穩(wěn)定電流（kA-s）
1250
80
25-4
最大長期工作電流
I30/=,
Ie=1250A，Ie〉I30/
熱穩(wěn)定校驗：
I2tt=252×4=2500,=15.422×0.8=190.22,
I2tt>,
滿足要求
動穩(wěn)定校驗：
imax=80kA，ish（3）=39.33kA，
ish（3）＜ imax,
滿足要求。
6.7.3 開關柜所配斷路器
表6-7 斷路器主要參數(shù)表
型號
額定電流（A）
額定電壓（kV）
額定短路開斷電流（kA）
額定短路關合電流（kA）
額定峰值耐受電流（kA）
額定短時持續(xù)時間（s）
VBD1-12
1250
6
25
25
80
4
最大長期工作電流
I30/=769.81A,Ie=1250A,Ie> I30/
熱穩(wěn)定校驗：
，，,滿足要求；
動穩(wěn)定校驗：
imax=80kA，ish（3）=39.33kA，
ish（3）＜ imax，滿足要求。
6.7.4 開關柜所配電流互感器
表6-8 電流互感器主要參數(shù)表
型號
一次額定電流（A）
二次額定電流（A）
準確等級
動穩(wěn)定電流（kA）
熱穩(wěn)定電流（kA-s）
LZZBJ9-10
50/100/150/
200/300/500/800
5
0.5/0.2
120
63-1
各線路長期最大工作電流：
主變二次：
1#出線：
2#出線：
3#出線：
4#出線：
水源變電所：
生活區(qū)變電所：
鍋爐變電所：
污水處理電源：
根據(jù)最大長期工作電流選電流互感器變比。
表6-9 CT選擇表
線路名稱
主變二次
1#出線
2#出線
3#出線
4#出線
水源變電所
生活區(qū)變電所
鍋爐變電所
污水處理電源
CT變比
800/5
150/5
50/5
100/5
200/5
150/5
300/5
150/5
150/5
準確等級
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
熱穩(wěn)定校驗
，，
,滿足要求
動穩(wěn)定校驗
imax=120kA，ish（3）=39.33kA，ish（3）＜ imax
滿足要求。
所配電流互感器合格。
6.8 6kV負荷配出線選擇
本所8路出線全部要求為電纜出線。
6.8.1 1#出線
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-10 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-370
370
176
30
6.8.2 2#出線
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-11 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-350
350
142
30
6.8.3 3#出線
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-12 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-370
370
176
30
6.8.4 4#出線
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-13 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-3120
3120
237
30
6.8.5 水源變電所
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-14 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-395
395
208
30
6.8.6 生活區(qū)變電所
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-15 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-3150
3150
268
30
6.8.7 鍋爐變電所
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-16 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-395
395
208
30
6.8.8 污水處理電源
最大長期工作電流：，
規(guī)定，查表得，
表6-17 電纜參數(shù)表
型號
芯數(shù)截面（mm2）
載流量（A）
環(huán)境溫度（）
YJV22-6/6-395
395
208
30
7 變電所的接地規(guī)劃
7.1 接地電阻
35kv架空線路長度：
L1=3×2=6km，
6kv電纜線路長度：
L2= 0.2×6+0.25×8+0.1×10+0.08×10+0.2×8+0.09×10+0.1×6+0.08×12
=1.2+2+1+0.8+1.6+0.9+0.6+0.96=9.06km，
對于35kV接地：
，
對于接地電阻
R≤120/ IE1=120/0.6=200Ω,
共用接地裝置的接地電阻應為R≤4Ω;
對于6kV接地
,
對于接地電阻
R≤120/ IE2=120/5.436=22.07Ω,
共用接地裝置的接地電阻應為R≤4Ω;
所以接地電阻應有R≤4Ω。
7.2 接地裝置計算
采用近似計算法直接求出接地管的數(shù)目，公式如下：
n≥，
接地電阻RE=4，砂質粘土的電阻率，
單根鋼管長度l=2.5m,
單根鋼管接地電阻，
假定管距a=7.5m（為減小接地電流屏蔽效應，管距一般不宜小于管長的2倍）,則，又假定 n=30，查手冊得知利用系數(shù)，
則根。
考慮到布置要求，采用24根鋼管，即可滿足要求。
8 變電所的防雷保護規(guī)劃
避雷針、避雷器是變電所屋外配電裝置和所處電工建筑物防護直擊雷過電壓的主要措施。變電所借助屋外配電裝置架構上的避雷針和獨立避雷針共同組成的保護網(wǎng)來實現(xiàn)，主控制室和屋內配電要采用屋頂上的避雷帶。
8.1 直擊雷的過電壓保護
裝設獨立避雷針，為防止雷直擊變電設備及其架構、電工建筑物，其沖擊接地電阻不宜超過10歐，為防止避雷針落雷引起的反擊事故，獨立避雷針與配電裝置架構之間的空氣中的距離SK不宜小于5m，獨立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)之間的地中距離Sd應大于3m。
變電所二層樓頂?shù)乃慕欠謩e安裝一支25米高的避雷針。
變電所一層樓頂安裝兩支13米高的避雷針。
屋內配電裝置鋼筋焊接組成接地網(wǎng)，并可靠接地。
8.2 雷電侵入波的過電壓保護
對入侵波防護的主要措施：
變電所內必須裝設避雷器以限制雷電波入侵時的過電壓，在35kV靠近變電所的進線上架設避雷線，其耐雷水平分別不應低于30kA和75kA，保護角在 25°和30°范圍內，沖擊接地電阻在l0Ω左右，以保證大多數(shù)雷電波只在此線段外出現(xiàn)，即設置進線段保護。對于雙繞組變壓器，應在低壓側任一相繞組對地加裝一個避雷器，對于變壓器中性點保護，因中性點為直接接地，變壓器為分級絕緣。其絕緣水平為35kV等級，需在中性點上裝避雷器
8.3 避雷器的配置
(1)進出線設備外側；
(2)所有母線上；
(3)變壓器高壓側，盡量靠近變壓器；
(4)變壓器低壓側為Δ時，只裝在B相；
(5)主變壓器中性點，按其絕緣水平等級選設；
9 繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設計
9.1 繼電保護的配置
9.1.1 變壓器的保護
(1)配置原則
a.反映變壓器內部故障的油面降低的瓦斯保護
b.相間短路保護
反映變壓器繞組和引出線的相間短路的縱差保護或速斷保護，對其中性點直接接地側繞組和引出線的接地短路，以及繞組間短路中能起保護作用，如果變壓器的縱差動保護對單相接地短路的靈敏性不符合要求，可增設零序差動保護。
c.后備保護
d.中性點直接接地電網(wǎng)中，降壓變電所的變壓器兩側應裝設零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護
e.過負荷保護
(2)本變電所主變保護配置
主保護：縱聯(lián)差動保護，重瓦斯保護，輕瓦斯保護。
后備保護：復合電壓閉鎖過流保護，過負荷保護。
(3)電力變壓器繼電保護計算
參考規(guī)范：《工業(yè)與民用配電設計手冊》(水利電力出版社第三版)進行計算。
電力變壓器過電流保護已知條件：
可靠系數(shù)—Kre=1.4
接線系數(shù)—Kjx =1
繼電器返回系數(shù)--Kr =0.85
過負荷系數(shù)-- Kgx =1.5
電流互感器變比—nTA=20
變壓器高壓側額定電流—I1rT=131.97A
變壓器高壓側穩(wěn)態(tài)電流—I2k2min= 2244.74A
電力變壓器過電流保護計算過程和公式：
保護裝置的動作電流（應躲過可能出現(xiàn)的過負荷電流
Iop·K = 1.3*1*1.5*131.97/(0.85*20) = 15.14 A
保護裝置一次動作電流
Iop = 15.14*20/1 = 302.75 A
保護裝置靈敏系數(shù)
Ksen = 2244.74/302.75 = 7.41
保護裝置的地動作時限，一般取0.5~0.7S。
計算結果：
電力變壓器過電流保護計算，靈敏系數(shù)到達繼電保護的要求。
電力變壓器電流速斷保護已知條件：
可靠系數(shù)-- Kre1=1.5
接線系數(shù)-- Kjx =1
電流互感器變比-- nTA=20
最大運行方式下變壓器低壓側三相短路時流過高壓側的超瞬態(tài)電流I//2k3max=4092.2A
最小運行方式下保護裝置安裝處兩項短路超瞬態(tài)電流
I//1k2min=12470.77A
電力變壓器電流速斷保護計算過程和公式：
保護裝置的動作電流（應躲過低壓側短路時，流過保護裝置的最大電流）
Iop.k = 1.5*1*4092.2/20 = 306.91 A
保護裝置一次動作電流
Iop = 306.91*20/1 = 6138.30 A
保護裝置靈敏系數(shù)
Ksen = 12470.77/6138.30 = 2.03 A
計算結果：
電力變壓器電流速斷保護計算，靈敏系數(shù)到達繼電保護的要求。
電力變壓器過負荷保護已知條件：
接線系數(shù)-- Kjx =1
繼電器返回系數(shù)-- Kr =0.85
電流互感器變比-- nTA=20
變壓器高壓側額定電流-- I1rT=131.97A
電力變壓器過負荷保護計算過程和公式：
保護裝置的動作電流和動作時限與過電流的相同（應躲過可能出現(xiàn)的過負荷電流）
Iop.k = 1*131.97/0.85*20 = 7.76 A
保護裝置一次動作電流
Iop = 7.76*20/1 = 155.26 A
9.1.2 母線保護
(1)配置原則
a.35-60KV電力網(wǎng)中，主要變電所的35-66KV雙母線或分段單母線需快速而有選擇地切除一段或一組母線上故障，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電。
b.對于雙母線并聯(lián)運行的發(fā)電廠或變電所，當線路保護在某些情況下，可能失去選擇性時，母線保護應保證先跳開母聯(lián)斷路器，但不能影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
c.對3-10KV分段母線，宜采用不完全電流差動式母線保護，保護僅接入有電源支路的電流，保護由兩段組成：其第一段采用無時限或帶時限的電流速斷保護，當靈敏系數(shù)不符合要求時，可采用電流閉鎖，電壓速斷保護，第二段采用過電流保護，當靈敏系數(shù)不符合要求時，可將一部分負荷較大的配電線路接入差動回路，以降低保護的起動電流。
(2)本變電所母線保護配置
a.6KV母線分段斷路器第一段采用帶時限的電流速斷保護，第二段采用過電流保護。
b.35KV母線采用不完全電流差動式母線保護，分段斷路器設置過電流保護。
(3)6KV母線分段繼電保護計算
參考規(guī)范：《工業(yè)與民用配電設計手冊》(水利電力出版社第三版)進行計算。
6KV母線分段斷路器過電流保護已知條件：
可靠系數(shù)-- Kre1=1.3
接線系數(shù)-- Kjx =1
繼電器返回系數(shù)-- Kr =0.85
電流互感器變比-- nTA=160.00
一段母線的最大負荷電流—Ifh=733.15A
最小運行方式下母線兩相短路時流過保護安裝處的穩(wěn)態(tài)電流
I2k2min=12470.77A
最小運行方式下相鄰原件末端兩相短路流過保護安裝處的穩(wěn)態(tài)電流I3k2min=1379.40A
6KV母線分段斷路器過電流保護計算過程和公式：
保護裝置的動作電流（應躲過可能出現(xiàn)的過負荷電流）
Iop.k = 1.3*1*733.15/0.85*160.00 = 7.01 A
保護裝置一次動作電流
Iop = 7.01*160.00/1 = 1121.60 A
保護裝置靈敏系數(shù)
Ksen = 12470.77/1121.60 = 11.12
Ksen = 1379.40/1121.60 = 1.23
6KV母線分段斷路器過電流保護計算保護裝置的地動作時限，應較相鄰元件的過電流保護大一時限階段，一般大0.5~0.7S。
計算結果：
6KV母線分段斷路器過電流保護計算，靈敏系數(shù)滿足繼電保護的要求。
9.1.3 線路保護
(1)配置原則
a.單側電源線路，可裝設一段或兩段式電流電壓速斷保護和過電流保護。
b.復雜網(wǎng)絡的單回線路，可裝設一段或兩段式電流，電壓速斷保護和過電流保護，必要時，保護應具有方向性，如不滿足選擇性、靈敏性和速動性和要求或保護構成過于復雜時，宜采用距離保護。電纜及架空短線路，如采用電流電壓保護不滿足選擇性、靈敏性和速動性要求時，宜采用導引線或光纖通道等縱聯(lián)保護作為全保護，以帶方向或不帶方向的電流保護作為后備保護。
(2)本變電所線路保護配置
a.6KV線路采用兩段式電流速斷保護。
b.35KV線路采用兩段式電流速斷保護和過電流保護。
(3)6KV線路繼電保護計算
參考規(guī)范：《工業(yè)與民用配電設計手冊》(水利電力出版社第三版)進行計算。
6KV線路過電流保護已知條件：
可靠系數(shù)-- Kre1=1.3
接線系數(shù)-- Kjx =1
繼電器返回系數(shù)-- Kr =0.85
電流互感器變比-- nTA=30.