供配电技术课程设计-35kv降压变电所供配电设计

新疆工业高等专科学校课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书 35kv降压变电所供配电设计 专业班级： 供电10-2班 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2012年6 月16日 新疆工业高等专科学校 电气系课程设计任务书 2011/2012学年下学期2012年6 月9 日 专业 供用电技术 班级 供电10-2班 课程名称 供配电技术 设计题目 35kv降压变电所供配电设计 指导教师 起止时间 2012.6.9—2012．6.16 周数 1周 设计地点 实验楼A201 设计目的： 1、 通过运用供配电技术所学理论知识和技能，解决生产第一线的运行、维护、检修及技术管理等实际工作，具有分析解决一般技术和业务问题的能力。 2、 通过对学生进行基本技能和综合实践的训练，从而培养学生分析和解决专业技术实际问题的能力，以及技术经济政策的理解能力； 3、 通过查阅各种文献资料能进行综合分析、掌握使用工程技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 和手册、图表等技术资料的能力； 4、通过计算机的应用，来绘图和设计说明书（论文）的撰写等方面的能力。 设计任务或主要技术指标： 1、 要求根据用电负荷实际情况，并适当考虑发展。 2、 按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与形式，确定变电所主变压器的参数、容量与类型。 3、选择变电所主接线 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置、确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘制设计图纸 设计进度与要求： 在一周的设计中 ，首先，进行了35KV降压变电所的资料收集，掌握了35KV降压变电站的基本组成，并根据设计要求得出计算负荷及短路电流；之后，进行电气主接线选择与校验，继电保护及防雷保护的设计；最后，完成设计 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，并进行设计答辩。 主要参考书及参考资料： [1] 张保会，尹项根.电力系统继电保护.北京：中国电力出版社，2005 [2] 刘涤尘.电力工程基础.武汉：武汉理工大学出版社，2003.6 [3] 沈培坤，刘顺喜.防雷与接地装置.北京：化学工业出版社，2005.12 [4] 丁毓山.变电所设计(10~220kV).沈阳：辽宁科学技术出版社，1993 [5] 周裕厚.变配电所常见故障处理及新设备应用.北京：中国物质出版社，2002.5 [6] 弋东方.电力工程电气设计手册 电气一次部分.北京：水利电力出版社，1989 [7] 安徽省电力公司.35kV箱式变电站模式设计.北京：中国电力出版社，2003 [8] 熊信银.发电厂电气部分（第三版）.北京：中国电力出版社，2004.9 教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日 新疆工业高等专科学校 课程设计评定意见 设计题目： 35kv降压变电所供配电设计 学生姓名： 隆博文 专业 供用电技术 班级 供电10-2班 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日 评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。 摘 要 随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35kV降压变电站,针对35KV变电站的主设备进行了合理的选型。选择主变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、无功补偿装置和继电保护装置等设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。 关键词 35kV 降压 变电所 设计 目 录 11 原始资料 11.1 引言 11.2 系统情况及系统接线图 11.3 10kV侧负荷情况 21.4 本地区气象条件 32 负荷统计和无功补偿的计算 32.1负荷分析 32.2 负荷计算 32.3 无功补偿 53 主变压器的选择 53.1 规程中的有关变电所主变压器选择的规定 53.2 主变台数及容量的确定 63.3 主变形式的选择 74 电气主接线设计 74.1 电气主接线概述及原则 74.2 主接线设计 95 短路电流计算 95.1 概述 95.2 短路电流计算的方法和条件 115.3 短路电流的计算 146 电气设备的选择 146.1 电气设备选择的一般条件 166.2元器件的选择 267 继电保护的设置 267.1 电力变压器保护 287.2 母线保护 298 变电所的防雷保护 298.1 变电所防雷概述 298.2 避雷针的选择 308.3 避雷器的选择 32总 结 33致 谢 34参考文献 35附 录 1 原始资料 1.1 引言 电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。 变电所作为变电站作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有效地减少投资和资源浪费。 本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括负荷统计，主变选择，主接线选择，短路电流计算，设备选择和校验，继电保护，防雷措施等几大块。并依据相关规定和章程设计其中个个步骤，所以能满足一般变电所的需求。 根据我国变电所目前现有电气设备状况以及今后发展趋势，应选用新型号、低损耗、低噪声的电力变压器及性能好、时间长、免维护的SF6断路器及高压开关柜。为此新的设备选择也在设计中得以体现。 1.2 系统情况及系统接线图 待设计变电所通过一条架空线路由正西方向5km处的一座110kV变电所A送电，回路最大传输功率不大于11.7MW，A变电所系统容量为3000MW。西北方向20km处一座35kV变电所B通过一条架空出线与待设计变电所联系，平时本所与B变电所有少量功率交换。本所投运后功率因数要求到达0.92。 图1.1 变电所进线示意图 1.3 10kV侧负荷情况 10kV侧负荷情况如表1.1所示 表1.1 10kV侧负荷分布情况 负荷名称 最大负荷 （kW） 回路数 供电方式 功率因数 视在功率 （kVA） 1#出线 1500 1 架空 0.85 2#出线 800 1 架空 0.85 3#出线 800 1 架空 0.8 4#出线 1000 1 架空 0.85 5#出线 1500 1 架空 0.92 6#出线 1200 1 架空 0.85 电容器回路 2 10kV侧负荷同时率：0.7；10kV侧最小负荷是最大负荷的45％； 10kV侧最大负荷利用小时数 ；待设计变电所年负荷增长率为5%。 1.4 本地区气象条件 最高气温 ；最低气温 ；年平均气温 ；最热月平均最高温度 。 2 负荷统计和无功补偿的计算 2.1负荷分析 根据用电的重要性和突然中断供电造成的损失程度可以将负荷分为以下三类： （1）一类负荷 一类负荷，又称为一级负荷，是指突然中断供电将造成人身伤亡或引起对周围环境的严重污染，造成经济上的巨大损失。如重要大型设备损失、重要产品或重要原料生产的产品大量报废、连续生产过程被打乱且需要长时间才能恢复、造成社会秩序严重混乱或产生政治上的重大影响、重要的交通和通讯枢纽中断、国际社交场所没有照明等。 （2）二类负荷 二类负荷，又称为二级负荷，是指突然中断供电会造成经济上的较大损失。如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产、连续生产过程需要较长时间才能恢复、造成社会秩序混乱、在政治上产生较大影响、交通和通讯枢纽以及城市供水中断、广播电视、商贸中心被迫停止运营等。 （3）三类负荷 三类负荷，又称为三级负荷，是指不属于以上一类和二类负荷的其他用电负荷。对于这类负荷，供电所所造成的损失不大或不会直接造成损失。 用电负荷的分类，其主要目的是确定供电工程设计和建设的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，保证建成投入运行工程供电的可靠性，能满足生产或社会安定的需要。对于一级负荷的用电设备，应有两个及以上的独立电源供电，并辅之一其他必要的非电保安设施。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。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。这次设计的变电所所带的负荷均为三级负荷，因此可以用单回线路供电。 2.2 负荷计算 10kV侧的负荷计算 （2-1） 功率因数 2.3 无功补偿 （1）无功补偿的计算 补偿前 ，求补偿后达到0.92。因此可以如下计算： 设需要补偿XMva 的无功 则 = （2-2） 解得 X=1.19MVar （2）无功补偿装置 无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。 同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。 静止补偿器有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，根据电压需要，向电网提供快速无级连续调节的容性和感性的无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小，能做到分相补偿，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。但设备造价太高，本设计中不宜采用。 电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小。 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，并且采用集中补偿的方式。 （3）并联电容器装置的接线 并联电容器装置的接线基本形式有星形和三角形两种。经常采用的还有由星形派生出的双星形，在某种场合下，也有采用由三角形派生出的双三角形。 比较得出，应采用Y形接线，因为这种接线适用于6kV及以上的并联电容器组，并且容易布置，布置清晰。 并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为了在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。 选用BFM11—500—3型号的高压并联电容器2台。额定电压11kV。额定容量500kVar。 3 主变压器的选择 3.1 规程中的有关变电所主变压器选择的规定 （1）凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，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。若变电所所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。 （2）与电力系统连接的220~330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。 （3）根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。 （4）在220~330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。 （5）主变调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关规定。 3.2 主变台数及容量的确定 为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装2~4台主变。 本次设计的变电所没有一级负荷，所以采用两台主变。 主变容量的确定应根据电力系统5~10年发展规划进行。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60~75%。 由1.2的负荷计算得知10kV侧的负荷总量为7.4MVA。 考虑 5%的年负荷增长率，5年规划年限内计算负荷可表示为： （3-1） 式中S1—第一年的负荷； —年负荷增长率；n—规划年数；i—年利率。 带入i=0.1，n=5， =8%，S1=7.4MVA得Sc=10.5MVA。 再考虑同时系数时，可按下式算： （3-2） 式中 —负荷同时系数，带入 得 。 对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定： 当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40%，则可保证98%的负荷供电。 所以应选容量为4500kVA的变压器。 3.3 主变形式的选择 主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220kV的变电所中，可采用单相变压器组。 此次设计的变电所只有35kV和10kV两个电压等级，所以采用双绕组变压器。 我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用△连接。因此35kV侧采用Y连接，10kV侧采用△接线。 表3.1 变压器技术参数 型号 SJL —4500/35 额定容量(kVA) 4500 额定电压(kV) 高压 35 低压 10.5 损耗(KW) 空载 9.6 短路 57 短路电压(%) 7.5 空载电流(%) 0.9 根据上述的讨论选用35kV铝线双绕组电力变压器，该变压器的型号为SJL —4500/35具体技术数据如表3.1 4 电气主接线设计 4.1 电气主接线概述及原则 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。所以电气主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统得安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会长生直接的影响。 电器主接线的原则： （1）发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用； （2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模； （3）负荷大小和重要性； （4）系统备用容量大小； （5）系统专业对电气主接线提供的具体资料。 4.2 主接线设计 电气主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。大致分为有汇流母线和无汇流母线两大类。其中有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。 （1）35kV侧主接线设计 35kV侧进线一回，由于使用两台变压器并且还和另一座变电所联络，所以出线三回。 有关单母线接线的规定：“35~63kV配电装置的出线回数不超过3回”。故35kV侧应采用单母线接线。 （2）10kV侧主接线设计 10kV侧出线6回，终期出线8回。6~10kV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母线分段接线，当短路电流过大、出线需要带电抗器时，也可采用双母线接线。 （3）主接线方案的比较选择 由上可知，此变电所主接线的接线有两种方案。 方案一图： 图4.1 电气主接线方案一图 方案一 35kV侧采用的单母线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。10kV采用单母线分段连线，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。 方案二图： 图4.2 电器主接线方案二图 方案二 10kV侧通过双母线虽然可以使供电更可靠，调度更加灵活，，但每增加一组母线就使每回路需要增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。并且，带设计边变电所的负荷均每什么一类、二类负荷，没必要增加投资选择双母线接线。综合考虑： 方案一：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。 方案二：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用双母线接线。 通过比较可以得知还是选方案一比较合适，即35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。 5 短路电流计算 5.1 概述 （1）产生短路的原因和短路的定义 产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。 （2）短路的种类 三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路、和两相接地短路。三相短路时对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是对称的。除了三相短路之外，其它类型的短路皆系不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相角也不同。 运行经验表明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的65~70%，两相短路约占10~15%，两相接地短路约占10~20%，三相短路约占5% （3） 短路电流计算的目的 1、电气主接线比选；2、选择导体和电器；3、确定中性点接地方式；4、计算软导体的短路摇摆；5、确定分裂导线间隔棒的间距；6、验算接地装置的接触电压和跨步电压；7、选择继电保护装置和进行整定计算。 5.2 短路电流计算的方法和条件 （1）短路电流计算方法 电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。 在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤如下： 1、对各等值网络进行化简，求出计算电抗； 2、求出短路电流的标么值； 3、归算到各电压等级求出有名值。 （2）短路电流计算条件 短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则： 1、正常工作时，三相系统对称运行； 2、所有电源的电动势相位角相同； 3、系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差120度电气角度； 4、电力系统中的各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化； 5、电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧； 6、同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； 7、短路发生在短路电流为最大值的瞬间； 8、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流； 9、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的都略去不计； 10、元件的计算参数均取为额定值，不考虑参数的误差和调整范围； 11、输电线路的电容略去不计； 12、用概率统计法制定短路电流运算曲线。 接线方式： 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。 计算容量： 应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。 短路点的种类： 一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压器的回路中发生单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的时候进行计算。 短路点位置的选择： 短路电流的计算，为选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。为了保证选择的合理性和经济性，不考虑极其稀有的运行方式。取最严重的短路情况分别在10kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路情况（点a和点b发生短路）。则选择这两处做短路计算。 图5.1 短路点选择图 5.3 短路电流的计算 （1）10kV侧短路电流的计算 图中a点短路，由于A,B系统短路容量都很大，可以近似都看作为无穷大系统电源系统。 取 ， ， 。由公式 （5-1） 求的 ， 。 线路等效图如下图所示： 图5.2 10kV侧短路等效图 线路1 （5-2） 线路2 变压器 （5-3） 取E1=E2=1 简化后等效电路图如下图所示： 图5.3 10kV侧短路等效简化图 三相短路电流周期分量有效值 （5-4） 三相短路冲击电流最大值 （5-5） 短路冲击电流有效值 （5-6） 三相短路容量 （5-7） （2）35kV侧短路电流的计算 等效电路图如下图所示： 图5.4 35kV侧短路等效简化图 三相短路电流周期分量有效值 三相短路冲击电流最大值 短路冲击电流有效值 三相短路容量 （3）三相短路电流计算结果表 表5.1 三相短路电流计算结果表： 短路点编号 短路点额定电压 平均工作电压 短路电流周期分量有效值 短路点冲击电流 短路容量 有效值 最大值 U /kV U /kV I /kA I /kA /kA /kA S /MVA a 10 10.5 8.9155 8.9155 13.4625 22.7346 162.1429 b 35 37 13.3447 13.3447 20.1506 34.0291 855.1843 6 电气设备的选择 6.1 电气设备选择的一般条件 （1）电气设备选择的一般原则 导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策，并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。 1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发展需要。 2、按当地环境条件校核。 3、应力求技术先进和经济合理 4、选择异体时应尽量减少品种 5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致 6、选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格 （2）电气设备选择的技术条件 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 1、长期工作条件 1）电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即Umax Ug 2）电流 选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即Ie Ig 由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。 3）机械荷载 所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 2、短路稳定条件 1）校验的一般原则 ① 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重情况校验。 ② 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 2）短路的热稳定条件 (6-1) 式中 —在计算时间T秒内，短路电流的热效应（ ）； I —t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）； t—设备允许通过的热稳定电流时间（s）。 3）短路的动稳定条件 （6-2） （6-3） 式中 —短路冲击电流峰值（kA）； —短路全电流有效值（kA）； —电器允许的极限通过电流峰值（kA）； —电器允许的极限通过电流有效值（kA）。 3、绝缘水平 表6.1 选择高压电器应校验的项目表 项目 电压 电流 断流容量 短路电流校验 动稳定 热稳定 断路器 ( ( ( ( ( 负荷开关 ( ( ( ( ( 隔离开关 ( ( ( ( 熔断器 ( ( ( 电抗器 ( ( ( 电流互感器 ( ( ( ( 电压互感器 ( ( 支柱绝缘子 ( 母线 ( ( ( 消弧线圈 ( ( 避雷器 ( 表中(为应进行校验的项目 在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备 (3)环境条件 本次设计的变电所所在地区最高气温 ；最低气温 ；年平均气温 ；最热月平均最高温度 。对于屋外安装场所的电器最高温度选择年最高温度，最低温度选择年最低温度，可见最高气温为 ，在选择电器设备时额定电流应减少1.8%，最低温度为 ，电器设备可正常运行。 6.2元器件的选择 1.断路器隔离开关的选择 (1) 35kV侧进线断路器、隔离开关的选择 流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 （6-4） 额定电压选择 额定电流选择 开断电流选择 本设计中35kV侧采用ZN23-40.5断路器，因为与传统的断路器相比，ZN23-40.5断路器具有断口耐压高，允许的开断次数多，检修时间长，灭弧时间短，寿命长等优点。因此选用ZN23-40.5型断路器。 断路器额定电压为35kV，最高工作电压为40.5kV，系统电压35kV满足要求。 断路器额定电流1600A，去除1.8%的温度影响为1571A，大于最大持续工作电流，满足要求。 断路器额定短路开断电流31.5kA，大于短路电流周期分量有效值13.3447kA，满足要求。 动稳定校验。 ，满足要求。 热稳定校验，选用高速断路器，取继电保护装置保护动作时间0.6S，断路器分匝时间0.03S，则校验热效应计算时间为0.63S（后面热稳定校验时间一样）。因此 。 。满足要求。 表6.2 ZN23-40.5具体参数比较表 计算数据 ZN23-40.5 35kV 35kV 247.44A 1600A 13.3447kA 31.5kA 34.0291kA 80kA 112.19[（kA）2S] 3969[（kA）2S] 选用的断路器额定电流630A，去除1.8%的温度影响为618.7A，大于最大持续工作电流，满足要求。 动稳定校验 ，满足要求。 热稳定校验 ，设备 ，满足要求。 流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 （6-5） 额定电压选择 额定电流选择 开断电流选择 (3) 10kV侧断路器、隔离开关的选择 流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 额定电压选择 额定电流选择 开断电流选择 10kV侧选用真空JYN-10开关柜中的GN25—10型真空断路器 选用的断路器额定电压为10kV，最高电压11.5kV，系统电压10kV满足要求。 选用的断路器额定电流1600A，去除1.8%的温度影响为1571A，大于最大持续工作电流，满足要求。 选用的断路器额定短路开断电流20kA，大于短路电流周期分量有效值8.9155kA，满足要求。 动稳定校验。 ，满足要求。。 热稳定校验。 。 。满足要求。 表6.4 ZN25—10具体参数比较表 计算数据 ZN25—10 10kV 10kV 866.03A 1600A 8.9155kA 20kA 22.7346kA 50kA 50.08[（kA）2S] 1600[（kA）2S] 隔离开关选择GN25—10型隔离开关 隔离开关额定电压10kV，最高工作电压11.5kV系统电压10kV，满足要求。 隔离开关额定电流2000A，去除1.8%的温度影响为1964A，大于最大持续工作电流，满足要求。 动稳定校验。 ，满足要求。 热稳定校验。 。 。满足要求。 表6.5 GN25—10具体参数比较表 计算数据 GN25—10 10kV 10kV 866.03A 2000A 22.7346kA 100kA 50.08[（kA）2S] 6400[（kA）2S] (4) 选择的断路器、隔离开关型号表 表6.6 断路器-隔离开关选择一览表 断路器 隔离开关 35kV进线侧 ZN23-40.5 -------------- 35kV主变侧 ZN23-40.5 -------------- 10kV侧 ZN25—10 GN25—10 2. 母线的选择及校验 (1)母线导体选择的一般要求 1、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或校验： 1）工作电流； 2）经济电流密度； 3）电晕； 4）动稳定或机械强度； 5）热稳定。 裸导体尚应按下列使用环境条件校验： 1）环境温度；2）日照；3）风速；4）海拔高度。 2、按回路持续工作电流 —导体回路持续工作电流，单位为A； —相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量，单位为A。 3、按经济电流密度选择 一般母线较长，负荷较大，在综合考虑减少母线的电能损耗。减少投资和节约有色金属的情况下，应以经济电流密度选择母线截面。可按下式计算，即 （6-6） 其中 —经济截面，单位为mm2； —回路持续工作电流，单位为A； —经济电流密度，单位为A/ mm2。 （2）35kV母线的选择 35kV的长期工作持续电流 35kV主母线一般选用矩形的硬母线，选择LMY—100 6立方矩形铝母线+40 时长期允许电流为1155A，母线平方时乘以0.95，则允许电流为1097A，满足35kV主母线持续电流247.44A的要求。 主母线动稳定校验： 35kV母线固定间距取l=2 000mm，相间距取a=300mm，母线短路冲击电流 ，计算母线受到的电动力，即 （6-7） 计算母线受的弯曲力矩， （6-8） 母线水平放置，截面为100 6mm2，则b=6mm，h=100mm，计算截面系数，即 （6-9） 计算母线最大应力，即 （6-10） 小于规定的铝母线极限应力6860 ，满足动稳定要求。 热稳定要求最小截面 （6-11） 选择LMY—100 6矩形母线截面大于热稳定要求最小截面68.60mm2，故满足要求。 在选择35kV主变进线时往往选用钢芯铝绞线，选择LGJ—150/20型钢芯铝绞线，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。环境温度为+40℃时，长期允许载流量计算，即 （0.81为温度修正系数） 由最大负荷利用小时数为T=4800H，查曲线得j=1.11A/mm2。经济截面 ，经济输送电流 ,经济输送容量 ，都大于35kV主变的持续工作电流和容量。满足经济运行的要求。 （3）10kV母线的选择 10kV母线长期工作电流 选用LMY—120 10型立放矩形铝母线，，长期允许电流为1680A,母线平放乘以0.95,则允许电流为1596A，满足要求。 同35kV母线动稳定校验最后 ，小于规定的铝母线极限应力 ，故满足动稳定要求。 热稳定要求最小截面 ，选择的LMY—120 型矩形母线截面大于热稳定最小截面要求45.83mm2，故满足要求 （4）母线选择结果 表6.7 母线选择结果 35kV母线 LMY—100 6 35主变进线 LGJ—150/20 10kV母线 LMY—120 3.互感器的选择 （1）电流互感器的选择 1、电流互感器选择的原则 选择的电流互感器一次回路允许最高工作电压Umax应大于或等于该回路的最高运行电压，即 式中 —电流互感器最高电压，单位为kV； —回路工作电压，即系统标称电压，单位kV。 电流互感器的一次额定电流有：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000A。其一次侧额定电流应尽量选择得比回路正常工作电流大1/3以上，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。二次额定电流有5A和1A两种，强电系统一般选5A，弱电系统一般选用1A。 电流互感器动稳定可按来下式校验 式中 —为电流互感器允许通过的最大动稳定电流，单位kA； —系统短路冲击电流，单位kA 。 电流互感器短时热稳定应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。 2、35kV侧电流互感器的选择 35kV 级电流互感器分为户外型和户内型两类。户外电流互感器，一般选用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，常用LB系列、LABN系列。选用LCZ—35(Q)型浇注绝缘加强型电流互感器，作为保护、测量、计算之用。 电流互感器额定电压为42kV，大于系统标称电压35kV。 额定二次电流5A. 主变进线电流为129.90A，额定一次电流选用600A，大于主变电流。 选用LC2—35（Q）型电流互感器，0.2级25VA为计量，0.5级40VA为测量，10P15级50VA为保护。 动稳定校验，电流互感器动稳定电流为120kA,大于短路冲击电流34.0291kA,满足要求。 热稳定校验，电流互感器的热稳定 。满足要求。 3、10kV侧电流互感器的选择 10kV进线选用LQZBJ-10型电流互感器。额定电压10kV，最高工作电压11.5kV，大于系统标称电压10kV，额定电流1500A ，大于10kV侧负荷电流866.03A，满足要求。额定二次电流为5A。电流互感器额定动稳定电流140kA，大于10kV侧三相短路冲击电流22.7346kA。热稳定校验 ，满足要求。故选择的电流互感器满足要求。 （2）电压互感器的选择 1、电压互感器选择的原则 表6.8 电压互感器额定电压选择表 型式 一次电压/V 二次电压/V 第三绕组电压/V 单相 接于一次线电压上（如V/V接法） 100 — 接于一次相电压上 / 100/ 中性点非直接接地系统100/3，100/ 中性点直接接地系统100 三相 100 100/3 电压互感器正常工作条件时，按一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载条件选择。 10kV配电装置一般采用油浸绝缘结构；在高压开关柜中，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。 35—110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。目前采用电容式电压互感器，实现无油化运行，减少电磁谐振。 电压互感器的容量为二次绕组允许接入的负荷功率，以VA表示每一个给定容量和一定的准确级相对应。 2、35kV侧电压互感器的选择 选择JDZXW1-35/0.2/0.5/3P型电压互感器，该系列电压互感器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构。额定电压 ，额定负载100VA/150VA/300VA，准确级0.2/0.5/6P，适于在额定频率为50HZ、额定电压35kV的户内电力系统中，做电压、电能测量及继电保护用。 3、10kV侧电压互感器 选择JDZXW1-35/0.2/0.5/3P型电压比10/0.1/0.1kV，0.5级；该系列电压器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构，体积小、质量轻、局部放电量小，适用于额定频率50HZ，额定电压3、6、12kV，供中性点非有效接地的户内电力系统做电压、电能测量机继电保护用。 4. 熔断器的选择 （1）熔断器概述 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。熔断器的主要元件是一种易于熔断的熔断体，简称熔体，当通过熔体的电流达到或超过一定值时，由于熔体本身产生的热量，使其温度升高，达到金属的熔点时，熔断切除电源，因而完成过载电流或短路电流的保护。 按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如屋外跌开式、屋内式。 对于一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压，额定电流必须大于回路的最大工作持续电流，开断电流必须大于或等于短路冲击电流。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（ 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。 （2）35kV侧熔断器的选择 选择RW5—35/600型跌开式熔断器，额定电压35kV，满足要求，断流容量600MVA，需加一定得限流电阻方满足要求。最大开断电流100kA，大于短路冲击电流34.0291kA，满足校验。 （3）10kV侧熔断器的选择 选择Y5WZ-54/134型户内熔断器，额定电压10kV，满足要求，断流容量1000MVA，，大于短路容量162.1429MVA，满足要求。最大开断电流50kA，大于短路冲击电流22.7346kA，满足校验。 5. 配电装置的选择 （1）配电装置概述 配电装置是变电所的重要组成部分，配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建成的总体装置。其作用是正常运行情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此，配电装置应满足下述基本要求： 1、保证运行可靠；2、便于操作、巡视和检修；3、保证工作人员的安全；4、力求提高经济性；5、具有扩建的可能。 配电装置按电气设备的装设地点不同，可以分为屋内和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。 （2）35kV屋外配电装置 本设计的35kV配电装置采用户外半高型布置，变压器户外布置。 半高型配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置，其占地面积比普通中型较少30%。半高型配电装置介于高型和中型之间，具有两者的优点，除母线隔离开关外，其余部分与中型布置基本相同，运行维护仍较方便。 （3）10kV高压开关柜 本设计10kV侧采用高压开关柜的配电装置。 成套配电装置分为低压配电屏（或开关柜）、高压开关柜和SF6全封闭组合电器三类。 选用JYN—01型固定式开关柜，该型开关柜用于3kV、6kV、10kV三相交流50Hz系统中作为接受和分配电能之用，特别适用于频繁操作的场合。开关柜符合国家标准GB 3906—1991《3—35kV交流金属封闭式开关设备》及国际电工委员会标准IEC 298的要求，并且有“五防”闭锁功能—防止误分、误合断路器，防止带负荷分、合隔离开关，防止带电挂地线，防止带地线合闸、防止误入带电间隔。 表6.9 XGN2—10型固定式开关柜的技术参数 JYN-01 系统 额定电压 10kV 电压 10kV 最高工作电压 11.5kV 额定电流 2000—3150A 长期工作电流 866.03A 额定开断电流 40kA 短路电流周期分量 8.9155kA 额定动稳定电流 100kA 短路冲击电流最大值 22.7346kA 额定热稳定电流 40kA 热稳定 50.08[（kA）2S] 热稳定时间 4S 操作方式 电磁式、弹簧储能式 — — 7 继电保护的设置 7.1 电力变压器保护 （1）电力变压器保护概述 在电力系统中广泛地用变压器来升高或降低电压。变压器是电力系统中不可缺少的重要电气设备。 变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。邮箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。邮箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快地将变压器切除。实践表明，变压器套管和引出线的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式；而变压器邮箱内发生相间短路的情况比较少。 电流纵差动保护不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种故障，具有独特的优点，因而被广泛地用作变压器的主保护。 （2）电力变压器纵差保护接线 对于三相变压器，且采用Y，d11的接线方式，由于Y侧采用了两相电流差，该侧流入差动继电器的电流增加了 倍。为了保证正常运行及外部故障情况下差动回路没有电流，该侧电流互感器的变比也要增加 倍，即两侧电流互感器变比的选择应该满足 （7-1） 变压器两侧电流互感器采取不同的接线方式，Y侧采用Y，d11接线方式，将两相电流差接入差动继电器内，d侧采用Y，d12的接线方式，将各相电流直接接入差动继电器内。对于数字式差动保护，一般将Y侧的三相电流直接接入保护装置内，由计算机的软件实现功能，以简化接线。 （3）纵差动保护的整定计算 1、躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定式为 （7-2） 式中 —可靠系数，取1.3； —外部短路故障时的最大不平衡电流。 （7-3） 是由于电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差。 =600/5, , =1500/5，带入求得 。 —有变压器分接头改变引起的相对误差，由于本设计没有分接头，所以取0。 —非周期分量系数，取1.5。 —电流互感器同型系数，取1。 0.1—电流互感器容许的最大稳态相对误差。 为外部短路故障时最大短路电流，前面计算得13.4625kA。 最终求得 5115.8A，则 ，折算到二次侧 2、躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为 （7-4） 式中 —可靠系数，取1.3； —励磁涌流的最大倍数，取6； —变压器额定电流，取10kV侧为412.39A。 求得 ，折算到二次侧为10.72A。 3、躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流，整定式为 （7-5） 式中 —可靠系数，取1.3； —变压器的最大负荷电流。取10kV侧的866.03A。 求得 ，折算到二次侧为3.75A 取最大值整定值为 =33.2A 灵敏系数 （7-6） （4）变压器瓦斯保护 瓦斯保护的主要元件时气体继电器，它安装在邮箱和油枕之间的连接管道上。变压器发生轻微故障时，邮箱内产生的气体较少且速度慢，由于油枕处在邮箱的上方，气体沿管道上升，使气体继电器内的油面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦斯动作，发出警告信号。发生严重故障时，故障点周围的温度剧增而迅速产生大量的气体，变压器内部压力升高，迫使变压器油从邮箱经过管道向油枕方向冲去，气体继电器感受到的油速达到动作门槛时，重瓦斯保护，瞬时作用于跳闸回路，切除变压器，以防事故扩大。 （5）过电流保护 变压器的主保护通常采用差动保护和瓦斯保护。除了主保护外，变压器还应装设相间短路和接地短路的后备保护。后备保护的作用是为了防止由外部故障引起的变压器绕组过电流，并作为相邻元件（母线或线路）保护的后备以及在可能的条件下作为变压器内部故障时主保护的后备。变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等，也有采用阻抗保护作为后备保护的情况。 对于过电流保护，保护动作后，跳开变压器两侧的断路器。保护的启动电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即 （7-7）