毕业设计（论文）35kv变电站设计

昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目某工厂35KV总降压变电所设计学生姓名学号专业年级学习形式函授夜大脱产函授站毕业设计（论文）内容一、高压供电系统设计（根据供电部门提供的资料，选择本厂最优供电电压等级）二、总降压变电所设计1、主接线设计2、短路电流计算3、主要电器设备选择4、主要设备（主变压器）继电保护设计5、配电装置设计6、防雷接地设计（只要求方案）三、设计成果1、设计说明书2、设计图纸二张（1）总降压变电站电气主接线图（2）主变压器继电保护展开图专题（子课题）题目主变的微机保护设计（选做）内容1、方案选择与论证2、保护原理分析3、设备选型及整定计算设计（论文）指导教师（签字）主管教学院长（签字）年月日设计资料某厂总降压变电所及配电系统设计一、基础资料1、全厂用电设备情况1负荷大小用电设备总安装容量6630KW计算负荷（10KV侧）有功4522KW无功1405KVAR各车间负荷统计见表812负荷类型本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过两分钟将造成产品报废；停电时间超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；全厂停电将造成严重经济损失，故主要车间及辅助设施均为I类负荷。3本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。4全厂负荷分布，见厂区平面布置图。（图81）表81全厂各车间负荷统计表计算负荷序号车间名称负荷类型PJSKWQJSKVARSJSKVA123456789空气压缩车间熔制成型（模具）车间熔制成型（熔制）车间后加工（磨抛）车间后加工（封接）车间配料车间锅炉房厂区其它负荷（一）厂区其它负荷（二）共计同时系数全厂计算负荷IIIIIIIIIIIIIIIII780560590650560360420400440476009545221801501702201501001101682001448097140580058061468658037443443448349854735242、电源情况1工作电源本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110KV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ131500KVA110KV三圈变压器，其短路电压U高中105，U高低17，U低中6。详见电力系统与本厂联接图（图82）。图81厂区平面布置示意图82电力系统与本厂联接示意图供电电压等级，由用户选用35KV或10KV的一种电压供电。最大运行方式按A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式按A变电站两台变压器分列运行考虑。2备用电源拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。3功率因数供电部门对本厂功率因数要求值为当以35KV供电时，COS09当以10KV供电时，COS0954电价供电局实行两部电价。基本电价按变压器安装容量每1千伏安每月4元计费。电度电价35KV005元KWH10KV006元KWH5线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。第一部分高压供电系统设计第1节供电方案的论证及确定该所电源进线可分为35KV和10KV两路，按照要求正常情况下一路运行，一路备用；配电母线为10KV，负荷出线有9回，且主要用电设备均要求不间断供电，停电时间超过两分钟就会造成产品报废，对供电可靠性要求较高，因此考虑配电母线采用单母线分段接线，为了提高供电可靠性，10KV拟采用成套开关柜单层布置。而对于电源进线，则可取两路35KV，两路10KV或一路35KV、一路10KV三种不同的供电方案。1、方案一工作电源与备用电源均采用35KV电压供电。在这个方案中，总降压变电所内装设两台主变压器。工厂总降压变电所的高压侧接线方式可采用单母线分段接线、内桥和外桥接线三种方式。单母线分段接线（A）内桥接线（B外桥接线单母线分段接线可靠性和灵活性高，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保护正常段母线不间断供电，不致使总要用户停电；而两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线。内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电且操作复杂。因而该接线一般适用于线路较长的情况。外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反，适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。当系统中有穿越功率通过主接线为桥形接线的发电厂或变电站高压侧，或者桥形接线的2条线路接入环形电网时，通常宜采用外桥接线。2、方案二工作电源与备用电源均10KV电源供电，两路电源进线均采用断路器分别接在10KV、段母线上。3、方案三工作电源采用35KV电源供电，备用电源采用10KV电源供电。35KV线路经架空线引入总降压变电所，装设一台主变压器，高低压侧各装设一台断路器，接在100KV段母线上，10KV备用电源经一台断路器接在10KV段母线上。第2节供电系统方案的论证工厂供电设计不仅要满足生产工艺提出的各项具体要求，保证安全可靠供电，而且应力求经济合理，投资少，运行维护费用低。对此，需要对上述三个方案进行技术和经济比较，选择一个经济合理的最佳方案。技术经济比较一般包括技术指标、经济计算和有色金属消耗量三个方面。1、方案的优缺点分析1、方案一工作电源与备用电源均采用35KV电压供电。优点供电电压高，线路功率损耗少，电压损失小，调压易解决，要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资，供电安全可靠性高。缺点工厂内要设总降压变电所，占用的土地面积大，总降压变电所要装设两台主变压器，投资及运行维护费用高。2、方案二工作电源与备用电源均10KV电源供电。优点工厂内不设主变压器，可以简化接线，降低了投资及运行维护费用。工厂内不设总降压变电所，可以减少占地面积，减少管理人员及维护工程量。缺点；供电电压低，线路的功率损耗大，电压损失也大，要求的功率因数值高，需增加补偿装置及相关投资，工厂内设总配电所，供电的安全可靠性不如35KV电源。3、方案三工作电源采用35KV电源供电，备用电源采用10KV电源供电。本方案的技术经济指标介于方案一和方案二之间，但是由于原始资料要求两路电源正常时用35KV电源供电，35KV电源停运时采用10KV备用电源供电，10KV备用电源供电时间较少，因此该方案既能满足供电可靠性的要求，而投资也相对较少。2、技术指标计算1、方案一工作电源与备用电源均采用35KV电压供电根据全场计算复核473524KVA，考虑原始资料要求两路电源正常时只用一路供电，工作电源停运时才用备用电源供电，本方案选用5000KVA的变压器两台，型号为S115000/35，电压为35/10KV，查表得到变压器的主要技术数据如下空载短路损耗，负载短路损耗KWP3240。480,781KIUK空载电流，阻抗电压变压器的有功功率损耗2B/NBEJSKSPOP已知N2，N为变压器台数，SJS473524KVA，SBE5000KVA。所以，2350247381234BKWP变压器的无功功率损耗KVASUNQBEJSBEK2055024735017250148/SIN22BE0B）（）（）（35KV线路的功率KVAQPSW4821604520,32JSJSJSBJJS，35KV线路的功率因数，合格。904COS94082/5/JSS导线在运行中，因其中有电流流过，将使导线温度升高，温度升高将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的弧垂。为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即IJSIYX。按照国家电线产品技术标准规定，经过查表，35KV线路选用LGJ35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为25M。查表得R0085/KM,X00417/KM。电压损失电压损失合格。）（,751365035/62408JSJSRKVUKMLUEQXLP2、方案二工作电源与备用电源均10KV电源供电。根据全厂计算负荷SJS473524KVA，可以计算出10KV线路的负荷电流。，合格功率因数9502473/45/COS10273/JSJSJSPAUSIE根据导体的发热条件，10KV线路选用LGJ70钢芯铝绞线架设，几何均距确定为15米。查表得R0046/KM，X00365/KM。电压损失电压损失不合格。）（,501310/5436426JSXJSRKVUKVKMLUEQLP电压损失过大，为了降低电压损失，10KV线路考虑选用LGJ120钢芯铝绞线架设，几何均距确定为15M。查表得R0027/KM，X00335/KM。电压损失电压损耗仍然偏高。）（,5018010/543427RJS0JSKVUKVKMLUEQLP3、方案三工作电源采用35KV电源供电，备用电源采用10KV电源供电。1）35KV电源供电时根据全厂计算负荷为473524KVA，厂内总降压变电所设一台容量为5000KVA的主变压器，型号为S115000/35，查表得到变压器的主要技术数据如下空载损耗P0432KW，短路损耗PK3138KW，阻抗电压UK7，空载电流I0048。变压器的有功功率损耗2BEJSK0B/N1）（SPP已知N1，N为变压器台数，SJS473524KVA，SBE5000KVA。所以，。）（KW3250/2473813241B变压器的无功功率损耗KVASUNQBEJSBEK38502473501750140/SIN2BEB）（）（）（35KV线路的功率KVAQPSW487613450,2222JSJSJSBJJS，35KV线路的功率因数，合格。903COS9304876/5/JSS导线在运行中，因其中有电流流过，将使导线温度升高，温度升高将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的弧垂。为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即IJSIYX。按照国家电线产品技术标准规定，经过查表，35KV线路选用LGJ35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为25M。查表得R0085/KM，X00417/KM。电压损失电压损失合格。）（,7513603/45498XRJS0JS0KVKVUKVKMLUEQLP2）10KV备用线路供电时计算负荷仅考虑一级负荷之用，根据设计任务书要PJS3724KW，QJS10476KVA，,5386104722JS2JSJSKVAS由此可计算出10KV备用线路的负荷电流IJS。UI3/5863/EJSJ）（根据导体的发热条件，10KV线路考虑选用LGJ120钢芯铝绞线架设，几何均距确定为15M，L7KM，查表得R0027/KM，X00335/KM。可以计算出10KV备用线路的电压损失。,50159010/7643726RJS0JS0KVKVUKVKMLUEQLP）（电压损耗仍然偏高。但是作为备用电源，因其工作时间较短，基本能满足要求。4、方案比较通过对三个方案的技术指标进行分析计算，得出以下结论方案一供电可靠，运行灵活，线路损失小，但因装设两台主变压器和三台35KV断路器，导致投资增大。方案二工作和备用电源均采用10KV线路，无须装设主变压器，投资小，但线路损耗大，电压损失严重，无法满足一级负荷长期正常运行的要求，故不予考虑。方案三介于方案一和方案二之间，正常运行时，线路损耗低，电压损失小，能满足一级负荷长期正常工作的要求。35KV线路故障和检修时，10KV备用线路运行期间，电压损失较大，但这种情况出现的几率较小，且运行时间不长。从设备投资来看，方案三比方案一减少一台主变压器和两台35KV断路器，投资大为降低，至于备用线路电压损失问题，可以采用提高线路导线截面的办法来降低电压损失。综上所述，选定方案一和方案三，由经济估算比较可知，方案三的综合投资及年运行费均低于方案一。从供电的可靠性、灵活性、经济性三方面综合考虑，决定采用方案三，即采用正常运行时35KV单回路供电，备用电源10KV线路供电的方案。第二部分电气主接线的设计1、设计原则电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。1、可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电的可靠性是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。2、灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面1）操作的方便性2）调度的方便性3）扩建的方便性3、经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常涉及应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要总以下几个方面考虑1）节省一次投资2）占地面积少3）电能损耗少。2、电气主接线图（见附图1）说明1、总降压变电所设一台主变压器，型号为S115000/35，以35KV架空线从电网中引入作为工作电源，在变压器的高压侧装设一台型号为ZN535/1000的真空断路器，便于变电所的控制和检修。2、主变压器的低压侧经真空断路器接在10KV段母线上，10KV备用电源从架空线引入经真空断路器接在10KV段母线上，10KV、段母线上装设一台真空断路器，作为母联断路器，三台真空断路器型号均为ZN510/630。3、10KV母线选用LMY型硬铝母线，10KV段母线接各车间的负荷出线共9条，10KV、段母线只接车间一级负荷出线共7条。4、按照设计要求，10KV备用电源只有在35KV工作电源停运及主变压器故障和检修时才投入使用，因此，在正常运行时，主变压器两侧断路器都合上，10KV母联断路器合上，备用电源断路器起断开。在备用电源断路器上装设备用电源自动投入装置（APD），当工作电源故障时，自动投入备用电源，保证一级负荷车间的正常供电。第三部分短路电流计算1、简述短路的原因、种类用户供配电系统要求安全、可靠、不间断地供电，以保证生产和生活的需要。但是由于各种原因，系统难免出现故障，其中最严重的故障就是短路。所谓短路，是指供配电系统正常运行之外的相与相或相与地之间的“短接”。短路发生的原因是多种多样的，主要有1电气设备存在隐患，如设备的绝缘材料自然老化、绝缘材料机械损伤、设备缺陷未被发现和消除、设计安装有误等。2运行、维护不当，如不遵守操作规程而发生误操作，技术水平低，管理不善等。3自然灾害，如雷电过电压击穿设备绝缘，特大的洪水、大风、冰雪、地震等引起的线路倒杆、断线，鸟、老鼠及蛇等小动物跨越裸露的导体等。2、短路计算的目的为确保电气设备在短路情况下不致损坏，减轻短路危害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。计算短路电流的目的是1选择和校验电气设备。2进行继电保护装置的选型与整定计算。3分析电力系统的故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施。4确定电力线路对通信线路的影响等。3、短路计算基本假设；选择和校验电气设备时，一般只需近似计算在系统最大运行方式下可能通过设备的最大三相短路电流值。设计继电保护和分析电力系统故障时，应计算各种短路情况下的短路电流和各母线接点的电压。要准确计算短路电流是相当复杂的，在工程上多采用近似计算法。这种方法建立在一系列假设的基础上，计算结果稍偏大。基本假设有1忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中各元件参数恒定。2忽略各元件的电阻。高压电网中各种电气元件的电阻一般都比电抗小得多，各阻抗元件均可用一等值电抗表示。但短路回路的总电阻大于总电抗的1/3时，应计入电气元件的电阻。此外，在计算暂态过程的时间常数时，各元件的电阻不能忽略。3忽略短路点的过渡电阻。过渡电阻是指相与相或者相与地之间短接所经过的电阻。一般情况下，都以金属性短路对待，只是在某些继电保护的计算中才考虑过渡电阻。4除不对称故障处出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以看做三相对称的。4、短路计算的方法1根据主接线，绘制干线图。确定短路点、最大、最小两种运行方式。2选区基准值、计算各个单元的电抗标么值。3画出等值电抗图、网络简化图。对于无限大容量系统取短路点的等效电抗倒数作为短路电流标么值，然后乘以短路电流标准值求出短路电流实际值；对于有限容量系统根据各支路计算电抗查短路电流运算曲线得出各个支路短路电流标么值，然后乘以短路电流基准值得出各支路电流实际值。4根据短路电流计算出短路冲击电流ISH、短路电流的最大有效值ISH、短路电流热效应QK。5、短路点的确定为了选择高压电气设备、整定继电保护，需要计算总降压变电所35KV侧、10KV母线以及厂区高压配电线路末端（即车间变电所高压侧）的短路电流，但是又去工厂厂区不大，总降压变电所到最远的车间距离不过几百米，因此，10KV母线与10KV配电线路末端的短路电流差别较小，故只计算主变压器高压侧和低压侧两边的短路电流，即短路点确定在主变压器的高低压两侧，如图31所示。图31短路电流计算接线图6、短路电流计算1、基本等值电路图计算各元件的电抗标么值设基准容量SJ1000MVA，基准电压UJ137KV，UJ2105KV，根据已知条件就可以求出元件的电抗标么值（为书写方便，标么值符号省略）1）电源XX520198/DJXS2）三卷变压器X105（UK12UK13UK23）/100（SJ/SBN）05（105176）/100（1000/315349X205（UK12UK23UK13）/100（SJ/SBN）05（105617）/100（1000/315008计算式按正值计算）3）线路X1X0LSJ/UJ120451000/3721464）双卷变压器XB（UK/100）（SJ/STN）（7/100）（1000/5）142、最大运行方式下的短路电流IK1）等值电路图2）短路电流IK因为JKJKKJJ3X1X13USIIUSI，得到，76514084932150216B12XK21）（）（）（）（X当K1点发生短路时MVASIKIIJK269107534512I3706KSHK当K2点发生短路时MVASIKIIJK5610743519I1762KSH2K3、最小运行方式下的等值电路图1）等值电路图VASIJK5101924、短路电流计算结果表运行方式短路点短路电流IK（KA）冲击电流ISH（KA）短路容量SD（MVA）K142107269最大运行方式K2317956K1281717180最小运行方式K2287151第四部分主要电气设备选择第1节电气设备选择的一般原则1、概述电气设备的选择是电气设计的主要内容之一，尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。2、电气设备选择的一般条件及原则1、按正常条件选择电气设备1）额定电压；2）额定电流；3）当地环境条件；2、按短路条件校验电气设备1）热稳定校验IT2TQKQ短路电流产生的热效应IT、T电气设备允许通过的热稳定电流和时间2）动稳定校验IESISHIES电气设备允许通过的动稳定电流幅值；ISH短路冲击电流幅值第二节35KV侧电气设备的选择主要设备包括高压断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器和避雷器。举例一、35KV断路器选择1、高压断路器的选择及校验原则高压断路器的选择主要考虑一下方面1）断路器种类和型式的选择一般35KV回路的断路器多选用真空断路器，也可用SF6断路器。2）额定电压、额定电流选择UNUNS、INIMAX3）开断电流选择高压断路器的额定开断电流INBR，不应小于实际开断瞬间的短路次暂态电流I，即INBRI4）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流INC1不应小于短路电流最大单击值INC1。INC1INC15）短路热稳定和动稳定IT2TQK，IESISH2、35KV断路器的选择主变35KV供电回路最大持续工作电流为AUSI48235/503/NN）（根据规定，在发电机、变压器回路一般考虑105倍的额定电流，故IMAX105IN1058248866A，UN35KV根据35KV断路器的UN、IMAX及安装在屋外的要求，查表，选择ZW635/600型断路器。根据上一章计算出的短路电流值IIK42KA，ISH107KA，取短路假想时间TIMA15S，则QKIK2TIMA422152636（KA2S根据计算出的有关参数，列表进行比较，见下表计算数据条件ZW635/600型断路器结论UNS35KVUN35KV合格IMAX866AIN600A合格IK42KAINBR9KA合格ISH107KAINC121KA合格QK2636（KA）2SIT2T922162（KA）2S合格ISH107KAIES21KA合格由选择结果可见各项条件均能满足，故所选ZW635/600型断路器合格。二、35KV隔离开关选择隔离开关是电力系统中常用的电气设备，它可以在电气设备检修时，将被检修设备与电源电压隔离，以保证检修工作的安全，也可以与断路器配合使用，根据需要实现变电所的倒闸操作，还可以分合一些小电流电路，其选择及检验原则同断路器。由于选择的隔离开关与35KV断路器在同一回路，因此其UNS、IMAX、ISH、QK计算数据与断路器相同，安装在室外，查表，选择GW535/60072隔离开关，列表进行比较计算数据条件GW535/60072隔离开关结论UNS35KVUN35KV合格IMAX866AIN600A合格ISH107KAIES72KA合格QK2636（KA）2SIT2T16241024（KA）2S合格由表中可以看出，所选GW535/60072隔离开关合格。三、35KV电压互感器的选择1、电压互感器选择原则（1）电压互感器的种类和型式。电压互感器应根据装设地点和使用条件进行选择1）在635KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；110220KV配电装置当容量和准确级满足要求时，宜采用电容式电压互感器，也可采用油浸式；500KV均为电容式。2）三相式电压互感器投资省，但仅20KV以下才有三相式产品。3）用于接入精确度要求较高的计费电能表时，可采用三个单相电压互感器组或两个单相电压互感器接成不完全三角形，而不宜采用三相式电压互感器。（2）一次额定电压和二次额定电压的选择。（3）接线方式选择。电压互感器的接线方式有以下几种。1）一台单相电压互感器用于110KV及以上中性点接地系统时，测量相对低电压；用于35KV及以下中性点不接地系统时，只能测量相间电压，不能测量相对地电压。2）三相式电压互感器（应用于315KV电压等级）及三台单相三绕组电压互感器构成YNYND11接线，或YNYD11接线（适用于各个电压等级），其二次侧星形绕组用于测量相间电压或相对地电压。需抽取同期并列电压时B相接地（Y接线），否则为中性点接地（YN接线）；而剩余绕组三相首尾串联接成开口三角形，在中性点不接地的电力系统中，供交流电网绝缘监视仪表与信号装置使用，在中性点直接接地的电力系统中，供接地保护使用。（4）容量和准确级选择。根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择电压互感器的准确级和额定容量。35KV电压互感器二次负荷表负荷AB相BC相仪表名称仪表型号电压线圈数目每个线圈消耗功率（W）COSPABQABPBCQBC电压表ITIV145145功率表IDIW10751075075有功表DSI115038057139057139无功表DXI115038057139057139合计6392781892782、求各项负荷OBCBCOABAB222CCBABA9456503/891/S0737/6/96839SPVAQSPA相负荷为AR4903072SIN96310SIN31COCOOOABABAAVSQWPA）（）（）（）（B相负荷为AR07430945COS360723SIN9631430945COS360723COS9631OOOBBCABABOOOBBCABABVSSQWSSPB）（）（）（）（）（）（）（）（C相负荷为AR9413072SIN36130SIN31945COCOOOBCBCCVSQWPC）（）（）（）（可见，B相负荷较大，故应按B相总负荷进行选择VAQPSBB8250741622查表可选JDJJ35型单相油浸式电压互感器，其05级的二次绕组额定容量为150VA，由于B相负荷较大，故按B相总负荷进行校验。SB582150/350VA故所选JDJJ35型单相油浸式电压互感器满足要求。四、35KV电流互感器的选择1、选择原则（1）种类和型式的选择。选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择其型式。320KV屋内配电装置的电流互感器，应采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构；35KV及以上配电装置宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器；有条件安装于断路器或变压器瓷套管内，且准确级满足要求时，应采用价廉、动热稳定性好的套管式电流互感器。（2）一次回路额定电压和电流的选择。（3）准确级和额定容量的额选择。为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。对测量精确度要求较高的大容量发电机和变压器、系统干线、发电企业上网电量、电网或供电企业之间的电量交换的关口计量点，宜用02级；装于重要回路（如中小型发电机和变压器、调相机、厂用馈线、有收费电能计量的出现等）中的互感器，准确级应采用0。205级；对供运行监视、100MW及以下发电机组的厂用电、较小用电负荷以及供电企业内部考核经济指标分析的电能表和控制盘上仪表，其电流互感器应为051级。当所供仪表要求不同的准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。35KV电流互感器二次负荷表A相B相C相仪表名称仪表型号电流线圈数目VAVAVA电压表ITIA1301230123012功率表IDIW114500581450058有功表DSI10500205002无功表DXI10500205002合计545021830125450218根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点的要求，查表初选LCW35型油浸式电流互感器，因所选电流互感器除用于电流测量和继电保护外，还用于电度计量，故应选用05级，其二次负荷额定阻抗为2，互感器变比150/5，热稳定电流IT65KA，动稳定电流IES100KA。由于选择的隔离开关与35KV断路器在同一回路，因此其UNS、IMAX、ISH、QK计算数据与断路器相同，即ISH107KA，QKIK2TIMA422152636KA2S。由上表可以看出，A、C相负荷最大，为SN545VA,其阻抗为RARCSN/I2N2545/520218电流互感器接线为不完全星型接线，连接线的计算长度则，L3E28CA2M81208/103751R/C）（）（）（NZLS故选用标准截面为25MM2铜线。热稳定校验，合格。S652S362T2KKAIKAQ式中IT为1S时的热稳定电流；动稳定校验，合格。KA10I710IESSH由此可见，所选LCW35型油浸式电流互感器满足要求。第三节10KV侧电气设备的选择选择设备的方法与35KV选择时相同。1、变压器低压侧及备用进线设备的选择10KV侧选择电气设备参数比较表设备型号计算数据断路器ZN510/630隔离开关GN610T/600电压互感器JDJ10电流互感器LAT10300/5UNS10KV10KV10KV10KV10KVIMAX273A630A600A600A300/5AISH785KA50KA52KA57KAQKIK2TIMA1442KA2S1600KA2S1600KA2S900KA2S根据上述列表比较，各种条件均满足，故所选设备合格。2、10KV馈电线路设备的选择以负荷最大的空气压缩车间为例，选用GG10型高压开关柜，高压开关柜一般柜宽1M，进线柜最宽为15M，由于采用标准柜，故不必选择支持绝缘子。见下表10KV馈电线路选择电气设备参数比较表设备型号计算数据断路器ZN610/300隔离开关GN810/600电流互感器LAT10300/5UNS10KV10KV10KV10KVIMAX273A300A600A300/5AISH785KA33KA50KA57KAQKIK2TIMA1442KA2S576KA2S784KA2S900KA2S可见各种条件均满足，所选设备合格。3、10KV母线的选择1）导线类型的选择10KV设备为户内成套配电装置，考虑方便布置、大电流、配线合理等因素，10KV配电装置采用硬导体。2）按经济电流密度选择截面在正常情况下，各回路的持续工作电流AUSIIN1305013051NGMAX考虑环境条件，查表得综合校正系数K088，所以KI480/1/GMAXA查表，选用404MM矩形铝导体，平放时允许电流为456A，S160MM2，满足最大持续工作电流的要求。GG10型高压开关柜一般柜宽1M，进线柜最宽为15M，由于采用标准柜，故不必选择支持绝缘子。第五部分配电装置设计1、配电装置的分类及特点配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的成为装配配电装置；在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电路成套后运至现场安装使用的成为成套配电装置。1、屋内配电装置的特点由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响；外界污秽空气对电器影响较小，可以减少维护工作量；房屋建筑投资较大，建设周期长，但可采用价格较低的户内型设备。2、户外配电装置的特点土建工作量和费用较小，建设周期短；与屋内配电装置相比，扩建比较方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；与屋内配电装置相比，占地面积大；受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；不良气候对设备维修和操作有影响。3、成套配电装置的特点电器布置在封闭或半封闭的金属（外壳或金属框架）中，相见和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；所有电器元件已在工厂组装成一体，如SF6全封闭组合电器、开关柜等，大大减小现场安装工程量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高。2、配电装置的设计要求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而成的总体装置。其作用是在正常运行情况下接受和分配电能，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、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。配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠和维护方便。发电厂和变电站的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时必须满足节约用地，运行安全和操作巡视方便，便于检修和安装，节约材料，降低造价等要求。配电装置的设计需满足以下要求1、满足安全净距的要求；2、施工、运行和检修的要求；3、噪声的允许标准及限制措施；4、静电感应的场强要求和限制措施；5、电晕无线电干扰和控制。3、35KV和10KV配电装置设计1、35KV进线架构、35KV变压器及其他电器设备均采用户外布置，进线架构均为平行布置。2、10KV配电装置采用成套户内装置。由于10KV电气设备采用成套高压开关柜，因此户内布置比较简单。3、此外，在配电室附件还设控制室和值班室。第六部分主变压器的继电保护设计第1节继电保护概述1、继电保护的基本要求可概括为可靠性、速动性、选择性和灵活性四个方面。1、选择性选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统切除，保证系统在非故障元件仍然继续运行，尽量缩小停电范围。2、速动性快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下的工作时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。3、灵敏性继电保护的灵敏性是指对于保护范围内发生故障或非正常运行状态的反应能力。4、可靠性保护装置的可靠性实在在其规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作情况下，则不应该错误动作。2、继电保护的分类，按其所起的作用可分为主保护、后备保护。1、主保护把反映被保护元件严重故障，快速动作于跳闸的保护装置称为主保护。2、后备保护把在主保护系统失效时备用的保护装置称为后备保护。第2节主变压器继电保护方案选择电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要的电气设备，虽然它有别于发电机，是一种静止的电气设备，结构比较可靠，发生故障的机会相对较少。但它一旦发生故障将会给供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的后果。为了保证变压器的安全运行、防止故障的扩大，按照变压器可能发生的故障，装设灵敏、快速、可靠和选择性好的保护装置是十分必要的。变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障是指发生变压器运行内的线圈相间短路、接地短路，其中最常见的是线圈匝间短路。发生内部故障是很危险的，因为故障点的高温电弧不仅会烧坏线圈绝缘和铁芯，而且会由于变压器油和绝缘材料在高温下强烈气化，严重是将引起油的爆炸，后果严重。变压器油箱外部故障常见的是邮箱外绝缘套管的故障，它可导致引出线相间短路或外壳之间接地短路。变压器的故障包括单相线圈的匝间短路，线圈的多相短路，线圈和铁芯绝缘破坏而引起的接地短路，高压和低压线圈之间的击穿短路以及变压器油箱、套管等漏油和线圈引出线可能出现的故障，还有变压器外部故障引起的过电流和长时间过负荷，都是变压器运行所不允许的。该变电站容量5000KVA的变压器一般应装设以下保护1、瓦斯保护；2、差动保护；3、复合电压过电流保护；4、过负荷保护；5、主变绝缘监视保护等。第3节变压器瓦斯保护瓦斯保护的原理如图61所示，当变压器正常运行时，因为瓦斯继电器里没有气体进入，继电器的触点是断开的，瓦斯继电器不动作；当变压器发生轻微的故障时，瓦斯继电器的一对上触电闭合，构成轻瓦斯保护，其动作后再经过信号继电器发出延时预报信号；当发生严重故障时，瓦斯继电器的一对下触点闭合，构成重瓦斯保护，其动作后再经过信号继电器KS启动保护出口中间继电器KCO，使变压器的进线断路器的跳闸线圈YT得电，跳开主变压器两侧断路器，有效地保护了变压器事故的扩大。此外，为防止变压器换油或进行试验事引起重瓦斯保护误动作跳闸，可利用切换片XB将跳闸回路切换到信号回路。图61主变瓦斯保护原理接线图瓦斯保护动作后，应从瓦斯继电器上部排气口收集气体，进行分析。根据气体的数量、颜色、化学成分、可燃性等，判断保护动作的原因和故障性质。瓦斯保护能反应油箱内各种故障，且动作迅速、灵敏性高、接线简单，属于变压器的主保护之一，但不能反应邮箱外的引出线和套管上的故障，故不能作为变压器唯一的主保护，需与差动保护配合共同作为变压器的主保护。第4节变压器纵差动保护设计中降压站主变压器容量为5000KVA，装设总差动保护。纵差动保护的原理接线如62图所示。纵差动保护用于保护变压器绕组和引出线间的相间短路，其原理是正常运行和外部故障时，保护不会动作，如图62A所示，变压器高压侧和低压侧两部分都有电流流过，在选择电流互感器的变比及连接时，要使两侧的互感器二次侧电流I2和I2大小相等，方向相反，因此在差动继电器KD中流过的电流IJI2I20，继电器不会动作。当变压器发生内部相间短路故障时，保护装置动作，如图62B所示，此时只有接于电源侧的电流互感器1TA有短路电流流过，其二次侧的电流为I2D，而接于负荷侧的电流互感器4TA的一二次侧电流均为0，此时流入差动继电器KD的电流IJI2D，当差动继电器KD的整定值小于此电流时，则差动继电器KD动作，发出信号和跳闸。图62A正常运行时图62B故障时图62变压器差动保护原理接线图为了抑制电流互感器计算变比与实际变比不同引起的不平衡电流以及变压器本身励磁涌流所产生的不平衡电流，采用BCH2型差动继电器进行消除。差动线圈（工作绕组）的作用在正常运行及外部故障的情况下，通过差动线圈的电流仅是不平衡电流，其对线圈的影响可以被不平衡线圈消除到最小程度，不至于使差动继电器动作，当保护区内部故障，由于短路电流通过差动线圈，电流继电器即可迅速动作切除故障。两个不平衡线圈的作用原理由于变压器两侧电流互感器变比不能完全匹配，其两侧的二次电流不相等，则在变压器正常运行时，差动线圈中将有不平衡电流通过，为了消除这个不平衡电流的影响，通常将不平衡线圈接入二次电流较小的一侧，适当地选择平衡线圈的匝数，使其所产生的磁势能完全抵消油变比不匹配所引起的磁势，则在二次线圈中就不会感应电势，因而继电器中也没有电流，达到消除不平衡电流的目的。短路线圈的作用原理主要用来消除不平衡电流中的非周期分量电流，以提高保护动作的可靠性。图63BCH2型继电器差动保护原理接线图BCH2型差动继电器的结构原理如图63所示，BCH2差动继电器具有一个差动线圈WCD，一个二次线圈W2，两个平衡线圈WPH1和WPH2以及有WD和WD组成的短路线圈。BCH2型差动继电器的动作安匝数为60安匝，差动线圈在5、6、8、10、13、20匝处有抽头，因此，继电器的相应动作电流可整定为12、75、6、46、3安，如果平衡线圈不使用，还可以将平衡线圈作为差动线圈来使用，这时继电器差动线圈的最多匝数为39匝，相应的最小动作电流为154安。BCH2型差动继电器的短路线圈相等，并且有抽头可以改变，当抽头位于不同位置时它们的匝数不同，改变匝数可以得到继电器躲开非周期分量不同的特性，即直流分量越大，所要求的一次交流动作电流也越大，说明了速饱和变流器的作用直流分量不变，短路线圈匝数越多，所要求的一次动作电流也越大，这就看出了短路线圈的作用；无直流分量在上述短路线圈各插头位置时，动作安匝不变。因此要改变动作安匝就必须改变两个短路绕组的比数，即保持两个短路绕组的比值不变，设置两组平衡绕组的目的是为了适用于三绕组变压器。如果用于双绕组变压器，其中一组平衡绕组可以当作差动线圈来使用，或者将两组平衡绕组分别接入差动回路的两臂中，使平衡更加精确，差动保护十分重视电流互感器的极性及差动继电器接线的准确性，以免引起误动作。采用BCH2型继电器的主变差动保护整定计算如下计算各侧额定电流及变比参数名称35KV侧10KV侧主变额定电流A482350/IN）（AI94275103/N）（电流互感器接线方式三角形星形电流互感器一次电流量I611NI1N电流互感器变比305/1TAK605/31TAK电流互感器二次侧电流量I76482NAI84927N取二次侧额定电流值大的一侧为基本侧。IN2IN2即35KV侧为基本侧，以下条件确定保护装置的一次动作电流。1）躲过励磁涌流IACTKRE1I1KRE1取132）躲过外部故障时的最大不平衡电流IACTKRE1IUNR。MAX1318572414A上述计算中最大者为基本侧保护的计算动作电流，用IA。C表示。即IAC2411A。计算差动继电器动作电流，确定基本侧工作线圈的匝数1）差动继电器动作电流的计算值为A94130243/KII1TAACONKAC2）基本侧工作线圈的计算匝数为NOPCANO/IKAC60139443匝ANO继电气动作安匝，ANO60安匝3确定基本侧继电器工作线圈的实际匝数为NOPANSANBA1415匝NSA差动线圈的实际整定匝数，取NSA4匝NBA1第一组平衡线圈的实际匝数，取NBA11匝取NOPANOPC，此时继电器的实际动作电流为IKACANO/NOPA60512A确定非基本侧继电器平衡线圈匝数计算匝数为NBC2NOPA（I1N2/I11N2NSA5（476458）4119匝I1N2基本侧二次额定电流I11N2非基本侧二次额定电流取与NBC2相近的匝数为实际匝数NBA2计算相对误差FZAFZA（NBC2NBA2）/（NBC2NSA）（1191）（1194）0037因FZA005，符合IUNR。MAX计算，计算有效。短路线圈抽头的确定因中、小型变压器由于励磁涌流倍数大，内部故障时短路电流中的作用周期分量衰减较快，对保护装置的动作时间可降低要求，因此选择较大匝数的抽头，C1C2或D1D2。所以本降压站主变的抽头选用C1C2。灵敏度校验已知105KV侧最小运行方式下三项短路电流为2800A，则两项短路电流为（三项短路电流与两相短路电流相差）。2/3AI8420/3F2MIN把105KV侧两项短路电流折算到35KV侧，由于电流互感器接触三角形，所以35KV侧电流互感器的一次折算电流为AI91253/08243KMIN从以上可得出灵敏系数为KSENIKMIN/IACT1259924275192，满足规定要求。第五节变压器复合电压起动过电流一、复合电压起动过电流保护工作原理复合电压起动过电流保护是低电压起动过电流保护的一个发展，其原理接线图如图64所示。图64复合电压过电流保护原理接线图负序电压继电器KVN和低电压继电器KV组成复合电压元件。当发生各种不对称短路时，由于出现负序电压，继电器KVN动作，其常闭接点打开，KV失电，其常闭接点恢复闭合，启动中间继电器KM，其接点闭合。这时电流继电器1KA3KA应短路故障至少应有两个动作，其常开接点闭合启动时间继电器KT。经KT的整定延时后，接点闭合，KS得电常开节点闭合发信。保护出口中间继电器KCO得电，其常开触点闭合，跳开变压器两侧断路器。当发生三相对称短路时，由于没有负序电压，KVN不动作，其常开接点闭合，但低电压继电器KV在三相短路时因电压UAC降低，KV得电，其常闭触点闭合，起动中间继电器KM，其接点闭合，与电流继电器一起，按低电压启动过电流保护的动作方式作用于跳闸。负序电压继电器的动作电压U20P按躲开正常运行情况下负序电压滤过器输出的最大不平衡电压整定。根据经验，取U20P（006012）UN。复合电压启动的过电流保护可以