广西电力职业技术学院毕业设计

广西电力职技术学院电力工程系 毕业设计（论文）任务书 课题名称 35KV 变电站电气主接线 及主变保护 专 业 供用电技术 班 级 电力 1107 班 学 号 2021107 姓 名 指导教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 毕业设计（论文）的有关说明 1. 毕业设计（论文）的性质和目的 毕业设计（论文）是高等职业学校培养工科应用型学生的一个 重要实践性教学环节，是在学生学完全部课程，并完成必要的课程 设计和实习、实训的基础上进行的，与其他教学环节彼此配合，是 前面各个教学环节的继续、深化和提高，其内容应符合专业培养目 标与规格要求。毕业设计（论文）环节，除可以培养和锻炼学生综 合应用所学的专业理论和技能、独立工作的能力和创造能力外，还 能培养学生良好的职业道德、意志品质、心理承受能力和团结协作 精神等，使他们毕业后能尽快地适应工作岗位。 2毕业设计（论文）内容 2.1 题目： 35 kV 变电站电气主接线及主变保护。 2.2 图纸（两张）： 2.2.1 用 CAD 绘制一张完整的 35kV 降压变电站的电气主接线图， 用 A3 纸打印出图。电气主接线图中至少应包括主变、母线、 电压互感器、电流互感器、断路器、隔离开关、接地刀闸、 避雷器、熔断器、刀熔开关以及电容补偿装置等设备，各设 备还必须有标注的型号或参数。 2.2.2 用 CAD 绘制一张完整的主变继电保护展开图，用 A3 纸打 印出图。 2.3 正文部分包括： 2.3.1 按照上述所列电气设备的顺序，依次说明它们的作用、结构、 型号或参数的含义、基本工作原理及设备的特性。 2.3.2 说明电气主接线的运行方式及其特点 2.2.3 依次说明主变的各种保护的配置，以及它们各自的动作过程。 3. 毕业设计（论文）的注意事项 3.1 毕业设计（论文）要求独立完成，正文内容和绘图样式，若有 30%以上部分与他人的雷同，或者出现复制粘贴痕迹者，均判 为不及格； 3.2 毕业设计（论文）加装封面（封面颜色按 1107、1108、1109、1118 班 顺序，依次为浅黄、浅绿、浅红、 浅灰色）后，把所有内容用 A4 纸打印（双面打印） ，按次序装 订成册，截止时间（暂定）是 2013 年 7 月 9 日。随即按照各班 指导老师的安排，于 7 月 10、11 和 12 日带上论文参加毕业答 辩。 3.3 除了“成绩评定”及“教师签名”部分由教师填写以外，其余 空白处均有学生完成。 3.4 题目为宋体二号字；正文为宋体四号字，单倍行距。 广西电力职业技术学院毕业设计（论文） 姓名 学号 2021107 专业 供用电技术 年级 大二 指导教师 吴畏 毕业设计（论文）正文 35kV 变电站电气主接线及主变保护 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整 电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。 变电站起变 换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设 备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护 装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。 变电站的主要设备 和连接方式，按其功能不同而有差异。 电气主接线是把变电站、断路器等按预期生产流程连成的电路。电气主接 线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为 传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主接线代表了 变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设 计的首要部分。它表明了变压器，线路和断路器等电气设备的数量和连接方式 及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。 1、电气设备的作用、结构、型号或参数的含义以及基本工作原理。 1.1 主变 作用： 交换交流电压、交换交流电流和交换阻抗。 结构： 线圈、铁芯、主变油箱、变压器油、调压装置、瓦斯继电器、油枕及油位 计、压力释放器、测温装置、冷却系统、潜油泵等组成。 型号： 35kV 主变的型号 SZ9315035 含义： S:三相； Z:有载调压； 9：性能为 9； 3150：容量为 3150kVA 35：原边额定电压 35kV。 基本工作原理： 变压器根据电磁感应原理制成的。一般有初级和次级两个互相独立绕组， 这两个绕组公用一个铁芯，变压器初级绕组接通交流电源，在绕组内流过交变 电流产生磁势，于是闭合铁芯中就有交变磁通。初、次级绕组就能感应出相同 频率的交流电。 1.2 母线 作用： 汇集分配和传送电能。 结构： 母线按其结构分为硬母线、软母线、封闭母线三大类。 （1）硬母线:按几何形状分为矩形母线、槽形母线和管形母线；按材质分为 铜母线、铝母线、钢母线。 （2）软母线：分为铝绞线、铜纹线和钢芯铝线。 （3）封闭母线:将母线用非金属材料制成的外壳保护起来的一种母线结构。 型号： 10kV(低压侧)母线 LMY-60*6： L:铝； M:母线； Y:硬； 60*6：母线的宽*厚（mm） 。 基本工作原理： 以母线上接入两条线路为例，当其正常羽协或者母线外部短路时流入母线 与母线的电流，它们的大小相等、相位相差 180。当母线上发生短路时，短路 电流均流向母线短路点，如果提供短路电流电源的电动势同相位，而且两支路 的短路阻抗角相同时，两个电流就同相位，其相角差为 0。因此，可由比相元 件来判断母线上是否发生故障。这种母线保护只反映电流间的相位，因此具有 较高的灵敏度。 设备特性 （1）可扩展性。 （2）安全性。 （3）线路优化。 1.3 电压互感器 作用： 把高电压按比例关系变换成 100V 或者更低等级的标准二次电压，供保护、 计量、仪表装置使用。将高电压与电气工作人员隔离。 结构： 它的结构和变压器很相似，也有两个绕组，一个叫一次绕组，一个叫二次 绕组。两个绕组装在或绕在铁芯上。两绕组之间遗迹染整与铁芯之间都有绝缘， 使两个绕组之间以及绕组与铁芯之间都有电气间隔。 型号： 35kV(高压侧)电压互感器 JDJ-35 的含义： J：电压互感器； D：单相； J：油浸式； 35：电压等级（kV） 。 JDJ-10 的含义： J：电压互感器； D：单相； J：油浸式； 10：电压等级（kV） 。 基本工作原理： 它的原理与变压器基本相同，基本结构也是铁芯和原、副绕组。特点是容 量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身阻抗很小， 一旦发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔 断器，副边可靠接地，以免绝缘损坏时，副边出现对地高电位而造成人身和设 备事故，电压互感器在运行时二次侧不准短路。 1.4 电流互感器 作用： 电流交换和电气隔离。可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为 数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途， 结构： 由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、以及构架、壳体、接线端子构成。 型号： 35kV（高压侧）电流互感器 LCW1-35 的含义： L：电流互感器； C：瓷箱式绝缘； W ：户外； 1：设计序号； 35； 电压等级（kV） 。 10kV（低压侧）电流互感器 LDJ2-10 的含义： L：电流互感器； D:单匝； J:加强型； 2：设计序号； 10：电 压等级（kV） 。 基本工作原理： 电流互感器工作原理与变压器基本相同，电流互感器的工作原理相当于二 次侧短路的变压器，用来变流，在二次侧接入电流表测量（可串联多个电流表） 。电流互感器一次绕组的匝数较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流 （I1） 通过一次绕组时，产生按比例减小的二次电流（I2）,二次然欧洲匝数较多， 与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路。电流互感 器 的二次侧不能开路。 1.5 断路器 作用： （1）断路器又叫空气开关，具有短路保护、过载保护功能。 （2）断路器的作用：当电路发生故障或者异常时，伴随着电流不断升高， 并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁 电路甚至造成火灾。若电路中正确地安装了断路器，那么断路器就会在电流异 常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安 全运行的作用。 （3）保护作用：当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动 装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大， 保护系统中的各类电器设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。 （4）用于控制回路：断路器可以正常情况下接通和断开高压电路中的空 载及负荷电流。在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合，迅速切断 故障电流，防止事故扩大，从而保证系统安全运行。 结构： 主要结构大体分为导电部分，灭弧部分，绝缘部分，操作机构部分。 型号: 35kV(高压侧)断路器 LN8-40.5 的含义： LN：高压户内 SF6 断路器； 8：设计序号； 40.5：最高工作电压 （kV） 。 10kV(低压侧)断路器 ZN2812 的含义： ZN:户内真空断路器； 28：设计序号； 12：最高工作电压（kV） 。 基本工作原理： 断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱抠器、外壳等构成。工 作中，使用断路器的三副主触头串联在被控制的三相主回路中，按下接通按钮 时，处于状态。歪理是锁扣反作用弹簧的反力，将固定锁扣上面的动触头与静 触头闭合，并由锁扣锁住搭钩使动静触头保持闭合，开光处于接通状态。当短 路时，大电流（一般 10 至 12 倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作 机构动作，通过杠杆推动搭钩与锁扣脱开，在反作用的推动下， （电流越大， 动作时间越短） ，动、静触头分开，从而切断电路，使用电设备不致因过载而 烧毁。 1.6 隔离开关 作用： （1）用于隔离电源，将高压检修设备与带电设备断开，使其间有一明显 可看见的断开点。 （2）隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作，以 改变系统运行接线方式。 （3）以接通或断开小电流电路。 结构： 隔离开关主要有导电部分、绝缘部分、传动部分和底座部分组成。 型号: 35kV(高压侧)隔离开关 GW4-35G： GW 高压户外隔离开关; 4：设计序号; 35：电压等级（kV） ； G：改 进型。 10kV(低压侧)隔离开关 GN5-10 的含义： GN：低压户内隔离开关； 5：设计序号； 10：电压等级（kV）. 基本工作原理： 隔离开关，就是由一组静触头与一组动触头组成的开关，没有灭弧能力， 一般用于将电力回路与电源隔开。对于低压隔离开关，一般采用手动操作系统。 而高压隔离开关一般采用电动操作系统。隔离开关的操作机构通过连接管隔离 开关的主动级的绝缘支柱旋转 90 ，底座内的连杆带带另一侧绝缘支柱按相反 方向旋转，实现分、合闸动作，主动级通过极间联动管、带动两个动极转动， 从而保持三相同步动作。机构中的辅助开关与机构主输出相连，在分合闸位置 事发出相应的分合信号。 1.7 接地刀闸 作用: 接地刀闸其实就是电路接地部分的机械式开关。它能在一定时间内承载非 正常条件下的电流，但要求它承载正常电路条件下的电流。按照“安规”的规 定，电气设备检修时，必须进行接地，一般情况是挂“接地线” 。有些地方接 地线不方便，有些地方经常接地线也不方便，且挂接的地线无法和电气设备进 行连锁，常会误操作，出现“带地线送电”的恶性事故，于是就将临时挂接的 地线改为固定安装的接地刀闸，一般有机械闭锁功能，或和隔离开关“连动” 。 结构: 接地刀闸静触头固定在隔离开关的导电管上，懂触头安装在底座上的接地 闸刀钢管的端部。 型号: 35kV(高压侧)接地刀闸 JN22-35/40.5 的含义： JN：高压户内接地刀闸； 22：设计序号； 35：额定电压； 40.5: 短时耐受电流 10kV(低压侧)接地刀闸 JN15-12/31.5 的含义： JN：高压户内接地刀闸； 15：设计序号； 12：额定电压； 31.5： 短时耐受电流。 基本工作原理: 开关柜停电后必须退到检修位置，接地刀闸将三相出线短路后接地，起到 检修安全保护的作用。接地刀闸一般在投入运行（送电）前拉开，在停运（检 修）时投入。 1.8 避雷器 作用: 避雷器通常与被保护设备并联。避雷器的作用是限制过电压以保护电气设 备。避雷器就是在线路或设备上人为地制造绝缘薄弱点即间隙装置，间隙的击 穿电压比线路或设备的雷电冲击绝缘水平低，在正常运行电压下间隙处于隔离 绝缘状态，在过电压下间隙被击穿接地，放电降压起到保护线路或设备绝缘的 作用。避雷器既可用来防护大气过电压，也可用来防护操作过电压。 结构: 避雷器主要由主体元件，绝缘底座，接线盖板和均压环（220KV 以上等级 具有）等组成。 型号: 35kV(高压侧)避雷器 YH5WZ1-51/134 含义： Y:氧化锌避雷器； H：复合绝缘； 5：避雷器的标称放电电流（kA） ； W：无间隙； Z：电站型； 1：通用型号； 51：额定电压（kV） ； 134： 标称放电电流下的残压（kV） 。 10kV(低压侧)避雷器： YH5WR1-17/45 的含义： Y:氧化锌避雷器； H：复合绝缘； 5：避雷器的标称放电电流（kA） ； W：无间隙 R：电容型； 1：通用型号； 17：额定电压(kV); 45:标 称放电电流下的残压（kV） 。 YH5WS1-17/50 的含义: Y:氧化锌避雷器； H：复合绝缘； 5：避雷器的标称放电电流（kA） ； W：无间隙 S：配电型； 1：通用型号； 17：额定电压(kV); 50：标 称放电电流下的残压。 工作原理: 当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护时，避雷器首先放电， 并将雷电流经过导体安全引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护 设备的冲击水平以下，使电气设备受到保护。 1.9 熔断器 作用：是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身的热量使熔体融化， 从而是电路断开的原理制成的一种电路保护器。熔断器其实就是一种短路保护 器，广泛应用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或过载保护。使用时， 熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而断开 电路，起到保护作用。 结构: 熔断器的结构主要由熔体和安装熔体的绝缘管（绝缘座）组成。 型号: 35kV(高压侧)熔断器 RW5-35/100 的含义： RW:户外高压熔断器； 5：设计序号； 35：电压等级（kV） 100: 额定电流(A)。 10KV(低压侧)熔断器 RW3-10/100 的含义： RW:户外低压熔断器； 3 设计序号； 10 电压等级（kV） ； 100:额 定电流（A） 。 基本工作原理: 通电时因电流转换的热量会使熔体的温度上升，在负载正常工作的电流或 允许的过载电流时，电流所产生的热量和通过熔体，壳体对周围环境所辐射散 发的热量能逐步达到平衡；如果散热速度跟不上发热速度时，这些热量就会在 熔体上逐步积蓄，使熔体温度上升，一旦温度达到和超过熔体的熔点时就会使 它液化或汽化，从而断开电流，对电路和人身起到安全保护的作用。 1.10 刀熔开关 作用： 刀熔开关是一种低压开关与熔断器组合成的熔断式刀开关。刀熔开关具有 刀开关和熔断器的双重功能。在配电系统中作为短路保护和电缆、导线的过载 保护。在正常情况下，可不频繁地手动接通和分断正常电流与过载电流，在短 路情况下，由熔体来切断电流。 结构： 刀熔开关常由绝缘底板、动触刀、静触座、灭弧装置和操作机构组成。 型号： 10kV(低压侧)刀熔开关 HR3-600: HR 熔断式刀开关 3：设计序号 600：额定电流 。 基本工作原理： 刀熔开关操作方便，并简化了供电线路，在供配电线路上的应用很广泛， 刀熔开关可以切断故障电流，但不能切断正常的电流，所以一般应在无正常工 作电流情况下进行操作。由于装有中性接线柱，铁壳开关也可作为一般照明等 回路的控制开关之用。高短路电流的配电回路作为电源隔离开关、负荷开关和 应急开关供电路通断及保护之用。 1.11 电容器 作用： 电容器应用于电源电路，实现补偿、旁路、耦合、滤波和储能的作用。 （1）补偿：用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿 电路中，使用这种低频补偿电容电路，以提升放音信号中的低频信号，此外， 还有高频补偿电容电路。 （2）旁路：用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从 信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不 同，有全频域（所有交流信号）旁路电容电路和高频旁路电容电路。 （3）耦合：用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和 其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。 （4）滤波;用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤 波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。 （5）：储能电能，用于必须的时候释放。 结构 电容器就是有两个互相绝缘的板组成，中间多数用一种薄膜隔着，电解电 容两级间是电解液。 型号: TBB10-3000 的含义： T 成套装置 BB：并联电容补偿 10：额定电压（kV） 3000：装置额 定 容量。 工作原理: 电容补偿就是无功补偿或者功率因素补偿。电力系统的用电设备在使用时 会产生无功功率，而且通常是电感性的，它会使电源的容量使用效率降低，而 通过在系统中的适当地增加电容的方式就得以改善。电容补偿时电容和负载是 并联连接的，电容就和电库一样，当负载增大时，由于电源存在内阻，电源输 出电压就会就会下降，由于电容两端要维持原来的电压，也就是电容内的电量 要流出一部分延缓电压的下降趋势。 2 说明电气主接线各部分的运行方式及其特点 1.适用于装有两台及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所。 2.供电可靠性较高。 3.任一主变压器检修或发生故障。通过切换操作，可很快恢复整个供电所 供电，但在高母线或电源进线检修或发生故障时，整个变电所都要停电。 4.无联络时，可供二、三级负荷，有联络时，可供一、二级负荷。 3 依次说明主变的各种保护的配置，以及他们的各自动作过程。 3.1 瓦斯保护 瓦斯保护分为轻瓦斯和重瓦斯保护，瓦斯保护用来反映变压器油箱内部故 障，当变压器油箱发生故障，油分解产生气体或当变压器油面降低时瓦斯保护 应动作。瓦斯保护是反映变压器内部故障最有效、最灵敏的保护装置。瓦斯保 护的主要元件是气体继电器（瓦斯继电器） 。 3.1.1 瓦斯保护的配置： 由气体继电器 KG、信号继电器 3KS、XB、R2 等组成。 3.1.2 瓦斯保护的动作过程： 轻瓦斯触点 KG1 仅作用于信号；重瓦斯触点 KG2 则瞬时作用与切断变压器 个侧断路器，信号继电器 3KS 线圈得电，3KS 开闭合作用于信号，KCO 电压线 圈得电，KCO1、KCO2 闭合，KCO 电流线圈得电，4XB 和 5XB 导通，1QF、2QF 跳 闸，此时 XB 投至号接点，R2 得电，重瓦斯动作。 3.2 纵联差动保护 纵联差动保护是用来反应变压器内部绕组、引出线及套管处的相间短路故 障的一种保护。纵联差动保护采用环流法接线，能正确区分被保护元件的保护 区内、外故障，并能瞬时切除保护区内的短路故障。 3.2.1 纵联差动保护配置： 由 BCH-2 型差动继电器 1K3KD 和信号继电器 2KS 等组成，其保护范围在 电流互感器 1TA、6TA 之间区域。 3.2.2 纵联差动保护动作过程： 1TA 三相或 6TA 三相中任一相发生短路故障或相间短路故障时，相应支路 上的 1KD 或 2KD 或 3KD 得电，相应的开关 1KD 或 2KD 或 3KD 闭合，2KS