课程设计110kv地区变电所设计

110KV地区变电所设计目 录一、 设计任务介绍.4二、 电气主接线的方案确定.6三、 变压器的选择.15四、 电气设备的选择.20五、配电装置的规划.27六、 继电保护配置.29七、 短路电流计算.35八、总结.42九、 参考文献.45十、 附录 任务书.46 附录 主要元件清单.47 附录短路计算.48 附录 断路器热稳定和动稳定的校验.50 附录 电抗器的选择校验.51 附录 电气主线图.52前 言课程设计是本科生培养方案的重要环节，学生通过课程设计，旨在培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力，提高学生实际操作的技能以及分析思维能力，使学生能够掌握文献检索、研究分析问题的基本方法，提高学生阅读外文本书刊和进行科学研究的能力。在作课程设计的过程中，使所学知识得到疏理和运用，它即是一次检阅，又是一次锻炼。我们这次课程设计的任务是110kv地区变电所设计。有同110kv地区变电所作为供用网络中重要的变电一环，它设计质量的好坏直接关系到该地区的用电的可靠性和地区经济的发展，同时也影响到该地区的用电可靠性和地区的经济发展，以及工农业生产和人民生活。本次设计根据有关规定，依据安全、可靠、优质、经济、合理等的要求，为保证对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。 在本次课程设计任务中1和2同学主要负责用CAXA、VISIO等工具软件画绘图部分,以及电气主接线方案确定；冯国艳同学主要负责短路计算和各器件的校验部分，3和4同学主要负责搜集相关资料和其余章节的有关内容并负责审图等工作.最终的设计报告由小组成员共同整定。摘 要由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。设计要求采用35KV近期出线8回，10KV本期出线10回。基于上述条件，变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。形式上采用独立变电站。主变压器采用满足需求的三绕组变压器，一次设备的选取都充分考虑了生产的需要。在防雷上采用通用的防雷设计方法。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。变电站的设计是按照本地区510年后的用电量的满负荷的容量设计的，不必为将来因为容量小而再重建或扩容，一次设计到位，减少了投资，并为变电站的安全稳定供电提供了保障。 在设计中，有设计任务书、设计说明书、设计计算书、 绘图以及参考文献等。第一章 设计任务介绍一、变电站概况1、待设计变电所在电力系统中的地位本变电站为一降压变电所，在系统中起汇聚和分配电能的作用。按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本市近郊新建一中型110kV地区变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。 2、本所建设规模（1）.电压等级：110KV、35KV、10KV其中110kv采用单母分段带旁路接线；35kv采用双母接线；10kv采用双母分段接线。（2）主变：近期2台，远期2台 依照变压器相数、绕组数、绕组接线组别、调压方式、冷却方式等原则选择主变，最终确定选用SFPSZ7-75000/110型号的主变压器。（3）.进出线回路：1110kv侧进线两回，来自两个电源；出线本期四回，远期六回2中压侧电源一回，近期出线八回，远期出线十回3低压侧出线本期十回，远期十六回3.本所的自然条件 地形平坦，海拔500米；位于城市近郊，环境温度（-2036），污染较大。由以上已知条件分析得：采用屋内配电装置二、本所的负荷情况1 35kv侧，I类负荷采用双回路供电；II类负荷占总负荷40%；其余为三类负荷。2 10kv侧，I类负荷采用双回路供电；II类负荷占总负荷35%；其余为三类负荷。3其中I类负荷应有两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏；二级负荷也应有两回路供电，若采用电缆时，必须采用双电缆并列供电，每根电缆应能承担全部二级负荷；三级负荷为一般电力负荷，对供电回路无特殊要求。三、设计结果1.编写设计说明书（1）变电站主变压器台数、容量选择计算及结果；（2）变电站各电压侧主接线分析论证及结果；（3）变电站短路电流计算；（4）断路器、隔离开关选择、校验计算；（5）变电站无功补偿容量计算各主设备选择及校验结果;（6）继电保护配置及整定计算结果；2.编写设计计算书（1）变电站设计水平年负荷计算；（2）短路电流计算；（3）线路导线线型选择计算；（4）线路导线线型电压损耗校验计算；（5）线路继电保护整定计算；第二章 电气主接线的方案确定一、 电气主接线设计的原则 电气主接线是变电所设计的首要任务,也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定与电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。二、变电所主接线设计的基本要求：1）可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行。所以电力系统中任何一个环节故障，都会影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规成的各项规定就是对运行实践经验的总结，设计时应予以遵循。2）灵活性电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的推出设备、切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。3）经济性主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上还应使投资和年运行费用最小，使占地面积最少，使变电站尽快的发挥经济效益。三、变电所主接线实际的原则1)变电站高压侧接线应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线。但在系统主干网上不能采用分支接线。2）在610 KV配电装置中出现回路数不超过5回时一般采用单母线接线方式，出现回路数在6回及以上时采用单母分段接线。当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时可采用双母线接线。3）在35-66KV配电装置中，当出现回路数超过3回时，一般采用单母线分先，当出线回路数为48回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多，出现较多、出现较多、负荷较大或出于污秽地区，可采用双母线接线。4) 在110220KV中，当出线回路数不超过两回时，采用单母线接线，出线回路为34回时，采用单母线分段接线；出线回路在5回及以上时，或当0220KV配电装置在系统中居重要地位，出现回路数在四回及以上时，一般采用双母线接线。5) 当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术要求和规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术又要经济实用。四、主接线的设计形式1.110KV侧主接线方案A方案：单母线分段接线B方案：双母线接线分析：A方案的主要优缺点：母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作。对于双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线母线分段上，以保证对重要用户的供电。一段母线发生故障或检修时必须断开该母线上的全部电源和引出线，减少了系统的发电量，使该段单回线路供电的用户停电。任一出线的的开关检修时，该回路必须停止工作。当出线为双回路时，会使架空线出现交叉跨越。110KV为高电压等级，一旦停电，影响下一级电压等级供电，其重要性较高，因此变电站设计不宜采用单母线分段接线。B方案的主要优缺点：检修母线时，电源和出线可继续工作，不会中断对用户的供电。修任一母线隔离开关时，只需断开该回路。工作母线发生故障时，所有回路能迅速恢复供电。可利用母联开关代替出线开关。便于扩建，但经济性差。双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大，运行中需要隔离开关切断电路，容易引发误操作。单母线分段接线与双母线接线的技术经济比较：单母线分段接线双母线接线可靠性一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段上引接。出线回路数较多，断路器故障或检修较多，母联断路器长期被占用，对变电站不利。灵活性母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。1. 各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。2. 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。经济性当进出线回路数相同的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。结论：A方案一般用于110KV出线为34回的装置中。B方案一般适用于110KV出线为5回极以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。综合比较AB两种方案，并考虑到本变电站110KV出线共6回，且在系统中地位比较重要，所以选择B方案。2.35KV侧主接线方案：A方案：单母线接线B方案：单母线分段接线分析：A方案的组要优缺点：接线简单、清晰、设备少、投资少、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作。出线开关检修时该回路停止工作。任一出线的开关检修时，该回路必须停止工作当出线为双回路时，会使架空线出线交叉跨越结论：B方案一般适用于35KV出线为48回的装置中。综合比较AB两方案，并考虑本变电站35KV远期出线回路数为10回，所以选择B方案单母线分段接线为35KV侧主接线方案3.10KV 侧主接线方案A方案：单母分段接线B方案：双母分段接线分析：A方案的主要优缺点：单母分段接线母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作。对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电。当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该母线上的全部电源和引出线，减少发电量，并使该段单母线供电的用户停电。任一出线的开关检修时，该回路必须停止工作。当出线为双回路时，会使架空线出线交叉跨越。B方案的主要优缺点：双母分段接线：双母分段用分段断路器将工作母线分为WI和WII两段，每段工作母线用各自的母连断路器与备用母线WII相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。当工作母线发生故障时，双母分段接线有一部分用户发生短时停电，可以减小用户停电范围，并在任何时候都备用母线，有较高的可靠性和灵活性。双母线分段接线较多用。双母分段接线一般适用于出现回路数较多的电力系统。所用电气设备较多，投资较大，操作过程复杂，易造成误操作。在任一出线断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电。双母分段接线比双母线接线增加了两台断路器，且隔离开关数量较大，同时也增加了母线的长度，结构复杂，投资增大。结论：A方案一般适用于10KV出线为6回级以上的装置中，B方案 一般适用于出线回路数较多的电力系统中，且可靠性和灵活性较高，并考虑到本发电站10KV出线近期为10回，远期为16回，所以选择B方案双母线分段接线为10KV侧主接线方案。 部分说明:由于该变电所为于城市的近郊，10kv用户都在附近，可以使用电缆接线，可以避免因雷击线路而直接影响到发电机。10KV母线采用双母分段接线，为限制短路电流，母线分段断路器上串接有母线电抗器，电缆出线上串接有线路电抗器，分别用于限制发电厂内部故障和出线故障时短路电流，以便选用轻型断路器。第三章 变压器的选择一、.选择变电所主变压器的基本原则主变压器的容量必须满足网络中可能运行方式时的最大潮流或最大负荷的需要，考虑到发展，主变容量应根据电力系统510年的规划负荷选择。主变的容量，应满足下列条件：或因为（系数法），（单位消耗法）式中：为年均负荷递增率，即每年增长的平均功率的值在设计是具体问题作具体考虑是用户最大负荷（在农业电网最小负荷的计算值一般取最大值的2030%）二、主变压器的台数和型式的选择降压变电所的变压器台数一般不超过两台，对于农村变电所，由于年负荷曲线波动较大、季节性强，所以使用两台主变更为适宜。当用电负荷最大时，两台同时运行。当负荷最小时，一台停运，只有一台运行。当负荷发展需增大容量时，应首先考虑更换大容量的变压器。（农村变常采用母子变电所）在满足的基础上，变压器台数或型式选择的方案可能有两个或两个以上的方案可供选择，尤其是具有三种及以上电压等级的变电所，往往可拟订出各种不同方案。例如：可以选择三卷或双卷变压器，在中性点接地系统中，还可以选用自耦变压器等。根据设计经验表明，不必要列出各种方案，仅列举两个或三个可比方案加以比较，进行比较后才能确定。选择主变压器的方案往往和主接线的方案比较合并进行。设计时，需要计算和考虑以下几个问题：（1）能损耗计算令A为年电能损耗（千瓦小时）双绕组变压器采用下式计算：（讲义63页）一台两台式中：相同的变压器台数，若变压器型式不同应分别计算：每台变压器额定容量（千伏安）S：n台变压器负担的总负荷（千伏安）T：对应负荷S使用的小时数：每台变压器空载有功损耗（千瓦）无功损耗（千伏安） ：每台变压器的短路有功损耗（千瓦），无功损耗（千伏安） K：单位无功损耗引起的有功损耗系数，发电机母线上的变压器取0.02，系统中的变压器取0.10.15三绕组变压器用下式计算：容量比为100/100/100，100/100/66.6，100/100/50时，(2)具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且工程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。自然风冷却，一般适于7500KV以下较小容量变压器；强迫空气冷却，容量大于1000KV的变压器常采用人工风冷；强迫油循环水冷却，这种冷却方式散热率较高，节省材料，减小变压器本身尺寸；强迫油循环风冷却，类似于强迫油循环水冷；水冷变压器，将纯水注入空心绕组中，借助水的不断循环将变压器中的热量带走，但其价格较高。故本所主变压器选用有载三绕组强迫油循环水冷却变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用YN连接,中性点直接接地；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地；10KV系统中性点不接地，绕组都采用连接。故主变参数如表1-1： 表1-1主变参数型号额定电压（KV）阻抗电压(%)空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低13YN，yn0,dSFPSZ 7-75000/110110351022.5138变压器型号中字母代表的含义：S-在第一位表示三相，在第三、第四则表示三绕组F-代表油浸风冷 Z-代表有载调压J-代表油浸自冷L-代表铝绕组或防雷P-代表强迫油循环风冷D-代表自耦，在第一位表示降压，在末位表示升压X-代表消弧线圈三、.所用变台数、容量、型式的确定对大中型变电所，通常装设两台站用变压器。因所用负荷较重要，考虑到该变电所具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高所用电的可靠性和灵活性，所以装设两台所用变压器，并采用暗备用的方式。所用变压器容量选择的要求：所用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台所用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其所用负荷则由完好的所用变压器承担。 考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。故所用变参数如图1-2：表1-2所变参数型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压高压高压分接范围低压S9-200/1010;6.3;65%0.4Y,yn00.482.61.34第四章 电气设备的选择 电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确的选择载流导体和电气设备。各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。电气设备与载流导体的设计，必须执行国家有关的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便为经后扩建留有余地。一、电气设备选择的一般要求1.应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需求；2.应按当地环境条件校核；3.应力求技术先进和经济合理；4.选择导体时应尽量减少品种；5.扩建工程应尽力使新老电器型号一致；6.选用的新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格；7.按短路条件来校验热稳定和动稳定。8.验算导体和110KV以下电缆短路热稳定时，所有的计算时间，一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间；而电器的计算时间一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间；断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。二、技术条件：1.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）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，UmaxUg2）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 ，IeIg2.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最严重情况的短路电流。2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3）短路的热稳定条件Qdt在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）T设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算t=td+tkd式中td 继电保护装置动作时间内（S）tkd断路的全分闸时间（s）4）动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是： 上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值三、断路器和隔离开关的选择1.断路器的选择 选择断路器时应满足以下基本要求：1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。3）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。.按照断路器采用的灭弧介质可将其分为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器。其中真空断路器具有灭弧时间快、低噪声、高寿命即可频繁操作的优点，在35KV及以下配电装置中获得最广泛的应用。110KV侧断路器的选择考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。35KV与10KV侧断路器的选择真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流断路器选择如表1-7 表5-1断路器选择电压等级型号额定电压额定电流 动稳定电流110kVLW14-110110KV 31500A31.560KA35kVZN23-3535KV16002538.6KA10kVZN5- 1010KV600A2010.6kA断路器的热稳定和动稳定校验如附录所示2. 隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种，其无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪 络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3）隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4）隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5）隔离开关的结构简单，动作要可靠。6）带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。 又根据最大持续工作电流及短路电流隔离开关选择如表所示表5-2隔离开关选择电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流110kVGW4-110G110KV 1000A6035kVGW4-3535KV1000A28.610kVGN8-1010KV600A10.6四、各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：1）选择母线的材料，结构和排列方式；2）选择母线截面的大小；3）检验母线短路时的热稳定和动稳定；4）对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；5）对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110kV母线一般采用软导体型式。本设计选择LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。1.110KV侧母线对于110KV侧母线按照发热选取，本次设计的110KV侧的电源进线为两回，一回最大可输送80000KVA负荷，最大持续工作电流按最大负荷算：Imax=(1.05*480000)/(*110)=2645A查设备手册表选择110kV母线一般采用软导体型式。选择槽型的钢芯铝绞线。为满足最大工作电流的要求，其参数如下：计算截面1550平方毫米，户外载流量2740A。校验110KV母线选单根的软导线，其综合校正系数按海拔500米，环境温度36。则K=0.8A.电流的校验：Kic=K*Imax=2740*0.8=2192A则电流校验满足要求。B.热稳定校验：Smin=(Idt/C)*则热稳定满足要求。2.35KV侧母线 对于35KV侧主母线按照发热选取，本次设计的35kv侧一回最大可输送42800KVA，主变压器的容量为75000KVA查设备手册表选择35kV母线一般采用软导体型式。选择槽型加强钢芯铝绞线。在最大允许温度80，满足最大工作电流的要求。其参数如下：计算截面2020平方毫米，户外载流量3590A。校验110KV母线选单根的软导线，其综合校正系数按海拔500米，环境温度36。则K=0.8A.电流的校验：Kic=K*Imax=3590*0.8=28.72A则电流校验满足要求。B.热稳定校验：Smin=(Idt/C)*则热稳定满足要求。3.10KV 侧母线查设备手册选择单片矩形铝母线平放，选择35kV母线一般采用软导体型式。选择槽型加强钢芯铝绞线。在最大允许温度80，满足最大工作电流的要求。其参数如下：计算截面2740平方毫米，户外载流量3879.8A。校验110KV母线选单根的软导线，其综合校正系数按海拔500米，环境温度36。则K=0.8A.电流的校验：Kic=K*Imax=3590*0.8=28.72A则电流校验满足要求。B.热稳定校验：Smin=(Idt/C)*则热稳定满足要求。五、消弧线圈的选择 当电网容性电流大于下列数值时，中性点宜装消弧线圈：36KV 30A，10KV 20A，35-60KV 10A,经计算本所10KV侧不需装消弧线圈，35KV侧需装消弧线圈，消弧线圈一般选用油浸式。六、限流电抗器的选择1.限流电抗器分普通电抗器和分裂电抗器（1）额定电压选择：，UmaxUg（2）额定电流选择：IeIg2.普通电抗器百分值选择 （1）电抗器的百分值是以其本身额定电压和额定电流为基准的第五章 配电装置的规划以及保护和测量电器等设备，按一定要求建造而成的电工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受和分配电能。一、配电装置分类及特点屋内配电装置是发电厂和变电所电气主接线中，所装开关电器、载流导体将电气设备安装在屋内。特点是占地面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受污秽和气候条件影响较小；但须建造房屋，投资较大。35kV及以下采用此配置。屋外配电装置是将电气设备装置在屋外。特点是土建工程量小，投资少，建造工期短，易扩建；但占地面积大，运行维护条件差，易受污秽和气候条件影响。110kV及以上多采用此配置。二、配电装置的具体要求1.配电装置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自动切断故障部分，维持系统正常运行。其要满足运行可靠，便于操作、巡视和检修，保证工作人员的安全，力求提高经济性，具有扩建的可能等基本要求。2.由于屋内配电装置具有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小，可以较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。3.屋内配电装置的设备布置（1）母线及隔离开关。母线通常装在配电装置的上部，一般呈水平、垂直和直角三角形布置。因为水平布置建筑部分简单，可降低建筑物的高度，安装比较容易，因此在中、小容量发电厂和变电所的配电装置中采用较多。（2）双母线布置中的两组母线应与垂直的隔墙分开，这样在一组母线故障时不会影响另一组母线，并可安全的检修故障母线。母线分段布置时，在两段母线之间也应以隔墙隔开。（3）母线隔离开关通常设在母线的下方。为了防止带负荷误拉隔离开关引起飞弧造成母线短路，在双母线布置的屋内配电装置中，母线与母线隔离开关之间宜装设耐火隔板。两层以上的配电装置中，母线隔离开关宜单独布置在一个小室内。（4）当母线上接有架空线路时，母线上应装避雷器。（5）电抗器。电抗器比较重，大多布置在封闭小室的第一层。按其容量不同有三种不同的布置方式：三相垂直、品字形和三相水平布置。当电抗器的额定电流超过1000A、电抗值超过5%6%时，由于重量及尺寸过大，垂直布置会有困难，且使小室高度增加较多，故意采用品字形布置;当额定电流超过1500A的母线分段电抗器或变压器低压侧的电抗器，宜采用水平布置。 由以上特点及所给任务中，待设计的变电所位于城市近郊且污染较大，故分析得待设计变电所采用屋内配电装置，且母线采用水平布置，电抗器采用NKL-10-400。第六章 继电保护配置一、继电保护装置简介继电保护装置是指能反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并作用于断路器跳闸或者发出信号的一种自动装置。其基本任务：自动、迅速有选择性的将故障设备从电力系统中切出，使故障设备免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。二、继电保护的基本要求(1)选择性 (2)速动性(3)灵敏性 (4)可靠性三、继电保护配置1.主变压器保护电力变压器继电保护装置的配置原则（1） 应装设反映于内部短路和油面降低的瓦斯保护。（2） 应装设反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵差动保护或电流速断保护。（3） 应装设作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电压保护。（4） 为防止中性点直接接地系统中外部接地短路故障的变压器零序保护。（5） 防止大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。（6） 为防止相间短路的饿变压器阻抗保护。为防止变压器过负荷保护。变压器的不正常运行状态包括：变压器外部相间短路引起的过电流，中性点直接接地或经小电阻接地电网外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；过负荷；过励磁；中性点非有效接地侧的单相接地故障；油面降低；变压器油温、绕组温度过高及邮箱压力过高及冷却系统故障。（1）对外部相间引起的过电流，应装设相间短路保护并带延时跳开相应的断路器。 35KV66KV及以下中小容量的变压器，采用过电流保护；110KV500KV的降压变压器，当过电流保护灵敏度不满足要求时，宜采用复合电压启动当过电流保护或复合电流保护。（2）对中性点直接接地或经小电阻接地电网外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。110KV及以上中性点直接接地电网中的单相接地短路应装设零序过电流保护，当电力网中有部分变压器中性点接地运行为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地变压器仍待故障运行，应根据具体情况装设零序过电压保护或中性点装放电间隙加零序电流保护。（3）过负荷保护： 其接于一相电流上，并延时作用与信号。（4）过励磁保护：在变压器允许的过励磁范围内保护作用于信号，否则动作于跳闸。2.输电线路的保护（1）10KV线路保护 通常10KV电力系统采用中性点非直接有效接地方式。当相间短路时，在单侧电源网络中，可装设两段式电流保护，第一段为不带时限的电流速断保护；在双侧电源网络中，可装设带方向和不带方向的电流速断保护和过电流保护。当单相接地短路时，故障电流即流过故障点的对地电容电流，当其大于相应的数值时装设消弧线圈或采用中性点不接地系统中的零序电流保护和零序功率方向保护。（2）35KV线路保护当相间短路，单侧电源线路，装设一段或两段式短路速断保护和过短路保护，必要时增设复合电压闭锁元件。当网络较复杂时，宜采用距离保护，对于电缆和架空线短路，还可采用光纤电流差动保护作为主保护，以带方向和不带方向的电流电压保护作为后备保护。对于单相接地短路与上述10KV线路保护相同。（3）110KV线路保护在双侧电源网络中，110KV线路保护应以全线速动的保护为主保护，以阶段式电流保护或阶段式距离保护为相同短路的后备保护，以阶段式零序电流保护为单相接地短路的后备保护而构成。在单侧电源网络中，宜采用阶段式电流保护和零序电流保护，若灵敏度不满足要求时，可装设相间短路距离和接地距离保护。3.母线保护其通常以电流差动保护为主保护，在双母线同时运行或单母线分段接线中，为了缩小停电范围，提高系统运行的可靠性，通常采用不完全差动保护。 在母联或分段断路器上，宜配置相电流或零序电流保护，保护应具备可瞬时和延时跳闸的回路，作为母线充电保护，并兼做新线路投运时的辅助保护。四、防雷保护及接地装置 防止直接雷击最常用的措施是装设避雷针和避雷线。避雷线一般用于保护发电厂和变电所，可根据不同情况或装设在配电架构上，或独立架设。避雷线主要用于保护线路，也可用于保护发电厂和变电所。1.避雷线的技术要求避雷线应具有足够的截面和机械强度。一般采用镀锌钢绞线，截面不小于35平方毫米，在腐蚀性较大的场所，还应适当增大截面积或采取其他防腐措施。在200m以上档距，宜采用不小于50平方毫米的截面。避雷线的布置，应尽量避免在断落时造成全厂停电或大面积停电事故，如尽量避免避雷线与母线互相交叉的布置方式。应尽量缩短一端绝缘的 避雷线的档距，以便减小雷击点到接地装置的距离，降低雷击避雷线时的过电压。对一端绝缘的避雷线，应通过计算选定适当数量的绝缘子个数。当有两根及以上一端绝缘的避雷线并行敷设时，可考虑将各条避雷线的绝缘末端用于避雷线相同的钢绞线连接起来，构成雷电通路，以减小阻抗，降低雷击时的过电压。2、变电所的防雷保护（1）直击雷防护 在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引入两根接地线与变电所公共接地装置相连。变电所为独立式，在其外面的适当位置装设独立避雷针，其装设的高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护范围以内是，则可不另设独立避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻RE10。通常采用36根长2.5m，50mm的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm4mm的镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用20mm的镀锌圆钢，长11.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上距离。（2）雷电侵入波的防护 在电源进线的终端杆上装设阀式避雷器。引下线与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓相连。 在高压配电室内装设有开关柜，其中配有避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。2、本设计的发电机和主变处所用的避雷器选用普通阀型避雷器FZ型。具体配置为：1、在发电机的出处装避雷器，防止发电机出口出现过电压。2、在主变的变压器装避雷器，防止主变的高压侧出现过电压。3、在变压器中性点处装避雷器，防止变压器中性点处出现过电压。4、在电压互感器的进线端装避雷器：防止进线出现过电压。计算说明书第七章 短路电流的计算一、短路电流计算的目的 短路电流计算是电力技术方面的基本计算之一，在发电厂变电站及整个电力系统的设计和运行中，均以短路电流计算结果为依据，其主要用途如下：（1） 电气主接线的比较：短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。（2） 选择导体和电气设备 如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器、母线、绝缘子、电缆、架空线等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备电动力稳定度，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验断路器的遮断能力等。（3）确定中性点接地方式对于35 kV、10 kV供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。（4）计算软导体的短路摇摆（5）确定分裂导线分裂帮之间的间距（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在考虑正确、合理地装设保护装置和校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流，而且也要计算两相短路电流，或根据需要计算单相接地电流等。二、计算步骤：（1）选择短路计算点；（2）画出等值网络图；（3）化简等值网络；（4）求计算电抗；（5）短路次暂态短路电流I、计算短路电流周期分量Ik（6）计算短路电流冲击值Ik；（7）绘制短路电流计算结果表。三、短路电流计算的规定（1） 短路电流计算的条件 短路是一个变化规律非常复杂的暂态过程，精确计算十分困难，通常为了简化计算，在能满足工程需求的前提下，采取一些合理的假设，对短路电流进行工程实用的工程近似计算，其假设条件如下：1) 正常工作时，三项系统对称运行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，即不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流即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电气角度4) 不计电力系统中个元件磁路饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小而发生变化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%接在系统测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（即认为短路为金属性短路，过度电阻为0）和变压器励磁电流9) 各个元件的电阻忽略不计（除在计算短路电流的衰减时间常数和低压电网的短路电流之外）10) 各个元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围11) 输电电路的电容忽略不计12) 用概率统计法制定短路电流运算曲线（2）短路电流计算方法1）标幺制法标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。标幺制法就是将电路元件各参数均用标幺值表示。在短路电流计算中通常涉及四个基准量，即基准电压Ud、基准电流Id、基准视在功率Sd和基准阻抗Zd。在高压系统中，由于回路电抗一般远大于电阻，为了方便，在工程上一般可忽略电阻，直接用电抗代替各元件的阻抗，这样ZdXd。由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺制法可以省去不同电压等级间电气参量的折算。在高压系统中宜采用标幺制法进行短路电流计算。2）有名值法有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数，这种方法通常用于1 kV以下低压供配电系统短路电流的计算。（3）容量和接线验算导体和电气设备动稳定、热稳定以及电气设备开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划 容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流时，应按照可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式此外，选择导体和电气设备用的短路电流，在电气连接网络中，还应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响（4）短路类型短路类型分为单相短路接地、两相短路接地、两相短路、三相短路。但相短路接地是最常见的故障，三相短路故障时最严重的故障。导体和电气设备的动稳定、热稳定以及开断电流一般按三相短路验算。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、两相接地短路严重时，按严重情况计算。由