成人本科线路保护毕业设计.doc

昆明理工大学成人高等教育 毕 业 设 计（论文）姓 名： 学 号： 专 业： 年 级： 学习形式： 函授 夜大 脱产 学习层次：高起本 专升本 高起专 函 授 站： 昆明理工大学成教学院毕业设计（论文）任务书学习形式： 函授 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 学生姓名： 毕业设计（论文）题目： 变电所电气部分设计 毕业设计（论文）内容： 总降压站供电系统简况；主接线的设计；供电系统各处三相短路电流计算；主变压器继电保护及整定计算；10kV系统单相接地保护装置；10kV各出线继电保护及整定计算；中央信号装置的设计；选择主设备。专题（子课题）题目： 10kV线路继电保护的设计 内容： 1、对10kV线路保护原理进行重点分析。2、合理配置10kV线路保护。 。 设计（论文）指导教师：（签字）田永利 主管教学院长：（签字） 年 月 日 目 录摘要 1前言 2第一章 高压供电系统设计4第一节 供电方案的确定和论证4第二节 供电系统方案的技术经济比较6第二章 电气主接线的设计16第三章 短路电流计算18第四章 主要电气设备选择25第一节 电气设备选择的一般原则25第二节 35kV侧电气设备的选择28第三节 10kV侧电气设备的选择35第五章 配电装置设计37第六章 主变压器的继电保护设计39第一节 继电保护概述39第二节 主变压器继电保护方案选择41第三节 变压器瓦斯保护42第四节 变压器纵差动保护44第五节 变压器复合电压起动过电流52第六节 变压器的过负荷保护55第七节 绝缘监视设计57结论61总结与体会62谢辞63参考文献64附录66摘要电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一，它的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用。本设计主要为某10KV变电站继电保护设计，其中包括变电所供配电原始数据以及资料、短路计算、变电站设备选择与校验、变压器保护、线路保护本设计根据电力系统设计技术规程结合实际来对变压器及主接线进行选择，主接线采用高压侧均为单母线分段的接线方式。根据设计中提供的原始数据，进行短路电流计算，确定母线和每一条馈出线路上的短路电流，并进行动稳定和热稳定的校验。并进行动稳定和热稳定的校验，以选择合适的电缆和电气设备，保证母线和用电设备的安全、可靠地运行。其中变电所的系统图、平面布置图照明图、二次接线图的绘制以及各个相关的计算，继电保护是重点。各个图充分展示了各个部分的设计构想。关键词：变电所；变压器；短路电流；继电保护前言线路继电保护是保证电力系统安全运行和电能质量的重要自动装置，因此在线路规划设计时，必须考虑可靠工作和快速切除故障的继电保护实现的可能性。为了提高线路系统静态和稳态的稳定性，设计所提出的提高系统稳定的措施有一些亦必须落实在自动装置可靠工作的基础上。保护设备和自动装置的投资，在整个电网建设中只占极小的部分，一般说来继电保护应力求满足线路规划设计的要求，两者是主从的关系。由于线路接线的不够合理将导致保护性能显著恶化，厂、所电气主接线繁杂将造成保护接线过分复杂，以致给生产运行带来很多二次操作，引起保护设备误动。拒动，严重危害电气主设备和导致大面积停电。这些将给国民经济造成直接经济损失。为此，必须合理地进行线路规划设计和合理地配置保护设备及自动装置。对继电保护的要求，可概括的分为可靠性、速动性、选择性和灵敏性，他们之间联系紧密，矛盾统一。第一章 原始资料及数据系统电源距总降压站25km，采用35kV，LGJ70架空线，线间几何均距apj=3.5m。对总降压站输电，系统电源35kV，最大三相短路容量Sxmax=1000MVA，最小三相短路容量Sxmin=500MVA。总降压站采用SFL110000/35主变一台， 10kV有6路架空线，对数个工厂供电，线间几何均距为ajp=1.5m，有关数据如下：编号导线型号长度最大负荷电流L1LGJ5010km80AL2LGJ508km70AL3LGJ7010km95AL4LGJ7015km90AL5LGJ355km50AL6LGJ359km60A 1 高压供电系统设计1.1 绪论工厂总降压变电所是工厂供配电的重要组成部分，它直接影响整个工厂供电的可靠运行，同时它又是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换、接受和分配电能的作用。电气主接线是总降压变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。本设计是35/10kV降压变电所及高压配电系统的设计。从电压损耗、功率因素、经济比较等方面，选择等压等级；通过了几种方案的比较，选择经济、可靠、运行灵活的主接线方案。设计结果可以满足该厂供电对于电压等级及主结线的要求。1.2 对高压供电系统的基本要求1.2.1 安全在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。1.2.2 可靠满足电能用户对供电可靠性的要求。1.2.3 优质满足电能用户对电压和频率等质量的要求1.2.4 经济供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。1.3 概述所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能1.3.1 概述所作题目的意义：总降压变电所是工厂供电系统的重要组成部分，如何合理地选择电压等级、设备型号和主结线是设计的一大任务，也是满足安全、可靠、优质、经济的供电要求。1.3.2 本人所做的工作：本人所做工作主要是对供电方案的技术经济比较和主接线方案的选择。1.3.3 系统的主要功能：系统的主要功能是引入10KV架空线路一路作为工作电源，一路作为备用电源供电。采用双回路电源供电、单母线分段系统，送至厂区供电。1.4 供电电压的选择1.4.1 根据系统电源情况，供电电压有三个方案：方案1：工作电源与备用电源均用35KV电压，在这个方案中，工厂总降压变电所的高压侧接线方式可用的有两种：（1）单母线分段接线；（2）内桥型接接线。经济术经济比较，显然内桥型结线优于单母线分段，因此采用内桥型结线作为本方案的结线方式，总降压变电所内装两台主变压器。方案2：工作电源与备用电源均用10KV电压，总降压变电站内的10KV母线采用单母线分段，电源进线均采用断路器控制。方案3：工作电源采用35KV，用架空线路引入，厂内总降压变电所中装设一台主变压器，变压器高压侧装设断路器，备用电源为10KV，接在总降压变电所内的10KV母线的一个分段上。1.4.2 供电方案的技术经济比较方案1.工作电源与备用电源均为35KV。优点：（1）供电电压高，线路功率损耗及电能损耗少。（2）电压损失小，调压问题易解决。（3）要求的cos值低补偿容量小，可减少补偿设备及其投资。（4）要建总降压变电所，对供电设备便于集中管理，易于实现自动化。（5）根据运行经验的统计数据，35KV的架空线路的故障率比10KV的架空线路的故障率低一半，因而供电可靠性高。缺点：（1）厂内要射总降压变电所，需占一定的土地面积。（2）要装设两台主变压器，投资及运行费均增加。方案2：工作电源及备用电源均用10KV.优点：（1）工厂内不装主变压器，可简化结线，降低投资及运行费用。（2）厂内不设总降压变电所，可少占土地面积，减少管理人员及维护工作量。缺点：（1）供电电压低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也大。（2）要求cos值也高，要增加补偿容量及投资。（3）要设总配电所。（4）线路的故障要比35KV的高，所以供电可靠性不如35KV。方案3：工作电源是35KV，备用电源为10KV，这个方案的技术经济指标介于上述两方案之间。2 电气主接线设计2.1 由设计要求提出主接线方案根据设计任务书的要求，各工厂大部分供电可靠性要求高，属于一级负荷。主接线的设计必须满足工厂电气设备的上述要求，因此：方案1：该方案35kV侧为单回路线路-变压器组接线、10kV单母线，与10kV备用电源通过母联连接，正常运行时母联合闸，由主电源供给；当主电源故障或主变等设备停电检修退出运行时，母联分闸，由10kV备用电源直供重要负荷。方案2：该方案35kV侧采用从220/35kV变电站出双回路电源、高压线路变压器组接线、10kV侧为单母线分段接线。方案2的特点就是采用双电源、可靠性高。2.2 方案分析及比较对于方案1，由于各工厂基本负荷为一级负荷，对供电可靠性要求高，采用单回路进线和1台主变可能不能满足对,一级负荷供电的要求。对于方案2，双回路电源供电能够满足该厂供电的需求，可靠性高。其缺点就是设备投资大、运行维护费用高，但本厂最大负荷利用小时为5600小时，相对来说，变压器的利用率比较高。选择结果：从上述分析可知，方案2能满足供电要求，同时设备投资、运行维护费用和占地面积、建筑费用等方面均优于方案1，技术和经济的综合指标最优，因此，在本设计中，选用方案2作为本设计的主接线方案。方案详细的图纸见35/10kV降压变电所电气主接线图:图1-13 短路电流计算3.1 计算电路 500MVAK-1K-2LGJ-70,25km10.5kV10000/35SFL1于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护作为后备保护。0.4kV(2)(3)(1)系统 短路计算电路 图1-23.2 短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 3.3 短路电路中个元件的电抗标幺值（1）电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量 =500MVA，故 =100MVA/500MVA=0.2（2）架空线路查表得LGJ-70的线路电抗，而线路长8km，故（3）电力变压器查表得变压器的短路电压百分值 =4.5，故 =4.5式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。k-1k-2短路计算等效电路3.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算（1）总电抗标幺值=0.2+1.0=1.2 （2）三相短路电流周期分量有效值 （3 ）其他短路电流 （4） 三相短路容量3.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算（1）总电抗标幺值=0.2+1.0+4.5= 5.7（2）三相短路电流周期分量有效值（3） 其他短路电流（4）三相短路容量3.6 短路计算结果如下表短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-14.584.584.5811.676.9188.3k-225.325.325.346.527.617.54 主要电气设备选择4.1 电气设备选择的一般原则4.1.1 按正常工作条件选择电气设备（1） 电气设备型式的选择选用电气设备必须考虑设备的装置地点和工作环境。另外，根据施工安装的要求，或运行操作的要求，或维护检修的要求，电气设备又有各种不同的型式可供选择。（2） 电气设备电压的选择选择电气设备时，应使所选择的电气设备的额定电压大于或等于正常时可能出现的最大的工作电压，即：UNUet（3） 电气设备额定电流的选择电气设备的额定电流应大于或等于正常工作时最大负荷电流，即INIet，我国目前所生产的电气设备，设计取周围空气温度为40作为计算值，如装置地点周围空气温度低于40时，每低1，则电气设备（如断路器、负荷开关、隔离开关、电流互感器、及套管绝缘子等）的允许工作电流可以比额定值增大0.5%，但总共增大的值不能超过20%。4.1.2 按短路条件校验电气设备（1） 电气设备热稳定性校验是以电气设备的短路电流的数值作为依据的，在工程上常采用下式来做热稳定性校验，即：I2ttI2tj或IItt/tj式中It制造成规定的在t秒内电气设备的热稳定电流，这个电流是在指定时间内不使电器各部分加热到超过所规定的最高允许温度的电流（kA）；t与It相对应的时间，通常规定为1s、4s、5s或10s；I电路中短路电流周期分量的稳态值（kA）。（2） 动稳定校验断路器、负荷开关、隔离开关及电抗器的动稳定应满足下式的要求ImaxIshimaxish式中Imax、imax制造厂规定的电器允许通过的最大电流的有效值和幅值（kA）；Ish、ish按三项短路电流计算所得的短路全电流的有效值和冲击电流值（kA）。（3） 开关电器的断流能力的检验高压断路器、低压断路器和熔断器等设备，应当具备在最严重的短路状态下切断故障电流的能力。制造厂一般在产品目录中提供其在额定电压下允许切断的短路电流Izk和允许切断的短路容量Szk。Izk又称开端电流，Szk又称开断容量。为了能使开关电器安全可靠切断短路电流，必须使Izk和Szk大于开关电器必须切断的最大短路电流和短路容量，即IzkIdtSzkSdt式中Izk、Szk开关的耳钉开断电流（kA）和耳钉开断容量（MVA）；Idt、Sdt电力系统在t秒时（电器断开的时间）的三相短路电流（kA）和短路容量（MVA）4.2 10kV侧电气设备的选择（1）按工作电压选则设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。（2）按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即（3）按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。（4） 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 本设计中，选择的是一号主接线方案，故将选择的高压开关柜按进线顺序编号。开关柜编号开关柜接线编号NO.101GG-1A(J)-03NO.102GG-1A(F)-54NO.103GG-1A(F)-07NO.104GG-1A(F)-07(备用电源)根据我国目前广泛使用的10KV高压户内真空断路器型式，选用VS1-12型。此设计中，根据进线的计算电流为52A，配电所母线的三相短路电流周期分量有效值，继电保护的动作时间为1.9S。动稳定度为=11.57KA。可初步选择VS1-12/630-16型号进行校验，校验可见下表。序号安装地点的电气条件VS1-12/630-16型断路器项目数据项目数据结论1UN10KVUN.QF12KV合格2IC52AIN.QF630A合格3（断流能力）4.58KAIOC16KA合格4（动稳定度）2.554.58=11.57KAimax40KA合格5i. t（热稳定度）(4.58KA)2(1.9+0.1)s=41KA2.sIt16KA24s=1024KA2.s合格因此，选择VS1-12/630-16型真空断路器作为高压隔离开关。高压隔离开关的选择，按照国家相关标准，高压隔离开关不需要进行断流能力校验。对于户外的高压隔离开关，选择GW4型号，初步选择GW4-12/400，其相关数据查工厂供电设计指导表5-19。序号安装地点的电气条件GW4-12/400型隔离开关项目数据项目数据结论1UN10KVUN.QS12KV合格2IC52AIN.QS400A合格3（动稳度）2.554.58=11.67KAimax25KA合格4i. t（热稳定度）(4.58KA)2(1.9+0.1)s=41KA2.sIt10KA25s=500KA2.s合格对开关柜柜内隔离开关的选择校验：校验数据与户外隔离开关的校验数据一致，在开关柜中NO.101，NO.103和NO.104中，选择GN型隔离开关，初步选择GN-10./200型号。序号安装地点的电气条件GN-10./200型号隔离开关项目数据项目数据结论1UN10KVUN.QS10KV合格2IC52AIN.QS200A合格3（动稳定度）2.554.58=11.67KAimax25.5KA合格4i. t（热稳定度）(4.58KA)2(1.9+0.1)s=41KA.sIt10KA25s=500KA2.s合格开关柜N.102中，则装设GN-10./200型号隔离开关。校验过程以及校验结果同上表。高压熔断器的校验：按照国家相关标准，高压熔断器的校验不需要进行动稳定和热稳定校验。在开关柜NO.101和NO.102中，熔断器是针对电压互感器的保护，选择RN2型，初步选择RN2-10型号。（查工厂供电设计指导表5-23得相关数据）熔断器额定电压UN.FU应与所在线路的额定电压UN相等。即：UN.FU=Umax.IN.FU不应小于它锁装设的熔体额定电流IN.FE，即：IN.FUIN.FE因互感器二次侧负荷很小，一般IN.FE取0.5A，不必进行校验。序号安装地点的电气条件RN2-10型号熔断器项目数据项目数据结论1UN10KVUN.FU10KV合格2IC-IN.FU0.5A合格3（断流能力）4.58KAIOC50KA合格电压互感器的选择及校验：电压互感器应该按装设地点条件以及一次电压，二次电压，准确度级等进行选择。电压互感器满足准确度级要求的条件也决定于二次负荷，其二次负荷按下式计算：S2=。在开关柜NO.101，电压互感器选择JDJ-10,将10KV的电压转化为100V的电压。在开关柜NO.102，电压互感器为。/。/（开口三角）的接线。选择JDZJ-10，一次侧电压为/KV。电流互感器的选择和校验：电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中NO.101，NO.103，NO.104中电流互感器选择LQJ-10型号。热稳定以及动稳定校验公式如上述。对于上面的分析，如下表所示，由它可知所选一次设备均满足要求。10KV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数UIIii. t数据10KV57.7A(I)4.58A5.0KA4.581.9=79.8KA2.s一次设备型号规格额定参数UIIiI.t高压真空断路器VS1-12/630-1610KV630A16KA40KA16KA24s=1024KA2.s高压隔离开关GN-10/20010KV200A25.5KA105=500 KA2.s高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA电压互感器JDJ-1010/0.1KV电压互感器JDZJ-10/KV电流互感器LQJ-1010KV100/5A2250.1KA=31.8KA(900.1) 1=81 KA2.s二次负荷0.6避雷针FS4-1010KV户外隔离开关GW4-12/40012KV400A25KA105=500 KA2.s4.3 35kV侧电气设备的选择4.3.1 本次设计中，低压开关柜编号开关柜编号开关柜型号NO.201PGL2-05NO.202PGL2-29NO.203PGL2-29NO.204PGL2-30NO.205PGL2-28NO.206PGL2-28NO.207211PGJ1-1.34.3.2 低压柜NO.201中，低压断路器的选择，低压断路的选择的校验中，可不进行动稳定度，热稳定度的校验。U=35kV，I=583.8A，I=25.3KA，i=46.5KA，i. t=25.30.7=448 KA2.s。4.3.3 低压断路器的选择，低压断路的选择的校验中，可不进行动稳定度，热稳定度的校验。选择DW15型的断路器，初步选择DW15- 1500，低压电路中发生三相短路时，ish=1.84I”序号安装地点的电气条件DW15- 1500型断路器项目数据项目数据结论1UN35kVUN.QF35kV合格2I30897.8A（补偿后）IN.QF1500A合格3（断流能力）25.3KAIOC40KA合格4（动稳定度）1.84*25.3=46.5KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.30.7=448 KA2.sIt合格低压刀开关的选择，初步选择HD13-1500/304.3.4 电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZJ1-0.5。稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。在低压柜中NO.202中，由于此开关柜的线路去向为1#，2#，3#，4#即为铸造车间，锻压车间，热处理车间，电镀车间，其计算电流均为201A，251A,176A,244A。因为四个车间计算电流相差不大，所以选择保护设备一致，现以2#线路为例。计算电流I30=201A，低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-630。序号安装地点的电气条件DZ20-630型断路器项目数据项目数据结论1UN35kVUN.QF35kV合格2I30251AIN.QF630A合格3（断流能力）25.3KAIOC30KA合格4（动稳定度）46.5KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.30.7=448KA2.sIt合格4.3.5 电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。在低压柜中NO.203，由于此开关柜的线路去向为6#，7#，9#，其计算电流分别为280A，194A,122A，现以6#线路为例。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-630序号安装地点的电气条件DZ20-630型断路器项目数据项目数据结论1UN35kVUN.QF35kV合格2I30280AIN.QF630A合格3（断流能力）25.3AIOC30KA合格4（动稳定度）46.5KAimax合格5i. t（热稳定度）i. t=25.30.7=448KA2.sIt合格4.3.6 电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。低压柜中NO.205和NO.206为照明配电柜，专供生活区使用，选择保护设备一致。计算电流为413A。低压断路器的选择以及校验，方法从上。初步选择DZ20-630序号安装地点的电气条件DZ20-630型断路器项目数据项目数据结论1UN35kVUN.QF35kV合格2IC413AIN.QF630A合格4.3.7 电流互感器的选择和校验电流互感器应安装同电压互感器的选择基本一样，电流互感器的二次负荷S2计算：S2=在开关柜中电流互感器选择LMZ1-0.5 。热稳定以及动稳定校验公式如上述，满足校验。补偿柜中，电流互感器的选择方法同上，采用LMZI-0.5 35kV侧一次设备的选择校验，如下表，所选数据均满足要求。S 35kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据35kV总897.8A25.3kA46.5kA-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-1500/3D35kV1500A40kA-低压断路器DW20-63035kV630A（大于）30Ka(一般)-低压断路器DW20-20035kV200A（大于）25 kA-低压断路HD13-1500/3035kV1500A-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-5 配电装置设计配电装置：是变电所电气主接线的具体实现。配电装置的组成：由电气主接线以及必要的辅助设备组成，辅助设备包括安装布置电气设备的构架、基础、房屋和通道等。5.1 屋内外配电装置的最小安全净距 5.1.1 最小安全净距的含义是：在此距离下，无论是处于最高工作电压之下，还是处于内外过电压之下，空气间隙均不致被击穿。5.1.2 敞露在空气中的屋内和外配电装置的各种间距中，最基本是：A1值：带电部分对接地之间的空间最小安全净距。A2值：不同相带电部分之间的空间最小安全净距。5.1.3 B、C、D、E等值均系在A1值基础上再考虑一些其他实际因素得出的。5.2 屋内外配电装置间隔的概念5.2.1 间隔：配电装置通常由数个不同的间隔组成，所谓间隔是指一个具有特定功能的完整的电气回路，包括断路器、隔离开关、电流互感器、高压熔断器、电压互感器、避雷器等中不同数量的电器设备。一般由架构（屋外配电装置）或隔板（或墙体）来分界，使不同电气回路互相隔离，故称为间隔。5.2.2 间隔的类型：根据其功能，间隔可分为进线（发电机、变压器引出线回路）间隔、出线间隔、旁路间隔、母联间隔、分段间隔、电压互感器和避雷器间隔等。对成套式配电装置，如果采用的是高压开关柜，则每个开关柜为一个间隔。5.2.3 各间隔依次排列起来即为列，屋外配电装置的布置通常按断路器的列数分为单列布置、双列布置和三列布置。采用高压开关柜的屋内配电装置则按开关柜布置的列数分为单列布置和双列布置。5.3 配置图配置图是把发电机回路、变压器回路、引出线回路、母线分段回路、母联回路以及电压互感器回路等，按电气主接线的连接顺序，分别布置在各层的间隔中，并示出走廊、间隔以及用图形符号表示出来母线和电器在各间隔中的位置，但不要求按比例尺寸绘制。配置图是在配电装置的基本型式确定以后，按照电气主接线进行总体布置的结果，为平面图、断面图的设计作必要的准备，它还用来分析配电装置的布置方案和统计主要设备的数量。5.4 屋内装置配电的类型5.4.1 单层式：所有电气设备都布置在一层房屋内。它适用出线无电抗器的各种类型降压变电所，发电厂厂用电高压配电系统和小型发电厂。5.4.2 二层式：二层式结构是把各回路电气设备按设备的轻重分别布置在二层楼房内，断路器和电抗器布置在低层，母线和母线隔离开关在二层。适用于6 10kV出线带电抗器且设有发电机电压母线的中、小型发电厂和35 220kV屋内配电装置。 5.4.3 三层式：是将各回路电气设备按设备的轻重，自上而下地分别布置在三层楼房内，母线和母线隔离开关布置在最高层，断路器布置在第二层，而笨重的电抗器布置在低层。适用于6 10kV出线带电抗器的情况。5.5 本次主要是对35/10kV变电站10kV和35kV配电装置设计5.5.1 下图所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的10kV屋内配电装置主变进线间隔断面图，采用KYN28A-12成套式高压开关柜。柜内安装新型的手车式真空断路器、隔离插头以及套管式电流互感器，明显地缩小了配电装置总尺寸。母线三相三角布置在开关柜的后上部，且便于维护与检修。配电间隔的前后有较宽的操作和维护走廊，以便于手车式断路器的拉出、推入和巡视。 图1-35.5.2 下图所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的35kV屋内配电装置主变进线和出线间隔断面图，采用JYN1-35成套式高压开关柜。柜内安装新型的手车式真空断路器、隔离插头以及套管式电流互感器，明显地缩小了配电装置总尺寸。母线三相垂直布置在开关柜的后上部，机械强度大，且便于维护与检修。配电间隔的前后有较宽的操作和维护走廊，以便于手车式断路器的拉出、推入和巡视。图1-45.5.3 图1-5所示为采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）配置接线图，图1-6所示为采用JYN-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）配置接线图。10kV配电装置选择KYN28A-12开关柜时，出线可选003或005号柜，电容器可选005或006号柜，分段回路选012断路器柜（右联络）和055隔离柜（左联络）或014断路器柜（左联络）和056隔离柜（右联络）号柜，电压互感器和避雷器选041或043号柜，所用变压器选077号柜，大容量所用变压器选005号柜，双绕组变压器进线选028号柜等，三绕组变压器进线需要加装隔离柜，以便10kV停电检修时隔离电压。图7-12选022（断路器改为隔离）和014两个柜组成三绕组变压器进线间隔，另一进线间隔选020（断路器改为隔离）和012两个柜组成。 图1-5采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置配置接线图图1-6采采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置配置接线图6 10kV输电线路的继电保护设计6.1 继电保护概述当电力系统发生发生时，应尽快切除故障，确保无故障部分继续运行，缩小事故范围，保证系统稳定运行。为了完成这个任务，只有借助自动装置继电保护装置。继电保护装置：当电力系统中心元件（发电机、变压器、线路）或电力系统本身发生了故障或危及安全运行的事件时需要有向运行值班人员及时发出警告信号或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施用于保护电力元件的成套硬件设备，一般统称为继电保护装置。用于保护电力系统的则成为电力系统安全自动装置。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本装备，任何电力元件不能无保护运行。电力系统安全自动装置用以快速恢复电力系统的完整性，防止发生和终止以开始发生的足以引起电力系统长期大面积停电的重大事故，如失去电力系统稳定、频率崩溃或电压崩溃等。继电保护装置任务：发生故障时迅速快速切除故障。反映设备的不正常状态，发信号或自动调整。继电保护装置要求：要求：可靠性、选择性、快速性、灵敏性（1） 选择性：当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。灵敏性：指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。（2） 速动性：是指保护装置应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。（3） 可靠性保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。6.2 10kV线路保护配置及保护原理电力线路是电力系统的命脉，它担负着电能传输的重任。同时，它又是电力系统中最容易发生故障的环节。线路事故是指由于各种原因引起线路供电的突然中断，事故出现后，只有首先找到事故点并确定事故类型，才能找出事故原因并采取抢修措施，恢复供电线路的正常运行，并防止以后发生类似的事故。6.2.1 输电线路故障常见的有输电线路风偏闪络故障、雷击跳闸、雷击断股、线路覆冰故障、线路污闪、线路外力破坏故障、线路鸟害故障等等（1） 鸟类对线路的主要危害：春季鸟类开始在输电线路杆塔上筑巢产卵、孵化。鸟类用树枝造成的鸟窝，在干燥的天气里虽未造成事故，但遇阴雨天气，杆塔上的鸟巢被风吹散掉落在带电导线或悬瓶上，树枝接触导线(或靠近导线)将发生短路接地事故，如在横担线路上架窝，因放电接地甚至会引起烧断导地线或烧断横担事故。（2） 雷击跳闸：雷云放电在电力系统中引起过电压称为雷电过电压，由于其电磁能量来自体系外部，又称外部过电压，又由于雷云放电发生在大气中，所以又称为大气过电压。架空输电线路中常见的过电压有两种：第一种是架空线路上的感应过电压，即雷击发生在架空线路的附近，通过电磁感应在输电线路上产生的过电压；第二种是直击雷过电压，即雷电直接打在避雷线或是导线上时产生的过电压。（3） 线路覆冰故障：线路覆冰是受微气象、微地形及温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素影响的综合物理现象。按导线覆冰的表观特性分类，可分为雨凇、粒状雾凇、晶状雾凇、湿雪、混合凇。覆冰对线路的危害有过负荷、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪，会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。（4） 线路污闪：输电线路绝缘子要求在大气过电压、内部过电压和长期运行电压下均能可靠运行。但沉积在绝缘子表面上的污秽在雾、露、毛毛雨、融冰、融雪等恶劣气象条件的作用下，将使绝缘子的电气强度大大降低，从而使得输电线路在运行电压下发生污秽闪络事故。根据上述故障类型和不正常工作状态，对10kV线路应装设保护的保护主要是针对线路相间短路、和短路接地、断线这三种类型的故障，因此可以装设下列保护。6.2.2 纵差保护：所谓差动保护也被称为“平衡保护”，是指在被保护设备非内部故障时，参与比较各引出线上的电气量，如果之间达到平衡状态，则保护设备的判别式输出为0；而被保护设备内部故障时，电气量之间的平衡被打破，判别式输出不为0，保护设备动作。（1） 纵差保护概念：根据差动保护所应用的不同场合，以及获取的来自同一被保护设备或者不是同一被保护设备的电气量，保护又分为纵联保护和横联保护。纵联保护是指被保护元件各端的同类电气量，比如电流和电压之间达到平衡的保护。主要的保护有：电流纵差动保护，发电机零序电压纵差、发电机不完全纵差。电流纵差保护是最基本和应用最广泛的差动保护，通常指的“电流差动保护”或“差动保护”往往就是指这种保护。MNMN纵差保护原理：1、以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动测量。2、比较线路两侧电流相位关系的相位差动测量。3、比较两侧线路保护故障方向判别结果，确定故障点的位置。下图6-1为电力差动保护原理示意图，保护测量电流为线路两侧电流相量之和，也称差动电流Id，将线路看成一个广义节点，流入这个节点的总电流就为0，正常运行时或外部故障时Id=0，线路内部故障时IM+IN-IK=0,即Id=IK。图6-2 电流差动原理（2） 三段式电流速断保护：第一段，无时限电流速断保护反映电流升高而不带动时限动作，电流高于动作值时继电器立即动作，跳开线路断路器；第二段，限时电流速断保护，由于无时限电流速断保护不能保护本线路全长，因此必须增加一段电流保护，用以保护本线路全长，这就是限时电流速断保护；第三段，定时限过电流保护，无时限和定时限电流速断保护共同构成了线路的主保护，所谓主保护就是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度、有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。除了主保护，线路上还应该配置后备保护，所谓后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，因此定时限过电流保护就是后备保护。下图6-2所示为三段式电流保护的保护区，当线路NQ上出现故障，保护P2或者断路器2QF拒动时，需要由保护P1提供远后备作用，跳开1QF以切除故障。P2P1图6-2 远后备保护方式（3） 距离保护：距离保护就是根据故障点至保护安装处的距离来确定动作时间的一种保护方式，因为距离保护时根据测量阻抗的大小来反映故障点的远近，故称为距离保护。然而，由于它是反映阻抗参数而工作的，故有时也成为阻抗保护。显然其性能不受系统运行方式的影响，具有足够的灵敏性和快速性。距离保护测量原理如下图6-3，当线路在k1点发生故障时，根据故障点测量电压与电流的比值得出故障点阻抗，再根据输电线路单位阻抗，便可以得出保护装置到故障点之间的距离，从而达到查出故障点位置的目的。图6-3 距离保护原理（1） 对6.3MVA及以上并列运行的变压器和10MVA单独运行的变压器以及6.3MVA以上厂用变压器应装设纵差保护。（2） 对10MVA以下厂用备用电压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5S时，应装设电流速断保护。（3） 对2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵