【原创】110kv-10kv无人值班降压变电站的设计.doc

河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘要随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本文主要进行110kv/10kv无人值班降压变电站的设计。主要内容包括：变电站电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、pt、ct、支柱绝缘子、套管、母线导体、避雷器、电抗器、高压熔断器等。关键词：降压变电站；电气部分设计；无人值班；综合自动化系统abstract along with the continuous developing of agriculture and industry in our country,every walk of lifes demand of reliability and stability towards electric power system .they are used to connect the power supplies ascengd or descend the electric voltage ,or distribute electric power .its very important to power system that the substation works safely . this paper main focus on the designing of primary power system in 110/10kv unmanned and step-down substation .the main contents are as follows :the designing and selecting main electrical connection of substation ,calculation of short-circuit current ,selecting of main transformer and electrical equipments primarily includes :circuit-breaker ,disconnecting switch ,potential transformer ,current transformer ,post-type insulator ,busbar conductor ,lighting arrestor etc . keywords:step-down substation,electrical connection,design unmanned,intergrated automation system, 目录摘要iabstractii1前言11.1 无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则11.2 基本概念22.1 原始材料分析及主变的选择42.2 电气主接线设计62.3 所用电设计及功率因数的补偿102.4 短路电流的计算102.5 电气设备的选择122.5.1 高压断路器的选择132.5.2 隔离开关的选择142.5.3 电流互感器的选择152.5.4 电压互感器的选择172.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择182.5.6 母线导体的选择192.5.7 避雷器的选择202.5.8 电抗器的选择222.5.9 高压熔断器的选择232.5.10 接地刀闸的选择232.6 高低压配电装置的设计243 变电站二次系统的设计253.1 继电保护规划设计253.2 变电所调度自动化系统的设计273.3 rcs9700综合自动化系统284 计算书364.1 短路电流计算364.2 电气设备的选择校验374.2.1 高压断路器的选择校验374.2.2 隔离开关的选择校验394.2.3 电流互感器的选择校验404.2.4 支柱绝缘子的选择校验404.2.5 10kv穿墙套管的选择414.2.6 母线导体的选择校验414.2.7 电抗器的选择校验42工作总结44致谢45参考资料及文献46附录47附录a：电气主接线图48附录b：全站平面布置图48附录c：110kv典型间隔断面图49511前言1.1研究背景1.1.1 无人值班变电站的发展过程变电站无人值班运行管理，早在50年代末60年代初，许多供电局就进行了无人值班的试点，当时采用的是从原苏联引进的有接点远动技术，型号是sf-58,但由于技术手段不完善，管理体制不适应，认识上的种种原因，除上海、郑州等少数地区外都没有坚持。随着电力体制改革的进一步深化，电网得到进一步发展，城乡电网加快建设和改造，特别是人们对变电站无人值班认识的提高，越来越多供电所正积极开展变电站无人值班的的实践，为实现电力企业减员增效、提高劳动生产率、促进电网安全稳定等方面起了积极作用。80年代以来，郑州、深圳、大连、广东出现无人值班，1996年底全国有60余座，97年底有1000余座，经过十几年的不断发展，现在的无人值班变电站的技术更加成熟，运用的更加完善。1.1.2 特点（1） 增强了设备可靠性：无论是正常操作或事故处理，均通过自动化系统，减少了人为失误，降低了出差错的概率，及时准确可靠；（2） 简化生产管理环节：以实现远动和自动化为基础，人到自动化的转变使生产管理环节得以解放；（3） 降低了电力建设造价：采用先进的远动及自动化设备，优化系统结构，减少设备可用空间，减少占地面积和生产辅助设备及生活设施，降低工程造价；（4） 推进供电网络科学化管理；在供电网络中，降压变电站进线由地区电网接入降至配电电压与用户连接，将降压变电站、开关站及相关馈线综合考虑实行自动化管理，增强供电可靠性，提高科学管理水平。1.1.3 设计原则（1） 结合本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划，根据电网结构、变电站地理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况，因地制宜地制定设计方案；（2） 除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外，其与电网配合、继电保护及安全自动装置等均应能满足运行方式的要求；（3） 自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合；（4） 节约用电，减少建筑面积，既降低电网造价，又满足了电网安全经济运行；（5） 对一、二次设备及土建进行必要简化，取消不必要措施；（6） 应满足备用电源自投、无功功率和电压调节。1.2 基本概念1、按突然中断供电造成的损失程度分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。2、一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电）。3、同时率各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：4、枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330-500kv的变电所，成为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统的瘫痪。5、中间变电所：高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长距离输电线路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。6、地区变电所：高压侧一般为110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。7、终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110kv经降压后直接向用户供电的变电所。全所停电后仅使用户中断供电。1.3本文主要研究内容第一章为无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则以及一些相关的基本概念。第二章为变电站一次系统的设计包括原始资料分析、电气主接线设计、电气设备选择。第三章为变电站二次系统的设计包括继电保护规划设计、变电所调度自动化系统的设计以及所选用的rcs9700综合自动化系统的介绍。第四章为路电流计算和气设备的选择校验。2 变电站一次系统的设计2.1 原始材料分析及主变的选择1）该变电站位于市工业区，临近负荷中心，用于工业和城市生活用电。且该新建变电站有110kv及10kv两个电压等级，110kv有两回线路，10kv有十回线路。待设计110kv变电站由两个电源供电。分别为系统s1和系统s2, 系统s1为1250mva，容抗为0.6, 系统s2为350mva，容抗为0.8.线路1为10km, 线路2为20km。2）地区气温： a、 年最高的气温38，年最低气温-10。b、 年平均气温14。3）待设计110kv变电站各电压级负荷数据如表2-1 变电站负荷数据表电压线路名称负荷名称每回最大负荷（kw）功率因数供电方式10kv城一线乡镇变175000.85架空城二线乡镇变260000.85架空城三线汽车厂20000.85架空城四线砖厂46000.85架空城五线乡区变20000.85架空城六线纺织厂135000.85电缆城七线纺织厂234000.85架空城八线纺织厂336000.85架空城九线加工厂30000.85架空城十线 材料厂24000.85架空2.1.1负荷分析10kv侧：p7500+2000+6000+2000+2400+3000+3500+4600+3400+360038000kwq=（7500+2000+6000+2000+2400+3000+3500+4600+3400+3600）*0.53/0.85=23550kvars（380002+235502）1/244679kva根据电力工程电气设计手册的要求，并结合本变电站的具体情况及相关要求，选用两台同样型号的无励磁调压的两绕组变压器。2.1.1 主变容量的确定主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变动所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电。对于装设两台变压器的变电所，每台变压器的容量sn通常按下式进行初选：式中：变电所全部重要负荷容量变电所某一级电压的最大计算负荷为：（2-1）式中：kt同时率； 、各用户的最大有功和功率因数；该电压级电网的线损率计算如下：考虑到同一重要负荷不在同一时刻出现，应考虑同时率kt=0.852.1.2 变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。考虑近期及远景规划，经上述分析，拟选用sf7-40000/110型变压器。2.1.3 变压器相数的选择对于330kv及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。2.1.4 主变绕组数量的选择对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，一般采用双绕组变压器。2.1.5 绕组联结方式我国110kv级以上的电压变压器绕组都采用“y”连接，35kv及以下电压等级，变压器都采用“y-”连接，故选择yn，d11连接。2.1.6 小结 根据电压允许波动范围为5%以内，结合本站实际选择两台同样型号的双绕组无励磁电力变压器sf7-40000/110。2.2 电气主接线设计电气主接线是发电厂、变电站的设计主体。采用何种形式的接线，与电力系统原始资料，发电厂、变电站本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确地处理好各方面的关系，合理地选择主接线方案。电气主接线设计的基本原则:电气主接线设计应以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。主接线设计的基本要求： 在设计主接线时，应使其满足供电可靠、运行灵活和经济等项基本要求。1 可靠性1） 断路器检修时不宜影响对系统的供电；2） 线路、断路器、母线发生故障或母线检修时，应保证对重要用户的供电。2 灵活性1） 调度灵活，操作简便：应能；灵活地投入（或切除）某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求；2） 检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电；3） 扩建方便：应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。3 经济性1） 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；2） 占地面积少：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用；3） 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。2.2.1 110kv侧接线这里主要介绍有汇流母线接线中的单母线接线、单母分段接线和无汇流母线的桥型接线。单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方，且有利于扩建等优点。但可靠性、灵活性较差，这种接线只适用于6-220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路数又不多的中、小型发电厂或变电所，它不能满足一、二类用户的要求。单母分段接线对重要用户可以从不同段引出两回馈线回路，由两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。这种接线广泛用于中小容量发电厂的6-10kv接线和6-220kv变电所中。桥型接线的特点：一般当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线。高压断路器数量少，是比较经济的接线，四个元件只需要三台断路器，线路的投入和切除操作方便，线路故障是仅将故障线路断路器断开，其它线路和变压器不受影响。现将内桥接线和外桥接线作以比较。2.2.1.1 内桥优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器缺点：1）变压器切除投入较复杂，需操作两台断路器并影响一回路暂时停电。2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。3）出现断路器检修时，出线在此期间停运。适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高2.2.1.2 外桥优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器缺点：1）线路切除投入较复杂，需要操作两台断路器，并有一台变压器暂时停运； 2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行； 3）变压器侧断路器检修时，变压器停运。适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况，线路有穿越功率时采用此接线，因为穿越功率只流过一个断路器，断路器检修时对此功率影响小。根据实际情况，110kv有两回路进线，有穿越功率流过，110kv侧选用外桥型接线。2.2.2 10kv侧电气主接线的选择10kv侧出线有十回，故考虑单母接线和单母分段，优缺点比较如表下： 表2-2 10kv主接线的选择方案比较方案可靠性灵活性经济性单母接线不够灵活可靠，母线或隔离开关故障或检修时均使整个配电装置停电接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置同左单母分段接线用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源；当一段母线故障时分段断路器能将故障切除保证正常段的不间断供电和不致使用户停电简单经济方便实用，克服了单母接线的缺点10kv侧出线有十回，按照规程规定：单母分段既具有单母接线简单经济方便的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，对重要用户从不同段引出两个回路，使重要用户有两个电源，提高了供电可靠性，220kv及以下变电所供应当地的6-10kv配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，地区电网成环网运行检修水平的迅速提高，采用单母分段一般能满足要求。不设旁路的原因：（1）6-10kv回路供电负荷小，供电距离短，并一般可在网络中取得备用电源；（2）向工业供电回路一般比较多，企业内有备用电源，允许一回路停电；（3）6-10kv大多为电缆出线，事故跳闸次数少。综合考虑以上因素：本变电站位于市区，减少配电装置占地和占用空间，消除火灾隐患及环保要求，此接线不带有旁路。2.2.3 结论：110kv采用外桥型接线，10kv采用单母分段接线。2.3 所用电设计及功率因数的补偿2.3.1 所用电的设计1） 确定所用变压器的参数，一般的变电所，均装设有两台变压器，以满足整流操作电源，强迫油循环变压器，无人值班的要求；2） 确定所用变压器容量：根据所用负荷统计和计算，选用合适的变压器容量；3） 确定变压器电源引接方式。当变电所内有较低的电压母线时，一般从这类母线引接电源，这种引线具有经济、可靠的优点。选择结果1） 所用电的引接：为了保证供电的可靠性，所用电分别从10kv母线上引接，为了节省投资，所用变采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。2） 所用电容量：这里选用两台s9-m-50型，参数如下：表2-3 所用变压器数据表额定容量kva连接组别号空载损耗kw负载损耗kw空载电流a 短路阻抗50y,yn00.170.87242.3.2 功率因数的补偿原来的功率因数是0.8，要求补偿到0.9以上，采用在低压侧并联电容器的方法：要求补偿的无功容量为：每相补偿的电容值电容值选择数值至少为91.08f，每相装设一个电容器。2.4 短路电流的计算2.4.1 计算的目的和内容1） 为了选择断路器等电器设备或对这些设备提出技术要求；2） 评价并确定网络方案；3） 研究限制短路电流的措施；4） 为继电保护整定和调试提供数据；5） 分析计算送电线路对通讯设施的影响。在电力系统设计中，短路电流的计算应按照远景规划水平考虑，远景规划水平一般按建成后5-10年。计算内容为系统在最大运行方式时各枢纽点的三相短路电流。工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法。所谓实用计算法是指在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程求解短路电流的完整表达式。2.4.2 计算的假设条件1） 故障前为空载，即负荷略去不计，只计算短路电流的故障分量；2） 故障前所有电压均等于平均额定电压，其标幺值等于1；3） 系统各个元件电阻略去不计（1kv及以上的高压电网）；4） 只计算短路电流的基频分量。2.4.3 各元件参数的计算选取基准电压ub=uav=115，sb=100，则等值图中各计算值为：线路x b =0.4/km，只计算三相短路电流主变的计算：短路电流的计算分为次暂态电流-短路电流周期分量的有效值和短路冲击电流，前者用于检验断路器开端容量和继电保护的整定热稳定计算，后者用于动稳定的计算。2.4.4 短路电流的计算步骤（1） 短路电流计算的基准值ub= uav=115kv, sb=100mva;（2） 计算各元件参数的标幺值，做出等值电路；（3） 进行网络简化，求出电源点与短路点之间的电抗，此电抗称为入端电抗；（4） 求出短路电流标幺值，进而求出短路电流有名值;（5） 计算冲击电流有效值。2.4.5 系统等值图 图2-1 系统等值图计算结果如下列表：（计算过程见计算书） 表2-4 各短路点计算结果短路点次暂态电流有效值 (ka)冲击电流幅值ish (ka)d 110.6827.18d 22.827.182.5 电气设备的选择正确地选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态进行校验动稳定和热稳定。电气设备选择的一般要求如下：1） 应满足各种运行、检验、短路和过电压情况的要求，并考虑远景发展；2） 应按照当地环境条件（如海拔、大气污染程度和环境污染程度等）校验；3） 应力求技术先进和合理；4） 与整个工程建设标准应协调一致；5） 同类设备应尽量减少品种；6） 选择的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。2.5.1 高压断路器的选择 高压断路器的主要功能：正常运行时，用来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，能起保护作用。高压断路器是开关设备中功能最为完善的一种，其最大特点是能断开负荷电流和短路电流。1）断路器种类和型式的选择： 除满足各项技术条件外，还应考虑安装调试和运行维护方便。一般6-35kv采用真空断路器，35-500kv采用sf6断路器。2) 额定电压的选择： un uns uns-电网额定电压3）额定电流的选择： in imax imax-各种合理方式下最大持续工作电流4）开断短路电流的选择 inbr ipt（或i） ipt为实际开断瞬间的短路电流周期分量，开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故断路器的开断计算时间t应为主保护时间和断路器固有分闸时间之和。5） 热稳定校验 it、t-电器允许通过的热稳定电流和时间 qk-短路电流热稳定效应6） 动稳定校验 、 -短路冲击电流幅值和电器允许通过的动稳定电流幅值7）110kv侧高压断路器选择结果如下表2-5 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下计算数据sw6110uns 110kvun 110kvimax 210ain 1200ai 10.68kainbr 15.8kaqk 351.31(ka)2*s 998.56(ka)2*sish 27.18ka 41ka由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故110kv侧选用sw6110型断路器。8）10kv侧高压断路器选择结果如下 表2-6列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下计算数据sn1010uns 10kvun 10kvimax 2309ain 3000ai 2.82kainbr 40kaqk 24.81(ka)2*s 6400(ka)2*sish 7.18ka 125ka由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故10kv侧选用sn1010型断路器。2.5.2 隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电所的常用电器，它需要与断路器配套使用。但是隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流、短路电流，其主要用途是：1） 隔离电压2） 倒闸操作3） 分合小电流隔离开关的型号应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较后确定。其选择的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）6）相同，不再重复。根据对隔离开关操作控制的要求，还应选择其配用的操动机构。屋内式80000a以下的隔离开关一般采用手动的操作机构；220kv及以上高位布置的隔离开关宜采用电动机构和液压机构。将以上各个选择条件与短路电流的计算结果相比较，经过计算后，设备选型如下表2-7 隔离开关选择结果设备选型技术数据un（kv）in（a）ies（ka）5s热稳定电流（ka）gw5-110/6301106305020gn2-10/300010300010050隔离开关的校验：隔离开关的校验的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）相同，不再重复。查表得：110kv采用gw5-110/630型，10kv采用gn2-10/3000型。2.5.3 电流互感器的选择电流互感器（ct）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5a或1a），使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装； 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。1）型式选择根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油浸式），安装方式（户内式、户外式、装入式、穿墙式），结构形式（多匝式、单匝式、母线式），测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态特性等）。一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用lq线圈式和lm母线式：6-20kv户内配电装置和高压开关柜中，常用的ld单匝贯穿式或复杂贯穿式：35kv及以上电流互感器多采用油浸式结构。在条件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节省占地和投资。2）额定电压和额定电流的选择： un1 uns in1 imax 式中un1、 in1-电流互感器的一次额定电压和额定电流3）二次额定电流的选择ct二次额定电流有5a和1a两种，一般弱电系统用1a，强电系统用5a。当配电装置（例如超高压）距离控制系统室较远时，为了能使ct能多带二次负荷或减少电缆截面，提高准确级，应尽量采用1a。4）按准确度级选择ct的准确度应符合二次测量、继电保护等的要求，用于电能计量的ct，准确度级不应低于0.5级，用于继电保护的ct误差应在一定的限值内，以保证过电流测量准确度的要求。5）检验二次负荷的容量为保证ct工作准确度要求，ct的二次负荷不超过允许的最大负荷，ct的二次负荷包括测量仪表、继电器电流线圈，二次电缆和接触电阻等电阻；检验二次负荷的公式：按容量检验：按阻抗检验：式中 ： s2-ct的二次最大一相负荷，va； sn2-ct的二次额定负荷，va； z2-ct的二次最大一相阻抗，；zn2-ct的二次额定阻抗，。6）热稳定校验：ct的内部热稳定能力用热稳定倍数kr表示，热稳定倍数kr等于互感器1s热稳定电流与一次额定电流in1之比，故热稳定条件为： 式中：qk-短路热效应7） 动稳定校验： ct的内部动稳定能力用动稳定倍数kd表示, kd等于ct内部允许通过的极限电流（峰值）与kd倍一次额定电流in1之比， 故：ct的内部动稳定条件为： 式中：im-通过二次侧绕组的最大冲击电流8） 综上，经过计算，设备选型如下（计算过程详见计算书） 表2-8ct的选择结果安装地点型号绕次组合110kv侧lcw1100.5/110kv侧laj101/d2.5.4 电压互感器的选择电压互感器（pt）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 将一次回路的高电压变为二次回路的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装： 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。1）型式选择：根据安装的场所和使用条件，选择电压互感器绝缘结构和安装方式，一般6-20kv户内配电装置多用油浸式或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35kv配电装置选用电磁式电压互感器；110kv及其以上的配电装置中尽可能地选用电容式电压互感器。2）按额定电压选择：为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压在所安装电网额定电压的90%-110%之间。pt二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压应选为100/1.732v。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/1.732v；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/3v。3）按容量和准确度级选择：pt按容量和准确度级选择与ct相似，要求互感器二次最大一相负荷s2应该不超过设计要求的准确度级的额定二次负荷sn2，而且s2应该尽量最接近sn2，因s2过小也会使误差增大，pt的二次负荷s2计算式为： （2-2） 式中：p0 、q0-同一相一表和继电器电压线圈的有功功率、无功功率。4）pt不校验动稳定和热稳定5）经过计算，选择结果如下：表2-9 pt的选择结果型号额定电压（kv）副绕组额定容量(va)最大容量(va)原绕组副绕组辅助绕组0.513ydr110110/1.7320.1/1.7320.11502204401200jdzj1010/1.7320.1/1.7320.1/34060150300 备注：ydr110 y-电压互感器 d-单相 r-电容式 jdzj10 j-电压互感器 d-单相 z-环氧浇注绝缘 j-接地保护用2.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择支柱绝缘子额定电压和类型选择，进行短路动稳定校验。穿墙套管按额定电压、额定电流和类型选择，按短路电流条件进行动稳定和热稳定校验。1）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管：支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应大于等于电网额定电压即 un uns ；2）按额定电流选择穿墙套管： 穿墙套管额定电流in大于等于回路最大持续工作电流imax，即imax kin k-温度修正系数3) 支柱绝缘子、套管种类和型式的选择： 根据装置地点、环境、屋内、屋外或防污式满足要求的产品格式。4) 穿墙套管的热稳定校验： 套管耐受短路电流的热效应i2t t大于等于短路电流通过套管产生的热效应qk。即 5）支柱绝缘子和套管的动稳定校验： 要求：fg -绝缘子抗破坏负荷； fmax-在短路时作用于绝缘子或穿墙套管的力（不同母线有不同的布置方式和计算公式）6）经计算支柱绝缘子选择如下:表2-10支柱绝缘子选择结果型号额定电压(kv)绝缘子高度(mm)机械破坏负荷（kg）zb10102157507）经计算10kv选用cmwf220母线套管2.5.6 母线导体的选择110kv侧采用外桥型接线，10kv采用单母分段接线，所以只对10kv侧母线进行选择，一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分，载流导体有硬母线和软母线两种形式。1） 型式： 一般采用铝材，只有当持续工作电流较大且位置特别狭窄的场所，或者腐蚀严重的场所，才选用铜材，20kv及以下且正常工作电流不大于4000a，首选矩形导体；在4000a-8000a时，一般用槽型导体；8000a以上工作电流选管型导体或铜芯铝绞线构成的组合导线。2） 按最大持续工作电流： 导线界面应满足iy imax 式中iy-导线的长期允许载流量，a3） 按经济电流密度选择：sj= imax/j (mm2)4) 热稳定检验应满足条件： 式中 c-母线的热稳定系数 qk-短路电流热效应 (ka)2*s smin -满足热稳定最小截面，mm25）动稳定校验应满足条件： max=ish6） 热稳定校验：电抗器允许的最大短路热效应i2t*t 不小于电抗器实际的最大短路热效应qk,即 8）7） 电抗器选择如下： （主要用于10kv馈线电缆线路）表2-12 电抗器选择结果产品型号额定容量kva线路电压kv端子电流a电抗(%)动稳定电流ka热稳定电流kaxkgk-10-200-63115510.5200612.75182.5.9 高压熔断器的选择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。屋内型高压熔断器在变电所常用于保护电力电容器，配电线路和变压器，而在电厂多用于电压互感器。1） 额定电压选择：un uns 2） 额定电流选择：按熔管额定电流选择：inft infs为了保证熔断器不被损坏，高压熔断器的熔断额定电流应大于等于熔体的额定电流。熔体额定电流选择infs=kimax式中 k-可靠系数，k=1.11.3 imax-电力变压器回路最大工作电流3） 熔断器开断电流校验：inbr=ish对于保护pt的高压熔断器，只按额定电压及按开断电流容量来选择4） 高压熔断器选择结果 表2-13 高压熔断器选择结果型号额定电压kv额定电流ka最大开断容量mva最大开断电流ka备注rn2100.550085保护至内tv5) 最大开断容量500mva40mva满足要求。2.5.10 接地刀闸的选择为保证电器和母线的检修安全，每段母线装设12组接地刀闸，63kv及以上断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀。对于35kv及以上隔离开关的接地刀，应根据其安装处的短路电流进行动，热稳定校验。计算方法同110kv,10kv隔离开关相同，这里不再赘述。表2-14 接地刀闸选择结果型号un（kv）in（a）ies（ka）5s热稳定电流（ka）操动机构型号 gw5-110/6301106305020cs17gn2-10/2000010200008536cs6-22.6 高低压配电装置的设计配电装置是发电场和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必备辅助设备组建而成，用来接收和分配电能的装置。配电装置按装设地点不同分为屋内式和屋外式，按组装方式分为装配式和成套式。其型式选择因考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行要求及检修确定，一般35kv及以下配电装置采用屋内式；110kv及以上采用屋外式，配电装置应满足以下要求：1）必须符合国家的经济技术政策和电力工程设计的规范要求；2）保证运行可靠； 3）便于检修、巡视、操作；4）在保证安全的前提下，布置紧凑，节约材料和造价；5）安装和扩建方便。2.6.1 设计步骤1）根据配电装置的电压等级、电器形式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境 条件选择配电装置型式；2）拟定配电装置的配置图；3）按照所选择设备的外形尺寸、运输方法、检修巡视的安全和方便等要求，遵守配电装置技术规定的有关规定，并参考各种配电装置的典型设计手册，设计并绘制配电装置的平断面图。2.6.2 选择结果外桥式接线的110kv配电装置采用屋外中型布置，10kv的单母分段接线采用屋内成套开关柜jyn-10型手车式开关柜单层布置。3 变电所二次系统的设计3.1 继电保护规划设计3.1.1 变压器的保护配置变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障而破坏造成的损失更大。根据继电保护和安全自动装置技术规程的要求，并考虑微机保护的具体情况，采用双主双后的配置方式。主保护： 瓦斯保护 、 差动保护后备保护： 110kv复合电压闭锁过流 110kv零序方向 110kv中性点间隙保护 10kv复合电压闭锁过流 10kv过负荷保护对主保护解释如下：瓦斯保护：当变压器内产生轻微的瓦斯或油面下降时，应瞬间动作于信号；当变压器产生大量的瓦斯时，应动作于变压器的各侧断路器。差动保护：正常运行及外部故障时，两个ct构成桥臂流过电流大小相等，方向相同；内部故障时，流过ct二次侧电流大小将不相等，使差动回路继电器动作。3.1.2输电线路保护：3.1.2.1 110kv侧：由于110kv是中性点直接接地系统电网，线路的相间短路及单相接地短路均应动作于断路器跳闸，11