【精品】毕业设计 毕业论文：电气工程及其自动化 110kV变电所电气一次设计.doc

【精品】毕业设计 毕业论文：电气工程及其自动化 110kv变电所电气一次设计 shandong毕业设计说明书110kv变电所电气一次设计学 院电气与电子工程学院专 业电气工程及其自动化学生姓名 学 号1021042001 指导教师 2012年6月摘 要本论文是110kv变电所电气一次设计此变电站两个电压等级一个是110kv一个是10kv首先通过对原始资料的分析以及根据变电站的总负荷选择主变压器同时根据主接线的经济可靠运行灵活的要求选择了几种待选主接线方案进行技术比较去掉较差的方案最终确定了变电站的电气主接线方案同时对于变电站内主要的设备进行了合理的选型本设计选择两台主变压器其他设备如断路器隔离开关电流互感器电压互感器无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型设计和配置力求做到运行可靠操作简单方便经济合理具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性使其更加贴合实际更具有现实意义关键词110kv 变电所设计 计算abstractthe paper designs a transformer substation of 110kv which has tow level of voltage one is 110kv and the other is 10kv the first original data through the analysis and selection based on total load of the substation main transformer the main wiring under both economical and reliable flexible operation requirements select the main connection of two programs to be selected a technical comparison out of poor program to determine the main electrical substation connection program at the same time choose the rational selection as to the main equipments in substation this design chooses two main transformers as to other equipments such as circuit breaker isolating switch current transformer voltage transformer reactive power compensation device protective relay and so on are to be selected designed and configured in accordance with specific requirements in order to make it reliable to operate easy and simple to manipulate economical with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation as to make it more actual and practical significantkey words110kv substation design calculation目 录摘 要iabstractii目 录iii第一章 原始资料分析1第二章 主变压器的选择321 主变压器选择的原则322 主变压器台数容量的选择3com 主变压器台数的确定3com 主变压器容量的选择3com 变压器相数的确定4com 变压器绕组的确定4com 变压器的连接组别的确定4com 变压器调压方式的确定4com 变压器冷却方式的选择5第三章 电气主接线的选择631电气主接线设计的基本要求6com 可靠性6com 灵活性6com 经济性732 电气主接线基本接线形式的选择7com 电气主接线的概述7com 主接线方案的拟定8第四章 短路电流的计算1241概述12com 短路的原因12com 短路的种类12com 短路计算的目的12com 短路计算的基本假设13com 短路点的选择1342 短路电流的计算1443 三相短路电流计算结果表18第五章 电气设备的选择1951 电气设备选择的条件19com 按正常工作条件选择电气设备19com 环境条件对设备选择影响20com 按短路状态校验2152 主要电气设备的选择21com 断路器的选择22com 隔离开关的选择23com 电流互感器的选择24com 电压互感器的选择25com 母线的选择25com 熔断器的选择26com 支柱绝缘子和穿墙套管的选择27第六章 配电装置的选择2961 110kv配电装置3062 10kv配电装置31第七章 继电保护的配置3371 变压器的纵差动保护3372 主变压器的过电流保护3573 主变压器的继电保护配置35第八章 变电站防雷接地的设计3681 避雷针3682 避雷线3783 避雷器3784 防雷接地38结 论40参考文献41致 谢43附录1 电气设备清单表44附录2 变电所总体平面布置图45第一章 原始资料分析1变电站的地址和地理位置选择建设一个变电站要考虑到地理环境气象条件等因素包括年最高温度最低温度冬季夏季的风向以及最大风速该地区的污染情况2确定变电站的建设规模设计电压等级有两个110kv 10kv主变压器用两台进出线情况110kv有两回进线10kv有18回出线3设计110kv和10kv侧的电气主接线通过比较各种接线方式的优缺点适用范围确定出最佳的接线方案110kv侧有两回进线为电源进线此时宜采用桥形接线根据桥断路器的安装位置可分为内桥和外桥接线两种比较这两种接线的特点适用范围确定110kv侧的接线方式为桥接线10kv侧有18回出线可供选择的接线方式有单母线分段接线双母线以及双母线分段带旁路母线的单母线和双母线接线比较这几种接线方式的优缺点适用范围确定出10kv侧的接线方式为单母线分段接线4计算短路电流及主要设备选型主变压器的型号容量电压等级冷却方式结构容量比和中性点接地方式的选择等主变的容量主变容量的确定应根据电力系统5-10年发展规划进行当变电所装设两台及以上主变时每台容量的选择应按照其中任一台停运时其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60-80接线方式我国110kv及以上电压变压器三相绕组都采用yn联接35kv采用y联接其中性点多通过消弧线圈接地因此普通双绕组一般选用ynd11接线三绕组变压器一般接成ynyd11或ynynd11等形式5绘制电气主接线图总平面布置图110kv和10kv的进出线间隔断面图等有关图纸6简要设计主变压器继电保护的配置整定计算选择几个特殊的短路点如110kv侧10kv母线上根据系统的短路容量进行整定计算7防雷接地设计防雷设计要考虑到年雷暴日保护范围等因素接地设计考虑到主要的电气设备能可靠的接地免受雷电以及短路主变压器的容量台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构它的确定除了根据传输容量等原始数据外还应根据电力系统510年的发展规划馈线回路数电压等级以及接入系统的紧密程度等因素进行综合分析和合理选择如果变压器的容量选得过大台数过多不仅增加投资增大占地面积而且还增加了运行电能损耗设备未能充分发挥效益如果容量选得过小就不能满足变电所负荷的实际需要这在技术和经济上都是不合理的根据变电所建设的规模电压等级有两个110kv和10kv110kv侧有两回进线宜装设两台主变压器装有两台及以上主变压器的变电所当断开一台时其余主变压器的容量不应小于全部负荷的6080并应保证用户的一二级负荷供电主变压器容量的确定应根据电力系统510年发展规划进行该变电所选用两台主变压器每台容量的选择应按照其中任一台停运时另一台变压器的容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的6080型号为s40000110电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类三相变压器与同容量的单相变压器组相比较价格低占地面积小而且运行损耗可以减少1215因此在330kv及以下电力系统中一般都应选用三相变压器电力系统中采用的变压器按绕组数分类有双绕组普通式三绕组式自耦式以及低压绕组分裂式等型式该变电站有110kv和10kv两个电压等级根据设计规程规定具有两个电压等级的变电站中首先考虑双绕组变压器变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致否则不能并列运行电力系统中常用的绕组连接方式只有星形y和三角形两种我国110kv及以上电压等级变压器三相绕组都采用yn联接中性点直接接地35kv采用y联接其中性点多通过消弧线圈接地10kv中性点不接地绕组多采用连接因此普通双绕组一般选用ynd11接线三绕组变压器一般接成ynyd11或ynynd11等形式为了保证变电站的供电质量电压必须维持在允许范围内通过变压器的分接头切换开关可改变变压器高压侧绕组匝数从而改变其变比实现电压调整分接头切换开关有两种切换方式带电切换称为无激磁调压调压范围较小另一种是带负荷切换称为有载调压调压范围大该变压器采用有载调压方式电力变压器的冷却方式一般有以下几种类型自然风冷油浸自冷油浸水冷强迫空气冷却简称为风冷式强迫油循环水冷却该变压器采用油浸自冷式根据以上条件选择变压器的型号为sz10-40000110sfz10-40000110型号额定容量kv a额定电压kv连接组标号损耗kw空载电流阻抗电压高压低压空载负载sfz10-4000011040000110105ynd1132614204105第三章 电气主接线的选择电气主接线是发电厂变电站电气设计的首要部分也是构成电力系统的主要环节电气主接线又称电气一次接线它是将电气设备以规定的图形和文字符号按电能生产传输分配顺序以及相关要求绘制的单相接线图电气主接线直接影响电力生产运行的可靠性灵活性同时对电气设备选择继电保护自动装置和控制方式等诸多方面有决定性的关系因此主接线设计必须综合考虑各个方面的影响因素最终确定最佳方案31电气主接线设计的基本要求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com 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务保证供电可靠是电气主接线最基本的要求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以及运行实验等因素主接线可靠性的基本要求通常包括一下几个方面断路器检修时不宜影响系统供电线路断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时尽量减少停运出线回路数和停电时间并能保证大部分用户的供电尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能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一下几个方面操作的方便性电气主接线应该在服从可靠性的基本条件下接线简单操作方便尽可能的使操作步骤少调度的方便性电气主接线在正常运行时要能根据调度要求方便地改变运行方式并且在发生故障时要能尽快的切除故障使停电时间最短影响范围最小通常设计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从以下几个方面考虑节省一次投资主接线应简单清晰并要适当采用限制短路电流的措施以节省开关电器的数量选用廉价的电器或轻型电器降低投资占地面积少主接线设计要为配电装置创造节约土地的条件尽可能使占地面积少能损耗少经济合理的选择变压器的形式容量和台数尽量避免两次变压而增加电能损耗主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式以电源和出线为主体由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同并且每路馈线所传输的功率也不一样因而为便于电能的汇集和分配在进出线数较多时一般超过4回采用母线作为中间环节可使接线简单清晰运行方便有利于安装和扩建然而与有母线的接线方式相比无汇流母线的接线使用开关电器较少配电装置占地面积较少通常用于进出线回路少不再扩建和发展的发电厂或变电站中有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类无汇流母线的接线形式主要有桥形接线角形接线和单元接线根据设计任务书的要求在原始资料分析的基础上根据对电源和出线回路数电压等级变压器台数容量以及母线结构等的不同考虑可拟定出若干个主接线方案根据对主接线的基本要求从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案最终保留2-3个技术上相当又都能满足任务书要求的方案在进行经济比较对于在系统中占有重要地位的大容量发电厂或变电站主接线还应进行可靠性定量分析计算比较最终确定出在技术上合理经济上可行的最终方案1110kv主接线的选择110kv侧有两回进线为电源进线此时宜采用桥形接线根据桥断路器的安装位置可分为内桥和外桥接线两种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并且操作复杂因而该接线一般适用于线路较长相对来说线路的故障几率较大和变压器不需要经常切换的情况如图所示图3-1 内桥接线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如图3-2所示图3-2 外桥接线比较这两种接线方式的特点适用范围确定出110kv侧的接线方式为桥接线210kv主接线的选择根据设计任务书10kv共有18回出线每回出线负荷25mva可供选择的接线方式有单母线分段接线单母线用分段断路器进行分段可以提高供电可靠性和灵活性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而两段母线同时故障的几率很小可以不考虑分段的数目取决于电源数量好容量段数分的越多故障时停电范围越小但使用的分段断路器的数量也就越多并且配电装置和运行也就越复杂通常以23段为宜该接线适用于小容量发电厂的发电机电压配电装置一般每段母线上所接发电容量为12mw左右每段母线上出线不多于5回变电站中有两台主变压器时的610kv配电装置3563kv配电装置的出线48回110220kv配电装置的出线34回双母线接线双母线接线有两组母线并且可以互为备用两组母线的联络通过母线联络断路器来实现与单母线相比投资有所增加但使运行的可靠性和灵活性大大提高其特点如下供电可靠调度灵活扩建方便由于双母线有较高的可靠性广泛用于一下情况进出线回数较多容量较大出线带电抗器的610kv配电装置3560kv出线数超过8回或连接电源较大负荷较大时110kv出线数为6回及以上时220kv出线数为4回及以上时双母线分段接线双母线分段接线不仅能缩小母线故障的停电范围而且比双母线接线的可靠性更高但是增加了两台断路器投资有所增加双母线分段不仅具有双母线的各种优点并且任何时候都有备用母线有较高的可靠性和灵活性双母线分段接线多用于220kv配电装置当进出线数为1014回时采用三分段15回及以上时采用四分段同时在330500kv大容量配电装置中出线为6回及以上时一般也采用双母线分段接线带旁路母线的单母线接线和双母线接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时不致中断该回路供电可增设旁路母线也就是说不停电检修断路器610kv配电装置一般不设置旁路母线特别是当采用手车式成套开关柜时由于断路器可迅速置换可以不设旁路母线而610kv单母线及单母线分段的配电装置在采用固定式成套开关柜式例如出线回路数很多断路器停电检修机会多多数线路是向用户单独供电用户内缺少互为备用的电源不允许停电均为架空线出线雷雨季节跳闸次数多增加了断路器检修次数需要强调的是随着高压配电装置广泛采用断路器以及国产断路器的质量提高同时系统备用容量的增加电网结构趋于合理与联系紧密保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过度为简化接线总的趋势将逐步取消旁路设施综上所述通过比较这几种接线方式的优缺点适用范围确定出10kv侧的接线方式为单母线分段接线图3-3单母线分段第四章 短路电流的计算41概述com 短路的原因短路是指一切不正常的相与相之间或相与地对于中性点接地系统之间未经负载而直接形成闭合回路产生短路的主要原因元件损坏如绝缘材料的自然老化设计安装以及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路自然灾害如雷击造成的闪络放电或避雷器动作大风造成架空线断线或导线浮冰引起电杆倒塌等违规操作运行人员带负荷拉刀闸线路或设备检修后未拆除接地线其它原因如挖沟损伤电缆人为的破坏等短路的基本类型有三相短路两相短路单相接地短路和两相接地短路短路故障分为对称短路和不对称短路三相短路是对称的其它三种短路都是不对称的在四种短路类型中单相接地短路故障发生的概率最高可达65两相短路约占10三相短路约占5虽然三相短路发生的概率最小但对电力系统的影响最严重因此采用三相短路来计算短路电流并检测电气设备的稳定性选择电气设备的依据为了保证电力系统安全运行在设计选择电气设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定的校验以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击继电保护的设计和整定需要各种短路时的短路电流数据电气主接线方案的确定确定限制短路电流的设备在选择电气主接线时为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等均需进行必要的短路电流计算总之短路电流计算是一项很重要的内容正常工作时三相系统对称运行所有电源的电动势相位角相同电力系统中各元件的磁路不饱和即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流元件的电阻略去输电线路的电容略去不计及不计负荷的影响系统短路时是金属性短路选择通过导体和电器的短路电流最大的那些点为短路计算点在计算电路图中同电位的各短路点的短路电流值均相等但通过各支路的短路电流将随着短路点的不同位置而不同在校验电气设备和载流导体时必须确定出电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点使通过的短路电流校验值为最大例如两侧均有电源的断路器如发电厂与系统相连的出线断路器和发电机变压器回路是断路器应比较断路器前后的短路时通过断路器的电流值选择最大者为短路点母联断路器应考虑当采用母联断路器向备用母线充电时备用母线故障流过该备用母线的全部短路电流带电抗器的出线回路由于干式电抗器工作可靠性较高并且断路器与电抗器间的连线很短故障几率小一般可选择电抗器后为计算短路点这样出线可选择轻型断路器以节约投资取最严重的短路情况分别在110kv侧的母线和35kv侧的母线上发生短路点f1和点f2发生短路则选择这两处做短路计算如图所示图4-1 等值电路42 短路电流的计算1求系统电抗已知110kv母线的短路容量2000mva短路电流105ka取2求变压器的电抗变压器的型号s-40000110短路电压当点短路时电路图如下所示已知短路电流为105ka即三相短路电流周期分量有效值为三相短路电流冲击电流最大值冲击电流有效值当点短路时即10kv母线上等效电路如下图所示图4-3 等值电路总的电抗为三相短路电流周期分量有效值为三相短路电流冲击电流最大值冲击电流有效值计算结果表明10ka侧的短路电流很大需采取措施来进行限制选择电抗器限制10kv侧的短路电流因为10kv侧每回出线的负荷相同所以可加设分裂电抗器电抗器的型号为nkl-10-300额定电压为额定电流为额定电抗选择4则额定容量为所以电抗器的电抗为总的电抗为三相短路电流周期分量有效值为所以电抗器的型号为nkl-10-300-4三相短路电流冲击电流最大值冲击电流有效值三相短路容量为43 三相短路电流计算结果表表1 三相短路电流计算结果表短路点短路点额定电压平均工作电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流短路容量有效值最大值ukvukvkaikakakamvaf111011510510515855267752000f21010510421042157326571895第五章 电气设备的选择51 电气设备选择的条件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com 按正常工作条件选择电气设备1额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化有时会高于电网的额定电压故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的11115倍而电网运行电压的波动范围一般不超过电网额定电压的115倍因此在选择电气设备时一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择即2额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下电气设备的长期允许电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最低持续工作电流即由于发电机调相器和变压器在电压降低5时输出功率可保存不变故其相应回路的应为发电机调相器或变压器的额定电流的105倍若变压器有过负荷运行可能时应按过负荷确定 132倍变压器额定电流 母线联络断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的3开断电流断路器的额定开断电流是指在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流它是表征断路器开断能力的重要参数断路器在低于额定电压下开断电流可以提高但由于灭弧装置机械强度的限制因此开断电流有一个极限值该极限值称为极限开断电流即断路器开断电流不能超过极限开断电流额定开断电流包括短路电流周期分量和非周期分量而断路器的额定开断电流是以周期分量有效值表示并计入了20的非周期分量一般中小型发电厂和变电站采用中慢速断路器开断时间较长短路电流非周期分量衰减较多可不计非周期分量影响采用起始次暂态电流校验即4短路关合电流在断路器合闸之前若线路上已存在短路故障则在断路器合闸过程中动静触头之间在未接触时即有巨大的短路电流流过更容易发生触头焊接和遭受电动力的损坏并且断路器在关合短路电流时不可避免地在接通后又自动跳闸此时还要求切断短路电流因此额定关合电流是断路器的重要参数之一为了保证断路器在关合短路时的安全断路器的额定短路关合电流不小于短路电流的最大冲击值即当电气设备安装地点的环境尤其注意小环境条件如温度风速污秽等级海拔高度地震强度和覆冰的厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时应采取措施对于110kv及以下电气设备由于外绝缘裕度较大可在海拔2000m以下使用该变电站建设在平原地区可以不考虑环境条件的影响1短路热稳定校验短路电流通过电气设备时电气设备部件温度或发热效应应不超过允许值满足热稳定的条件为式中为短路电流产生的热效应分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间2电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力亦称动稳定满足动稳定的条件为式中分别为电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值分别为短路冲击电流幅值及其有效值同时应按电气设备在特定的工程安装使用条件对电气设备的机械负荷能力进行校验即电气设备的端子允许负载应大于设备引线在短路时的最大电动力断路器和隔离开关是发电厂与变电站中主系统的重要开关器件断路器的主要功能是正常运行时倒换运行方式把设备或线路接入电路或推出运行起控制作用当设备或线路发生故障时能快速切除故障回路保证无故障部分正常运行起保护作用断路器最大特点是装有灭弧装置能断开电气设备中的负荷电流和短路电流而隔离开关的主要功能是保证电气设备及装置在检修工作时的安全不能用于切断投入负荷电流或开断短路电流仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作主变压器110kv侧的断路器的选择已知主变压器的额定容量为额定电压为所以额定电流为在系统中取过负荷系数为则最大电流为根据主变压器的额定电压额定电流以及断路器安装在户外的要求查手册可选lw6-110型六氟化硫断路器本设计中110kv采用六氟化硫断路器因为与传统的断路器相比较该断路器采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的六氟化硫气体作为灭弧介质具有优良的开断性能该断路器运行可靠性高维护工作量少耐压高允许的开断次数多检修时间长开断电流大灭弧的时间短操作时噪声小寿命长等优点因此可选用lw6-110型户外高压sf6断路器表5-1 lw6-110型户外高压sf6断路器技术数据型号额定电压kv最高工作电压kv额定电流a额定开断电流ka极限通过电流ka热稳定电流ka固有分闸时间s峰值3slw6110315011014531504010040003断路器的固有分闸时间和燃弧时间均为003s取继电保护后备保护时间为2s所以短路热稳定计算时间为由于不计及非周期热效应短路电流的热效应等于周期分量热效应即电气设备的热效应动稳定的校验断路器的动稳定电流满足校验要求热稳定的校验故满足要求查设备手册选择lw6-110型断路器其参数如表5-2 lw6-110型sf6断路器技术数据计算数据lw6-110型断路器110kv110kv27556a3150a105ka40ka26775kv100ka26775kv100ka主变压器110kv侧的隔离开关的选择选择型号为gw4-110d1000-80户外型隔离开关其技术参数如下型号额定电压kv额定电流a极限通过电流ka热稳定电流ka峰值5sgw4-110d1000-80110100080215选择的隔离开关额定电压为110kv满足要求隔离开关的额定电流为1000a大于最大持续工作电流满足要求动稳定的校验断路器的动稳定电流满足校验要求热稳定的校验所以满足要求110kv侧电流互感器的选择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设备手册初步选择lcwb6-110b型电流互感器其技术参数如下型号额定电流比a级次组合准确度等级1s热稳定电流ka动稳定电流kalcwb6-110b26005ppp45120动稳定的校验所以满足要求热稳定校验所以满足要求110kv侧电压互感器的选择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设备手册110kv侧电压互感器初步选择ydr-110型其技术参数如下型号额定电压 kv 准确等级二次绕组额定容量 mva ydr-110初级绕组次级绕组辅助绕组05级1级3级11001011502204401110kv母线的选择根据已知条件母线上短路时的短路电流为105ka按照最大持续工作电流选择母线查设备手册选用lgj-185钢芯铝绞线在最高允许温度70度的长期载流量为539a满足最大工作电流的要求210kv母线的选择母线上的最大持续工作电流为害变电站110kv电压互感器和10kv电压互感器以及站用变压器都用高压熔断器保护电气设备免受过载和短路电流的损害及用来保护电压互感器按额定电压和开断电流进行选取1额定电压选择对于一般的高压熔断器其额定电压必须大于或等于电网的额定电压但是对于充满石英砂有限流作用的熔断器则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中2额定电流的选择熔断器的额定电流的选择包括熔断器管的额定电流和熔体的额定电流的选择 1 熔管额定电流的选择为了保证熔断器壳不致损坏高压熔断器的熔管额定电流应大于或等于熔体的额定电流则有 2 熔体额定电流选择为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路以及电动机自启动等冲击电流时误动作保护35kv及以下电力变压器的高压熔断器其熔体的额定电流应根据电力变压器回路最大工作电流来选择10kv侧熔断器的选择选择rn21005型户内熔断器额定电压10kv满足要求断流容量1000mva主要技术数据如下型号额定电压kv额定电流a额定开断容量mva最大开断电流有效值ka备注rn21005100050保护室内tv3开断电流校验校验式为对于没有限流作用的熔断器用冲击电流的有效值进行校验且某些系列产品如屋外跌落式高压熔断器尚需分别对开断电流的上下限进行校验以确保最小运行方式下的三相短路的有效开断对于有限流作用的熔断器在电流达到最大之前已截断所以不计非周期分量影响而采用进行校验1型式选择根据安装地点环境选择屋内屋外或防污性及满足使用要求的产品型式支柱绝缘子一般屋内采用联合胶装多棱式屋外采用棒式需要倒装时采用悬挂式穿墙套管一般采用铝导体对铝有明显腐蚀的地区可用铜导体2额定电压选择无论支柱绝缘子或套管都应符合产品额定电压大于或等于所在电网电压的要求对于30kv屋外支柱绝缘子和套管宜选用高一电压等级的产品3穿墙套管的额定电流的选择具有导体的穿墙套管额定电流应大于或等于回路中最大持续工作电流当环境温度导体的应按下式修正即母线型穿墙套管无需按持续工作电流选择只需保证套管的型式与穿过母线的窗口尺寸配合4动稳定校验无论是支柱绝缘子或套管均要进行动稳定校验布置在同一平面内的三相导体在发生短路时支柱绝缘子或套管所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值5热稳定的校验具有导体的套管应对导体校验热稳定其套管的热稳定能力应大于或等于短路电流通过套管所产生的热效应即注意母线型穿墙套管无需热稳定校验第六章 配电装置的选择配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分在电力系统中起着接受和分配电能的作用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用来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按电气设备的装设地点不同可以分为屋内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称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到现场安装使用的称为成套配电装置室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减少维护工作量屋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成套配电装置的特点电器布置在封闭和半封闭的金属中相间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大大减少现场安装工作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电气工程中常用配电装置配置图也称布置图平面图和断面图来描述配电装置的结构设备布置和安装情况1配置图是一种示意图按选定的主接线方式来表示进线出线断路器互感器避雷器等合理分配于各层各间隔中的情况并表示导线和电器在各间隔的轮廓外形但不要求按比例尺寸绘出通过配置图可以了解和分析配电装置的总体布置方案统计所用的主要电气设备2平面图是在平面上按比例画出房屋及其间隔通道和出口等处的平面布置轮廓平面上的间隔只是为了确定间隔数及排列故不可表示所装电器3断面图是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空间位置安装和相互连接的结构图断面图也应按比例绘制110kv是变电站的高压侧主接线采用的是桥形接线该设计中的110kv配电装置采用屋外配电装置是将所有电气设备和母线都装设在露天的基础支架或构架上屋外配电装置的结构形式除与电气主接线电压等级和电气设备类型有密切关系外还与地形地势有关根据电气设备和母线布置的高度屋外配电装置可分为中型配电装置高型配电装置和半高型配电装置由于髙型和半髙型配电装置可大量节省占地面积因而在电力系统中得到广泛应用半髙型配电装置是将母线置于高一层的水平面上与断路器电流互感器隔离开关上下重叠布置其占地面积比普通中型减少30半髙型配电装置介于髙型和中型之间具有两者的优点半髙型配电装置节约占地面积不如髙型显著但运行施工条件稍有改善所用钢材比髙型少半髙型适用于110kv配电装置所以110kv采用半髙型配电装置10kv位于低压侧该设计中10kv母线采用单母线分段接线高压开关柜的配电装置由于断路器可迅速置换这样可以不设置旁路母线节省了投资成本减少了占地面积规程上要求610kv配电装置一般为屋内布置当出线不带电抗器时一般采用成套开关柜单层布置当出线带电抗器时一般采用三层或二层布置本设计中10kv出线不带电抗器所以采用成套配电装置开关柜单层布置我国目前生产335kv高压开关柜分为固定式和手车式两类1手车式高压开关柜手车式高压开关柜是将高压开关柜中的某些主要电气设备如高压断路器电压互感器和避雷器等固定在可移动的手车上另一部分电气设备则安装在固定的台架上当手车上安装的电气部件发生故障或需要检修更换时可以随同手车一起移出柜外再把同类型备用手车推入就可立即恢复供电相对于固定开关柜手车式高压开关柜的停电时间大大缩短这种开关柜检修方便安全供电恢复快供电可靠性高主要用于大中型变配电所和负荷较重要供电可靠性要求高的场所手车式高压开关柜的主要新产品有系列kyn系列jyn等kyn系列手车式高压开关柜该开关柜是吸收国内外先进技术根据国内特点设计研制的新一代开关设备它用于接受和分配高压三相交流50hz单母线及母线分段系统的电能并对电路实行控制保护和检测如kyn-12jyn系列手车式高压开关柜该开关柜是在高压三相交流50hz单母线及单母线分段系统中作为接受和分配电能用的户内成套配电装置由固定的壳体和可以移动的手车组成柜体用钢板或绝缘板分割成手车室母线室电缆室和继电器仪表室具有良好的接地装置和无防功能如jyn-102固定式高压开关柜金属封闭开关柜是指开关柜内除进出线外其余完全被接地金属外壳封闭的成套开关设备xgn系列开关柜技术性能高设计新颖柜内仪表室母线室断路器室电缆室等用钢板分隔封闭使之结构更加合理安全可靠性高运行操作及检修维护方便xgn2-10系列开关柜适用于310kv单母线单母线带旁路系统中作为接受和分配电能的高压成套配电装置kgn系列是指柜内主要组成部件如断路器互感器母线等分别装在接地金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备根据上面的分析以及该变电站的已知条件该变电站10kv侧的配电装置选择手车式高压开关柜型号选择kyn-12第七章 继电保护的配置电力系统中的发电机变压器输电线路母线以及用电设备一旦发生故障迅速而有选择性地切除故障设备既能保护电气设备免遭损坏又能提高电力系统运行的稳定性是保证电力系统及其设备安全运行最有效的方法之一实践表明只有装设在每个电力元件上的继电保护装置才有可能完成这个任务继电保护装置就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态并使断路器跳闸或发出信号的一种自动装置电力系统继电保护的基本任务是自动迅速有选择性的将故障元件从电力系统中切除使故障元件免于继续遭到损坏保证其他无故障部分迅速恢复正常运行反应电气设备的不正常运行状态并根据运行维护条件而动作于发生信号或跳闸继电保护的基本要求严格的选择性需要的快速性足够的灵敏性必保的可靠性常见的继电保护类型有电网的电流保护电网距离保护输电线路纵联保护自动重合闸电力变压器保护 发电机保护母线保护以介绍电力变压器保护为主变压器的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好动作可靠的继电保护装置1动作电流的整定原则躲过外部短路故障时的最大不平衡电流整定式为式中可靠性数取13外部短路故障时的最大不平衡电流躲过变压器最大的励磁涌流整定式为式中可靠系数取1315变压器的额定电流励磁涌流的最大倍数取48躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流差动保护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负荷电流即式中可靠系数取13变压器的最大负荷电流在最大负荷电流不能确定时可取变压器的额定电流按上面三个条件计算差动保护的动作电流并选取最大值2灵敏系数的校验差动保护的灵敏系数校验式为式中各种运行方式下变压器内部故障时流经差动继电器的最小差动电流灵敏系数一般不应低于2保护动作后跳开变压器两侧的断路器保护的启动电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定即式中可靠系数取1213返回系数取085095变压器可能出现的最大负荷电流变压器的主保护通常采用差动保护和瓦斯保护除了主保护外变压器还应装设相间短路和接地短路的后备保护通常采用过电流保护对于变压器内部的某些轻微故障灵敏性可能不能满足要求因此变压器一般还应装设下列保护瓦斯保护电流速断保护过负荷保护过励磁保护以及非电量保护等1瓦斯保护电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质当变压器油箱内故障时在故障电流和故障点电弧的作用下变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解产生大量气体利用这种气体来实现保护的装置称为瓦斯保护瓦斯保护的主要元件是气体继电器安装在油箱和油枕之间的连接管道上气体继电器有两个输出触点一个反应变压器内部的不正常情况或轻微故障通常称为轻瓦斯反应气体的体积延时发出信号另一个反应变压器的严重故障称为重瓦斯反应油的流速瞬时跳闸防雷保护装置是指能使被保护物体免受雷击而引雷于本身并顺利地泄入大地的装置电力系统中最基本的防雷保护装置有避雷针避雷线避雷器和防雷接地等装置避雷针和避雷线可以防止雷电直接击中被保护物体因此也称为直击雷保护措施避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电过电压波因此也称为侵入波保护措施接地装置的作用就是减少避雷针线或避雷器与大地零电位之间的电阻值以达到降低雷电过电压幅值的目的雷电引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害因此在变电所和高压输电线路中必须采取有效的防雷措施以保证电器设备的安全避雷针的保护范围以它对直击雷所保护的空间来表示单支避雷针的保护范围如图-1所示图中h避雷针高度避雷针必须高于被保护物体被保护物高度h避雷针的有效高度hh-对应h的避雷针有效保护半径的计算方法当h2时当h2时式中h避雷针的高度 h避雷针的有效高度p为高度修正系数当h30m时p为1当30h120m时p为避雷线的保护范围的长度与线路等长而且两端还有其保护的半个圆柱体空间在架空输电线路上多用保护角来表示避雷线的保护程度所谓的保护角是指避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角显然越小雷击导线的概率越小对导线的屏蔽保护越可靠避雷器是一种过电压限制器它实际上是过电压能量的吸收器它与被保护设备并联运行当作用电压超过一定幅值以后避雷器总是先动作泄放大量能量限制过电压保护电气设备注意过电压作用时避雷器先于被保护设备放电这需要有两者的全伏秒特性的配合来保证避雷器应具有一定的熄弧能力满足要求的避雷器主要有保护间隙管式避雷器带间隙阀式避雷器该变电站选择阀式避雷器限制过电压幅值同时辅之以相应措施以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度防雷在于接地这句话含义说明各种防雷保护装置避雷针避雷线避雷器都必须配以合适的接地装置将雷电泄入大地才能有效的发挥其保护作用防雷接地装置有独立的如独立避雷针的接地装置架空线杆塔的接地装置等也有与发电厂变电所的总接地网连成一体的该设计的防雷接地装置与变电所的总接地网连成一体进行设置变电所的建设时在房屋的四个角上设置测试点如果接地装置由n根垂直钢管或n根水平钢带构成那么它们的冲击接地电阻为式中为接地装置的冲击利用系数它考虑各接地极间的相互屏蔽而使溢流条件恶化的影响所以变电所的雷电危害主要来自两个方面一个是直接雷击变电所的建筑物构筑物或装设在露天的设备强大的雷电冲击电流通过被击物泄放入地时引起机械力破坏和热破坏另外一个是雷电感应产生的高电压波沿输电线路侵入变电所内使主要电气设备对地绝缘击穿或烧毁1变电所的直击雷保护为了防止变电所遭受直接雷击需要安装避雷针避雷器和铺设良好的接地网装设避雷针线应该是变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内还应该使被保护物体与避雷针线之间留有一定距离因为雷电直击避雷针线瞬间的地电位可能提高我国规程规定35kv及以下配电装置的绝缘较弱所以其构架或屋顶上不宜装设避雷针而应装设独立避雷针110kv及以上的配电装置在土壤电阻率时不宜反击允许装设构架避雷针2变电所的雷电侵入波防护变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器避雷器动作后可将侵入波幅值加以限制使变压器受到保护为了有效的发挥其保护功能还需要有辅助措施与之配合氧化锌避雷器的型号选择110kv母线上选择y10w-10226610kv母线上选择y5w-1745结 论这次我选择的毕业设计题目是变电站的电气一次设计可以说这种题目并不陌生因为上学期我的课程设计就是变电站的设计之前学习过电力系统分析电力系统继电保护发电厂电气部分等专业课所以为这次的毕业设计打下了基础该变电站的主要设计内容有电气主接线短路电流的计算设备的选择配电装置的设