110KV无人值班变电站设计.doc

摘要本次毕业设计以110kV无人值班变电站为主要设计对象，该110kV变电站是系统末端变电站，是电力系统的一部分。该变电站设有2 台主变压器，站内主接线分为110kV、10 kV两个电压等级。本设计的第一章为绪论，主要阐述了研究本课题的必要性和实际意义；本课题的来源及主要研究内容；研究的基本思路与采用的方法。第二章是变电站设计说明书内容，主要是进行变电站电气主接线的设计，分别通过对110kV、10kV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。进行负荷计算及变压器的选择，根据已知变电站的负荷资料对变电站进行负荷计算，通过得出的负荷确定了主变的容量和台数、主变的型式及主变阻抗。进行短路电流计算，确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。进行导线的选择与校验。进行电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器的选择。进行继电保护的配置原则及整定计算。进行自动化系统的设计。第三章是本设计的计算书部分，主要是本设计在设备选择计算、电流的计算、保护的整定计算方面所形成的计算依据。关 键 词：电气主接线；短路计算；电气设备论文类型：设计报告目 录1 绪 论12 设计说明书22.1主接线的选择22.1.1 主接线的设计原则22.1.2 主接线的设计要求32.1.3 主接线的方式42.2 变压器的选择52.2.1 主变压器选择52.2.2 所用变的选择72.3 电流计算说明92.3.1 计算Igmax92.3.2 选择短路点计算短路电流92.4 导线的选择及校验132.4.1 110kV母线的选择及校验132.4.2 10kV母线的选择142.5 配电设备的选择152.5.1 110kV断路器的选择152.5.2 110kV隔离开关的选择162.5.3 110kV PT选择172.5.4 110kV CT选择172.5.5 110kV避雷器的选择182.5.6 10kV断路器的选择192.5.7 10kVPT的选择202.5.8 10kVCT的选择202.5.9 开关柜的选择212.6 继电保护的配置原则及整定计算222.6.1变压器保护的配置原则222.6.2 10kV出线保护整定计算242.7 自动化系统的设计262.7.1 变电站自动化系统设计要求262.7.2 变电站自动化体系结构262.7.3变电站无人值班自动化系统配置模式272.7.4 变电站监控系统303 设备选择计算373.1 变电站的总负荷计算373.1.1 10kV母线的选择计算373.1.2 110kV断路器选择计算383.1.3 10kV电流互感器选择校验结果计算383.1.4 110kV隔离开关的选择计算383.1.5 110kV电流互感器选择校验结果计算393.2 电流的计算393.2.1 工作电流的计算393.2.2 短路电流的计算403.3 保护的整定计算41结论与展望44致 谢45参考文献47预览中看不见即可）：1 绪论随着电网规模的迅速扩大，电压等级和自动化水平的不断提高，电力用户对电能的需求越来越大，同时对供电的质量要求也越来越高。变电站如何保证供电质量，如何保证电力系统运行的安全性、可靠性和经济性，是电力部门十分关心的问题。无人值班是当今电网调度自动化领域的必然趋势，其势头正方兴未艾。无人值班是电力随着技术的发展而产生的新型的变电站运行方式，在这种运行方式里，先进技术成分含量大，它集中包含了工业自动化，人工智能，通讯等多学科先进技术的结晶，这是科学发展一般所直接导致的必然结果。对原有变电站有步骤地实施无人值守改造势在必行，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。80年代以来，自动化技术的完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高，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。随着电子技术的飞跃发展，特别是二十一世纪以来，电子计算机及其硬件、软件技术成果的日新月异，对电力系统的监控系统有了很好的技术支持，近几年来无人值班设计及研究在我国先后发展壮大起来。这次设计是一次综合性质的设计，它力求结合两年半中所学的各门学科，并查阅大量最新资料，让我们利用相应的专业理论知识，在熟悉相关设备性能的情况下，初步掌握并设计110kV无人值班变电站，培养我们独立分析问题和解决问题的能力。2 设计说明书2.1主接线的选择2.1.1 主接线的设计原则主接线的设计原则主要以包括主接线为电力系统整体设计的组成部分及主接线的设计要求为主。1）主接线是电力系统整体设计的组成部分现代电力系统是一个巨大的组织严密统一的整体。各种类型的变电站按照它们各自在系统中的不同地位和作用，分工完成整个系统变电的任务。显然，我们在设计变电站的主接线时不能就事而论，不能只局限于变电站本身，而应考虑到它是电力系统的整体设计部分。否则，势必导致不合理现象。为了使变电站的主接线设计的正确，首先要充分考虑到它是电力系统总体的组成部分，并在电力系统总体设计明确下列问题：（1）变电站在电力系统中的地位和作用。这是决定主接线的主要因素，变电站是属于枢纽变电站、开闭所、中间变电站、地区变电站、企业变电站还是终端或分支变电站等，变电站由于在系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、经济性和灵活性的要求也不同。（2）变电站应根据510年电力系统发展规划进行设计。枢纽变电站连接的电源数和回路要根据电力系统运行的安全和经济等条件确定。（3）出线回路数和负荷重要性分级。出线回路和负荷重要分级对主接线的确定影响甚大。要确切的定出输电线路的回路数以及输送容量、导线型号和出线的方向等。对电力负荷按其重要性可分为：a）一级负荷：是指对此种负荷如中断供电，将造成人民生命危险、设备损坏。造成重大的国民经济损失、使市政生活中的要害部门发生混乱。b）二级负荷：是指对此种负荷停止供电，会造成大量减产、居民生活受到影响。c）三级负荷：除一、二级以外的负荷。对于一级负荷必须要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，保证一级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，保证大部分二级负荷不间断供电。对于三级负荷一般只需要有一个电源供电。2）主变压器选择。包括主变压器台数、容量和型式、变压器各侧的额定电压调节范围分接头选择及在各种运行方式下通过变压器的功率潮流。3）变压器的备用容量。为了保证可靠供电，要求系统的装机备用容量不少于全系统容量的20%，运行备用容量不少于810%的适应负荷实增、机组检修和故障停运三种情况。4）无功补偿装置的选择。为平衡无功功率而要求在变电站或发电厂升压站中装设的并联电抗器、串联电容补偿装置、静止补偿装置、调相机和并联电容器等的形式、数量和容量。5）系统内过电压的模拟和计算，以及限制内过电压的措施。6）系统短路容量或归算的电抗值和变压器中性点接地方式，以及限制系统短路电流的措施。7）根据地区负荷，确定610KV的出线回路数。8）拟定本期及远景变电站与系统的连接方式和推荐的主接线方案。从设计变电站电气主接线的角度来看，上述前提必须首先明确，否则不会符合系统的安全、灵活、经济运行和远景发展的要求，就会出现技术上、经济上的不合理性。2.1.2 主接线的设计要求我国变电站设计技术规程SDJZ79规定，变电站的主接线应根据变电站在电力系统的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠简单灵活、操作方便和节约投资等要求。可靠性：断路器检修时，能否不影响供电；线路断路器或母线故障时以及母线检修时，停运的回路和停运的回路数、停运的时间长短以及能否保证对重要用户的供电。变电站全部停运的可能性；应满足可靠性准则的要求。灵活性：满足调度灵活，操作方便的基本要求，既能灵活的投、切变压器或线路调配电源和负荷，又能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行；（2）在设计主接线时应留有发展扩建的余地。1） 经济性（1） 投资省；（2）占地面积少；（3）电能损耗小；2.1.3 主接线的方式对于110kV变电站来说，主接线的接线方式主要有两种：1）单母分段接线2）桥式接线（1）单母分段接线由于单母分段接线既具有单母线接线简单、经济、方便的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，提高了供电可靠性，故这种接线的应用范围有所扩大，但单母线分段接线仍存在缺点，就是当一段母线或母联隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要在检修期间长时间停电，再有单母线是母线制最原始和简单的接线，这种接线的特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一母线上，其优点是简单、清晰、采用设备少、操作方便、便于扩建，缺点是不够灵活，任一元件母线或母线隔离开关故障或检修均需使整个配电装置停电。为了克服单母线这种缺点，我们采用单母分段接线，这种接线方式分段的数目取决于电源的数量和容量，段数越多故障时停电范围越小。但使用断路器设备增多且配电装置和运行也越复杂。由于以上原因。这种接线方式对于出线不多，容量不大的35110KV的变电站较实用，对于110KV出线四回为宜。（2）桥形接线依照连接桥的位置可分为内桥和外桥。当输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切换时，采用内桥接线较合适。当输电线路较短，变压器随经济要求需经常切换时，采用外侨接线较合适。内桥接线中，当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线时，当线路故障时，需停相应的变压器，而且隔离开关又做为操作电气，所以可靠性较差。由于断路器少、布置简单、造价低，往往在35220KV配电装置中广泛应用，故我们设计的无人值班变电站采用内桥接线方式。（图 2-1）内桥式接线外桥式接线a)b)图 2-1 桥形接线2.2 变压器的选择2.2.1 主变压器选择正确合理地选择主变压器的台数、容量和类型是电力系统规划和具体变电站主接线设计中的一个主要问题，根据我国的实践经验应考虑以下一些原则：1）主变压器台数选择为保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设两台变压器。对于大型超高压枢纽变电站装设两台大型变电站，由中压侧供给整个城市及工业区。在一台变压器故障时，要切断大量的负荷是非常困难的，根据各工程的具体情况，安装24台主变压器可提高其可靠性。2）主变压器的容量选择主变压器的容量选择就根据电力系统510年的发展规划进行选择。变压器容量的选择必须力求使其切合实际需要。为此，必须尽力能把510年负荷发展规划做得正确，这是最根本的。变电站的最大负荷按以下公式确定： （2-1） (2-2)式中：Pm变电站最大负荷。Ko同时率。P按负荷登记统计的综合用电负荷。以变压器的正常过负荷能力来承担变压器所遭受的短时高峰负荷（连续运行时间不宜超过1小时），过负荷以不缩短变压器的寿命为限。从原则上讲，因为变压器和自耦变压器具有高度的可靠性和较低的事故率，可允许其在网络的事故状态下有较大的过负荷，而其寿命不怎么缩短。对于两台变压器变电站的主变容量按下式选择： （2-3）Pm变电站最大负荷SH变压器容量即按70%全部负荷选择。因此，装设两台变压器变电站的总容量为： （2-4）当一台变压器停用时，可保证对70%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%的负荷供电。若取，则当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器事故过负荷能力40%，则可保证对80%负荷的供电。由于一般电网变电站中，大约有25%的非重要负荷，在事故运行方式下可以被切除，因此采取0.6 Pm，对变电站保证重要负荷来说也是可行的。根据原始资料，本变电站负荷为：3500KVA2 （45002）KVA （50002）KVA 6300KVA2，其中一、二、三类负荷均有。代入公式（2-3）查发电厂电气部分课程设计参考资料110kV双绕组变压器技术数据及综合投资表，选择的变压器为SFZL131500，参数见表2-1所示。表 2-1 110kV双绕组变压器技术数据及综合投资型号及容量低压侧额 定电 压连接组损耗(kw)阻抗电压%空载电流运输重量空载短路主变SFZL1-3150011YO/31.119010.50.762.2.2 所用变的选择目前采用的计算负荷的重要方法是分别将每台电动机的KW换算成KVA，再考虑不同时运行情况的计算方法。按每台电动机的功率因数、效率、负荷系数分别由KW换算成KVA，再考虑不同时运行的情况，计算出总负荷（表2-2）。以中性110kV变电站的变压器的选择为例，需要计入的经常性电力负荷：主变压器风扇、蓄电池的充电和浮充电机组、蓄电池室通风、取暖器照明等；短时不经常及断续不经常运行的设备为检修负荷等不计算在内。充电机系统不经常连续运行的设备，故其负荷应予以计算，但此时可考虑浮充电机不运行，不必计算。计算公式：电力负荷： （2-5）P1计算容量功率Kf电动机的负荷率 一般取1.04效率功率因数照明和加热负荷： （2-6）所用电总负荷： （2-7）式中各符号含义同前。该110kV变电站所用变压器选择结果见表2-3所示：表 2-3 所用变压器技术数据及综合投资型 号及容 量低压侧额 定电 压连接组损耗(kw)阻抗电压%空载电流运输重量空载短路所用变S11500.4Y/ YO6.221.1545.40.34表 2-2 所内负荷统计表序号名称计算容量(KW)额定容量(KW)功率因数和效率经常性负荷经常性负荷安装数(台)运行数(台)运行容量安装数(台)运行数(台)运行容量（KW）（KVA)（KW）(KVA)1充电机17.4200.781117.422.42浮充电机3.24.50.72113.23主变压器风扇0.150.5132324.89.44蓄电池室通风机2.70.72112.73.755室内配电装置通风机1.10.62222.26电 焊10.50.471110.57检修用电50.658电 热15159通信用电443.810取暖水泵0.20.5111操动机构加热0.312远东装置用电0.750.680.751.113照明14屋内工作照明5.665.6615屋外工作照明1.741.7416事故照明2.672.6717福利区照明2.032.03计算总容量(KVA)50.552.3 电流计算说明2.3.1 计算Igmax1）110kV母线工作电流的计算（一台主变停运）由于变压器在电压降低50%时出力保持不变，故其相应回路的Imax为变压器额定电流的1.05倍。2）10kV母线工作电流的计算（一台主变停运）3）各个馈路工作电流的计算表 2-4 Ig电流计算结果名称电流（Ig）A110KV侧213.16810KV侧2233.1908各馈路363.7307259.8076288.675202.0732.3.2 选择短路点计算短路电流1） 短路电流计算的目的在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下几个方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较多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。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相同和相对的安全距离。d1d3d2110kV系统110kV系统I1I210kV10kV（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流为依据。（5）接地装置的设计也需用短路电流。图 2-2 短路点的选择2）短路电流计算条件为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，做验算用的短路电流应按下列条件确定：（1）容量和接线，按本工程最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。（2）短路的种类：一般按三相短路验算，若其它种类较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。（3）计算短路点，选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。3）选择短路点d1、d2、d3变压器回路中的断路器，应比较断路器前后短路时通过断路器的电流值，则其大者为短路点：（1）当在d1情况下发生短路时流过的短路电流为I1+I2，故选d1为短路点。（2）当在d2情况下发生短路时流过的短路电流为I1+I2，故选d2为短路点。（3）当在d3情况下发生短路时流过的短路电流为I1，故选d3为短路点。4）计算各点的短路电流（1）d1点短路电流的计算（取线路长为10km）a）最大运行方式下的短路电流如图2-3：0.090.030.090.03d1图 2-3 功率基准值：。电压基准值: b）最小运行方式下的短路电流如图2-4： 0.250.03d1图 2-4（2）d2点短路电流的计算a）最大运行方式下的短路电流：如图2-5：0.090.030.090.03d20.33 图 2-5b）最小运行方式下的短路电流如图2-6：0.250.03d20.33图 2-6（3）d3点短路电流的计算a）最大运行方式下的短路电流：如图2-7：0.090.03d30.331.8141图 2-7b）最小运行方式下的短路电流如图2-8：0.250.03d30.331.8141表 2-5 短路电流的计算结果短路点编号基值电压Ub（kv）基值电流Ib（A）支路名称支路计算电抗Xja*额定电流In（A）稳态短路电流短 路电 流冲击值Ich（ka）短 路容 量S（MVA）标幺值I*有名值I（KA）2.552.71d11150.502110kv系统0.06193.77216.6714.49336.9572761.287d210.55.49910kv系统0.2252122.6144.4424.4162.246422.79d310.55.49910kv系统2.26412122.6140.4422.436.19742.0892.4 导线的选择及校验2.4.1 110kV母线的选择及校验裸导线应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：1）型式：载流导体一般采用铝制材料：110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。2）最大持续工作电流选择导线截面积S，即 （2-8）式中：Ig相应环境温度为+25时的导体长期允许载流量。K温度修正系数：根据参考资料全国主要城市气象资料数据平均最高32.5，据参考资料裸体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合修正系数K为0.89根据计算出的导体长期允许载流量，查表（钢芯铝绞线长期允许载流量）可选110KV进线导线为LGJ70。校验：（1）电流密度 J选择：查参考资料，采用钢芯铝绞线，当时，式中：J导体的经济电流密度，查参考资料，按此条件选择的导线截面S，应尽量接近经济计算截面Sj，当无合适导体时允许小于Sj，考虑到环境温度的修正，修正系数K为0.89（2）按热稳定校验裸导线热稳定校验为 (2-9)式中Smin根据热稳定的导体最小允许截面（mm2）C稳定系数 I稳态短路电流tdz短路电流等值时间（S）（3）按电晕，电压校验： (2-10)式中：ULj临界电晕电压（kv）,其值按下式计算 (2-11) K水平布置为0.96Mr导线表面粗糙系数，多股绞线Mr=0.85空气相对密度0.955r导线半径（cm）相间距离（cm）查表，满足电晕要求的最小母线直径和截面，取 计算过程详见计算书2.4.2 10kV母线的选择1）按最大持续工作电流选择导线截面S，即 (2-12)当环境温度为35时，温度修正系数K为0.89（查电力工程设计手册表416），多条矩形母线载流量选铝母线LMY截面为 2）按热稳定校验矩形导线按热稳定校验为 (2-13)3）按动稳定校验单条矩形母线 (2-14)式中：max作用在母线上的最大应力（取硬铝）L支持绝缘子间的跨距（m）W截面系数（m3）,是指垂直于作用方向的轴而言的抗弯距。震动系数 取1母线间的相间距离 取0.7（m）表 2-6 导线校验结果名称F（N/M）母线相间应力957.57每相两条母线间应力3390.24条间允许应力4511106Pa条间衬垫允许最大跨距0.7742.5 配电设备的选择2.5.1 110kV断路器的选择按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器，由于少油断路器制造简单，价格便宜，维护工作量少，故3220KV一般采用少油断路器。1）按开断电流选择：由于断路器的开断时间较长，短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规定，非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求，故高压断路器的额定开断电流应满足 式中：Id高压断路器触头实际开断瞬间的短路电流周期分量有效值，查发电厂电气部分课程设计参考资料表5-26（35220KV少油断路器），故选SW3110S少油式 W户外2）按动稳定校验 (2-15)式中：Ich三相短路电流冲击值 36.957Imax断路器极限通过的电流峰值 413）按热稳定校验 (2-16)式中：I稳态三相短路电流tdz短路电流发热等值时间（又称假想时间）It断路器t热稳定电流查发电厂电气部分课程设计参考资料表526 算出：tdz表 2-7 110kV侧断路器选择结果表计算数据SW3110Uns 110（KV）Un 110（KV）Imax 213.168（A）In 1200（A）I 14.493（KA）Inbr 15.8（A）Ish 36.957（KA）Ind 41（KA）Qk 724.66（KA2.S）I*t 998.56（KA2.S）2.5.2 110kV隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电站中常用的电器，它需要与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的形式比较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三株式。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。1）按最大持续电流选 (2-17)由额定电流选，查发电厂电气部分课程设计参考资料表5-33（户外隔离开关主要技术参数）故选GW4110 G隔离开关 W户外2）按动稳定校验： (2-18)3）按热稳定校验： (2-19)表 2-8 110KV侧隔离开关选择结果表计算数据GW4110Uns 110（KV）Un 110（KV）Imax 213.168（A）In 600（A）I 14.493（KA）Inbr 15.8（A）Ish 36.957（KA）Ind 50（KA）Qk 724.66（KA2.S）I*t 998.56（KA2.S）2.5.3 110kV PT选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确度等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网应在（1.10.9）Ue1范围内变动，即应满足1.1Ue1U10.9Ue1表 2-9 110KV侧配电装置采用串级式电压互感器接线形式电网电压（KV）型式二次绕组电压（V）接成开口三角形的电压（V）准确级型号Y0/Y0/110三相五柱式100100/30.5JCC110J电压互感器C串级式（二）C瓷绝缘（三）2.5.4 110kV CT选择按一次回路额定电压和电流选择电流互感器的一次额定电压和电流：电流互感器的一次额定电压和电流必须满足： (2-20) (2-21)式中：Uew电流互感器所在电网的额定电压Ue1和Ie1电流互感器的一次额定电压和电流Ig.max电流互感器的一次回路最大工作电流110KV侧电流互感器采用LCWD110型L电流互感器C瓷绝缘或瓷箱串级式W户外型D差动保护表 2-10 110kV侧电流互感器型号额定电压比准确级10%倍数1S热稳定动稳定LCWD1101200/50.51575130（1）按动稳定校验：内部动稳定 (2-22)式中：kdwCT动稳定倍数IdwCT极限通过电流峰值（2）按热稳定校验： (2-23)KtCT 1秒钟热稳定倍数2.5.5 110kV避雷器的选择避雷器分为间隙避雷器、管型、阀型和氧化锌四种类型。氧化锌避雷器与其它避雷器相比具有优良的非线性，动作迅速、残压低、通流容量大、无续流、结构简单、可靠性高、耐污性能高、维护简单，故选氧化锌避雷器。又由于无间隙氧化锌避雷器主要用于电气设备中性点免受雷电过电压和操作过电压的危害，具有动作快、保护性能好、寿命长、性能稳定、结构简单等特点。所以中性点接地系统应用无间隙氧化锌避雷器。氧化锌避雷器的选择1）按额定电压选择：要求避雷器的额定电压与系统额定电压一致，为110KV。2）校验：在中性点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。 故选Y1W273/110表 2-11 110KV避雷器技术参数型 号系 统额定电压（KV）避 雷 器额定电压（KV）参 考 电 压雷电冲击电 压（KV）操作冲击残 压（KV）直流工频Y1W273/11011073103732001652.5.6 10kV断路器的选择按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、SF6断路器、真空断路器。由于真空断路器具有不爆炸、低噪音、体积小、重量轻、连续开断次数多、结构简单、调试方便、无污染、可靠性高、检修中期长，而少油断路器开断次数少，为了避免频繁检修，故采用真空断路器，作为10KV断路器。1）最大持续工作电流选择：10KV侧最大持续工作电流，由额定电流查电气实用手册上册，表123 ZN1210系列真空断路器及数据，故选ZN12C10/2500型Z真空断路器N户内式12设计序号C手车式10额定电压2500额定工作电流2）按动稳定校验 (2-24)3）稳定校验 (2-25)查表12-3（P687）求tdz取=1tz由表5-1发电厂电气部分课程设计参考资料（P112）得： 即:表 2-12 10kV侧断路器的选择计算数据ZN12C-10/2500Uns 10(kV)Un 10(kV)Imax 2233.1908(A)In 2500(A)I 24.41(KA)Inbr 31.5(KA)Ish 62.246(KA)Ind 80(KA)Qk 2055.68(KA2.S)I*t 3969(KA2.S)2.5.7 10kVPT的选择为了保证PT安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网应在范围变动，即应满足 10kV侧配电装置采用三相五柱式PT。 表 2-13 10kV侧PT的选择型号一次绕组额定电压（kV）接线形式二次绕组电压（V）结成开口三角形的电压（V）准确级JSW-1010Y.Y0100100/30.5J电压互感器S三相W五柱绕组2.5.8 10kVCT的选择按一次回路额定电压和电流选择，电流互感器的一次额定电压和电流必须满足 由表17-124（P111） CT及数据选LDZB-10/275LCTD贯穿式Z浇注成固体B带有保护级表 2-14 10kV侧CT的选择型号额定电流比（A）准确级热稳定动稳定LDZB-10/275275/50.5401001）按动稳定校验 (2-26)式中：kdwCT动稳定倍数IdwCT极限通过电流峰值2）按热稳定校验： (2-27)式中：KtCT 1秒钟热稳定倍数2.5.9 开关柜的选择1）选CP700开关柜配ZN2810型真空断路器方案001#2）选CP700手车封闭式高压开关柜配ZN12C10/2500型真空断路器005#3）选GFC10手车封闭式高压开关柜配JSW10型PT方案20#4)选GFC10手车封闭式高压开关柜方案28#（避雷器柜）图 2-9 10kV开关柜选择2.6 继电保护的配置原则及整定计算2.6.1变压器保护的配置原则现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但在实际运行中，仍有可能发生各种类型故障和异常运行，为了保证电力系统完全连续地运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量大小，电压等级等因素装设必要的，动作可能性高的继电保护装置。1）变压器一般装设下列继电保护装置：（1）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护：容量为8000KVA及以上的油浸式变压器均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护动作于断开变压器各电源侧断路器。（2）反应相间短路保护：反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵联差动保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组间匝间短路起保护作用。容量为63000KVA及以上、厂用工作变压器和并列运行的变压器。10000KVA以及上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2000KVA及以上用电速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。（3）后备保护：对于外部相间短路引起的变压器过电流，可采用下列保护作为后备保护：a)过电流保护。b)复合电压启动的过电流保护。c)负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护。d)阻抗保护。（4）中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护：110KVA及以上中性点直接接地点网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。（5）过负荷保护：对于400KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，就根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。（6）过激磁保护：为降低材料消耗，现代大型变压器铁芯一般都用新型电工硅钢片制成，其额定磁密近于饱和磁密，过电压或低频率时容易引起过激磁，因此500KV及以上的大容量变压器宜装设过激磁保护。总结：由于我们所选主变为SEZL-31500KVA，根据变压器保护的配置原则；变压器保护配置RCS-9671（差动保护）RCS-9681（高压侧后备保护测控）TCS-9682(低压侧后备保护测控)，RCS-9661（非电量保护和操作回路和压切回路），RCS-9603(直流量变压器档位控制)构成对变压器的全部保护和测控功能。2）变压器主保护采用RCS-9661变压器的非电量保护装置（瓦斯保护）和RCS-9671变压器差动保护装置。（1）RCS-9661装置对从变压器本体来的非电量接点重动后发出中央信号，并送给本装置的CPU作为事件记录，其中央信号磁保持需要直接跳闸的则另外启动本装置的跳闸继电器。同时装置还有回路不按相操作断路器的跳合闸操作回路及两个电压切换回路。（2）RCS-9671装置包括差动速断保护，比率差动保护，中、低侧过流保护，CT断线判别，比率差动保护采用二次谐波制动。3）变压器后备保护采用RCS-9681 110kV变压器的高压侧后备保护：包括复合电压闭锁过流保护、零序接地保护和过负荷保护。（1）二段负荷电压闭锁过流保护（、段可带方向）。（2）三段式零序接地保护。（3）保护出口采用跳闸矩阵方式，可灵活整定。（4）过负荷发信号。（5）启动主变水冷。（6）过载闭锁有载调压。（7）故障录波。4）10kV线路保护装设原则：（1）相间短路保护对于不带电抗器的单侧，应装设电流速断保护和过电流保护无时限电流速断保护，其保护范围应保证切除所有使该母线残余电压低于0.5-0.6倍额定电压的短路故障。（2）单相接地保护在变电所母线上，应装设单相接地装置，监视装置反应零序电压，动作于信号。5）出线保护采用RCS-9611馈线保护测控装置。（1）二段定时限过流保护。（2）小电流接地选线。（3）三相一次重合闸（检查无压）。（4）一段定值时间可分别独立整定的合闸加速保护（后加速）。（5）低周减载保护。（6）独立的操作回路及故障录波。2.6.2 10kV出线保护整定计算1）电流速断保护整定计算：电流速断保护的动作电流按躲过被保护线路末段发生短路时保护的最大短路电流计算： (2-28)Kk可靠系数Id.max被保护线路末段发生短路时流过保护的最大短路电流注：不带电抗器的线路灵敏度系数计算意义不大，故可不进行灵敏度系数计算。2）过电流保护继电器的动作电流应躲过线路上的最大工作电流3）校验 (2-29)Id.j.min最小运行方式下，相邻线路末段故障时，流过继电器的最小电流。4）动作时限 (2-30)表 2-15 计算与校验结果表名称结果Idza39.109Idzc52.65Idzb31.95Idzja13.95Idzjb13.25Idzjc14.72Idzjd10.3Kma2.037Kmb2.85Kmc2.56Kmd3.67ts0.52.7 自动化系统的设计2.7.1 变电站自动化系统设计要求变电站作为整个电网中的一个节点，在电网中负担着能传输、分配的监测、控制及管理的任务。为了保证变电站的安全、稳定、可靠运行，我们无人值班变电站必须实行自动化系统，这就必须实现1）随时在线监视电网运行参数设备运行状况；自检，自诊断设备本身的异常运行，发现变电站设备的异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并相应的闭锁出口动作，以防止事态扩大。2）电网出线事故时快速采样，判断，决策迅速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围。3）完成变电站运行参数在线计算、存储、统计，分析报表远传和保证电能质量的自动和遥控调整工作。变电站综合自动化就是通过微机化的保护。测控单元采集变电站各种信息，如母线电压，线路系统，变压器各侧电气量及变电站一次及辅助设备（如断路器）的状态信息交集，并对采集到的信息加以处理及分析，并借助计算机通信手段，相互交换和上送相关信息，实现变电站运行监控，协调和管理。同传统变电站二次系统不同的是，各个保护，测控单元既保持相对独立-继电保护装置设备不依赖于通信或其他设备，可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障；又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和设备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行的安全性和可靠性。2.7.2 变电站自动化体系结构“数据采集和控制”、“继电保护”、“直流电源系统”三大块构成变电站自动化基础。“通讯控制管理”是桥梁，联系变电站内部各部分之间，变电站与调控中心，使之得以相互交换数据。“变电站主计算机系统”对整个自动化系统进行协调管理和监控，冰箱运行人员提供变电站运行的各种数据，接线图，表格等画面，使运行人员可以远方控制开关分合，还提供运行和维护人员对自动化系统进行监测和干预的手段。变电站主计算机系统代替了过去由运行人员完成的简单、重复、繁琐的工作，如收集、处理记录和统计变电站运行数据和变电站运行过程中所发生的保护动作。开关分合闸等重要事件，其还可按运行人员的操作命令或预先设定执行各种复杂的工作。通信控制管理连接系统各部分。负责数据和命令的传递，并对这一过程进行协调管理和控制。同变电站常规电磁式二次系统相比，在结构上变电站自动化系统增加了变电站主计算机系统和通信控制管理部分；在二次系统具体装置和功能实现上，计算机化的二次设备代替和简化了非计算机和设备，数字化的处理和逻辑运算代替了模拟运算和继电器逻辑，在信号传递上，数字化信号传递代替了电压电流模拟信号传递。2.7.3变电站无人值班自动化系统配置模式变电站自动化技术是实现变电站少人或无人值班的关键变电站无人值班的自动化体统，大致有两种配置模式：第一种模式是在常规的基础上具备遥测，遥信遥控和遥调等四遥功能的远东装置RUT，通过RUT实现变电站运行遥测，遥信信息的检测，远传和变电站开关的遥控。这种模式解决了变电站无人值班的信息远传和开关控制问题，但对变电站的二次系统并没有带来根本性的变化，变电站原有二次系统存在的问题仍然存在。如背水战电磁式二次系统的信号传递主要通过触点断开或闭合完成，若信号触点卡住，远方监测很难发现；再如电磁型或集成电路型二次设备自检能力很弱，这类设备的隐性故障知道发展成重大事故后才能被人所知。第二种模式即变电站综合自动化系统。变电站综合自动化系统指利用变电站自动化技术对变电站的二次设备（包括控制，信号，测量，保护，自动装置，远动装置的功能重新组合和优化设计而形成的#计算机为核心的综合性的变电站自动化系统。它代替变电站电磁二次系统，对变电站运行进行自动化监视，测量，控制和协调以及远方调度中心通信。变电站综合自动化收集较齐全的数据和信息，有计算机高速计算能力和判断功能，可以方便的监视和控制变电站内各种的运行及操作。主要特征是：功能综合化，结构微机化，操作监视屏幕化，运行管