【优秀设计】毕业设计110-35-10kv变电所设计

学士学位论文论文题目1103510KV变电所设计摘要随着现代工业时代的不断发展，人们对电力设备供应的要求越来越高，特别是供电的稳定性、可靠性和可持续性。然而电网的稳定性、可靠性和可持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。基于这几方面的考虑，本论文设计了一个降压变电所,本变电所有三个电压等级高压侧电压为110KV,四回线路；中压侧电压为35KV,七回出线，备用一回；低压侧电压为10KV,十回出线,同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台SFSZ963000/110主变压器，其他设备比如站用变、电流互感器、电压互感器、断路器、隔离开关、高压熔断器、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，尽量做到运行可靠、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，更具现实意义。关键词变电所设计降压变压器ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFTHEINDUSTRYTIMES,PEOPLEBRINGUPHIGHERREQUESTSTOTHEELECTRICPOWERSUPPLY,ESPECIALLYTOTHESTABILITY、RELIABILITYANDENDURANCEBUTTHESTABILITY、RELIABILITYANDENDURANCEOFTHEELECTRICALNETWORKOFTENRELYONTHETRANSFORMERSUBSTATIONSRATIONALITYANDDISPOSITIONONETYPICALTRANSFORMERSUBSTATIONREQUESTSTHEEQUIPMENTSINITWORKRELIABLY,OPERATENIMBLY,BEINGCARRIEDONREASONABLYANDEASYTOBEEXPENDEDREFERTOTHESESEVERALREASONS,INTHISARTICLEWEDEVISEATRANSFORMERSUBSTATIONFORABASINGVOLTAGE,WHICHHASTHREEVOLTAGERATESTHEHIGHVOLTAGERATEIS110KV,WHICHHASFOURROUTESTHEMIDDLEVOLTAGERATEIS35KVWHICHHASSEVENROUTESTHELOWVOLTAGERATEIS10KV,WHICHHASTENROUTESINTHESAMETIME,WESELECTTHEMAINEQUIPMENTSFORTHETRANSFORMERSUBSTATIONTHISARTICLESELECTTWOMAINTRANSFORMERSFSZ963000/110ANDOTHEREQUIPMENTS,FOREXAMPLETRANSFORMERUSEDFORSUBSTATION,BREAKER,ISOLATOR,CURRENTTRANSFORMER,VOLTAGETRANSFORMER,HIGHVOLTAGEFUSE,IDLEWORKCOMPENSATOR,THEPROTECTINGEQUIPMENTSANDSOONAREALSOSELECTED,DEVISEDANDDISPOSEDACCORDINGTOTHEACTUALFACTWHATSMORE,WETRYOURBESTTOMANGETOMAKETHESUBSTATIONWORKRELIABLY,OPERATENIMBLY,BECARRIEDONREASONABLYANDEASYTOBEEXPENDEDSOTHATITCANCLOSETHEFACTMOREKEYWORDTRANSFORMERSUBSTATIONDEVICESTEPDOWNTRANSFORMER目录前言1第1章主变压器的选择211负荷计算212主变压器容量、绕组及接线方式213冷却方式314确定主变压器型号及参数3第2章电气主接线方案确定521电气主接线设计原则522确定主接线方案5221原始资料分析5222各类接线的选用原则6233拟定方案中设计方案比较7第3章短路电流计算1031短路计算的目的1032短路计算的一般规定1033具体短路计算11第4章导体绝缘子套管电缆的选择1441母线导体的选择14411各种导体的特点14412导体选择的一般要求1442导线的选择15第5章电气设备的选择1951电气设备选择原则1952断路器的选择19521断路器选择原则与技术条件19522断路器型号的选择及校验2053隔离开关的选择22531隔离开关的选择原则及技术条件22532隔离开关型号的选择及校验2354电流互感器的选择2455电压互感器的选择2556避雷器的选择25561110KV母线接避雷器的选择及校验2556235KV母线接避雷器的选择及校验2656310KV母线接避雷器的选择及校验2657站用变压器的选择27第6章变电所继电保护的配置2861变压器的继电保护2862母线保护3063线路保护3064自动装置31第7章变电所配电装置的选择32结论34致谢35参考文献36附录A37主接线及断面图37总平面图37附录B38外文文献38外文资料翻译译文42前言在高速发展的现代社会中，电力工业是国民经济的基础，在国民经济中的作用已为人所共知它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响人民的物质和文化生活水平的提高，影响整个社会的进步。变电站是电力系统一个重要的环节，是电力网中线路的连接点，其作用是变换电压、汇集、分配电能。变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全问题。而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也正不断的更新换代。我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所，微机监测变电所，综合自动化变电所相继出现，并得到迅速的发展。然而，所有的变化发展都是根据变电设计的基本原理而来，因此对于变电设计基本原理的掌握是创新的根本。本毕业设计的内容为1103510KV变电所电气一次系统设计，正是最为常见的常规变电所，并根据变电所设计的基本原理，务求掌握常规变电所的电气一次系统的原理及设计过程。第1章主变压器的选择变电所主变压器容量和台数是影响电网结构、可靠性和经济性的一个重要因素。变电所主变压器容量和台数的不同，电网中变电所总数变电所得主接线形式和电力系统的连线方式也就不同，必然对电网的经济性和可靠性产生不同的影响。所以必须合理选择主变压器的容量和台数。11负荷计算已知35KV侧最大负荷60MVA,10KV侧最大负荷为28MVA，由计算可知单台主变的最大负荷为；SMAX602888MVA。12主变压器容量、绕组及接线方式1按变电所所建成未来几年的规划选择并适当考虑远期十几年的发展，对城郊变与城郊规划结合。依据变电所负荷的性质和电网的结构来确定，对有重要负荷的变电所必须考虑一台主变停运时，其余主变容量应在计及过负荷能力后允许时间内保证用户12级负荷。对于一般性变电所，当一台主变压器停运后，其余主变应保证全部负荷的70801。SE0708SMAX0708SMAX070888616704MVA同级电压的单台降压变压器的容量级别不宜太多，应从全网出发，推行标准化系统化。2台数确定对大城市郊区的依次变电所在中低压构成环网的情况下装两台。对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所应考虑装三台的可能。对规划只装两台主变的变电所其主变基础按大于主变容量的12级设计以便主变发展时更换。根据以上准则和现有的条件确定选用2台主变为宜。选择的条件2SESJSMVAN23机组容量为125MW及以下发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。三绕组变压器根据三个绕组的布置方式不同，分为升压变压器和降压变压器。降压变压器用于功率流向由高压传送至中压和低压，常用于变电站主变压器。经综合分析，以及本变电所是降压变电站，采用三绕组变压器。4变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组联结方式有星形“Y”和三角形“D”两种。所以，变压器三相绕组的连接方式应根据具体的工程来确定。变电所和发电厂中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般都选用YND11和YNYN0D11常规接线。全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3次谐波无通路，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。结合变电所设计任务书，综合考虑，采用三相三绕组变压器，联结组号采用YNYN0D11常规接线。13冷却方式油浸式电力变压器的冷却方式随其形式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却等。中、小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。本设计变电所的变压器为中、小型变压器，选择采用自然风冷却方式。14确定主变压器型号及参数经以上分析计算，主变压器容量为63MVA。根据容量计算，选择两台SFSZ963000/110三绕组有载调压电力变压器表21变压器选择结果及技术参数SFSZ963000/110三绕组变压器电压组合型号额定容量KVA高压KV中压KV低压KV联结组标号空载损耗W负载损耗W空载电流短路阻抗SFSZ963000/110三绕组有载调压电力变压器63000110812535385636610511YNYN0D1153800270000035高中105高低1718中低65容量校验低负荷系数K1实际最小符合/额定容量（6018）/631239高负荷系数K2实际最大负荷/额定容量（6028）/63139另外，查发电厂电气设备规定自然油循环的变压器过负荷系数不应超过15。可见此变压器能满足要求，故应选用此型号的变压器。第2章电气主接线方案确定主接线代表了变电所高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它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、配电装置布置、继电保护等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合的考虑各个方面的因素影响，最终得到实际工程确认的最佳方案。21电气主接线设计原则电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单向接线图。它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、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。电气主接线的基本原则是以设计任务数为依据，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，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性2。22确定主接线方案221原始资料分析本设计变电站为降压变电站，有三个电压等级，即110/35/10KV。（1）110KV侧两条电源进线，四条出线，每回线路按20MVA计算。（2）35KV侧有一条联络线，七回出线，备用一回，总计负荷60MVA，最大负荷利用小时数为4500小时。（3）10KV侧，出线10回，最大负荷28MVA，最小负荷18MVA。基于安全性考虑，均采用双回路工作方式。双回路工作方式两条双回路互为备用，平时均处于带点状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回路自动投入，从而保证不间断供电。222各类接线的选用原则主接线的基本形式主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括地分为两大类。1有汇流母线的接线形式。（2）无汇流母线的接线形式。发电厂和变电所电气主接线的基本环节是电源发电机或变压器、母线和出现（馈线）。各个发电厂或变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节母线起着汇总电能和分配电能的作用，可使接线简装清晰、运行方便、有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积增加，使用路断器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电气少，占地面积小，但只适于出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电所3。结合原始资料所提供的数据，将各电压等级适用的主接线方式列出110KV只有四回出线，且作为降压变电所，110KV侧无交换潮流，四回线路都可向变电所供电，亦可三回向变电所供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来定，110KV侧适用的接线方式为内桥接线和单母分段两种。35KV侧，出线回路有八回，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。10KV侧，出线回路有十回，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。这样，拟定两种主接线方案方案110KV采用内桥接线，35KV采用单母分段带旁路接线，10KV采用单母分段接线。图21方案主接线图方案110KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段接线，10KV采用单母分段接线。图22方案主接线图233拟定方案中设计方案比较（1）主接线方案的可靠性比较110KV侧方案采用内桥接线，当一条线路故障或切除、投入时，不影响变压器运行，不中断供电，并且操作简单；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失电的可能性小，但变压器二次配电线及倒闸操作复杂，易出错。方案采用单母线分段接线，任一台变压器或母线、线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。35KA侧方案单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。方案单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。10KV侧由于两方案接线方式一样，故不做比较。（2）主接线方案的灵活性比较110KV侧方案操作时，主变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的投入和切除比较方便。方案调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。35KV侧方案运行方式较复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式、检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。方案运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电4。10KV侧两方案相同。（3）主接线方案的经济型比较将两方案主要设备比较列表如表21表21主接线方案经济性比较主变压器（台）110KV断路器（台）110KV隔离开关（组）35KV断路器（台）35KV隔离开关（组）10KV设备项目方案2381335相同25101233相同从表中可以看出，方案比方案综合投资少一些。（4）主接线方案的确定对方案、方案的综合比较列表，对应比较它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选择一个最终方案表22方案对比表方案方案可靠性1、简单清晰，设备少2、35KV母线检修时，旁路母线可代替工作，不致使重要用户停电；任一断路器检修时，均不需停电3、任一主变或110KV线路停运时，均不影响其他回路停运4、全部停电的概率很小5、操作相对简单，误操作的几率不大1、简单清晰，设备多2、35KV母线故障或检修时，将导致该母线上所带出线全停3、任一主变或110KV线路停运时，均不影响其他回路停运4、各电压等级有可能出现全部停电的概率不大5、操作简便，误操作的几率小灵活性1、运行方式较简单，操作稍复杂2、便于扩建和发展1、运行方式简单，调度灵活2、便于扩建和发展经济性1、高压断路器少，投资相对少2、占地面积较小1、设备投资比方案相对多2、占地面积较大通过以上比较，可靠性上方案优于方案，灵活性方面方案比方案稍差一些，经济性上方案比方案好。该变电所为降压变电所，110KV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母分段接线。现在35KV及10KV全为SF6断路器，停电检修的几率极小。在35KV侧重要负荷所占比重较大，为使重要负荷在母线或断路器检修时不致停电，采用单母分段带旁路接线方式。在方案项目10KV侧采用成套开关柜，主变压器10KV侧经矩形铝母线引入开关柜。经综合分析，决定选方案最终方案，即110KV系统采用内桥接线、35KV系统采用单母分段带旁路接线、10KV系统采用单母分段接线。第3章短路电流计算短路是电力系统中最常见和最严重的一种故障。所谓短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。引起短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。31短路计算的目的电力系统发生短路时，由于系统的总阻抗大为减小，因此伴随短路所产生的基本现象是电流剧烈增加，短路电流为正常工作电流的几十倍甚至几百倍，在大容量电力系统中发生短路时，短路电流可高达几万甚至几十万安。在电流急剧增加的同时，系统中的电压降大幅度下降，例如发生三相短路时，短路点的电压将降到零。由于短路所引起的后果是破坏性的，因此，在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。短路电流计算的目的主要有以下几方面1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。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，就需要进行全面的短路电流计算。例如计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的热稳定、计算短路电流冲击值、用校验设备动稳定。，2在设计屋外高压配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。3在选择继电保护和进行整定计算时，需以各相短路时的短路电流为依据。4接地装置的设计也需用短路电流5。32短路计算的一般规定1合理假设1电力系统中所用电源都在额定负荷下运行。2同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。3短路发生在短路电流为最大值的瞬间。4所有电源的电动势相位角相同。5正常工作时，三相系统对称运行。6应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。2最大运行方式计算短路电流是所用的接线方式应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中的能并列的接线方式。3发生三相短路一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验6。33具体短路计算系统可视为一无穷大系统，有充足的有功和无功功率。根据系统接线图，绘制短路等效电路。XLK1110KVX1X1X235KVX3X2X3K210KVK3图31短路等效图解1取基准容量SB100MVA，基准电压UB1115KV，UB237KV，UB3105KV。则基准电流为KAUSIB5013211IB6722KAUSIB5103232计算各元件电抗标幺值5106751022323111KKKU12U23313KKK线路L阻抗5042LX7BUS变压器阻抗1603510NKX2BS10365103NBKUX3K1点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量071LXKAIBK49651IISH512IKS8094651AMVXSB120714K2点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量16057022212LKAXIBK796052IISH81841KS5907292AMVXSB63160525K3点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量2103167022313LKAXIBK94503IISH72814IKS894593AMVXSBK712103由于短路电流不大，可以选择断路器和隔离开关等电气设备，所以不用加电抗器。在110KV侧、35KV侧、10KV侧母线短路时，短路电流值，冲击电流值，全电流有效值，短路容量值如下表31所示表31具体计算值短路点VNKV运行方式暂态短路电流IKA冲击电流KASHI全电流有效值（KA）SHI短路容量SDMVAK1110KV最大64916559801299K235KV最大38517881059623K310KV最大90547728274717第4章导体绝缘子套管电缆的选择导体绝缘子套管直接将影响到变电所的稳定运行和持续性的灯等重要指标，所以在进行导体绝缘子套管的选择时必须做到合理稳定等原则。41母线导体的选择目前常用的导体有硬导体和软导体，硬导体形式有矩形、槽形和管形。411各种导体的特点矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应大，因此，单条矩形导体最好不超过1250MM2，当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将24条矩形导体并列使用。矩形导体一般只用于35KV以下，电流4000A及以下的配电装置中。槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小。槽形导体一般用于40008000A的配电装置中，一般适用于35KV及以下。管形导体集肤效应系数较小，机械强度高，管内可以通风或通水，用于8000A以上的大电流母线。圆管表面光滑，电晕放电电压较高，可用于110KV及以上的配电装置中。软导体软导体分为单根软导线和分裂导线。分裂导线可满足大的负荷电流及电晕、无线电干扰要求，且抗震能力强，经济性好7。412导体选择的一般要求裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验工作电流经济电流密度电晕动稳定或机械强度热稳定同时也应注意环境条件如温度、日照、海拔等。导体截面可按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线（有单根、双分裂和组合导线等形式），因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线8。42导线的选择查电力课程及毕业设计参考资料知，变电所的年最热月平均最高气温都在30C左右，设本设计变电所的年最热月平均最高气温为30C110KV及以上裸导体需要按晴天不发生全面电晕条件校验，即裸导体的临界电压UCR应大于最高工作电压UMAX。1110KV侧导线的选择由于枢纽变电所到本设计变电所采用LGJ185导线，所以110KV侧选用LGJ185型钢芯铝绞线。110KV母线的最大持续工作电流为3063061TNSIAU设年最大负荷利用小时TMAX4800H，查电力工程基础表33得，经济电流密度JEC113A/MM，则导线的经济截面积为6291303CJIA校验发热条件查电力工程基础附录得，30C时LGJ185型钢芯铝绞线的允许载流量为AAIAL630485190满足发热条件。3校验机械强度查电力工程基础知，35KV及以上钢芯铝绞线最小允许截面积为35MM,所以满足机械强度要求9。4校验热稳定度满足热稳定度的最小允许截面积为2233MIN7154871049610MCTIAIMA实际选用的母线截面积185MM1547MM，所以热稳定度满足要求。225电晕校验采用LGJ185/30导线，查电力系统课程设计及毕业设计参考资料知，导线直径1888MM，使用由7片绝缘子组成的绝缘子串，导线按水平排列，相间距离4M。电晕临界电压取09,10,101M2MDCAB504261404033A214905LG4109342RDUMCR边相，10611421211KV；中间相，09611421096KV线路的实际运行相电压为115/664KV779MM，所以热稳定度满足要求。主变压器35KV侧引出线也选LGJ185型钢芯铝绞线。335KV出线（1）按经济电流密度选择导线截面积。出线最大负荷是60MVA。线路最大持续工作电流为A9035630NTUS设年最大负荷利用小时TMAX4500H，查表知，经济电流密度，导线的经2/13MJEC济截面积为223087619MJIECA选LGJ300型钢芯铝绞线。（2）按发热条件校验查表得，30C时LGJ185型钢芯铝绞线的允许载流量为A9014ALI因此满足发热条件。（3）校验机械强度查表知，35KV以上钢芯铝绞线最小允许截面积为35MM，因2此LGJ185满足机械强度要求。（4）热稳定度校验满足热稳定度的最小允许截面积为2233MIN71687105910MCTIIMAA实际选用的导线截面积375MM1677MM,所以热稳定度满足要求。（3）动稳定校验对10KV线路，其支柱绝缘子间的距离为L12M，设三相导体水平布置，相间距离为A040M。导体所受电动力101406514021731073232SHBIALF查发电厂电气部分附录表22知，FB144N6860N。故满足动稳定校验。主变压器10KV侧引出线也选LMY48010母线竖放11。第5章电气设备的选择本设计中，电气设备的选择包括断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。51电气设备选择原则电气设备选择的一般原则1应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；2应按当地环境条件校验；3应力求技术先进与经济合理；4选择导体时应尽量减少品种；5扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；6选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。技术条件选择的高压电器，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。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验12。52断路器的选择521断路器选择原则与技术条件在各种电压等级的变电站的设计中，断路器是最为重要的电气设备。高压断路器的工作最为频繁，地位最为关键，结构最为复杂。在电力系统运行中，对断路器的要求是比较高的，不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力，而且要求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。高压断路器的主要功能是正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或电路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。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、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。断路器型式的选择，除应满足各项技术条件和环境外，还应考虑便于施工调试和维护，并以技术经济比较后确认。目前国产的高压断路器在110KV主要是少油断路器。1断路器选择的具体技术条件简述如下1）电压（电网工作电压）。JUNU2）电流（最大持续工作电流）。MAXGIAI由于高压断路器没有持续过载的能力，其额定电流取最大工作持续电流。MAXGIA3开断电流（或开断容量）（或）（51）DTKIADTKSA式中断路器实际开断时间T秒的短路电流周期分量；DTIA断路器T秒的开断容量；S断路器的开断容量；KD断路器额定开断容量。断路器的实际开断时间T,为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。固有分闸时间查阅发电厂电气部分课程设计参考资料表525529。（4）动稳定（52）MAXCHI式中三相短路电流冲击值；CHI断路器极限通过电流峰值。MAX（5）热稳定（53）2DZTI式中稳态三相短路电流；2I短路电流发热等值时间（又称假想时间）；DZT断路器T秒热稳定电流。T其中，由和短路电流计算时间T，05DZI从发电厂电气部分课程设计参考资料图51中查出短路电流周期分量等值时间，ZT从而算出。DZT根据电力设备过电压保护设计技术规程规定在中性点直接接地的电网中，操作110KV空载线路时，使用少油断路器不超过2813。522断路器型号的选择及校验（1）电压选择110KV侧110KVNGU35KV侧385KV10KV侧105KVNG（2）电流选择（54）MAXMAX1053COSNGPIU110KV侧AIN570810265MAX35KV侧IN153MAX10KV侧AI902801AX（3）开断电流110KV侧649KA1299MVAKDI“KDS35KV侧385KA623MVA“10KV侧905KA4717MVAKDI“KD（4）最大短路冲击电流110KV侧ICH1655KAMAXI35KV侧ICH1788KA10KV侧ICH477KAMAXI根据以上数据，选定断路器如下1110KV侧选定为各项技术数据如下410SWG额定电压110KV额定电流1000A额定开断电流158KA极限通过电流（峰值）55KA额定开断容量3000MVA热稳定电流（5S有效值）21KA235KV侧选定为小车式各项技术数据如下23SW额定电压35KV额定电流1500A额定断路开断电流248KA额定开断容量1500MVA极限通过电流（峰值）634KA4S热稳定电流248KA310KV侧选定为各项技术数据如下310SN额定电压10KV额定电流2000A额定开断电流29KA极限通过电流（峰值）75KA额定开断容量500MVA热稳定电流（5S有效值）30KA校验1满足动稳定，即MAXCHI2满足热稳定，即22DZKITT其中“05（1）110KV侧，满足动稳定；MAX384I5CHIKAKMAXCHI当取5S时,0DZT4054DZT显然，所以满足热稳定。22225618KDIIT22KDIT（2）35KV侧，满足动稳定；MAX19834CHIKAIAMAXCHI当取4S时,0DZT3405DZT显然，满足热稳定。2222758KDIIT22KIT（3）10KV侧ICH4348KA，满足动稳定MAX487CHIKAIMAXCHI当取5S时,0DZT4054DZT显然，满足热稳定。2221759KDIIT22ZKDIT53隔离开关的选择531隔离开关的选择原则及技术条件隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等要素，进行综合的技术经济比较然后确定。其选择的技术条件与断路器的选择的技术条件（1）、（2）、（3）、（4）相同。隔离开关也是发电厂和变电所常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的类型很多，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、双柱式和三柱式。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。本设计110KV为屋外布置，35KV、10KV为屋内布置。隔离开关的技术条件主要包括以下几项1电压NGU2电流MAXI3动稳定校验CHI4热稳定校验2DZTI532隔离开关型号的选择及校验根据短路电流计算结果及选择要求，选定设备如下1110KV侧选定为，各项技术数据为510GW额定电压110KV额定电流1000A热稳定电流（4S有效值）25KA动稳定电流（峰值）83KA235KV侧选定设备为,各项技术数据如下23NT额定电压35KV额定电流600A热稳定电流（5S）25KA动稳定电流（峰值）64KA310KV侧选定设备为,各项技术数据如下10/160G额定电压10KV额定电流3000A热稳定电流（5S）75KA动稳定电流（峰值）160KA校验（1）满足动稳定，即MAXCHI（55）2）满足热稳定，即（56）2DZTI其中（57）05T（1）110KV侧，满足动稳定；KAIICH83,56MAXMAXCHI当取4S时,0DZT3405DZT显然，所以满足热稳定。25,145922TII2DZTI（2）35KV侧，满足动稳定；AIICH63,817MAXMAXCHI当取5S时,0DZT4054DZT，显然，满足热稳定。2,48322TII2DZTI（3）10KV侧、满足动稳定；KAIICH6,7MAXMAXCHI当取5S时,0DZT4054DZT，显然,满足热稳定。10,49222TII2DZTI54电流互感器的选择110KV进线AUPIN81049COS3/2MAX35KV进线IN27CS/MAX10KV进线AUPIN3O10/AX1110KV侧电流互感器变压器回路电压110KV，变压器回路电流，选用LB6110W型电流互感器。AI1375MAX主要技术参数额定电流比（2600）/5A，准确级别10P30，02S。选择的电流互感器满足正常运行及保护的要求。进线选用L10050600/5型电流互感器。AI81049MAX主要技术参数额定电流比50600/5A，级次组合05/D/D。短时（1S）热稳定电流倍数为75KA，额定动稳定电流倍数为135KA。选择的电流互感器满足正常运行及保护的要求。235KV侧电流互感器变压器回路电压35KV，变压器回路电流，选用LCW35型屋内电流互感器。AI583MAX主要技术参数额定电流比（151000）/5A，级次组合05/3。短时（1S）热稳定电流倍数为65KA，额定动稳定电流倍数为100KA。选择的电流互感器满足正常运行及保护的要求。出线选用LCWD35型电流互感器。AI427MAX主要技术参数额定电流比（15600）/5A，级次组合05/1。短时（1S）热稳定电流倍数为90KA，额定动稳定电流倍数为150KA。选择的电流互感器满足正常运行及保护的要求。310KV侧电流互感器变压器回路电压10KV，变压器回路电流，选用LBJ10型屋内电流互感AI357MAX器。主要技术参数额定电流比（10001500）/5A，级次组合05/D、1/D、D/D，短时（1S）热稳定电流倍数为50KA，额定动稳定电流倍数为90KA。选择的电流互感器技术参数能满足正常运行及继电器保护的要求。出线选用LA10型电屋内流互感器。AI32MAX主要技术参数额定电流比200/5A，级次组合05/3、1/3。短时（1S）热稳定电流倍数为90KA，额定动稳定电流倍数为160KA。选择的电流互感器满足正常运行及保护的要求。55电压互感器的选择1110KV电压互感器选用JCC110型单相（屋外式）电压互感器。系统额定电压变比为（110000/）/（100/）/100，额定负载500VA/1000VA，准确级1/3P，33最大容量2000VA。235KV电压互感器选择JDZ35型单相（屋内式）电压互感器。系统额定电压变比为35000/110，额定负载150VA/250VA/500VA，准确级05/1/3P，最大容量500VA。310KV电压互感器选择JDZ10型三相（屋内式）电压互感器。系统额定电压变比为10000/100，额定负荷80VA/150VA/300VA，准确级05/1/3P，最大容量500VA。56避雷器的选择561110KV母线接避雷器的选择及校验由则选FZ110型，如下表所示10GUKV表51110KV所选避雷器的型号及技术参数型号组合方式额定电压灭弧电压工频放电电压KVKVKV不小于不大于FZ1104FZ30J110100224268检验（1）灭弧电压MIXGUK因为10/3659XGKUKV10IKVMIXGK2工频放电电压下限35GFU因为24GFXUKV10/28XKV所以GFXG56235KV母线接避雷器的选择及校验由选FZ35型，如下表所示35GUKV表5235KV所选避雷器的型号及技术参数工频放电电压KV型号组合方式额定电压KV灭弧电压KV不小于不大于FZ352F验1灭弧电压MIXGUK因为1385/28XGKKV41MIUKVMIXGKU2工频放电电压下限35GFXXG因为84GFXUKV358/798XGU所以35FXG56310KV母线接避雷器的选择及校验由如下表所示，选FZ10型10GKV表5310KV所选避雷器的型号及技术参数工频放电电压KV型号组合方式额定电压KV灭弧电压KV不小于不大于FZ10单独元件101272631检验1灭弧电压MIXGUK因为105/362XGUKV127IKVMI2工频放电电压下限35GFXXGU因为26GFXUKV3510/2XKV所以1435FXG57站用变压器的选择35110KV变电站，有两台及以上主变压器时，宜装设两台容量相同、可互为备用的站用工作变压器，两台站用工作变压器可分别由主变压器最低电压级的不同母线段引接。站用变压器的容量一般按照主变压器容量的05进行计算。KVA3156050SZ因此选择两台SZ9315型双绕组变压器。其主要技术参数低压侧额定电压04KV额定容量315KVA连接组YYN0空载损耗067KW负载损耗365KW阻抗电压百分比4空载电流11第6章变电所继电保护的配置在变电所中，主要的自动装置有继电保护设备、控制系统、直流系统、远动和通信系统等。简单的说，继电保护设备的基本作用就是自动、迅速、有选择性将系统中的故障切除，或在系统出现不正常运行情况时，发出各种信号，提醒运行人员及时处理。控制设备则是帮助运行人员远方合闸、分闸、拉合刀闸等，方便、安全。电气控制设备一般包括控制屏或者说测控屏，后台机，汇控箱等。测控屏上有断路器和刀闸的一次接线状态图，以及断路器的分闸、合闸按钮，还有同期开关，可以在上面分合断路器。后台机有全站的一次接线图，可以对开关刀闸进行遥控，并可以查看各元件的工作状况。汇控箱在设备现场实现对断路器、刀闸的控制。61变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常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元器件，所以，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能的良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的故障可分为油箱内部的故障和油箱外部的故障，油箱内部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正当工作状态，根据DL40091继电器保护和安全起动装置技术规程的规定，变压器应装设以下保护1瓦斯保护为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对08MVA及以上油浸式变压器和户内04MVA以上变压器应装置设瓦斯保护。2纵差动保护或电流速断保护为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。电流速断保护适用于1000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于05S时。3外部相间短路时，应采用的保护过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；负序电流及单相式低电压启动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器；阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用前两种保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。4系统外部接地短路时，应采用的保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。对自耦变压器和高中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应该增设零序方向元件。当电力网中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，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护等。5过负荷保护对400KVA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，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。6过励磁保护对400KVA及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。本设计所选变压器容量为63000KVA，根据以上保护原则，可装设以下保护（1）装设反应内部短路和油面降低的瓦斯保护。（2）装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护。（3）装设反应变压器外部相间短路和内部短路的反备保护的过电流保护。（4）装设零序电流保护以反应大接地电流系统外部接地短路。（5）装设过负荷保护防止变压器过负荷。（6）装设过励磁保护反应变压器过励磁。62母线保护母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。根据有关规程规定，以下情况应装设专用母线保护1发电厂和变电所的220500KV电压的母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护，并考虑实现保护双重化。2110KV单母线，重要发电厂或110以上重要变电所的3566KV母线，根据系统稳定要求，需要快速切除母线上的故障时。33566KV电力网中主要变电所的3566KV母线双母线或分段单母线需要快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。对母线保护的要求是必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。按构成原理的不同，母线保护主要有完全电流差动母线保护、电压差动母线保护、具有比率制动特性的电流差动保护。根据以上原则，配合本设计电气主接线特点，结合其站的重要性，以线路（电源线）的后备保护，方向零序II段，距离II段作为母线故障的保护，而不专门配置母差保护。63线路保护根据35KV侧电网结构特点，选择安装限时电流速断保护、过电流保护（III）和零序电流保护以反映各种相间短路和接地故障。10KV侧电网由于系不接地系统，故只配置速断和过流。64自动装置安全自动装置可分为自动调节性装置和自动操作性装置，其中发电机自动调节励磁和电力系统自动调频属于自动调节型装置，自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动同步