某35kv变电站的设计毕业论文

天津工业大学毕业设计（论文）某35KV变电站的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名日期指导教师签名日期使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名日期学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名日期年月日导师签名日期年月日指导教师评阅书指导教师评价一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神优良中及格不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度优良中及格不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力优良中及格不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性优良中及格不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况优良中及格不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）优良中及格不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中及格不及格2、论文的观念是否有新意设计是否有创意优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格不及格建议成绩优良中及格不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师（签名）单位（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）优良中及格不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中及格不及格2、论文的观念是否有新意设计是否有创意优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格不及格建议成绩优良中及格不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师（签名）单位（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况优良中及格不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况优良中及格不及格3、学生答辩过程中的精神状态优良中及格不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）优良中及格不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中及格不及格2、论文的观念是否有新意设计是否有创意优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格不及格评定成绩优良中及格不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）（签名）年月日教学系意见系主任（签名）年月日天津工业大学毕业设计（论文）任务书题目某35KV变电站的设计学生姓名学院名称继续教育学院专业班级10机械课题类型本科理工类填写设计类，其他本科经管类、专科都填写论文类课题意义本设计根据焦作市马村区的电力负荷资料，作出了该区地面35KV变电所的初步设计。设计说明书内容共分为八章，包括主接线的设计、负荷计算与变压器选择、高压电器的选择、变电所的防雷及变电所的布置等。本设计以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为基础，按照有关规定和规范，完成了满足该区供电要求的35KV变电所初步设计。任务与进度要求（这应该是计划进程表，与开题报告中的进度及预期结果一样）主要参考文献1熊信银发电厂电气部分水利电力出版社，1992年2何仰赞等电力系统分析华中理工大学电力出版社，1991年3贺家李等电力系统及电保护原理水利电力出版社，1992年4应智大高电压技术浙江大学出版社，1994年5雍静供配电技术机械出版社，1994年起止日期2012年1月10日2012年4月20日备注院长教研室主任指导教师毕业设计（论文）开题报告表2012年1月10日姓名学院继续教育学院专业专业全称班级2010级题目某35KV变电站的设计指导教师此页可手写也可打印变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）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，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。的基本技能；4学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。本次设计为35KV变电站的初步设计书，共分为任务书、计算书、说明书三部分，该变电站有2台主变压器，分为二个电压等级35KV、10KV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电。本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等），并同时略带介绍了所用电、防雷保护、主变保护等相关方面的知识。二、进度及预期结果起止日期主要内容预期结果3132032033141420421510510530完成布置、安排论文实施计划。完成选定论文题目工作，学员将选定题目报给指导教师。学员完成收集、查阅材料及论文的初稿撰写工作，并送交到指导教师手中。对初稿进行修改，完成论文二稿。定稿及装订打印工作。完成完成完成完成完成完成课题的现有条件本设计根据焦作市马村区的电力负荷资料审查意见指导教师年月日学院意见主管领导年月日天津工业大学本科毕业设计（论文）评阅表（设计类）毕业设计题目某35KV变电站的设计学生姓名学生班级2010级指导教师姓名评审项目指标满分评分能体现本专业培养目标，题目大小、难度适中；学生工作量饱满，能得到较全面训练。10选题题目与生产、科研等实际问题结合紧密。10课题调研文献检索能独立查阅文献以及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息从中获取新知识的能力。15外文应用能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。5设计图纸（插图）简洁、规范、无差错，设计栏目齐全合理，能正确使用国家标准单位。15设计说明书（论文）结构严谨，表达清楚，文字通顺，用语正确，基本无错别字和病句，书写格式符合规范。15能根据毕业设计目标进行实验设计，对数据的运算及处理正确无差错，对实验结果的分析准确。20设计说明书（论文）设计具有创新性或实用价值。10合计100意见及建议评阅人签名年月日天津工业大学毕业设计（论文）成绩考核表学生姓名学院名称继续教育学院专业班级09机械题目某35KV变电站的设计1毕业设计（论文）指导教师评语及成绩指导教师签字年月日2毕业设计（论文）答辩委员会评语及成绩答辩主席（或组长）签字年月日3毕业设计（论文）总成绩A指导教师给定成绩B评阅教师给定成绩C毕业答辩成绩总成绩A05B02C03成绩成绩摘要随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个降压变电站,此变电站有三个电压等级高压侧电压为35KV,有二回线路；中压侧电压为6KV,有五回出线；其中有四回出线是双回路供电，一回出线是单回路供电。低压侧电压为038/022KV。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主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，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，更具现实意义。关键词35KV；变电站；设计；一次回路；二次回路；互感器ABSTRACTALONGWITHINDUSTRYTIMEUNCEASINGDEVELOPMENT,THEPEOPLEAREMOREANDMOREHIGHTOTHEELECTRICPOWERSUPPLYREQUEST,SPECIALLYSUPPLIESPOWERROBUSTNESS,RELIABILITYANDENDURANCEHOWEVERTHEELECTRICALNETWORKROBUSTNESS,THERELIABILITYANDTHEENDURANCEAREOFTENDECIDEDBYTHETRANSFORMERSUBSTATIONREASONABLEDESIGNANDTHEDISPOSITIONATYPICALTRANSFORMERSUBSTATIONREQUESTSTOCHANGETHEELECTRICITYEQUIPMENTMOVEMENTRELIABLE,THEOPERATIONNIMBLE,THEECONOMYREASONABLE,THEEXTENSIONISCONVENIENTSTEMMINGFROMTHESEASPECTCONSIDERATION,THEPRESENTPAPERHASDESIGNEDAVOLTAGEDROPPINGRESISTORTRANSFORMERSUBSTATION,THISTRANSFORMERSUBSTATIONHASTHREEVOLTAGERANKSTHEHIGHTENSIONSIDEVOLTAGEIS35KV,SOMETWOCHAPTEROFLINESPRESSESTHESIDEVOLTAGEIS6KV,SOMEFIVECHAPTEROFGOINGSBEYONDALINEINWHICHHASFOURCHAPTEROFGOINGSBEYONDALINEISTHEDOUBLERETURNROUTEPOWERSUPPLY,ACHAPTEROFGOINGBEYONDALINEISTHESINGLERETURNROUTEPOWERSUPPLYTHELOWPRESSURESIDEVOLTAGEIS038/022KVMEANWHILECARRIESONTHEREASONABLESHAPINGREGARDINGTHETRANSFORMERSUBSTATIONINMAINEQUIPMENTTHISDESIGNCHOICECHOOSESTWOMAINTRANSFORMERS,OTHEREQUIPMENTLIKESTANDWITHCHANGE,THECIRCUITBREAKER,THEISOLATOR,THECURRENTTRANSFORMER,THEHIGHPRESSUREDFUSE,THEVOLTAGETRANSFORMER,THEIDLEWORKCOMPENSATIONSYSTEMANDTHERELAYPROTECTIONINSTALLMENTANDSOONALSODEFERTOTHESPECIFICREQUESTTOCARRYONTHESHAPING,THEDESIGNANDTHEDISPOSITION,MAKESEVERYEFFORTTOACHIEVETHEMOVEMENTTOBERELIABLE,THEOPERATIONISSIMPLE,ISCONVENIENT,THEECONOMYISREASONABLE,HASTHEEXTENSIONPOSSIBILITYANDTIMETHECHANGEMOVEMENTWAYFLEXIBILITYCAUSESITFITTINGREALITY,HASTHEPRACTICALSIGNIFICANCEKEYWORDS35KVTRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNARETURNROUTESECONDARYCIRCUITMUTUALINDUCTOR目录第一章地面变电站接线方式的确定111变电所常用主接线112供电系统3第二章补偿电容及主变压器的选择计算521补偿电容的计算522主变压器的选择7第三章变电站进出线的选择931按经济电流密度初选导线截面932按时长允许电流校验1033按允许电压损失校验1034按机械强度进行校验11第四章变电所高压设备的选择与计算1241概述124235KV高压设备的选择计算13第五章继电保护设置2151继电保护的任务2152继电保护的基本工作原理2253电力变压器保护2354过电流保护3255电容器柜的过电压和过电流保护34第六章变电所的防雷和接地3661防雷措施3662接地36参考文献37谢辞38第一章地面变电站接线方式的确定11变电所常用主接线供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路一变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。111线路一变压器组接线当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路一变压器组接线，如图11所示。根据变压器高压侧情况的不同，可以选择如图11所示4种开关电器。当电源侧继电保护装置能保护变压器且灵敏度满足要求时，变压器高压侧可只装设隔离开关；当变压器高压侧短路容量不超过高压熔断器断流容量，而又允许采用高压熔断器保护变压器时，变压器高压侧可装设跌落式熔断器或负荷开关熔断器；一般情况下，在变压器高压侧装设隔离开关和断路器。图11当高压侧装断路开关时，变压器容量不大与1250KVA；高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时，变压器容量一般不大于630KVA。优点接线简单，所用电器设备少，配电装置简单，节约投资。缺点该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。适用范围适用于小容量三级负荷、小型企业或非生产性用户。112单母线分段接线当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，可采用隔离开关或断路器分段，隔离开关分断因操作不便，目前已不采用。单母线分段接线可以分段单独运行，也可以并列同时运行。采用分段单独运行时，各段相当于单母线不分段接线的运行状态，各段母线的电气系统互相影响。当任一段母线发生故障或检修时，仅停止对该母线所带负荷的供电。当任一电源线路故障或检修时，如另一电源能负担全部引出线的负荷时，则可经倒闸操作恢复该段母线所带负荷的供电，否则由该电源所带的负荷仍应停止运行或部分停止运行。倒闸操作的原则接通电路时先闭合隔离开关，后闭合断路器；切断电路时先断开断路器，后断开隔离开关。这是因为带负荷操作过程中要产生电弧，而隔离开关没有灭弧功能，所以隔离开关不能带负荷操作。采用并列运行时，若遇电源检修，无需母线停电，只需断开电源的断路器及其隔离开关，调整另外电源的负荷就行。但是当母线故障或检修时，就会引起正常母线的短时停电。隔离开关分段因倒闸操作不便，现已不再采用，通常采用断路器分段的单母线接线。当某段母线发生故障时，分段断路器与电源进线断路器将同时切断故障，非故障部分继续供电。当对某段母线检修时，操作分段断路器和相应的电源进线断路器、隔离开关，而不影响另段母线的正常运行。优点供电可靠性较高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。缺点母线故障或检修时，仍有50左右的用户停电。适用范围在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一、二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。图12单母线接线图113桥式接线所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线，如图13（A）所示。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线，如图13（B）所示。桥式接线的特点是1、接线简单高压侧无母线，没有多余设备；2、经济由于不需设母线，4个回路只用了3只断路器，省去了12台断路器，节约了投资。3、可靠性高无论哪条回路故障或检修，均可通过倒闸操作迅速切除该回路，不至使二次侧母线长时间停电；4、安全每台断路器两侧均装有隔离开关，可形成明显的断开点，以保证设备安全检修。5、灵活操作灵活，能适应多种运行方式。适用范围对35KV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。12供电系统变电所受电于两回35KV架空线路,35KV侧为具有两位主变压器的单母线分段式结构,所内35KV母线由断路器分段,电源进线处设置有两台35/04KV小容量所用变压器,供变电所直流操作电源等用为了防止雷电入侵波的危害和提供测量信号,在两段35KV母线上分别设置有避雷器和电压互感器,并在各35KV断路器上设置有带接地刀闸的隔离开关,以满足停电检修的安全作业的要求主变压器二次侧6KV采用单母线分段,当某回路受电线路或变压器因故障及检修停止运行时,可通过母线分段断路器的联络,保证继续对两段母线上的重要负荷供电大型企业的35KV总降压变电所无功补偿常采用高压集中补偿方式,以提高企业电力负荷的功率因数我国310KV电网,一般采用中性点不接地方式,因为在这类电网中,单相接地故障占的比例很大,采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流,从而减轻其危害2确定供电系统的运行方式35KV侧电源进线受用双回路架空线从而保障可靠，根据供电部门所签定的供电协议，35KV侧进线不同时运行，正常情况下，一趟运行，一趟备用；变压器的正常运行方式是两台都运行，6KV分段短路器闭合。本所为正常运行时，是供电系统的最大运行方式。本所一台变压器工作或6KV分段短路器断开时，是供电系统的最小运行方式。变电所主接线图如下6KV603602601T2T1WL1WL235013502350335043505图15变电所主接线图第二章补偿电容及主变压器的选择计算功率因数对供配电系统的影响所有具有电感特性的用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而减低功率因素。功率因素太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。正是由于功率因数在供配电中影响很大，所以要求电力用户功率因数达到一定的值，低于某一定值时就必须进行补偿。为了方便管理,本所采用6KV侧集中补偿,35KV侧功率因数提高到095计算。21补偿电容的计算211补偿前的计算负荷和功率因数6KV侧的有功计算负荷为32434CPKW6KV侧的无功计算负荷为24397CQVAR6KV侧的计算视在功率为40586CS2CP223497KVA6KV侧的功率因数为32434/4058608OSC变压器的功率损耗为由于变压器上未选出，所以变压器损耗按如下方法估算TP015CS40586KWQ623VAR35KV侧总的计算负荷为3304281CT32408K243972435268321CQPTVARK42565S21C22304863VA35KV侧的功率因数为330428/425650781COSC212确定补偿容量现要求在35KV侧不低于095，而补偿在6KV侧进行，所以我们考虑变压器损耗，可设6KV侧补偿后的功率因数为097来计算需补偿的容量。（）3243416217CQP1TANTANRCOS08TANRCOS097VARK选择GR101高压电力电容器柜,容量为450KVAR,内装BWF105301W电力电容器15台。需要的柜数N3，取4个，实际补偿容量为162745044501800CQVARK所选电容器柜及配套互感器柜一次方案和电气设备见表21表21项目额定电压KV方案编号一次线路方案主要设备柜数BWF105301W电容器柜6301RN16/515互感器柜6303JSJB61213补偿后的计算负荷和功率因数6KV侧视在计算负荷为33059CS22CPQ2234397180KVA此时变压器的功率损耗为0015001533059496TCSKW006006330591984VAR35KV侧总的计算负荷为3243449632931CPTK（243971800）19848381QVARK33981CS21CPQ223981KVA4256533988585KVA35KV侧的功率因数为0969COS1CS2398符合要求。表22无功补偿后的计算负荷计算负荷项目COS/CPKW/CQVARK/CSKVA6侧补偿前负荷KV083243424397405866侧无功补偿容量18006侧补偿后负荷09732434639733059主变压器功率损耗496198435侧负荷总计K096932938381339822主变压器的选择221总变压器台数的确定1应满足用电负荷对可靠性的要求在有一、二级负荷的变电所中,选择两台主变压器,当在技术、经济上比较合理时,主变压器选择也可多于两台；2对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的边点所，技术经济合理时可选择两台主变压器；3三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主变压器。222变压器容量的确定装单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷SC,考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即SN（11514）SC装有两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量SN应同时满足下列两个条件1任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的6070的要求，即SN（0607）SC2任一台主变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷SC的需要，即SNSC（）一般来讲，变压器容量和台数的确定是与边电所主接线方案一起确定的，在设计主接线方案时，也要靠到用电单位对变压器台数和容量的要求。本设计采用装设两台主变压器。为保证对一、二级负荷安全可靠供电，采用两台主变压器，一台供电，一台备用。装有两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量（0708）55442（388094443536）TNSKVA选S95000/35型变压器两台，其主要技术数据如下表23表额定电压KV损耗KW型号额定容量KVA高低空载负载阻抗电压空载电流联结号S95000/35500035635493307006YD11第三章变电站进出线的选择本变电所的电源是从两处变电站由35KV双回路架空线引人的，其中一个作为工作电源，另一个作为备用电源，两回线不并联运行，两回电源一回引自距本变电站西北68KM处秀水变电站35KV,另一回引自距本变电站北51KM处温池变电站35KV。导线和电缆的选择是供配电设计中的重要内容之一。导线和电缆是分配电能的主要器件，选择的合理与否，直接影响到有色金属的消耗量与线路投资，以及电力网的安全经济运行。选择导线和电缆以前应贯彻以铝代铜的技术政策，尽量采用铝心导线，目前提倡采用铜线，以减少损耗，节约电能，而在易爆炸、腐蚀严重的场所，以及用与移动设备、检测仪表、配电盘的二次接线等，必须采用铜线。导线和电缆的选择，必须满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求，尽量节省投资，降低年运行费，布局合理，维修方便。导线和电缆的选择包括两方面内容1、型号选择；2、截面选择。31按经济电流密度初选导线截面本变电站供电，最大有功负荷年利用小时数大于5000小时，查电力工程设计手册可知架空线钢芯铝线的经济密度为09A/。2M补偿后35KV侧的计算负荷为32931CPKW8381QVAR33981CSKVA858535KV侧的功率因数为0969COS由负荷统计求线路正常运行时的最大工作电流为5605ACINUS3598架空线经济截面为6228ECSJI90562M初选标准截面为70，型号为的钢心铝绞线。2M70LGJ32按时长允许电流校验查高压电器设备手册可知,架空线在室外温度为25时的允许载流量为70LJ275A，其正常最高允许温度为701AI考虑温度修正系数有09K01A2573导线的实际允许载流量为092752475A1AI1A满足,所以满足条件。1AIC式中环境温度为时的长时允许电流O环境温度为时的长时允许电流1AI实际环境温度0标准环境温度导线最高允许温度1A33按允许电压损失校验由于线路有阻抗，所以在负荷电流通过线路时有一定的电压损失。电压损失愈大，则用电设备段子上的电压偏移就愈大，当电压偏移超过允许值时将严重影响电气设备的正常运行。所以按规范要求，线路的电压损失不宜超过规定值。高压配电线路的电压损失，一般不超过线路额定电压的5。如果线路电压损失超过了允许值，应适当加大导线截面，使之小于允许电压损失。查高压电器设备手册可知,架空线的单位阻抗为70LGJ048，041线间几何均距为30000R/KM0X/KM3293048838104137386VUNL1CP01CQ035861075U10N3786故所选导线满足允许电压损失的要求。LGJ34按机械强度进行校验查表可知，高压架空裸铝绞线的最小允许截面为35，所以，所选的2M70LGJ钢心铝绞线满足要求。综上可知，35KV架空线选择68KM、51KM各一段的钢心铝绞线即可满70LJ足系统要求。第四章变电所高压设备的选择与计算电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容，其选择的恰当与否将影响整个系统能否安全可靠的运行。41概述供配电系统中的电气设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，电气设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还应满足在短路故障时不致损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断流能力，并适应所处的位置（户内或户外）、环境温度、海拔高度，以及防尘、防火、防腐、防暴等环境条件。表41高压电气设备选择和校验项目短路电流校验电气设备名称额定电压（）KV额定电流（）A动稳定热稳定断流能力（）KA高压断路器高压隔离开关高压负荷开关高压熔断器电流互感器电压互感器支柱绝缘子套管绝缘子母线（硬）电缆注表示“”表示必须校验，“”表示不要校验电气设备的选择应遵循以下3个原则（1）按工作环境及正常工作条件选择电气设备根据电气装置所处的位置（户内或户外）、使用环境和工作条件，选择电气设备型号。按工作电压选择电气设备的额定电压电气设备的额定电压应不低于其所在线路的额定电压，即NUNWUNUW按最大负荷电流选择电气设备的动稳定和热稳定NIMAX或C（2）按短路条件检验电气设备的动稳定和热稳定为了保证电气设备在短路故障时不致损坏，就必须按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定是指电气设备在冲击短路电流所产生的电动力作用下，电器设备不致损坏。热稳定是指电气设备载流导体在最大稳态短路电流作用下，其发热温度不超过载流导体短路时的允许发热温度。（3）开关电器断流能力校验断路器和熔断器等电气设备担负着切断短路电流的任务，通过最大短路电流时必须可靠的切断，因此，开关电器还必须校验其断流能力。对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路电流。4235KV高压设备的选择计算设计的变电所主要为一、二级负荷供电，选择35（F）型移开式高压开关柜。高压柜所1JYN装配的一次元件包括少油段路器或真空断路器、操作机构、电流互感器、电压互感器、熔断器、避雷器、电力变压器等。序号项目单位参数1额定电压KV352最高工作电压4053最大额定电流A10004额定开断电流165额定关合电流（峰值）K406极限通断电流（峰值）4074S热稳定电流168外形尺寸（宽深高）M1818240029259重量（油断路器柜）KG1800（其中有油路器手车重620）向上约50010动荷重向下K约500表4235（F）交流金属封闭型移开式开关柜系三相交流50户内装置的金属封1JYNHZ闭式开关设备，是用于发电厂、变电站中系统额定电压为35，额定最大电流为KV1000，最高电压不超过405的单母线或单母线分段的成套配电装置。本型开关柜AKV具有防止误操作断路器、防止带负荷推拉手车、防止带电挂接地线、防止带接地线送电和防止误入带电间隙。高压开关柜的主要技术参数如表52421各柜选择及其校验（1）进线柜选35261JYN其内部线路及一次线路方案如下表43型号一次线路图主要设备数量真空断路器ZN2335C1操动机构CD10135261JYN电流互感器LCZ3531）真空断路器ZN2335C的校验ZN2335C户内高压真空断路器的主要技术参数如下表44序号项目单位数据1额定电压KV352最高工作电压4053额定绝缘水平一分钟工频95；雷电冲击11防护等级IP2X（峰值）1854额定电流A16005额定短路开断电流K25/3156额定开断电流开断次数次207额定短路关合电流（峰值）63/808额定短路持续时间S49额定操作顺序分03S合分180S合分10合闸时间S02额定电压校验设备的额定电压35，线路的额定电压35，即NUKVWNUKV，满足条件。NW额定电流额定校验设备的额定电流1600，长时允许电流2475，即NIA1AIA，满足条件。NI1A断流能力校验额定开断电流25，短路电流有效值6167，即OCIK3KIK，满足条件。OCI3K动稳定校验设备的极限通过电流峰值63，开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值MAXIKA15726，即3SHIKA，满足条件。MAX3SHI热稳定性校验开关的热稳定性有效值16，开关的热稳定试验时间T4S，开关所在处的三相TIKA短路稳态电流6167，短路发热假想时间25025275S，即3IIMAT4102427510462TI162KS23IIMAT26172KAS满足条件。436KV高压设备的选择计6KV高压开关柜可选用10型金属封闭移开式高压开关柜，该柜用于三相交流工频为2JYN50HZ,额定电压为310单母线分段系统户内成套设备，作为接受和分配网络电能之用。KV高压开关柜的主要技术参数表451各柜的选择及其校验（1）出线柜选JYN21002其一次线路及主要设备如下表表46型号一次线路图主要设备数量真空断路器ZN28101接地开关JN101电流互感器LZZQB610210022JYN操作机构CD1011）真空断路器ZN2810的校验真空断路器ZN2810的主要数据如下表47型号额定电压KV最高工作电压KV极限通过电流峰值KA额定电流A热稳定电流KA额定断开电流KAZN281066950630204S20额定电压校验设备的额定电压6，线路的额定电压6，即NUKVWNUKV序号项目单位参数1额定电压KV62最高工作电压693最大额定电流A8004额定开断电流（有效值）205额定关合电流（峰值）K506极限通断电流（峰值）5074S热稳定电流（有效值）208外形尺寸（宽深高）M840150024009重量KG750，满足条件。NUW额定电流额定校验设备的额定电流630，NIA变压器二次侧电流4582NI3SU5063，满足条件。1A断流能力校验额定开断电流20，短路电流有效值9609，即OCIKA3KIKA，满足条件。OCI3K动稳定校验设备的极限通过电流峰值50，开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值MAXIK24503，即3SHIKA，满足条件。MAX3SHI热稳定性校验开关的热稳定性有效值20，开关的热稳定试验时间T4S，开关所在处的三相TIKA短路稳态电流9609，短路发热假想时间25025275S，即3IIMAT4160027525392TI02S23IIMAT29602KAS满足条件。2）电流互感器LZZQB610的校验电流互感器LZZQB610的主要技术数据表48额定电压KV额定电流A动稳定电流（KA）1S热稳定电流（KA）101003007944动稳定校验动稳定电流7915726，满足条件。MAXIK3SHIK热稳定校验热稳定电流44，即TIA119362752542TI42KS23IIMAT29602KAS满足条件。（2）进线柜选JYN21003其一次线路及主要设备如下表49表中真空断路器和电流互感器的校验与出线柜JYN21002相同，经校验均符合要求，再此不再一一校验。LMJC10型电流互感器是用于测量，其额定电流变比为800/5，次级组合为05/C表49型号一次线路图主要设备数量真空断路器ZN28101电流互感器LMJC10310022JYN操作机构CD101（3）电压互感器及避雷器柜JYN21020电压互感器柜一次线路图及主要设备如下表410型号一次线路图主要设备数量电压互感器JDZJ6103熔断器RN210310202JYN避雷器FZ231JDZJ610电压互感器主要技术参数如下表表411型号额定电压V额定容量（08）COS最大容量VA连接组05级1级3级JDZJ6106000/350802004001/1122FS10兴避雷器的技术参数如下表412型号额定电压KV灭弧电压KV工频放电电压KV冲击放电电压峰值不小于KV10/20冲击S电流残压KV最大允许工作电压KV不大于不小于FS106761619302730693RN210型熔断器RN210型熔断器供交流电压互感器保护用，当短路电流达最大值之前熔断器即可将电路切断，其容断电流为0618A，一分钟内熔断。熔断器主要技术参数如下表313额定电压KV额定电流A最大断开电流KA三项最大断开容量MVA当断开极限短路电流时最大电流峰值KA过电压倍数1005851000300254母线联络柜1007、10121JYN1J主要设备及一次线路图如下表414型号一次线路图主要设备数量真空断路器ZN2810C1电磁操动机构CD10110071JYN电流互感器LZZQB610226KV母线选择及其校验（1）母线选择1型号选择母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。本设计采用铝母线（LMY）。2）母线截面选择按经济电流密度选择母线截面时，根据变压器二次侧的额定电流来选择母线的规格，有4582NI3SU5063A已知铝母线的经济电流密度为115，有3983EC2J2M初步选择LMY8063矩形铝母线。（2）硬母线校验1）母线动稳定校验JYN210型高压开关柜宽084M，母线中心距为03M,则母线跨距为084M三相短路电动力3CFFK32SHILA710321745847102912N弯曲力矩按大于2挡计算，即245M310CFL984NM672W6BH20636103计算应力为37C6457210MPA硬铝母线7037ALP故母线满足母线动稳定要求。2）母线热稳定校验9609MINS3IIMATC31027581832母线实际截面为8063504（）1832S2MINS2故母线也满足热稳定要求。第五章继电保护设置51继电保护的任务供配电系统在正常运行中，可能由于种种原因会发生各种故障或不正常运行状态。最严重的是发生短路故障，并导致严重后果，如烧毁或损坏电气设备，造成大面积停电，甚至破坏电力系统的稳定性，引起系统振荡或解列。因此，必须采取各种有效措施消除或减少故障。一旦系统发生故障，应迅速切除故障设备，恢复正常运行；当发生不正常运行状态时，应及时处理，以免引起设备故障。继电保护装置就是能反应供配电系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并能使断路器跳闸或起动信号装置发出预告信号的一种自动装置。继电保护的任务是（1）自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从供配电系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电；（2）正确反映电气设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便操作人员采取措施，恢复电器设备的正常运行；（3）与供电系统的自动装置（如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。对继电保护装置的基本要求1可靠性指保护装置该动作时动作，不拒动；而不该动作时不误动。前者为信赖性，后者为安全性，即可靠性包括信赖性和安全性。为此，继电保护装置应简单可靠，使用的元件和接点应尽量少，接线回路应力求简单，运行维护方便，在能够满足要求的前提下宜采用最简单的保护。2选择性指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障。当故障设备或线路本身的保护拒动时，则应由相邻设备或线路的保护切除故障。为此，对相邻设备和线路有配合要求的保护，前后两级之间的灵敏性和动作时间应相互配合。3灵敏性指继电保护在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力。在继电保护的保护范围内，不论系统的运行方式、短路的性质和短路的位置如何，保护都应正确动作。继电保护的灵敏性通常用灵敏度KS来衡量，灵敏度愈高，反应故障的能力愈强。灵敏度KS按下式计算SK保护范围内的最小短路电流保护装置一次侧动作电流MINKOPLI4速动性指保护装置应能尽快地切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度。52继电保护的基本工作原理供配电系统发生故障时，会引起电流增大、电压降低、电压和电流间相位角的改变等。因此，利用上述物理量故障时与正常时的差别，可构成各种不同工作原理的继电保护装置。继电保护的种类很多，但是其工作原理基本相同，它主要由测量、逻辑和执行三部分组成，如图所示。图51继电保护的工作原理框图测量部分测量部分测量被保护设备的某物理量，并和保护装置的整定值进行比较，判断被保护设备是否发生故障，保护装置是否应该起动。逻辑部分逻辑部分根据测量部分输出量的大小、性质和出现的顺序，使保护装置按一定的逻辑关系工作，输出信号到执行部分。执行部分执行部分是根据逻辑部分的输出信号驱动保护装置动作，使断路器跳闸或发出信号。53电力变压器保护变压器是电力系统的重要设备之一，它的故障对供电系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是贵重的设备，因此必须根据变压器容量和重要程度来装设专用的保护装置。531瓦斯保护气体保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一种主要保护装置。安GB5006292规定，800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器均应装设气体保护。气体保护装置主要由气体继电器构成。当变压器油箱内部出现故障时，电弧的高温会使变压器内的油分解为大量的油气体，气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。瓦斯保护的主要特点是动作快，灵敏度高，稳定可靠，接线简单，能反映变压器油箱内部的各种类型故障，特别是短路匝数很少的匝间断路，其他保护可能不动作，对这种故障，瓦斯保护具有特别重要的意义，所以瓦斯保护式变压器内部故障的主要保护之一。因此，本设计采用瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。532过电流保护当通过变压器的电流大于继电器的动作电流时，保护装置起动，并用时限保证动作的选择性，这种继电保护装置称为过电流保护。由于采用的继电器不同，其时限性有两种由电磁式电流继电器等构成的定时限过电流保护；由感应式电流继电器构成的反时限过电流保护。本设计采用GL15/10型感应式过流继电器，两相两继电器式接线，电流互感器变比为150/5A，去分流跳闸的操作方式。1）动作电流整定（1530）289OPKACIRELWI1NI308503A动作电流整定9。（只能整数，且不能大于10。）OPKACIOPKAC保护一次侧动作电流为92701OPIIWOPACI3012）动作时间整定变压器二次侧出线过电流保护的最大动作时限为1S100717S1T2T3）灵敏度校验1715SK2MIN1OPI634570变压器灵敏度满足要求。533电流速断保护如图所示是变压器的定时限过电流保护和电流速断保护接线图。定时限过电流保护和电流速断保护均为两相两继电器式接线。在图（A）中，所有元件的组成部分都集中表示，称为原理图；在图（B）中，所有元件的组成部分按所属回路分开表示，一般称为产开图。展开图简明清晰，广泛应用于二次回路。线路越靠近电源，过电流保护的动作时限越长，而短路电流越大，危害也越大，这是过电流保护的不足。因此，GB5006292规定，当过电流保护动作时限超过0507S时，应装设瞬动的电流速断保护。1）动作电流整定图52变压器定时限过电流保护和电流速断保护QF断路器TA电流互感器KA电流继电器KT时间继电器KS信号继电器KM中间继电器YR跳闸线圈选用GL15/10电流继电器，两相两继电器式接线，电流互感器变比为150/5A。9609818OPKAQBIRELWI32MAXKI150637A动作电流整定82OPAQB保护一次侧动作电流为8224601OPIIWOPKAQBI301A2）灵敏度校验1820S21MINOPI875460变压器灵敏度不满足要求，必须装设差动保护。534过负荷保护由于过负荷电流对称，过负荷保护采用单相式接线，并和相间保护共用电流互感器。动作电流整定36OPKAIRELICI1350A动作时间整定10S。535变压器的差动保护电流速断保护虽然动作迅速，但它有保护“死区”，不能保护整个变压器。过电流保护虽然能保护整个变压器。但动作时间较长。气体保护虽然动作灵敏，但它也只能保护变压器油箱内部故障。GB5006292规定10000KVA及以上的单独运行变压器和6300KVA及以上的并列运行变压器，应装设差动保护；6300KVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设差动保护；当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜装设差动保护。（1）差动保护的工作原理变压器的差动保护原理接线如图所示。在变压器两侧安装电流互感器，其二次绕组串联成环路，继电器KA（或差动继电器KD）并接在环路上，流入继电器的电流等于变压器两侧电流互感器的二次绕组电流之差，即，为变压器一、二次UBKAII|21侧的不平衡电流。当变压器正常运行或差动保护的保护区外短路时，流入差动继电器的不平衡电流小于继电器的动作电流，保护不动作。在保护区内短路时，对单端电源供电的变压器0，2I，远大于继电器的动作电流,继电器KA瞬时动作,通过中间继电器KM，使变压1KA器两侧断路器跳闸，切除故障。变压器差动保护的范围是变压器两侧电流互感器安装地点之间的区域。它可以保护变压器内部及两侧绝缘套管和引出线上的相间短路，保护反应灵敏，动作无时限。图53变压器差动保护原理接线图（2）变压器差动保护中不