用平均电压作为基准值的近似计算方法

1、用平均电压作为基准值的近似计算方法，在这种方法中，不仅近似认为变压器的标幺值电压比为1，还近似认为变压器、电抗器等的额定电压等于平均电压，这样一来，变压器、电抗器阻抗标幺值在不同基准值下转换时，就可以只考虑的不同。如：变压器在基准值下的阻抗标幺值为，式中取为电网等平均电压，其值不一定等于但计算时近似认为相等，则标幺值近似值为 。经过大量的计算验证，这种近似所产生的误差在工程上是可以容忍的。由有名值法得到的结果可知，短路回路中电阻相对很小，可以忽略。因此各元件电抗的计算公式如下： 架空线路： 变压器：因此，选电压基准值为，容量基准值仍为,各元件电抗标幺值如下： 变压器T1： 架空线L1： 变压器

2、T2： 架空线L2; (1) d1点短路时 短路阻抗(无限大容量电源电压标幺值),故 各电压等级电流有名值如下： (2) d2点短路时 短路阻抗(无限大容量电源电压标幺值),故 各电压等级电流有名值如下： (3) d3点短路时： 短路阻抗为： (无限大容量电源电压标幺值),故 各电压等级电流有名值如下： 第五章 电气设备的选择与校验由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景

3、发展。2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。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。1.电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug2.电流 选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即Ie>Ig校验的一般原则：1.电器在选定后应按最大可能通过的

4、短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3.短路的热稳定条件Qdt在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）T设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算t=td+tkd式中td 继电保护装置动作时间内（S）tkd断路的全分闸时间（s）4.动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值5.绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外

5、绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。5.1 导体的选择和校验裸导体应根据具体情况，按导体截面，电晕（对110kV及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，

6、因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。导体的选择校验条件如下：一、导体截面的选择： 1、按导体的长期发热允许电流选择 (5-1) 当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期允许电流应该用下式修正 (5-2)式中 综合修正系数。不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为 (5-3) 式中, 导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为； 导体的额定环境温度，裸导体一般为。 由载流量可得，正常运行时导体温度为 （5-4）必须小于导体的长期发热最高允许温度2、按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。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

7、大，长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。 经济截面积用下式计算： 式中， 正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷； 经济电流密度，常用导体的值，可根据最大负荷利用时数，由经济电流密度曲线中查出来。按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。二、导体的校验：1、 电晕电压校验220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不小于30型或110kV采用了外径不小于20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。2、 热稳定校验 按最小截面积进行校验 （5-5）当所选导体截

8、面积时，即满足热稳定性要求。5.1.1 110kv母线选择及校验按导体的长期发热允许电流选择：查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条254mm矩形铝导体，平放时允许电流，集肤系数为，环境温度为34度时的允许电流为：，满足长期发热条件要求。热稳定校验：短路电流热效应：短路前导体的工作温度为：由插值法得：所选截面S，能满足热稳定性要求5.1.2 35kv母线选择及校验按导体的长期发热允许电流选择：查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条255mm矩形铝导体，平放时允许电流，集肤系数为，环境温度为34度时的允许电流为：，满足长期发热条件要求。热稳定校验：短路电流热效应：短路前导体的工作温度为：由插

9、值法得：所选截面S，能满足热稳定性要求5.2 断路器和隔离开关的选择及校验高压断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并且经过经济技术方面都比较厚才能确定。根据目前我国高压断路器的生产情况，电压等级在10Kv220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用断路器。高压断路器选择的技术条件如下：1、 额定电压选择： （5-6）2、 额定电流选择： （5-7）3、 额定开断电流选择： （5-8）4、 额定关合电流选择： （5-9）5、 热稳定校验： （5-10）6、动稳定校验： （5-11）隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置

10、，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。5.2.1 110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验1.断路器的选择和校验流过断路器的最大持续工作电流： 选择及校验过程如下：（1）额定电压选择： （2）额定电流选择： （3）额定开断电流选择：由上述短路计算得，所以， （4）额定关合电流选择： 根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SW6110/1200，技术参数如下表：表5-1 SW6110/1200技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA动稳定电流/kA热稳定电流/

11、kA固有分闸时间/S4sSW6110/1200110120031.58031.50.04（5）热稳定校验： 根据110kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而： 根据表6-1数据，得 所以， 即满足热稳定校验。 （6）动稳定校验： 根据表6-1数据， 由110kV短路计算结果得， 所以， 即满足动稳定校验。2 隔离开关的选择与校验隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。选择及校验过程如下：（1）额定电压选择： （2）额定电流选择： 根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GW

12、5110/630，其技术参数如下表：表5-2 GW5110/630技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A动稳定电流/kA热稳定电流/kA4sGW5110/6301106305020（3）热稳定校验： 所以 即满足热稳定校验。 （4）动稳定校验： 根据表6-2数据， 由110kV短路计算结果得， 所以， 即满足动稳定校验。5.2.2 35kv侧断路器及隔离开关的选择及校验1.断路器的选择和校验流过断路器的最大持续工作电流： 选择及校验过程如下：（1）额定电压选择： （2）额定电流选择： （3）额定开断电流选择：由上述短路计算得， 所以， （4）额定关合电流选择： 根据以上条件查手册，选择的满足

13、要求的高压断路器的型号为SN1035/1000，技术参数如下表：表5-3 SN1035/1000技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA动稳定电流/kA热稳定电流/kA固有分闸时间/S4sSN1035/100035100016.54116.50.04（5）热稳定校验： 根据35kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而： 根据表6-3数据，得 所以， 即满足热稳定校验。 （6）动稳定校验： 根据表6-3数据， 由35kV短路计算结果得， 所以， 即满足动稳定校验。2 隔离开关的选择与校验隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定

14、电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。选择及校验过程如下：（1）额定电压选择： （2）额定电流选择： 根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GN235T/400，其技术参数如下表：表5-4 GN235T/400技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A动稳定电流/kA热稳定电流/kA5sGN235T/400354005214（3）热稳定校验： 所以， 即满足热稳定校验。 （4）动稳定校验： 根据表6-4数据， 由35kV短路计算结果得， 所以， 即满足动稳定校验。由于按按该母线最大工作电流选定的断路器和隔离开关是该电压级别的最小型号，那么如果按各个负荷算计出来的工

15、作电流选择的设备至少也应是这个型号。5.3 电压互感器和电流互感器的选择5.3.1 电流互感器的选择（1）额定电压的选择：电流互感器的额定电压不得低于其安装回路的电网额定电压，即 （5-12）（2）额定电流的选择：电流互感器的额定电流不得低于其所在回路的最大持续工作电流，即 （5-13）为了保证电流互感器的准确级，应尽可能接近(一) 110kv侧电流互感器的选择额定电压：额定电流：查表，选用选LCWD110(50100)(300600)/5型，如下表所示：表5-5 LCWD110(50100)(300600)/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷()10%倍数1s热稳定倍数动

16、稳定倍数1级3级二次负荷()倍数LCWD-110(50-100)(300-600)/5D1.220.8307515011.241.215因为，所以(二) 35kv侧电流互感器的选择额定电压：额定电流：查表，选用型，如下表所示：型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷()10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级二次负荷（)倍数LCWDL-352×202×300/50.5275135D215表5-6 LCWDL352×202×300/5技术参数因为，所以5.3.2 电压互感器的选择（一）110kv侧电压互感器的选择1一次电压：2二次电压：3准确等级

17、：1级查表，选择JCC110型，如下表所示：表5-7JCC110技术参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)1级3级单相JCC-11050010002000（二） 35kv侧电压互感器的选择1一次电压：2二次电压：3准确等级：1级由以上查表，选择JDJ35型，如下表所示：表5-8 JDJ35技术参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级单相JDJ-3535000/10015025060012005.4 配电装置 配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备、保护和测量电器、母线装置和必要的辅助设备构成，用来

18、接受和分配电能的装置。 5.4.1配电装置的基本要求 (1)保证运行安全可靠； (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)具有扩建的可能性。5.4.2 配电装置的种类及应用 (1)普通中型配电装置，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力好，造价比较低，缺点是占地面积较大。 (2)半高型配电装置，占地面积为普通中型的47%而总投资为普通中型的98.2%，同时，该型布置在运行检修方面除设备上方有带电母线外，其余布置情形与中型布置相似。 (3)高型配电装置，一般适用于220kV及以上电压等级。综上所述本变电站配电装置设计如下：本变电站有二个电压等级，110

19、kV侧单母分段带旁路母线接线，采用屋外中型单列布置,架空进出线；35kV侧单母线分段母线接线，采用屋内成套高压开关柜布置，电缆出线。第6章 变压器继电保护设计6.1变压器保护的配置原则变压器一般装设下列继电保护装置（一）相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵差动保护或电流速断保护，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闸短路也能起到保护作用。（二）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。（三）后备保护对于由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：（1）过电流保护。（2）复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护。（四）中性点直接接地电网中的变压

20、器外部接地短路时的零序电流保护。（五）过负荷保护对于 400 kVA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，应根据可能过负荷的情况装设过负荷，对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置，应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。6.2 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研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。 变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，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

21、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DL400-91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的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、纵差动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

22、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。3、复合电压启动的过电流保护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电范围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧继续运行。而当内部发生故障时，保护应起到后备作用。复合电压启动的过电流保护，既能反应不对称短路的故障，也能反应对称短路的故障；并且其灵敏度也较高。6.3 变压器的继电保护及整定计算1、瓦斯保护轻瓦斯保护的动作值采用气体体

23、积表示。通常气体体积的整定范围为250-350.对于容量在10MVA以上的变压器，整定值多采用250，气体体积的调整可通过改变重锤的位置来实现。 重瓦斯保护的动作值采用油流流速表示。一般整定范围在0.6-1.5m/s，在整定流速时均以导油管中油速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中油流速度整定为0.6-1.5m/s时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度为0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定为1m/s左右。 瓦斯保护的主要优点是能反映变压器油箱内各种故障，灵敏度高，结构

24、简单，动作迅速。但它的缺点是不能反映变压器油箱外故障如变压器引出端上的故障或变压器与断路器之间连接导线的故障。因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同作为变压器的主保护。2、纵联差动保护变压器的纵联差动保护用来反映变压器绕组、引出线上的各种短路故障，是变压器的主保护之一。变压器的纵差动保护的工作原理与线路纵差保护的工作原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小，即比较相量。 要实现变压器的纵差动保护，必须适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。 引起变压器纵联差动保护准确工作的因素主要流过差动回路中的不平衡电流。这些不平衡电路主要有：由变压器两

25、侧接线不同产生的不平衡电流；由变压器调节分接头产生的不平衡电流；变压器两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流；变压器的励磁涌流。（1）纵差动保护的整定计算：a) 躲过外部短路时的最大不平衡电流，即 （6-1）式中，可靠系数，取1.3 变压器外部短路时差动回路中最大的不平衡电流，其值为：式中，由于采用的电流互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同，所引起的相对误差；单相变压器，Yd11接线的三相变压器 有变压器带负荷调压所引起的相对误差，去电压调整范围的一半； 0.1电流互感器允许的最大相对误差； 考虑短路电流非周期分量影响系数，去1.52； 电流互感器同型系数，取值为1 保护范围外最大电流 b）

26、 躲过变压器最大的励磁涌流，即 （6-2）式中，可靠系数，取1.3 变压器的额定电流 励磁涌流的最大倍数（即励磁涌流与变压器的额定电流的比值），取48.由于变压器的励磁涌流很大，实际的纵差保护通常采用其他措施来减少它的影响：一种是采用具有速饱和变流器的差动继电器（BCH2型），可以减少励磁涌流产生的不平衡电流，此时取=1；另一种通过鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别，在励磁涌流时将差动保护闭锁，此时在整定时可以不考虑励磁涌流的影响，此时取=0，不考虑C）躲过电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流，即 （6-3）式中， 可靠系数，取1.3； 变压正常运行时的最大负荷电流。在最大负荷电流不确定时，可

27、取变压器额定电流。 变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，要引起保护的误动作。有的差动保护采用断线的措施，在电流互感器二次回路断线时将其差动保护闭锁，此时可以不考虑这个条件。取上述整定值大的作为保护动作电流的整定值。所有电流指的都是二次侧的值。（2）灵敏系数校验纵差动保护灵敏系数按下式校验，即 （6-4）式中，为各种运行方式下变压器保护范围内部故障时，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不满足灵敏度要求时，需要采用具有制动特性的差动继电器。第七章 防雷与接地方案的设计7.1 防雷保护 在自然界的雷击中，会使设备产生过电压、损坏绝缘等

28、，给电力用户带来严重危害。因此，必须对变电站采取防雷措施。7.1.1 防雷保护的特点(1)变电站属于“集中型”设计，直接雷击防护以避雷针为主；(2)变电站设备与架空输电线相联接，输电线上的过电压波会运动至变电站，对电气设备过程威胁。因此变电站要对侵入波过电压进行防护，主要手段是避雷器；(3)变电站内都安装有贵重的电气设备，如变压器等，这些电气设备一旦受损，一方面会对人民的生活和生产带来巨大损失，造成严重后果；另一方面，这些设备的修复困难，需要花费很长时间和大量金钱，给电力系统本身带来重大经济损失。所以变电站要采取周密的过电压防护措施；(4)为了充分发挥防雷设备的保护作用，变电站应有良好的接地系

29、统。直击雷保护直击雷过电压：雷电直接击中电气线路、设备或建筑物而引起的过电压，又称直击雷。在雷电的主放电过程中，其传播速度极快（约为光速的50%-10%），雷电压幅值达10-100MV，雷电流幅值达数百千安，伴以强烈的光、热、机械效应和危险的电磁效应以及强烈的闪络放电，具有强烈的破坏性和对人员的杀伤性。110KV配电装置、主变压器为户外布置、采用在构架上设置2支避雷针，及其余设备均为户内布置，采用配电楼屋顶设避雷带，和避雷针联合作为防直击雷保护，确保户外主变压器、110KV配电装置在其联合保护范围内。避雷带采用16的热镀锌圆钢，避雷针与建筑物钢筋隔离，并采用3根引下线与主接地网相连接，连接点与

30、其他设备接地点的电气距离应满足规范要求。 侵入波保护雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的50%-70%是由于这种雷电波侵入造成的。因此，在工厂中应予以重视，对其危害给予足够的防护。为防止线路侵入雷电波的过电压，在110KV进线，35KV母线及10KV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变110KV侧中性点装设氧化锌避雷器。7.1.4 .避雷针保护避雷针与避雷线是防止直击雷过电压的有效措施，本次设计采用三支等高避雷针做为变电所防雷措施。由于雷电放电路径受多种偶然因素的影响，要保证被避雷保护的电气设备约对不受雷击是不现实的，本次设计避雷针的保护范围是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围。避雷针的保护范围如下：被保护物高度hx为10m,避雷的高度h为10m,避雷针的高度h