110kV降压变电站电气部分设计

摘要电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的使用及分配电力，必须从工程的设计来提高电力系统的安全性、可靠性和运行效率，从而达到降低成本、提高经济效益的目的。变电站是电力系统配电传输不可缺少的重要组成部分，它直接影响整个电力网络的安全和电力运行的经济成本，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电气部分的主体，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和自动装置方式的确定，对电力系统的安全、可靠、经济运行起着决定的作用。本设计针对110kV降压变电站进行电气部分设计，电压等级110kV/35kV/10kV；设计内容包括：变压器台数和容量的选择、主接线的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、继电保护及变电站防雷等。设计中依据国家和电力行业有关110kV变电所设计、标准、规程、规范及国家有关安全、环保等强制性标准。关键词：110kv；降压；变电站；设计。目录绪论 1选题背景 1选题意义 1变电站发展概况 1设计原始资料 2电气主接线设计及短路电流计算 4电气主接线设计及主变压器容量选4主接线方案比较 4主变压器的选择 5站用变压器的选择 6短路电流计算 6短路电流的计算目的 7短路电流计算点的确定 7计算步骤 7变压器、线路及电抗器的参数计7系统网络化简 9电气主设备的选择及校验 17选择原则及规定 17一般原则 17校核电器的基本使用条件 17各回路最大持续工作电流 17主设备选择及校验 18断路器的选择及校验 18隔离开关的选择及校验 22互感器的选择及校验 26互感器的作用： 26电流互感器的配置原则 27电流互感器的选择 27电压互感器的选择 32避雷器的选择及检验 35母线的选择及校验 37熔断器的选择 40主变保护整定计算及防雷接地计算 42变压器继电保护 42变压器差动保护计算 42变压器过流保护及过负荷保护计45防雷接地计算 46防雷计算 46接地计算 48附录A主接线方案图 53附录B系统正序等值图 55附录C设备选择参照图 56附录D短路电流计算结果表 57附录E变电所主体设备型号一览表 58绪论选题背景电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的使用及分配电力，必须从工程的设计来提高电力系统的安全性、可靠性和运行效率，从而达到降低成本，提高经济效益的目的。变电站是电力系统配电传输不可缺少的重要组成部分，它直接影响整个电力网络的安全和电力运行的经济成本，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电气部分的主体，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置方式的确定，对电力系统的安全、可靠、经济运行起着决定的作用。、35kv常规变电站在城农网中仍占有较大的比重，其一次、二次设备才能跟得上电力系统的飞速发展，为电力事业的兴盛尽一点微薄之力。选题意义照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建一中型110kv变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电，改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。本设计针对变电站进行设计，设计内容包括：变压器台数和容量的选择、主接线的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、继电保护及变电站防雷等。通过对110KV降压变电所电气部分的设计，使我明白其目的在于使我们通过这次毕业设计，能够得到各方面的充分训练，结合毕业设计任务加深对所学知识内在联系的理解，并能灵活的运用。变电站发展概况随着计算机技术的飞速发展，微型计算机技术在电力系统中得到了越来越广泛的应用，它集变电站中的控制、保护、测量、中央信号、故障录波等功能于一身，替代了原常规的突出式和插件式电磁保护、晶体管保护、集成电路保护。常规控制、保护装置已逐步从电力系统中退出，取而代之的则是这种新型的微机监控方式，它运用了自动控制技术、微机及网络通信技术，经过功能的重新组合和优化设计，组成计算机的软硬件设,即四遥功能。这就为实现变电站无人值守提供了前提条件。变电站、所综合自动化和无人值守是当今电网调度自动化领域中热门的话题，在当今城、农网建设改造中正被广泛采用。设计原始资料变电站出线110kV/35kV/10kV出线回路数为：110kV：2回（双电源进线）35kV：6回（终端用户）10kV：12回（终端用户）地理环境：变电站海拔高度为800m，附近无污染区，户外最拭热平均气温为35℃。负荷情况：35kV、10kV侧负荷情况见下表。1.1负荷情况表电压等级电压等级负荷级别最大负荷（MW）合计负荷（MW）I835kVII820III4I710kVII516III4站用电站用电I0.60.6线路长度：公里35kV公里10kV公里电气主接线设计及短路电流计算电气主接线设计及主变压器容量选择GB50059-92《35-110kv应满足以下条件：当能满足运行要求时，变电站高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。2．35-110kv线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。1210kv可用双母线；当不许停电检修断路器时，可装设旁路设施。根据以上要求初步选择主接线如下：方案一（接线图见：附录A）1．110kv侧、35kv侧和10kv侧均采用单母分段的接线方式。2．主变容量及台数的选择：2台主变容量相同。方案二（接线图见：附录A）1．110kv侧采用桥形接线，35kv侧和10kv侧采用单母分段的接线。台主变容量相同。主接线方案比较参数均相同，同时又不降低用电和供电可靠性，又符合现场实际和设计规程的要求，从经济角度考虑选择方案二比较合适，达到了工程造价较低，同时考虑了变电站随着负荷的增加，进行扩建和增容的可能性，因为桥式接线在负荷增加时，可很方便的改造为单母线分段，以适应负荷增加和供电可靠性的要求。34、513至变223及变压器中、低侧分别跳1号主变承担。再如，方案一如母线发生短路，断路器5、32断路器2、断路器3、2号主变中、低压侧分别跳闸，停止向负荷供电。由以上分析，方案一和方案二在技术上是相当的，而从经济上讲，方案一比方案二多用了两组断路、两组隔离开关和母线，所以，最终确定方案二为本设计的主接线。主变压器的选择10-20年的发展规划进行选择。由于任务书210-20年的发展规划进行选择。并应一台变压器停用时，另一台容量至少保证对60%负荷的供电，并考虑事故过负荷能力选100%的负荷。主变容量选择Sn＝0.6Sm。(Sm)两台主变可方便于运行维护和设备的检修同时能满足站用负荷的供电要求。主变压器形式的选择：①相数的确定为了提高电压质量最好选择有载调压变压器。②绕组的确定15%故选三绕组变压器。③绕组的连接方式考虑系统的并列同期要求以及三次谐波的影响，本站主变压器绕组连接方式选用Y0/Y/△－11。采用“△”接线的目的就是为三次谐波电流提供通路，保证主磁通和相电势接近正弦波，附加损耗和局过热的情况大为改善，同时限制谐波向高压侧转移。主变容量的确定：1.30.6*1.3=78%78%60%，在短路时小时）右Ⅰ类负荷。在两小时内进行调度，使主要负荷减至正常水平。Sn=0.6Pmax/cos （2-1）=0.6×(22+16)/0.92=24.783MVA=24783KVA选SSPSL-25000型，选择结果如表2.1：表2.1主变压器参数表额定电压额定电压损耗(KW)阻抗电压(%)空载电型号及容连接组 运输重(t) 备注高/中/低(KV)流(%)空载短路高中高低中低SSPSL-25000110/38.5/11 Y0/Y/△-12-11 38.2 148 10.5 17-1861.055.1站用变压器的选择由主变压器容量为25000KVA，站用电率为0.5%，可选用变压器容量为：Sn=25000×0.5%=125KVA。选SJL1-160型，选择结果如表2.2：2.2站用变压器参数表损耗损耗(KW)型号及容低压侧额定电(KV) 连接组阻抗电(%) 空载电(%) 总重(t) 备注空载短路SJL1—1600.4Y/Y0-12 0.52.9430.81短路电流计算在发电厂和变电所的电气设计中，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：在选择电气主接线时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。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开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路的短路电流为依据。接地装置的设计，也需要短路电流。短路电流的计算目的1．电气主设备的选择和比较23．继电保护整定计算短路电流计算点的确定短路点的确定，根据以上原则，选择了4个短路点。取各侧平均额定电压计算步骤选择计算短路点画等值网络（次暂态网络）图首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd”选取基准容量Sb和基准电压Ub（一般取后级的平均电压）将各元件电抗换算为同一基准值的标么值给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号Xnd。Xjs。由运算曲线查出（各电源供给的短路电流周期分量标么值运算曲线只作到Xjs=3.。计算无限大容量（Xjs=3）的电源供给的短路电流周期分量。计算短路电流周期分量有名值和短路容量。计算短路电流冲击值。计算异步电动机攻击的短路电流。绘制短路电流计算结果表。变压器、线路及电抗器的参数计算变压器参数的计算XB*.1—XB*.2—Ud(1-2)%—Ud(1-3)%—Ud(2-3)%—1．主变压器参数计算由表2-1查明，选SSPSL-25000型号参数：Ud(1-2)%=10.5，Ud(1-3)%=18，Ud(2-3)%=6.5Ud1%=1/2(Ud(1-2)%+Ud(1-3)%-Ud(2-3)%)=1/2(10.5+18-6.5)=11Ud2%=1/2(Ud(1-2)%+Ud(2-3)%-Ud(1-3)%)=1/2(10.5+6.5-18)=-0.5Ud3%=1/2(Ud(2-3)%+Ud(1-3)%-Ud(1-2)%)=1/2(6.5+18-10.5)=7U % Sd1 b

11100nXB*.1=100 Sn

100 25=0.44

(2-1)U % Sd2 b

0.5100nXB*.2= 100 Sn

100 25=-0.02

(2-2)U % Sd3 b

7 100nXB*.3=100 Sn

100 25=-0.28

(2-3)站用变压器参数计算由表2-2查明：选SJLI-160型号参数：Ud%=4U % Sd b

4 100nXB*.4=100 Sn

100 0.16=8

(2-4)线路参数计算bS 100bb110kV线路：XL*1=XOL1U2bSb

=1680.21152100

=0.222 (2-5)b35kV线路：XL*2=XOL2U2bSb

=780.41152=0.236 (2-6)100b10kV线路：XL*3=XOL3U2b

=260.41152=0.078 (2-7)电抗器的参数计算1．出线电抗器电抗标幺值参数计算：3U3UIn=X*N

N,maxN

300

3100=173.2103100所以取In=200A由表4-2查得：Ib=5.5AI U 6 5.5103 10XK.*=XK

IbN

UNb

100

200

10.5

=1.565 (2-9)In=200AXK=10查表可得：XK.*=2.62系统网络化简（时，归算到的等值电抗Xs＝0.5）图2.2K110kV母线短路点1的短路计算网络化简如图2.3：图2.3X*=Xs=XL*1=0.222SnbXjs=XmdSb

0.517100

=0.517 (2-10)因为Xjs=0.517〈3所以查表得：I"*=1.913I"0.2*=1.655I*=1.953I"1*S

100b3U3b3U3115b= b

=0.502KA

(2-11)nSnI I Sn=b b

0.502233100

=1.170KA

(2-12)I" I" I= * n=1.913×1.170=2.238KA

(2-13)I"0.2=

I"0.2

In=1.665×1.170=1.947

(2-14)I=I* In=1.953×1.170=2.285

(2-15)I" I"1=1*

In=1.635×1.170=1.913KA

(2-16)I"ich=2.55 =2.55×2.238=5.707KAI"ioh=1.52 =1.52×2.238=3.402KA

(2-17)(2-18)S"=

I"33Un=33

2.238×110=426.384

(2-19)35KV母线短路点K2的短路计算网络化简如图2.4：X1X2

0222

图2.40.440.02XSnSXjs=Xmd b

2 0.432233100=1.007

=0.432 (2-20)Xjs=1.007〈所以查表得：I"*=0.985I"0.2*=0.910I*=1.067I"1*=1.003SbIb= Sn

100337=1.56KA1.56233In= IbSb 100=3.635KAI" I" I= * n=0.985×3.635=3.580KAI"0.2=

I"0.2

In=0.910×3.635=3.308KAI=I* In=1.067×3.635=3.879KAI" I"1=1*

In=1.003×3.635=3.646KAI"ich=2.55 =2.55×3.580=9.129KAI"ioh=1.52 =1.52×3.580=5.442KAS"= 3I"Un= 33.580×35=217.020K10KV母线短路点3的短路计算网络化简如图2.5：图2.5X (X1X3XD1)(X1X3)SX*=X4=

X1X3

X

X

X1

X

(2-21)0.222(0.440.282.62)(0.440.28)= 0.440.282.620.440.28=0.814S 233n0.814SXjs=Xmd bXjs=0.517〈

100=1.897I"所以查表得：*=0.540I"0.2*=0.511I*=0.550I"1*S3U3UbIb=

=5.499KA310.5Sn5.499310.5In= IbSb 100=12.812KAI" I" I= * n=0.540×12.812=2.238KAI" I" In0.2= 0.2*

=0.511×12.812=6.547KAI=I* In=0.550×12.812=7.047KAI" I" In1=1*

=0.550×12.812=7.047KAI"ich=2.55 =2.55×6.918=17.641KAI"ioh=1.52 =1.52×6.918=10.515KAS"=

I"33Un=33

6.918×10=119.820MVA10KV出线短路点K4的短路计算网络化简如图2.6：图2.6X (X1X3XD1)(X1X3) XSX*=X4=

X1X3X3X

X 1 1 1 1

D2(2-22)0.222=

(0.440.282.62)(0.440.28)1.5650.440.282.620.440.28=2.379Sn2.379233Xjs=XmdSbXjs=0.517〉

100=5.4431 1I" I" I I"

5.544所以*= 0.2*= *=1

js

=0.180Sn5.590In=IbSb 100=4.95KAI″=I∞=I0.2=I"In=I∞*In=I0.2*In=0.072×4.95=0.355KASb bIb= b

100310.5=5.499KAS 233n5.499In= IbSb 100=12.812KAI" I" I I" I" In =0.2==1=

=0.180

12.812=2.331KA33ich=2.55I"=2.55×2.331=5.893KAioh=1.52I"=1.52×2.331=3.513KA33S"=

I"Un=

2.331×10=40.027电气主设备的选择及校验选择原则及规定一般原则应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑发展。应按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理。与整个工程的建设标准应协调一致。同类设备应尽量减少品种。校核电器的基本使用条件1．在正常运行条件下，各回路的持续工作电流2．按短路电流的有关规定来验算导体和电器设备；110kv各回路最大持续工作电流3.1最大持续工作电流表回路名称回路名称计算公式及结果110KV母线1.05Sn1.0525Ig.max=3Un3110=0.138KAP/2110KV进线Ig.max=ncos(3580)/231100.92=0.108KA35KV母线1.05Sn1.0525Ig.max=3Un335=0.433KAPP35KV出线Ig.max=ncos6335=0.108KA10KV母线1.05Sn1.0525Ig.max=3Un310=1.516KAP10KV出线Ig.max=ncos33110=0.188KA主设备选择及校验断路器的选择及校验断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，电压110-330kV电网，可选用SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。母线断路器110的选择及校验电压：因为Ug=Un2．电流：查表3.1得：Ig.max=0.138KA＝138A选出断路器型号为SW4-110-1000型，如表3.2：表3.2110KV母线断路器参数表断开容量极限通过电流断开容量极限通过电流电压(KV)额定断热稳定电流(KA)重合性能(KA)额定电流开合闸时固有分闸型号(A)电流间(s)时间(s)(KA)额定重新*最大有效2S 3S 4S 5S时间(s) 间(s)SW4-110110 126 100018.4 3500 30005532.210.250.060.30.4因为In=1000A，Ig.max==138A所以Ig.max<In3．开断电流：Idt≤Ikd (3-1)因为Idt=2.238KA，Ikd=18.4KA，所以Idt<Ikd4．动稳定：ich≤imax 因为ich=5.707KA，imax=55KA，所以ich<imax5²tdz≤It²t(3-3)I""

2.238

0.979I 2.285 (3-4)t=2.5+0.06=2.06s(t为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和)查书得tz=1.85s>1s故tdz=tz+0.05"=1.85+0.05×0.9792=1.898 (3-5)因为I²tdz=2.2852×1.898=9.910，It²t=212×5=2205所以I²tdz<It²t经以上校验此断路器满足各项要求。110KV进线断路器111、112的选择及校验1．电压：因为Ug=110KV，Un=110KV，所以Ug=Un2．电流：查表3-1得：Ig.max=0.108KA＝108A选出断路器型号为SW4－110－1000型。Ig.max<11035KV130、131、132的选择及校验1．电压：因为Ug=35KV，Un=35KV，所以Ug=Un2．电流：查表3.1得：Ig.max=0.433KA＝433A选出断路器型号为ZW2-35-600型，如表3.3：表3.335KV母线断路器参数表电压电压(KV)额定断开动稳定电流(KA)固有分闸时型号额定电流(A)4s热稳定电(KA) 合闸时(s)额定电流(KA)间(s)峰值ZW2-35356006.6176.60.060.12In=600A，Ig.max==433A所以Ig.max<In3．开断电流：Idt≤Ikd因为Idt=3.580KA，Ikd=6.6KA，所以Idt<Ikd4．动稳定：ich≤imax因为ich=9.129KA，imax=17KA，所以ich<imax5．热稳定：I²tdz≤It²tI" 3.580"I

3.879

0.923t=2.5+0.06=2.56s由"t得，tz=1.85s>1s故tdz=tz+0.05"=1.85+0.05×0.9232=1.893因为I²tdz=3.8792×1.893=28.483，It²t=6.62×4=128所以I²tdz<It²t经以上校验此断路器满足各项要求。35KV133的选择及校验1．电压：因为Ug=35KV，Un=35KV，所以Ug=Un2．电流：查表3-1得：Ig.max=0.108KA＝108A选出断路器型号为ZN－35－630型Ig.max<13010KV120、121、122、的选择及校验1．电压：因为Ug=10KV，Un=10KV，所以Ug=Un23.1得：Ig.max=1.516KA＝1516A选出断路器型号为ZN12-10-20003.4：表3.410KV母线断路器参数表极限通过电流极限通过电流热稳定电流额定电压额定电流额定断开额定断开容量(KA)(KA)合闸时间固有分闸时型号(KV)(A)电流(KA)(s)间(s)峰值1s 4s 5sZN12-10102000501800125173 120 850.0650.075因为In=2000A，Ig.max=1516A，所以Ig.max<In3．开断电流：Idt≤Ikd因为Idt=6.918KA，Ikd=50KA，所以Idt<Ikd4．动稳定：ich≤imax因为ich=17.641KA，imax=125KA，所以ich<imax5．热稳定：I²tdz≤It²tI" 6.918"I

7.047

0.982t=2.5+0.06=2.56s查书得，tz=1.85s>1s故tdz=tz+0.05"=1.85+0.05×0.9822=1.898因为I²tdz=7.0472×1.898=94.255，It²t=31.52×4=3969所以I²tdz<It²t经以上校验此断路器满足各项要求。10KV123的选择及校验1．电压：因为Ug=10KV，Un=10KV，所以Ug=Un23.1得：Ig.max=0.475KA＝475A选出断路器型号为ZN18-10-6303.5：表3.510KV出线断路器参数表极限通过电流极限通过电流热稳定电流额定电压额定断开电额定断开容量(KA)(KA)合闸时间固有分闸时型号 额定电(A)(KV) 流(KA) (s) 间(s)峰值2s 3s 4sZN18-1012630205052200.070.06因为In=630A，Ig.max=188A，所以Ig.max<In3．开断电流：Idt≤IkdIdt=2.311KA，Ikd=20KA4．动稳定：ich≤imax因为ich=5.893KA，imax=50KA，所以ich<imax5．热稳定：I∞²tdz≤It²tI" 2.311"I

12.311t=2.5+0.06=2.56s查书得，tz=1.85s>1s故tdz=tz+0.05"=1.85+0.05×12=1.9因为I²tdz=2.3112×1.9=10.147，It²t=202×4=1600所以I²tdz<It²t经以上校验此断路器满足各项要求。隔离开关的选择及校验隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。对隔离开关的要求：①有明显的断开点。为了确切的鉴别电器是否已经与电网隔离，隔离开关应具有可以直接看见的断口。②断开点应有可靠的绝缘。隔离开关的断开点的动静触头之间，必须有足够的绝缘距离，使其在过电压或相间闪络情况下，也不会被击穿而危及工作人员的安全。必须能够承受短路电流热效应和电动力冲击，尤其是不能因电动力作用而自动断开，否则将引起严重事故。④结构得意动作可靠。户外隔离开关在冻冰的环境里，也能可靠的分、合闸合接地之前，必须先断开工作刀闸；在合工和刀闸之前，必须先断开接地刀闸。隔离开关110-1、110-2的选择及检验电压：因为Ug=Un3.1得：Ig.max=138A选出GW2-110-600型，如表3.6：表3.6110KV隔离开关参数表型号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(s)(KA)GW2－1101106005014(5)因为In=600A，Ig.max=138A，所以Ig.max<In3．动稳定：ich≤imax因为ich=5.707KA，imax=50KA，所以ich<imax4．热稳定：I²tdz≤It²t前面校验断路器时已算出I²tdz=9.910It²t=142×5=980所以I²tdz<It²t经以上校验此隔离开关满足各项要求。、、、、、113-31．电压：因为Ug=Un2．电流：查表3-1得：Ig.max=108A选出GW2－110－600型Ig.max<In110-1隔离开关130-1、130-2、131-1、131-2、132-1、132-2的选择及检验1．电压：因为Ug=35KV，Un=35KV，所以Ug=Un2．电流：查表3.1得：Ig.max=1.475KA＝433A选出GW2-35-600型，如表3.7：表3-735KV隔离开关参数表型号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电(KA) 热稳定电(s)(KA)GW2－35356005014(5)因为In=600A，Ig.max=433A，所以Ig.max<In3．动稳定：ich≤imax因为ich=9.129KA，imax=50KA，所以ich<imax4．热稳定：I²tdz≤It²t前面校验断路器时已算出I²tdz=28.439It²t=142×5=980所以I²tdz<It²t经以上校验此隔离开关满足各项要求。隔离开关133-1、133-2的选择及校验电压：因为Ug=35KV，Un=35KV，所以Ug=Un3.1得：Ig.max=108A选出GW8-35-400型，如表3.8：表3.835KV隔离开关参数表型号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(s)(KA)GW8－3535400155.6(5)因为In=400A，Ig.max=108A，所以Ig.max<In动稳定：ich≤imax因为ich=9.129KA，imax=15KA，所以ich<imax4．热稳定：I²tdz≤It²t前面校验断路器时已算出I²tdz=28.483It²t=5.62×5=156.8所以I²tdz<It²t经以上校验此隔离开关满足各项要求。120-1、120-2、121-1、121-2、122-1、122-21．电压：因为Ug=10KV，Un=10KV，所以Ug=Un2．电流：查表3.1得：Ig.max=1516A选出GN1-10-2000型，如表3.9：表3.910KV隔离开关参数表型号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(s)(KA)GN1－101020008536(10)因为In=2000A，Ig.max=1516A，所以Ig.max<In3．动稳定：ich≤imax因为ich=17.641KA，imax=85KA，所以ich<imax4．热稳定：I²td≤It²t前面校验断路器时已算出I²tdz=94.255It²t=362×10=12960所以I²tdz<It²t经以上校验此隔离开关满足各项要求。隔离开关123-1、123-2的选择及校验电压：因为Ug=10KV，Un=10KV，所以Ug=Un3.1得：Ig.max=188A选出GN1-10-200型，如表3.10：表3.1010KV隔离开关参数表型号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(s)(KA)GW1－10102002510(5)因为In=400A，Ig.max=188A，所以Ig.max<In3．动稳定：ich≤imax因为ich=5.893KA，imax=25KA，所以ich<imax4．热稳定：I²tdz≤It²t前面校验断路器时已算出I²td=10.147，It²t=102×5=500所以I²td<It²t经以上校验此隔离开关满足各项要求。互感器的选择及校验互感器是发电厂和变电所的主要设备之一，它是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号以反应一次系统的工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。互感器的作用：①对低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，保证工作人员的安全。由于互感器原、副绕组除接地点外无其它电路上的联系，因此二次系统的对地电位与一次系统无关，只依赖于接地点与二次绕组其它各点的电位差，在正常运行情况下处于低压的状态，方便于维护、检修与调试。互感器副绕组接地的目的在于当发生原、副绕组击穿时降低二次系统的对地电位，接地电阻愈小，对地电位愈低，从而保证人身安全，因此将其称为保护接地。三相电压互感器原绕组接成星形后中性点接地，其目的在于使原、副绕组的每一相均反应电网各相的对地电压从而反应接地短路故障，因此将该接地称为工作接地。②将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使测量仪表和继电器小型化和标准化；使二次设备的绝缘水平可按低电压设计，从而结构轻巧，价格便宜；使所有二次设备能用低电压、小电流控制电缆联接，实现用小截面电缆进行远距离测量与控制，并使屏内布线简单，安装方便。③取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。电流互感器的配置原则（1)每条支路的电源侧均应装设足够数量的电流互感器，供该支路的测量、保护使用。此原则同于开关电器的配置原则，因此往往有断路器与电流互感器紧邻布置。配置的电流互感器应满足下列要求：a、一般应将保护与测量用的电流互感器分开；b、尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用0.5级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的2/3左右；c、保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽量消除主保护的不保护区；d、大接地电流系统一般三相配置以反映单相接地的故障；小电流接地系统发电机、变压器支路也应三相配置以便监视不对称程度，其余支路一般配置于A、C两相。（2)接线方式与自动调节励磁装置的要求相符。（3)压级时，互感器变比应相同，接线方式相同电流互感器的选择电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择6～20KV屋内配电装35KV一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时，亦可考虑用1A。一次额定电流的选择：当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表有最佳工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示。电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的1/3进行选择。电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路的所有电缆。当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能选用相同的一次电流。准确级的选择：与仪表连接接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于以下要求：用于电能测量的互感器准确级：0.50.2级互感器；1.00.5级互感级；2.0级无0.5级互感器；2.03.01.0级级互感器；一般保护用的电流互感器可选用3宜选用D10%倍数曲线进行校验计算。110KV进线电流互感器的选择及校验一次回路电压：因为Ug=Un3.1得：Ig.max=108A选LCWD-110-(50～100)～(300～600)/5型，如表3.11：表3.11110KV进线电流互感器参数表二次负荷二次负荷(Ω)10%倍数重量(kg)级次准确1s热稳动稳定价格型号额定电流比(A)组合级次二次负荷定倍数 倍数(元)1级 3级 倍数 油 总重(Ω)D1.220.830(50～100)～(300～LCWD-110D1751501255004300600)/51 1.2 4 1.2 15因为I1n=300A，Ig.max=108A，所以Ig.max<I1n2动稳定ImKdw222因为 ImKdw= ×300×150=63630A=63.630KA，ich=5.707KA222所以ich< ImKdw2²tdz≤(ImKt)2由断路器校验时已算出I²tdz=9.910(ImKt)2=（0.3×75）2=22.5所以I²tdz<(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。110KV母线侧电流互感器的选择及校验一次回路电压：因为Ug=Un3-1得：Ig.max=138A选LCWD－110－(50～100)～(300～600)/5型因为I1n=300A，Ig.max=138A，所以Ig.max<I1n110-135KV出线电流互感器的选择及校验一次回路电压：因为Ug=35KV，Un=35KV，所以Ug=Un3.1得：Ig.max=108A选LCWDL-35-2×20～2×300/5型，如表3.12：表3.1235KV出线电流互感器参数表二次负荷二次负荷(Ω)10%倍数准确级型号额定电流(A) 级次组合1s热稳定倍数动稳定倍数次二次负0.5级1级 倍数荷(Ω)2×20～LCWDL-350.5D0.52751352×300/5D215因为I1n=300A，Ig.max=108A，所以Ig.max<I1n2动稳定ImKdw222因为 ImKdw= ×300×135=57267KA=57.267A，ich=9.129KA222所以ich< ImKdw2²tdz≤(ImKt)2由断路器校验时已算出I²tdz=28.483(ImKt)2=（0.3×75）2=506.25所以I²tdz<(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。35KV变压器侧电流互感器的选择及校验一次回路电压：因为Ug=35KV，Un=35KV，所以Ug=Un3.1得：Ig.max=433A选LCWD-35-15～600/5型，如表3.13：表3.1235KV变压器侧电流互感器参数表二次负荷二次负荷(Ω)型号额定电流(A) 级次组合准确度10%倍数 1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级3级0.52LCWDL-3515～600/50.5D1575135D因为I1n=600A，Ig.max=433A，所以Ig.max<I1n2动稳定ImKdw222因为 ImKdw= ×600×135=114534A=114.534KA，ich=359A222所以ich< ImKdw2²tdz≤(ImKt)2由断路器校验时已算出I²tdz=28.483(ImKt)2=（0.6×75）2=2025所以I²tdz<(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。10KV出线电流互感器的选择及校验一次回路电压：因为Ug=10KV，Un=10KV，所以Ug=Un3.1得：Ig.max=188A选LAJ-10-300/5型，如表3.14：表3.1410KV出线电流互感器参数表二次负荷二次负荷(Ω)1s热稳定动稳定型号额定电流(A) 级次组合准确度10%倍数0.5级1级D级倍数倍数0.5/D0.5<10LA-10300/51/D10.412.4<1075135D/DD≥15因为I1n=300A，Ig.max=188A，所以Ig.max<I1n2动稳定ImKdw222因为 22

ich=359A2所以ich< ImKdw2²tdz≤(ImKt)2由断路器校验时已算出I²tdz=0.292(ImKt)2=（0.3×75）2=900所以I²tdz<(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。10KV变压器侧电流互感器的选择及校验一次回路电压：因为Ug=10KV，Un=10KV，所以Ug=Un3.1得：Ig.max=5.456KA＝1516A选LMCD-10-2000/5型，如表3.15：表3.1510KV变压器侧电流互感器参数表二次负荷二次负荷(Ω)1s热稳定 动稳定型号 额定电流(A)级次组合准确度10%倍数0.5级1级D级倍数倍数D/0.5LMCD-102000/5D/3D0.625575D/D因为I1n=2000A，Ig.max=1516A，所以Ig.max<I1n3．热稳定：I²tdz≤(ImKt)2由断路器校验时已算出I²tdz=94.255(ImKt)2=（2×75）2=22500A=22.5KA所以I²tdz<(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。电压互感器的选择电压互感器的配置原则：电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不安失压、同期点两侧都能方便的取压。通常如下配置：6～220kV电压互感器的选择6～20KV屋内配电装置，一般采用油侵绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。35-110kV3．电压互感器的接线形式电压互感器的接线方式很多，较常见的有以下几种：用一台单相电压互感器测某一相间和相对地电压的接线方式。V-V各相间电压。特点是：只用两个单相电压互感器即可测得3个相线电压，但不能测相电压。个单相三绕组电压互感器接成Y/Y/组和二次绕组接成星形，为取得对地电压，原边中性点直接接地。5个磁柱的三相三绕组电压互感器。一次及二次绕组均接成星形，且中性点直接接地。用于3～15kV电网中。可测量各相间电压和相对地电压，铺助二次绕组接成开口三角，供绝电容式电压互感器接线形式。仅在输入端增加电容分压器。电压互感器原边应设隔离开关以便电压互感器检修。检修时还需拔除副边熔断器，以免其它低压经二次回路串入电压互感器后经电压互感器至原边伤人35kV及以下互感器原边也装设熔断器，该熔断器的熔体按机械强度来选取，其额定电流比互感器额定电110kV及以上电压等级的配电装置中，由于高压熔断器制造比较困难，价格昂贵，因此，通常不设熔断，只设隔离开关。在380～500V器兼隔离开关作用。110KV母线电压互感器的选择：1．一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un，U1=110KV，Un=110KV3二次电压U2n：U2n=100/3级选择JCC-110型，如表3.16：表3.16110KV母线电压互感器参数表在下列准确等级在下列准确等级型式额定变比连接组1级3级单相JCC-11011000031003100500100020001/1/1-12-12(屋外式)35KV母线电压互感器的选择1．一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un，U1=35KV，Un=35KV3二次电压U2n：U2n=100/3级选择JDJ-35型，如表3.16：表3.16110KV母线电压互感器参数表在下列准确等级在下列准确等级型式额定变比0.5级1级3级单相35000 100 100JDJ-35/ /331502506001200(屋外式)310KV电压互感器的选择1．一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un，U1=10KV，Un=10KV二次电压U2n：U2n=100级选择JDZ-10型，如下表3.17：表3.17110KV母线电压互感器参数表在下列准确等级在下列准确等级型式额定变比0.5级1级3级单相JDZ-1010000/10080150300500(屋外式)避雷器的选择及检验避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。110KVFZ-1103.17：表3.17110KV母线接避雷器参数表工频放电电压工频放电电压(KV)型号组合方式额定电压(KV)灭弧电压(KV)不小于不大于FZ-1104×FZ-30J110100224268检验：3Umi>kUxg3

=63.509KV，Umi=100KV3Ugfx=224KV，3.5Uxg=3.5×110/3所以Ugfx>3.5Uxg

=222.28KV经以上校验此避雷器满足各项要求。35KV母线接避雷器的选择及校验由Ug=35KV，选FZ-35型，如表3.18：表3.1835KV母线接避雷器参数表工频放电电压工频放电电压(KV)型号组合方式额定电压(KV)灭弧电压(KV)不小于不大于FZ-352×FZ验：3Umi>kUxg3

=20.207KV，Umi=4.1KV3因为Ugfx=84KV，3.5Uxg=3.5×35/3所以Ugfx>3.5Uxg

=70.725KV经以上校验此电流互感器满足各项要求。3.6.310KV母线接避雷器的选择及校验Ug=10KV，选FZ-10表3.1910KV母线接避雷器参数表工频放电电压工频放电电压(KV)型号组合方式额定电压(KV)灭弧电压(KV)不小于不大于FZ-10单独元件1012.72631检验：3Umi>Uxg3

=5.774KV，Umi=12.7KV工频放电电压下限：Ugfx≥3.5Uxg3Ugfx=26KV，3.5Uxg=3.5×10/3所以Ugfx>3.5Uxg

=20.207KV经以上校验此电流互感器满足各项要求。母线的选择及校验载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35kv4000A4000-8000A8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，110及以配电装置母线。110kv形导体。110KV母线的选择及校验1．110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。按经济电流密度选择母线截面：3.1得，Ig.max=0.196KA=496ATmax=6000h/a，可得：经济电流密度J=0.9A/mm2，则母线经济截面为Sj=Ig.max/J=138/0.9=153.33mm2选LGJ-185型，如表3.20：表3.20110KV母线参数表长期允许截流量长期允许截流量(A)导线型导体最高允号许温度℃+70+80LGJ-185510531LGJ-185，在Qy=70℃,Q0=25℃时，Iy=510A综合校正系数K0＝1.00K0Iy=1.00×510=489.6A所以Ig.max<K0IyICICtdztdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间即tdz=0.1+0.06=0.16s其中热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为:ICICtdz

（3-6）Smin= =

0.16

=10.506mm2 （3-7）S=185mm2≥Smin=10.506mm235KV母线的选择及校验3.1得，Ig.max=0.433A。按Tmax=6000h/a可得经济电流密度J=0.9A/mm2则母线经济截面为Sj=Ig.max/J=433/0.9=481.11mm2选LGJQ-500型，如表3.21：表3.2135KV母线参数表长期允许截流量长期允许截流量(A)导线型导体最高允号许温度℃+70+80LGJQ-500945932LGJ-185，在Qy=70℃,Q0=25℃时，Iy=945A综合校正系数K0＝1.00K0Iy=1.00×932=932A所以Ig.max<K0IyICICtdztdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间即tdz=0.1+0.06=0.16s其中热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为：ICICtdzSmin= =

0.16

=178.34mm2S=500mm2≥Smin=178.34mm2能满足短路热稳定要求。10KV母线的选择及校验按经济电流密度选择母线截面3.1得，Ig.max=1576A>4000A，因此选槽形母线。Tmax=6000h/a，查书，可得经济电流密度J=0.9A/mm2则母线经济截面为：S=Ig.max/J=1516/0.9=4744mm2选(100×10)型双条铝母线，如表3.22：表3.2210KV母线参数表导线尺寸导线尺寸双条n×b(mm2)平放竖放100×1026132840在Qy=70℃,Q0=25℃，平放布置时Iy=2613A综合修正系数K0=1.00故K0Iy=2613A>Ig.maxICICtdztdz为主保护动作时间加断路器固有分闸时间即tdz=0.1+0.065=0.165s其中热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为：ICICtdzSmin= =

0.165

=32.902mm2S=2(100×10)=2000mm2≥Smin=32.902mm2能满足短路热稳定要求。S=4880mm2≥Smin=8.211mm2能满足短路热稳定要求。共振校验：NfNff1EImm=S×ρ=3570×-2700=9.639Kg/m查《发电厂电气部分》得Nf=3.56f1160HZ

（3-8）3.56 73.56 710100.5610516049.639=0.149×14.3=2.12m∵lmax=2.12m＞l=1.2m∴不共振，满足要求。熔断器的选择互感器。熔体的选择：①熔体的额定电流应按高压熔断器的保护熔断特性选择，应满足保护的可靠性、选择性和灵敏度的要求。②保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器熔体的额定电流可按下式选择InR=kIbg，k=1.～1.，Ibg：电力变压器回路最大工作电流。③保护电力电容器的高压熔断器额定电流按下式选择InR=kInC，InC：电力电容器回路的额定电流。35KV10KV熔断器如下表所示：3.23熔断器参数表系列型号额定电压(KV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RN2-10100.51000保护户内电压互感器RW9-35校验：350.52000保护户外电压互感器1．10KV1．10KV母线短电流I＝7047AID＝SDN10000001.73210=57736.720A2．10KV母线短电流I ＝3879A＜ID＝SDN20000001.73235=32992.417A主变保护整定计算及防雷接地计算变压器继电保护变压器差动保护计算保护由三个BCH-1型继电器构成4.1电流值是以110KV侧为基准的安培值。4.1变压器各侧数据计算结果项目项目各侧数据额定电压（KV）1103510．5I额定电流N（A）2500013122311025000412405335250001443418310电流互感器接线方式TA变比计算值2275714525005TAn300/5600/52000/5二次额定电流131223788300/57142855952600/525002000/5625IN2（A）确定制动线圈接入方式：将制动线圈接在35KV侧电流互感器的循环电流回路臂内，因为在该侧发生外部短路时，流过变压器的穿越性短路电流最大。保护的一次动作电流躲过变压器励磁涌流条件relTNdIop1K I 1.51312219683A （4-1）relTNd躲过电流互感器二次回路断线relLIop1K I 1.3131.22170586A （4-2）relL10.5KV外部穿越性短路最大不平衡电流I K (KK )I"(3)rel st err s K

（4-3）rel rel 式中K ,K ——可靠系数与TA同型系数，K K rel rel IN——变压器基本侧额定电流U——变压器分接头调压引起的相对误差，取调压范围的一半s f——稳定匝数不同于计算匝数引起的相对误差，fs I"(3)K3,M

——最大运行方式下，变压器二次母线上短路，归算于基本侧的相短路电流次暂态值105I"(3)K2,M

7047

640565110 AIop11.30.10.050.05)640636170586A取上述最大值作为基本侧一次动作电流，即Iop119383A差动继电器基本侧动作电流3I KI op1

con

5.683196.833196.831

KN,y

131.22

A （4-4）差动线圈匝数AN 604W OP I

op.r

105.68 匝 （4-5）继电器实际动作电流I'

AN606op,r WOP

10 A （4-6）保护实际动作电流3I 6300207.853op 5 A （4-7）非基本侧工作线圈匝数和平衡线圈匝数IW NI

IN2,10

6.253.788

103.9P.10I

IN

OP 6.25 匝 （4-8）5.9523.788W P.35

N2,110IN

N2,35WOP

103.65.952 匝 （4-9）W'P,10

W' 4P,35 匝工作线圈： W W 104工作线圈： g.10 g.35整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差f

WP,10

W

P,10

3.9

0.007s,10

W P,10

3.910

（4-10）f

WP,35

W

P,35

3.6

0.029s,35

W P,10

3.610

（4-11）fs0.05 ∴不需要重新计算动作电流制动系数和制动线圈匝数制动系数按躲过35KV侧外部短路的最大不平衡电流选择（4-12）K K (K K U f（4-12）res rel st err 110 s1.30.10.050.050.0398)0.208K W 0.20814W res

reln

g 3.640.8 （4-13）选W选res

4 匝式中n——制动特性曲线的切线斜率，n取0.88．校验保护灵敏度系统最小运行方式下，10.5KV侧发生两相短路AW g

Wg,110

g,110

K I"(2)jxI

IK N2,110

K g,110

I"(3) 32 K3I

N2,110W

g,11031 704732131.22

N,1103131.223005 176.165安匝

N,110AW I

W Ph2

IN2,10

25006.25

425IresI

P

res

IN,10

res

2500 匝（4-13）式中AWg——继电器工作安匝resAW ——继电器制动安匝resIg,110——继电器基本侧工作是电流Kjx——保护接线系数，取1IPh2——有制动线圈侧二次负荷电流AWK g

176.165

7.0472则灵敏度S

AWres

25 满足要求变压器过流保护及过负荷保护计算过流保护1I OP1

m Kssm 1Kre

IL,max

2 1.2131.22370.50421 0.85 A（4-14）式中m——并列运行变压器最少台数IL,max——流过变压器最大负荷电流Krel——可靠系数，取1.2～1.3Kre——2．灵敏系数校验I(2)

I(3)32 K3

3879323K K

9.0671.5s,min Iop

I 370.507合格op合格I(2)K，min

——最小运行方式下，在灵敏系数校验点发生两相短路时，流过保护装置的最小两相短路电流。Ks,min1.5～2.0110KV10KV侧过负荷保护变压器高压侧过负荷保护动作电流rel NK I rel NK opre

S 1.05 25000 0.8531103110

A （4-15）变压器低压侧过负荷保护动作电流rel NK I rel NK opre

S 1.05 25000 0.85310.5N 310.5防雷接地计算防雷计算对直击雷的的防护措施是装设避雷针或避雷线，避雷针高于被保护的物体，其作用是是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泻入大地，从而使避雷针附近得到保护。10378m2，采用折线发计算保护半径。在本站中各电气设备在同一水平面上，所以只要避雷针能保护门形架14m高的范围即可。假设避雷针的高度为hh=45m，门形架的高度hx14m所以有：h

14mh 22.5mx 2rx-2hx)p （4-16）式中rx——避雷针的保护半径；h——避雷针的高度；hx——被保护物体的高度；P高度影响系数，h≤30m时，p=1.30h≤120

p5.5hr -2hx

)p(1.535214)5.545

32.4mx10378m2rx

3.1432.42

2估算可装n=

103783301

，所以可装设4根。在本站的4角。考虑到避雷针与电气设备的电气距离，把避雷针装于围栏外15米处，布置如图4.1。图4.1D D 22.4103125.5m,D D 22.578100.5m12 34 14 23D D13

D224

D2 23

100.52

（5-17） 12 2.79 5h 45 ，