（最新）35KV变电站设计论文

（最新）35KV变电站 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 论文 昆明理工大学成人高等教育 姓 名: 张三 学 号: 专 业: 电气工程及自动化 年 级: 学习形式:函 授, 夜 大? 脱 产? 学习层次:高起本? 专升本, 高起专? 函 授 站: 昆明站 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 昆明理工大学成教学院 毕业设计(论文)任务书 学习形式: 函授 专 业: 电气工程及其自动化 年 级:电气工程及自动化 学生姓名: 张三 毕业设计(论文)题目:35KV变电所电气部分设计 毕业设计(论文)内容: 总降压站供电系统简况;主接线的设计;供电系统各处三相短路电流计算; 主变压器继电保护及整定计算;10kV系统单相接地保护装置;10kV各出线继 电保护及整定计算;变电所防雷保护规划设计;中央信号装置的设计。 专题(子课题)题目:变压器保护设计 内容:原理分析， 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择，整定计算，设备选型。 设计(论文)指导教师:(签字) 主管教学院长:(签字) 年 月 日 09电自函授专升本:张三 第- 1 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 题目: 35kV 变电所电气部分初步设计 设计作者 学 校: 昆明理工大学 班 次: 电气工程及其自动化2009级 姓 名: 张三 指导教师: 单 位: 昆明理工大学 姓 名: 职 称: 高 级 工 程 师 09电自函授专升本:张三 第- 2 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 目录 摘要 ................................................ - 6 - 前言 ................................................ - 7 - 毕业设计目的和意义 .................................. - 7 - 设计任务要求、原始资料分析 .......................... - 7 - 第一章 总降压变电系统简况 ............................ - 9 - 第二章 变压器型号和参数选择 ......................... - 10 - 第2-1节 主变压器容量、台数的选择原则 .............. - 10 - 第2-2节 变压器型式的选择原则 ...................... - 12 - 第2-3节 主变压器和所用变压器的确定 ................ - 13 - 第三章 电气主接线设计 ............................... - 14 - 第3-1节 电气主接线的设计原则 ...................... - 14 - 第3-2节 主接线的设计方案 .......................... - 15 - 第四章 短路电流计算................................. - 18 - 第4-1节 短路电流计算的概述 ........................ - 18 - 第4-2节 变压器及线路等值电抗计算 .................. - 20 - 第4-3节 短路点的确定 .............................. - 21 - 第4-4节 各短路点三相短路电流计算 .................. - 23 - 第4-5节 短路电流汇总表 ............................ - 31 - 09电自函授专升本:张三 第- 3 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第五章 高压电气设备选择 ............................. - 31 - 第5-1节 高压电气选择的一般 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 .................... - 31 - 第5-2节 35KV侧断路器和隔离开关的选择和校验: ...... - 32 - 第5-3节 高压熔断器的选择 .......................... - 35 - 第5-4节 高压电器选择成果汇总表 .................... - 36 - 第六章 主变压器继电保护及整定计算 ................... - 36 - 第6-1节 变压器继电保护 ............................ - 36 - 第6-2节 短路电流计算结果表 ........................ - 38 - 第6-3节 主变继电保护整定计算及继电器选择 .......... - 38 - 第6-4节 过电流保护 ................................ - 41 - 第6-5节 过负荷保护 ................................ - 42 - 第6-6节 冷却风扇自起动 ............................ - 42 - 第七章 10KV系统单相接地保护 ........................ - 42 - 第7-1节 10KV中性点不直接接地系统的特点 ........... - 42 - 第7-2节单相接地保护装置工作原理 ................... - 43 - 第7-3节 单相接地保护绝缘监察装置选择 .............. - 43 - 第八章 10KV各出线继电保护选择及整定计算 ............ - 44 - 第8-1节 10KV线路保护选择 ......................... - 44 - 第8-2节10KV线路继电保护整定计算 .................. - 46 - 09电自函授专升本:张三 第- 4 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第九章 变电所防雷保护规划设计 ....................... - 48 - 第9-1节 变电所过电压及防护分析 .................... - 48 - 第9-2节 变电所避雷器的配置规划与选择 .............. - 48 - 第9-3节 变电所接地设计 ............................ - 49 - 第十章 中央信号装置设计 ............................. - 50 - 总结与体会 ......................................... - 51 - 谢辞 ............................................... - 52 - 参考文献 ........................................... - 53 - 附录 1(变电所电气主接线图(A3，LJJ001-04-01) 2(主变压器继电保护图(A3，LJJ001-04-02) 3(10KV出线继电保护图(A3，LJJ001-04-03) 4(中央信号装置接线图(A3，LJJ001-04-04) 09电自函授专升本:张三 第- 5 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 摘要 本设计以10KV站为主要设计对象，分为任务书和说明书两部分，同时附有电气主接线图、主变压器继电保护图、10KV出线继电保护图和中央信号装置接线图进行说明。该电所设有一台主变，站内主接线分为35KV和10KV两个电压等级。两个电压等级均采用单母线的接线方式。 本次设计中进行了电气主接线的论证、短路电流计算、主要电气设备的选择及校验(包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器)。 关键词: 变电所 短路电流 继电保护 电气主接线 09电自函授专升本:张三 第- 6 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 前言 毕业设计目的和意义 毕业设计是培养综合素质和工程实践能力的教育过程，对自己思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。毕业设计的目的、意义是: 1.通过毕业设计的训练，使自己进一步巩固加深所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化。 2.培养独立工作、独立思考并运用已学的知识解决实际工程技术问题的能力，结合课题的需要可培养独立获取新知识的能力。 3.通过毕业设计加强对文献检索与翻译、计算、绘图、实验方法、数据处理、编辑设计文件、使用 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 、规程等最基本的工作实践能力的培养。 4.通过学习毕业设计的训练，使自己树立起具有符合国情和生产实际的正确的设计思想和观点;树立起严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索并具有创新意识及与他人合作的工作作风。 设计任务要求、原始资料分析 1(设计任务要求: (1)设计内容:包括变电所总降压站供电系统简况;电气主接线优化设计，绘制电气主接线图;供电系统各处三相短路电流计算;主变压器继电保护及整定计算;10kV系统单相接地保护装置;10kV各出线继电保护及整定计算;变电所防雷保护规划设计;中央信号装置的设计。 (2)要求绘制电气主接线图、主变压器继电保护图、10KV出线继电保护图和中央信号装置接线图。 2(设计原始资料分析: (1)设计参数: 09电自函授专升本:张三 第- 7 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 系统电源距总降压站25km，采用35kV，LGJ—70架空线，线间几何均距a=3.5m。对总降压站输电，系统电源35kV，最大三相短路容量S=1000MVA，pjxmax最小三相短路容量S=500MVA。 xmin 总降压站采用SFL1—10000/35主变一台， 10kV有6路架空线，对数个工厂供电，线间几何均距为a=1.5m，有关数据如下: jp 编号 导线型号 长度 最大负荷电流 L—1 LGJ—50 10km 80A L—2 LGJ—50 8km 70A L—3 LGJ—70 10km 95A L—4 LGJ—70 15km 90A L—5 LGJ—35 5km 50A L—6 LGJ—35 9km 60A (2)设计自然条件:海拔 ,1200m ，污秽等级2，地震裂度, 6级，最高气温 35:C，最低气温 -5:C，平均温度 19:C，最大风速18m/s，其他条件不限。 09电自函授专升本:张三 第- 8 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第一章 总降压变电系统简况 1(变电站类型:35KV地方降压变电站 2(电压等级:35KV/10KV 3(负荷情况:6条10KV出线的最大负荷分别为:80A，70A，95A，90A，50A， 。 60A 4(进、出线情况:35KV侧 1回进线 10KV侧 6回出线 5(系统情况: S,100U,37(1)35KV侧基准值:MVA KV jj S100jI,,,1.56KA jU33，37j S,100U,10.5(2)10KV侧基准值:MVA KV jj S100jI,,,5.5KA jU33，10.5j 6(线路参数 35KV线路为LGJ-70，长度25km其参数为 x,0.358,/km 0 输电线路标幺值 S100jXxL ,,0.358，25，,0.654*02237Uj 7(电源电抗标幺值计算: SS100100jj X,,,0.1X,,,0.2minmax**S1000S500maxmin8(气象条件 最热平均气温30?。 09电自函授专升本:张三 第- 9 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第二章 变压器型号和参数选择 第2-1节 主变压器容量、台数的选择原则 主变压器容量、台数直接影响主接线的的形式和配电装置的结构。它的确定应综合各种因素进行分析，做出合理的选择。 2(1(1主变压器台数的确定 (1)应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供电有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有自备电源。 (2)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可以考虑采用两台变压器。 (3)除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。 (4)在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。 (5)对城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。 (6)对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可考虑装设3台主变压器。 (7)对不重要的较低电压等级的变电所，可以只装设一台主变压器。 本变电所属于以三级负荷为主的较低电压等级变电所，选择安装一台主变压器。 2(1(2主变压器容量的确定 变压器容量和它所在电网功能相适应，一般情况下单位容量(MVA)费用、 09电自函授专升本:张三 第- 10 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 系统短路容量、运输条件等都是影响选择变压器容量时的因素。具体选择时，可遵循以下原则: (1)只装一台主变压器的变电所 SS主变压器容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即 N,T30 S,S N,T30 (2)装有两台主变压器的变电所 S每台变压器的容量应满足以下几个条件: N,T S的大约60%,70%的需要，即 ?任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷30 S,(0.6,0.7)S N,T30 ?任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 S,S NT,30(?，?) ?适当考虑今后5-10年电力负荷的增长，留有一定的余地。干式变压器的过负 S荷能力较小，更宜留有较大的裕量。电力变压器额定容量是在一定温度条件N,T下(例如户外安装，年平均气温为20?)的持续最大输出容量(出力)。如果安 ,,20装地点的年平均气温?时，则年平均气温每升高1?，变压器容量相应0.av 地减少1%。 因此户外电力变压器的实际容量(出力)为: ,20,,,av SS,1,,,TN,T100,, 因此户内电力变压器的实际容量(出力)为: ,20,,,av SS,1,0.8%,,,TN,T100,,本变电所只有一台变压器，6条出线的最大总负荷电流为:80+70+95+90+50+60=355A S,3UI,3，10，355,6148KVA 30 09电自函授专升本:张三 第- 11 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 考虑到今后发展的需要，选择容量为10000KVA的变压器。 第2-2节 变压器型式的选择原则 2(2(1相数的确定 电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类，三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗减少12,15,。因此，在330kV及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。 2(2(2绕组数的确定 变压器按其绕组数可分为双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式。当发电厂只升高一级电压时或35kV及以下电压的变电所，可选用双绕组普通式变压器。 当发电厂有两级升高电压时，常使用三绕组变压器作为联络变压器，其主要作用是实现高、中压的联络。其低压绕组接成三角形抵消三次谐波分量。 110kV及以上电压等级的变电所中，也经常使用三绕组变压器作联络变压器。 当中压为中性点不直接接地电网时，只能选用普通三绕组变压器。 2(2(3 调压方式的确定 为了保证供电质量可通过切换变压器的分接头开关，改变变压器高压绕组的匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种:一种是不带电压切换，称为无激磁调压，调整范围通常在?2×2.5,以内;另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30,，其结构复杂，价格较贵。 变电所在以下情况时，宜选用有载调压变压器: (1)地方变电所、工厂、企业的自用变电所经常出现日负荷变化幅度很大的情况时，又要求满足电能质量往往需要装设有载调压变压器; (2)330kV及以上变电站，为了维持中、低压电压水平需要装设有载调压变压器; (3)110kV及以下的无人值班变电站，为了满足遥调的需要应装设有载调 09电自函授专升本:张三 第- 12 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 压变压器。 2(2(4绕组接线组别的确定 我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“Y”联接;35kV采用“Y”N 联接，其中性点多通过消弧线圈接地;35kV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”联接。因此，普通双绕组一般选用Y，d11接线;三绕组变压器一般N 接成Y，y，d11或Y，y，d11等形式。近年来，也有采用全星形接线组别NNn 的变压器，即变压器高、中、低三侧均接成星形。这种接线零序组抗大，有利于限制短路电流，也便于在中性点处连接消弧线圈。缺点是正弦波电压波形发生畸变，并对通信设备产生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。 2(2(5 冷却方式的选择 变压器的冷却方式主要有自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷变压器、SF6充气式变压器等。 综上所述，本变电所采用两绕组的三相变压器，无激磁调压，调整范围在?2×2.5,以内，Y，d11接线，强迫风冷。 N 第2-3节 主变压器和所用变压器的确定 2(3(1根据对原始资料的分析，该变电所以工厂生产用电的三类负荷为主，考虑到负荷对供电可靠性的要求、供电质量的要求，决定采用一台主变压器。 2(3(2根据各线路负荷情况和变压器形式选择原则分析，最终决定选用一台S9-10000/35型双绕组风冷式变压器。此变压器的参数为:额定高压侧35,2，2.5%U%,7.5%，低压侧10KV，连接组别为YN，d11，阻抗电压百分比，KP,48.3KW。 K 09电自函授专升本:张三 第- 13 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 2(3(3所用变压器容量一般选择所用电负荷容量的10%，为保证变电所内部全部停电情况下，有可靠的操作和检修电源，所用变压器装于35kV进线隔离开关前面，故所用变压器选择SC9-50/35/0.4kV型干式变压器一台，作所用微机装置及二次保护电源，同时作照明及检查、试验电源。 第三章 电气主接线设计 变电所电气主接线根据变电所电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系，以及本变电所与电力系统的电气连接关系，通常以单线图表示。电气主接线中表示的主要电气设备有:电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及各种无功补偿装置等。主接线对变电所主要设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，所以电气主接线设计是变电所设计的重要环节 电气主接线通常是根据变电所在电力系统中的地位和作用，首先满足电力系统的安全运行与经济调度的要求，然后根据规划容量、供电负荷、电力系统短路容量、线路回路数以及电气设备特点等条件确定，并具有相应的可靠性、灵活性和经济性。 第3-1节 电气主接线的设计原则 3(1(1电气主接线的基本要求:可靠性、灵活性、经济性、扩建性。 3(1(2 运行的可靠性 断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 3(1(3具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目 09电自函授专升本:张三 第- 14 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3(1(4 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 3(1(5 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 3(1(6 应具有扩建的可能性 电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 第3-2节 主接线的设计方案 3(2(1电气主接线设计的基本要求 我们在比较各种电气主接线的优劣时，主要考虑其可靠性、灵活性、经济性三个方面。我们可以遵循以下原则来满足其可靠性、灵活性及经济性。首先，在比较主接线可靠性的时候，应从以下几个方面考虑: (1)断路器检修时，能否不影响供电; (2)线路、断路器或母线故障时以及母线或隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对?、?类用户的供电; (3)变电站全部停电的可能性; 其次，电气主接线在满足可靠性与灵活性的前提下做到经济合理，应主要从以下几个方面考虑，来满足其经济性: 09电自函授专升本:张三 第- 15 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 (1)投资省; (2)占地面积小; (3)电能损耗少; (4)扩建和扩展的可能性。 3(2(2 主接线方式设计 结合本变电站的实际情况，35 KV无出线回路，10KV侧有6回出线。该变电站主要是给负荷等级较低的工厂供电，故可对各电压等级侧主接线设计方案作以下处理: 3(2(2(1方案拟定 方案 35KV 10KV 主变台数 方案一 双母线 单母线分段 2 方案二 单母线 单母线 1 (1)单母线分段接线优点: 单母线接线用断路器把母线分段,对重要用户可从不同段引出两个回路,由两个电源供电;当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，接在该段母线上的电源和出线，在检修期间必须全部停电。任一回路的断路器检修时，该回路必须停止工作。 (2)双母线接线优点:供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，可以迅速恢复供电。其次是调度灵活，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要;通过倒换操作可以组成各种运行方式。最后就是扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。 缺点:接线复杂，设备多，母线故障有短时停电。 3(2(2(2 电气化主接线方案的经济技术比较 09电自函授专升本:张三 第- 16 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 主接线方案比较表 方案 方案一 方案二 要求 可靠性 可靠性高。 可靠性低。 灵活性 调度灵活性好，各电压等级调度灵活性差，不利于扩建 都有利于扩建和发展。 和发展。 经济性 设备相对较多，投资大，占设备相对较少，投资少，造 地面积大。 价低。 3(2(2(3 最优电气主接线方案的确定 比较可以看出，两种接线方式从技术角度来看主要的区别是:在可靠性方面，双母线比单母线可靠性高，单母线分段比单母线可靠性更高;在经济性方面，单母线接线简单，投资较少。根据变电所负荷情况，考虑到经济、技术、可靠性，确定选择第二种方案，即35KV进线采用一回路输电线路，10KV采用单母线供电。 3(2(3主接线设计图 09电自函授专升本:张三 第- 17 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第四章 短路电流计算 第4-1节 短路电流计算的概述 4(1(1短路计算的目的 (1) 选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。 (2) 为了合理配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数，必须对电力 网发生的各种短路进行计算和分析。 (3) 在设计和选择电力系统和电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线 09电自函授专升本:张三 第- 18 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 图，确定是否采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路计算。 (4) 进行电力系统暂态稳定计算，研究短路时用电客户工作的影响等，也包 含一部分短路计算。 (5) 对已发生的故障进行分析，进行短路计算。 4(1(2短路计算的原则 (1)对于3~35kV级电网中短路电流的计算,可以认为110kV及以上的系统的容量为无限大，只要计算35kV及以下网络元件的阻抗。 (2)在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 (3)短路电流计算公式或计算图表中,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 (4)根据给定的电力系统，首先确定是用标幺值的方法计算短路电流，还是用实际的方法。一般在有两个及以上的电压等级用标么值的方法较为用实际值方法简便。因此本设计中采用标幺值法计算短路电流。 4(1(2短路电流的计算依据 4(1(2(1原始数据 通过前面的一系列计算及对原始资料的分析，可知:安装变压器型号为 ,S9-10000/35型，容量为10000kVA,电压为35,阻抗电压U%=7.5%。3，2.5%K35kV电源进线25km，采用LGJ-70型导线。系统基准容量100MVA,最大运行方式电抗标幺值X=0.1,最小运行方式电抗标幺值X=0.2。 minmax 4(2(2短路计算假设条件 短路从起始状态到短路稳态，其短路电流受各种因素的影响，变化过程是复杂的。短路电流实用计算方法，就是在满足工程准确等级要求的前提下，采用了一些必要的假设条件，将短路电流的数值较简单地计算出来。其假设条件如下: (1)假设电力系统中在正常工作时，三相是对称的。 09电自函授专升本:张三 第- 19 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 (2)在大的电力网中，对于末端负荷线路在短路电流计算中，不计负荷电流的影响;在小的电网中，如小水电、小火电的电力网中，则应计负荷的影响。在短路电流计算中，可按综合负荷考虑。 (3)假设变压器的铁芯在短路过程中均来饱和，它们的电抗值与电流大小无关。 (4)输电线路的电容电路略去不计。 1 (5)在被计算的电力系统中，其综合电阻R若小于综合电抗X的,则R???3 1略去不计。(即RX)这样就把复杂的复数运算变成了简单的代数运算。 ??,3 第4-2节 变压器及线路等值电抗计算 4(2(1电源阻抗标幺值计算 SS100100BB X,,,0.1X,,,0.2minmax**S1000S500maxmin 4(2(2 35KV线路阻抗标幺值计算 查相关资料，得35kV LGJ-70型导线每千米电抗值=0.358,则25km线路x 电抗标幺值为 S100jXxl,, =0.35825=0.654 ，，L*2U37j 4(2(3变压器等值电抗标幺值计算: SU%7.5100jdX ,，,，,0.75T*S10010010e 4(2(4 210KV出线负荷电抗标幺值计算 10kV有6路架空线，对数个工厂供电，线间几何均距为a=1.5m，有关数jp据如下: 09电自函授专升本:张三 第- 20 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 编号 导线型号 长度 最大负荷电流 导线每km电抗值 (查表得) L—1 LGJ—50 10km 80A 0.368 L—2 LGJ—50 8km 70A 0.368 L—3 LGJ—70 10km 95A 0.358 L—4 LGJ—70 15km 90A 0.358 L—5 LGJ—35 5km 50A 0.380 L—6 LGJ—35 9km 60A 0.380 各出线线路电抗标幺值计算为: S100j Xxl,,0.368，10，,3.34L111*2210.5Uj S100j Xxl,,0.368，8，,2.67L2*222210.5Uj S100jXxl ,,0.358，10，,3.25L3*332210.5Uj S100jXxl ,,0.358，15，,4.87L4*442210.5Uj S100jXxl ,,0.38，5，,1.72L5*552210.5Uj S100jXxl ,,0.38，9，,3.10L6*662210.5Uj 第4-3节 短路点的确定 在正常的接线方式下，通过电气设备的短路电流为最大的地点称为短路计算点，比较断路器的前后短路点的计算值，比较选取计算值最大处为实际每段线路上的短路点。在高压电路的短路计算中，通常总电抗远比总阻抗大，所以一般只计电抗，不计阻抗。根据原始资料知系统基准容量为100MVA,考虑系统 09电自函授专升本:张三 第- 21 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 最大运行和最小运行方式时短路电流计算，设35KV母线短路点为K1，10KV母线短路点为K2，10KV负荷出线端短路点分别为K3，K3，K5，K6，K7，K8。详细短路点见下图: 等值电路图如下 09电自函授专升本:张三 第- 22 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第4-4节 各短路点三相短路电流计算 最大运行方式计算公式: "E (4.1) I,dmax*X，Xmin*L* S(3)BI,I (4.2) dmaxdmax*3UB (3) (4.3) I,2.55Ichdmax 3(2)(3)I,I (4.4) dmaxdmax2 最小运行方式计算公式: 09电自函授专升本:张三 第- 23 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 "E (4.5) I,dmin*X，Xmax*L* S(3)BII (4.6) ,dmindmin*3UB (3) (4.7)I,2.55Ichdmin 3(2)(3)I,I (4.8) dmindmin2 4(4(1 K1点短路电流计算 最大方式运行: 由式(4.1)得K1点三相短路电流周期分量标幺值，即 1 I,,1.33d1max*0.1，0.654由式(4.2)得K1点三相短路电流周期分量有效值，即 100(3) kA I,1.33，,2.08d1max3，37由式(4.3)得K1点三相短路全电流冲击值为 I,2.55，2.08,5.29kA ch1 由式(4.4)得K1点两相短路全电流冲击值，即 3(2)kA I,，2.08,1.80d1max2 最小方式运行: 由式(4.5)得K1点三相短路电流周期分量标幺值，即 1 I,,1.17d1min*0.2，0.654由式(4.6)得K1点三相短路电流周期分量标幺值，即 100(3) I,1.17，,1.83kA d1min3，37由式(4.7)得K1点三相短路全电流冲击值为 09电自函授专升本:张三 第- 24 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 I,2.55，1.83,4.66kA ch1 8)得K1点两相短路全电流冲击值，即 由式(4. 3(2)kA I,，1.83,1.59d1min2 4(4(2 K2点短路电流计算 最大方式运行: 由式(4.1)得K2点三相短路电流周期分量标幺值，即 1 I,,0.67d2max*0.1，0.654，0.75由式(4.2)得K2点三相短路电流周期分量有效值，即 100(3) kA I,0.67，,3.68d2max3，10.5由式(4.3)得K2点三相短路全电流冲击值为 I,2.55，3.68,9.39kA ch2 由式(4.4)得K2点两相短路全电流冲击值，即 3(2)kA I,，3.68,3.19d2max2 最小方式运行: 由式(4.5)得K2点三相短路电流周期分量标幺值，即 1 I,,0.62d2min*0.2，0.654，0.75由式(4.6)得K2点三相短路电流周期分量标幺值，即 100(3) I,0.62，,3.41kA d2min3，10.5由式(4.7)得K2点三相短路全电流冲击值为 I,2.55，3.41,8.69kA ch2 由式(4.8)得K2点两相短路全电流冲击值，即 3(2)kA I,，3.41,2.95d2min2 4(4(3 K3点短路电流计算 09电自函授专升本:张三 第- 25 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 最大方式运行: K3点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.21d3max*0.1，0.654，0.75，3.34K3点三相短路电流周期分量有效值 100(3) kA I,0.21，,1.16d3max3，10.5K3点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.16,2.96kA ch3 K3点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.16,1.0d3max2 最小方式运行: K3点三相短路电流周期分量标幺值 1kA I,,0.20d3min*0.2，0.654，0.75，3.34K3点三相短路电流周期分量标幺值 100(3) kA I,0.20，,1.10d3min3，10.5K3点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.10,2.80kA ch3 K3点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.10,0.95d3min2 4(4(4 K4点短路电流计算 最大方式运行: K4点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.24d4max*0.1，0.654，0.75，2.67K4点三相短路电流周期分量有效值 09电自函授专升本:张三 第- 26 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 100(3) kA I,0.24，,1.32d4max3，10.5K4点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.32,3.37kA ch4 K4点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.32,1.14d4max2 最小方式运行: K4点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.23d4min*0.2，0.654，0.75，2.67K4点三相短路电流周期分量标幺值 100(3) kA I,0.23，,1.27d4min3，10.5K4点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.27,3.23kA ch4 K4点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.27,1.10d4min2 4(4(5 K5点短路电流计算 最大方式运行: K5点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.21d5max*0.1，0.654，0.75，3.25K5点三相短路电流周期分量有效值 100(3) I,0.21，,1.16kA d5max3，10.5K5点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.16,2.96kA ch5 K5点两相短路全电流冲击值 09电自函授专升本:张三 第- 27 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 3(2)kA I,，1.16,1.0d5max2 最小方式运行: K5点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.206d5min0.2，0.654，0.75，3.25K5点三相短路电流周期分量标幺值 100(3) kA I,0.206，,1.13d5min3，10.5K5点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.13,2.89kA ch5 K5点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.13,0.98d5min2 4(4(6 K6点短路电流计算 最大方式运行: K6点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.16d6max*0.1，0.654，0.75，4.87K6点三相短路电流周期分量有效值 100(3) I,0.16，,0.88kA d6max3，10.5K6点三相短路全电流冲击值 I,2.55，0.88,2.24kA ch6 K6点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，0.88,0.76d6max2 最小方式运行: K6点三相短路电流周期分量标幺值 09电自函授专升本:张三 第- 28 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 1 I,,0.15d6min*0.2，0.654，0.75，4.87K6点三相短路电流周期分量标幺值 100(3)kA I,0.15，,0.85d6min3，10.5K6点三相短路全电流冲击值 I,2.55，0.85,2.17kA ch6 K6点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，0.85,0.74d6min2 4(4(7 K7点短路电流计算 最大方式运行: K3点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.31d7max*0.1，0.654，0.75，1.72K7点三相短路电流周期分量有效值 100(3) kA I,0.31，,1.71d7max3，10.5K7点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.71,4.35kA ch7 K7点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.71,1.48d73max2 最小方式运行: K7点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.30d7min*0.2，0.654，0.75，1.72K7点三相短路电流周期分量标幺值 100(3) I,0.30，,1.65kA d7min3，10.5 09电自函授专升本:张三 第- 29 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 K7点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.65,4.22kA ch7 K7点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.65,1.43d7min2 4(4(8 K8点短路电流计算 最大方式运行: K3点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.22d8max*0.1，0.654，0.75，3.1K8点三相短路电流周期分量有效值 100(3) kA I,0.22，,1.19d8max3，10.5K8点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.19,3.05kA ch8 K8点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.19,1.03d8max2 最小方式运行: K8点三相短路电流周期分量标幺值 1 I,,0.21d8min*0.2，0.654，0.75，3.1K8点三相短路电流周期分量标幺值 100(3) I,0.21，,1.16kA d8min3，10.5K8点三相短路全电流冲击值 I,2.55，1.16,2.99kA ch8 K8点两相短路全电流冲击值 3(2)kA I,，1.16,1.0d8min2 09电自函授专升本:张三 第- 30 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第4-5节 短路电流汇总表 35/10kV变电所个短路点短路电流计算表 最大运行方式 最小运行方式 短路点额定短路基准短路点 (3)(2)(3)(2)II/k/kIIII/k/k/k/kchchdddd电压/kV 电压/kV UUNB K1 2.08 1.80 5.29 1.83 1.59 4.66 A A A A A A 35 37 K2 3.68 3.19 9.39 3.41 2.95 8.69 10 10.5 K3 1.16 1.0 2.96 1.10 0.95 2.80 10 10.5 K4 1.32 1.14 3.37 1.27 1.10 3.23 10 10.5 K5 1.16 1.0 2.96 1.13 0.98 2.89 10 10.5 K6 0.88 0.76 2.24 0.85 0.74 2.17 10 10.5 K7 1.71 1.48 4.35 1.65 1.43 4.22 10 10.5 K8 1.19 1.03 3.05 1.16 1.0 2.99 10 10.5 第五章 高压电气设备选择 第5-1节 高压电气选择的一般标准 导体和电器的选择设计，必须执行国家的有关技术、经济政策，应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。 (1) 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发 展需要。 (2) 按当地环境条件校核。 (3) 应力求技术先进和经济合理。 (4) 扩建工程应尽量使新老电器型号一致。 09电自函授专升本:张三 第- 31 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 (5) 选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 第5-2节 35KV侧断路器和隔离开关的选择和校验: 5(2(1开关电器的选择及校验原则: U,U(1) 电压 eN1 KI,I(2) 电流 emax I,I,I(3) 按断开电流选择 Nbrkzt I,I,2.55I,2.55I(4) 按短路关合电流来选择 Nc1shz,t 2It,Q(5) 按热稳定来选择 k I,I,I注:() zt,F 5(2(2 35KV侧断路器及隔离开关的选择 S,10MVAU,35KV NN1 3S10，10N I,,,165AN13U3，35N1 在此系统中统一取过负荷系数为1.5，则最大电流 I,1.5，165,247A max 最热平均气温30?，综合修正系数K=1.05 222Q,I，t,2.08，1.68,7.268(KA).S ,Kjz 35KV侧电器选择表 断路器型号及参数 隔离开关型号及参数 计算数据 SW,35 GW4-35/600 3 U(KV) 35 Ue 35 Ue 35 IMAX(A) 247 Ie 1000 Ie 600 09电自函授专升本:张三 第- 32 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 Izt=IF1(KA) 2.08 INbr 16.5 2222It It Qk 7.268 16.5，4,108914，5,980 tt INcl 25 Ish=2.55Izt(KA) 5.29 Ies 42 Ies 50 5(2(3主变压器10KV侧少油断路器、隔离开关选择 S,10MVAU,10KV NN2 3S10，10N I,,,363.7AN23U3，10N2 在此系统中统一取过负荷系数为1.5，则最大电流 I,1.5，363.7,545.6A max 最热平均气温30?，综合修正系数K=1.05 222Q,I，t,3.68，1.25,16.93(KA).S ,Kjz 10KV侧电器选择表 断路器型号及参数 隔离开关型号及参数 计算数据 SN1,10 GN2-10/600 U(KV) 10 Ue 10 Ue 10 IMAX(A) 545.6 Ie 1000 Ie 600 Izt=IF1(KA) 3.68 INbr 20 2222ItIt Qk 16.93 20，4,160020，5,2000 tt INcl 30 Ich=2.55Izt(KA) 9.39 Ies 52 Ies 60 5(2(4电流互感器选择 5(2(4(1主变35KV侧电流互感器 Ial,(15,1000)A,Imax,1.5，165,247.5A 09电自函授专升本:张三 第- 33 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 I,5A 准确级0.5 N2 选择LCW-35型电流互感器。 5(2(4(2主变10KV侧电流互感器 Ial,1000A,Imax,1.5，363.7,545.6A I,5A 准确级0.5 N2 选择LMC-10型电流互感器。 5(2(4(3 10KV引出线电流互感器选择 编号 导线型号 长度 最大负荷电流 L-1 LGJ-50 10km 80A L-2 LGJ-50 8km 70A L-3 LGJ-70 10km 95A L-4 LGJ-70 15km 90A L-5 LGJ-35 5km 50A L-6 LGJ-35 9km 60A 根据最大负荷电流值，选择LB-10型电流互感器。 5(2(5 电压互感器选择 5(2(5(1主变35KV侧电压互感器选择 U,Us,35KV N 选择油浸式电压互感器，初级绕组35，次级绕组0.1 选择JDJ-35 5(2(5(2主变10KV侧电压互感器选择 U,Us,10KV N 选择油浸式电压互感器，初级绕组10，次级绕组0.1 选择JDJ-10 09电自函授专升本:张三 第- 34 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第5-3节 高压熔断器的选择 5(3(1 35KV侧高压熔断器选择 UUU,U,35KV额定电压大于或等于电网的额定电压，即 NNSNNS II熔管的额定电流大于或等于熔体的额定电流 NftNfs 初选RN2-35型熔断器，技术参数如下表: 额定电压开断容量不最小切断电最大开断电 型号 额定电流A KV 小于MVA 流(有效值) 流KA ,2.5U 1000 RN2-35 35KV 0.5 50 N电流校验: I,I(I")，因RN2-35是限流熔断器，在电流达到最大有效值前已截断，故Nbrsh I"可不计非周期分量影响，采用进行校验。 I,50KA,I",5.29KA，满足校验要求 Nbr 5(3(2 10KV侧高压熔断器选择 UUU,U,10KV额定电压大于或等于电网的额定电压，即 NNSNNS II熔管的额定电流大于或等于熔体的额定电流 NftNfs 初选RN2-10型熔断器，技术参数如下表: 额定电压开断容量不最小切断电最大开断电 型号 额定电流A KV 小于MVA 流(有效值) 流KA ,2.5U 1000 RN2-10 10KV 0.5 50 N电流校验: I,I(I")，因RN2-10是限流熔断器，在电流达到最大有效值前已截断，故Nbrsh I"可不计非周期分量影响，采用进行校验。 I,50KA,I",9.39KA，满足校验要求 Nbr 09电自函授专升本:张三 第- 35 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第5-4节 高压电器选择成果汇总表 电压等级 35KV 10KV 10KV各出线回路 电器 断路器 SW3-35 SN1-10 SN1-10 隔离开关 GW4-35/600 GN2-10/600 GN2-10/600 电压互感器 JDJ-35 JDJ-10 JDJ-10 电流互感器 LCW-35 LMC-10 LB-10 熔断器 RW2-35 RN2-10 第六章 主变压器继电保护及整定计算 第6-1节 变压器继电保护 变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下: 6.1.1主保护: 变压器主保护包括瓦斯保护(以防御变压器内部故障和油面降低)和纵联差动保护(以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路)。 6.1.1.1变压器瓦斯保护原理 是利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障;当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护;故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接 09电自函授专升本:张三 第- 36 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 点闭合，这时作用于跳闸并发出信号，称为重瓦斯保护。 6.1.1.2变压器差动保护原理 是按照循环电流的原理构成。在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器并接在回路中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零;在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有: ?靠整定值躲过不平衡电流 ?采用比例制动差动保护。 ?采用二次谐波制动。 ?采用间歇角原理。 ?采用速饱和变流器。 本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。 6.1.2后备保护 包括过电流保护(以反应变压器外部相间故障)、过负荷保护(反应由于过负荷而引起的过电流)。 6.1.3异常运行保护和必要的辅助保护 包括温度保护(以检测变压器的油温，防止变压器油劣化加速)和冷却风机自启动(用变压器一相电流的70%来启动冷却风机，防止变压器油温过高)。 6(1(4 变压器继电保护汇总表 保护类型 1 2 3 4 5 电器 主变压器 瓦斯保护 差动保护 过流保护 过负荷保温度保护 护 09电自函授专升本:张三 第- 37 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第6-2节 短路电流计算结果表 运行方式 短路点 支路名称 三相短路电两相短路电冲击电流值Ich (3)(2)流I(KA) 流I(KA) (KA) dmaxdmax最大运行方K1 35KV母线 2(08 1.80 5(29 式 K2 10KV母线 3(68 3.19 9(39 最小运行方K1 35KV母线 1(83 1.59 4(66 式 K2 10KV母线 3(41 2.95 8(69 第6-3节 主变继电保护整定计算及继电器选择 6.3.1 瓦斯保护: 22 轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250~300cm整定，本设计采用280 cm。 2重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.6~1.5 cm整定本，本设计采用 20.9 cm。瓦斯继电器选用FJ-80型 。 3 6.3.2 纵联差动保护:选用BCH-2型差动继电器。 6.3.2.1 计算Ie及电流互感器变比，列表如下数据表4.1所示: 表4.1 Ie及电流互感器变比 各侧数据 名 称 Y(35KV) Δ(10KV) 额定电流 I=S/ 3 U=165A I=S/ 3 U=577.4A 1e1e2E2e变压器接线方式 Y Δ CT接线方式 Δ Y 09电自函授专升本:张三 第- 38 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 CT计算变比 /5=577.4/5=115.48 I3 I/5=285.8/5=57.16 2e1e 实选CT变比n 200/5=40 400/5=80 l 实际额定电流 /n2=7.22A I3 I/n1=7.15A 2e1e 不平衡电流Ibp 7.22-7.15=0.07A 确定基本侧 基本侧 非基本侧 6.3.2.2 确定基本侧动作电流: 1) 躲过外部故障时的最大不平衡电流 Idz1?KIbp (1)K I,K(K.10%，,u%，,f)I利用实用计算式: dzktxzad2max式中:K—可靠系数，采用1.3; K K— 同型系数，CT型号相同且处于同一情况时取0.5，型号不同时取1，tx 本设计取1。 ΔU—变压器调压时所产生的相对误差，采用调压百分数的一半，本设计取0.05。 Δfza—继电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差，暂无法求出，先采用中间值0.05。 I—在最大运行方式下，变压器二次母线上短路，归算于基本侧的三d2max 相短路电流次暂态值。 代入数据得 I=1.3×(1×0.1+0.05+0.05) ×3.68=957(A) dz1 2) 躲过变压器空载投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流 I= K Ie (2) dz1K 式中:K可靠系数，采用1.3; K— Ie—变压器额定电流: 代入数据得 I= 1.3×165=214.4(A) dz1 3) 躲过电流互感器二次回路短路时的最大负荷电流 09电自函授专升本:张三 第- 39 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 I= KI (3) dz1KLmax 式中: K—可靠系数，采用1.3; K I—正常运行时变压器的最大负荷电流。 Lmax 代入数据得 I=1.3×445=578.5(A) dz1 比较上述(1)，(2)，(3)式的动作电流，取最大值为计算值， 即: I=957(A) dz1 6.3.2.3确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作电流 将两侧电流互感器分别结于继电器的两组平衡线圈，再接入差动线圈，使继电器的实用匝数和动作电流更接近于计算值;以二次回路额定电流最大侧作为基本侧，基本侧的继电器动作电流及线圈匝数计算如下: 基本侧(35KV)继电器动作值 I=KI/ndzjsIJXdz1l 代入数据得 I= 1×957/80=11.9(A) dzjsI 基本侧继电器差动线圈匝数 W=Awo/ I cdjsIdzjsI 式中:Awo为继电器动作安匝，应采用实际值，本设计中采用额定值，取得60安匝。 代入数据得 W=60/11.9=5(匝) cdjsI 选用差动线圈与一组平衡线圈匝数之和较W小而相近的数值，作为差动线cdjsI 圈整定匝数W。 cdZ 即:实际整定匝数W=5(匝) cdZ 继电器的实际动作电流 I=Awo/ W=60/5=12(A) dzjIcdZ 保护装置的实际动作电流 I= IN/K=12×40/1=480A dzIdzjIljx 6.3.2.4确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数 平衡线圈计算匝数 W =W/I-W phjs?cdze2JIcdz =5×(7.22/7.15-1)=0.05(匝) 故取平衡线圈实际匝数W=0 phz? 工作线圈计算匝数W= W+W=5(匝) gz?phz?cdz 6.3.2.5计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差Δf za 09电自函授专升本:张三 第- 40 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 Δf= (W- W)/( W+ W) zaphjs?phz?phjs?cdz =(0.05-0)/(0.05+5)=0.01 此值小于原定值0.05，取法合适，不需重新计算。 6.3.2.6初步确定短路线圈的抽头 根据前面对BCH-2差动继电器的分析，考虑到本系统主变压器容量较小，励磁涌流较大，故选用较大匝数的“C-C”抽头，实际应用中，还应考虑继电器所接的电流互感器的型号、性能等，抽头是否合适，应经过变压器空载投入试验最后确定。 6.3.2.7保护装置灵敏度校验 差动保护灵敏度要求值K，2 lm 本系统在最小运行方式下，10KV侧出口发生两相短路时，保护装置的灵敏度最低。 本装置灵敏度 K=0.866KI/I lmjxdlmindzl =0.866×1×1.83/0.48=3.302>2 满足要求。 第6-4节 过电流保护 6.4.1过电流继电器的整定及继电器选择: 1) 保护动作电流按躲过变压器额定电流来整定 I=KI/K dzke1h 式中:K—可靠系数，采用1.2; k K—返回系数，采用0.85; h 代入数据得 I=1.2×165/0.85=232.9(A) dz 继电器的动作电流 I=I/n=232.9/(40/3 )=10(A) dzjdzl 选择整定电流范围为5,20的DL-25C 型电流继电器。 灵敏度按保护范围末端短路进行校验，灵敏系数不小于1.2。 灵敏系数:K=0.866KI/I lmjxd3lmindz 09电自函授专升本:张三 第- 41 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 =0.866×1×0.95/0.2329=3.53>1.2 满足要求。 第6-5节 过负荷保护 其动作电流按躲过变压器额定电流来整定。动作带延时作用于信号。 I=KI/K=1.05×165/0.85=203.8(A) dzke1f I= I/n=203.8/(40/3 )=8.83(A) dzJdzl 延时时限取10s，以躲过电动机的自起动。 当过负荷保护起动后，在达到时限后仍未返回，则动作ZDJH装置。 第6-6节 冷却风扇自起动 I=0.7I=0.7×165=115.5(A) dzel I=I/n=115.5/(40/ 3 )=5(A) dzJdzl 即，当继电器电流达到5A时，冷却风扇自起动。 第七章 10KV系统单相接地保护 第7-1节 10KV中性点不直接接地系统的特点 为提高系统的可靠性，我国目前10KV系统采用电源中性地不接地系统。10KV架空线发生生单相接地的几率比较高，由于10KV系统中性点不接地，单相接地构不成回路，因此不会产生短路电流，故障电流为对地不平衡电容电流 3的倍。因此允许继续运行一断时间，这也是小电流接地系统的最大优点;但是，若发生单相接地故障后电网长时间运行，会严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。 09电自函授专升本:张三 第- 42 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第7-2节单相接地保护装置工作原理 正常运行时，三相电压基本平衡，电压互感器开口三角形感应出的电压很小。三相对地电容电流基本平衡，零序电流互感器感应出的对地不平衡电流也很小。发生单相接地后三相电压大小与相位不变，依然对称。但接地相与地同 3位，对地电容电流为零。非接地两相电压升高倍，即为线电压。对地电容电 3流也提高了倍。此时开口三角形感应出的电压为不接地两相相电压的向量 3和，其大小为相电压的倍，即升为线电压。发生单相接地后，利用电压互感器开口三角形感应出的电压进行报警。但是利用电压继电器报警仍不能判断出是哪一路出线发生接地故障，因此在出线处安装零序电流互感器，通过高阻抗接地继电器，可以判断出接地回路故障，进行报警或跳闸。 第7-3节 单相接地保护绝缘监察装置选择 对于绝缘监察装置，通常采用三相五柱式电压互感器加上电压继电器、信号继电器及监视仪表构成。它由五个铁芯柱组成，有一组原绕组和二组副绕组，均绕在三个中间柱上，其接线方式为Ynynd。这种接线的优点是:第一副绕组不仅能测量线电压，而且还能测相电压;第二副绕组接成开口三角形，能反映零序电压。当网络在正常情况下，第一副绕组的三相电压是对称的，开口三角形开口端理论上无电压，当网络中发生单相金属性接地时(假设A相)，网络中就出现了零序电压。网络中发生非金属性单相接地时，开口两端点间同样感应出电压，因此，当开口端达到电压继电器的动作电压时，电压继电器和信号继电器均动作，发出音响及灯光信号。值班人员根据信号和电压表指示，便可以知道发生了接地故障，并判定接地相别。 09电自函授专升本:张三 第- 43 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第八章 10KV各出线继电保护选择及整定计算 第8-1节 10KV线路保护选择 8(1(1 10KV线路保护选择依据 按照《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB14285-93)及《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》(GB50062-92)的要求对于3-10KV中性点非直接接地电网的线路，对相间短路和单相接地，应按规定装设相应的保护。保护采用远后备保护。 对单侧电源线路，可装设三段式过流保护。第一段为不带时限的电流速断保护(保护范围小于被保护线路的全长，一般设置为被保护线路全长的85%);第二段为限时电流速断保护(保护范围能保护线路的全长或下一回线路的15%);第三段为定时限过流速断保护(保护范围能保护本线路全长和相邻线路的全长)。 本系统出线10KV线路均为单侧电源，可考虑配置电流速断保护、过电流保护、单相接地保护及三相一次重合闸。过电流保护和速断保护采用LAJ-10型电流互感器，接成不完全星形，继电器选用GL-11/10型。动作时间因需考虑与低压侧空气开关相配合，故选0.5S。接地保护采用电缆式零序电流互感器，动作于接地信号。 8(1(2 10KV线路保护选择原理 8(1(2(1 无时限电流速断保护 根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流的，以动作电流的大小来控制保护装置的保护范围;有无时限电流速断和延时电流速断，采用二相式电流继电器的不完全星形接线方式，本设计选用无时限电流速断保护。 8(1(2(2 10KV线路过电流保护: 是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障，其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证，有定时限过电流保护和反时限过电流保护;本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感 09电自函授专升本:张三 第- 44 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 器，采用二相式继电器的不完全星形接线方式，选用定时限过电流保护，作为电流速断保护的后备保护，来切除电流速断保护范围以外的故障，其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。 8(1(2(3 10KV线路单相接地保护 对单相接地故障，应在变电站母线上装设单相接地监控装置，监视装置反映零序电压，动作于信号。当线路较多时，一般在每条出线上(电缆线路或有电缆引出线的架空线)装设单相接地保护，一般动作于信号。根据安全条件要求，有的电力用户(如煤矿)不允许长期存在一点接地运行，此单相接地保护应动作于跳闸。 一般常用的单相接地保护有以下两种: (1)零序电流保护:适用故障线路的电容电流大于非故障线路的电容电流来选择故障。 (2)零序功率方向保护:当系统的总电容电流不大时，可采用零序功率方向保护。 8(1(2(4 10kV线路三相重合闸 配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸，由于安装于末级保护上，所以不需要与其他保护配合。考虑的主要是重合闸的重合成功率，以使用户负荷尽量少影响。根据有关统计分析，架空线路的瞬时性故障次数，约占故障次数的70%左右，重合闸的成功率约50%,70%。因而重合闸对电力系统供电可靠性起了很大的作用。 重合闸整定时间, 应等于线路对有足够灵敏系数的延时段保护的动作时间，加上故障点足够断电去游离时间和裕度时间，再减去断路器合闸固有时间。 单侧电源线路的三相重合闸时间除应大于故障点断电去游离时间外，还应大于断路器及操作机构, 复归原状准备好再次动作的时间。单侧电源线路的三相一次重合闸动作时间不宜小于1 s。 8(1(2(5 10KV线路保护汇总表 09电自函授专升本:张三 第- 45 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 保护类型 1 2 3 4 电压 10KV 电流速断保过流保护 零序电流保三相重合闸 护 护 第8-2节10KV线路继电保护整定计算 8(2(1 线路L1速断保护整定计算 各点短路电流值 短路点 K1 K2 K3 最大运行方式下三相短路电流(KA) 2.08 3.68 1.16 最小运行方式下三相短路电流(KA) 1.83 3.41 1.10 1(保护装置一次侧动作电流整定: (3)Idmax IKK,..dzjkjxKTA K—可靠系数，DL型取1.2,GL型取1.4 k_ 3K—接线系数，接相上为1，相差为 jx (3)I—被保护线路末端最大三相短路电流 dmax 1.16，1000 I,1.2，1，,34.8Adzj200/5 选取动作电流整定范围为12.5,50A的DL-21/50型电流继电器。 2(本线路出口短路的灵敏度系数: (2)I31.83，1000dmax，不合格。 K,,，,1.139,1.5lIK.234.8，200/5dzji 也可按下式计算出最小保护段范围的百分值 09电自函授专升本:张三 第- 46 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 lminIk2,min,IdzjIk3,min，100%,，，100%lIk2,min,Ik3,minIdzj 3410,34.81100 ,，，100%,46.2%,(15%,20%)3410,110034.8 从保护范围来看尚能满足要求，可以装设。 8(2(2 线路L1过流保护整定计算 8(2(2(1 过流保护计算公式 Igh I,K.K.dzjkjxK.KhTA K—可靠系数，DL型取1.2,GL型取1.4 k_ 3K—接线系数，接相上为1，相差为 jx I—被保护线路末端最大计算负荷 gh K—返回系数，取0.85 h K—电流互感器变比 TA 80A I,1.2，1，,2.824dzj0.85，200/5 选取电流整定范围为1.2,10A的DL-21C/10型电流继电器，其动作时限为0.5s, 选取时间整定范围为0.2,1.5的DS-21型时间继电器。 8(2(2(2 过流保护灵敏度系数校验 3，1100(2)Idmin2K,,,8.43,1.5 lIK.2.824，200/5dzjTA 满足需要。 8(2(3 其他5条10KV线路的整定计算过程与线路L1相同，此处略。 09电自函授专升本:张三 第- 47 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 第九章 变电所防雷保护规划设计 第9-1节 变电所过电压及防护分析 变电所是重要的电力枢纽，一旦发生雷击事故，就会造成大面积停电。一些重要设备如变压器等，多半不是自恢复绝缘，其内部绝缘如发生闪络，就会损坏设备。 变电所的雷害事故来自两个方面:一是雷直接击变电所;二是雷击输电线 U13路产生雷电波沿线侵入变电所。 xpl,(,X)minx,max0.2Idzj对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护主要措施是阀型避雷器限制过电压幅值，同时辅以相应措施，以限制阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。 为了防止变电所遭受直接雷击，需要安装避雷针、避雷线和敷设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使变电所所有设备和建筑物处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针(线)之间留有一定距离，因为雷击避雷针(线)瞬间的地电位可能提高。如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线)对设备的反击或闪络。逆闪络一旦出现，高电位将加到电气设备上，有可能导致电气设备绝缘损坏。为了避免这种情况发生，被保护物体与避雷针在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。 第9-2节 变电所避雷器的配置规划与选择 避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电压能量的接受器，它与别的保护设备并联运行，当作用电压超过一定幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量，限制过电压，保护电气设备。 在电力系统中广泛采用的主要是氧化锌避雷器。氧化锌避雷器是具有良好保护性能的避雷器。利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作 09电自函授专升本:张三 第- 48 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级);当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。 根据额定电压(正常动作时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和冲击放电电压进行选择。 灭弧电压有效值的选择 35 10 电压等级KV 100%UN 100%UN 灭弧有效值 查手册，选出如下设备: 型号 系统额定电压KV 避雷器额定电压KV 冲击放电电压KV HY5WS-42/134 35 42 134 HY5WS-12.7/50 10 12.7 50 第9-3节 变电所接地设计 “防雷在于接地”，这句话说明了各种防雷装置都必须配以合适的接地装置。接地是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地保持等电位，电力系统的接地按其功能可分三类: 工作接地:根据电力系统正常运行的需要而设置的接地，它所要求的接地 ,电阻在0.5~10的范围内。 保护接地:为了人身安全而将电气设备的金属外壳等加以接地，它是故障 ,的条件下才发挥作用的，它所要求的接地电阻处于1,10的范围内。 防雷接地:用来将雷电流顺利引入大地，以减小它所引起的过电压，它的性质介于前两者之间，它是防雷保护装置不可缺少的部分，它的阻值一般在1,,30的范围内。 09电自函授专升本:张三 第- 49 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 ,一般情况下，接地电阻取10比较合适。 a,查接地装置(冲击系数)与(接地装置中的冲击利用系数)表，选用一ii a,0.45字型号的接地体。查得: i RiRR (式中—冲击电流下的电阻，—工频电流下的电阻) a,ieiRe R,0.45，10,4.5, i 第十章 中央信号装置设计 变电站的中央信号系统的各种信号装置分别用来表示电气设备的运行状况，根据用途的不同信号装置可分为位置信号装置、事故信号装置和预告信号装置。中央信号系统的作用是:在断路器事故跳闸时，能及时发出音响信号并有光字牌显示事故的性质，而当站内装置发生故障时能及时发出音响信号并有光字牌显示故障的性质。 位置信号装置一般安装在控制屏上，是用来指示断路器合分位置的。断路器位置信号设备用两种不同颜色的信号灯来表示，一般红灯表示合位置，绿灯表示分位置。 事故信号的作用是在继路事故跳闸时通知值班人员。断路器事故跳闸时有音响信号和光字牌信号。音响信号是公用的，用以引起值班人员的注意;光字牌信号是独立的，用以指明事故跳闸的性质。 预告信号是当电力系统中某些装置出现不正常工作状态时用来通知运行人员的，使其可以采取措施以消除这些不正常状态，避免发生事故。例如变压器过负荷时、变压器轻瓦斯保护动作时、变压器油温超过允许值时、非直接接地系统的单相接地和直流系统的单极接地时都要求发预告信号。 本设计中央信号系统由中央事故信号和中央预告信号两部分组成,用以掌握各电气设备的工作状态。当变电站的电气设备或线路发生短路,继电保护装置动作使断路器自动断开时,启动事故信号;当发生其他不正常运行情况，如电动机过负荷,油温过高或小接地电流系统单相接地等，启动事故预告信号。 09电自函授专升本:张三 第- 50 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 总结与体会 通过本次课程设计，巩固和加深了《电力系统基础》和《电力系统继电保护与自动化装置》等课程中所学的理论知识。本次设计把三年来所学专业的理论与实际紧密地连接起来，学习并掌握了传统的设计手段，着重培养了自己对电力系统的基本设计能力以及所学专业知识的综合应用能力;培养了独立分析和解决问题的能力;提高了工作能力和工程设计的基本技能，对我的专业知识有了一个新的提高。 在设计中通过查阅相关资料，分析论证确定出最优方案。电气设备的选择以所学理论原理为依据，通过短路计算，并进行设备校验。最后运用继电保护和高电压技术等方面的理论，进行了变压器保护整定计算及10KV线路保护整定计算，具有一定的科学性和适用性。 09电自函授专升本:张三 第- 51 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 谢辞 本课程能够顺利完成，得益于在面授期间对设计内容的悉心讲解。同时要感谢同组其他同学的大力帮助，在设计期间给我提供了大量的参考资料，解决了设计过程中资料缺乏的困难。 设计工作本来是一个团队项目，需要彼此之间的理解和支持。老师和同学们的帮助使我受益匪浅，让我更加认识到了学习和工作中积极与人合作的重要性。 09电自函授专升本:张三 第- 52 -页(共53页) 昆明理工大学成人高等教育设计说明书 参考文献 1(中国电力出版社 《电力系统分析》 于永源，杨绮雯编 2(中国电力出版社 《继电保护原理》 刘学军主编 3(水利电力出版社 《发电厂电气部分》 华中工学院 范锡普 主编 4(电力工业出版社 《发电厂变电所电气设备》 湖南省电力学校 主编 5(机械工业出版社 《低压电器》 西安交通大学 方鸿发 主编 6(中国电力出版社 《高电压技术》 浙江大学 赵智大 主编 7(机械工业出版社 《电力电子技术》 西安交通大学 王兆安 黄俊 主编 8(西安交通大学出版社 《高电压工程》 邱毓昌等 编 9(水利电力出版社 《高电压技术》 周泽存 主编 10(水利电力出版社 《电力工程电气设计手册》 水利电力部西北电力设计院 编 09电自函授专升本:张三 第- 53 -页(共53页)