60KV变电所设计

目 录 1概述    1 1.1 原始资料分析    2 1.2 设计要求    3 2负荷统计    4 3变压器的选择    9 3.1 主变压器台数、容量的选择    9 3.1.1 主变压器台数的确定    9 3.1.2 主变压器容量的确定    9 3.2 主变压器选择    10 3.3无功补偿    10 4电气主接线的选择    12 4.1 主接线的选择    12 4.1.1 66KV侧接线 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 与论证    12 4.1.2 10kV侧接线型式选择与论证    14 5短路电流计算    15 6电气设备的选择    17 6.1 电气设备的选择    17 6.2 电气设备选择及校验计算    18 6.2.1 高压断路器的选择    18 6.2.2 隔离开关的选择    20 6.2.3 电压互感器的选择    21 6.2.4 电流互感器的选择    21 6.2.5 母线选择    22 6.2.6 60KV侧悬式绝缘子选择    23 6.2.7 所用变压器选择    23 7 继电保护及自动装置规划设计    25 7.1 变压器高低压侧绕组接线方式不同的影响和防范措施    25 7.1.1 变压器接线组别对差动保护的影响    25 7.1.2 变压器接线组别影响的防范措施    25 7.2 变压器各侧电流互感器型号和变比的影响和防范措施    26 7.3 带负荷调压在运行中改变分接头的影响和防范措施    26 7.4 变压器励磁涌流的影响和防范措施    27 7.4.1 变压器的励磁涌流对差动保护的影响    27 7.4.2 变压器差动保护中减小励磁涌流影响的措施    28 7.4.3 利用二次谐波制动    29 8变电所的防雷    31 8.1 避雷器的选择    31 8.1.1 避雷器的安装地点选择    31 8.1.2 保护变压器中性点的阀型避雷器选择    31 8.2 变电所防雷保护计算书    35 结 论    37 参考文献    38 附录图    39 1概述 本毕业设计论文为60/10kV降压变电所电气部分设计，要求设计的变电所能长期可靠为其负荷供电。设计过程中遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，运用系统 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的方法从全局出发，正确处理生产与生活、安全与经济等方面的关系，实行资源的综合利用，节约能源和用地，对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进。 在上述原则基础上，明确设计的目的，逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划设计、防雷保护规划、绘制图纸等主要工作，形成较为完整的论文。 目前，电力技术已成为世界能源领域的主流技术，发电、输电、配电技术的进步，提高了供电的能力、质量和可靠性，扩大了电力应用范围，因此，变电所的合理设计也变得尤为重要。设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。本论文即在遵循原则、合理规划、反复校验的基础上完成。 1.1 原始资料分析 （1）厂变电所，电压等级为66/10kv，66 kv侧有两回进线，两回转供线，转供功率为15MVA，10kv侧有配出线16回。所处地区地势平坦，海拔高度为100m，交通方便，周围空气无污染，最高气温40℃，最低气温-25℃，年平均气温10℃。 60kv 20km 5*12。5MW cosф=0.8 xd 〃=0.124 5*15MVA Ud%=10。5 （2）系统网络图如图所示：                                                            100km 电力系统 xd 〃=0.146 (Sb=100MVA) （3）10KV负荷 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 待设计变电所 图1.1 系统网络图 （4）其他条件 线损率取5% 负荷的同时系数取0.9 有负荷率取0.75；无功负荷率取0.8 要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上 1.2 设计要求 变电所10kV负荷表如下： 表1.1变电所10kV负荷表 序号 负荷名称 远期最大负荷（kw） 功率因数 Tmax 重要负荷所占比例 回路数 出线方式 1 低压电气厂 5000 0.91 3000 70 2 架空线 2 水源地 3100 0.90 6000 70 2 架空线 3 电线厂 2900 0.90 4000 10 2 架空线 4 砂轮厂 2700 0.90 4500 15 2 架空线 5 矿山机械厂 1800 0.88 7000 85 2 架空线 6 挖掘机厂 1700 0.89 3000 0 2 架空线 7 电力学校 1800 0.89 2500 0 2 架空线 8 辽河小区 1900 0.88 2500 0 1 架空线 9 供热公司 2000 0.85 1500 0 1 架空线                 要求： （1）线损率取5%。 （2）负荷的同时系数取0.9。 （3）有负荷率取0.75；无功负荷率取0.8 (4)要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上。 2负荷统计 表2.1变电所10kV负荷表 序号 负荷名称 远期最大负荷（kw） 功率因数 Tmax 重要负荷所占比例 回路数 出线方式 1 低压电气厂 5000 0.91 3000 70 2 架空线 2 水源地 3100 0.90 6000 70 2 架空线 3 电线厂 2900 0.90 4000 10 2 架空线 4 砂轮厂 2700 0.90 4500 15 2 架空线 5 矿山机械厂 1800 0.88 7000 85 2 架空线 6 挖掘机厂 1700 0.89 3000 0 2 架空线 7 电力学校 1800 0.89 2500 0 2 架空线 8 辽河小区 1900 0.88 2500 0 1 架空线 9 供热公司 2000 0.85 1500 0 1 架空线                 低压电气厂 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 水源地 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 电线厂 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 砂轮厂 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 矿山机械厂 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 挖掘机厂 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 电力学校 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 辽河小区 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 供热公司 设备容量： 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流： 1.负荷计算表： 表2.2负荷计算表 序号 负荷名称 远期最大负荷（kw） 功率因数 Tmax 重要负荷所占比例 回路数 出线方式 1 低压电气厂 5000 0.91 3000 70 2 架空线 2 水源地 3100 0.90 6000 70 2 架空线 3 电线厂 2900 0.90 4000 10 2 架空线 4 砂轮厂 2700 0.90 4500 15 2 架空线 5 矿山机械厂 1800 0.88 7000 85 2 架空线 6 挖掘机厂 1700 0.89 3000 0 2 架空线 7 电力学校 1800 0.89 2500 0 2 架空线 8 辽河小区 1900 0.88 2500 0 1 架空线 9 供热公司 2000 0.85 1500 0 1 架空线                 由上述计算可求出各个工厂的变压器： 低压电气厂变压器型号为S9，容量2500，选用两台。 水源地变压器型号为S9，容量1600，选用两台。 电线厂变压器型号为S9，容量1600，选用两台。 砂轮厂变压器型号为S9，容量1600，选用两台。 矿山机械厂变压器型号为SJL1，容量1000，选用两台。 挖掘机厂变压器型号为SJL1，容量1000，选用两台。 电力学校变压器型号为SJL1，容量1000，选用两台。 辽河小区变压器型号为S9，容量2000，选用一台。 供热公司变压器型号为S9，容量2000，选用一台。 3变压器的选择 3.1 主变压器台数、容量的选择 3.1.1 主变压器台数的确定 1、对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。 2、对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。 考虑到该变电站为终端变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采单母分段的方式，故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。 3、对于规划只装设两台主变压器的变电所,其变压器基础宜按大余变压器容量的１～２级设计,以便负荷发展时更换变压器的容量。 3.1.2 主变压器容量的确定 1、主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电所，主变压器应与城市规划相结合。 2、根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的70～80%。 3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、 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 化。 4、主变压器容量的计算公式 变压器总容量                               (2.1） 单台变压器量                                   （2.2） 式中： —变压器低压侧总有功、无功功率（ ， ）。 说明：根据单台变压器容量，可选出主变压器型号。 3.2 主变压器选择 本设计中的变电所根据设计原则共采用2台，型号如下： 表3.1主变压器型号表 型号 SFPZ7-180000/220 额定容量(kVA) 180000 电压组合 高压 220±8×1.5% 低压 69 联结组别号 , 空载电流% 0.7 阻抗电压% 14 空载损耗 169 负载损耗 520 冷却方式 强迫油循环风冷       3.3无功补偿 K1有功负荷率0.75，K2无功负荷率0.8 变电所总的用功功率： 变电所总的无功功率： 要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上。 因此欲将功率因数 0.88从提高到0.93，低压侧所需的补偿容量为： 补偿后的计算负荷为： 变压器损耗 变电所高压侧的计算负荷： 变电所功率因数 满足要求。 4电气主接线的选择 4.1 主接线的选择 4.1.1 66KV侧接线方案与论证 按照《变电站设计技术规程》的第23条规定：“35～60kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线为2回以上时，一般采用单母线分段或单母线接线。出线回路数较多、连接的电源较多、负荷大或污秽环境中的35～220kV室外配电装置，可采用双母线接线”。本变电站66kV侧可考虑以下3种方案，并进行经济和技术分析。 方案1：采用单母线分段接线，如图1所示 图1 单母线分段接线                                             优点：用断路器把母线分段后，重要用户可从不同母线分段引出双回线供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，保证重要用户不停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建；分段断路器故障造成35kV两段母线停电。 适用范围： ·6～10kV配电装置出线回路数为6回及以上时； ·35～60kV配电装置出线回路数为4～8回及以上时； ·110～220kV配电装置出线回路数为3～4回时。 方案2：采用单母线接线，如图2所示 图2 单母线接线                                                                        优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。                                          适用范围： ·6～10kV配电装置出线回路数不超过5回； ·35～60kV配电装置出线回路数不超过3回； ·110～220kV配电装置出线回路数不超过2回。 方案一：单母线接线方式：接线简单、清晰。操作方便，投资少便于扩建；母线或隔离开关检修或故障时连接在母线上的所有回路必须停止工作；检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电；当母线或母线上的隔离开关上发生短路以及断路器在继电保护作用下都自动断开，因而造成全部。 方案二：单母分段接线方式：当一段母线发生故障时，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，可提高供电可靠性和灵活性。当一段母线发生故障时，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，可提高供电可靠性和灵活性。                                                  以上两种方案比较，在供电可靠性方面，方案一较差，故35KV侧应采用单母分段接线。 4.1.2 10kV侧接线型式选择与论证                      变电站10kV母线侧的馈线多，在保证供电可靠性的情况下，如果采用双母线接线，设备多，投资大，运行操作不便，不满足灵活性和经济性；如果采用单母线分段接线，在母线故障或检修时，不致对所有出线全部停电，对重要的二类负荷出线，采用双回路送电，分别接在10kV的一段和二段，在满足可靠性和灵活性的前提下，比双母线接线经济，故推荐采用单母线分段接线的方式。正常运行时，分段断路器处于断开位置，即两台变压器各带一段母线。当负荷小于6300kVA或1台变压器故障、检修时，则断开该变压器低压侧断路器，合分段断路器，由一台主变向两段母线供电。                                              方案一：单母线接线：                                                        具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少等优点，但当母线或母侧隔离开关检修故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作，当母线发生短路时，所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸，因而造成母线电压失压全部停电，检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电。                                                  方案二：单母分段接线：                                                      接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电。综上所述，单母分段接线的可靠性较高，而且比较经济，故10KV侧接线应选方案2。 单母线接线                            单母线分段接线 5短路电流计算 ①选定基准值： ,    ,    . ②会出等效电路图。如下图所示，求个元件电抗标幺值。 电力系统电抗标幺值 架空线路电抗标幺值 (线路电抗 取 ) 变压器电抗标幺值 ③计算短路电流和短路容量。 K-1点短路时总电抗标幺值 K-1点短路时的三相短路电流和三相短路容量 K-2点短路时总电抗标幺值 K-2点短路时的三相短路电流和三相短路容量 6电气设备的选择 6.1 电气设备的选择 根据上述短路电流计算结果，按正常工作条件选择和短路情况校验确定的总降压变电所高、低压电气设备如下。计算过程略。 表6.1 60KV侧电气设备 设备名称 计算数据 高压断路器 隔离开关 电压互感器 电流互感器                         表6.2 10KV侧电气设备 设备名称 计算数据 高压断路器SW2-10 隔离开关GW-10 电压互感器JDZJ-10 电流互感器LCW-10                           6.2 电气设备选择及校验计算 等值时间的计算方法 当 时，导体的发热主要由短路电流的周期分量来决定，此时，可以不考虑非周期分量 的影响。查得在6—110KV 中, 不小于4S      （ 取0.11S） 6.2.1 高压断路器的选择 1、60KV侧高压断路器的选择 60KV侧高压断路器的最大长期工作电流计算如下： 控制16000KVA变压器的断路器： 出线断路器的最大长期工作电流为： 母联开关最大长期工作电流为： 进线开关最大长期工作电流为： 根据以上最大长期工作电流和网络额定电压，五台均选LW35-72.5/3150A 以 点短路电流计算进线开关热效应 由于 ，故不取非周期分量热效应。 短路电流引起的热效应； 表6.3 60KV断路器的选择结果 计算数据 ZN63A-12/630A     2、10KV侧高压断路器的选择 10KV侧总受断路器的最大长期工作电流：（主变低压侧和母联柜） 10KV出口断路器的最大长期工作电流为： 主变低压侧和母联开关可以选择ZN60A-12/630A 主变低压侧开关热效应: ，所以 , 10KV出口断路器的热效应 表6.4 10KV断路器的选择结果 计算数据 ZN63A-12/1600A     6.2.2 隔离开关的选择 表6.5 60KV隔离开关选择的参数表 计算参数 GW5-72.5G/630A     按额定电流及客定电压选择：要求 满足要求 动稳定校验：       满足要求 热稳定校验： 满足要求 10KV侧隔离开关的选择： 表6.6 10KV隔离开关选择的参数表 计算参数 GN6-10G/1000A     按额定电流及客定电压选择：要求 满足要求 动稳定校验：       满足要求 热稳定校验： 满足要求 6.2.3 电压互感器的选择 表6.7 10KV电压互感器形号表 形式 最大容量VA 额定电压比 额定容量 JDZJ10-10（REL10） 200 原线圈 副线圈 辅助线圈               6.2.4 电流互感器的选择 1、60KV侧电流互感器 根据电压等级和电流互感器安装处的最大长期工作电流，选择LGB-60型干式高压电流互感器，是由U型干式高压套管和二次线圈等组合而成。结构新颖、外型美观，是一种新型电流互感器。 表6.8 60KV电流互感器形号表 型号 额定电压KV 额定电流比 额定一次电流 测量级 保护级 额定输出（VA） 额定短时热电流 额定动稳定电流 LRGB-66 60 2×75/5 2×400/5 2×200/5 5 0.2S 5P 40VA 30VA 20VA 31.5KA 1S 80KA                   2、10 KV侧电流互感器 选择LZZBJ9-10L2 变比分别为1500/5  500/5  300/5  200/5级次组合为0.2S/0.5/10P15 6.2.5 母线选择 1、60KV侧母线选择及校验 按最大长期工作电流选： 查表得LGJ-240      为了使得导线统一和购进材料的方便，60KV侧所有母线均选用LGJ-240导线 （1）选用LJG-240，铜芯铝绞线，载流量   满足要求。 （2）电晕校验 （3）热稳定校验：要求   ,其中 时 满足要求。 2、10KV母线的选择与校验： 由于安装在室内，选用硬母线 （1）、按最大持续工作电流选择母线截面: 选择10KV母线型号为h63×b10（单条矩形），查表得 。 满足要求 （2）、热稳定校验： = 满足热稳定要求。 6.2.6 60KV侧悬式绝缘子选择 架空线路的绝缘子必须具有足够的机械强度和绝缘强度。选用FXBW2-66/70 表6.9 绝缘子型号表 绝缘子型号 额定电压KV 额定机械拉伸负荷KN 连接结构标记 结构高度H.mm 最小电弧距离L.mm 最小公称爬电距离mm 雷电全波冲击耐受电压KV（峰值）不小于 工频一分钟耐受电压不小于 干 湿 FXBW2-66/70 66 70 16 940±15 760 1450 410 200 185                     6.2.7 所用变压器选择 选择两台SC11-30/11，其中一台备用 特点：局部放电值低、耐雷电冲击能力强、抗短路能力强、抗开裂性能好、过负载能力强、阻燃特性好、噪声低、损耗低、防腐性能好 7 继电保护及自动装置规划设计 7.1 变压器高低压侧绕组接线方式不同的影响和防范措施 7.1.1 变压器接线组别对差动保护的影响 对于Y，y0接线的变压器，由于一、二次绕组对应相的电压同相位，故一、二次两侧对应相的相位几乎完全相同。而常用的Y， 接线的变压器，由于三角形侧的线电压，在相位上相差30°，故其相应相的电流相位关系也相差30°，即三角形侧电流比星形侧的同一相电流，在相位上超前30°，因此即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等，在差动保护回路中也会出现不平衡电流。 7.1.2 变压器接线组别影响的防范措施 为了消除由于变压器Y，d11接线而引起的不平衡电流的影响，可采用相位补偿法，即将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形,从而把电流互感器二次电流的相位校正过来。相位补偿后，为了使每相两差动臂的电流数值近似相等，在选择电流互感器的变比 时，应考虑电流互感器的接线系数KC后，即差动臂的电流为 。其中， 为一次电流，电流互感器按星形接线时则 ，按三角形接线时 ，如电流互感器的二次电流为5A时，则两侧电流互感器的变比按以下两式选择。 变压器星形侧的电流互感器变比为: 变压器三角形侧的电流互感器变比为: 式中 变压器绕组接成星形侧的额定电流; 变压器绕组接成三角形侧的额定电流。 实际上选择电流互感器时，是根据电流互感器定型产品变比确定一个接近并稍大于计算值的标准变比（下表所列为我厂一台15MVA38.5kV/6.3kV主变的计算）。 表7.1  15MVA38.5kV/6.3kV的计算数据 名称 各侧数据 额定电压U（KV） 额定电流I(A) 电流互感器接法 Y 电流互感器计算变比 电流互感器采用变比 二次电流（A） 满负荷不平衡电流（A）       7.2 变压器各侧电流互感器型号和变比的影响和防范措施 变压器两侧额定电压不同，装设在两侧的电流互感器型号就不相同，致使他们的饱和特性和励磁电流（归算到同一侧）也不相同。因而在外部短路时将引起较大的不平衡电流，对此只有采用适当增大保护动作电流的办法予以考虑。由于电流互感器都是标准化的定型产品，所以实际选用的变比，一般均与计算变比不完全一致，而且各变压器的变比也不可能完全相同，因此在差动保护回路又会引起不平衡电流。这种由于变比选择不完全合适而引起的不平衡电流，可利用磁平衡原理在差动继电器中设置平衡线圈加以消除，一般平衡线圈接于保护臂电流小的一侧，因为平衡线圈和差动线圈共同绕在继电器的中间磁柱上，适当选择平衡线圈的匝数，使它产生的磁势与差流在差动线圈中产生的磁势相抵消，这样，在二次绕阻就不会感应电势了，其差动继电器的执行元件也就无电流。但接线时要注意极性，应使小电流侧在平衡线圈与差流在差动线圈产生的磁势相反。 7.3 带负荷调压在运行中改变分接头的影响和防范措施 电力系统中，通常利用调节变压器分接头的方法来维持一定的电压水平（由于分接头的改变，使变压器的变比也跟着改变）。但差动保护中电流互感器变比的选择，差动继电器平衡线圈的确定，都只能根据一定的变压器变比计算和调整，使差动回路达到平衡。当变压器分接头改变时，就破坏了平衡，并出现了新的不平衡电流，这一不平衡电流与一次电流成正比,其数值为 式中 ――调压分接头相对于额定抽头位置的最大变化范围 ――通过调压侧的最大外部故障电流。 为了避免不平衡电流的影响，在整定保护的动作电流时应给予相应的考虑，即提高保护的动作整定值。 7.4 变压器励磁涌流的影响和防范措施 7.4.1 变压器的励磁涌流对差动保护的影响 变压器的高、低压侧是通过电磁联系的，故仅在电源的一侧存在励磁电流，它通过电流互感器构成差回路中不平衡电流的一部分。在正常运行情况下，其值很小，一般不超过变压器额定电流的3％～5％。当外部短路故障时，由于电源侧母线电压降低，励磁电流更小，因此这些情况下的不平衡电流对差动保护的影响一般可以不必考虑。在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯瞬间饱和，这时出现数值很大的冲击励磁电流（可达5～10倍的额定电流），通常称为励磁涌流。励磁涌流的波形如下图: 由图可知，励磁涌流IE中含有大量的非周期分量与高次谐波，因此励磁涌流已不是正弦波，而是尖顶波，且在最初瞬间完全偏于时间轴的一侧。励磁涌流的大小和衰减速度，与合闸瞬间外加电压的相位，铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。对于单相的双绕阻变压器，在其它条件相同的情况下，当电压瞬时值为零时合闸，励磁电流最大;如果在电压瞬时值最大时合闸，则不会出现励磁涌流，而只有正常的励磁电流。对于三相变压器，无论任何瞬间合闸，至少有两相会出现不同程度的励磁涌流。在起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快，对于一般的中小型变压器，经0.5～1S后其值不超过额定流的0.25～0.5倍;大型电力变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值时约2~3S。这就是说，变压器容量越大衰减越慢，完全衰减要经过几十秒的时间。根据试验和理论分析结果得知，励磁涌流中含有大量的高次谐波分量，其中二次谐波分量所占比例最大，约为60％以上。四次以上谐波分量很小，在最初几个周期内，励磁涌流的波形是间断的（即两个波形之间有一间断角），每个周期内有120。～180。的间断角，最小也不低于80。～100。[见左下图（b）]。另外，励磁涌流对于额定电流幅值的倍数，与变压器容量有关，容量越大，变压器的涌流倍数也越小。 （a）系统一次侧涌流                  （b）电流互感器二次侧涌流 7.4.2 变压器差动保护中减小励磁涌流影响的措施 防止励磁涌流的影响，采用BCH型具有速饱和变流器的继电器是国内目前广泛采用的一种方法。当外部故障时，所含非周期分量的最大不平衡电流能使速饱和变流器的铁芯很快地单方面饱和，传变性能变坏，致使不平衡电流难于传变到差动继电器的差动线圈上，保证差动保护不会误动。内部故障时虽然速饱和变流器一次线圈的电流也含有一定的非周期性分量，但它衰减得快，一般经过1.5～2个周波即衰减完毕，此后速饱和变流器一次线圈中通过的完全是周期性的短路电流，于是在二次线圈中产生很大的感应电动势，并使执行元件中的相应电流也较大，从而使继电器能灵敏地动作。速饱和变流器正是利用容易饱和的性能来躲过变压器外部短路不平衡电流和空载合闸励磁涌流的非周期分量影响。 此外，减小励磁涌流还可以采用以下措施: 即间断角鉴别法，这种方法是将差电流进行微分，再将微分后的电流进行全波整流，利用整流后的波形在动作整定值下存在时间长短来判断是内部故障，还是励磁涌流。 7.4.3 利用二次谐波制动 保护装置在变压器空载投入和外部故障切除电压恢复时，利用二次谐波分量进行制动;内部故障时，利用基波做;外部故障时，利用比例制动回路躲过不平衡电流。 （1）瓦斯保护 瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。 在气体保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板，两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于气体继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。 气体继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。 （2）后备保护 为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。 由接地故障后备（零序）和相间故障后备。 （3）过负荷保护 变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。 8变电所的防雷 8.1 避雷器的选择 8.1.1 避雷器的安装地点选择 一般而言，考虑安装线路避雷器的地点大致为： 1)供电可靠性要求特别高而雷击跳闸率居高不下、采用一般措施仍降不下来，而雷击点又为随机分布的线路，经过技术经济比较后，可考虑全线安装线路避雷器； 2)运行经验表明的易击段，经仔细分析后，可安装线路避雷器，但要进行计算，以确定合理的安装方案； 3)山区线路杆塔接地电阻超过100Ω，采取一般降阻措施，接地电阻仍降不下来，且发生过闪络的杆塔； 变电站出口线路，接地电阻过大的杆塔。 安装线路型避雷器只能有效保护本基杆塔，成本较高，施工工期长，需要停电，需要运行维护。 8.1.2 保护变压器中性点的阀型避雷器选择 灭弧电压Uml >                               （6.1） 式中: －一般取1，当其他条件不满足时，可取 工频放电电压下限 （6.2） 工频放电电压上限 和残压 的选择 （6.3） （6.4） 式中: －变压器内绝缘一分钟工频试验电压； －避雷器在时的残压； －变压器内绝缘冲击试验电压；K－配合系数，对普通阀型避雷器取k=1.1 对磁吹阀型避雷器K=1.23 根据以上分析适合本次设计要求的220kV侧采用中性点避雷器型号为Y10W2-216/534 60kV侧采用避雷器型号为Y5W1-75/223参数,如表6.1所示: 表7.1 避雷器参数 型号 系统额定电压（kV） 避雷器额定电压（kV） 持续运行电压（kV） 雷电冲击残压 (≤kV） 操作冲击残压 （≤kV） Y10W2216/534 220 216 146 534 460 Y5W1-75/223 63 75 40 223               （a）3150~5000KVA的变电所 （b）1000~3150KVA的变电所 （c）<1000kVA的分支变电所 图7.1 35kV 变电所防雷保护简化接线 段母线上安装阀式避雷器，如图7.2所示。具体要求如下。具有电缆进 （出） 线段的架空线路，应在架空线路与电缆终端盒连接处装设阀式避雷器并做集中接地装置，避雷器的接地线还应和电缆头（电缆） 金属护套相连，电缆另一端的端盒与变电所 （站） 的接地网相连。这种连接法的目的是，一旦线路落雷时，避雷器放电，雷电流经集中接地体流入大地的同时，有一部分雷电流沿电缆金属护套流入变电所（站）内接地网，这样在电缆护套产生磁场，相当于增大电缆的电感使波阻抗增大，因此，经电缆芯线侵入变电所（站）雷电波很快衰减，使波幅和陡度都有所减小，有利于保护变压器的安全。 (a)三芯电缆 （b）单芯电缆 图7.2  35kV 变电所 （站） 电缆进线防雷保护接线 母线上的阀式避雷器应尽量靠近主变压器，如离得较远，应考虑在变压器附近加装一组阀式避雷器，母线上阀式避雷器距主变压器的电气距离不宜大于表 5-13中的数值。 表 6.2 母线上阀式避雷器距主变压器的电气距离    单位：m 雷雨季中经常运行的出线路数 1 2 3 4及以上 电气距离 10 15 18 20           图7.3  3 ～ 10kV 配电装置防雷保护接线 由于电缆进 （出）线端与架空线路相连接处波阻抗变化较大，从架空线路侵入电缆的进行波由于从高阻抗到低阻抗的变换，发生折射，有可能使电缆终端盒处的避雷器不动作，结果使较大幅值的雷电波直接侵入变电所（站），导致母线上避雷器流过的冲击电流过大，可能引起爆炸，因此，在木杆线路的情况下，应考虑在距电缆终端盒 200m 处，装设一组冲击放电电压为 200 ～ 300kV 的放电间隙或管式避雷器。对于在出线上装有限流电抗器的线路，又是与电缆段相连接，考虑到电抗器的波阻抗大，为防止雷电进行波在电抗器处发生反射而引起电压升高以致损坏设备，因此，在电抗器和电缆之间还应加装一组阀式避雷器。 8.2 变电所防雷保护计算书 设:被保护物高度 ； 两避雷针间保护范围上部边缘最低点高度为 米； 保护范围的一侧最小宽度为 bx1米、 米、 米； 相邻两避雷针间的距离 ， ， ； 在被保护物高度 的水平面上的保护半径为 米； 采用3支单避雷针高度为 ,因为 ，所以高度影响系数p=1。 两避雷针间保护范围上部边缘最低点高度: , , .因此 , , ,因采用 新型避雷针，保护半径增加 ，在被保护物高度 的水平面上的保护半径 60KV侧避雷器选用HY5WZ2-96/232型 10KV侧选用HY5-WZ12-17/45型 结 论 60/10kV降压变电所电气部分设计，要求设计的变电所能长期可靠为其负荷供电。设计过程中遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，运用系统工程的方法从全局出发，正确处理生产与生活、安全与经济等方面的关系，实行资源的综合利用，节约能源和用地，对生产工艺、主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进。 本次毕业设计论文是60KV变电所初步设计。全论文包括选择设计变电所所需的主变压器，短路电流计算，主要设备的选择和防雷保护的配置，并对其进行了详尽的说明，进行继电保护及其自动装置的配置和防雷保护的计算，确定电气主接线图和配电装置及其布置方式。论文包括设计说明部分和设计计算部分，此外，在论文适当的位置附有设计图纸及表。 参考文献 [1]  电力工程手册.上海科学技术出版社，1997 [2]  电力工程电气设计手册.水利电力出版社，1997 [3]  杨奇逊.微型机继电保护基础.水利电力出版社，2003 [4]  谷水清.电力系统继电保护.中国电力出版社，2005    [5]  王敏义.电网继电保护应用.中国电力出版社，1999 [6]  崔家佩.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.水利出版社，1990 [7]  华智明，张瑞林.电力系统.重庆：重庆大学出版社，1997 [8]  陈跃.电气工程专业毕业设计指南电力系统分册.北京：中国水利水电出版社，2003 [9]  刘永俭.发电厂电气部分.武汉：华中工学院出版社，1993 [10] 韩天行.继电保护及自动化装置检验手册.北京：机械工业出版社，2004 [11] 马长贵.继电保护基础.北京：水利电力出版社，1987 [12]  SDGJ14-86.导体和电器选择设计技术规程. 1986 [13]  DL/400-91.继电保护及安全自动装置技术规程. 1991 [14]  GB50062-92.电力装置的继电保护和自动装置设计规程. 1992 [15]  SDJ5-85.高压配电装置设计技术规程. 1985 [16]  SDJ7-79.电力设备过电压保护设计技术规程. 1985 附录图