1、摘要本次畢業(yè)設(shè)計以110kV無人值班變電站為主要設(shè)計對象，該110kV變電站是系統(tǒng)末端變電站，是電力系統(tǒng)的一部分。該變電站設(shè)有2 臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為110kV、10 kV兩個電壓等級。本設(shè)計的第一章為緒論，主要闡述了研究本課題的必要性和實際意義；本課題的來源及主要研究內(nèi)容；研究的基本思路與采用的方法。第二章是變電站設(shè)計說明書內(nèi)容，主要是進行變電站電氣主接線的設(shè)計，分別通過對110kV、10kV側(cè)電氣主接線的擬定，選擇出最穩(wěn)定可靠的接線方式。進行負荷計算及變壓器的選擇，根據(jù)已知變電站的負荷資料對變電站進行負荷計算，通過得出的負荷確定了主變的容量和臺數(shù)、主變的型式及主變阻抗。進行短路電流計

2、算，確定短路點，計算各元件的電抗，然后對各短路點分別進行計算，得出各短路點的短路電流。進行導(dǎo)線的選擇與校驗。進行電氣設(shè)備的選擇，電氣設(shè)備包括母線、斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、熔斷器的選擇。進行繼電保護的配置原則及整定計算。進行自動化系統(tǒng)的設(shè)計。第三章是本設(shè)計的計算書部分，主要是本設(shè)計在設(shè)備選擇計算、電流的計算、保護的整定計算方面所形成的計算依據(jù)。關(guān) 鍵 詞：電氣主接線；短路計算；電氣設(shè)備論文類型：設(shè)計報告目 錄1 緒 論12 設(shè)計說明書22.1主接線的選擇22.1.1 主接線的設(shè)計原則22.1.2 主接線的設(shè)計要求32.1.3 主接線的方式42.2 變壓器的選擇52.2.1 主變壓器選

3、擇52.2.2 所用變的選擇72.3 電流計算說明92.3.1 計算Igmax92.3.2 選擇短路點計算短路電流92.4 導(dǎo)線的選擇及校驗132.4.1 110kV母線的選擇及校驗132.4.2 10kV母線的選擇142.5 配電設(shè)備的選擇152.5.1 110kV斷路器的選擇152.5.2 110kV隔離開關(guān)的選擇162.5.3 110kV PT選擇172.5.4 110kV CT選擇172.5.5 110kV避雷器的選擇182.5.6 10kV斷路器的選擇192.5.7 10kVPT的選擇202.5.8 10kVCT的選擇202.5.9 開關(guān)柜的選擇212.6 繼電保護的配置原則及整定計

4、算22變壓器保護的配置原則222.6.2 10kV出線保護整定計算242.7 自動化系統(tǒng)的設(shè)計262.7.1 變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計要求262.7.2 變電站自動化體系結(jié)構(gòu)26變電站無人值班自動化系統(tǒng)配置模式272.7.4 變電站監(jiān)控系統(tǒng)303 設(shè)備選擇計算373.1 變電站的總負荷計算373.1.1 10kV母線的選擇計算373.1.2 110kV斷路器選擇計算383.1.3 10kV電流互感器選擇校驗結(jié)果計算383.1.4 110kV隔離開關(guān)的選擇計算383.1.5 110kV電流互感器選擇校驗結(jié)果計算393.2 電流的計算393.2.1 工作電流的計算393.2.2 短路電流的計算403.

5、3 保護的整定計算41結(jié)論與展望44致 謝45參考文獻471 緒論隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速擴大，電壓等級和自動化水平的不斷提高，電力用戶對電能的需求越來越大，同時對供電的質(zhì)量要求也越來越高。變電站如何保證供電質(zhì)量，如何保證電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，是電力部門十分關(guān)心的問題。無人值班是當(dāng)今電網(wǎng)調(diào)度自動化領(lǐng)域的必然趨勢，其勢頭正方興未艾。無人值班是電力隨著技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新型的變電站運行方式，在這種運行方式里，先進技術(shù)成分含量大，它集中包含了工業(yè)自動化，人工智能，通訊等多學(xué)科先進技術(shù)的結(jié)晶，這是科學(xué)發(fā)展一般所直接導(dǎo)致的必然結(jié)果。對原有變電站有步驟地實施無人值守改造勢在必行，變電站無人值班運

6、行管理，早在50年代末60年代初，許多供電局就進行了無人值班的試點，當(dāng)時采用的是從原蘇聯(lián)引進的有接點遠動技術(shù)，型號是SF-58,但由于技術(shù)手段不完善，管理體制不適應(yīng)，認識上的種種原因，除上海、鄭州等少數(shù)地區(qū)外都沒有堅持。80年代以來，自動化技術(shù)的完善，特別是人們對變電站無人值班認識的提高，鄭州、深圳、大連、廣東出現(xiàn)無人值班，1996年底全國有60余座，97年底有1000余座。隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，特別是二十一世紀(jì)以來，電子計算機及其硬件、軟件技術(shù)成果的日新月異，對電力系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)有了很好的技術(shù)支持，近幾年來無人值班設(shè)計及研究在我國先后發(fā)展壯大起來。這次設(shè)計是一次綜合性質(zhì)的設(shè)計，它力求結(jié)合兩

7、年半中所學(xué)的各門學(xué)科，并查閱大量最新資料，讓我們利用相應(yīng)的專業(yè)理論知識，在熟悉相關(guān)設(shè)備性能的情況下，初步掌握并設(shè)計110kV無人值班變電站，培養(yǎng)我們獨立分析問題和解決問題的能力。2 設(shè)計說明書2.1主接線的選擇 主接線的設(shè)計原則主接線的設(shè)計原則主要以包括主接線為電力系統(tǒng)整體設(shè)計的組成部分及主接線的設(shè)計要求為主。1）主接線是電力系統(tǒng)整體設(shè)計的組成部分現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的組織嚴(yán)密統(tǒng)一的整體。各種類型的變電站按照它們各自在系統(tǒng)中的不同地位和作用，分工完成整個系統(tǒng)變電的任務(wù)。顯然，我們在設(shè)計變電站的主接線時不能就事而論，不能只局限于變電站本身，而應(yīng)考慮到它是電力系統(tǒng)的整體設(shè)計部分。否則，勢必導(dǎo)致不

8、合理現(xiàn)象。為了使變電站的主接線設(shè)計的正確，首先要充分考慮到它是電力系統(tǒng)總體的組成部分，并在電力系統(tǒng)總體設(shè)計明確下列問題：（1）變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。這是決定主接線的主要因素，變電站是屬于樞紐變電站、開閉所、中間變電站、地區(qū)變電站、企業(yè)變電站還是終端或分支變電站等，變電站由于在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、經(jīng)濟性和靈活性的要求也不同。（2）變電站應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設(shè)計。樞紐變電站連接的電源數(shù)和回路要根據(jù)電力系統(tǒng)運行的安全和經(jīng)濟等條件確定。（3）出線回路數(shù)和負荷重要性分級。出線回路和負荷重要分級對主接線的確定影響甚大。要確切的定出輸電線路的回路數(shù)以及輸送容量、

9、導(dǎo)線型號和出線的方向等。對電力負荷按其重要性可分為：a）一級負荷：是指對此種負荷如中斷供電，將造成人民生命危險、設(shè)備損壞。造成重大的國民經(jīng)濟損失、使市政生活中的要害部門發(fā)生混亂。b）二級負荷：是指對此種負荷停止供電，會造成大量減產(chǎn)、居民生活受到影響。c）三級負荷：除一、二級以外的負荷。對于一級負荷必須要有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，保證一級負荷不間斷供電。對于二級負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，保證大部分二級負荷不間斷供電。對于三級負荷一般只需要有一個電源供電。2）主變壓器選擇。包括主變壓器臺數(shù)、容量和型式、變壓器各側(cè)的額定電壓調(diào)節(jié)范圍分接頭選擇及在各種運行

10、方式下通過變壓器的功率潮流。3）變壓器的備用容量。為了保證可靠供電，要求系統(tǒng)的裝機備用容量不少于全系統(tǒng)容量的20%，運行備用容量不少于810%的適應(yīng)負荷實增、機組檢修和故障停運三種情況。4）無功補償裝置的選擇。為平衡無功功率而要求在變電站或發(fā)電廠升壓站中裝設(shè)的并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容補償裝置、靜止補償裝置、調(diào)相機和并聯(lián)電容器等的形式、數(shù)量和容量。5）系統(tǒng)內(nèi)過電壓的模擬和計算，以及限制內(nèi)過電壓的措施。6）系統(tǒng)短路容量或歸算的電抗值和變壓器中性點接地方式，以及限制系統(tǒng)短路電流的措施。7）根據(jù)地區(qū)負荷，確定610KV的出線回路數(shù)。8）擬定本期及遠景變電站與系統(tǒng)的連接方式和推薦的主接線方案。從設(shè)計變電站電

11、氣主接線的角度來看，上述前提必須首先明確，否則不會符合系統(tǒng)的安全、靈活、經(jīng)濟運行和遠景發(fā)展的要求，就會出現(xiàn)技術(shù)上、經(jīng)濟上的不合理性。2.1.2 主接線的設(shè)計要求我國變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJZ79規(guī)定，變電站的主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)滿足運行可靠簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。可靠性：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路斷路器或母線故障時以及母線檢修時，停運的回路和停運的回路數(shù)、停運的時間長短以及能否保證對重要用戶的供電。變電站全部停運的可能性；應(yīng)滿足可靠性準(zhǔn)則的要求。靈活性：滿足調(diào)度靈活，操作方便的基本要求，既能靈活的投、切變壓器或線路

12、調(diào)配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求，不致過多的影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；（2）在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。1） 經(jīng)濟性（1） 投資??；（2）占地面積少；（3）電能損耗?。?主接線的方式對于110kV變電站來說，主接線的接線方式主要有兩種：1）單母分段接線2）橋式接線（1）單母分段接線由于單母分段接線既具有單母線接線簡單、經(jīng)濟、方便的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，提高了供電可靠性，故這種接線的應(yīng)用范圍有所擴大，但單母線分段接線仍存在缺點，就是當(dāng)一段母線或母聯(lián)隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線上的所有回路都要在檢修期間長時間停電，再有單母線是母

13、線制最原始和簡單的接線，這種接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，所有電源和出線都在同一母線上，其優(yōu)點是簡單、清晰、采用設(shè)備少、操作方便、便于擴建，缺點是不夠靈活，任一元件母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修均需使整個配電裝置停電。為了克服單母線這種缺點，我們采用單母分段接線，這種接線方式分段的數(shù)目取決于電源的數(shù)量和容量，段數(shù)越多故障時停電范圍越小。但使用斷路器設(shè)備增多且配電裝置和運行也越復(fù)雜。由于以上原因。這種接線方式對于出線不多，容量不大的35110KV的變電站較實用，對于110KV出線四回為宜。（2）橋形接線依照連接橋的位置可分為內(nèi)橋和外橋。當(dāng)輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切換時，

14、采用內(nèi)橋接線較合適。當(dāng)輸電線路較短，變壓器隨經(jīng)濟要求需經(jīng)常切換時，采用外僑接線較合適。內(nèi)橋接線中，當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。外橋接線時，當(dāng)線路故障時，需停相應(yīng)的變壓器，而且隔離開關(guān)又做為操作電氣，所以可靠性較差。由于斷路器少、布置簡單、造價低，往往在35220KV配電裝置中廣泛應(yīng)用，故我們設(shè)計的無人值班變電站采用內(nèi)橋接線方式。（圖 2-1）內(nèi)橋式接線外橋式接線a)b)圖 2-1 橋形接線2.2 變壓器的選擇 主變壓器選擇正確合理地選擇主變壓器的臺數(shù)、容量和類型是電力系統(tǒng)規(guī)劃和具體變電站主接線設(shè)計中的一個主要問題，根據(jù)我國的實踐經(jīng)驗應(yīng)考慮以下一些原則：1）主變壓器臺數(shù)選擇為保證供電可靠性，

15、避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電站一般裝設(shè)兩臺變壓器。對于大型超高壓樞紐變電站裝設(shè)兩臺大型變電站，由中壓側(cè)供給整個城市及工業(yè)區(qū)。在一臺變壓器故障時，要切斷大量的負荷是非常困難的，根據(jù)各工程的具體情況，安裝24臺主變壓器可提高其可靠性。2）主變壓器的容量選擇主變壓器的容量選擇就根據(jù)電力系統(tǒng)510年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇。變壓器容量的選擇必須力求使其切合實際需要。為此，必須盡力能把510年負荷發(fā)展規(guī)劃做得正確，這是最根本的。變電站的最大負荷按以下公式確定： （2-1） (2-2)式中：Pm變電站最大負荷。Ko同時率。P按負荷登記統(tǒng)計的綜合用電負荷。以變壓器的正常過負荷能力來承擔(dān)變壓器所遭受的

16、短時高峰負荷（連續(xù)運行時間不宜超過1小時），過負荷以不縮短變壓器的壽命為限。從原則上講，因為變壓器和自耦變壓器具有高度的可靠性和較低的事故率，可允許其在網(wǎng)絡(luò)的事故狀態(tài)下有較大的過負荷，而其壽命不怎么縮短。對于兩臺變壓器變電站的主變?nèi)萘堪聪率竭x擇： （2-3）Pm變電站最大負荷SH變壓器容量即按70%全部負荷選擇。因此，裝設(shè)兩臺變壓器變電站的總?cè)萘繛椋?（2-4）當(dāng)一臺變壓器停用時，可保證對70%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證98%的負荷供電。若取，則當(dāng)一臺變壓器停用時，可保證對60%負荷的供電，考慮變壓器事故過負荷能力40%，則可保證對80%負荷的供電。由于一般電網(wǎng)變

17、電站中，大約有25%的非重要負荷，在事故運行方式下可以被切除，因此采取0.6 Pm，對變電站保證重要負荷來說也是可行的。根據(jù)原始資料，本變電站負荷為：3500KVA2 （45002）KVA （50002）KVA 6300KVA2，其中一、二、三類負荷均有。代入公式（2-3）查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料110kV雙繞組變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)及綜合投資表，選擇的變壓器為SFZL131500，參數(shù)見表2-1所示。表 2-1 110kV雙繞組變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)及綜合投資型號及容量低壓側(cè)額 定電 壓連接組損耗(kw)阻抗電壓%空載電流運輸重量空載短路主變SFZL1-3150011YO/31.119010.50.

18、76 所用變的選擇目前采用的計算負荷的重要方法是分別將每臺電動機的KW換算成KVA，再考慮不同時運行情況的計算方法。按每臺電動機的功率因數(shù)、效率、負荷系數(shù)分別由KW換算成KVA，再考慮不同時運行的情況，計算出總負荷（表2-2）。以中性110kV變電站的變壓器的選擇為例，需要計入的經(jīng)常性電力負荷：主變壓器風(fēng)扇、蓄電池的充電和浮充電機組、蓄電池室通風(fēng)、取暖器照明等；短時不經(jīng)常及斷續(xù)不經(jīng)常運行的設(shè)備為檢修負荷等不計算在內(nèi)。充電機系統(tǒng)不經(jīng)常連續(xù)運行的設(shè)備，故其負荷應(yīng)予以計算，但此時可考慮浮充電機不運行，不必計算。計算公式：電力負荷： （2-5）P1計算容量功率Kf電動機的負荷率 一般取1.04效率功率

19、因數(shù)照明和加熱負荷： （2-6）所用電總負荷： （2-7）式中各符號含義同前。該110kV變電站所用變壓器選擇結(jié)果見表2-3所示：表 2-3 所用變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)及綜合投資型 號及容 量低壓側(cè)額 定電 壓連接組損耗(kw)阻抗電壓%空載電流運輸重量空載短路所用變S11500.4Y/ YO6.221.1545.40.34表 2-2 所內(nèi)負荷統(tǒng)計表序號名稱計算容量(KW)額定容量(KW)功率因數(shù)和效率經(jīng)常性負荷經(jīng)常性負荷安裝數(shù)(臺)運行數(shù)(臺)運行容量安裝數(shù)(臺)運行數(shù)(臺)運行容量（KW）（KVA)（KW）(KVA)1充電機17.4200.781117.422.42浮充電機3.24.50.7211

20、3.23主變壓器風(fēng)扇0.150.5132324.89.44蓄電池室通風(fēng)機2.70.72112.73.755室內(nèi)配電裝置通風(fēng)機1.10.62222.26電 焊10.50.471110.57檢修用電50.658電 熱15159通信用電443.810取暖水泵0.20.5111操動機構(gòu)加熱0.312遠東裝置用電0.750.680.751.113照明14屋內(nèi)工作照明5.665.6615屋外工作照明1.741.7416事故照明2.672.6717福利區(qū)照明2.032.03計算總?cè)萘?KVA)50.552.3 電流計算說明 計算Igmax1）110kV母線工作電流的計算（一臺主變停運）由于變壓器在電壓降低5

21、0%時出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Imax為變壓器額定電流的1.05倍。2）10kV母線工作電流的計算（一臺主變停運）3）各個饋路工作電流的計算表 2-4 Ig電流計算結(jié)果名稱電流（Ig）A110KV側(cè)213.16810KV側(cè)2233.1908各饋路363.7307259.8076288.675202.073 選擇短路點計算短路電流1） 短路電流計算的目的在變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，其計算的目的主要有以下幾個方面：（1）在選擇電氣主接線時，為了比較多種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證

22、設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全可靠的工作同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。（3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相同和相對的安全距離。d1d3d2110kV系統(tǒng)110kV系統(tǒng)I1I210kV10kV（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時短路電流為依據(jù)。（5）接地裝置的設(shè)計也需用短路電流。圖 2-2 短路點的選擇2）短路電流計算條件為使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，做驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：（1）容量和接線，按本工程最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃。（2）短路的種類：一般

23、按三相短路驗算，若其它種類較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗算。（3）計算短路點，選擇通過電器的短路電流為最大的那些點為短路計算點。3）選擇短路點d1、d2、d3變壓器回路中的斷路器，應(yīng)比較斷路器前后短路時通過斷路器的電流值，則其大者為短路點：（1）當(dāng)在d1情況下發(fā)生短路時流過的短路電流為I1+I2，故選d1為短路點。（2）當(dāng)在d2情況下發(fā)生短路時流過的短路電流為I1+I2，故選d2為短路點。（3）當(dāng)在d3情況下發(fā)生短路時流過的短路電流為I1，故選d3為短路點。4）計算各點的短路電流（1）d1點短路電流的計算（取線路長為10km）a）最大運行方式下的短路電流如圖2-3：0.090.030.

24、090.03d1圖 2-3 功率基準(zhǔn)值：。電壓基準(zhǔn)值: b）最小運行方式下的短路電流如圖2-4： 0.250.03d1圖 2-4（2）d2點短路電流的計算a）最大運行方式下的短路電流：如圖2-5：0.090.030.090.03d20.33 圖 2-5b）最小運行方式下的短路電流如圖2-6：0.250.03d20.33圖 2-6（3）d3點短路電流的計算a）最大運行方式下的短路電流：如圖2-7：0.090.03d30.331.8141圖 2-7b）最小運行方式下的短路電流如圖2-8：0.250.03d30.331.8141表 2-5 短路電流的計算結(jié)果短路點編號基值電壓Ub（kv）基值電流Ib

25、（A）支路名稱支路計算電抗Xja*額定電流In（A）穩(wěn)態(tài)短路電流短 路電 流沖擊值Ich（ka）短 路容 量S（MVA）標(biāo)幺值I*有名值I（KA）2.552.71d11150.502110kv系統(tǒng)0.06193.77216.6714.49336.9572761.287d210.55.49910kv系統(tǒng)0.2252122.6144.4424.4162.246422.79d310.55.49910kv系統(tǒng)2.26412122.6140.4422.436.19742.0892.4 導(dǎo)線的選擇及校驗 110kV母線的選擇及校驗裸導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)具體使用情況按下列條件選擇和校驗：1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁制

26、材料：110KV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。2）最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面積S，即 （2-8）式中：Ig相應(yīng)環(huán)境溫度為+25時的導(dǎo)體長期允許載流量。K溫度修正系數(shù)：根據(jù)參考資料全國主要城市氣象資料數(shù)據(jù)平均最高32.5，據(jù)參考資料裸體載流量在不同海拔高度及環(huán)境溫度下的綜合修正系數(shù)K為0.89根據(jù)計算出的導(dǎo)體長期允許載流量，查表（鋼芯鋁絞線長期允許載流量）可選110KV進線導(dǎo)線為LGJ70。校驗：（1）電流密度 J選擇：查參考資料，采用鋼芯鋁絞線，當(dāng)時，式中：J導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度，查參考資料，按此條件選擇的導(dǎo)線截面S，應(yīng)盡量接近經(jīng)濟計算截面Sj，當(dāng)無合適導(dǎo)體時允許小于Sj，考慮到環(huán)境溫度

27、的修正，修正系數(shù)K為0.89（2）按熱穩(wěn)定校驗裸導(dǎo)線熱穩(wěn)定校驗為 (2-9)式中Smin根據(jù)熱穩(wěn)定的導(dǎo)體最小允許截面（mm2）C穩(wěn)定系數(shù) I穩(wěn)態(tài)短路電流tdz短路電流等值時間（S）（3）按電暈，電壓校驗： (2-10)式中：ULj臨界電暈電壓（kv）,其值按下式計算 (2-11) K水平布置為0.96Mr導(dǎo)線表面粗糙系數(shù)，多股絞線Mr=0.85空氣相對密度0.955r導(dǎo)線半徑（cm）相間距離（cm）查表，滿足電暈要求的最小母線直徑和截面，取 計算過程詳見計算書2.4.2 10kV母線的選擇1）按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面S，即 (2-12)當(dāng)環(huán)境溫度為35時，溫度修正系數(shù)K為0.89（查電力

28、工程設(shè)計手冊表416），多條矩形母線載流量選鋁母線LMY截面為 2）按熱穩(wěn)定校驗矩形導(dǎo)線按熱穩(wěn)定校驗為 (2-13)3）按動穩(wěn)定校驗單條矩形母線 (2-14)式中：max作用在母線上的最大應(yīng)力（取硬鋁）L支持絕緣子間的跨距（m）W截面系數(shù)（m3）,是指垂直于作用方向的軸而言的抗彎距。震動系數(shù) 取1母線間的相間距離 取0.7（m）表 2-6 導(dǎo)線校驗結(jié)果名稱F（N/M）母線相間應(yīng)力957.57每相兩條母線間應(yīng)力3390.24條間允許應(yīng)力4511106Pa條間襯墊允許最大跨距0.7742.5 配電設(shè)備的選擇 110kV斷路器的選擇按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、壓縮空氣

29、高壓斷路器、SF6斷路器，由于少油斷路器制造簡單，價格便宜，維護工作量少，故3220KV一般采用少油斷路器。1）按開斷電流選擇：由于斷路器的開斷時間較長，短路電流非周期分量衰減較多，能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，非周期分量不超過周期分量幅值20%的要求，故高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足 式中：Id高壓斷路器觸頭實際開斷瞬間的短路電流周期分量有效值，查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料表5-26（35220KV少油斷路器），故選SW3110S少油式 W戶外2）按動穩(wěn)定校驗 (2-15)式中：Ich三相短路電流沖擊值 36.957Imax斷路器極限通過的電流峰值 413）按熱穩(wěn)定校驗 (2-16)式中：I穩(wěn)態(tài)三

30、相短路電流tdz短路電流發(fā)熱等值時間（又稱假想時間）It斷路器t熱穩(wěn)定電流查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料表526 算出：tdz表 2-7 110kV側(cè)斷路器選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)SW3110Uns 110（KV）Un 110（KV）Imax 213.168（A）In 1200（A）I 14.493（KA）Inbr 15.8（A）Ish 36.957（KA）Ind 41（KA）Qk 724.66（KA2.S）I*t 998.56（KA2.S）2.5.2 110kV隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中常用的電器，它需要與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。

31、隔離開關(guān)的形式比較多，按安裝地點不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三株式。它對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時應(yīng)根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。1）按最大持續(xù)電流選 (2-17)由額定電流選，查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料表5-33（戶外隔離開關(guān)主要技術(shù)參數(shù)）故選GW4110 G隔離開關(guān) W戶外2）按動穩(wěn)定校驗： (2-18)3）按熱穩(wěn)定校驗： (2-19)表 2-8 110KV側(cè)隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)GW4110Uns 110（KV）Un 110（KV）Imax 213.168（A）In 600（A）I 14.493（KA）I

32、nbr 15.8（A）Ish 36.957（KA）Ind 50（KA）Qk 724.66（KA2.S）I*t 998.56（KA2.S） 110kV PT選擇為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確度等級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)應(yīng)在（1.10.9）Ue1范圍內(nèi)變動，即應(yīng)滿足1.1Ue1U10.9Ue1表 2-9 110KV側(cè)配電裝置采用串級式電壓互感器接線形式電網(wǎng)電壓（KV）型式二次繞組電壓（V）接成開口三角形的電壓（V）準(zhǔn)確級型號Y0/Y0/110三相五柱式100100/30.5JCC110J電壓互感器C串級式（二）C瓷絕緣（三）2.5.4 110kV CT選擇按一次回路額定電壓和電流

33、選擇電流互感器的一次額定電壓和電流：電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足： (2-20) (2-21)式中：Uew電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓Ue1和Ie1電流互感器的一次額定電壓和電流Ig.max電流互感器的一次回路最大工作電流110KV側(cè)電流互感器采用LCWD110型L電流互感器C瓷絕緣或瓷箱串級式W戶外型D差動保護表 2-10 110kV側(cè)電流互感器型號額定電壓比準(zhǔn)確級10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定LCWD1101200/50.51575130（1）按動穩(wěn)定校驗：內(nèi)部動穩(wěn)定 (2-22)式中：kdwCT動穩(wěn)定倍數(shù)IdwCT極限通過電流峰值（2）按熱穩(wěn)定校驗： (2-23)KtCT 1秒鐘熱

34、穩(wěn)定倍數(shù) 110kV避雷器的選擇避雷器分為間隙避雷器、管型、閥型和氧化鋅四種類型。氧化鋅避雷器與其它避雷器相比具有優(yōu)良的非線性，動作迅速、殘壓低、通流容量大、無續(xù)流、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、耐污性能高、維護簡單，故選氧化鋅避雷器。又由于無間隙氧化鋅避雷器主要用于電氣設(shè)備中性點免受雷電過電壓和操作過電壓的危害，具有動作快、保護性能好、壽命長、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等特點。所以中性點接地系統(tǒng)應(yīng)用無間隙氧化鋅避雷器。氧化鋅避雷器的選擇1）按額定電壓選擇：要求避雷器的額定電壓與系統(tǒng)額定電壓一致，為110KV。2）校驗：在中性點直接接地的電網(wǎng)，工頻放電電壓應(yīng)大于最大運行相電壓的3倍。 故選Y1W273/110表

35、 2-11 110KV避雷器技術(shù)參數(shù)型 號系 統(tǒng)額定電壓（KV）避 雷 器額定電壓（KV）參 考 電 壓雷電沖擊電 壓（KV）操作沖擊殘 壓（KV）直流工頻Y1W273/1101107310373200165 10kV斷路器的選擇按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、SF6斷路器、真空斷路器。由于真空斷路器具有不爆炸、低噪音、體積小、重量輕、連續(xù)開斷次數(shù)多、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、無污染、可靠性高、檢修中期長，而少油斷路器開斷次數(shù)少，為了避免頻繁檢修，故采用真空斷路器，作為10KV斷路器。1）最大持續(xù)工作電流選擇：10KV側(cè)最大持續(xù)工作電流，由額定電流查電氣實用手

36、冊上冊，表123 ZN1210系列真空斷路器及數(shù)據(jù)，故選ZN12C10/2500型Z真空斷路器N戶內(nèi)式12設(shè)計序號C手車式10額定電壓2500額定工作電流2）按動穩(wěn)定校驗 (2-24)3）穩(wěn)定校驗 (2-25)查表12-3（P687）求tdz取=1tz由表5-1發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料（P112）得： 即:表 2-12 10kV側(cè)斷路器的選擇計算數(shù)據(jù)ZN12C-10/2500Uns 10(kV)Un 10(kV)Imax 2233.1908(A)In 2500(A)I 24.41(KA)Inbr 31.5(KA)Ish 62.246(KA)Ind 80(KA)Qk 2055.68(KA2

37、.S)I*t 3969(KA2.S) 10kVPT的選擇為了保證PT安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)應(yīng)在范圍變動，即應(yīng)滿足 10kV側(cè)配電裝置采用三相五柱式PT。 表 2-13 10kV側(cè)PT的選擇型號一次繞組額定電壓（kV）接線形式二次繞組電壓（V）結(jié)成開口三角形的電壓（V）準(zhǔn)確級JSW-1010Y.Y0100100/30.5J電壓互感器S三相W五柱繞組 10kVCT的選擇按一次回路額定電壓和電流選擇，電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足 由表17-124（P111） CT及數(shù)據(jù)選LDZB-10/275LCTD貫穿式Z澆注成固體B帶有保護級表 2-14 10kV側(cè)CT

38、的選擇型號額定電流比（A）準(zhǔn)確級熱穩(wěn)定動穩(wěn)定LDZB-10/275275/50.5401001）按動穩(wěn)定校驗 (2-26)式中：kdwCT動穩(wěn)定倍數(shù)IdwCT極限通過電流峰值2）按熱穩(wěn)定校驗： (2-27)式中：KtCT 1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù) 開關(guān)柜的選擇1）選CP700開關(guān)柜配ZN2810型真空斷路器方案001#2）選CP700手車封閉式高壓開關(guān)柜配ZN12C10/2500型真空斷路器005#3）選GFC10手車封閉式高壓開關(guān)柜配JSW10型PT方案20#4)選GFC10手車封閉式高壓開關(guān)柜方案28#（避雷器柜）圖 2-9 10kV開關(guān)柜選擇2.6 繼電保護的配置原則及整定計算變壓器保護的配置原

39、則現(xiàn)代生產(chǎn)的變壓器，雖然結(jié)構(gòu)可靠，故障機會較少，但在實際運行中，仍有可能發(fā)生各種類型故障和異常運行，為了保證電力系統(tǒng)完全連續(xù)地運行，并將故障和異常運行對電力系統(tǒng)的影響限制到最小范圍，必須根據(jù)變壓器容量大小，電壓等級等因素裝設(shè)必要的，動作可能性高的繼電保護裝置。1）變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護裝置：（1）反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護：容量為8000KVA及以上的油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。（2）反應(yīng)相間短路保護：反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相同短路的縱聯(lián)差動保護，

40、對其中性點直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組間匝間短路起保護作用。容量為63000KVA及以上、廠用工作變壓器和并列運行的變壓器。10000KVA以及上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2000KVA及以上用電速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。（3）后備保護：對于外部相間短路引起的變壓器過電流，可采用下列保護作為后備保護：a)過電流保護。b)復(fù)合電壓啟動的過電流保護。c)負序電流保護和單相式低電壓啟動的過電流保護。d)阻抗保護。（4）中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護：110KVA及以上中性點直接接地點網(wǎng)中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于

41、兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。（5）過負荷保護：對于400KVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，就根據(jù)可能過負荷的情況裝設(shè)過負荷保護。（6）過激磁保護：為降低材料消耗，現(xiàn)代大型變壓器鐵芯一般都用新型電工硅鋼片制成，其額定磁密近于飽和磁密，過電壓或低頻率時容易引起過激磁，因此500KV及以上的大容量變壓器宜裝設(shè)過激磁保護?？偨Y(jié)：由于我們所選主變?yōu)镾EZL-31500KVA，根據(jù)變壓器保護的配置原則；變壓器保護配置RCS-9671（差動保護）RCS-9681（高壓側(cè)后備保護測控）

42、TCS-9682(低壓側(cè)后備保護測控)，RCS-9661（非電量保護和操作回路和壓切回路），RCS-9603(直流量變壓器檔位控制)構(gòu)成對變壓器的全部保護和測控功能。2）變壓器主保護采用RCS-9661變壓器的非電量保護裝置（瓦斯保護）和RCS-9671變壓器差動保護裝置。（1）RCS-9661裝置對從變壓器本體來的非電量接點重動后發(fā)出中央信號，并送給本裝置的CPU作為事件記錄，其中央信號磁保持需要直接跳閘的則另外啟動本裝置的跳閘繼電器。同時裝置還有回路不按相操作斷路器的跳合閘操作回路及兩個電壓切換回路。（2）RCS-9671裝置包括差動速斷保護，比率差動保護，中、低側(cè)過流保護，CT斷線判別，

43、比率差動保護采用二次諧波制動。3）變壓器后備保護采用RCS-9681 110kV變壓器的高壓側(cè)后備保護：包括復(fù)合電壓閉鎖過流保護、零序接地保護和過負荷保護。（1）二段負荷電壓閉鎖過流保護（、段可帶方向）。（2）三段式零序接地保護。（3）保護出口采用跳閘矩陣方式，可靈活整定。（4）過負荷發(fā)信號。（5）啟動主變水冷。（6）過載閉鎖有載調(diào)壓。（7）故障錄波。4）10kV線路保護裝設(shè)原則：（1）相間短路保護對于不帶電抗器的單側(cè)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護和過電流保護無時限電流速斷保護，其保護范圍應(yīng)保證切除所有使該母線殘余電壓低于0.5-0.6倍額定電壓的短路故障。（2）單相接地保護在變電所母線上，應(yīng)裝設(shè)單相接

44、地裝置，監(jiān)視裝置反應(yīng)零序電壓，動作于信號。5）出線保護采用RCS-9611饋線保護測控裝置。（1）二段定時限過流保護。（2）小電流接地選線。（3）三相一次重合閘（檢查無壓）。（4）一段定值時間可分別獨立整定的合閘加速保護（后加速）。（5）低周減載保護。（6）獨立的操作回路及故障錄波。2.6.2 10kV出線保護整定計算1）電流速斷保護整定計算：電流速斷保護的動作電流按躲過被保護線路末段發(fā)生短路時保護的最大短路電流計算： (2-28)Kk可靠系數(shù)Id.max被保護線路末段發(fā)生短路時流過保護的最大短路電流注：不帶電抗器的線路靈敏度系數(shù)計算意義不大，故可不進行靈敏度系數(shù)計算。2）過電流保護繼電器的動

45、作電流應(yīng)躲過線路上的最大工作電流3）校驗 (2-29)I最小運行方式下，相鄰線路末段故障時，流過繼電器的最小電流。4）動作時限 (2-30)表 2-15 計算與校驗結(jié)果表名稱結(jié)果Idza39.109Idzc52.65Idzb31.95Idzja13.95Idzjb13.25Idzjc14.72Idzjd10.3Kma2.037Kmb2.85Kmc2.56Kmd3.67ts0.52.7 自動化系統(tǒng)的設(shè)計 變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計要求變電站作為整個電網(wǎng)中的一個節(jié)點，在電網(wǎng)中負擔(dān)著能傳輸、分配的監(jiān)測、控制及管理的任務(wù)。為了保證變電站的安全、穩(wěn)定、可靠運行，我們無人值班變電站必須實行自動化系統(tǒng)，這就必須實

46、現(xiàn)1）隨時在線監(jiān)視電網(wǎng)運行參數(shù)設(shè)備運行狀況；自檢，自診斷設(shè)備本身的異常運行，發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備的異常變化或裝置內(nèi)部異常時，立即自動報警并相應(yīng)的閉鎖出口動作，以防止事態(tài)擴大。2）電網(wǎng)出線事故時快速采樣，判斷，決策迅速隔離和消除事故，將故障限制在最小范圍。3）完成變電站運行參數(shù)在線計算、存儲、統(tǒng)計，分析報表遠傳和保證電能質(zhì)量的自動和遙控調(diào)整工作。變電站綜合自動化就是通過微機化的保護。測控單元采集變電站各種信息，如母線電壓，線路系統(tǒng)，變壓器各側(cè)電氣量及變電站一次及輔助設(shè)備（如斷路器）的狀態(tài)信息交集，并對采集到的信息加以處理及分析，并借助計算機通信手段，相互交換和上送相關(guān)信息，實現(xiàn)變電站運行監(jiān)控，協(xié)調(diào)和管

47、理。同傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)不同的是，各個保護，測控單元既保持相對獨立-繼電保護裝置設(shè)備不依賴于通信或其他設(shè)備，可自主、可靠地完成保護控制功能，迅速切除和隔離故障；又通過計算機通信的形式，相互交換信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)配合工作，減少了電纜和設(shè)備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運行的安全性和可靠性。 變電站自動化體系結(jié)構(gòu)“數(shù)據(jù)采集和控制”、“繼電保護”、“直流電源系統(tǒng)”三大塊構(gòu)成變電站自動化基礎(chǔ)。“通訊控制管理”是橋梁，聯(lián)系變電站內(nèi)部各部分之間，變電站與調(diào)控中心，使之得以相互交換數(shù)據(jù)。“變電站主計算機系統(tǒng)”對整個自動化系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)管理和監(jiān)控，冰箱運行人員提供變電站運行的各種數(shù)據(jù)，接線圖，表格

48、等畫面，使運行人員可以遠方控制開關(guān)分合，還提供運行和維護人員對自動化系統(tǒng)進行監(jiān)測和干預(yù)的手段。變電站主計算機系統(tǒng)代替了過去由運行人員完成的簡單、重復(fù)、繁瑣的工作，如收集、處理記錄和統(tǒng)計變電站運行數(shù)據(jù)和變電站運行過程中所發(fā)生的保護動作。開關(guān)分合閘等重要事件，其還可按運行人員的操作命令或預(yù)先設(shè)定執(zhí)行各種復(fù)雜的工作。通信控制管理連接系統(tǒng)各部分。負責(zé)數(shù)據(jù)和命令的傳遞，并對這一過程進行協(xié)調(diào)管理和控制。同變電站常規(guī)電磁式二次系統(tǒng)相比，在結(jié)構(gòu)上變電站自動化系統(tǒng)增加了變電站主計算機系統(tǒng)和通信控制管理部分；在二次系統(tǒng)具體裝置和功能實現(xiàn)上，計算機化的二次設(shè)備代替和簡化了非計算機和設(shè)備，數(shù)字化的處理和邏輯運算代替了

49、模擬運算和繼電器邏輯，在信號傳遞上，數(shù)字化信號傳遞代替了電壓電流模擬信號傳遞。變電站無人值班自動化系統(tǒng)配置模式變電站自動化技術(shù)是實現(xiàn)變電站少人或無人值班的關(guān)鍵變電站無人值班的自動化體統(tǒng)，大致有兩種配置模式：第一種模式是在常規(guī)的基礎(chǔ)上具備遙測，遙信遙控和遙調(diào)等四遙功能的遠東裝置RUT，通過RUT實現(xiàn)變電站運行遙測，遙信信息的檢測，遠傳和變電站開關(guān)的遙控。這種模式解決了變電站無人值班的信息遠傳和開關(guān)控制問題，但對變電站的二次系統(tǒng)并沒有帶來根本性的變化，變電站原有二次系統(tǒng)存在的問題仍然存在。如背水戰(zhàn)電磁式二次系統(tǒng)的信號傳遞主要通過觸點斷開或閉合完成，若信號觸點卡住，遠方監(jiān)測很難發(fā)現(xiàn)；再如電磁型或集成

50、電路型二次設(shè)備自檢能力很弱，這類設(shè)備的隱性故障知道發(fā)展成重大事故后才能被人所知。第二種模式即變電站綜合自動化系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)指利用變電站自動化技術(shù)對變電站的二次設(shè)備（包括控制，信號，測量，保護，自動裝置，遠動裝置的功能重新組合和優(yōu)化設(shè)計而形成的#計算機為核心的綜合性的變電站自動化系統(tǒng)。它代替變電站電磁二次系統(tǒng)，對變電站運行進行自動化監(jiān)視，測量，控制和協(xié)調(diào)以及遠方調(diào)度中心通信。變電站綜合自動化收集較齊全的數(shù)據(jù)和信息，有計算機高速計算能力和判斷功能，可以方便的監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種的運行及操作。主要特征是：功能綜合化，結(jié)構(gòu)微機化，操作監(jiān)視屏幕化，運行管理自動化，具有簡潔、維護方便、占地面積小，變電運行更可靠等特點。變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式主要有：集中式、集中分布式和分布分散式三種形式。1）集中式結(jié)