./緒論電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的一項基礎(chǔ)工業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展的先行工業(yè),它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個二次能源的工業(yè),它為國民經(jīng)濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力,其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志。由于電能在工業(yè)及國民經(jīng)濟的重要性,電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些領(lǐng)域不可缺少的組成部分,所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站是電廠或上級電站經(jīng)過調(diào)整后的電能輸送給下級負荷,是電能輸送的核心部分,其運行情況和容量大小直接影響下級負荷的供電,進而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障,可能造成停電等事故,給生產(chǎn)和生活帶來很大不利。因此,變電站設(shè)計在整個電力系統(tǒng)中對于供電十分重要。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力的場所,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類：升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分,緊靠發(fā)電廠；降壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設(shè)計得就是110kV降壓變電站,它通常有屋外配電裝置、變壓器室、低壓配電室等組成。本次設(shè)計為110kV變電站電氣一次部分初步設(shè)計,分為設(shè)計說明書、設(shè)計計算書、設(shè)計圖紙等三部分。所設(shè)計的內(nèi)容力求概念清楚,層次分明。本文是在電氣工程系常教授的精心指導(dǎo)下完成的。常老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、知識廣博、善于捕捉新事物、新的研究方向。在畢業(yè)設(shè)計期間常老師在設(shè)計的選題和設(shè)計思路上給了我們很多的指導(dǎo)和幫助。常老師循循善誘的教學(xué)方法、熱情待人的處事方式、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度、對學(xué)生嚴(yán)格要求的敬業(yè)精神給我留下了很深的印象。在此,我對恩師表示最崇高的敬意和最誠摯的感謝！本文從主接線、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇等幾方面對變電站設(shè)計進行了闡述,并繪制了電氣主接線圖、電氣總平面布置圖、防雷保護配置圖、等相關(guān)設(shè)計圖紙。由于本人水平有限,錯誤和不妥之處在所難免,敬請各位老師批評指正。第1章變電站總體分析1.1原始資料1.1.1為滿足工業(yè)發(fā)展的需要,新建一座110kV變電站,以10kV向附近的平原機械廠、開拓水泥廠、電器設(shè)備廠等用戶供電。1.1.變電站類型：110kV變電工程；主變臺數(shù)：兩臺變壓器,一次建成；電壓等級：110kV、10kV；進出線回數(shù)及負荷容量；線路回數(shù)：110kV2回〔進；10kV10回〔出；表1-1負荷分析序號用戶Pmax<kW>cosφ1平原機械廠20000.902開拓水泥廠Ⅰ20000.853開拓水泥廠Ⅱ20000.904太行紡紗廠Ⅰ30000.855太行紡紗廠Ⅱ30000.856電器設(shè)備廠10000.807鑄造廠20000.808賓館10000.859市化肥廠Ⅰ15000.8510市化肥廠Ⅱ15000.80合計190001.1.全年最高氣溫+40℃,最低氣溫-6℃,最熱月平均最高氣溫35℃;年最熱月平均溫度為25℃,當(dāng)?shù)睾０胃叨?80米；最大風(fēng)速1.1.圖1-1電力系統(tǒng)接線圖最大運行方式：兩臺發(fā)電機組同時運行容量為28000MVA；最小運行方式：只有一臺發(fā)電機組運行容量為22000MVA。1.2負荷分析一、平原機械廠負荷分析已知QUOTEPN1=2000KWcosφ=0.9則有二、開拓水泥廠Ⅰ負荷分析已知QUOTEPN1=2000KWcosφ=0.85則有三、太行紡紗廠Ⅰ負荷分析已知QUOTEPN4=3000KWcosφ=0.85則有其余負荷分析情況同樣如此。在此不再敘述,詳細數(shù)據(jù)見下表。求總負荷,取同時系數(shù)0.9,則但考慮到未來5-10年發(fā)展表1-2電力負荷計算匯總序號廠名cos電力負荷計算結(jié)果P<KW>Q<Kvar>S<KVA>I<A>1平原機械廠0.92000968.62222.2128.32開拓水泥廠Ⅰ0.852000123.92352.9135.83開拓水泥廠Ⅱ0.902000968.6222.2128.34太行紡紗廠Ⅰ0.85300018603529.4203.85太行紡紗廠Ⅱ0.85300018603529.4203.86電器設(shè)備廠0.801000750125072.27鑄造廠0.80200015002500144.48賓館0.8010006201176.567.99市化肥廠Ⅰ0.8515009301764.7101.910市化肥廠Ⅱ0.80150011251875108.3小計1900010706.1//去同時系數(shù)0.9時171009635.519627.91133.2第2章電氣主接線設(shè)計電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié),起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要,變電站中安裝有各種電氣設(shè)備,并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預(yù)期生產(chǎn)流程連成的電路,稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線,按其功能要求組成接受和分配電能的電路,成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò),故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列,詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖,稱為主接線電路圖。2.1主接線的設(shè)計原則和要求主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu),是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分,是變電站電氣設(shè)計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式,從而完成變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計,直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定,關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的,所以主接線設(shè)計的好壞,也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此,主接線的設(shè)計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下,正確處理好各方面的關(guān)系,全面分析有關(guān)影響因素,力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。2.2.1電電氣主接線的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù),以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩,結(jié)合工程實際情況,在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下,兼顧運行、維護方便,盡可能地節(jié)省投資,就近取材,力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性,堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。一、接線方式：對于變電站的電氣接線,當(dāng)能滿足運行要求時,其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線,如線路—變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時,也可采用線路分支接線。在110kV～220kV配電裝置中,當(dāng)出線為2回時,一般采用橋形接線；當(dāng)出線不超過4回時,一般采用分段單母線接線。在樞紐變電站中,當(dāng)110～220kV出線在4回及以上時,一般采用雙母接線。在大容量變電站中,為了限制6～10kV出線上的短路電流,一般可采用下列措施：〔1變壓器分列運行；〔2在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；〔3采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器?！?出線上裝設(shè)電抗器。二、斷路器的設(shè)置：根據(jù)電氣接線方式,每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器,用以完成切、合電路任務(wù)。三、為正確選擇接線和設(shè)備,必須進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當(dāng)缺乏足夠的資料時,可采用下列數(shù)據(jù)：〔1最小負荷為最大負荷的60～70%,如主要是農(nóng)業(yè)負荷時則宜取20～30%；〔2負荷同時率取0.85～0.9,當(dāng)饋線在三回以下且其中有特大負荷時,可取0.95～1；〔3功率因數(shù)一般取0.8；〔4線損平均取5%。設(shè)計主接線的基本要求在設(shè)計電氣主接線時,應(yīng)使其滿足供電可靠,運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。一、可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求,電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時,應(yīng)全面地看待以下幾個問題：〔1可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐,估價一個主接線的可靠性時,應(yīng)充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程中的各項規(guī)定,就是對運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)。設(shè)計時應(yīng)予遵循?！?主接線的可靠性,是由其各組成元件〔包括一次設(shè)備和二次設(shè)備的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計,要同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響?！?可靠性并不是絕對的,同樣的主接線對某所是可靠的,而對另一些所則可能還不夠可靠。因此,評價可靠性時,不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時,均從以下幾方面考慮：〔1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,停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短,以及能否保證對重要用戶的供電。〔3變電站全部停運的可能性。二、靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。〔1調(diào)度靈活,操作簡便：應(yīng)能靈活的投入〔或切除某些變壓器或線路,調(diào)配電源和負荷,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?！?檢修安全：應(yīng)能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備,進行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電?！?擴建方便：應(yīng)能容易的從初期過渡到最終接線,使在擴建過渡時,在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下,投入新裝變壓器或線路而不互相干擾,且一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。三、經(jīng)濟性：在滿足技術(shù)要求的前提下,做到經(jīng)濟合理。〔1投資省：主接線應(yīng)簡單清晰,以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護方式不過于復(fù)雜,以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流,以選擇價格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中,應(yīng)推廣采用直降式〔110/6～10kV變壓器,以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓斷路器?！?占地面積小：電氣主接線設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件,以便節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方,都應(yīng)采用三相變壓器。〔3電能損耗少：在變電站中,正常運行時,電能損耗主要來自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù),盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。2.2主接線的設(shè)計步驟電氣主接線的具體設(shè)計步驟如下：一、分析原始資料〔1本工程情況,變電站類型,設(shè)計規(guī)劃容量〔近期、遠景,主變臺數(shù)及容量等。〔2電力系統(tǒng)情況,電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃〔5～10年,變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用,本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等?！?負荷情況,負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。〔4環(huán)境條件,當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素,對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響?！?設(shè)備制造情況,為使所設(shè)計的主接線具有可行性,必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較,保證設(shè)計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。二、擬定主接線方案根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求,在原始資料分析的基礎(chǔ)上,可擬定出若干個主接線方案。因為對出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不同,會出現(xiàn)多種接線方案。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求,結(jié)合最新技術(shù),確定最優(yōu)的技術(shù)合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。三、短路電流計算對擬定的主接線,為了選擇合理的電器,需進行短路電流計算。四、主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線等電器的選擇。五、繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線,按工程要求,繪制工程圖。2.3本變電站電氣主接線設(shè)計2.3.1110kV電壓側(cè)接線《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,35～110kV線路為兩回及以下時,宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時,宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。35～63kV線路為8回及以上時,亦可采用雙母線接線。110kV線路為6回其以上時,宜采用雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35～110kV主接線中,當(dāng)不允許停電檢修斷路器時,可設(shè)置旁路設(shè)施。110kv側(cè)是本站的進線段,它對本站的可靠性有很大影響。下面擬定單母分段及雙母兩種接線方案。圖2-1單母分段圖2-2雙母接線單母分段的適用范圍：<1>6～10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。<2>35～66kV配電裝置出線回路數(shù)為6～8回時。<3>110kv～220kV配電裝置出線回路數(shù)為3～4回時。雙母接線的適用范圍：當(dāng)母線回路數(shù)或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復(fù)供電、母線或母線設(shè)備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時采用,各級電壓采用的具體條件如下：<1>6～10kV配電裝置,當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時。<2>35～66kV配電裝置,當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時,或連接的電源較多、負荷較大時。<3>110～220kV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時,或當(dāng)110kV～220kV配電裝置,在系統(tǒng)中后重要地位,出線回路數(shù)為4回及以上時。表2-1單母分段與雙母接線比較項目方案I單母分段方案II雙母接線可靠性用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電,可靠。供電可靠,通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后,能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時,只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條回路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線,其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運行。靈活性當(dāng)一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電。在靈活性上不如雙母。調(diào)度靈活,各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。經(jīng)濟性采用此接線所用母線較少,在滿足可靠、靈活性的基礎(chǔ)上能夠滿足要求。所用母線多,投資大,占地面積大。綜合考慮方案二供電可靠、運行方式靈活,但是倒閘操作復(fù)雜,容易誤操作,占地面積大,設(shè)備多,投資大。方案一簡單清晰,操作方便,不易誤操作,設(shè)備少,投資小,占地面積小,但是運行可靠性和靈活性比方案二稍差?？紤]本站屬于終端變方案一足以滿足要求,故選用投資小、節(jié)省占地面積的方案一。2.3.210kV電壓側(cè)接線《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,當(dāng)變電所裝有兩臺主變壓器時,6～10kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時,亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時,可設(shè)置旁路設(shè)施。本變電站10kV側(cè)線路為10回,可采用雙母線接線或手車式高壓開關(guān)柜單母線分段接線兩種方案。圖2-3單母分段圖圖2-4雙母接線方案一：一般用于出線較多,輸送和穿越功率較大,供電可靠性和靈活性要求較高的場合,設(shè)備多,投資和占地面積大,配電裝置復(fù)雜,易誤操作。方案二：簡單清晰,調(diào)度靈活,不會造成全站停電,能保證對重要用戶的供電,設(shè)備少,投資和占地小。由于手車式斷路器的出現(xiàn)和運行成功,斷路器檢修問題可不用復(fù)雜的旁路設(shè)施來解決,而用備用的手車斷路器來替代需要檢修的工作的手車斷路器。采用手車式高壓開關(guān)柜,可不設(shè)置旁路設(shè)施。鑒于是初期建設(shè),故選擇方案一。第3章變壓器的選擇3.1主變壓器選擇在變電站中,用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器,稱為主變壓器?！?5～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,主變壓器的臺數(shù)和容量,應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級負荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器,當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時,可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所,當(dāng)斷開一臺時,其余主變壓器的容量不應(yīng)小于70%的全部負荷,并應(yīng)保證用戶的一、二級負荷。具有三種電壓的變電所,如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達到該變壓器容量的15%以上,主變壓器宜采用三線圈變壓器。主變壓器臺數(shù)和容量直接影響主接線的形式和配電。一、主變壓器臺數(shù)：為保證供電可靠性,變電站一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時,可裝設(shè)一臺。對于大型樞紐變電站,根據(jù)工程具體情況,當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時,可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。二、主變壓器容量：主變壓器容量應(yīng)根據(jù)5～10年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇,并應(yīng)考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。對裝設(shè)兩臺變壓器的變電站,每臺變壓器額定容量一般按下式選擇：〔3-1P為變電站最大負荷,K為負荷同時系數(shù)一般為0.9。這樣,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40%,則可保證對84%負荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電站大約有25%的非重要負荷,因此QUOTES=0.7P,S=0.7P對變電站保證重要負荷來說多數(shù)是可行的。對于一、二級負荷比重大的變電站,應(yīng)能在一臺停用時,仍能保證對一、二級負荷的供電。即：〔3-2三、主變壓器的型式：一般情況下采用三相式變壓器。由于本站只有兩個電壓等級故選雙繞組變壓器。有計算可得S=2526MVA所以選擇型號為S11-40000/110的變壓器。主變參數(shù)如下：表3-1變壓器參數(shù)變壓器型號額定容量<KVA>額定電壓<kV>損耗〔kW短路阻抗<％>空載電流<％>高壓低壓短路空載S11-40000/11040000110±2.5％10.5148.229.4410.50.28四、主變的校驗已知本變電站計算容量為QUOTE25259.6KVA25259.2KVA一二級負荷一般占總負荷的80%左右試初選型號為S11-40000/110的變壓器則根據(jù)以下進行校驗：一、一臺主變壓器單獨工作時應(yīng)滿足全部負荷的70%需要本設(shè)計中,QUOTESNT=31500KVA>70%S滿足要求。二、任一臺主變壓器單獨工作時應(yīng)滿足一二級負荷的需要。本設(shè)計中,QUOTESNT=31500KVA>80%S,滿足要求。故,經(jīng)以上校驗選擇型號為S11-40000/110的變壓器滿足要求。3.2站用變壓器選擇《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,在有兩臺及以上主變壓器的變電站中,宜裝設(shè)兩臺容量相同可互為備用的站用變壓器,分別接到母線的不同分段上。變電站的站用負荷,一般都比較小,其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電站的主要負荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處理設(shè)備、檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。這些負荷容量都不太大,因此變電站的站用電壓只需0.4kV一級,采用動力與照明混合供電方式。380V站用電母線可采用低壓斷路器〔即自動空氣開關(guān)或閘刀進行分段,并以低壓成套配電裝置供電。第4章短路電流計算4.1短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的電氣設(shè)計中,短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。短路電流計算的目的主要有以下幾方面：一、在選擇電氣主接線時,為了比較各種接線方案,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。二、在選擇電氣設(shè)備時,為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作,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。例如：計算某一時刻的短路電流有效值,用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值,用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值,用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。三、在設(shè)計屋外高壓配電裝置時,需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。四、在選擇繼電保護方式和進行整定計算時,需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。五、接地裝置的設(shè)計,也需用短路電流。4.2短路電流計算的一般規(guī)定驗算導(dǎo)體和電器時所用的短路電流,一般有以下規(guī)定：一、計算的基本情況〔1電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行；〔2同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置<包括強行勵磁>；〔3短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；〔4所有電源的電動勢相位角相同；〔5正常工作時,三相系統(tǒng)對稱運行；〔6應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件,但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用,僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。二、接線方式計算短路電流時所用的接線方式,應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式〔即最大運行方式,而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。三、計算容量應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算,并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃〔一般考慮本工程建成后5～10年。四、短路種類一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路,或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相〔或兩相接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時,則應(yīng)按嚴(yán)重情況進行校驗。五、短路計算點在正常接線方式時,通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點,稱為短路計算點。對于帶電抗器的6～10kV出線與廠用分支回路,在選擇母線至母線隔離開關(guān)之間的引線、套管時,短路計算點應(yīng)該取在電抗器前。選擇其余的導(dǎo)體和電器時短路計算點一般取在電抗器后。4.3短路電流計算的步驟在工程設(shè)計中,短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。其具體計算步驟如下：一、繪制等值網(wǎng)絡(luò)?！?選取基準(zhǔn)功率SB和基準(zhǔn)電壓QUOTEUB=Uav〔2發(fā)電機電抗用Xd,略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路；〔3無限大功率電源的內(nèi)電抗等于零；〔4略去負荷。二、進行網(wǎng)絡(luò)變換。按網(wǎng)絡(luò)變換的原則,將網(wǎng)絡(luò)中的電源合并成若干組,例如,共有g(shù)組,每組用一個等值發(fā)電機代表。無限大功率電源〔如果有的話另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉(zhuǎn)移電抗以及無限大功率電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。三、將前面求出的轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)的等值發(fā)電機的容量進行歸算,便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗?！?-1式中SNi為第四、由Xi分別根據(jù)適當(dāng)?shù)挠嬎闱€找出指定時刻t各等值發(fā)電機提供的短路周期電流標(biāo)幺值五、網(wǎng)絡(luò)中無限大功率電源供給的短路電流周期是不衰減的,并由下式確定〔4-2六、計算短路電流周期分量的有名值第i臺等值發(fā)電機提供的短路電流為〔4-3無限大功率電源提供的短路電流為〔4-4短路點周期電流的有名值為兩者總和。七、計算短路容量和短路電流沖擊值ish八、繪制短路電流計算結(jié)果表。4.4短路電流計算結(jié)果在電力系統(tǒng)工程設(shè)計中,短路電流的計算方法有標(biāo)幺值法與有名值兩種計算方法,本次設(shè)計采用標(biāo)幺值法。且在最大運行方式下計算?？偨祲鹤冸娝邏簜?cè)110kV母線確定為K1短路點,變壓器低壓側(cè)10kV母線確定為K2短路點,太行紡紗廠Ⅰ10kV引出線2KM處確定為K3短路點。根據(jù)電氣主接線圖,確定短路電流計算等值電路圖如下所示。圖4-1最大運行方式下系統(tǒng)等效阻抗圖注：K1點為110kV母線發(fā)生三相短路情況；K2點為10kV母線發(fā)生三相短路情況；K3點為10kV側(cè)出線2km處發(fā)生三相短路情況；4.一、取,,QUOTESb=100MVA則有發(fā)電機等值電抗最大運行方式下系統(tǒng)等值電抗線路等值阻抗為變壓器等值電抗為二、各短路點等值電抗標(biāo)幺值經(jīng)Y-△變換可得：圖4-2簡化等值電路最終簡化可得下圖圖4-3等效阻抗圖K1點等值阻抗QUOTEX1=0.05K2點等值阻抗QUOTEX2=0.05+0.155=0.16K3點等值阻抗QUOTEX3=0.05+0.155+0.726=0.931三、三相短路電流計算<1>求K1點三相短路電流及短路容量①三相短路電流基準(zhǔn)值為②三相短路電流周期分量有效值為③三相短路電流此暫態(tài)電流及穩(wěn)態(tài)電流為④三相短路沖擊電流瞬時值為⑤三相短路沖擊電流有效值為⑥K1點三相短路容量為<2>求K2點三相短路電流及短路容量①三相短路電流基準(zhǔn)值為②三相短路電流周期分量有效值為③三相短路電流此暫態(tài)電流及穩(wěn)態(tài)電流為④三相短路沖擊電流瞬時值為⑤三相短路沖擊電流有效值⑥K1點三相短路容量為<3>求K3點三相短路電流及短路容量①三相短路電流基準(zhǔn)值為②三相短路電流周期分量有效值為③三相短路電流此暫態(tài)電流及穩(wěn)態(tài)電流為④三相短路沖擊電流瞬時值為⑤三相短路沖擊電流有效值為⑥K1點三相短路容量為三相短路電流計算結(jié)果見下表。表4-1短路計算結(jié)果匯總表短路電流及容量〔KA/〔MVAK110.4010.4010.4025.5215.812071.53K226.8326.8326.8368.4140.78487.95K35.915.915.9115.079.16107.45第5章母線及電氣設(shè)備的選擇5.1電器選擇的一般條件電器選擇是發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時,應(yīng)根據(jù)工程實際情況,在保證安全、可靠的前提下,積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù),并注意節(jié)省投資,選擇合適的電器。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣,具體選擇方法也不完全相同,但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠的工作,必須按正常工作條件進行選擇,并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。一、按正常工作條件選擇電器〔1額定電壓和最高工作電壓在選擇電器時,一般可按照電器的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNS〔5-1〔2額定電流電器的額定電流IN是指在額定周圍環(huán)境溫度θ0下,電器的長期允許電流。IN〔5-2〔3按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時,還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境〔尤其是小環(huán)境條件當(dāng)氣溫、風(fēng)速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時,應(yīng)采取措施。二、按短路情況校驗〔1短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時,電器各部件溫度應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為:〔5-3〔5-4式中QUOTEIt設(shè)備給定的熱試驗電流,kA；設(shè)備給定的熱穩(wěn)定計算時間,s；QUOTEI∞短路電流的穩(wěn)態(tài)值,kA；短路電流次暫態(tài)值,kA；QUOTEtima短路電流假象時間,s；〔2電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力,亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為：<5-5>式中QUOTEimax電氣設(shè)備極限通過電流的幅值,kA；QUOTEish3三相短路沖擊電流的瞬時值,kA。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：1、熔斷器保護的電器,其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證,故可不驗算熱穩(wěn)定。2、采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備,可不校驗動穩(wěn)定。3、裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定?！?短路電流計算的條件為使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,作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：1、容量和接線,按本工程設(shè)計最終容量計算,并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃〔一般為本工程建成后5～10年；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式,但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。2、短路種類,一般按三相短路驗算,若其它種類短路較三相短路嚴(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?！?短路計算時間校驗電器的熱穩(wěn)定和開斷能力時,還必須合理的確定短路計算時間。驗算熱穩(wěn)定的計算時間tk為繼電保護動作時間top和相應(yīng)斷路器的固有分閘時間t<5-6>5.2變電站主要設(shè)備的選擇條件斷路器的的選擇條件高壓斷路器的主要功能是：正常運行時,用它來倒換運行方式,把設(shè)備或線路接入電路或退出運行,起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時,能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行,能起保護作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。選擇斷路器除滿足第一節(jié)電氣設(shè)備選擇的條件外,其斷路器的性能還與其切斷電流和斷流容量有關(guān)。一、短路開始時此暫態(tài)電流的有效值不得超過斷路器的額定切斷電流,即：<5-7>式中IQUOTEIoff斷路器的額定切斷電流,kA；I短路此暫態(tài)電流有效值,kA；二、短路容量不得超過斷路器的額定斷流容量,即：<5-8>式中QUOTESKN斷路器的額定斷流容量,MVA。隔離開關(guān)的選擇條件隔離開關(guān)也是變電站中常用的電器,它需與斷路器配套使用。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。隔離開關(guān)的主要用途如下：一、隔離電壓在檢修電氣設(shè)備時,用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離,以確保檢修的安全。二、倒閘操作投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時,常用隔離開關(guān)配合斷路器,協(xié)同操作來完成。三、分、合小電流因隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力,故一般可用來進行以下操作：〔1分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；〔2分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器；〔3關(guān)合電容電流不超過5A的空載線路。電流互感器的選擇互感器〔包括電流互感器TA和電壓互感器TV是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件,用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電,正確反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔檬牵簩⒁淮位芈返母唠妷汉痛箅娏髯?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓<100V>和小電流<5A或1A>,使測量儀表和保護裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化,并使其結(jié)構(gòu)小巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。使二次設(shè)備與高壓部分隔離,且互感器二次側(cè)均接地,從而保證了設(shè)備和人身的安全。電流互感器的選擇除應(yīng)滿足一次回路的額定電壓、額定電流、最大負荷電流及短路電流的動熱穩(wěn)定外,還要滿足二次回路的測量儀表、自動裝置的準(zhǔn)確度等級和保護裝置10﹪誤差特性曲線要求。如果容量不足,可將兩個二次繞組串聯(lián)。一、按一次額定電壓選擇所選電流互感器的一次額定電壓必須與安裝處的電網(wǎng)電壓一致,即<5-9>式中QUOTEUTA電流互感器銘牌標(biāo)出的額定電壓,kV；QUOTEUN電流互感器安裝電的額定電壓,kV。二、按一次額定電流選擇在電流互感器周圍空氣溫度一定的條件下,連續(xù)流過互感器的一次電流,允許為其額定值的120%。三、按額定二次電流選擇由于儀表與繼電器已經(jīng)系列化生產(chǎn),二次標(biāo)準(zhǔn)電流5A,電流互感器與二次標(biāo)準(zhǔn)電流相一致,也為5A。四、按準(zhǔn)確等級選擇電流互感器的準(zhǔn)確等級,應(yīng)根據(jù)不同的用途選擇,準(zhǔn)確等級可分為0.2、0.5、1、3、10級等幾個不同的等級。電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇與配置,除應(yīng)滿足一次回路的額定電壓外,其容量與準(zhǔn)確等級應(yīng)滿足測量儀表、保護裝置和自動裝置的要求。負荷分配應(yīng)在滿足相位要求下盡量平衡,接地點一般設(shè)在配電裝置端子箱外。電壓互感器不需要進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗,選擇應(yīng)滿足以下條件。一、按一次額定電壓選擇所選電流互感器的一次額定電壓必須與安裝處的電網(wǎng)電壓一致,即<5-10>式中電壓互感器銘牌標(biāo)出的額定電壓,kV；QUOTEUN電壓互感器安裝電的額定電壓,kV。二、電壓互感器類型的選擇根據(jù)用途和二次負荷性質(zhì),選擇電壓互感器的類型及二次接線。三、按準(zhǔn)確等級選擇除上述兩點外,選擇電壓互感器時還應(yīng)注意其準(zhǔn)確等級及二次負荷容量。母線的選擇母線的選擇同電氣設(shè)備的選擇同樣重要,身居電流的匯聚與再分配的作用,其重要性不言而喻。母線大致分為硬母線與軟母線兩類,均可按下述條件選取。一、按持續(xù)工作電流選擇<5-11>式中QUOTEIC母線的長期最大工作電流,A；QUOTEIal相應(yīng)溫度母線長期允許通過的電流值,A。當(dāng)環(huán)境溫度不為25℃時,應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)Kθ二、按經(jīng)濟電流密度選擇經(jīng)濟電流為<5-12>式中QUOTEAec導(dǎo)線的經(jīng)濟截面,QUOTEmm2；QUOTEIC母線的最大工作電流,A；QUOTEJec經(jīng)濟電流密度,QUOTEAmm2,查下表。表5-1母線及電纜經(jīng)濟電流密度QUOTEJec值導(dǎo)體材料年最大負荷利用小時數(shù)QUOTETmaxh〔h300以下3000～50005000以上銅裸導(dǎo)線及母線3.02.251.75鋁裸導(dǎo)線及母線1.651.150.9銅芯電纜2.52.251.75鋁芯電纜1.921.731.54三、按電暈電壓校驗〔135kV以上母線選擇,臨界電暈電壓為<5-13>式中Ucr臨界電暈電壓,kUN母線安裝處的額定電壓,k〔2電暈為控制條件時,其值按下式計算<5-14>式中k與次導(dǎo)線有關(guān)的系數(shù),當(dāng)三相導(dǎo)線等邊三角形布置時K=1,水平布置時K=0.96；mr導(dǎo)線表面粗糙系數(shù),多股絞線mr=0.83～0.8,單股膠線Δ空氣相對密度,可查《電力工程設(shè)計手冊》第一冊；r導(dǎo)線半徑,mm；a導(dǎo)體相間距離,mm；〔3母線熱穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足<5-15>式中QUOTEAmin導(dǎo)線最小允許截面,QUOTEmm2；集膚效應(yīng)系數(shù)QUOTEA2?smm2,查《電力工程設(shè)計手冊》；QUOTEkl——導(dǎo)體加熱系數(shù),QUOTEA2?smm2,查《電力工程設(shè)計手冊》；C——與導(dǎo)體材料及發(fā)熱溫度有關(guān)的熱穩(wěn)定系數(shù),查下表；QUOTEI∞3——三相短路穩(wěn)態(tài)電流,kA；——短路電流發(fā)熱假設(shè)時間,s。表5-2母線、電纜線、導(dǎo)線的熱穩(wěn)定系數(shù)C值〔QUOTEA2?smm2A2s/mm母線材料最大允許溫度〔℃C值銅320175鋁22097不直接與設(shè)備相連42066直接與設(shè)備相連32062四、母線動穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足<5-16>式中QUOTEσc短路時母線的計算應(yīng)力,MPa;QUOTEσal母線允許應(yīng)力,MPa；對于硬銅母線=140MPA；硬鋁母線=70MPA；硬鋼線=160MPA。五、母線應(yīng)力計算式<5-17>式中W母線截面系數(shù),單條母線最大允許跨距,m3當(dāng)母線水平布置時QUOTEW=b2h6；b母線截面水平寬度,m；h母線截面垂直高度,m；M母線所受到的最大彎曲力矩,QUOTEN?m,當(dāng)母線檔數(shù)為1～2時,QUOTEM=F3L8N?m,當(dāng)母線檔數(shù)大于2檔時,QUOTEM=F3L10N?m。六、單條母線三相電動力計算式為<5-18>式中QUOTEF3單條母線三相電動力,N/A2；QUOTEish3三相短路沖擊電流瞬時值,KA；母線間距離,cm；支持絕緣子間距,cm,對于水平放置的單條母線,一般取L不超過1.5～2.0m。5.3110kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇5.3.1110kV側(cè)斷路器的選擇及校驗變電站110kV側(cè)計算電流為根據(jù)已知條件,試出選型號為LW6-110I的斷路器。其燃弧時間為0.03s,固有合閘時間為0.09s,則QUOTEtima=0.07+0.4+0.5=0.97s進行校驗校驗結(jié)果如下表。表5-3校驗結(jié)果比較序號項目安裝地點計算參數(shù)LW6-110I校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU110U110合格2工作電流〔AI165.3I3150合格3斷流能力〔MVAI10.4I31.5合格4動穩(wěn)定〔kAi25.5I41合格5熱穩(wěn)定〔KAI67.1It7500合格通過校驗結(jié)果全部合格,所以選擇選LW6-100I高壓油斷路器。5.3.2110kV側(cè)隔離開關(guān)選擇及校驗根據(jù)已知條件,試初選型號為GW5-110GK/600的高壓隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見下表,操作機構(gòu)為CS1-XG型,進行動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定校驗,校驗結(jié)果見下表：表5-4校驗結(jié)果及比較序號項目安裝地點計算參數(shù)GW5-110GK/600校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU110U110合格2工作電流<A>I165.3I600合格3動穩(wěn)定<kA>i25.5I72合格4熱穩(wěn)定<KA2I104.9It1024合格通過校驗結(jié)果全部合格,所以選擇型號為GW5-110GK/600的隔離開關(guān)。5.3.3110kV側(cè)電壓互感器的選擇及校驗根據(jù)電壓互感器的選擇條件,所選電壓互感器的一次側(cè)額定電壓與安裝地點電網(wǎng)電壓一致,二次側(cè)額定電壓一般為100V。電壓互感器的選擇應(yīng)滿足UTV根據(jù)已知條件,初選型號為JCC2-110型戶外高壓互感器。校驗結(jié)果見下表：表5-5校驗結(jié)果及比較序號項目安裝地點計算參數(shù)JCC2-110校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU110U一次繞組110合格二次繞組0.1輔助繞組0.12二次繞組容量〔V·ASS1級500合格3級1000合格通過選擇校驗結(jié)果全部合格,所以選擇型號為JCC2-110型戶外高壓互感器。根據(jù)電壓互感器校驗原則,不需要校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定,所以校驗合格。5.3.4110kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗同樣以上,電流互感器一次電壓必須與安裝地點電壓一致,還要滿足二次回路的測量儀表、自動裝置的準(zhǔn)確等級和繼電保護裝置的要求。電流互感器的選擇需要校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定度。根據(jù)已知條件,初選型號為LCWD-110的電流互感器。具體參數(shù)及校驗結(jié)果見下表：表5-6校驗結(jié)果及比較序號項目安裝地點計算參數(shù)LCWD-110校驗結(jié)果參數(shù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU110U110合格2工作電流<A>I165.3IN1/600/5合格3準(zhǔn)確等級0.5級1.2、1級1.2合格4動穩(wěn)定<KA>i25.52127合格5熱穩(wěn)定<KA2I104.9K2025合格通過校驗合格。5.410kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇及校驗5.4.110kV高壓總開關(guān)柜的選擇根據(jù)計算條件,查工廠常用電器設(shè)備手冊,選擇GG-1A-03B型號高壓開關(guān)柜2臺,用作變壓器低壓引出線總開關(guān)柜；另選GG-1A-26-28型高壓開關(guān)柜1臺,用作10KV母線分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜。高壓開關(guān)柜內(nèi)裝有10kV高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)和電流互感器三種電器元件。下面分別對柜內(nèi)三種電氣設(shè)備分別進行選擇與校驗。一、斷路器的選擇與校驗變電站10kV壓側(cè)計算電流為根據(jù)已知條件,選擇型號為ZN12-10真空斷路器,其固有分閘時間為0.06s,固有合閘時間為0.07s。則斷路器具體參數(shù)及校驗結(jié)果見下表：表5-7校驗結(jié)果序號項目安裝地點計算參數(shù)ZN12-10校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU10U10合格2工作電流<A>I1133.2I1250合格3斷流能力<MVA>I26.8I31.5合格4動穩(wěn)定<kA>i68I80合格5熱穩(wěn)定<KA2I452.5It7500合格通過以上校驗均合格,所以選型號為ZN12-10的斷路器。二、隔離開關(guān)的選擇與校驗同樣根據(jù)已知條件,初選型號為GN19-10C1/1250的隔離開關(guān)。其操作機構(gòu)為CS6-1T型。其它具體參數(shù)及校驗結(jié)果見下表：

表5-8校驗結(jié)果序號項目安裝地點計算參數(shù)GN19-10C1/1250校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)合格1工作電壓〔kVU10U10合格2工作電流<A>I1133.2I1250合格3動穩(wěn)定<kA>i68I100合格4熱穩(wěn)定<KA2I104.9It6400合格通過以上校驗合格,所以選型號為GN19-10C1/1250的隔離開關(guān)。三、電流互感器的選擇與校驗根據(jù)電流互感器的選擇條件,初選型號為LZZQB6-10-1500/5的電流互感器>具體參數(shù)及校驗結(jié)果見下表：表5-9校驗結(jié)果序號項目安裝地點計算參數(shù)LZZQB6-10-1500/5校驗結(jié)果參數(shù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU10U10合格2工作電流<A>I1133.2IN1/1500/5合格3準(zhǔn)確等級0.5級B、1級1.2合格4動穩(wěn)定<KA>i68271合格5熱穩(wěn)定<KA2I104.9K1600合格通過以上校驗滿足要求,所以選型號為LZZQB6-10-1500/5的流互。四、電壓互感器的選擇與校驗根據(jù)電壓互感器的選擇條件,所選電壓互感器的一次側(cè)額定電壓與安裝地點電網(wǎng)電壓一致,二次側(cè)額定電壓一般為100V。電壓互感器的選擇應(yīng)滿足UTV根據(jù)已知條件,初選型號為JDZJ1-10型戶外高壓互感器。校驗結(jié)果見下表：

表5-10校驗結(jié)果序號項目安裝地點計算參數(shù)JDZJ1-10校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU10U一次繞組10合格二次繞組0.1輔助繞組0.12二次繞組容量〔V·ASS1級80合格3級200合格通過選擇校驗結(jié)果全部合格,所以選擇型號為JDZJ1-10型戶外高壓互感器。根據(jù)電壓互感器校驗原則,不需要校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定,所以校驗合格。5.510kV引出線電氣設(shè)備的選擇5.5.110kV母線引出線高壓開關(guān)柜選擇根據(jù)供電協(xié)議書要求,變電站負荷共有10個用電部門。為保證供電可靠性,10kV側(cè)采用單母分段接線,兩段母線間采用母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)控制,單獨采用一組連接開關(guān)柜。每段母線各帶5回負荷。通過對以上用電特征分析,在兩段母線上需要選擇10組10kV出線用高壓開關(guān)柜；另選2電容兼避雷器柜。選擇方法按其用電負荷最大一組選擇,在負荷計算表中得知最大負荷為太行紗紡廠。其參數(shù)為,,,,,。所以按最大負荷選擇開關(guān)柜,其他廠均能滿足要求。根據(jù)計算條件,查工廠常用電器設(shè)備手冊,選GG-1A-08型高壓開關(guān)柜10組柜內(nèi)采用兩組隔離開關(guān),一組斷路器。下面對柜內(nèi)設(shè)備分別進行選擇校驗。一、10kV引出斷路器的選擇及校驗根據(jù)已知條件,試出選ZN-10/600真空斷路器。其燃弧時間為0.05s,固有合閘時間為0.2s,則進行校驗校驗結(jié)果如下表表5-11校驗結(jié)果比較序號項目安裝地點計算參數(shù)ZN-10/600校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU10U10合格2工作電流〔AI204I600合格3斷流能力〔MVAI107I150合格4動穩(wěn)定〔kAi15I41合格5熱穩(wěn)定〔KAI162It303合格通過校驗結(jié)果全部合格,所以選擇選ZN-10/600真空斷路器。二、10kV出線隔離開關(guān)選擇及校驗根據(jù)已知條件,試初選型號為GN19-10/400的高壓隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見下表,操作機構(gòu)為CS6-1T型,進行動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定校驗,校驗結(jié)果見下表：表5-12校驗結(jié)果及比較序號項目安裝地點計算參數(shù)GN19-10/400校驗結(jié)果參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU10U10合格2工作電流<A>I204I400合格3動穩(wěn)定<KA>i15I31.5合格4熱穩(wěn)定<KA2I162It720合格通過校驗結(jié)果全部合格,所以選擇型號為GN19-10/400的隔離開關(guān)。三、10kV出線電流互感器的選擇及校驗同樣根據(jù)第一章所述,電流互感器一次電壓必須與安裝地點電壓一致,還要滿足二次回路的測量儀表、自動裝置的準(zhǔn)確等級和繼電保護裝置的要求。電流互感器的選擇需要校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定度。根據(jù)已知條件,初選型號為LFZ-10的電流互感器。具體參數(shù)及校驗結(jié)果見下表：表5-13校驗結(jié)果及比較序號項目安裝地點計算參數(shù)LFZ-10校驗結(jié)果參數(shù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU10U10合格2工作電流<A>I204IN1/300/5合格3準(zhǔn)確等級0.5級0.5級1.2、1級1.2合格4動穩(wěn)定<kA>i15255合格5熱穩(wěn)定<KA2I162K506合格通過校驗合格。5.5.210kV母線輔助高壓開關(guān)柜選擇查工廠常用電氣設(shè)備手冊,選GG-1A-55型開關(guān)柜2組,每段母線各用一組。。柜內(nèi)裝有高壓隔離開關(guān)、電壓互感器、避雷器、高壓熔斷器。下面分別進行校驗。一、10kV引出線熔斷器的選擇根據(jù)選擇條件,不必校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。因為熔斷器的熔體熔斷很快,用作戶內(nèi)電壓互感器回路的短路保護。選擇型號為RN2-10/0.5型高壓熔斷器2臺,最大氣短容量為500MVA,最大切斷電流有效值為85KA校驗結(jié)果如下：表5-14校驗結(jié)果序號項目計算參數(shù)RN2-10/0.5校驗結(jié)果參數(shù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)選擇數(shù)據(jù)1工作電壓〔kVU10U10合格2工作電流〔AI--I0.5合格3最大開斷容量〔MVAS107S500合格4最大切斷電流〔kAi15I28合格通過選擇校驗結(jié)果全部合格,所以選擇型號為RN2-10/0.5型熔斷器。二、10kV母線避雷器選擇查資料,選擇FS-10型避雷器2臺。其余設(shè)備型號已在上述文章中校驗過,再次比在敘述。5.6母線的選擇及校驗5.6.1110kV側(cè)母線的選擇與校驗一、110kV匯流母線按最大可能負荷19627.9KWA計算,則在當(dāng)?shù)爻?5℃時,最大持續(xù)工作電流為：\歸算到40℃,則該級匯流母線采用管型母線,選擇LGJ—185,載流量為510A。二、熱穩(wěn)定校驗：合格三、電暈校驗：經(jīng)校驗合格。5.6.210kV側(cè)母線的選擇與校驗一、10kV匯流母線按最大可能負荷19627.9KWA計算,則在當(dāng)?shù)爻?5℃時,最大持續(xù)工作電流為：歸算到40℃,則選用單條矩形鋁母線LMY—100×8,其載流量1663A。二、熱穩(wěn)定校驗：合格三、動穩(wěn)定校驗取跨度L=100cm,相間距離a=30cm,震動系數(shù)β=1,截面系數(shù)W=24cm,水平平行放置的母線三相電動力求母線最大彎曲力矩求母線斷面系數(shù)求母線計算應(yīng)力所選母線應(yīng)力為50MPa＞2.8MPa,合格。5.7無功補償裝置的選擇本變電站二次側(cè)采用無功補償為主、各分廠變電所分散補償為輔的補償方式,已達到總廠功率因數(shù)在0.9以上。一、時功率因數(shù)式中QUOTEP∑全廠總有功計算負荷,kW；QUOTEI2全廠計算電流,A。二、無功補償容量根據(jù)以上計算,可知需進行無功補償。在10kV母線上并聯(lián)移相電容器組,采用低壓集中補償方式。計算公式如下：式中需要補償總的無功容量,kvar；QUOTEtanφ'對應(yīng)需要補償?shù)降墓β室驍?shù)的正切。查資料,選擇型號為YL10.5-30-1型電力電容器,其中,單個容量為30KVAR,則電容器個數(shù)為：〔個此電容器為單相電容器,應(yīng)取3的倍數(shù),則實際補償容量為：第6章線路及變壓器保護6.1電力系統(tǒng)繼電保護概述6.1.1電力系統(tǒng)繼電保護的作用電力系統(tǒng)在運行中,可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài),員常見同時也是員危險的故障是發(fā)生各種形式的短路。在發(fā)生短路時可能產(chǎn)生以下的后果：一、通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧,使故障元件損壞。二、短路電流通過非故障元件,由于發(fā)熱和電動力的作用,引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命。三、電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低．破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。四、破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性,引起系統(tǒng)振蕩,甚至使整個系統(tǒng)瓦解。故障和不正常運行狀態(tài),都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。必須迅速而有選擇性地切除故障元件,這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之兒秒,實踐證明只有在每個電氣元件上裝設(shè)一種具有"繼電特性"的自動裝置才有可能滿足這個要求。所謂繼電保護裝置,就是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障d6不正常運行狀態(tài),并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是：一、自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除,使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞,保證其他無故障部公迅速恢復(fù)正常運行。二、反映電氣元件的不正常運行狀態(tài),并根據(jù)運行維護的條件<例如有無經(jīng)常值班人員>。而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作,而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時,以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分。繼電保護的裝設(shè)應(yīng)符合可靠性與安全性、選擇性、速動形四個基本要求。設(shè)計應(yīng)滿足《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》〔SDJ6—83,但針對該區(qū)域變電站其自身的特點,因此應(yīng)根據(jù)電纜系統(tǒng)的特點制定合理的保護方案,力求做到可靠、簡單、經(jīng)濟并適當(dāng)考慮電網(wǎng)的發(fā)展。電路系統(tǒng)的電氣設(shè)備和線路應(yīng)有主保護和后備保護以及必要的輔助保護。主保護——能快速并有選擇地切除被保護區(qū)域內(nèi)的故障。后備保護——在主保護或短路器拒動時,切除故障。后備保護有分為近后備保護和遠后備保護兩種形式：遠后備保護是指當(dāng)主保護或斷路器拒動作時,由相鄰設(shè)備或線路的保護實現(xiàn)后備。近后備指當(dāng)主保護拒動作時,由本設(shè)備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備,當(dāng)斷路器拒動作時由斷路器失靈保護實現(xiàn)后備。輔助保護——當(dāng)需要另還切除線路故障或消除方向功率死區(qū)時可采用由電流速斷保護構(gòu)成的輔助保護。保護裝置的裝設(shè)原則：一、當(dāng)被保護元件發(fā)生短路或是破壞系統(tǒng)正常運行的情況,保護裝置應(yīng)動作于跳閘,當(dāng)發(fā)生不正常動作時,保護裝置應(yīng)動作于信號。二、為保障系統(tǒng)非故障部分的正常供電,保護裝置應(yīng)以足夠小的動作時限去切除故障三、系統(tǒng)故障時保護裝置應(yīng)有選擇性地動作于跳閘,在必須加速時,可無選擇性地跳閘而由自動重合閘裝置來糾正保護的無選擇性動作。四、滿足要求上述第二條原則或用作后備保護時,保護裝置容許帶有一定的時限切除故障。五、保護裝置所用的繼電器越少越好,并使其接線簡單可靠。六、保護裝置電壓回路斷線時,如可能造成保護裝置的誤動作則應(yīng)裝設(shè)電壓回路斷線監(jiān)視或閉鎖裝置。七、在表示保護裝置動作的出口上應(yīng)裝設(shè)信號繼電器。以利于運行人員分析和統(tǒng)計保護的動作情況。八、主保護裝置除了完成主保護任務(wù)外,如有可能還應(yīng)作為相鄰元件的后備保護。九、當(dāng)保護裝置因動作原理不能起相鄰元件的后備保護作用時,應(yīng)在所有和部分?jǐn)嗦菲魃涎b設(shè)單獨的后備保護。十、為了起到相鄰元件的后備保護的作用而使保護裝置復(fù)雜化,或不能達到完全的后備保護作用時,允許縮短后備范圍。十一、在實際可能出現(xiàn)最不利的運行方式和故障類型下,保護裝置應(yīng)有足夠的靈敏系數(shù)；對反應(yīng)電氣量上升的保護裝置：對反應(yīng)電氣量下降的保護裝置：各種保護裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)滿足電力系統(tǒng)《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》〔SDJ—83的規(guī)定。十二、保護裝置的靈敏性還應(yīng)該與相鄰設(shè)備或線路配合。十三、保護裝置所用電流互感器在最不利的條件下其誤差應(yīng)小于10%。6.1.2電力系統(tǒng)繼電保護基本任務(wù)一、當(dāng)被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時,應(yīng)該由該元件的繼電保護裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令,使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開,以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞,降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響,并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求<如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等>。二、反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況,并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運行維護條件的不同<例如有無經(jīng)常值班人員>發(fā)出信號,以便值班人員進行處理,或由裝置自動地進行調(diào)整,或?qū)⒛切├^續(xù)運行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。6.1.3對繼電保護的基本要求一、可靠性是指保護該動體時應(yīng)可靠動作。不該動作時應(yīng)可靠不動作。可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。二、選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護切除故障,當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護或斷路器拒動時,才允許由相鄰設(shè)備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故障。為保證對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護和同一保護內(nèi)有配合要求的兩元件〔如啟動與跳閘元件或閉鎖的選擇性,其靈敏系數(shù)及動作時間,在一般情況下應(yīng)相互配合。三、靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時,保護裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù),各類保護的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。繼電保護的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證。任何電力設(shè)備<線路、母線、變壓器等>都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行。220kV及以上電網(wǎng)的所有運行設(shè)備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨立,并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當(dāng)任一套繼電保護裝置或任一組斷路器拒絕動作時,能由另一套繼電保護裝置操作另一組斷路器切除故障。在所有情況下,要求這套繼電保護裝置和斷路器所取的直流電源都經(jīng)由不同的熔斷器供電。四、速動性是指保護裝置應(yīng)盡快地切除短路故障,其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度,縮小故障波及范圍,提高自動重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動投入的效果等。一般從裝設(shè)速動保護<如高頻保護、差動保護>、充分發(fā)揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。6.210kV出線保護設(shè)計的線路保護應(yīng)滿足《繼電保護和全自動裝置技術(shù)規(guī)程》SDJ6-83等有關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。輸電線路的主保護以動作時間上劃分為全線瞬時動作及按階梯時限特性動作兩類。當(dāng)要求對線路全線任何地點的任何故障均能瞬時具有選擇性切除時愛用全線瞬時動作的保護作為主保護,例如各種反線路兩側(cè)電氣量變化從而實現(xiàn)全線有選擇性動作的縱聯(lián)差動保護。當(dāng)電網(wǎng)允許線路一側(cè)以保護第二段時限切除故障時,也可采用具有階梯時限特性的保護作為主保護,如距離保護,電流保護等。送電線路的后備保護分為遠后備和近后備兩類,一般采用遠后備保護。系統(tǒng)最小電抗即系統(tǒng)最大運行方式下的電抗也就是有K2求系統(tǒng)最大電抗時,發(fā)電廠為最小運行方式等效系統(tǒng)圖如下圖6-1最小系統(tǒng)下等效阻抗圖圖6-2K2點轉(zhuǎn)移阻抗圖經(jīng)變化見上圖。最終算的K2等效電抗為則系統(tǒng)最大電抗為：則10kV出線至鑄造廠2KM處保護計算圖6-3線路系統(tǒng)圖一、三段式電流保護瞬時間流速斷保護假設(shè)QUOTElminL<50%則不使用三段式電流保護作為該線路的保護,選用距離保護和高頻閉鎖距離保護作為線路的保護,高頻閉鎖距離保護時保證全線速動的保護。假設(shè)QUOTElminL>50%則經(jīng)行電流保護的一二段整定計算二、當(dāng)線路接地短路時,用零序電流保護。當(dāng)零序保護不滿足要求,所以還是用距離保護和高頻互鎖距離保護作為線路接地故障時的保護,整定計算不再加以說明。表6-110kV側(cè)出線的繼電保護安裝地點保護分類保護類型動作條件動作結(jié)果故障范圍10kV引出線主保護三段式電流保護線路上發(fā)生三相短路或兩相短路動作于跳閘故障相中流過很大的短路電流時,要求繼電保護裝置盡快切除故障,可以保護線路全長零序保護發(fā)生單相接地發(fā)出預(yù)告信號由于接地故障電流很小,而且三相之間線電壓仍然保持對稱對負荷供電沒有影響,因此在一般情況下允許帶一個接地點繼續(xù)運行1~2小時,不必立即跳閘后備保護過負荷保護線路產(chǎn)生過負荷引起電流過大作用于信號過負荷保護只用一個電流繼電器接于一相電流,經(jīng)延時作用于信號6.3主變壓器保護6.3.1變壓器裝設(shè)保護的種類因變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)等一系列問題,故變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護裝置：變壓器油箱內(nèi)部故障和油面下降的瓦斯保護。容量為800KVA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)瞬時作用于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時,瓦斯保護應(yīng)動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。容量為400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器,也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。一、瓦斯保護整定：<1>一般氣體繼電器氣體容積整定范圍為250-300立方厘米,變壓器容積在1000KVA以上時,一般正常整定為250立方厘米,氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的?！?重瓦斯保護油流速度的整定重瓦斯保護動作的油流速度整定范圍為0.6-1.5m/s,再整定流速均以導(dǎo)油管中的流速為準(zhǔn),而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)運行經(jīng)驗管中油流速整定為0.6-1.5m/s時,保護反映內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。但是,在變壓器外部故障時,由于穿越性故障電流的影響,在導(dǎo)油管中油流速度約為0.4-0.5m/s。因此,為了防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作,故對本站的主變的瓦斯保護可將油流速度整定在1m/s左右。二、縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護反映變壓器繞組和引出線相間短路及繞組匝間短路的保護。容量為6300KVA以上并聯(lián)運行的變壓器,10000KNA及以上單獨運行的變壓器應(yīng)裝設(shè)縱差保護。對于2000KVA以上的變壓器可裝設(shè)電流速斷保護作為變壓器相間短路保護的主保護。但當(dāng)電流速斷保護不能滿足要求是應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護作為變壓器的后備保護。三、相間短路的后備保護。用于反映外部相間短路引起的變壓器過電流,同時作為瓦斯保護和縱差保護或電流速斷保護的后備保護。圖6-4過流保護原理圖其后備保護類型比較多,其中過電流保護,用于降壓變壓器,保護裝置的整定值應(yīng)考慮短路時可能出現(xiàn)的過負荷。復(fù)合電壓〔包括負序電壓及線電壓啟動的過電流保護。負序電流保護和單相式低電壓啟動的過電流保護,用于6300KVA及以上的升壓變壓器。當(dāng)選擇以上保護靈敏性、選擇性不能滿足要求時,可選擇阻抗保護作后備保護。四、接地短路時的零序電流保護變壓器中性點接地運行,應(yīng)裝設(shè)反映外部接地短路的變壓器零序電流保護；變壓器中性點可能接地或不解地運行時,應(yīng)裝設(shè)零序電流、電壓保護。五、過負荷保護對于400KV以上的變壓器,當(dāng)數(shù)臺并聯(lián)運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時,應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護通常只裝設(shè)在一相,其動作時限較長,延時動作與發(fā)出信號。6.3.2變壓器保護的整定方法一、變壓器電流速斷保護對于2000-10000KVA及以下較小容量的變壓器,可采用電流速斷保護作變壓器的主保護。電流速斷保護裝設(shè)在變壓器的電源側(cè),當(dāng)電網(wǎng)為中性點不直接接地系統(tǒng)時,電流速斷保護按兩相式接線；否則按三相式接線。為了提高保護對變壓器高壓側(cè)因出線接地故障的靈敏系數(shù),可采用兩相三繼電器式接線。保護動作電流可按下列之一選擇：1、按大于變壓器負荷側(cè)QUOTEK2點短路時流過保護的最大短路電流,即：<6-1>式中QUOTEKrel可靠系數(shù),對電磁型電流互感器取1.3；QUOTEIkmax最大運行方式下,變壓器低壓側(cè)母線發(fā)生短路故障時,流過保護的最大電流。2、躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流,即<6-2>式中QUOTEIN保護安裝側(cè)變壓器額定電流。取上述兩者較大的為整定值。保護的靈敏度,要求在保護安裝處發(fā)生兩相金屬短路進行校驗,即<6-3>式中QUOTEIkmin2最下運行方式下,保護安裝處兩相短路時的最小短路電流。二、變壓器縱聯(lián)差動保護變壓器縱聯(lián)差動保護在正常運行和外部故障時,由于變壓器的勵磁電流、接線方式和電流互感器誤差等因素的影響,使差動繼電器中有不平衡電流流過,且這些不平衡電流遠比發(fā)電機及線路差動保護的大。因此,減小或消除不平衡電流對差動保護的影響是變壓器差動保護中很重要的問題之一。規(guī)程中規(guī)定：對于6.3KVA及以上廠用工作變和并行運行的變壓器10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護,對于高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器,可裝設(shè)雙重的縱聯(lián)差動保護?？v聯(lián)差動保護應(yīng)符合下列要求：1、應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；2、應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動作；3、差動保護范圍應(yīng)包括變壓器套管及引出線,如不能包括引出線時,應(yīng)采取快速切除故障的輔助措施。變壓器縱差保護與發(fā)電機縱差保護一樣也可以采用比率制動或標(biāo)記制動方式達到外部短路不誤動和內(nèi)部短路靈敏動作的目的。但變壓器的縱差保護需考慮以下問題：1、變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流各不相同。因此,各測電流互感器的型號、變比各不相同,所以各測電流的相位可能不一致,這樣使外部短路時不平衡電流增大,所以變壓器的縱差保護的最大制動系數(shù)比發(fā)電機的最大靈敏度相對較低。2、變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分接頭,有的甚至還要求帶負荷調(diào)壓,使變壓器的縱差保護已調(diào)整的二次電流又被破壞,不平衡電流增大,這使變壓器縱差保護的最小動作電流和制動系數(shù)都要相對增大。3、對于定子繞組的匝間短路,發(fā)電機縱差保護完全無作用。變壓器繞組各側(cè)的匝間短路,通過變壓器的鐵心耦合,改變了各測電流的大小和相位,使變壓器的縱差保護對匝間短路有作用〔匝間短路可視為變壓器的一個新繞組發(fā)生端口短路。4、無論變壓器繞組還是發(fā)電機定子繞組開路故障,縱差保護均不能動作。變壓器依靠瓦斯或壓力保護來反應(yīng)。變壓器因為勵磁電流存在,增大縱差保護的不平衡電流特別是在變壓器空載投入時,勵磁電流急劇增加至數(shù)十倍的額度電流,如不特別考慮將會造成縱差保護誤動作。6.3.3變壓器后備保護相間后備保護配置是為了防止變壓器外部故障引起的過電流及作為變壓器主保護的后備,變壓器應(yīng)裝設(shè)后備保護。保護采用帶低電壓或不帶低電壓閉鎖的過電流保護。如果靈敏度不夠,可采用帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護。一、對于單側(cè)電源的變壓器。后備保護裝設(shè)于電源側(cè),作為差動保護、瓦斯保護的后備或相鄰元件的后備。二、對于多側(cè)電源的變壓器,變壓器各側(cè)均應(yīng)裝設(shè)后備保護；作為變壓器差動保護的后備,要求它動作后啟動總出口繼電器。作為各電壓側(cè)母線和線路的后備保護,要求它動作后跳開本側(cè)的斷路器,作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護。三、變壓器過負荷保護為了防止變壓器在超過允許負載能力下運行,需要裝設(shè)過負荷保護裝置。由于變壓器的過負荷一般是三相對稱的,因此,過負荷保護只需接入一項電流,各側(cè)的過負荷保護均經(jīng)過同一時間繼電器延時發(fā)出信號。保護的安裝地點應(yīng)能夠反應(yīng)變壓器所有繞組的過負荷情況,對于雙繞組升壓變壓器,過負荷保護通常裝設(shè)在低壓側(cè)。對于雙繞組降壓變壓器,過負荷保護裝設(shè)在高壓側(cè)。四、變壓器過電流保護為了防止變壓器外部短路,并作為內(nèi)部故障的后備保護,一般變壓器上應(yīng)裝設(shè)過電流保護。對單側(cè)電源的變壓器,保護裝置的電流互感器安裝在電源側(cè),以便在發(fā)生變壓器內(nèi)部故障而瓦斯或差動保護拒動時,由過電流保護經(jīng)整定時限動作后,作用于變壓器兩側(cè)斷路器跳閘。第7章配電裝置設(shè)計配電裝置是變電站的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的連接方式,由開關(guān)設(shè)備、保護和測量電路、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成,用來接受和分配電能的裝置。配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求：1、配電裝置的設(shè)計必須貫徹執(zhí)行國家建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟政策。2、保證運行可靠。按照系統(tǒng)和自然條件,合理選用設(shè)備,在布置上力求整齊、清晰,保證具有足夠的安全距離。3、便于檢修、巡視和操作。4、在保證安全的前提下,布置緊湊,力求節(jié)約材料和降低造價。5、安裝和擴建方便。配電裝置設(shè)計的基本步驟：1、根據(jù)配電裝置的電壓等級、電器的型式、出線多少和方式、有無電抗器、地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式；2、擬定配電裝置的配置圖；3、按照所選設(shè)備的外形尺寸、運輸方法、檢修及巡視的安全和方便等要求,遵照《配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定,并參考各種配電裝置的典型設(shè)計和手冊,設(shè)計繪制配電裝置的平、斷面圖。普通中型配電裝置,我國有豐富的經(jīng)驗,施工、檢修和運行都比較方便,抗震能力好,造價比較低,缺點是占地面積較大；半高型配電裝置占地面積為普通中型的47%,而總投資為普通中型的98.2%,同時,該型布置在運行檢修方面除設(shè)備上方有帶電母線外,其余布置情形與中型布置相似,能適應(yīng)運行檢修人員的習(xí)慣與需要。高型一般適用于220kV及以上電壓等級。本變電站有二個電壓等級,110kV主接線采用單母分段,配電裝置采用屋外中型單列布置；10kV配電裝置套高壓開關(guān)柜布置。母線間距2.5m,主道路寬4m,變壓器周邊有6m空余,10kV主控室面積為20×9m2具體間距見圖紙。第8章防雷保護設(shè)計8.1變電站的防雷保護具有以下特點一、變電站屬于"集中型"設(shè)計,直接雷擊防護以避雷針為主。二、變電站設(shè)備與架空輸電線相聯(lián)接,輸電線上的過電壓波會運動至變電站,對電氣設(shè)備過程威脅。因此變電站要對侵入波過電壓進行防護,主要手段是避雷器。三、變電站內(nèi)都安裝有貴重的電氣設(shè)備,如變壓器等,這些電氣設(shè)備一旦受損,一方面會對人民的生活和生產(chǎn)帶來巨大損失,造成嚴(yán)重后果；另一方面,這些設(shè)備的修復(fù)困難,需要花費很長時間和大量金錢,給電力系統(tǒng)本身帶來重大經(jīng)濟損失。所以變電站要采取周密的過電壓防護措施。四、為了充分發(fā)揮防雷設(shè)備的保護作用,變電站應(yīng)有良好的接地系統(tǒng)。8.2變電站直擊雷防護戶外配電裝置一般都采用避雷針做為直擊雷保護,本變電站直擊雷防護采用避雷針。110kV配電裝置構(gòu)架高12.5m。屋內(nèi)配電裝置鋼筋焊接組成接地網(wǎng),并可靠接地。本站避雷針設(shè)置見附圖。8.3侵入波過電壓防護已在輸電線上形成的雷閃過電壓,會沿輸電線路運動至變電站的母線上,并對與母線有聯(lián)接的電氣設(shè)備構(gòu)成威脅。在母線上裝設(shè)避雷器是限制雷電侵入波過電壓的主要措施。8.4進線段保護所謂進線段保護是指臨近變電站1～2km一段線路上的加強型防雷保護措施。當(dāng)線路無避雷線時,這段線路必須架設(shè)避雷線；當(dāng)沿線路全長架設(shè)避雷線時,則這段線路應(yīng)有更高的耐雷水平,以減少進線段內(nèi)繞擊和反擊的概率。8.5變壓器中性點的防雷保護：三繞組變壓器只要在低壓任一相繞組直接出口處裝一個避雷器即可。110kV中性點有效接地系統(tǒng),若變壓器不是采用全絕緣,則應(yīng)在中性點加裝一臺避雷器。8.6避雷針裝設(shè)應(yīng)注意問題應(yīng)妥善采用獨立避雷針和構(gòu)架避雷針,其聯(lián)合保護范圍應(yīng)覆蓋全所保護對象。根據(jù)《電力設(shè)備過電壓保護技術(shù)規(guī)程》SDJ7—76規(guī)定：獨立避雷針〔線宜設(shè)獨立的接地裝置,避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于3m。110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在其構(gòu)架或房頂上；6kV及以上的配電裝置,允許將避雷針裝在其構(gòu)架或房頂上；35KV及以下高壓配電裝置,構(gòu)架或房頂上不宜裝設(shè)避雷針。裝在構(gòu)架上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)連接,并應(yīng)在其附近裝設(shè)集中接地裝置。避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至變壓器,接地線與接地網(wǎng)的的地下連接點,沿接地體的長度不得小于15m。在主變壓器的門型構(gòu)架上,不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線。110kV及以上配電裝置,可將線路的避雷線引接到出線門型架上；35KV配電裝置可將線路的避雷線引接到出線門型架上,但應(yīng)集中接地裝置。我國規(guī)程規(guī)定:<1>110KV及以上的配電裝置,一般將避雷針在構(gòu)架上。但是在土壤電阻率ρ﹥m的地區(qū),仍宜裝設(shè)獨立避雷針,以免發(fā)生反擊;<2>35KV及以下的配電裝置應(yīng)采用獨立避雷針來保護;<3>10KV的配電裝置,在ρ﹥的地區(qū)宜采用獨立避雷針,在ρ﹤的地區(qū)容許采用構(gòu)架避雷針。變電站的直擊雷防護設(shè)計內(nèi)容主要是選擇避雷針的指數(shù)、高度、裝設(shè)位置、驗算它們的保護范圍、應(yīng)有的接地電阻、防雷接地裝置的設(shè)計等。8.7變電站防雷設(shè)計計算防止雷電直擊的主要電氣設(shè)備是避雷針,避雷針由接閃器和引下線、接地裝置等構(gòu)成。避雷針的位置確定,是變電所防雷設(shè)計的關(guān)鍵步驟。首先應(yīng)根據(jù)變電所電氣設(shè)備的總平面布置圖確定,避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng)符合各種規(guī)程范圍的要求,初步確定避雷針的安裝位置后再根據(jù)下列公式進行,校驗是否在保護范圍之內(nèi)。單根避雷針的保護范圍應(yīng)按下列公式確定：〔8-1式中：——被保護物高度；——避雷針的高度；——每