110KV變電所繼電保護設(shè)計.doc

蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)摘要電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和安全穩(wěn)定運行，給國民經(jīng)濟和社會發(fā)展帶來了巨大動力和效益。但是，電力系統(tǒng)一旦發(fā)生自然或人為故障，如果不能及時有效控制，就會失去穩(wěn)定運行，使電網(wǎng)瓦解，并造成大面積停電，給社會帶來災(zāi)難性的后果。繼電保護（包括安全自動裝置）是保障電力設(shè)備安全和防止及限制電力系統(tǒng)長時間大面積停電的最基本、最重要、最有效的技術(shù)手段。許多實例表明，繼電保護裝置一旦不能正確動作，就會擴大事故，釀成嚴重后果。因此，加強繼電保護的設(shè)計和整定計算，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要工作。為滿足電網(wǎng)對繼電保護提出的可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求，充分發(fā)揮繼電保護裝置的效能，必須合理的選擇保護的定值，以保持各保護之間的相互配合關(guān)系。做好電網(wǎng)繼電保護定值的整定計算工作是保證電力系統(tǒng)安全運行的必要條件。關(guān)鍵詞：電氣主接線，繼電保護，整定計算，無功補償AbstractThe continuous d evelopment of power system and the safe and stable operation, to the national economic and social development has brought the huge power and efficiency. However, the power system in the event of a natural or man-made fault, if not timely and effective control, will lose its stable operation, make the power grid collapse, and causing blackouts, have disastrous consequences for society. Relay protection (including security automatic device) is the guarantee electric power equipment safety and to prevent and limit of power system blackouts for a long time the most basic, most important, the most effective technological means. Many examples show that the relay protection device once cant correct operation, will expand the accident, have serious consequences. Therefore, strengthen the design of relay protection setting calculation and, is an important work to ensure the safe and stable operation of the grid.To satisfy the reliability of the power grid for relay protection, selectivity, sensitivity, quick-acting, give full play to the efficiency of relay protection device, must choose a reasonable protection fixed value, to keep the interaction relationship between the various protection. Do network setting calculation of relay protection setting is the necessary condition to ensure the safe operation of the power system.Key Words：Main electrical wiring，Protection，Setting Calculation，Reactive power compensation目 錄緒 論1第一章 設(shè)計任務(wù)及資料分析21.1 研究背景21.2 本次設(shè)計任務(wù)21.3 資料分析3第二章 電氣主接線方案52.1 主變壓器的選擇52.1.1 主變壓器的類型52.1.2 主變壓器臺數(shù)和容量的選擇62.1.3 選定變壓器62.2 電氣主接線的設(shè)計72.2.1 設(shè)計原則72.2.2 設(shè)計要求72.3 主接線方案的選擇比較82.3.1 110KV側(cè)母線接線形式82.3.2 35KV和10KV側(cè)母線的接線形式9第三章 短路電流計算103.1 電抗計算103.2 短路計算12第四章 電氣設(shè)備的選擇與校驗154.1電氣設(shè)備選擇154.1.1電氣設(shè)備選擇的一般原則154.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件154.2斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗164.2.1 110kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗174.2.2 35kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗194.2.3 10kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗214.3導(dǎo)體的選擇和校驗234.3.1導(dǎo)體的選擇與檢驗方法234.3.2 35kv母線選擇及校驗254.3.3 10kv母線選擇及校驗254.4 電壓互感器和電流互感器的選擇264.4.1 110kv側(cè)電流互感器的選擇264.4.2 35kv側(cè)電流互感器的選擇274.4.3 10kv側(cè)電流互感器的選擇284.4.4 110kV側(cè)電壓互感器的選擇284.4.5 35kV側(cè)電壓互感器的選擇284.4.6 10kV側(cè)電壓互感器的選擇294.5熔斷器的選擇294.5.1 熔斷器概述294.5.2 35kV側(cè)熔斷器的選擇294.5.3 10KV側(cè)熔斷器的選擇304.6避雷器的選擇304.6.1避雷器的配置304.6.2避雷器的選擇30第五章 繼電保護配置及整定計算305.1 繼電保護的基本知識305.2方案比較325.3 線路保護的配置及整定計算345.3.1 110kV線路L1的保護配置與整定345.3.2 35kV線路L2保護配置與整定365.4 變壓器保護的配置及整定計算415.4.1 變壓器的瓦斯保護415.4.2 變壓器的差動縱聯(lián)保護425.4.3相間短路后備保護465.4.5 過負荷保護485.5母線的保護配置及整定計算495.5.1、35kV單母線分段接線的整定計算495.5.2 10kV側(cè)單母線分段接線的整定計算50第六章 無功補償設(shè)計516.1 無功補償?shù)脑瓌t與基本要求516.1.1 無功補償?shù)脑瓌t516.1.2 無功補償?shù)幕疽?16.2 補償裝置選擇及容量確定516.2.1 補償裝置的確定516.2.2 補償裝置容量的選擇52III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)。變電站使電廠或上級電站經(jīng)過調(diào)整后的電能書送給下級負荷，是電能輸送的核心部分。其功能運行情況、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，系統(tǒng)保護環(huán)節(jié)將動作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿?，給生產(chǎn)生活帶來很大不利。因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。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。這就要求變電所的一次部分經(jīng)濟合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經(jīng)濟服務(wù)。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，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。將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。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護裝置，這些保護裝置是根據(jù)下級負荷地短路、最大負荷等情況來整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷應(yīng)跳閘保護，并且，現(xiàn)在的跳閘保護整定時間已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自動重合閘裝置會迅速和閘恢復(fù)供電。這對于保護下級各負荷是十分有利的。這樣不僅保護了各負荷設(shè)備的安全利于延長是使用壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性，這對于提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效的。工業(yè)產(chǎn)品的效率提高也就意味著產(chǎn)品成本的降低，市場競爭力增大，進而可以使企業(yè)效益提高，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出更大的貢獻。生活用電等領(lǐng)域的供電可靠性，可以提高人民生活質(zhì)量，改善生活條件等。可見，變電站的設(shè)計是工業(yè)效率提高及國民經(jīng)濟發(fā)展的必然條件。第一章 設(shè)計任務(wù)及資料分析1.1 研究背景我國電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展大致經(jīng)過了四個階段，上世紀50年代開始晶體管型繼電保護研究；70年代中期開始集成電路型繼電保護研究；80年代初開始微機繼電保護研究，并逐步形成完整系列取代晶體管型繼電保護；90年代隨著微機保護硬件結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)方面日趨成熟，我國繼電保護進入了微機保護的時代，目前國內(nèi)220500KV線路已全部使用了微機保護。常見型號：RGP101保護裝置，RGP501測控裝置。繼電保護技術(shù)未來趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。1.2 本次設(shè)計任務(wù) 電源情況電壓等級：中堡變電所的電壓等級為110/35/10kV，110kV是本變電所的電源電壓，35kV和10kV是二次電壓。電源進線：以110kV雙回路與相距29km的永登變電所相連，以35kV單回路與相距16km的連城火電廠相連。中堡變電所位置示意圖如下圖所示。永登變電所：最大運行方式1800MW、XSmin=0.4（SB=100MVA）；最小運行方式1500MW、XSmin=0.5（SB=100MVA）；系統(tǒng)的正、負序阻抗相等，零序阻抗XS0=0.35；cos=0.85，Tmax取5200h，輸電線零序阻抗為3倍正序阻抗。連城火電站：裝機容量為450MW，10.5 kV ，cos=0.8，Xd=0.195，Tmax 取6000h；站內(nèi)主變壓器為463MVA，Yd11接線，uk%=8.5； 站內(nèi)10kV負荷（包括所用電）為15MW，cos=0.8； 最小運行方式為停用兩臺發(fā)電機。中堡變電所各電壓等級負荷數(shù)據(jù)如下表所示。電壓等級（kV）用電單位最大負荷(MW)cos用電類別負荷同時率備注35藍星動力5.50.850.9縣電石廠7.00.85、0.9隴興硅廠6.50.85、0.9銀星冶煉廠8.50.85、0.9坪城變4.50.85、0.9備用10.010醫(yī)院0.80.850.85有備用電源化工廠2.00.850.85羅城變2.50.850.85鐵路用電0.9 0.850.85有備用電源電機廠1.0 0.850.85農(nóng)用電0.50.850.85備用5.02回注：年最大負荷利用小時均取為Tmax=4800h，線路損耗取5%。 自然條件該變電所所址地勢平坦，交通方便，無特殊環(huán)境污染。本所所在地區(qū)的平均海拔1750m，年最高氣溫36，年最低氣溫-20，年平均氣溫5.9，年最熱月平均最高氣溫27，年雷暴日數(shù)22日，年平均降水量300mm左右，無霜期126天。土壤性質(zhì)以砂質(zhì)黏土為主。1.3 資料分析本次設(shè)計的變電所為110kv的終端變電所，其電壓等級有110kv，35kv，10kv。 其中，110kv為雙回路進線，35kv單回路與連城電廠相連，35kv和10kv的用戶均為城郊的小型工廠，用電負荷較大且用電類別高。隨著城鎮(zhèn)經(jīng)濟的快速發(fā)展，在未來的幾年內(nèi)擴建的可能性大，所以變壓器的選擇考慮大容量的，盡量滿足未來幾年的發(fā)展需要。待建變電站選擇在地勢平坦區(qū)為以后的擴建提供了方便。初期投入兩臺變壓器，當一臺故障或檢修時，另一臺主變壓器的容量應(yīng)能滿足該站總負荷的60%，并且在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)滿足一、二級負荷的需要。第二章 電氣主接線方案2.1 主變壓器的選擇2.1.1 主變壓器的類型1、相數(shù)的確定在330kv及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可選用單相變壓器。2、繞組數(shù)的確定在有三種電壓等級的變電站中，如果變壓器各側(cè)繞組的通過容量均達到變壓器額定容量的15%及以上，或低壓側(cè)雖然無負荷，但需要在該側(cè)裝無功補償設(shè)備時，宜采用三繞組變壓器。3、繞組連接方式的確定變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和角接，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用星接，35KV也采用星接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。4、結(jié)構(gòu)型式的選擇三繞組變壓器在結(jié)構(gòu)上有兩種基本型式。(1)升壓型。升壓型的繞組排列為：鐵芯中壓繞組低壓繞組高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。(2)降壓型。降壓型的繞組排列為：鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。(3)應(yīng)根據(jù)功率傳輸方向來選擇其結(jié)構(gòu)型式。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。5、調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。無勵磁調(diào)壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變分接頭較多，調(diào)壓范圍可達30%，且分接頭可帶負荷調(diào)節(jié)，但有載調(diào)壓變壓器不能并聯(lián)運行，因為有載分接開關(guān)的切換不能保證同步工作。根據(jù)變電所變壓器配置，應(yīng)選用無載調(diào)壓變壓器。2.1.2 主變壓器臺數(shù)和容量的選擇1、主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。2、根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮當一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部I類負荷和大部分II類負荷(220kV及以上電壓等級的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負荷和II類負荷)，即 最大綜合計算負荷的計算： 式中， 各出線的遠景最大負荷； m 出線回路數(shù)； 各出線的自然功率因數(shù)；同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.80.95之間；線損率，取5%。因此，由原始材料可得：35kv側(cè)：10kv側(cè)：則總的負荷為： 因此主變?nèi)萘繛椋?.1.3 選定變壓器選定變壓器的型號SFS7-40000/110,其技術(shù)參數(shù)如下：額定容量KVA電壓組合及分接范圍聯(lián)接組別號空載損耗KV負載損耗KV空載電流短路阻抗高壓KV中壓KV低壓KV400003710.5YNyn0d1148.21890.73高中：10.5高低：17.5-18.7中低：6.52.2 電氣主接線的設(shè)計2.2.1 設(shè)計原則電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它的確定主對電力系統(tǒng)有著非常大的影響?？梢哉f是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。因此必須通過多方面的比較，確定合理的主接線方式。1、對于一級負荷，必須有兩個獨立的電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電 。2、對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。3、對于三級負荷一般只需一個電源供電。2.2.2 設(shè)計要求主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求（一）可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)荷分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。主接線可靠性的具體有以下幾點：1、斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；2、斷路器或者母線故障一級母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電；3、盡量避免變電站全停電的可能性。（二）靈活性主接線應(yīng)滿足再調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。1、調(diào)度時，應(yīng)可以靈活的投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。2、檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不致影響電網(wǎng)的運行和對用戶的供電。3、擴建時，可以容易地從初期接線過渡到終期接線。（三） 經(jīng)濟性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求得前提下做到經(jīng)濟合理。1、投資省(1) 主接線力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；(2) 要能使繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；(3) 要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。2、占地面積少主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積小。3、電能損失少經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，變電站接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。2.3 主接線方案的選擇比較2.3.1 110KV側(cè)母線接線形式(一) 內(nèi)橋形接線1、 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。2、 缺點：（1）、變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路暫時停運；（2）、連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；（3）、出線斷路器檢修時，線路要在此期間停運。內(nèi)橋接線簡單，使用設(shè)備少（相對于單母分段接線少用兩臺斷路器），造價低，有一定的可靠性與靈活性，易發(fā)展。但只適用于容量小的發(fā)電廠、變電站，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故障率較高的情況。(二) 外橋接形線1、 優(yōu)點：同內(nèi)橋形接線2、 缺點：（1）、線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運；（2）、橋連斷路器時，兩個回路需解列運行。（3）、變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時期停運。外橋適用于較小容量的發(fā)電廠變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較小的情況。此外，當線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線方式。綜合以上兩種接線方式的優(yōu)缺點，同時結(jié)合目前電網(wǎng)運行當中的經(jīng)驗，參照當前變電站的普遍的接線形式，決定110kV母線接線方式采用內(nèi)橋形的接線方式（由于內(nèi)、外橋形接法所用的設(shè)備數(shù)量是一樣的，因此就不需再進行經(jīng)濟性的比較了）。2.3.2 35KV和10KV側(cè)母線的接線形式(一) 單母分段接線1、 優(yōu)點：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，兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。2、 缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線出現(xiàn)交叉跨越；擴建事需要向兩個方向均衡擴建。單母分段接線同樣具有接線簡單清晰、投資經(jīng)濟、運行操作方便的優(yōu)點；可靠性也有一定的提高；同時它還適用于10kV配電出線回路數(shù)為6回，35kV出線回路數(shù)為4回的變電站。(二）單母分段兼旁路母線接線單母分段接線簡單清晰，運行方便，有了分段斷路器兼旁路母線，檢修與它相連的任一回路的斷路器時，該回路便可以不停電，從而提高供電的可靠性。這樣不需增設(shè)專用旁路斷路器，可以減少投資。綜合以上兩種接線方式的優(yōu)缺點，同時結(jié)合目前電網(wǎng)運行當中的經(jīng)驗，單母分段的運行方式已普遍運用于目前變電站35kV、10kV側(cè)，可靠性、靈活性以得到充分的肯定，因此決定35kV、10kV母線接線方式采用單母分段的接線方式（由于35kV、10kV出線的數(shù)量是一定的，所以若采用帶旁母的接線方式的話，必定會增加投資，因此在經(jīng)濟性方面，單母分段接線方式要比單母分段兼旁路斷路器的接線方式更能節(jié)省投資）。如圖示：第三章 短路電流計算3.1 電抗計算基準值的選?。?，取各側(cè)平均額定電壓.（115/37/10.5）1、廠用變壓器：2、主變壓器：歸算到110KV側(cè)變壓器阻抗的有名值： 3、線路：線路阻抗有名值，L11L12Xs-1Xs-2大方式小方式零序大方式小方式零序標幺值0.080.080.01880.02360.01650.01880.02360.0165a. 110kv側(cè)最大、最小阻抗有名值：b. 35kv側(cè)線路阻抗歸算到110kv側(cè)的有名值：4、發(fā)電機：5、系統(tǒng)：正常工作時三相對稱運行，發(fā)生三相短路時短路電流最大，所以選取系統(tǒng)最大運行方式時的阻抗進行短路計算，即最小運行方式：，。3.2 短路計算由于兩臺主變壓器完全相同其中性點的電位相等，因此等值網(wǎng)絡(luò)圖可簡化為：最小運行方式：（1）110KV側(cè)短路電流計算（f1點短路）：沖擊電流：全電流最大有效值：短路電流容量： （2）35KV側(cè)母線短路電流計算（f2點短路）：沖擊電流：全電流最大有效值：短路電流容量： 最小運行方式：（3）10KV側(cè)母線短路電流計算（f3點短路）：沖擊電流：全電流最大有效值：短路電流容量：最小運行方式： 短路電流計算表：短路計算項目基 值電 壓(kV)基 值 電 流（kV）短路電流周期分量穩(wěn) 態(tài)短 路電 流短路電流沖擊值(kA)全電流最大有效值(kA)短路容量(MVA)公式短路點編號標幺值有名值（KA）有名值（kA）d1最大運行 方式1150.503.27551.641.644.192.48313.3d2最大運行 方式371.562.91294.544.5411.596.86291.28最小運行 方式371.562.70274.214.21d2最大運行 方式10.55.502.331512.8212.8232.6919.25222.04最小運行 方式10.55.501.78249.829.82第四章 電氣設(shè)備的選擇與校驗4.1電氣設(shè)備選擇4.1.1電氣設(shè)備選擇的一般原則1 、應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；2 、應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核；3、 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；4 、與整個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致；5、 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；6 、選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準。4.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1、長期工作條件（1）電壓 選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug，即：UmaxUg。（2）電流選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即IeIg。由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。（3）機械荷載所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。2、短路穩(wěn)定條件（1）校驗的一般原則 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，應(yīng)按嚴重情況校驗。 用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 （2）短路的熱穩(wěn)定條件 式中 在計算時間t秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)； It秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA）； t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）。 （3）短路的動穩(wěn)定條件 I 式中短路沖擊電流峰值（kA）； I短路全電流有效值（kA）； 電器允許的極限通過電流峰值（kA）； 電器允許的極限通過電流有效值（kA）。3、絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當?shù)倪^電壓保護設(shè)備。4.2斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗高壓斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并且經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)方面都比較厚才能確定。根據(jù)目前我國高壓斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10Kv220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當少油斷路器不能滿足要求時，可以選用斷路器。高壓斷路器選擇的技術(shù)條件如下：額定電壓選擇： 額定電流選擇： 額定開斷電流選擇： 額定關(guān)合電流選擇： 熱穩(wěn)定校驗： 動穩(wěn)定校驗： 隔離開關(guān)的選擇，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來開斷和接通負荷電流及短路電流，故沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗項目與斷路器相同。4.2.1 110kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗1.斷路器的選擇和校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇： （2） 額定電流選擇： （3）額定開斷電流選擇：由上述短路計算得，所以， （4）額定關(guān)合電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的高壓斷路器的型號為LW6110/2500，技術(shù)參數(shù)如下表：表4-1 LW6110/1200技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A額定開斷電流/kA動穩(wěn)定電流/kA熱穩(wěn)定電流/kA固有分閘時間/S4sLW6110/2500110250031.5125800.07（5）熱穩(wěn)定校驗： 設(shè)后備保護動作時間 1.9s，所選斷路器的固有分閘時間 0.07，選擇熄弧時間 t =0.03S。則短路持續(xù)時間 t =1.9+0.07+0.03 =2s。因為電源為無限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時間大于1s而忽略不計則 短路熱效應(yīng) 允許熱效應(yīng) 所以， 即滿足熱穩(wěn)定校驗。 （6）動穩(wěn)定校驗： 根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)， 由110kV短路計算結(jié)果得， 所以， 即滿足動穩(wěn)定校驗。2.隔離開關(guān)的選擇與校驗隔離開關(guān)的選擇，沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗項目與斷路器相同。選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的隔離開關(guān)的型號為GW4110/2500，其技術(shù)參數(shù)如下表：表4-2 GW4110/2500技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A動穩(wěn)定電流/kA熱穩(wěn)定電流/kA4sGW4110/2500110250010040（3）熱穩(wěn)定校驗： 所以 即滿足熱穩(wěn)定校驗。 （4）動穩(wěn)定校驗：根據(jù)表4-2數(shù)據(jù)，由110kV短路計算結(jié)果得，所以， 滿足動穩(wěn)定校驗。4.2.2 35kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗1.斷路器的選擇和校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： （3）額定開斷電流選擇：由上述短路計算得， 所以， （4）額定關(guān)合電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的高壓斷路器的型號為LW835/1600，技術(shù)參數(shù)如下表：表4-3LW835/1600技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A額定開斷電流/kA動穩(wěn)定電流/kA熱穩(wěn)定電流/kA固有分閘時間/S額定關(guān)合電流/kA4sLW835/16003516002563250.0463（5）熱穩(wěn)定校驗： 設(shè)后備保護動作時間 1.9s，所選斷路器的固有分閘時間 0.04，選擇熄弧時間 t =0.03S。則短路持續(xù)時間 t =1.9+0.04+0.03 =1.97s。則短路熱效應(yīng) 允許熱效應(yīng) 所以， 即滿足熱穩(wěn)定校驗。 （6）動穩(wěn)定校驗： 根據(jù)表4-3數(shù)據(jù)，由35kV短路計算結(jié)果得，所以， 即滿足動穩(wěn)定校驗。2.隔離開關(guān)的選擇與校驗隔離開關(guān)的選擇，沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗項目與斷路器相同。選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的隔離開關(guān)的型號為GN235T/1000，其技術(shù)參數(shù)如下表：表4-4 GN235T/1000技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A動穩(wěn)定電流/kA熱穩(wěn)定電流/kA5sGN235T/10003510006027.5（3）熱穩(wěn)定校驗： 所以， 即滿足熱穩(wěn)定校驗。 （4）動穩(wěn)定校驗：根據(jù)表6-4數(shù)據(jù)，由35kV短路計算結(jié)果得， 所以， 即滿足動穩(wěn)定校驗。由于按按該母線最大工作電流選定的斷路器和隔離開關(guān)是該電壓級別的最小型號，那么如果按各個負荷算計出來的工作電流選擇的設(shè)備至少也應(yīng)是這個型號。4.2.3 10kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗1.斷路器的選擇和校驗選擇最大負荷支路進行最大持續(xù)工作電流計算，則有 選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： （3）額定開斷電流選擇：由上述短路計算得， 所以， （4）額定關(guān)合電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的高壓斷路器的型號為LN2-10/1250，技術(shù)參數(shù)如下表：表4-5 LN2-10/1250技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A額定開斷電流/kA動穩(wěn)定電流/kA熱穩(wěn)定電流/kA固有分閘時間/S4sLN2-10/12501012502563250.05熱穩(wěn)定校驗： 設(shè)后備保護動作時間 1.9s，所選斷路器的固有分閘時間 0.05s，選擇熄弧時間 t =0.03s。則短路持續(xù)時間 t =1.9+0.05+0.03 =1.98s。 短路熱效應(yīng) 允許熱效應(yīng) 所以， 即滿足熱穩(wěn)定校驗。 （6）動穩(wěn)定校驗： 根據(jù)表4-5數(shù)據(jù)， 由10kV短路計算結(jié)果得， 所以， 即滿足動穩(wěn)定校驗。由于按按該母線最大工作電流選定的斷路器是該電壓級別的最小型號，那么如果按各個負荷算計出來的工作電流選擇的設(shè)備至少也應(yīng)是這個型號。2.隔離開關(guān)的選擇與校驗隔離開關(guān)的選擇，沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗項目與斷路器相同。選擇及校驗過程如下：選擇第大負荷支路進行最大持續(xù)工作電流值進行選擇，則有（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的隔離開關(guān)的型號為GN210/2000，其技術(shù)參數(shù)如下表：表4-6 GN210/2000技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A動穩(wěn)定電流/kA熱穩(wěn)定電流/kA5sGN210/20001020008536（3）熱穩(wěn)定校驗： 所以， 即滿足熱穩(wěn)定校驗。 （4）動穩(wěn)定校驗： 根據(jù)表4-6數(shù)據(jù)， 由10kV短路計算結(jié)果得， 所以， 即滿足動穩(wěn)定校驗。對于其他支路由于在滿足動穩(wěn)定行的前提下，按支路的最大工作電流選定的隔離開關(guān)是該級別的最小型號，那么如果按其他各個負荷算計出來的工作電流選擇的設(shè)備至少也應(yīng)是這個型號。斷路器隔離開關(guān)110kV側(cè)LW6110/1200GW4110/250035kV側(cè)LW835/1600GN235T/100010kV側(cè)LN2-10/1250GN210/2000表4.7斷路器-隔離開關(guān)選擇一覽表4.3導(dǎo)體的選擇和校驗4.3.1導(dǎo)體的選擇與檢驗方法裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按導(dǎo)體截面，電暈（對110kV及以上電壓的母線），動穩(wěn)定性和機械強度，熱穩(wěn)定性來選擇和校驗，同時也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。一般來說，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合導(dǎo)體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。導(dǎo)體的選擇校驗條件如下：一、導(dǎo)體截面的選擇： 1、按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇 當實際環(huán)境溫度不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度時，其長期允許電流應(yīng)該用下式修正 式中 綜合修正系數(shù)。不計日照時，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)為 式中, 導(dǎo)體的長期發(fā)熱最高允許溫度，裸導(dǎo)體一般為； 導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體一般為。 由載流量可得，正常運行時導(dǎo)體溫度為 必須小于導(dǎo)體的長期發(fā)熱最高允許溫度2、按經(jīng)濟電流密度選擇按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計算費用最小。除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數(shù)大，傳輸容量大，長度在20米以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。 經(jīng)濟截面積用下式計算： 式中， 正常運行方式下導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計算式不考慮過負荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷； 經(jīng)濟電流密度，常用導(dǎo)體的值，可根據(jù)最大負荷利用時數(shù)，由經(jīng)濟電流密度曲線中查出來。按經(jīng)濟電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)盡量接近上式計算出的經(jīng)濟截面積。二、導(dǎo)體的校驗：電暈電壓校驗220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70鋼芯鋁絞線，或220kV采用了外徑不小于30型或110kV采用了外徑不小于20型的管形導(dǎo)體時，可不進行電暈電壓校驗。熱穩(wěn)定校驗 按最小截面積進行校驗 當所選導(dǎo)體截面積時，即滿足熱穩(wěn)定性要求。4.3.2 35kv母線選擇及校驗按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇：查矩形導(dǎo)體長期允許載流量表，每相選用單條608mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時允許電流，集膚系數(shù)為，環(huán)境溫度為34度時的允許電流為：，滿足長期發(fā)熱條件要求。熱穩(wěn)定校驗：由前面計算的短路電流熱效應(yīng)：短路前導(dǎo)體的工作溫度為：由插值法得：所選截面，能滿足熱穩(wěn)定性要求4.3.3 10kv母線選擇及校驗按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇：查矩形導(dǎo)體長期允許載流量表，每相選用單條1008mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時允許電流，集膚系數(shù)為，環(huán)境溫度為34度時的允許電流為：，滿足長期發(fā)熱條件要求。熱穩(wěn)定校驗：短路電流熱效應(yīng)：短路前導(dǎo)體的工作溫度為：由插值法得： 所選截面，能滿足熱穩(wěn)定性要求。表4-8 母線選擇結(jié)果35kV母線LMY60810kV母線LMY10084.4 電壓互感器和電流互感器的選擇額定電壓的選擇：電流互感器的額定電壓不得低于其安裝回路的電網(wǎng)額定電壓，即 電流互感器的額定電流不得低于其所在回路的最大持續(xù)工作電流,即 為了保證電流互感器的準確級，應(yīng)盡可能接近。4.4.1 110kv側(cè)電流互感器的選擇額定電壓：額定電流：查表，選用選LVQB-110-2500/5型，如下表所示：表4-9 LVQB-110-2500/5技術(shù)參數(shù)型號額定電壓（KV）額定電流比(A)額定二次電流(A)3s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LVQB-110-2500/51102500/55或150125因為，所以。 動穩(wěn)定校驗： 所以， 滿足要求。 熱穩(wěn)定校驗： 所以， 滿足要求。4.4.2 35kv側(cè)電流互感器的選擇額定電壓：額定電流： 查表，選用型，如下表所示：型號額定一次電流（A）級次組合二次負荷()10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級LCW-3515-15000.5/32428（0.5）5（3）65100表4-10 LCW-35技術(shù)參數(shù)因為，所以。 動穩(wěn)定校驗： 所以， 滿足要求。 熱穩(wěn)定校驗： 所以， 滿足要求。4.4.3 10kv側(cè)電流互感器的選擇額定電壓：額定電流：查表，選用LBJ1010001500/5型，如下表所示：表4-11 LBJ1010001500/5技術(shù)參數(shù)型號額定電流比(A)級次組合10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LBJ-1010001500/50.5/D155090因為，所以。 動穩(wěn)定校驗：所以， 滿足要求。 熱穩(wěn)定校驗： 所以， 滿足要求。4.4.4 110kV側(cè)電壓互感器的選擇1一次電壓：2二次電壓：3準確等級：1級查表，選擇JCC110型。4.4.5 35kV側(cè)電壓互感器的選擇1一次電壓：2二次電壓：3準確等級：1級由以上查表，選擇JDJ35型。4.4.6 10kV側(cè)電壓互感器的選擇1一次電壓：2二次電壓：3準確等級：1級由以上查表，選擇JDZ10型。表4-12電壓互感器技術(shù)參數(shù)型式額定變比在下列準確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)0.5級1級3級單相(屋外式)JCC-11050010002000JDJ-3535000/1001502506001200JDZ-1010000/100801503005004.5熔斷器的選擇4.5.1 熔斷器概述熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。熔斷器的主要元件是一種易于熔斷的熔斷體，簡稱熔體，當通過熔體的電流達到或超過一定值時，由于熔體本身產(chǎn)生的熱量，使其溫度升高，達到金屬的熔點時，熔斷切除電源，因而完成過載電流或短路電流的保護。按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌開式、屋內(nèi)式。對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓，額定電流必須大于回路的最大工作持續(xù)電流，開斷電流必須大于或等于短路沖擊電流。在本站中，熔斷器只用于保護電壓互感器 ，其只需按額定電壓及斷流容量（S）兩項來選擇。當短路容量較大時，可考慮在熔斷器前串聯(lián)限流電阻。4.5.2 35kV側(cè)熔斷器的選擇選擇RN235/1000型跌開式熔斷器，額定電壓35kV，滿足要求，斷流容量1000MVA，需加一定得限流電阻方滿足要求。最大開斷電流700kA，大于短路沖擊電流11.5909kA。4.5.3 10KV側(cè)熔斷器的選擇 選擇RN210型戶內(nèi)熔斷器，額定電壓10kV，滿足要求，斷流容量1000MVA，滿足要求。最大開斷電流350kA，大于短路沖擊電流32.691kA，滿足校驗。4.6避雷器的選擇4.6.1避雷器的配置1、配電裝置的每組母線上，均裝設(shè)避雷器。2、三繞組變壓器的低壓側(cè)一相上設(shè)置一組避雷器。3、變壓器高、低壓側(cè)中性點均裝置避雷器。變電所避雷器的配置詳見電氣接線圖。4.6.2避雷器的選擇1、110kV選擇：Y5W84/197(變壓器)， 110kV選擇：Y10W-100/260(母線側(cè))2、35kV選擇：Y5W-42/1283、10 kV選擇：Y5W2-12.7/50第五章 繼電保護配置及整定計算5.1 繼電保護的基本知識電能是一種特殊的商品,為了遠距離傳送,需要提高電壓,實施高壓輸電,為了分配和使用,需要降低電壓,實施低壓配電,供電和用電。發(fā)電-輸電-