kv中心變電站電氣部分設計.doc

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摘 要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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。這次設計以10kv降壓變電站位置要設計對象，分析變電站的原始資料確定變電站的主接線；通過負荷計算確定變壓器臺數(shù)、容量及型號。根據(jù)短路電流的計算結(jié)果，對變電站的一次設備進行了選擇和校驗。同時完成配電裝置的布局、防雷保護及接地裝置方案的設計。關鍵詞：變電站電器主接線；短路電流計算；一次設備；防雷保護AbstractSubstation is an important part of power system, which directly affects the safety and economic operation of the whole power system, is the intermediate link between power plants and users, plays a role in transformation and distribution of electricity.This is designed to 10kV step-down substation location to determine the main substation design object, the original data analysis substation; load calculated by number, transformer capacity and models. According to short-circuit current calculation results, a device for substation were selected and verified. Design and complete electric equipment layout, lightning protection and grounding device of the scheme.Keywords: substation main electrical wiring; short-circuit current calculation; a lightning protection equipment;目 錄Abstract- 2 -目 錄- 3 -1.緒論- 5 -1.1設計的背景- 5 -1.2國內(nèi)外研究綜述- 5 -2 電氣主接線設計- 7 -2.1電氣主接線的基本形式- 8 -2.1.1單母線接線- 8 -2.1.2單母線分段接線- 8 -2.1.3單母線分段帶旁路母線- 9 -2.1.4雙母線接線- 10 -2.1.5雙母線分段接線- 11 -2.1.6橋型接線- 11 -2.2電氣主接線的選擇- 12 -2.2.1 10kv電氣主接線- 12 -2.2.2 110kv電氣主接線- 13 -3 主變壓器的選擇- 15 -3.1負荷計算- 15 -3.2主變壓器型式的選擇- 16 -3.2.1主變壓器臺數(shù)的選擇- 16 -3.2.2主變壓器容量的選擇- 16 -4 短路電流計算- 17 -4.1短路計算的目的- 17 -4.2 短路計算過程- 17 -5 備用電源自動投入裝置- 19 -5.1備用電源自動投入裝置作用- 19 -5.2 適用情況以及優(yōu)點- 19 -5.3 BZT的工作過程及要求- 20 -6 電氣設備的選擇- 22 -6.1 選擇設備的一般原則和基本要求- 22 -6.2假想時間的確定- 23 -6.3高壓斷路器的選擇- 24 -6.3.1 斷路器選擇的具體技術條件- 24 -6.3.2 斷路器選擇及校驗- 25 -6.4.1 隔離開關選擇的具體技術條件- 29 -6.4.2 隔離開關選擇計算- 29 -6.5 電流互感器選擇- 32 -6.5.1 電流互感器的選擇技術條件- 32 -6.5.2 電流互感器選擇及校驗- 34 -6.6 電壓互感器選擇計算- 35 -6.6.1 電壓互感器選擇技術條件- 35 -6.6.2 電壓互感器選擇- 36 -6.7 10kV母線的選擇- 37 -7 主變壓器繼電保護的整定計算及配置- 39 -7.1 主變壓器保護配置- 39 -7.2 主變壓器繼電保護整定- 39 -8 防雷接地- 43 -8.1 避雷器的選擇- 43 -8.1.1 避雷器的配置原則- 43 -8.1.2 避雷器選擇技術條件- 43 -8.1.3 避雷器的選擇和校驗- 45 -8.2 防雷和接地設計計算- 46 -致 謝- 49 -附 錄- 51 -1.緒論1.1設計的背景電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的的重要部門之一，它是負責把自然界提供的能源轉(zhuǎn)化為供人們直接使用的電能產(chǎn)業(yè)。它既是現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)在農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學技術和現(xiàn)代國防提供不可缺少的動力，又和廣大人民群眾的關系密切不可分割。電力是工業(yè)的先行，電力工業(yè)的發(fā)展必須先行于其他的工業(yè)部門，整個國民經(jīng)濟才能不斷的前進和發(fā)展。近幾年來隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活用電的急劇增長，對于電力的需求大幅度增加，使的電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大、結(jié)構(gòu)越來越復雜，人們對能源的利用越來越重視，而變電所對于電力的生產(chǎn)和分配起到了舉足輕重的作用。變電所是電網(wǎng)建設和電網(wǎng)改造中非常重要的技術環(huán)節(jié)，在目前電網(wǎng)建設中，尤其是在10KV變電所的建設中，土地、資金等資源浪費現(xiàn)象非常的嚴重，所以存在著非常嚴重的問題。比如;重復建設、改造困難、工頻電磁輻射、無線電干擾、噪聲等環(huán)保問題以及電能質(zhì)量差等問題，這些已經(jīng)成為影響高壓輸變電工程建設成本和運行質(zhì)量的重要因素，違背了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。所以10KV變電所需要采用節(jié)約資源的設計方案，要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網(wǎng)改造的方便性和資源等利用率搞得要求。1.2國內(nèi)外研究綜述近年來一些發(fā)達國家為減少電能在電網(wǎng)中的損耗，已經(jīng)形成了完善的變電所設計理論，基本達到了建設節(jié)約型、集約型、高效型變電所的目標。國內(nèi)的變電所也通過改善優(yōu)化變電所結(jié)構(gòu)，降低變電所的功率消耗，提高變電所的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性。另外變電所綜合化自動系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為當前電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。我國變電所自動化系統(tǒng)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，雖然取的了不小的進步，但目前還跟不上電力工業(yè)前進的步伐，真正實現(xiàn)自動化和無人值守的變電所并不多，其社會和經(jīng)濟效益明顯不夠卓著，這說明我國的變電所自動化技術并不規(guī)范，市場發(fā)育也不成熟，這也研究、制造、規(guī)劃、基建和運行等部門對變電所自動化的認識不同有很大的關系?？傊冸娝詣踊到y(tǒng)以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內(nèi)用戶所接收，并在一些大型變電所監(jiān)控項目中獲得成功的應用，變電所綜合自動化技術應用的越來越成熟。認清和適應變電所自動化技術的發(fā)展趨勢，采用先進的理論技術，丟棄落后和即將淘汰的技術，確定科學的模式和結(jié)構(gòu)，選擇質(zhì)量優(yōu)良和性能可靠的產(chǎn)品，無論對設備制造廠家還是對用戶都至關重要，也關系到變電所技術未來的發(fā)展。因此，在學習鑒定國外先進技術的同時結(jié)合我國的實際情況，全面系統(tǒng)的研究探討符合國情的變電所自動化系統(tǒng)模式、結(jié)構(gòu)、功能、通訊方式等，對我國變電所的發(fā)展有很大重要的意義。現(xiàn)在我國電力工業(yè)的技術水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已經(jīng)有許多的變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全運行。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進水平的行列。變電所是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴密，土建結(jié)構(gòu)復雜，施工難度較大的建筑。電力工業(yè)的發(fā)展，單機容量的增大，總?cè)萘吭诎偃f千瓦以上變電所的建立促使變電所建筑結(jié)構(gòu)和設計不斷改進和發(fā)展。2 電氣主接線設計電氣主接線又稱為一次接線，是由各種開關電器、變壓器、互感器、線路、電抗器、母線等安一定順序連接而成的接受和分配電能的總電路。電氣主接線代表了發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，直接影響著電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護配置、自動裝置和控制方式的選擇，對運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性起決定性作用。用行業(yè)標準規(guī)定的設備圖形符號和文字符號，按電氣設備的實際連接順序繪制而成的接線圖，成為電氣主接線圖。電氣主接線圖通常畫成單線圖的形式。主接線的設計應滿足一下基本要求：1） 安全：保證在進行任何切換操作時人身和設備的安全。2） 可靠：應滿足各級電力負荷對供電可靠性的要求。3） 靈活：應能適應各種工作方式的操作和檢修、維護需要。4） 經(jīng)濟：在滿足以上要求的前提下，主接線應力求簡單，盡可能減少一次性投資和年運行費用。2.1電氣主接線的基本形式2.1.1單母線接線優(yōu)點：接線簡單、使用設備少、操作方便、投資少、便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一原件（母線或母線隔離開關等）故障時檢修，都需使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路任需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障母線的供電。適用范圍：610kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回；3563kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回；110220kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回。 圖2.1 單母線接線2.1.2單母線分段接線優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴建時需要向兩個方向均衡擴建。適用范圍：6-10kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時；35kv配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時；110-220kv配電裝置出現(xiàn)回路數(shù)為3-4回時。圖2.2 單母線分段接線2.1.3單母線分段帶旁路母線這種接線方式在進出線不多，容量不大的中小型電壓等級為35-110kv的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。圖2.3 單母線分段帶旁路母線2.1.4雙母線接線優(yōu)點：1） 供電可靠?？梢暂喠鳈z修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障時，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。2） 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，能靈活的適應系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3） 擴建方便。想雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷分配，不會引起原有回路的停電。4） 便于實驗。當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。缺點：1） 增加一組母線和使沒回線路需要增加一組母線隔離開關。2） 當母線故障或者檢修時隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置。適用范圍：6-10kv配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時；35kv配電裝置，當出線回路超過8回時，或連接的電源較多、負荷較大時；110-220kv配電裝置，出線回路在5回以上時，或110-220kv配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位，出線回路數(shù)在4回以上使。圖2.4 雙母線接線2.1.5雙母線分段接線雙母線分段可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個原件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的。由于這種母線接線方式是常用技術的一種延生，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題，而較容易實現(xiàn)分階段的擴建優(yōu)點。但容易受到母線故障的影響，斷路器檢修時需要停運線路。占地面積較大。一般當連接的進出線回路在11回及以下是，母線不分段。2.1.6橋型接線1、內(nèi)橋型接線優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：變壓器的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時運作；橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。適用范圍：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。2、外橋型接線優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：線路的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。高壓側(cè)斷路器檢修時，變壓器較長時間停運。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器切換較頻繁或線路段，故障率較少的情況。2.2電氣主接線的選擇2.2.1 10kv電氣主接線根據(jù)資料顯示，由于10kv的出線為12回，可以初步選擇以下兩種方案：1） 單母線分段接線如圖1-5，610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上，可采用單母線分段接線。圖2.5 單母線分段接線2）雙母線接線如圖1-6，一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。圖2.6 雙母線接線表2.1 10kv主接線方案比較項目方案方案一 單母線接線方案二 雙母線接線技術1、不會造成全所停電2、調(diào)度靈活3、保證對重要用戶的供電4、擴建時需要向兩個方向均衡擴建1、供電可靠2、調(diào)度靈活3、擴建方便4、便于實驗5、易誤操作經(jīng)濟占地少設備少設備多，配電裝置復雜投資和站地面大經(jīng)過綜合比較方案一在經(jīng)濟性上比方案二好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性，所以選用方案一。2.2.2 110kv電氣主接線由于110kv只有2回進線，可以初步選擇一下兩種方案：1） 橋型接線根據(jù)資料分析此處選擇內(nèi)橋接線。 圖2.7 內(nèi)橋接線2） 單母線接線如圖1.8圖2.8 單母線接線表2.2 110kv主接線比較項目方案方案一 內(nèi)橋接線方案二 單母線接線技術1、 接線清晰簡單2、 調(diào)度靈活，可靠性不高1、 簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展2、 可靠性、靈活性差經(jīng)濟1、 占地少2、 實用的斷路器少1、 設備少2、 投資小經(jīng)比較兩種方案都具有接線簡單這一特點。雖然方案一可靠性、靈活性不如方案二，但其具有良好的經(jīng)濟性?？蛇x用投資小的方案一。3 主變壓器的選擇變壓器是變電所中的重要電氣設備之一，它的主要作用是變換電壓以利于功率的傳輸，電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高了經(jīng)濟效益，達到遠距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降低為用戶所需要的各級使用電壓，以滿足用戶需要。3.1負荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先要計算各測的負荷包括站用電負荷10kv負荷。由于課題上并未給出10KV出線的負荷功的功率因數(shù)，所以默認=0.9計算，故總計算負荷為=630440050012501600=6270KVA即 =6.27MVA所以總計算負荷由于考慮到變電站未來510年的遠期負荷3.2主變壓器型式的選擇3.2.1主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們此次設計的變電站是一個10KV變電站，我們選取110KV進線，所以該變電站是一個降壓變電站。為了提高供電的可靠性，防止因一臺主變故障或檢修時影響整個變電站的供電，變電站中一般裝設兩臺主變壓器，互為備用，可以避免因主變檢修或故障而造成對用戶的停電。故可選擇兩臺主變壓器。3.2.2主變壓器容量的選擇由于設計資料提及，主供運行時帶全部負荷，備供不投，當主供跳閘時，備供自動啟動并確定主供和分段斷路器均斷開后自動合上備供電源，向II段母線繼續(xù)供電。當主供電源故障排除后備自投切除備供并且合上主供及分段開關，恢復正常運行方式。對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的6070%。=8.99MVA，故兩臺主變?nèi)萘窟x擇為10MVA，查表，選用SFS910000/110型雙繞組電力變壓器，其參數(shù)如表3.1.表3.1 SFS10000/110型雙繞組變壓器參數(shù)型號額定容量KVA額定電壓/KV損耗/KW空載電流（%）短路電壓（%）聯(lián)接組別高壓低壓空載短路SF910000/1101000011022.5%12122.5%6.36.610.51113.253.10.8010.5YNd114 短路電流計算在電力系統(tǒng)運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。4.1短路計算的目的1）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。2）在選擇電氣設備時，為了保證設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。3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。4.2 短路計算過程 1.根據(jù)系統(tǒng)接線圖，繪制短路等效電路系統(tǒng)短路等效電路如圖4.1所示。圖4.1 系統(tǒng)短路等效電路（1）選取基準容量=100MVA，基準電壓=10.5kV，則基準電流為（2）計算各元件電抗標幺值變壓器T1 T2（3） 求k點的總等效電抗標幺值及三相短路電流和短路容量表4.1 短路電流計算結(jié)果短路點參數(shù)基準電壓(KV)短路電流有名值(KA)短路電流沖擊值(KA)短路容量(MVA)d10.55.57.9195.25 備用電源自動投入裝置5.1備用電源自動投入裝置作用備用電源自動投入裝置目標：為消除或減少損失，保證用戶不間斷供電。 BZT定義：當工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動的將備用電源投入或?qū)⒂秒娫O備自動切換到備用電源上去，使用戶不至于停電的一種自動裝置簡稱備自投或BZT裝置。5.2 適用情況以及優(yōu)點1）發(fā)電廠的廠用電和變電所的所用電。2）有雙電源供電的變電所和配電所，其中一個電源經(jīng)常斷開作為備用。3）降壓變電所內(nèi)裝有備用變壓器和互為備用的母線段。4）生產(chǎn)過程中某些重要的備用機組采用BZT的優(yōu)點：提高供電的可靠性節(jié)省建設投資，簡化繼電保護裝置，限制短路電流，提高母線殘壓。5.3 BZT的工作過程及要求BZT裝置應滿足的基本要求：1）工作母線突然失壓，BZT裝置應能動作。2）工作電源先切，備用電源后投。3）判斷工作電源斷路器切實斷開，工作母線無電壓才允許備用電源合閘。4）BZT裝置只動作一次，動作是應發(fā)出信號。5）BZT裝置動作過程應使負荷中斷供電的時間盡可能短。6）備用電源無壓時BZT裝置不應動作。7）正常停電時備用裝置不啟動。8）備用電源或備用設備投入故障時應使其保護加速動作。BZT裝置應由低電壓啟動部分和自動重合閘部分組成，低電壓啟動部分是監(jiān)視工作母線失壓和備用電源是否正常；自動重合閘部分在工作電源的斷路器斷開后，經(jīng)過一定延時間將備用電源的斷路器自動投入。圖5.1 變電所BZT裝置設計變電所BZT裝置工作過程： 1）110KV側(cè)BZT：當某一條110KV母線故障導致母線失壓，故障側(cè)斷路器切斷工作電源，非故障側(cè)母線與橋型母線上BZT動作，將故障側(cè)設備自動切換到非故障側(cè)。2）10KV側(cè)：當某一條10KV母線或所用電母線故障導致母線失壓，故障側(cè)斷路器斷開，BZT動作，母聯(lián)斷路器合閘，將故障側(cè)負荷切換到非故障側(cè)。6 電氣設備的選擇導體和設備的選擇是變電所設計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進行設備選擇時，應根據(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，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。6.1 選擇設備的一般原則和基本要求1、基本要求1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；2）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；3）應力求技術先進和經(jīng)濟合理；4）選擇導體時應盡量減少品種；5）擴建工程應盡量使新老設備的型號一致；6）選用的新品，均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。2、按正常工作條件選擇導體和電氣設備1）電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓 即 （6.1）一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當額定電壓在220KV及以下時為，而實際電網(wǎng)運行的一般不超過1.1。2）電流導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q 0下，導體和電器的長期允許電流應不小于該回路的最大持續(xù)工作電流。即 （6.2）由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的 = 1.05 （為電器額定電流）。3）按當?shù)丨h(huán)境條件校核當周圍環(huán)境溫度Q和導體額定環(huán)境溫度Q 0不等時，其長期允許電流I可按下式修正(6.4) 導體或電氣設備長期發(fā)熱允許溫度我國目前生產(chǎn)的電氣設備的額定環(huán)境溫度=40，裸導體的額定環(huán)境溫度為+25。3、按短路情況校驗設備在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定動穩(wěn)定.1）熱穩(wěn)定校驗式為 （6.5）上式中：短路電流的熱效應（KA2S）t秒內(nèi)設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）t設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）2）動穩(wěn)定校驗式為 或 （6.6）上式中: ,短路沖擊電流幅值及其有效值 ,-廠家給出的動穩(wěn)定電流的幅值和有效值6.2假想時間的確定假想時間等于周期分量假想時間和非周期分量假想時間之和。其中可根據(jù)查與關系曲線圖得到，非周期分量假想時間可以忽略不計（因短路時間均大于1s），因此，假想時間就等于周期分量假想時間。不同地點的假想時間見表51。表6.1 不同地點的假想時間地點后備保護動作時間/s斷路器分閘時間/s短路持續(xù)時間/s周期分量假想時間/s假想時間/s主變壓器110kV側(cè)40.14.14.19/3.64=1.153.83.8主變壓器10kV側(cè)30.23.216.27/17.02=0.962.62.610kV母線分段2.50.22.716.27/17.02=0.962.22.26.3高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電器設備。6.3.1 斷路器選擇的具體技術條件1）電壓選擇同式(5.1)2）電流選擇同式(5.2)由于高壓開斷器沒有連續(xù)過載的能力，在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，及取最大持續(xù)工作電流。3)開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流，不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量即 當斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算可用進行選擇，為短路電流值。4)短路關合電流的選擇為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流不應小于短路電流最大沖擊電流值即 5)熱穩(wěn)定校驗式同(6.5)6)動穩(wěn)定校驗式同(6.6)6.3.2 斷路器選擇及校驗1、110KV側(cè)斷路器選擇1）額定電壓選擇： =110 2）額定電流選擇： 考慮到電源進線發(fā)生故障，所以相應回路的 即：3）按開斷電流選擇：4.19 kA 即4.19kA4） 按短路關合電流選擇：7.91kA 即7.91kA根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇型LW11110斷路器其參數(shù)如表6.2。表6.2 110kV斷路器參數(shù)表型號額定電壓Ue(kV)最高工作電壓額定電流Ie(A)額定開斷電流(kA)動穩(wěn)定電流峰值(kA)額定短路關合電流(kA)熱穩(wěn)定電流(kA)固有分閘時間(ms)全開斷時間(ms)4sLW11110110KV126160030.5808031.50.040.075）校驗熱穩(wěn)定，取后備保護為1.5S,全開斷時間0.07s=1.5+0.07=1.57S=31.53=2976.75 KAS即滿足要求6）校驗動穩(wěn)定： =80kA14.034KA滿足要求故選擇戶外LW11110型SF6斷路器能滿足要求，由上述計可列出下表：表6.3 110KV斷路器計算結(jié)果表設備項目LW11110型產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)110kV110KV1.6kA0.11kA80kA7.91kA30.5kA4.19kA80kA7.91kA2976.75 kAS36.229 kAS2、10KV斷路器選擇1）額定電壓選擇： =10KV 2）額定電流選擇： 即：3）按開斷電流選擇：kA即4）按短路關合電流選擇：7.91kA 即7.91kA根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇ZN-10/1600-31.5型真空斷路器其參數(shù)如表6.4.表 6.4 10KV斷路器參數(shù)表型號額定電壓Ue(kV)最高工作電壓額定電流Ie(A)額定開斷電流Iekd(kA)動穩(wěn)定電流峰值(kA)額定短路關合電流(kA)熱穩(wěn)定電流(kA)固有分閘時間(ms)合閘時間(ms)2sZN-10/1600-31.510KV11.5160031.5808031.50.050.15）校驗熱穩(wěn)定: ，取后備保護為1.5S,固有分閘時間為0.05s,取滅弧時間為0.04S = 1.5+0.09=1.59S =31.52=1984.5KAS即 滿足要求6）校驗動穩(wěn)定： =36.473KA Igmax滿足長期負荷發(fā)熱的要求。2）熱穩(wěn)定校驗：運行時導體最高溫度： =34+(70-34)(1516/1920)= 62.465=63查表得C =90 Kf=1.08滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面=217.886）,以時限斷開35kV側(cè)斷路器，以時限斷開主變壓器三側(cè)斷路器。（4）零序保護作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。（5） 過負荷保護保護裝設在主變壓器110kV側(cè)，動作后經(jīng)延時發(fā)出預告信號。7.2 主變壓器繼電保護整定（1）瓦斯保護一般氣體繼電器氣體容積整定范圍為25300，本所主變壓器容量為10MVA，整定值取為250；重瓦斯保護油流速度整定范圍為0.61.5m/s,為防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作，將流油速度整定為1。(2)縱聯(lián)差動保護由BCH2型差動繼電器構(gòu)成。1)計算各側(cè)一次額定電流，選擇電流互感器變比，確定各側(cè)互感器的二次額定電流，計算結(jié)果見表7.1。表7.1 電流互感器二次側(cè)額定電流的計算結(jié)果名稱各側(cè)數(shù)值額定電壓/kV11010.5額定電流/A電流互感器的接線方式Dy電流互感器一次電流計算值/A550電流互感器變比選擇電流互感器二次額定電流/A取二次額定電流最大的110kV側(cè)為基本側(cè)。2） 安下列三條件確定保護裝置的動作電流：躲過變壓器的勵磁涌流，即躲過變壓器外部短路時的最大負荷電流，即 =504A躲過電流互感器二次回路斷線的最大負荷電流，即A取=522A，則差動繼電器的動作電流值為3）確定基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)實際整定匝數(shù)選為匝，則繼電器實際動作電流，保護裝置實際一次動作電流為4） 確定非基本側(cè)平衡線圈匝數(shù)10kV側(cè) 取平衡線圈匝數(shù)，匝。5） 校驗相對誤差10kV側(cè) 小于0.05，說明以上選擇結(jié)果有效，無需重新計算。（3） 過電流保護1）110kV側(cè)復合電壓起動的過電流保護。過電流保護采用三相星型接線，繼電器為DL11型，電流互感器變比200/5=40；電壓原件接于110kV母線電壓互感器。動作電流按躲過變壓器額定電流整定，即則低電壓繼電器動作電壓按躲過電動機自動的條件整定，即則保護的靈敏度按后備保護范圍末端最小短路電流來校驗，即2）10kV側(cè)過電流保護。過電流保護采用三相星型接線，繼電器為DL11型，電流互感器變比=2000/5=400。動作電流應滿足以下兩個條件：躲過并列運行中切除一臺變壓器時所產(chǎn)生的過負荷電流，即靈敏度不滿足要求，應改用復合電壓起動的過電流保護，整定計算從略。3） 動作時間。10kV側(cè)過電流保護動作時間=3s，110kV側(cè)過電流保護帶兩段時限，第一段動作時間=3s+0.5s=3.5s，第二段動作時間=3.5s=0.5s=4s。（4） 過負荷保護 裝設在主變壓器110kV側(cè)，按躲過變壓器額定電流整定動作時間取為10s。8 防雷接地變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應的來源，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設備的內(nèi)絕緣會受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復會嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設備都處于避雷針（線）的保護范圍之內(nèi)，此外還應采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。對侵入波防護的主要措施是變電所內(nèi)裝設閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設備上的過電壓不超過其中擊耐壓值，同時在距變電所適當距離內(nèi)裝設可靠的進線保護。避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護設備，避雷針必須高于被保護物體，可根據(jù)不同情況或裝設在配電構(gòu)架上，或獨立裝設，避雷線主要用于保護線路，一般不用于保護變電所。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備，它實質(zhì)是一個放電器，與被保護的電氣設備并聯(lián)，當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設備。8.1 避雷器的選擇8.1.1 避雷器的配置原則1）配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器。2）旁路母線上是否應裝設避雷器，應在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足而定。3）220KV以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設避雷器，并盡可能靠近設備本體。4）220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。5）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設置一臺避雷器。8.1.2 避雷器選擇技術條件1、型式：選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇如表71.表 8.1 避雷器型號選擇表型號型式應用范圍FS配電用普通閥型10KV以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒FZ電站用普通閥型3-220KV發(fā)電廠、變電所配電裝置FCZ電站用磁吹閥型330KV及需要限制操作的220KV以及以下配電某些變壓器中性點FCD旋轉(zhuǎn)電機用磁吹閥型用于旋轉(zhuǎn)電機、屋內(nèi)型號含義： F閥型避雷器； S配電所用；Z發(fā)電廠、變電所用； C磁吹；D旋轉(zhuǎn)電機用；J中性點直接接地2、額定電壓：避雷器的額定電壓應與系統(tǒng)額定電壓一致。3.校驗項目：（1）滅弧電壓