某國際機場110kv變電站初步設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：某國際機場110kv變電站初步設(shè)計所屬院（系）電子信息工程學(xué)院目錄摘要 ⅢABSTRACT Ⅳ第1章前言 11.1

變電站的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 11.2課題設(shè)計資料 2第2章變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計 42.1主變壓器選擇 42.2電氣主接線 62.2.1主接線 62.2.2供電可靠措施 112.2.3中性點接地方式 122.2.4無功補償和運行方式 122.2.5出線回路 122.3

最大持續(xù)工作電流及短路電流的計算 122.3.1各回路最大持續(xù)工作電流 122.3.2短路電流計算點和短路電流計算 132.4設(shè)備的選擇與校驗 132.4.1斷路器型式的選擇 142.4.2隔離開關(guān)的選擇 152.4.3電流和電壓互感器的選擇 162.4.4結(jié)構(gòu)抗震和消防設(shè)計 182.4.5絕緣子和穿墻套管的選擇 192.5電氣布置與電纜設(shè)施 192.5.1電氣布置 202.5.2電纜設(shè)施 212.5.3電氣建筑物 21第3章變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計 233.1電力系統(tǒng)的繼電保護 233.1.1繼電保護簡介 233.1.2電力系統(tǒng)中繼電保護的作用 253.1.3對繼電保護的基本要求 253.1.4主設(shè)備繼電保護原則 263.1.5保護配置要求 263.2變壓器繼電保護 273.3變電站調(diào)度自動化系統(tǒng)的設(shè)計 30第4章

短路電流計算書 33總

結(jié) 40參考資料 40附錄 41附錄Ⅱ主接線圖 41

某國際機場110kV變電站初步設(shè)計摘要本次設(shè)計為某國際機場110kv變電站初步設(shè)計，介紹了該變電站的電氣主接線及電氣設(shè)備選擇、建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計、消防設(shè)計及屏蔽防雷接地措施等，共分為前言、本論、結(jié)論三部分，同時還附有圖紙加以說明。該變電站有2臺主變壓器，分為兩個電壓等級：35kV、10kV，各個電壓等級均采用單母分段的主接線方式供電，本次設(shè)計中進行了短路電流計算，主要設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、母線等），并同時附帶介紹了所用電和直流系統(tǒng)、繼電保護和微機監(jiān)控系統(tǒng)、過壓保護、接地、通信等相關(guān)方面的知識。關(guān)鍵詞繼電保護，斷路器，微機監(jiān)控，安全，主變壓器Someinternationalairport110kVsubstationpreliminarydesignABSTRACTThisdesignforaninternationalairport110kvsubstations,thispaperintroducesthespecialprojectofthesubstationmainelectricalwiringandelectricalequipmentselection,constructiondesign,structureseismicdesign,firecontroldesignandshieldinglightningproofgroundingmeasures,etc,whichcanbedividedintopreface,body,andconclusionthreeparts,alsowithdrawingstoillustrate.Themaintransformersubstationhas2sets,dividedintotwovoltagelevel:35kV,10kVvoltagelevel,allarethesinglemothersegmentationconnectionmodepowersupply,theLordinthedesignofshort-circuitcurrentcalculation,themainequipmentselectionandcalibration(includingcircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,bus,etc),andinaddition,introducestheelectricityanddcsystem,relayprotectionandmicrocomputermonitoringsystem,over-voltageprotection,grounding,communicationandotherrelevantknowledgeKeywords:Relayprotection,thebreaker,microcomputermonitoring,security,themaintransformer第1章前言1.1

變電站的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀我國的電力事業(yè)是從新中國成立以后才開始慢慢發(fā)展起來的。110kV變電站從六十年代開始逐漸走入普通的地級市，當時國內(nèi)絕大部分城市還輔以35kV變電站構(gòu)成高壓輸電網(wǎng)絡(luò)。由于當時負荷水平低，電力建設(shè)投資少，城市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單。進入八十年代以來，我國經(jīng)濟進入前所未有的高速發(fā)展階段。經(jīng)濟建設(shè)對電力事業(yè)提出更高要求的同時也促進了電力事業(yè)的發(fā)展。這段時期建設(shè)的110kV變電站110kV電氣設(shè)備多采用常規(guī)設(shè)備戶外敞開式布置；變電站主接線較為復(fù)雜，例如為單母線分段帶旁路；電氣設(shè)備為多油或少油設(shè)備；主變?nèi)萘看蠖噙x擇31.5MVA或40MVA。這種模式的變電站占地面積大，設(shè)備繁多，設(shè)備安全可靠性較低，日常維護工作量大。進入九十年代中期，供電緊張的情況得到好轉(zhuǎn)，電網(wǎng)設(shè)計和建設(shè)越來越強調(diào)供電可靠性。人們開始把注意力轉(zhuǎn)向性能好、質(zhì)量高、檢修周期長或多年不需檢修等特點的電氣設(shè)備。實施“四遙”功能，實現(xiàn)變電站無人值班已成為可能。這段時期，110kV電氣設(shè)備出現(xiàn)了GIS設(shè)備、COMPASS設(shè)備等；電氣布置形式也出現(xiàn)了全戶內(nèi)布置、半戶內(nèi)布置等形式；二次設(shè)備系統(tǒng)也有簡單的“四遙”系統(tǒng)和變電站綜合自動化系統(tǒng)。由于采用了先進可靠的設(shè)備，這段時期建設(shè)的110kV變電站主接線較為簡潔，除主變外110kV電氣設(shè)備多采用戶內(nèi)布置的形式，主變?nèi)萘慷酁?0MVA或50MVA，開關(guān)設(shè)備為無油設(shè)備，變電站具備無人值班的功能。這些變電站占地面積小，自動化程度高，日常維護工作量小，安全可靠性高。變電站是電能傳輸配送的重要環(huán)節(jié)。變電站自動化是將變電站的二次設(shè)備利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的自動監(jiān)視、測量、控制、保護和通信等功能，保證變電站的正常安全運行，并為電氣設(shè)備的維修收集原始數(shù)據(jù)制定計劃提供先進的手段。變電站自動化技術(shù)的發(fā)展伴隨著結(jié)構(gòu)形式、通信技術(shù)及系統(tǒng)功能的變化：結(jié)構(gòu)形式主要有集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式3種類型；技術(shù)發(fā)展進程分為3個階段，第一階段由集中配屏以裝置為核心的方式向分散下放到開關(guān)柜以系統(tǒng)為核心的方式發(fā)展，第二階段由單一功能、相互獨立向多功能、一體化過渡，第三階段將由傳統(tǒng)的一、二次設(shè)備相對分立向相互融合方向發(fā)展；通信技術(shù)由串行通信、現(xiàn)場總線通信技術(shù)到以太網(wǎng)。全數(shù)字化變電站的起動為變電站自動化描繪了更加美好的未來[1-5]。1.2課題設(shè)計資料項目概況新機場是國家“十一五”重點建設(shè)項目，是大型交通基礎(chǔ)設(shè)施和城市公共基礎(chǔ)設(shè)施，是我國面向東南亞、南亞和連接歐亞的國家門戶樞紐機場。預(yù)計至2012年新機場的負荷為62.8MW。同時，空港經(jīng)濟區(qū)擬在機場東北部開發(fā)建設(shè)，預(yù)計至2012年新增負荷約10MW。為了滿足該片區(qū)遠期負荷發(fā)展需求，進一步提高供電可靠性，有必要建設(shè)110kV新機場輸變電工程。機場110kv專用變電站站址位于某國際機場一、二跑道之間（線路埋地），在建的第＝三航站樓東側(cè)，距第三航站樓約1km。北側(cè)與機場已有跑道垂直距離約為1.15km，南側(cè)與機場在建的跑道垂直距離約為0.95km。按照先行的原則，依據(jù)遠期負荷發(fā)展，決定在本區(qū)興建1中型110kV變電所。該變電所建成后，主要對飛行區(qū)、航站樓、主進場道路三個區(qū)域的動力、照明用電供電為主，同時對空港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)進行供電。改善提高供電水平。同時和其他地區(qū)變電所聯(lián)成環(huán)網(wǎng)，提高了本地供電質(zhì)量和可靠性。1、環(huán)境條件（1）環(huán)境溫度:-10°C～+45°C。（2）相對濕度：月平均≤90%，日平均≤95%。（3）海拔高度:≤1000m。（4）地震烈度:不超過8度。（5）風(fēng)速:≤35m/s。（6）最大日溫差:25°C。周圍環(huán)境無易燃且無明顯污穢，具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件(如避開斷層、交通方便等)。并應(yīng)考慮防洪要求，以及鄰近設(shè)施的相互影響(如對通訊、居民生活等)。2、環(huán)境保護（1）變電所僅有少量生活污水，經(jīng)處理后排入滲井。變壓器事故排油污水，經(jīng)事故油池將油截流，污水排入生活污水系統(tǒng)，對周圍環(huán)境沒有污染。（2）噪音方面是指變壓器和斷路器操作時所產(chǎn)生的電磁和機械噪聲。對主變及斷路器要求制造廠保證距離設(shè)備外殼2米處的噪聲水平不大于65bB，以達到《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》的規(guī)定。3、綠化在所內(nèi)空閑地帶種植草坪及綠籬，以美化環(huán)境。圖1.1設(shè)計示意圖第2章變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計2.1主變壓器選擇一、35/110kV變電所設(shè)計規(guī)范（GB50059-92）（主變臺數(shù)的確定）第3.1.2條在有一、二級負荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時，可裝設(shè)一臺主變壓器。第3.1.3條裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全部負荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負荷。已知系統(tǒng)情況為系統(tǒng)通過雙回110kV架空線路向待設(shè)計變電所供電，且在該待設(shè)計變電所的負荷中，同時存在有一、二級負荷，故在設(shè)計中選擇兩臺主變壓器。二、主變壓器容量的確定（1）主變壓器容量一般按變電所建成后5至10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10至20年的負荷發(fā)展。（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，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷。三、主變相數(shù)的選擇（1）變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運輸條件等因素。（2）當不受運輸條件限制時，在330kV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)選用三相變壓器。四、主變繞組連接方式變壓器繞組的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Y和△，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Y0連接；35kV亦采用Y連接，其中性點多經(jīng)過消弧線圈接地。35kV以下電壓，變壓器繞組都采用△連接。由于待設(shè)計變電站為110kV電壓等級降壓至35kV和10kV，故繞組連接方式為Y0/Y0/△。根據(jù)該待設(shè)計變電所負荷分析確定：采用兩臺主變壓器。五、是否選擇有載調(diào)壓變壓器在大型降壓變電所中，普通三繞組變壓器的應(yīng)用范圍有限，當主網(wǎng)電壓為110-220kv，中壓電網(wǎng)為35kv時，由于他們中性點采用不同接地方式，才采用普通三繞組變壓器，當中壓為110kv及以上的電壓時，降壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器多采用自耦變壓器，因自耦變壓器高、中壓繞組有直接電氣聯(lián)系，具有巨大經(jīng)濟優(yōu)越性。由于我國電力不足，缺電嚴重，電網(wǎng)電壓波動較大，變壓器的有載調(diào)壓是改善電壓質(zhì)量，缺少電壓波動的有效手段，對電力系統(tǒng)，一般要求110kv及以下變電所至少采用一級有載調(diào)壓變壓器。六、主變冷卻方式主變一般采用的冷卻方式有自然風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻，大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)冷卻變壓器，在發(fā)電廠水源充足情況下，為縮短占地面積，大容量變壓器也有采用強迫油循環(huán)水冷卻。近年來隨著變壓器制造技術(shù)發(fā)展，在大容量變壓器中，采用了強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻方式，它是用潛油泵將冷油壓入線圈之間和鐵芯的油道中，故此冷卻方式效率更高。據(jù)上所述因S總=96078.4317*0.6=57647.06KVA七、所以選擇變壓器為變壓器型號SFSZ9-110/60000（北京變壓器廠）額定容量（kVA）60000電壓組合（kV）高

110

中

38.5

低

10.5聯(lián)結(jié)組標號YNyn0d11空載損耗（kW）28.6負載損耗（kW）112.50空載電流%1.05短路阻抗%高-中10.5高-低17-18中-低6.5外形尺寸（mm）長寬高

規(guī)矩（mm）變壓器型號中字母代表的含義：S-在第一位表示三相，在第三、第四則表示三繞組F-代表油浸風(fēng)冷Z-代表有載調(diào)壓J-代表油浸自冷L-代表鋁繞組或防雷P-代表強迫油循環(huán)風(fēng)冷D-代表自耦，在第一位表示降壓，在末位表示升壓X-代表消弧線圈2.2電氣主接線2.2.1主接線電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的重要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案，決定于電壓等級和出線回路數(shù)。電氣主接線是由高壓電氣設(shè)備連成的接收和分配電能的電路，是發(fā)電廠和變電所最重要的組成部分之一，對安全可靠供電至關(guān)重要。因此設(shè)計的主接線必須滿足如下基本要求：

1、滿足對用戶供電必要的可靠性和電能質(zhì)量的要求。

2、接線簡單、清晰，操作簡便。

3、必要的運行靈活性和檢修方便。

4、投資少，運行費用低。

5、具有擴建的可能性。一、110KV主接線設(shè)計方案選擇方案一：線路－變壓器單元接線方案二：單母線接線（3）方案三：單母線分段接線（4）方案四：內(nèi)橋接線技術(shù)比較方案線－變單元接線單母線接線單母分段接線內(nèi)橋接線優(yōu)點接線簡單；安裝2臺開關(guān)，開關(guān)使用量最少，節(jié)省投資接線簡單、清晰，操作方便。接線簡單、清晰，操作方便?？煽啃?、靈活性較高。接線簡單、清晰，使用開關(guān)量相對較少。具有一定的可靠性和靈活性。缺點串聯(lián)回路任意設(shè)備故障或檢修，整個單元停電。可靠性差。可靠性、靈活性差。安裝5臺開關(guān)，開關(guān)使用量最多，投資較大。不適用于主變經(jīng)常投切的情況。圖2.1橋形接線圖內(nèi)橋接線：母聯(lián)在兩臺變壓器開關(guān)的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器側(cè)。外橋接線：母聯(lián)在兩臺變壓器開關(guān)的外側(cè)，靠近進線側(cè)。優(yōu)缺點：內(nèi)橋接線的任一線路投入、斷開、檢修或路障時，都不會影響其他回路的正常運行，但當變壓器投入、斷開、檢修或故障時，則會影響另一回線路的正常運行。由于變壓器運行可靠，而且不需要經(jīng)常進行投入和因此內(nèi)橋接線的應(yīng)用較廣泛。

外橋接線的變壓投入、斷開、檢修或故障時，不會影響其他回路的正常運行。但當線路投入、斷開、檢修或故障時，則會影響一臺變壓器的正常運行。因此外橋接線僅適用于變壓器按照經(jīng)濟運行需要要經(jīng)常投入或斷開的情況。此外當線路上有較大的穿越功率時，為避免穿越功率通過多臺斷路器，通常采用外橋接線。

為了提高橋形接線的靈活性和可靠性，避免因檢修線路或變壓器時影響其他回路的正常運行，一般在接線中加設(shè)一組跨條（導(dǎo)線）。內(nèi)橋接線的跨條位置與外橋接線中連接橋的位置相同，外橋接線的跨條位置與外橋接線中連接橋的位置相同，外橋接線的跨條位置與內(nèi)橋接線中連接橋的位置相同。跨條上通常設(shè)置兩組串接的隔離開關(guān)，以便于跨條上隔離開關(guān)進行檢修，此兩組隔離開關(guān)在正常運行時是斷開的。外橋接線的特點與內(nèi)橋接線相反，連接橋斷路器在線路側(cè)，其他兩臺斷路器在變壓器回路中，線路故障和進行投入和切除操作時，操作較復(fù)雜，且影響一臺正常運行的變壓器。所以外橋接線用于輸電線路短，檢修和倒閘操作以及設(shè)備故障幾率均較小，而變壓器需要經(jīng)常切換或電網(wǎng)有穿越功率經(jīng)過的變電所。變電所是一座終端變電所。110KV只有兩回進線，進線輸電距離較長。綜合四個要求的考慮，選擇內(nèi)橋接線方式二、35kv、10kv電氣主接線方案I：采用單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的35-63KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。方案II：采用單母線分段接線優(yōu)點：1）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。2）當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：1）當一段母線或母線隔離開關(guān)故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。方案Ⅲ：雙母線接線優(yōu)點：雙母線接線具有兩組母線，每回線路都經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)分別和兩組母線相連，母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接，有了兩組母線后運行的可靠性和靈活性得到了大大的提高。檢修任意母線時，可以把全部電源和線路倒換到另一條母線上，不會停止對用戶的供電。缺點：由于配電裝置的復(fù)雜,在改變運行方式倒閘操作時容易發(fā)生誤操作,且不宜實現(xiàn)自動化;尤其當母線故障時,須短時切除較多的電源和線路,這對特別重要的大型發(fā)電廠和變電站是不允許的[10]?單母線分段接線與雙母線接線的技術(shù)經(jīng)濟比較：單母線分段接線雙母線接線可靠性一段母線發(fā)生故障，自動裝置可以保證正常母線不間斷供電。重要用戶可以從不同分段上引接。出線回路數(shù)較多，斷路器故障或檢修較多，母聯(lián)斷路器長期被占用，對變電站不利。靈活性母線由分段斷路器進行分段。當一段母線發(fā)生故障時，由自動裝置將分段斷路器跳開，不會發(fā)生誤操作。1.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(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式的調(diào)度和潮流變化的需要。2.當母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。經(jīng)濟性當進出線回路數(shù)相同的情況下，單母線分段接線所用的斷路器和隔離開關(guān)少于雙母線接線?？偨Y(jié)：對比兩種接線方式，我認為單母線分段接線方式較適合設(shè)計要求，故高、中、低壓三側(cè)均采用單母線分段接線方式。2.2.2供電可靠措施根據(jù)國家標準ＧＢ５００５２－－１９９５（供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，定位為國際航宅樞紐港的某國際機場，其航站樓、燈光站等設(shè)施中的大部分負荷屬于一級負荷中的特別重要負荷。因此，在這些變電所的設(shè)計中，都考慮了２路１０kv電源進線，設(shè)置柴油發(fā)電機應(yīng)急電源的方案，設(shè)置不間斷電源（ＵＰＳ）。這是因為，理論上電網(wǎng)無法保證絕對可靠，柴油發(fā)電機應(yīng)急電源和ＵＰＳ的設(shè)置可贏得維修的時間或應(yīng)急預(yù)案實施的時間。另外，３路３５ｋＶ電源進線和３臺主變壓器構(gòu)成的３個線路變壓器組，６段１０ｋＶ母線中２段獨立母線提供的電源，可以滿足規(guī)范“當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞”的要求[8]。因此機場變電所對特別重要負荷設(shè)置柴油發(fā)電機作應(yīng)急電源，更重要的負荷除設(shè)置柴油發(fā)電機作應(yīng)急電源外，還設(shè)置UPS，確保在任何情況下均不失電，確保飛機航行和旅客的人身安全。2.2.3中性點接地方式110kV采用中性點直接接地方式。主變壓器中性點經(jīng)隔離開關(guān)直接接地，以便于系統(tǒng)靈活選擇接地點。35kV亦采用中性點多經(jīng)過消弧線圈接地。10kV采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。單相接地允許帶故障運行2小時，供電連續(xù)性好。2.2.4無功補償和運行方式無功補償應(yīng)根據(jù)就地平衡和便于調(diào)整電壓的原則進行配置，采用集中補償?shù)姆绞?，集中安裝在變電所內(nèi)有利于控制電壓水平。向電網(wǎng)提供可調(diào)節(jié)的容性無功。以補償多余的感性無功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓。

為了提高電網(wǎng)的經(jīng)濟運行水平，根據(jù)無功補償?shù)幕驹瓌t，在10kV每段母線上各接一組由開關(guān)投切的分檔投切并聯(lián)電容器成套裝置，供調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功負荷，電容器每組容量為1800kVar。在10kV每段母線上分別接一臺接地變壓器(曲折變，型號DSDB-700/10.5-160/0.4kVA)。中性點采用Z0接線。低壓側(cè)為Y0接線、正常運行時供給380/220V站用電源(接地變壓器帶附繞組兼做站用變壓器)。Z0具有中性點連接有載調(diào)諧消弧線圈。2.2.5出線回路35kV出線6回10kV線路7回2.3

最大持續(xù)工作電流及短路電流的計算2.3.1各回路最大持續(xù)工作電流根據(jù)公式=(2.1)式中所統(tǒng)計各電壓側(cè)負荷容量各電壓等級額定電壓最大持續(xù)工作電流==/則：10kV=38.675MVA/×10KV=2.232KA35kV=27.448MVA/×35KV=1.58KA2.3.2短路電流計算點和短路電流計算短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都必須對短路電流進行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進行有關(guān)的校驗。按三相短路進行短路電流計算?？赡馨l(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有4個，即110KV母線短路（K1點），35KV母線短路（K2）點，10KV電抗器母線短路（K3點），0.4KV母線短路（K4點）。計算結(jié)果:(計算過程見短路電流計算書)當K1點斷路時:=5.58KA=14.2=8.43=1111.4當K2點斷路時:=1.85KA=4.7=2.8=120.2當K3點斷路時:=38KA=96.7=57.4=691當K4點斷路時:=1000KA=2542=1510=692.82.4設(shè)備的選擇與校驗因機場一特、一級負荷多(約占87％)，要求安全可靠性高，裝載比按主接線設(shè)計。設(shè)備選型以方便運行、管理、維護，減少備品備件，提高自動化水平，達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。主要電氣設(shè)備選擇（1）110kV配電裝置選用戶外110kV六氟化硫全封閉組合電器(GIS)。開斷電流31.5kA。（2）35kV選用kYN-35型手車式金屬鎧裝高壓開關(guān)柜，內(nèi)配真空斷路器。開斷電流25kA。（3）10kV選用CP800型中置式金屬鎧裝高壓開關(guān)柜，內(nèi)配真空斷路器。出線開斷電流31.5kA，進線開斷電流40kA。（4）10kV母線避雷器選用HY5WZ-17/45型氧化鋅避雷器。由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：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)滿足安裝地點和當?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.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5.與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。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)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準[11]。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。2.4.1斷路器型式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(shè)備。型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運行和檢修。1、選擇高壓斷路器類型6-10kv一般選用少油斷路器，110-330kv當少油斷路器不滿足要求時，可選壓縮空氣斷路器和SF6斷路器，500kv一般采用SF6斷路器。2、根據(jù)安裝地點選戶外式或戶內(nèi)式。3、斷路器額定電壓不小于裝設(shè)電路所在電網(wǎng)額定電壓。4、斷路器額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)電流。5、校核斷路器斷流能力Iekd≥IzkIekd-斷路器額定開斷電流Izk-斷路器觸頭剛分開時實際開斷的短路電流周期分量有效值為簡化計算，也可用次暫態(tài)短路電流進行選擇當斷路器開斷時間tk<0.1s時，由于電力系統(tǒng)中大容量機組出現(xiàn)，快速保護和高速斷路器的使用，故在靠近電源外短路點，短路電流中非周期分量所占比例較大，因此在校核斷流能力，計算被開斷的短路電流時，應(yīng)計及非周期分量影響。6、按短路關(guān)合電流選擇，應(yīng)滿足斷路器額定關(guān)合電流不小于短路沖擊電流ieg≥ich一般等于電動穩(wěn)定電流。7、動穩(wěn)定校驗短路沖擊電流應(yīng)不大于斷路器極限通過電流iew≥ich.8、熱穩(wěn)定校驗短路熱效應(yīng)不大于斷路器在ts時間內(nèi)允許熱效應(yīng)Ir2t≥QdIr-斷路器ts內(nèi)的允許熱穩(wěn)定電流。9、根據(jù)對斷路器操作控制要求，選擇與斷路器配用的操動機構(gòu)。2.4.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：1.隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。2.隔離開關(guān)斷開點之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不引起擊穿而危及工作人員的安全。3.隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。4.隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5.隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。6.帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知電壓等級型號額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流110kVGW4-110G110KV1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A752.4.3電流和電壓互感器的選擇電流互感器的配置和選擇一.參數(shù)選擇1.技術(shù)條件正常工作條件——一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側(cè)負荷，準確度等級，短路穩(wěn)定性——動穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)承受過電壓能力——絕緣水平，泄露比2.環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對濕度。二.型式選擇35kV以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，在有條件時，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。110KV側(cè)CT的選擇根據(jù)《設(shè)計手冊》35KV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器常用L(C)系列。出線側(cè)CT采用戶外式，用于表計測量和保護裝置的需要準確度。當電流互感器用于測量、時，其一次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的1/3左右以保證測量儀表的最佳工作、并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹笜恕８鶕?jù)>〉選擇型號為LCWB6-110W型35KV側(cè)CT可根據(jù)安裝地點和最大長期工作電流選LCZ--35系列CT電壓等級型號110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-10電壓互感器的配置和選擇一.參數(shù)選擇1.技術(shù)條件(1)正常工作條件——一次回路電壓，一次回路電流，二次負荷，準確度等級，機械負荷(2)承受過電壓能力——絕緣水平，泄露比距。二.環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對濕度，海拔高度，地震烈度。三.型式選擇1.6～20kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當需要零序電壓是，一般采用三相五住電壓互感器。2.35～110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。110kV側(cè)PT的選擇《電力工程電氣設(shè)計手冊》248頁，35-110KV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電式互感器，接在110KV及以上線路側(cè)的電壓互感器，當線路上裝有載波通訊，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合[10]。統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。35KV及以上的戶外裝置，電壓互感器都是單相的出線側(cè)PT是當首端有電源時，為監(jiān)視線路有無電壓進行同期和設(shè)置重合閘。型號額定電壓（V）二次繞組額定輸出（VA）電容量載波耦合電容一次繞組二次繞組剩余電壓繞組0.5級1級高壓電容中壓電容YDR-110110000/100/100150VA300VA12.55010準確度為:電壓互感器按一次回路電壓、二次電壓、安裝地點二次負荷及準確等級要求進行選擇。所以選用YDR-110型電容式電壓互感器。35kV母線PT選擇：35--11KV配電裝置安裝臺單相電壓互感器用于測量和保護裝置。選四臺單相帶接地保護油浸式TDJJ--35型PT選用戶內(nèi)式型號額定電壓(v)接線方式一次繞組二次繞組剩余電壓繞組TDJJ-3535000/100/100/3Y/Yo/準確度測量準確度測量計算與保護用的電壓互感器，其二次側(cè)負荷較小，一般滿足準確度要求，只有二次側(cè)用作控制電源時才校驗準確度，此處因有電度表故選編0.5級。PT與電網(wǎng)并聯(lián)，當系統(tǒng)發(fā)生短路時，PT本身不遭受短路電流作用，因此不校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。2.4.4結(jié)構(gòu)抗震和消防設(shè)計結(jié)構(gòu)抗震：建筑地基處理采用整片灰土墊層，基礎(chǔ)埋深一3.0ｍ，開挖至基礎(chǔ)底下３.0ｍ，從坑底向上到基礎(chǔ)底做３ＩＴＩ厚的2:8灰土分層回填夯實。基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土單獨基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)。較好地防止建筑物沉降對電力設(shè)備運行帶來的不利。結(jié)構(gòu)體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋面。地下電纜層部分采用鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)。由于10kvGIS設(shè)備布置在2層，且荷載較重，每平方米恒載、活載均達到１０ｋＮ。根據(jù)ｓａｔｗｅ－8計算，梁、板、柱配筋率均很大，考慮抗震設(shè)計的概念——“強柱弱梁、強剪弱彎”，設(shè)計中加大了柱的截面尺寸，避免梁、板、柱超筋。消防：

消防間內(nèi)配置推車式消防車2臺，干粉滅火器10臺。消防措施如下:

1、主變壓器、微機房等重要場所，設(shè)置火災(zāi)自動檢測報警裝置。微機室、二次室內(nèi)配置二氧化碳或四氯化碳自動滅火器。

2、35kV、10kV屋內(nèi)配電裝置、建筑物室內(nèi)等設(shè)置必要的手車式或手提式干粉滅火器，室外設(shè)有消防水栓。

3、對電纜豎井、電纜溝及屏、柜、箱底部采用封、堵、隔、涂等縮小火災(zāi)范圍的措施。措施如下:

35kV、10kV高壓室、二次控制室、通往夾層的電纜孔洞和預(yù)留盤位的孔洞用防燃材料堵嚴，通向電纜溝的孔洞也用防火材料堵嚴，并有足夠的防火段長度。在電纜夾層中備有足夠的照明和消防器材。

4、對電纜防火采取以下措施

①在同一溝道內(nèi)，動力電纜與控制電纜分層布置。

②經(jīng)主變壓器安裝檢修地通往二次室電纜，在引出場地處的電纜溝中設(shè)防火隔墻。

③二次室電纜入口處采用防火材料封堵。

④GIS組合電器一次、二次電纜在進出電纜隧道、電纜溝入口處采用防水材料封堵。2.4.5絕緣子和穿墻套管的選擇在發(fā)電廠變電站的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來實現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強度和機械強度，耐熱、耐潮濕。選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時使用，6～35KV為瓷絕緣，60～220KV為油浸紙絕緣電容式。2.5電氣布置與電纜設(shè)施2.5.1電氣布置110kV配電裝置為戶外GIS布置。由于110kV線路順城建規(guī)劃路由南邊來，所以，110kV屋外配電裝置布置在所區(qū)南側(cè)，二次室及35kV～10kV開關(guān)室接布置在所區(qū)北側(cè)，兩臺主變壓器布置在二者之間，35kV線路東向出線，1OkV西向全部電纜出線。

二次設(shè)備室布置在二樓西面。10kV密集型電容器、接地變、消弧線圈在西南角。

1、110kV配電裝置

采用戶外雙列布置，該配電裝置向南出線，進線采用懸掛式軟母線，進出線架構(gòu)高10米，間隔寬度均8米，母線及進出線相間距離為2.2米。

2、35kV～10kV配電裝置、二次室及輔助廠房

采用雙層屋內(nèi)配電裝置，10kV在一樓，采用CP800型中置式金屬鎧裝高壓開關(guān)柜，單母線分段，雙列布置，10kV出線均為電纜出線。35kV在二樓，采用KYN-35Z型金屬鎧裝高壓開關(guān)柜，單列布置，35kV均為架空進出線。二次室及輔助廠房布置于35kV開關(guān)室西側(cè)。在10kVⅠ、Ⅱ段母線上分別接700/160kVA干式接地變壓器一臺。安裝在10kV高壓室內(nèi)。

3、其它

本變電所的配電裝置型式選擇，考慮了所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較予以確定。在確定配電裝置型式時，必須滿足以下四點要求：：①節(jié)約用地；②運行安全，操作巡視方便；③便于檢修和安裝；④節(jié)約材料，降低造價。

屋外配電裝置布置應(yīng)符合下列條件：

①設(shè)備套管和絕緣子最低絕緣部位離地＜2.5m時應(yīng)加圍欄；

②圍欄向上延伸線距地2.5m處與其上方帶電部分凈距不應(yīng)小于A1值；

③車道上運設(shè)備時，其外廓至裸導(dǎo)線凈距≥B1值；

④不同時停電檢修的無遮攔裸導(dǎo)體之間垂直凈距＞B1值；

⑤帶電部分至建筑物頂部（或圍墻）凈距＞D值；

⑥實際因風(fēng)力、溫度、結(jié)冰使上述尺寸偏短，故設(shè)計時取的值大得多，如母線橋母線相間一般取60cm～80cm。

屋外配電裝置規(guī)定的最小安全凈距：

UN（kV）

1～10

35

110J

110

200J

330J

凈距值（cm）

名稱

導(dǎo)電體——地（A1）

20

40

90

100

180

260

異相帶電部分間（A2）

20

40

100

110

200

280

帶電體——柵欄

95

115

165

175

255

335

裸導(dǎo)體——地面（C）

270

290

340

350

430

510

不同時停電檢修的裸導(dǎo)體之間的水平距離（D）

220

240

290

300

380

460

2.5.2電纜設(shè)施⑴高壓供電線路采用鎧裝高壓交聯(lián)電纜，除過橋路段采取橋欄外側(cè)掛裝鋼管敷設(shè)外，其余均在地下直埋。⑵低壓供電線路采用鎧裝電纜直埋或聚氯乙烯絕緣電纜穿PVC保護管在土路肩下敷設(shè)；電纜過橋時，穿過橋梁護欄內(nèi)預(yù)埋鋼管敷設(shè)；橫穿路面時，穿過預(yù)埋路面下的鋼管敷設(shè)。⑶變電所進出電纜均在電纜溝內(nèi)敷設(shè)。⑷變電所接地網(wǎng)接地電阻不大于4Ω。⑸重復(fù)接地電阻不大于10Ω。⑹所有電氣設(shè)備外露金屬部分均可靠接地。

2.5.3電氣建筑物1.配電裝置的設(shè)計和建造，應(yīng)認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策和有關(guān)規(guī)程的要求，特別應(yīng)注意節(jié)約用地，爭取不占或少占良田。2.保證運行安全和工作可靠。設(shè)備要注意合理選型，布置應(yīng)力求整齊、清晰。在運行中必須滿足對設(shè)備和人身的安全距離，并應(yīng)有防火、防爆措施。3.便于檢修、操作和巡視。4.在保證上述條件要求下，應(yīng)節(jié)約材料，減少投資。5.便于擴建和安裝。一、110kV側(cè)配電裝置規(guī)劃母線和隔離開關(guān)：用管形硬母線，并應(yīng)支柱絕緣子安裝在支架上，與隔離開關(guān)配合，以節(jié)省占地面積。變壓器：變壓器基礎(chǔ)為雙梁形，上面鋪以鐵軌。軌距為。變壓器下面設(shè)置貯油池，尺寸為。貯油池內(nèi)鋪設(shè)厚度為0.40m的卵石層。斷路器：采用高位布置方式。安裝在約2m高的混凝土基礎(chǔ)上。二、35kV側(cè)配電裝置配置35kV電壓等級側(cè)，采用單層屋內(nèi)配電裝置。高壓開關(guān)柜采用GBC型開關(guān)柜，單列獨立式布置。高壓開關(guān)柜的前面是操作通道，開關(guān)柜出線側(cè)為維護通道。開關(guān)柜的后面用金屬網(wǎng)門與維護通道隔開，防止工作人員誤入隔間造成事故。母線裝設(shè)在配電裝置上部，三相母線水平布置，兩段母線用垂直隔板隔開。斷路器裝在一個單獨間隔內(nèi)。三、10kV側(cè)配電裝置配置該側(cè)采用單層屋內(nèi)配電裝置。選用成套配電裝置。高壓開關(guān)柜GG-1A(F)型開關(guān)柜。采用單列獨立式布置。高壓開關(guān)柜的前面是操作通道，開關(guān)柜出線側(cè)為維護通道。開關(guān)柜的后面用金屬網(wǎng)門與維護通道隔開，防止工作人員誤入隔間造成事故。母線裝設(shè)在配電裝置上部，三相母線水平布置，兩段母線用垂直隔板隔開。電流互感器與斷路器裝在同一間隔內(nèi)。第3章變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計3.1電力系統(tǒng)的繼電保護3.1.1繼電保護簡介1、電力系統(tǒng)的故障和不正常運行狀態(tài)電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生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)生各種形式的短路，如相間短路、接地短路等。短路故障可能產(chǎn)生的后果：（1）流經(jīng)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。（2）短路電流流經(jīng)非故障電氣元件時，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。（3）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。（4）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。電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運行狀態(tài)。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。事故，就是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除了由于自然條件的因素(如遭受雷擊等)以外，一般都是由于設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計和安裝的錯誤、檢修質(zhì)量不高或運行維護不當而引起的。因此，只要充分發(fā)揮人的主觀能動性，正確地掌握客觀規(guī)律，加強對設(shè)備的維護和檢修，就可以大大減少事故發(fā)生的幾率。2、繼電保護的定義繼電保護裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護的基本原理現(xiàn)以最簡單的過電流保護裝置為例，來說明繼電保護的組成和基本工作原理。在圖3.1所示的輸電線路過電流保護裝置的原理接線圖中,電流繼電器KA的線圈接于被保護線路電流互感器TA的二次回路，這就是保護的測量回路，它監(jiān)視被保護線路的運行狀態(tài)，測量線路中電流的大小。在正常運行情況下，線路中通過負荷電流時，電流繼電器KA不動作；當被保護線路發(fā)生短路故障時，流入繼電器KA線圈回路的電流大于繼電器的動作電流時，電流繼電器立即動作，其接點閉合，接通邏輯回路中時間繼電器KT的線圈回路，時間繼電器起動并經(jīng)延時后接點閉合，接通執(zhí)行回路中的信號繼電器KS和斷路器QF跳閘線圈Y回路，使斷路器QF跳閘，切除故障。圖3.1線路過電流保護裝置單相原理接線圖可見，這種繼電保護裝置的核心是電流繼電器，它通過電流互感器受電，經(jīng)常測量著線路電流值的變化，并與整定值進行比較，一旦超過整定值就動作，向斷路器跳閘機構(gòu)送出跳閘命令，同時發(fā)出繼電保護動作信號。3、繼電保護的組成繼電保護裝置主要都包括三個部分：測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分。圖3.2保護裝置結(jié)構(gòu)方框圖4、繼電保護裝置中各組成部分的作用是：（1）測量部分。將電流互感器、電壓互感器二次側(cè)的電流、電壓或其它被測物理量進行適當變換，提供邏輯部分所需要的輸入量。（2）邏輯部分。如利用電流繼電器、阻抗繼電器等元件完成被測物理量與整定值的比較，當被測量符合整定值條件時，邏輯部分輸出保護動作指令。（3）執(zhí)行部分。完成對邏輯部分所輸出保護動作指令的執(zhí)行，實現(xiàn)一定控制要求的直流電路，經(jīng)過它去接通所需要的跳閘電路和信號電路。5、繼電保護的發(fā)展簡史1890年后出現(xiàn)了裝于斷路器上并直接作用于斷路器的一次式(直接反應(yīng)于一次短路電流)的電磁型過電流繼電器。19世紀初，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器才開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護。這個時期可認為是繼電器保護技術(shù)發(fā)展的開端。1901年出現(xiàn)了感應(yīng)型過電流繼電器。1908年提出了比較被保護元件兩端電流的電流差動保護原理。1910年方向電流保護開始得到應(yīng)用，在此時期也出現(xiàn)了將電流與電壓比較的保護原理，并導(dǎo)致了1920年后距離保護裝置的出現(xiàn)。隨著電力系統(tǒng)載波通信的發(fā)展，在1927年前后，出現(xiàn)了利用高壓輸電線上高頻載波電流傳送和比較輸電線兩端功率方向或電流相位的高頻保護裝置。20世紀50年代就出現(xiàn)了利用故障點產(chǎn)生的行波實現(xiàn)快速繼電保護的設(shè)想，經(jīng)過20余年的研究，終于誕生了行波保護裝置。3.1.2電力系統(tǒng)中繼電保護的作用在電力系統(tǒng)中，繼電保護裝置的基本任務(wù)（作用）是:（1）當電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備發(fā)生短路故障時，能自動、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，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。（2）當電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，并根據(jù)運行維護的條件(例如有無經(jīng)常值班人員)，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)當時電力系統(tǒng)和元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免誤動作。3.1.3對繼電保護的基本要求(1)選擇性(2)速動性(3)靈敏性(4)可靠性3.1.4主設(shè)備繼電保護原則隨著電力系統(tǒng)的增大，大容量的發(fā)電機組不斷增多，在電力設(shè)備上裝設(shè)完善的繼電保護裝置，不僅對重要而昂貴的設(shè)備減少在各種短路和異常運行時造成的損壞，在經(jīng)濟效益上也有顯著效果。因此，在主設(shè)備的保護設(shè)計中，應(yīng)要求保護在配置、原理接線和設(shè)備選型等方面，根據(jù)主設(shè)備的運行工況及結(jié)構(gòu)特點，達到可靠、靈敏、快速且有選擇性的要求。3.1.5保護配置要求1、110kV線路保護內(nèi)橋式接線簡單、清晰，使用開關(guān)量相對較少。具有一定的可靠性和靈活性。

2、主變保護

(1)主保護：差動電流速斷和二次諧波制動比率差動保護，并具有CT斷線檢測報警功能。

(2)后備保護：110kV及10kV二段復(fù)合電壓閉鎖過流保護。110kV二段零序電壓閉鎖、零序過流保護。過負荷閉鎖有載調(diào)壓。過負荷保護及啟動通風(fēng)保護。

主變高、中、低壓側(cè)后備動作時第Ⅰ段作用于10kV相關(guān)分段開關(guān)，第Ⅱ段作用于變壓器三側(cè)開關(guān)，同時閉鎖10kV備自投裝置。具有PI斷線檢測功能。

(3)非電量保護:跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)的有:主變本體重瓦斯、有載重瓦斯、壓力釋放(由壓板切換至跳閘或發(fā)信)。應(yīng)有獨立跳閘出口。報警信號有:主變本體輕瓦斯、有載輕瓦斯，油溫。

(4)無功電壓自動調(diào)節(jié)裝置：(本期二套)通過自動改變變壓器有載調(diào)壓裝置分接頭位置及自動換切電容器，對變電站的電壓和無功進行綜合控制。

3、10kV線路保護(1)保護配置：三相式速斷、三段式過流保護。三相一次重合閘。低周減載。小電流接地選線。

(2)接地變：三相式速斷、三段式過流保護，過負荷。小電流接地選線。零序電流、零序電壓。溫度信號。

(3)電容器：三相不平衡電壓保護、三相式速斷，三段式過流保護。小電流接地選線；過壓、欠壓保護；小電流接地選線；保護動作應(yīng)閉鎖電容器自動投切。

(4)10kV母聯(lián)(備自投)：配置原則：10kVⅠ、Ⅱ段正常運行時為分列運行方式，母聯(lián)處于備用狀態(tài)，當任一主變主保護動作，跳開主變兩側(cè)開關(guān)，則母聯(lián)開關(guān)投入運行，當主變后備保護動作，則跳開母聯(lián)開關(guān)，并且閉鎖備自投。

(5)10kV母線電壓并列裝置，可就地或遠方實現(xiàn)PT并列或分開運行。

4、35kV線路保護

(1)保護配置：三相式速斷、三段式過流保護。電壓閉鎖電流保護。三相一次重合閘。低周減載。

(2)35kV母聯(lián)(備自投)

配置原則：35kVⅠ、Ⅱ段正常運行時為分列運行方式，母聯(lián)處于備用狀態(tài)，當任一主變主保護動作，跳開主變兩側(cè)開關(guān)，則母聯(lián)開關(guān)投入運行，當主變后備保護動作。則跳開母聯(lián)開關(guān)，并且閉鎖備自投。

(3)35kV母線電壓并列裝置，可就地或遠方實現(xiàn)PT并列或分開運行。

3.2變壓器繼電保護（一）電力變壓器的故障類型，異常運行狀態(tài)及相應(yīng)保護方式。

1、故障類型

①繞組相間、匝間接地及鐵心燒損；

②套管及引出線短路；

③變壓器外部（主保護裝設(shè)地以外電路）相間短路引起過電流；

④變壓器外部接地引起的過電流及中性點過電壓；

2、異常運行狀態(tài)

①過負荷；

②油面降低；

③溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障；

3、保護方式

①殼內(nèi)各種故障及油面降低，采用瓦斯保護；

②對殼內(nèi)繞組、套管及引出線直至主保護裝設(shè)處應(yīng)根據(jù)容量裝差動或速斷保護；

③外部故障引起的過電流應(yīng)根據(jù)不同情況選不同過電流保護；

④外部接地短路的保護在中性點直接接地的電網(wǎng)中，可利用變壓器中性點接地線CT，裝設(shè)零序電流保護。

（二）本變電站變壓器差動保護

由于本次設(shè)計是初步設(shè)計，所以只考慮變壓器的差動保護。差動保護的作用在于保護變壓器繞組相間、匝間接地及引出線的相間和接地短路。

縱差動保護起動電流的整定原則如下：

①正常時，為防止CT二次側(cè)斷線，差動保護誤動，起動電流應(yīng)大于最大負荷電流Ifh.max。若其值不明，可用變壓器額定電流Ie.B，并考慮可靠系數(shù)Kk，則保護裝置起動電流Idz.bh=Kk?Ifh.max（或Ie.B）。

②躲開保護范圍外部短路的最大不平衡電流，此時繼電器的起動電流Idz.J=Kk?Ibp.max，Ibp.max是外部短路時最大不平衡電流。

當采用速斷和有鐵芯的差動繼電器時，起動電流Idz.J≥1.3Ie.B/nt。

③躲開變壓器勵磁涌流的影響。

上述3條中，以起動電流最大者為依據(jù)，起碼要滿足躲開勵磁涌流影響。

通過計算并校驗，在本設(shè)計中，對主變的差動保護選用BCH-2型差動繼電器。

差動保護整定計算表

UN（kV）

110

35

10

主變一次側(cè)I1N（A）

166

520

1821

T-CT接線方式

λ/Δ-11

λ/Δ-11

λ/Y-12

CT一次電流計算值（A）

287

900

1820

CT變比nL

60

200

400

CT二次電流值（A）

4.79

4.5

4.55

變壓器外部最大短路電流（kA）

1.308

0.853

躲勵磁涌流Idz(A)

245

躲CT二次斷線Idz(A)

216

躲35kV母線短路時最大短路電流Ibp(A)

419（三）過電壓保護變電所范圍內(nèi)雷擊目的物可以分為A類、B—I類、B—Ⅱ類、B—Ⅲ類和C類5種。由于是初步設(shè)計，所以只考慮A類雷擊目的物的防雷保護，包括屋內(nèi)外配電裝置、主控制樓、組合導(dǎo)線及母線橋等。電壓在110kV及以上的屋外配電裝置，可將避雷針裝在配電裝置架構(gòu)上。對于35～60kV的配電裝置，為防雷擊時引起反擊閃絡(luò)的可能，一般采用獨立避雷針進行保護。如需要將避雷針裝在架構(gòu)上時，配電裝置接地網(wǎng)的接地電阻，不得大于下列數(shù)值：35kV配電裝置為1Ω，60kV配電裝置為2Ω。安裝避雷針的架構(gòu)支柱應(yīng)與配電裝置接地網(wǎng)相連接。在避雷針的支柱附近，應(yīng)設(shè)置輔助的集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于10Ω。由避雷針與配電裝置接地網(wǎng)上的連接處起，至變壓器與接地網(wǎng)上的連接處止，沿接地線的距離，不得小于15m。在變壓器門型架構(gòu)上，不得裝置避雷針。在選擇獨立避雷針的裝設(shè)地點時，應(yīng)盡量利用照明燈塔，在其上裝設(shè)避雷針。裝設(shè)獨立避雷針時，避雷針與配電裝置部分在地中和空氣中應(yīng)有一定的距離。

①地中：避雷針本身的接地裝置與最近的配電裝置接地網(wǎng)的地中距離Sdi≥0.3R（m），式中R是獨立避雷針的接地電阻。在任何情況下，Sdi不得小于3m。

②空氣中：由獨立避雷針到配電裝置導(dǎo)電部分之間以及到配電裝置電力設(shè)備與架構(gòu)接地部分之間的空氣距離Sk≥0.3R+0.1h（m），式中h是被保護物考慮點的高度。在任何情況下，Sk不得小于5m。

電壓為110kV及以上的屋外配電裝置，可將保護線路的避雷線連接在配電裝置的出線門型架構(gòu)上，須滿足下列條件：

①35～60kV出線門型架構(gòu)周圍半徑20m范圍內(nèi)的接地電阻應(yīng)不大于5Ω，當土壤電阻率ρ≥5×104Ω.cm時，這個范圍的半徑可增大至30m；

②線路終端桿塔的接地電阻應(yīng)不大于10Ω；

③在變壓器的6～60kV出口處裝設(shè)閥型避雷器。

主控制樓及屋內(nèi)配電裝置對直擊雷的防雷措施如下：

①若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時，將金屬部分接地；

②若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地；

③若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體的屋頂時，采用避雷帶保護，該避雷帶的網(wǎng)絡(luò)為8～10m，每隔10～20m設(shè)引下線接地。

上述的接地可與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于10Ω。110kV系統(tǒng)采用氧化鋅避雷器作為限制操作過電壓和雷電侵入波的措施，并以避雷器10kA雷電沖擊殘壓作為絕緣配合的依據(jù)。在110kV架構(gòu)上設(shè)置了2只高度為25m的避雷針。在變電站的北圍墻內(nèi)、南、北兩端各設(shè)一只為25m的獨立避雷針，作為直雷的保護裝置。

（四）接地裝置

本變電站的接地裝置有以下三種：

①工作接地，作用是保證電力系統(tǒng)正常工作而接地。如變壓器中性點接地。

②過電壓保護接地，是過電壓保護裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)，如避雷器、避雷針、避雷線接地。

③保護接地，是一切正常時不帶電的電氣設(shè)備外殼、配電裝置的金屬結(jié)構(gòu)（構(gòu)架）接地。

本次設(shè)計，接地網(wǎng)采用垂直接地和水平接地干線聯(lián)合構(gòu)成；在避雷針、避雷器及主變壓器附近增加垂直接地極，加強散流作用，接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)小于0.5歐姆。

1、主接地網(wǎng)采用棒形Ф50鋼管，長2.5米鍍鋅接地棒，其間以60×6的鍍鋅(熱鍍)扁鋼連接成環(huán)形，鋼管上端埋入深度為0.8米。另外，在接地網(wǎng)靠近#1主變位置留一接地檢查井。

2、戶外接地扁鋼與主接網(wǎng)可靠焊接，要三面焊牢，其焊接長度為扁鋼寬度的三倍。在焊接點必須刷防銹漆2遍，并涂熱瀝青處理。

3、接地網(wǎng)施工完畢后應(yīng)進行實測，接地電阻Rd≤O.5歐。否則將采取降阻措施。

（五）照明

全站工作照明電源由380/220V所用屏接至各照明配電箱上引接。照明分為事故照明系統(tǒng)和交流照明系統(tǒng)，照明正常由交流電源供電。當交流消失后自動切換至220V直流電源供電，二次室設(shè)有長明燈。

二次室照明采用吸頂熒光燈和白熾筒燈。35kV和10kV配電室采用熒光燈具和白熾筒燈。白熾燈為事故照明燈，嚴格控制使用。戶外采用投光照明。35kV及10kV室采用明敷照明外，其它均采用暗線布置。

11OkV構(gòu)架上裝設(shè)4只投光燈。35kV高壓室的屋頂上安裝7只投光燈，便于夜間檢修。3.3變電站調(diào)度自動化系統(tǒng)的設(shè)計一、通訊及遠動由于該站為無人值班變電站，采用微機保護、微機監(jiān)控，信息傳輸量大。利用110kV線路架空避雷線及電纜溝道敷設(shè)復(fù)合光纖通訊電纜，采用光纖通訊方式，一主一備環(huán)網(wǎng)通訊，確保通道暢通。

為確保該站與調(diào)度的通信聯(lián)絡(luò)，在該站內(nèi)安裝一部市話。

二、工業(yè)電視

本變電所按無人使班設(shè)計，要求該所具有較高的安防監(jiān)控系統(tǒng)。

1、閉路監(jiān)控系統(tǒng)

攝像機要求進口的彩色攝像機。

攝像機安裝位置：大門、高壓開關(guān)室、控制室、110kV設(shè)備區(qū)、變壓器沒備區(qū)。

該系統(tǒng)能全自動或通過報警觸發(fā)器，啟動并以數(shù)字化方式錄入所有攝像機所捕獲的圖像內(nèi)容。

2、防盜、防火報警系統(tǒng)

在變電所主要區(qū)域都安裝有防盜、防火探頭。為了提高可靠性，報警探測器金部選用進口探測器，防火探頭選用進口產(chǎn)品，并能與計算機進行聯(lián)網(wǎng)。且對各個防區(qū)分別進行操作，可設(shè)置保護密碼，防止誤操作。

探測器安裝位置：高壓開關(guān)室、控制室、變電所四周圈墻。變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用成熟先進的分層分布、開放式計算機監(jiān)控系統(tǒng)。配置圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)，火災(zāi)探測報警系統(tǒng)。

三

、

所用電、直流系統(tǒng)（1）所用電接線變電所所用電屬于確保供電負荷，提高所用電供電可靠性的措施如下：

①對于容量在60MVA及以上或樞紐變電所采用兩臺所用變供電。

②兩臺所用變分別接至變電所最低一級電壓母線或獨立電源上，并裝設(shè)備用電源自接裝置。

③對于采用復(fù)式整流、電容儲能等整流電源代替蓄電池時，其交流供電電源由兩種不同電壓等級取得電源，并裝設(shè)備用電源自接裝置。

④能可靠地利用所外380V電源備用時，需2臺所變的變電所可裝一臺所變。

⑤采用強迫油循環(huán)水冷卻主變或調(diào)相機，變電所裝設(shè)兩臺所用變。

⑥對于3～10kV有旁路母線且變電所只有一臺所用變壓器時，該變壓器與旁路斷路器分別接至兩段母線上。

⑦對無人值班的變電所，一般采用兩臺能夠自動接入的所用變。

⑧對中小型變電所及有人值班的變電所，一般采用一臺所用變，其容量一般為20kVA。所用變壓器一般高壓側(cè)采用熔斷器，為了滿足用戶側(cè)電壓質(zhì)量要求，故宜采用6.3kV或10.5kV的所用變。所用變壓器低壓側(cè)采用380/220V中性點直接接地的三相四線制，動力和照明公用一個電源，所內(nèi)一般設(shè)置檢修電源。

本次設(shè)計在10kVⅠ至Ⅱ段母線上分別接一臺700/160/10kVA、10/0.4kV接地變壓器、低壓側(cè)為Y0接線、正常運行時供給380/220V站用電源。在35kV有雙向供電線路上接一臺100kVA/35kV線路干式所用變一臺，作為備用電源。當全站失壓后，由35kV帶電線路反供35kV所用變。兩臺所用變互為閉鎖自投。所用電源接至五塊所用電屏上，供給全所用電。所用電接地線能滿足兩臺接地變分列運行及備用電源自動投入方式運行。所用變?nèi)萘繛?60kVA，由于接地變壓器(曲折變)一、二次容量比不宜過大，其低壓側(cè)一旦發(fā)生短路可燒壞接地變，故二次容量選160kVA為宜。所用電380/220V母線采用單母線分段接線，三相四線制，中性點直接接地系統(tǒng)。所用屏布置在二次室內(nèi)。

（2）直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)主要是指變電所中的直流蓄電池組，其使用目的是：用于控制、信號、繼電保護和自動裝置回路操作電源，也用于各類斷路器的傳動電源以及用于直流電動機拖動的備用電源。

本次設(shè)計直流系統(tǒng)采用智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)。蓄電池采用2×100AH免維護鉛酸蓄電池，單母線分段接線，控制母線與合閘母線間有降壓裝置。直流屏兩面，電池屏兩面。該型直流系統(tǒng)是模塊化設(shè)計，N+1熱備份;有較高的智能化程度，能實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的遙測、遙控、遙信及遙調(diào)功能;可對每一個蓄電池進行自動管理和保護。該系統(tǒng)通過RS232或RS485接口接入計算機監(jiān)控系統(tǒng)。第4章

短路電流計算書短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都必須對短路電流進行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進行有關(guān)的校驗。按三相短路進行短路電流計算。可能發(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有４個，即110KV母線短路（K1點），35KV母線短路（K2）點，10KV電抗器母線短路（K3點），0.4KV母線短路（K4點）。0.4KV 35KVK210KVK2K3110KVK1～～～～圖4.1等效電路圖查表知LGJQ-150X*=0.1989/KM選基準:=100MVA=0.4KV9K435KV4512K3K23610KV