110KV變電站微機(jī)保護(hù)（一次部分）設(shè)計(jì)-帶開(kāi)題答辯ppt【含CAD圖紙+文檔全套】

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Moments Power supply and demand strict production process requirements dynamic balance, once lost balance production process will damage, even cause system collapse, unable to maintain normal production. Along with the rapid development of economy, the lack of electricity situation highlights and even the world, how to further optimize scheduling, strengthen the optimized allocation of power resource to satisfy power demand become people to explore one of the problems. And along with the computer technology, communication technology, information technology, the most astonishing development substation integrated automation technology further optimization, the power network operation safety and economic benefits have been increased greatly. This technology will cause the attention of electric power industry departments concerned, become one of substation design core technology. This design topic is a 110 kv substations preliminary electrical design, after completion of 110 kv power station with 110 kv and connected, has two voltage level, this site consumers 10KV located in the outskirts of town, with a flat, convenient transportation, no environmental pollution, hail engineering geology is good. The design of the main transformer substations adopted two SZ10-20000kVA / 110 kv type duplex winding transformer on-load changer, two as spare, even if there is one of the main change, also can be cut in the main transformer by another with all foreign send power more than 70 percent of the reliability of power supply, improve. 110KV side by Lord wiring last single bus wiring, consumers 10KV side also USES single busbar subsection wiring. Two stations installed consumers 10KV side with transformer, in two subsection busbar respectively after two stations, usually with transformer respectively, when a stations run by variable malfunction, segmentation breaker from switch device, realize the backup. Action off Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment Selection 目錄 第1章 概述……………………………………………………………………1頁(yè) 1.1所址的選擇………………………………………………………………1頁(yè) 1.2變壓器的選擇……………………………………………………………1頁(yè) 1.3電力電容器的選擇………………………………………………………1頁(yè) 1.4電氣一次部分設(shè)計(jì)的基本情況…………………………………………2頁(yè) 1.5變電所布局與結(jié)構(gòu)………………………………………………………3頁(yè) 1.5.1變電所的總體布局要求局與結(jié)構(gòu)……………………………………3頁(yè) 1.5.2變壓器室的布局………………………………………………………4頁(yè) 1.6電氣主接線選擇…………………………………………………………4頁(yè) 第2章 短路電流計(jì)算……………………………………………………………5頁(yè) 2.1短路電流的計(jì)算目的及一般原則……………………………………….5頁(yè) 2.1.1.短路電流計(jì)算的目的…………………………………………………6頁(yè) 2.1.2.短路電流一般規(guī)定…………………………………………………….6頁(yè) 2.1.3短路電流計(jì)算原則……………………………………………………6頁(yè) 2.3.最大運(yùn)行方式下短路電流的計(jì)算………………………………………6頁(yè) 2.4.最小運(yùn)行方式下短路電流的計(jì)算………………………………………8頁(yè) 2.5短路電流計(jì)算結(jié)果表……………………………………………………9頁(yè) 第3章 主要電器設(shè)備的選擇………………………………………………….10頁(yè) 3.1斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇…………………………………………….10頁(yè) 3. 1.1斷路器,隔離開(kāi)關(guān)的選擇原則…………………………………….10頁(yè) 3.1.2 變壓器110KV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)…………………………….11頁(yè) 3.1.3變壓器10KV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)……………………………….12頁(yè) 3.1.4線路10KV出線側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)…………………………… 13頁(yè) 3.1.5.10KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)………………………………… 13頁(yè) 3.1.610KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)………………………………….14頁(yè) 3.2互感器的選擇……………………………………………………………15頁(yè) 3.2.1電流互感器的選擇原則…………………………………..……… 15頁(yè) 3.2.2 10KV出線電流互感器的選擇……………………………………… 15頁(yè) 3.2.3變壓器110KV側(cè)電流互感器的選擇……………………………… 16頁(yè) 3.2.4變壓器10KV側(cè)電流互感器的選擇…………………………………16頁(yè) 3.2.5 110KV母線側(cè)電流互感器的選擇……………………………………16頁(yè) 3.3電壓互感器選擇………………………………………………………….16頁(yè) 3.3.1 電壓互感器的選擇原則……………………………………………16頁(yè) 3.3.2 110KV側(cè)電壓互感器的選擇………………………………………17頁(yè) 3.3.3 10KV側(cè)電壓互感器的選擇 ………………………………………17頁(yè) 3.4母線的選擇……………………………………………………………17頁(yè) 3.4.1 110KV側(cè)母線的選擇……………………………………………….17頁(yè) 3.4.2 10KV出線導(dǎo)線截面的選擇………………………………………….17頁(yè) 第4章 繼電保護(hù)…………………………………………………………………18頁(yè) 4.1繼電的保護(hù)………………………………………………………………18頁(yè) 4.2繼電的保護(hù)的特性………………………………………………………18頁(yè) 4.3 變壓器的差動(dòng)保護(hù)……………………………………………………. 18頁(yè) 4.3.1差動(dòng)保護(hù)的原理……………………………………………………18頁(yè) 4.3.2比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的整定………………………………………19頁(yè) 4.4 變壓器的瓦斯保護(hù)……………………………………………………. 22頁(yè) 4.5 變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)…………………………………………………. 23頁(yè) 4.6 變壓器的過(guò)電流保護(hù)…………………………………………………. 23頁(yè) 4.7 10KV側(cè)線路的自動(dòng)重合閘保護(hù)……………………………………….25頁(yè) 4.7.1自動(dòng)重合閘的作用…………………………………………………….25頁(yè) 4.7.2自動(dòng)重合閘的選擇………………………………………………….25頁(yè) 4.7.3單電源自動(dòng)重合閘的整定計(jì)算…………………………………….25頁(yè) 4.8 10KV側(cè)線路的距離保護(hù)……………………………………………….26頁(yè) 4.8.1距離保護(hù)原理……………………………………………………….26頁(yè) 4.8.2距離保護(hù)的整定…………………………………………………….26頁(yè) 4.9 10KV側(cè)線路的零序保護(hù)……………………………………………….27頁(yè) 4.9.1零序電流保護(hù)原理………………………………………………..27頁(yè) 4.9.2零序電流保護(hù)的整定計(jì)算…………………………………………28頁(yè) 4.10 10KV側(cè)線路的過(guò)電壓保護(hù)…………………………………………..30頁(yè) 第5章 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)………………………………..30頁(yè) 5.1微機(jī)保護(hù)的定義…………………………………………………………….30頁(yè) 5.2 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)……………………………………30頁(yè) 5.3 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置的使用范圍…………………………31頁(yè) 5.4 WDJS—8000電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置簡(jiǎn)介……………………………………31頁(yè) 5.4.1 WDJS—8000電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置簡(jiǎn)圖………………………………31頁(yè) 5.4.2電源插件……………………………………………………………32頁(yè) 5.4.3信號(hào)插件……………………………………………………………32頁(yè) 5.4.4 CPU插件……………………………………………………………33頁(yè) 5.4.5交流插件……………………………………………………………33頁(yè) 5.4.6硬件…………………………………………………………………33頁(yè) 5.4.7軟件…………………………………………………………………34頁(yè) 5.4.8功能…………………………………………………………………34頁(yè) 5.4.9技術(shù)指標(biāo)……………………………………………………………34頁(yè) 5.5 WDJS—8000電力系統(tǒng)人機(jī)接口說(shuō)明……………………………………35頁(yè) 5.5.1面板說(shuō)明…………………………………………………………… 35頁(yè) 5.5.2顯示菜單說(shuō)明……………………………………………………….36頁(yè) 5.6 WDJS—8000電力系統(tǒng)保護(hù)原理………………………………………42頁(yè) 5.6.1 110變壓器微機(jī)保護(hù)……………………………………………….42頁(yè) 5.6.2 零序電流保護(hù)………………………………………………………44頁(yè) 5.6.3 過(guò)負(fù)荷保護(hù)…………………………………………………………44頁(yè) 第6章 防雷保護(hù)和接地裝置計(jì)算……………………………………………45頁(yè) 6.1 變電所的防雷設(shè)計(jì)原則和主要防雷設(shè)備………………………………45頁(yè) 6.2. 變電所的防雷設(shè)計(jì)…………………………………………………….45頁(yè) 6.3.避雷器…………………………………………………………………… 45頁(yè) 6.3.1對(duì)避雷器的基本要求……………………………………………… 46頁(yè) 6.3.2各種避雷器的主要應(yīng)用場(chǎng)合……………………………………….46頁(yè) 6.3.3避雷器保護(hù)設(shè)備須滿足條件……………………………………… 47頁(yè) 6.4 避雷器的選擇……………………………………………………………47頁(yè) 6.5 接地網(wǎng)……………………………………………………………………48頁(yè) 附錄：1.變電站主接線圖 2.變壓器繼電保護(hù)原理圖 3.10KV出線繼電保護(hù)接線圖 4.變壓器微機(jī)保護(hù)接線圖 5.10KV出線微機(jī)保護(hù)接線圖 6.防雷接地保護(hù)配置圖 第一章 概述 1.1所址選擇 首先考慮變電所所址的標(biāo)高，歷史上沒(méi)有被水浸淹歷史；進(jìn)出線便于架空線路的引入和引出，盡量少占地并考慮發(fā)展余地；其次列出變電所所在地的氣象條件：年均最高、最低氣溫、最大風(fēng)速、覆冰厚度、地震強(qiáng)度、年平均雷暴日、污穢等級(jí)，把這些作為設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。 1.2變壓器的選擇 變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)依據(jù)電力系統(tǒng)5-10年的發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。 選擇主變壓器型式時(shí)，應(yīng)考慮以下問(wèn)題：相數(shù)、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)、 繞組接線組別（在電廠和變電站中一般都選用YN，d11常規(guī)接線）、調(diào)壓方式、 冷卻方式。 由于本變電所具有三種電壓等級(jí)110KV、10KV，各側(cè)的功率均達(dá)到變壓器額定容量的15%以上，低壓側(cè)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償，所以主變壓器采用雙繞組變壓器。為保證供電質(zhì)量、降低線路的損耗此變壓器采用的是有載調(diào)壓方式，在運(yùn)行中可改變分接頭開(kāi)關(guān)的位置，而且調(diào)節(jié)范圍大。由于本地區(qū)的自然地理環(huán)境的特點(diǎn)，故冷卻方式采用自然風(fēng)冷卻。 為保證供電的可靠性，該變電所裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入使用，最小運(yùn)行方式或檢修時(shí)只投入一臺(tái)變壓器且能滿足供電要求。 1.3電氣一次部分設(shè)計(jì)的基本情況 工程規(guī)模：該變電所為110/10KV二級(jí)電壓，所內(nèi)裝設(shè)SZ10-20000kVA/110KV型雙繞組有載調(diào)壓變壓器，2回110KV架空進(jìn)線， 10回10KV出線。變電所配有10KV無(wú)功補(bǔ)償裝置。 主接線考慮110KV側(cè)采用內(nèi)橋接線方式， 10KV單母分段。 所用電配置：一臺(tái)由10KV母線接出。 防雷與接地：110KV進(jìn)線侵入雷電波的保護(hù)是在架空線首端裝一組避雷器，并配合進(jìn)線上的相應(yīng)保護(hù)。主變中性點(diǎn)裝設(shè)一組避雷器及設(shè)間隙保護(hù)。10KV母線分別裝設(shè)避雷器作為出線侵入的雷電波保護(hù)。直擊雷由避雷針保護(hù)。 主要參數(shù)： 系統(tǒng)參數(shù)：Xs.min=0.0581,Xs.max=0.0832 (Sd=100MVA,Ud=Uc=110kv為基準(zhǔn)) 110KV進(jìn)線：雙回路。 10KV線路長(zhǎng)度按20KM考慮，10回路。 主變銘牌參數(shù)： 主變：型號(hào) SZ10-200000/110 接線： YNd11 電壓組合： 110±8×1.25%/10.5 空載損耗(kW)： 18.6 負(fù)載損耗(kW)： 89 空載電流(%)： 0.5% 短路阻抗（%）：10.5% 所用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表如下，見(jiàn)表1-1 設(shè)備名稱 容量（W） 空調(diào) 照明、電熱取暖 附屬建筑取暖 主變風(fēng) 載波通訊 檢修用電 微機(jī)用電 合計(jì) 9000 9000 10000 2300 700 6000 2000 39000 考慮各母線上的電壓平衡，所用電取自于10KV母線，由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可選用S6-50/10型其參數(shù)如下所示： 額定電壓：10/0.4 連接組構(gòu)號(hào)Y. 1.4補(bǔ)償裝置的選擇：電力電容器的選擇方法 并聯(lián)電容器主要用來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率以及提高受端的電壓水平，對(duì)于35-100KV變電所中的電容器裝置可按主變壓器的10-30%考慮，電容器的選擇應(yīng)選擇允許穩(wěn)態(tài)過(guò)電流達(dá)到電容器額定電流的1.3倍，對(duì)于具有最大電容偏差的電容器，該選擇過(guò)電流達(dá)到電容器額定電流的1.43倍。單臺(tái)電容器的容量應(yīng)按電容器組單相容量和每相各串聯(lián)、并聯(lián)臺(tái)數(shù)確定。 串聯(lián)補(bǔ)償電容器，在220KV及以上的電壓的系統(tǒng)中用以提高線路輸送容量和系統(tǒng)穩(wěn)定，其補(bǔ)償度一般不超過(guò)0.5~0.6，在110KV及以下系統(tǒng)中用以改善電壓質(zhì)量，其在1到4之間，較多接近或大于1。 靜止補(bǔ)償器是并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置和容量無(wú)級(jí)連續(xù)可調(diào)的感性無(wú)功設(shè)備聯(lián)合組成的一種裝置，調(diào)節(jié)平滑均勻，反應(yīng)快速全面提高電能質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定，降低工頻過(guò)電壓等功能。 本設(shè)計(jì)是采用的功率因素提高的方法來(lái)補(bǔ)償無(wú)功。 本設(shè)計(jì)選用的是：兩臺(tái)TB11—2400+2400—3W掛在10KV母線上。 在本變電所的功率因素為0.85，但實(shí)際的運(yùn)行的功率因素一般早0.9~1之間，因此需補(bǔ)償容量，以提高功率，在實(shí)際的運(yùn)行中一般是并聯(lián)電容器組的方式來(lái)補(bǔ)償無(wú)功以改善電壓質(zhì)量，減少有功損耗，以及穩(wěn)定系統(tǒng)等。 如果按（10-30%）考慮： 按功率因素提高到0.95考慮： 在按變壓器容量30%的范圍內(nèi)，可以選擇容量為4800kVar的兩臺(tái)TBB11—2400+2400—3W電容器組，分別掛于10kV兩組母線上。 1.5變電所布局與結(jié)構(gòu) 1.5.1變電所的總體布局要求 1)高壓配電裝置一般均裝設(shè)在單獨(dú)的高壓配電室內(nèi) 2)高壓配電室應(yīng)留有適當(dāng)數(shù)量的開(kāi)關(guān)空位，每段母線至少留兩個(gè) 3)高壓配電室不應(yīng)通過(guò)非本身所用的管道和明線路 4)高壓電力電容器一般裝設(shè)在單獨(dú)的電容器室內(nèi) 5)在變電所地受到限制時(shí)，可以是建筑樓房，但不應(yīng)該超過(guò)二層樓 通過(guò)以上要求及設(shè)計(jì)要求變電所設(shè)計(jì)在地下一層，變電所分為四個(gè)部分： 變壓器室：低壓配電室；高壓配電室；高壓電容器室。 1.5.2變壓器室的布局要求 1） 每臺(tái)三相電力變壓器應(yīng)該安裝在單獨(dú)的變壓器室內(nèi)； 2）變壓器外廓與變壓器室的四壁的間距應(yīng)不小于800mm； 3）需要經(jīng)常進(jìn)入變壓器室內(nèi)部檢查設(shè)備時(shí)，要與變壓器保持1500mm的距離； 4）變壓器的安裝采用寬面推進(jìn)，地纜引線進(jìn)入； 5）變壓器室要有很好的通風(fēng)性； 1.6變電站電氣主接線 變電站主接線的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負(fù)荷性質(zhì)、出線回路數(shù)等條件和具體情況確定。 對(duì)本變電所原始材料進(jìn)行分析，結(jié)合對(duì)電氣主接線的可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)，供電可靠，經(jīng)濟(jì)合理的主接線方案。此主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運(yùn)行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全、擴(kuò)建發(fā)展方便。故擬定的方案如下： 方案一：110KV側(cè)采用帶母線型內(nèi)橋接線，10KV采用帶母聯(lián)斷路 器的雙母線接線 方案二： 110KV側(cè)采用帶母線型外橋接線，10KV采用單母線接線. 為了供電的可靠性：110KV進(jìn)線2回，10KV出線8-12回,變電所（擬設(shè)計(jì)）主要是向周邊城市及工業(yè)負(fù)荷供電，是一所終端變電所，就變電所在電力系統(tǒng)的中的地位和作用而言則可靠性要求很高。 兩方案比較：內(nèi)橋、外僑接線都適用于進(jìn)線為2回的情況，其可靠性和靈活性都比較高，一回進(jìn)線故障不影響另一進(jìn)線的正常工作。但內(nèi)橋接線設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、供電比較可靠、運(yùn)行靈活。而外僑接線當(dāng)主變壓器斷路器外側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，會(huì)影響主系統(tǒng)供電的可靠性。 10KV的雙母線接線較單母線接線方式其可靠性及靈活性均要高，其運(yùn)行方式靈活，如:一組母線工作，一組母線備用，相當(dāng)于單母線運(yùn)行，其運(yùn)行可靠，操作方便。雙母線還可以同時(shí)運(yùn)行，負(fù)荷平均分配在兩母線上。雙母線接線操作簡(jiǎn)便，較單母線出現(xiàn)誤操作的幾率小得多。單母線還有50%的停電率。 從經(jīng)濟(jì)性考慮方案二與方案一投資都差不多，但方案一的供電更可靠，綜合上述因素：本設(shè)計(jì)最終的設(shè)計(jì)方案確定為方案。 59 第二章 短路電流計(jì)算及設(shè)備選擇 2.1短路電流的計(jì)算目的及一般原則 2.1.1短路電流計(jì)算的目的 在發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是電氣設(shè)計(jì)的主要計(jì)算項(xiàng)目，其目的有以下幾個(gè)方面： 1)在選擇電氣主接線時(shí)，為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措施等均要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，如高壓斷路器，隔離開(kāi)關(guān)等，為保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力和確定電抗器的電抗值。計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流的沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定。 3)在計(jì)算屋外高壓配電裝置時(shí)，需要短路條件校驗(yàn)的相間和相對(duì)地的距離。 4)在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需要以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 2.2.2在驗(yàn)算導(dǎo)線和電氣設(shè)備時(shí)所用的短路電流一般規(guī)定 2.2.2.1計(jì)算的基本情況 1)電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行。 2)短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。 3)所有電源的電動(dòng)勢(shì)相同。 4)正常工作時(shí)三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 5)應(yīng)考慮對(duì)短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。 2.2.2.2短路電流計(jì)算： 通常取基準(zhǔn)容量Sd＝100MVA； 基準(zhǔn)電壓Ud取各級(jí)電壓的平均電壓，即Ud＝Uc 基準(zhǔn)電流 ； 基準(zhǔn)電抗 常用基準(zhǔn)值如表2-1所示 表2—1常用基準(zhǔn)值表（Sd＝100MVA） 基準(zhǔn)電壓Ud（kV） 3.15 6.3 10.5 37 115 230 基準(zhǔn)電流Id（kA） 18.33 9.16 5.50 1.56 0.502 0.251 基準(zhǔn)電抗Xd（Ω） 0.0992 0.397 1.10 13.7 132 530 網(wǎng)絡(luò)變換計(jì)算公式 串聯(lián)阻抗合成： 并聯(lián)阻抗合成：， 當(dāng)只有兩支時(shí) 短路電流計(jì)算公式 短路電流周期分量有效值： 短路沖擊電流峰值： 短路全電流最大有效值： 2.3最大運(yùn)行方式下短路電流的計(jì)算 變壓器阻抗：0.694 最大運(yùn)行方式下等值電路標(biāo)么阻抗圖見(jiàn)圖2-1。 圖2-1 最大運(yùn)行方式下等值電路 d1：0.0581 d2： d3： 同理可知 d4： d5： d6： d7： 2.4最小運(yùn)行方式下短路電流的計(jì)算 最運(yùn)行方式下等值電路標(biāo)么阻抗圖見(jiàn)圖2-2。 圖2-2 最運(yùn)行方式下等值電路 d1： d2： d3： 同理可知 d4： d5： d6： d7： 2.5短路電流計(jì)算結(jié)果 110kV變電站相關(guān)短路電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表2-2。 表2-2 短路電流計(jì)算結(jié)果表 短路點(diǎn) 短路電流周期分量(有效值) Id(kA) 短路沖擊電流 (峰值) ich(kA) 短路全電流最大有效值 Ich(kA) 最大運(yùn)行方式下 d1 8.64 22.02 13.04 d2 7.31 18.64 11.03 d3 D4 d5 d6 d7 6.03 15.37 9.10 最小運(yùn)行方式下 d 1 6.03 15.3 9.10 d2 7.07 18.05 10.67 d3 d4 d5 d6 d7 5.86 14.96 8.84 第三章 主要電器設(shè)備的選擇 3.1斷路器,隔離開(kāi)關(guān)的選擇 3.1.1斷路器,隔離開(kāi)關(guān)的選擇原則 斷路器是變電所中重要的開(kāi)關(guān)器件，具有滅弧裝置，能夠開(kāi)斷短路電流和負(fù)荷電流，其是母線、變壓器及線路的保護(hù)元件。 斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開(kāi)關(guān)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設(shè)計(jì)一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。 額定電壓和電流的選擇 式中—電網(wǎng)額定電壓 —設(shè)備的額定電壓 —電氣設(shè)備的額定電流 —電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流。 開(kāi)斷電流選擇 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間短路電流周期分量即: 當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時(shí)候，簡(jiǎn)化可用，為短路電流的有效值。 短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值。即 短路動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn) 為斷路器熱穩(wěn)定電流，為熱穩(wěn)定時(shí)間。 隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠，變電所常用的開(kāi)關(guān)器件，它與斷路器配套使用，但隔離開(kāi)關(guān)不能用來(lái)接通或開(kāi)斷短路電流和負(fù)荷電流， 隔離開(kāi)關(guān)與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)項(xiàng)目相同，但由于隔離開(kāi)關(guān)不能夠開(kāi)斷、接通短路電流，故不需要進(jìn)行開(kāi)斷電流和關(guān)合電流的校驗(yàn)。 3.1.2變壓器110KV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān) 變壓器的最大工作電流 =（1.05）/（）=1.05×20000/×115=105.42A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外的要求，查表可選擇LW14-110型斷路器。 短路時(shí)間：=0.2+0.06+0.03=0.29S 短路電流的熱效應(yīng)：==8.648.640.29=21.64.S 斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計(jì)算值相比較，如表2-3所示 表2-3 計(jì)算數(shù)據(jù) LW14-110型斷路器 GW4-110D型隔離開(kāi)關(guān) 110KV 105.42A 8.64KA 21.64.S 22.02KA 110KV 2000A ×t=4800.S 80KA 110KV 1000A ×t=980.S 50KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知LW14-110型斷路器和GW4-110D型隔離開(kāi)關(guān)均能達(dá)到要求。 3.1.3變壓器10KV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān) 變壓器的最大工作電流 =（1.05）/（）=1.05×20000/×10.5=1154.7A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋內(nèi)的要求，查表可選擇ZN-10/2000-40型斷路器。 短路時(shí)間：=0.7+0.06+0.05=0.81S 短路電流的熱效應(yīng)：==7.317.310.81=43.28.S 斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計(jì)算值相比較，如表2-4所示： 表2-4 計(jì)算數(shù)據(jù) ZN-10/2000-40型斷路器 GN2-10/2000-85型隔離開(kāi)關(guān) 10KV 1154.7A 7.31 KA 43.28.S 18.64KA 10KV 2000A ×t=3200.S 80KA 10KV 2000A ×t=36000.S 85KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知ZN-10/2000-40型斷路器和GN2-10/2000-85型隔離開(kāi)關(guān)均能達(dá)到要求。 3.1.4線路10KV出線側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān) 線路的最大工作電流 =（1.05）/（COSΦ）=1.05×3×1000/×10.5×0.8=173.2A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋內(nèi)的要求，查表可選擇ZN4-10/1250-20型斷路器。 短路時(shí)間：=0.7+0.06+0.05=0.81S 短路電流的熱效應(yīng)： ==6.036.030.81=29.45.S 斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計(jì)算值相比較，如表2-5所示： 表2-5 計(jì)算數(shù)據(jù) ZN4-10/1250型斷路器 GN6-10T200型隔離開(kāi)關(guān) 10KV 173.2A 6.032KA 29.45.S 15.37KA 10KV 1250A ×t=850.S 50KA 10KV 200A t=1250.S 25.5KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知ZN4-10/1250型斷路器和GN6-10T/200型隔離開(kāi)關(guān)均能達(dá)到要求。 3.1.5 110KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開(kāi)關(guān) 母線的最大工作電流 =2（1.05）/（）=21.05×20000/×110=220.4A 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外的要求，查表可選擇LW14-110型斷路器。 短路時(shí)間： =0.2+0.06+0.03=0.29S 短路電流的熱效應(yīng)：==8.648.640.29=21.64.S 斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計(jì)算值相比較，如表2-6所示： 表2-6 計(jì)算數(shù)據(jù) LW14-110型斷路器 GW4-110D/1000型隔離開(kāi)關(guān) 110KV 220.4A 8.64KA 21.64.S 22.02KA 110KV 2000A ×t=4800.S 80KA 110KV 1000A ×t=980.S 50KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知LW14-110型斷路器和GW4-110D/1000型隔離開(kāi)關(guān)均能達(dá)到要求。 3.1.6 10KV側(cè)母聯(lián)斷路器及隔離開(kāi)關(guān) 母線的最大工作電流 =2（1.05）/（）=21.05×20000/×10.5=2309.4A根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外的要求，查表可選擇ZN12-10型斷路器。 短路時(shí)間：=0.7+0.06+0.05=0.81S 短路電流的熱效應(yīng)：==7.317.310.81=43.28.S 斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計(jì)算值相比較，如表2-7所示： 表2-7 計(jì)算數(shù)據(jù) ZN12-10/2500型斷路器 GN2-10/3000型隔離開(kāi)關(guān) 10KV 2309.4A 7.31KA 43.28.S 18.64KA 10KV 2500A ×t=850.5.S 80KA 10KV 3000A ×t=50000.S 100KA 由以上數(shù)據(jù)比較可知LW14-110型斷路器和GW4-110D/1000型隔離開(kāi)關(guān)均能達(dá)到要求。 3.2電流互感器的選擇 3.2.1電流互感器的選擇:電流互感器的二次側(cè)絕對(duì)不能夠開(kāi)路 1)電流互感器的額定電壓不小于安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)電壓。 2)電流互感器的額定電流不小于流過(guò)電流互感器的長(zhǎng)期最大負(fù)荷電流 3)戶內(nèi)或戶內(nèi)式 4)作出電流互感器所接負(fù)載的三相電路圖，根據(jù)骨仔的要求確（4）定所需電5)流互感器的準(zhǔn)確級(jí)；例如有功功率的測(cè)量需要0.5級(jí)；過(guò)流保護(hù)需要3級(jí)；差動(dòng)保護(hù)需Ｄ級(jí)。 6)根據(jù)電路圖確定每相線圈所串聯(lián)的總阻抗歐姆數(shù)（包括負(fù)載電流線圈的阻抗、連接導(dǎo)線的電阻和接觸電阻），要求其中總歐姆數(shù)最大的一相，不大于選定準(zhǔn)確級(jí)下的允許歐姆數(shù)。 7)校驗(yàn)電動(dòng)穩(wěn)定性：流過(guò)電流互感器最大三相短路沖擊電流與電流互感器原邊額定電流振幅比值，應(yīng)該不大于動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)。 8)校驗(yàn)熱穩(wěn)定：產(chǎn)品目錄給出一秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)Ｋｔ，要求最大三相或者兩相短路電流發(fā)熱，不允許的發(fā)熱。 3.2.2 10KV出線 10KV出線線路的最大工作電流 =173.2A 互感器的二次負(fù)荷如下表2-8所示 表2-8 互感器的二次負(fù)荷表 儀表名稱 A相 C相 電流表（46L1-A型） 功率表（46D1-W型） 電能表（DS1） 總計(jì) 0.35 0.6 0.5 1.45 0.6 0.5 1.1 可選擇LA-10屋內(nèi)電流互感器，變比為100-200/5。由于用于測(cè)量和保護(hù)故選用0.5級(jí)，=90，=160。 3.2.3 變壓器110KV側(cè) 110KV側(cè)電流互感器選擇 Ug=110kV Igmax=110%I 選：LB7-110 ,技術(shù)參數(shù)如下表2-9 表2-9 型號(hào) 技術(shù)參數(shù) 電流比 級(jí)次組合 Kd Kt LB7-110 1200/5 0.2/10P15/10P20 135 75/1s 3.2.4變壓器10KV側(cè) 變壓器10KV的最大工作電流 =1154.7A 互感器的二次負(fù)荷如表1-1所示： 可選擇LAJ-10屋內(nèi)電流互感器，變比為2000-6000/5。由于用于測(cè)量和保護(hù)故選用0.5級(jí)，當(dāng)額定一次電流為2000A時(shí)，=50，=90。 3.2.5 110KV母線側(cè) 變壓器110KV的最大工作電流 =2220.4=440.8A 可選擇L-110屋外電流互感器，變比為50-600/5。由于用于測(cè)量和保護(hù)故選用0.5級(jí)，當(dāng)額定一次電流為200A時(shí)，=75，=135。 3.3電壓互感器 3.3.1電壓互感器的選擇和配置（電壓互感器的二次側(cè)絕對(duì)不能夠短路） 1)型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇： 2)電壓互感器一次額定電壓應(yīng)允許±10%的波動(dòng)范圍，二次電壓應(yīng)根據(jù)使用情況選擇。 3)準(zhǔn)確等級(jí)：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表、繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求確定，在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計(jì)時(shí)，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級(jí)的儀表，確定為電壓 4)互感器工作的最高準(zhǔn)確等級(jí)。 3.3.2 110KV側(cè)電壓互感器的選擇 110KV只有單相式，所以算作6JCC2—110型電壓互感器，分別掛在110KV母線上。 3.3.3 10KV側(cè)電壓互感器的選擇 10KV母線上的電壓互感器除儀表外，其它負(fù)荷忽略不計(jì)。選擇2JSJW—10三相五柱式電壓互感器，由于回路中接有計(jì)費(fèi)用的電能表，故要選擇0.5準(zhǔn)確等級(jí)。 3.4導(dǎo)線截面的選擇： 3.4.1 110KV側(cè)母線的選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面，由于=5000h/年，查表可得 J=1.07A/。 變壓器110KV母線的最大工作電流=2×105.42=210.82A 所以S=/J=210.82/1.07=188.61 故 可選擇型號(hào)為L(zhǎng)GJ-120/25的導(dǎo)線，其載流量為399A 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：θ=θ。+（θal-θ。） =35+（70-35）=53.5℃ 由此查表得C=93 則 =1000/C=1000/93=51,2<400 滿足導(dǎo)線的最小截面的要求。 3.4.2 10KV出線導(dǎo)線截面的選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面，由于=5000h/年，查表可得J=0.76A/。 10KV出線的最大工作電流 =/COSΦ==227.34A 所以S=/J=227.34/0.76=299 選用單根10KV ZLQ2-150型三芯油浸紙絕緣鋁芯鉛包鋼帶鎧裝防腐電纜，電纜S=150。=245A，正常允許最高溫度為60℃。 按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流校驗(yàn)： 電纜載流量的校正系數(shù)為=1.07（取土壤的溫度為20℃），查表得=1，=1。 則單根直埋電纜允許載流量為 ==1.07*1*1*245=262.15A>227.34 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 對(duì)于電纜線路有中間接頭，應(yīng)按接頭處短路校驗(yàn)熱穩(wěn)定。短路前電纜最高運(yùn)行溫度為 θ=θ。+（θal-θ。） =20+（60-20）=54.68℃ 由此查表得C=93 則 =1000/C=1000/93=58.3<400 滿足導(dǎo)線的最小截面的要求。 可見(jiàn)，選用單根ZLQ2型150電纜能夠滿足要求 第四章 繼電的保護(hù) 4.1繼電的保護(hù) 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行保護(hù)裝置，電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要可再增設(shè)輔助保護(hù)。 主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備有選擇的切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。 后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)，后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備的近后備兩種子選手方式，遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備，近后備是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)，是當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。 輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。 4.2繼電的保護(hù)的特性 電力變壓器的保護(hù)使用繼電保護(hù)裝置，其裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求：這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。 4.3縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 4.3.1縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動(dòng)保護(hù)的正確工作，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)二次電流相等，亦即在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，差動(dòng)回路的電流等于零。即 （變壓器變比） 式中:—高壓側(cè)電流互感器的變比； —低壓側(cè)電流互感器的變比 —變壓器的變比 所以這時(shí)Ir=0，實(shí)際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵(lì)磁電流，變比誤差等影響導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，故Ir不等于0 ，針對(duì)不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應(yīng)的措施來(lái)減小。 本次設(shè)計(jì)所采用的變壓器型號(hào)為：SZ10-20000/110。對(duì)于這種大型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨(dú)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，這是因?yàn)樽儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)通常采用兩側(cè)電流差動(dòng)，其中高電壓側(cè)電流引自高壓側(cè)電流互感器，低壓側(cè)電流引自變壓器低壓側(cè)電流互感器，這樣使差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍為二組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內(nèi)相間短路，高壓側(cè)接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。所以我們用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，但當(dāng)大型變壓器內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時(shí)，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不能動(dòng)作，這時(shí)我們還需對(duì)變壓器裝設(shè)另外一個(gè)主保護(hù)——瓦斯保護(hù)。 圖4-1 差動(dòng)保護(hù)原理圖 4.3.2 比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的整定 比率制動(dòng)特性的縱差保護(hù)的動(dòng)作特性，通常用直角坐標(biāo)系上的一條折線表示。該坐標(biāo)系縱軸為保護(hù)的動(dòng)作電流Iop；橫軸為制動(dòng)電流Ires，如圖4-2所示。折線ACD的左上方為保護(hù)的動(dòng)作區(qū)，折線右下方為保護(hù)的制動(dòng)區(qū)。 圖4-2 縱差保護(hù)動(dòng)作特性曲線圖 這一動(dòng)作特性曲線由縱坐標(biāo)OA，拐點(diǎn)的橫坐標(biāo)OB，折線CD的斜率S三個(gè)參數(shù)所確定。OA表示無(wú)制動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)作電流，即保護(hù)的最小動(dòng)作電流Iop.min。OB表示起始制動(dòng)電流Ires.0。 動(dòng)作特性三個(gè)參數(shù)，目前在工程實(shí)用上有兩種整定計(jì)算方法，現(xiàn)分述如下。 折線上任一點(diǎn)動(dòng)作電流Iop與制動(dòng)電流Ires之比Iop/Ires＝Kres稱為縱差保護(hù)的制動(dòng)系數(shù)。由圖中各參數(shù)之間的關(guān)系可導(dǎo)出， 制動(dòng)系數(shù)Kres與折線斜率S之間的關(guān)系如下式所示   從圖可見(jiàn)，對(duì)動(dòng)作特性具有一個(gè)折點(diǎn)的縱差保護(hù)，折線的斜率S是一個(gè)常數(shù)， 而制動(dòng)系數(shù)Kres則是隨制動(dòng)電流Ires而變化的。在實(shí)際應(yīng)用中，是通過(guò)保護(hù)裝置的參數(shù)調(diào)節(jié)整定折線的斜率來(lái)滿足制動(dòng)系數(shù)的要求。 1)縱差保護(hù)最小動(dòng)作電流的整定。最小動(dòng)作電流應(yīng)大于變壓器額定負(fù)載時(shí)的不平衡電流，即 Iop.min＝Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/na = 1.4（0.02+0.1+0.05）33/20 =0.4A 式中：IN——變壓器額定電流； na——電流互感器的變比； Krel——可靠系數(shù)，取1.3～1.5； Ker——電流互感器的比誤差，10P型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2； ΔU——變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)； Δm——由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時(shí)取0.05。 在工程實(shí)用整定計(jì)算中可選取Iop.min＝(0.2～0.5)IN／na。一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。 根據(jù)實(shí)際情況(現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)不平衡電流)確有必要時(shí)也可大于0.5IN/na。 2)起始制動(dòng)電流Ires.0的整定。起始制動(dòng)電流宜取 Ires.0＝(0.8～1.0)IN/na。 Ires.0＝0.91.65=1.485 3)動(dòng)作特性折線斜率S的整定。縱差保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于外部短路時(shí)流過(guò)差動(dòng)回路的不平衡電流。變壓器