35kV變電站電氣部分設(shè)計(jì) 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)

《35kV變電站電氣部分設(shè)計(jì) 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《35kV變電站電氣部分設(shè)計(jì) 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)（41頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 摘要 本文根據(jù)變電站設(shè)計(jì)文件《35kV~110kV無(wú)人值班變電所設(shè)計(jì)規(guī)程》編寫的。本文以安全、可靠、經(jīng)濟(jì)為指導(dǎo)，在保證安全性的同時(shí)，盡量兼顧經(jīng)濟(jì)性。本文分為三部分：任務(wù)書、說(shuō)明書、計(jì)算書。第一部分為任務(wù)書，主要闡明了在畢業(yè)設(shè)計(jì)里應(yīng)掌握的知識(shí)、技能以及應(yīng)完成的成果；第二部分為說(shuō)明書，是本文主要的部分之一，主接線、變壓器選擇及無(wú)功補(bǔ)償、變電所保護(hù)都是在說(shuō)明書中進(jìn)行論述的；第三部分是計(jì)算書，包括短路計(jì)算和基于短路計(jì)算結(jié)果的導(dǎo)體及電氣設(shè)備的選擇計(jì)算。 首先通過(guò)所給數(shù)據(jù)，計(jì)算出有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷，根據(jù)有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷的值，計(jì)算出無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇笮『妥儔浩鞯娜萘俊１容^接線方案，確定變電所電氣主接線方

2、案。對(duì)變電所進(jìn)行防雷、接地和繼電保護(hù)。 其次，畫出變電所電氣部分簡(jiǎn)圖，計(jì)算出在35kV側(cè)和10kV側(cè)的三相短路電流。根據(jù)短路電流的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算、選擇、校驗(yàn)導(dǎo)體和電氣設(shè)備。確定所用電氣設(shè)備的型號(hào)。 最后根據(jù)所電氣設(shè)備所選型號(hào)，畫出變電所主接線圖，標(biāo)明電氣設(shè)備型號(hào)，整體完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：變電站設(shè)計(jì)；負(fù)荷計(jì)算；短路電流計(jì)算；電氣設(shè)備選擇 Abstract This paper is based on substation design document "35kV ~ 110kV unattended substa

3、tion design rules" prepared. This article is safe, reliable, economical as a guide, while ensuring safety, while taking into account the economy. This article is divided into three parts: task book, manual, calculation book. The second part is the manual, which is one of the main parts of this paper

4、. The main wiring, the transformer selection, the substation protection are the main part of the main part of this paper. The first part is the task book, which mainly clarifies the knowledge, skills and the results to be completed in the graduation design. Is discussed in the manual; the third part

5、 is the calculation of books, including short-circuit calculation and short-circuit calculation based on the results of conductor and electrical equipment selection calculation. First of all, through the data given to calculate the active load and reactive load, according to the active load and rea

6、ctive load value, calculate the size of reactive power compensation and transformer capacity. Compare the wiring scheme to determine the electrical main wiring scheme of the substation. Lightning protection, grounding and relay protection for substations. Secondly, draw a schematic diagram of the e

7、lectrical part of the substation, calculate the 35kV side and 10kV side of the three-phase short-circuit current. Calculate, select, verify conductors and electrical equipment based on the results of the short-circuit current calculation. Determine the type of electrical equipment used. Finally, ac

8、cording to the electrical equipment selected models, draw the substation main wiring diagram, indicating the electrical equipment model, the overall completion of graduation design. Key words: substation design; load calculation; short-circuit current calculation; choose electrical device

9、  目 錄 第一章 任務(wù)書 7 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 7 1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的成果 7 1.3 應(yīng)掌握的知識(shí)與技能 7 第二章 說(shuō)明書 8 2.1 概述 8 2.2 主接線設(shè)計(jì) 10

10、 2.2.1 概述 10 2.2.2 主接線方案的確定 11 2.3 主變壓器選擇 15 2.3.1 變壓器的容量和臺(tái)數(shù)的選擇 15 2.3.2 變壓器繞組形式的確定 19 2.3.3 變壓器繞組數(shù)量選擇的確定 19 2.3.4 繞組連接方式的確定 20 2.3.5 調(diào)壓方式的確定 20 2.3.6 冷卻方式的確定 20 2.4 短路電流計(jì)算 21 2.4.1 短路的原因 21 2.4.2 短路的后果 21 2.4.3 短路的類型 21 2.4.4 短路計(jì)算主要任務(wù)、意義 22 2.5 導(dǎo)體及電氣設(shè)備的選擇 22 2.6

11、 繼電保護(hù)的配置 23 2.6.1 主變壓器的保護(hù) 23 2.6.2 10kV架空線路保護(hù) 26 2.7 防雷保護(hù)及接地 27 2.7.1 架空電力線路的防雷保護(hù) 27 2.7.2 接地 28 第三章 計(jì)算書 30 3.1 短路電流計(jì)算 30 3.2 導(dǎo)體和電氣的選擇設(shè)計(jì) 31 3.2.1 35kV母線橋的選擇和校驗(yàn) 32 3.2.2 10kV母線的選擇和校驗(yàn) 33 3.2.3 10kV架空線的選擇和校驗(yàn) 33 3.2.4 35kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 33 3.2.5 10kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 34

12、 3.2.6 熔斷器的選擇 35 3.2.7 電壓互感器的選擇和校驗(yàn) 36 3.2.8 電流互感器的選擇 36 3.2.9 35kV架空線的選擇 36 3.2.10 本章小結(jié) 37 第四章 總結(jié) 38 4.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 38 4.2 展望 38 致謝 40 參考文獻(xiàn) 41 第一章 任務(wù)書 1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)35kV~10kV的降壓變電所。包括任務(wù)書、說(shuō)明書、和計(jì)算書。同時(shí)還有一張主接線圖附在本文最后。待設(shè)計(jì)的變電所有兩臺(tái)主變，

13、有兩個(gè)電壓等級(jí)，分別是35kV和10kV。8回出線，其中有兩回為二級(jí)負(fù)荷，其余為三級(jí)負(fù)荷。本次設(shè)計(jì)中包含設(shè)計(jì)主接線方案、計(jì)算并且確定主變壓器型號(hào)、計(jì)算不同點(diǎn)三相短路電流、導(dǎo)體型號(hào)確定及電氣設(shè)備、繼電保護(hù)的配置和變電所的防雷保護(hù)及接地保護(hù)。并對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)其他相關(guān)知識(shí)做粗略的說(shuō)明和闡述。 1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的成果 說(shuō)明書中包括：主接線設(shè)計(jì)、主變壓器選擇、短路電流的計(jì)算結(jié)果、導(dǎo)體及電氣設(shè)備選擇、變電所繼電保護(hù)的配置、防雷保護(hù)及接地裝置。 計(jì)算書包括：短路電流計(jì)算過(guò)程、導(dǎo)體及電氣設(shè)備選擇的計(jì)算過(guò)程。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后，還有附變電所電氣部分主接線圖紙一份。 1.3 應(yīng)掌握的知識(shí)與技能

14、1. 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力 2. 學(xué)習(xí)新知識(shí)并立即運(yùn)用的能力 3. 熟悉變電所設(shè)計(jì)的基本步驟和先后順序、設(shè)計(jì)過(guò)程、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算公式。 4. 了解在保證變電所安全性的前提下，如何節(jié)省投資成本。 5. 培養(yǎng)查閱高質(zhì)量文獻(xiàn)的能力。 第二章 說(shuō)明書 2.1 概述 電能社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的主要推動(dòng)力，它已經(jīng)滲透到人民生活、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)等各個(gè)部門的方方面面。可以說(shuō)現(xiàn)代社會(huì)的根基之一就是電能。電能的發(fā)展對(duì)推動(dòng)人類整體進(jìn)步，加快社會(huì)發(fā)展，加速實(shí)現(xiàn)和諧社會(huì)的目標(biāo)具有十分積極的作用。

15、目前發(fā)達(dá)國(guó)家電氣技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，變電所無(wú)人值班、超高壓輸電、智能繼電保護(hù)等是目前電網(wǎng)研究的基本方向。我國(guó)的電力行業(yè)雖有了水平明顯的提升，但是相比較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)電網(wǎng)是發(fā)展速度依舊較為落后，仍然許多不足和缺陷。例如，我國(guó)現(xiàn)行的常規(guī)變電所最突出的問(wèn)題是電氣設(shè)備老舊，電氣接線不合理，建筑占地面積多，投資成本高，損耗高，變電效率低下，尤其是在一、二次設(shè)備問(wèn)題上，例如開關(guān)設(shè)備。從發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看，這種變電所將越來(lái)越不滿足我國(guó)城市和農(nóng)村發(fā)展的需求。 變電所作為電能輸送中的重要中轉(zhuǎn)站，它和整個(gè)電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性緊密相連，它是發(fā)電廠和用戶之間的一座橋梁，變電所為各地區(qū)用戶變換和分配電能。所以

16、對(duì)變電所的重新設(shè)計(jì)刻不容緩。設(shè)計(jì)優(yōu)秀的變電所不僅能充分滿足地區(qū)性的用電需求，而且還能節(jié)約投資成本和不必要的電氣設(shè)備。 本次變電所的設(shè)計(jì)根據(jù)一般變電所的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、主變選擇、主接線選擇、短路電流計(jì)算、設(shè)備選擇和校驗(yàn)，繼電保護(hù)和防雷保護(hù)等幾大塊。并依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設(shè)計(jì)其中幾個(gè)步驟，所以能滿足一般變電所的要求。 按GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，一級(jí)負(fù)荷：任何可能造成人身財(cái)產(chǎn)損失，或者巨額經(jīng)濟(jì)損失，或者影響重要用電單位的正常工作的情況，都定義成為一級(jí)負(fù)荷。對(duì)一級(jí)負(fù)荷來(lái)說(shuō)，突然停止供電的后果是不可想象的，例如重要生產(chǎn)設(shè)備損毀、重要產(chǎn)品大量報(bào)廢，生產(chǎn)廠商的生

17、產(chǎn)周期或生產(chǎn)速度被打亂，需要時(shí)間恢復(fù)等。二級(jí)負(fù)荷：停止對(duì)二級(jí)供電的后果雖然不如一級(jí)負(fù)荷嚴(yán)重，但是依舊要盡量避免對(duì)二級(jí)負(fù)荷停電。停止對(duì)其供電會(huì)影響較重要的用電單位正常工作或是造成用電單位巨額財(cái)產(chǎn)損失，例如大批產(chǎn)品失效，工廠需要一定周期才能完全恢復(fù)生產(chǎn)周期，和產(chǎn)品減產(chǎn)等。三級(jí)負(fù)荷：一切均不屬于一、二級(jí)負(fù)荷的負(fù)荷均屬于三級(jí)負(fù)荷。 各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電電源的要求： 一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求。一級(jí)負(fù)荷要求兩路獨(dú)立電源供電，因?yàn)橐患?jí)負(fù)荷十分重要，對(duì)其停電所造成的后果相當(dāng)嚴(yán)重，所以應(yīng)盡量保持對(duì)一級(jí)負(fù)荷的供電。當(dāng)供電的一路電源出現(xiàn)問(wèn)題，另一正常工作的線路不會(huì)有影響，還有能力繼續(xù)為一級(jí)負(fù)荷供電。一級(jí)負(fù)荷里還有

18、停電后果比一級(jí)負(fù)荷停電還要嚴(yán)重的的負(fù)荷，對(duì)于這種負(fù)荷，除了上述方法，還有一種方法保證連續(xù)供電：線路緊急電源且禁止將應(yīng)急供電線路用作他用。 二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求。對(duì)二級(jí)負(fù)荷停止供電的后果也是十分嚴(yán)重的，所以二級(jí)負(fù)荷也需要兩路進(jìn)線，這一點(diǎn)和一級(jí)負(fù)荷類似。供電變壓器應(yīng)該有兩臺(tái)，且兩臺(tái)變壓器的電源進(jìn)線可以出自兩個(gè)不同變電所的出線。當(dāng)其中一臺(tái)變壓器或者線路發(fā)生故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷不受影響，或者即便停電，但是能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常生產(chǎn)。只有當(dāng)實(shí)際情況較為特殊，例如范圍有限制，或者實(shí)際配電艱難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷才可以由一條回路供電?；芈纷詈檬羌芸站€，這樣便于檢查和修復(fù)。如果必須用敷設(shè)地下電纜的方式給二級(jí)負(fù)荷供電，

19、則須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承受全部的負(fù)荷。 三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求。因?yàn)槿?jí)負(fù)荷的重要性遠(yuǎn)不如一、二級(jí)負(fù)荷，所以三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源無(wú)特殊要求。 電力系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)資料： l 1. 系統(tǒng)情況 變電所向某小鎮(zhèn)供電，其中 10kV 側(cè)的居民區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、汽車站為 二級(jí)負(fù)荷，其它的為三級(jí)負(fù)荷。 2. 電源情況 (1) 進(jìn)線：由 50km 外區(qū)域變電所經(jīng)兩條架空線到本變電所； (2) 電壓等級(jí)：35/10kV； (3) 出線： 10kV 側(cè) 8 回架空線； (4) 投運(yùn)后變壓器 35kV 側(cè)功率因數(shù)要求到達(dá) 0.9。 3. 本地區(qū)環(huán)境條件 最高氣溫 39

20、℃；最低氣溫-10℃；年平均氣溫 16.4℃；最熱月平均氣溫 26℃；海拔 800m 以下；常年季候風(fēng)。 4. 遠(yuǎn)景發(fā)展 10kV 側(cè)遠(yuǎn)景(本變電所建成 5 年內(nèi))擬發(fā)展千回電纜出線，總負(fù)荷不超過(guò) 120MW。 l 5. 負(fù)荷情況 (1) 10kV 側(cè)負(fù)荷同時(shí)率：0.85； (2) 10kV 側(cè)最小負(fù)荷是最大負(fù)荷的 50%； (3) 10kV 側(cè)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) T=4800h； (4) 10kV 年負(fù)荷增長(zhǎng)率為 5%。 具體負(fù)荷情況如表2- 1 所示 表2-1 10kV負(fù)荷情況 負(fù)荷名稱 額定容量 /kW 額

21、定電壓 /kV 功率因數(shù) 供電線路長(zhǎng)度/m 鋼材廠 800 10 0.8 200 電子廠 1200 10 0.85 200 汽車站 1200 10 0.8 400 學(xué)校 1500 10 0.85 400 居民區(qū) 1800 10 0.8 500 紡織廠 1800 10 0.85 200 醫(yī)院 1800 10 0.8 500 工具廠 2500 10 0.9 200 2.2 主接線設(shè)計(jì) 2.2.1 概述 變電所最中心的結(jié)構(gòu)是電氣主接線，同時(shí)也是電網(wǎng)的至關(guān)重要的構(gòu)成部分之一。電氣主接線對(duì)設(shè)計(jì)變電所

22、的方方面面都有很大的影響，例如如何按照計(jì)算數(shù)據(jù)電氣設(shè)備的選擇，配電裝置布局、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式等。在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng)該以任務(wù)書為設(shè)計(jì)依據(jù)，滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求，并在5~10年內(nèi)具有可擴(kuò)展的空間。因此，為了保證電氣主接線的準(zhǔn)確符合實(shí)際，必須權(quán)衡氣候、水文、土壤電阻率等各個(gè)方面的因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后才能確定。 對(duì)電氣主接線的基本要求： 1. 可靠性 供電的可靠性是電力產(chǎn)生、傳輸?shù)牡谝灰獎(jiǎng)?wù)，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，首先考慮的因素就是可靠性和安全性。變電所主接線作為輸配電網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分之一，其故障不僅會(huì)造成用戶停電，還可能引發(fā)整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)危機(jī)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)穩(wěn)定性受到

23、威脅，這不僅會(huì)給電力系統(tǒng)造成巨額利潤(rùn)侵害，給電力系統(tǒng)帶來(lái)不穩(wěn)定的因素，也會(huì)令財(cái)產(chǎn)損失重大。因此擬定主接線時(shí)首先必須滿足供電可靠性這個(gè)基本要求。 衡量主接線可靠性的標(biāo)志是： (1) 當(dāng)檢查斷路器時(shí)，是否會(huì)對(duì)影響對(duì)用戶的正常生活帶來(lái)不便； (2) 所有發(fā)電廠或變電所停運(yùn)的可能性大小； (3) 輸送電線路、高壓側(cè)斷路器、低壓側(cè)斷路器、母線非正常運(yùn)行或檢修時(shí)停運(yùn)回路數(shù)的多少、停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短以及可否保障對(duì)重要用戶繼續(xù)供電。 (4) 大容量發(fā)電機(jī)組及超高壓配置是不是滿足可靠性要求； 2. 靈活性 主接線能適應(yīng)于各種工作情況和運(yùn)行方式，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況方便的投切電氣設(shè)備。 3. 經(jīng)濟(jì)性

24、 主接線的擬定要以保證安全性和可靠性為標(biāo)準(zhǔn)，盡量達(dá)到投資成本最低的基本需求。做到變電站投資節(jié)約，變電所建筑結(jié)構(gòu)緊湊，電功率變換損失小。為此，主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，盡量減少開關(guān)電器數(shù)量，必要時(shí)采取限流措施，以便選用輕型電器而降低投資。設(shè)計(jì)主接線還應(yīng)考慮配電裝置，以節(jié)約占地和節(jié)省框架及導(dǎo)線的安裝費(fèi)用。 2.2.2 主接線方案的確定 待設(shè)計(jì)變電所為一35kV~10kV降壓變電所，由50km外區(qū)域變電所經(jīng)兩條架空線到本變電所。35kV側(cè)只有兩回電源進(jìn)線，無(wú)出線。10kV側(cè)無(wú)電源，有8回架空線給各機(jī)構(gòu)供電。有關(guān)技術(shù)手冊(cè)規(guī)定：橋形接線適用于35kV~6kV的供配電系統(tǒng)中，且出線為兩回。單母線接線或者母

25、線分段一般用于出線在三回及其以上。雙母線接線特別適用于出線回路相當(dāng)多、連接多個(gè)電源、負(fù)荷大或污穢環(huán)境中的35kV~6kV屋外配電的情況。 所以，本變電所出線的備選方案為：?jiǎn)文妇€分段、雙母線接線、雙母線分段接線、雙母線帶旁路接線。 1. 單母線分段 如圖1所示 圖1 (1) 當(dāng)單母線任意一個(gè)分段需要停電時(shí)(例如檢修或故障)，此分段上所有的負(fù)荷都會(huì)停止運(yùn)行，這樣會(huì)使在這條分段母線上的用戶無(wú)法正常生活、工作； (2) 當(dāng)對(duì)某一路線上的斷路器進(jìn)行檢查時(shí)，該路線必須暫停供電； (3) 當(dāng)某一母線出線非正常運(yùn)行或者需要檢修時(shí)，僅需要將連接兩條母線的斷路器和隔離開關(guān)斷開，另一半正常運(yùn)

26、行線路可以繼續(xù)對(duì)用戶供電； (4) 對(duì)十分核心的用戶，允許兩條電源進(jìn)線來(lái)自不同的母線分段，一路為主線路，另一路為備用。 2. 雙母線接線 如圖2所示 圖2 (1) 雙母線標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式通常采用固定連接的兩組母線同時(shí)運(yùn)行的方式，這時(shí)母聯(lián)斷路器閉合，兩組母線等電位； (2) 由于雙母線特殊的結(jié)構(gòu)，可以讓工作人員輪流檢修母線而達(dá)到不影響供電的效果； (3) 雙母線便于向外擴(kuò)展而不會(huì)影響兩組母線上電源和負(fù)荷的組合； (4) 但是雙母線接線設(shè)備多、造價(jià)高、接線復(fù)雜、配電裝置復(fù)雜容易誤操作； 3.雙母線分段 如圖3所示 圖3 雙母線分段融合了以上兩種接線方式的優(yōu)點(diǎn)

27、，可以以多種方式運(yùn)行，具有較高的可靠性和靈活性。分段數(shù)目多會(huì)增加建設(shè)成本，同時(shí)給操作和運(yùn)行帶來(lái)不便。 4.雙母線帶旁路接線 如圖4所示 圖4 以上4個(gè)方案，所需斷路器和隔離開關(guān)數(shù)量見(jiàn)表2-2： 表2-2 4種方案所需斷路器和隔離開關(guān)數(shù)目 方案比較 單母線分段 雙母線 雙母線分段 雙母線帶旁路 斷路器數(shù) 7 7 9 8 隔離開關(guān)數(shù) 12 18 24 29 四種方案分析比較： 方案1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清晰，設(shè)備少。然而每當(dāng)母線故障或需要檢修時(shí)，整個(gè)系

28、統(tǒng)全部斷電，斷路器檢修期間也需要暫停對(duì)該回路的供電，因本設(shè)計(jì)有醫(yī)院、居民區(qū)、學(xué)校、汽車站4個(gè)二類負(fù)荷，所以方案1不適合本設(shè)計(jì)。 方案2與方案1相比，使用斷路器數(shù)量相同，隔離開關(guān)數(shù)較多但是供電可靠性大大增強(qiáng)，所以方案2比方案1更加適合本設(shè)計(jì)。 方案3成本比方案1和方案2成本高，但是結(jié)合了單母線分段設(shè)計(jì)和雙母線接線的優(yōu)勢(shì)。雖然成本較高，但是變電所應(yīng)該在保證可靠性的前提下盡量節(jié)約成本。 方案4運(yùn)行操作時(shí)方便，不影響雙母線正常運(yùn)行，檢修出線斷路器可以不停電，但是這種接線增加了斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資成本和供配電設(shè)備和建筑的占地面積，同時(shí)注意到整定各回路的繼電保護(hù)值時(shí)，再與旁路斷路器相配合是很

29、困難的，會(huì)使繼電保護(hù)整定計(jì)算更加復(fù)雜。所以本設(shè)計(jì)選擇方案3。 最終的接線選擇見(jiàn)圖5。 圖5 2.3 主變壓器選擇 主要考慮變壓器的臺(tái)數(shù)，容量；變壓器的型號(hào)，冷卻方式等。 2.3.1 變壓器的容量和臺(tái)數(shù)的選擇 根據(jù)變電所的實(shí)際情況，應(yīng)根據(jù)以下原則進(jìn)行選擇： 1. 選擇主變壓器的容量時(shí)，應(yīng)該考慮到變電所建成后5年到10年的規(guī)劃。 2. 通常在設(shè)計(jì)變電所時(shí)，按照電壓網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和變電所所帶的負(fù)荷的性質(zhì)來(lái)確定主變的容量和臺(tái)數(shù)，變電所供電給重要用戶時(shí)，一般裝設(shè)兩臺(tái)變

30、壓器。有重要用戶的變電所應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)其余變壓器在一定的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)確保對(duì)一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷用戶的供電；對(duì)于沒(méi)有什么重要性的變電所，例如小區(qū)變電所，一臺(tái)變壓器無(wú)法正常工作時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能負(fù)荷所有負(fù)載的七成到八成。 3. 同級(jí)電壓的降壓變壓器容量的級(jí)別不宜過(guò)多，應(yīng)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化 4. 對(duì)于大城市市郊的一次變電所，變電所裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。 根據(jù)所給任務(wù)書統(tǒng)計(jì)各線路的負(fù)荷： 鋼材廠： P1=8000.8=640 kW Q1=8000.6=480 kvar 電子廠： P2=1200

31、0.85=1020 kW Q2=12000.53=636 kvar 汽車站： P3=12000.8=960 kW Q3=12000.6=720 kvar 學(xué)校： P4=15000.85=1275 kW Q4=15000.53=795 kvar 居民區(qū)： P5=18000.8=1440 kW Q5=18000.6=1080 kvar 紡織廠： P6=18000.85=1530 kW Q6=18000.53=954 kvar 醫(yī)院： P7=18000.8=1440 kW Q7=18000.6=1080 kvar 工具廠： P8=25000.9=225

32、0 kW Q8=25000.43=1075 kvar 數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表2-3。 表2-3 各回線負(fù)荷數(shù)據(jù)匯總 負(fù)荷名稱 有功功率/ kW 無(wú)功功率/ kvar 鋼材廠 640 480 電子廠 1020 636 汽車站 960 720 學(xué)校 1275 795 居民區(qū) 1440 1080 紡織廠 1530 954 醫(yī)院

33、 1440 1080 工具廠 2250 1075 總負(fù)荷： P=640+1020+960+1275+1440+1530+1440+2250=10555 kW Q=480+636+720+795+1080+954+1080+1075=6820 kvar 由資料已知，10kV負(fù)荷同時(shí)率為0.85，取有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為Kj=0.85，無(wú)功同時(shí)系數(shù)Koq=0.95. 計(jì)算負(fù)荷： Pjs=KjP=0.8510555=8972 kW Qjs=KoqQ=0.956820=6479 kvar Sjs= Pjs2

34、+Qjs2=89722+64792=11067 kVA 變壓器中有功和無(wú)功損耗可以用以下近似公式進(jìn)行計(jì)算： ΔPB=0.02Sjs=0.0211067=221.34 kW ΔQB=0.08Sjs=0.0811067=885.36 kvar 變電所35kV側(cè)總負(fù)荷為： P∑=Pjs+ ΔPB=8972+221.34=9133.34 kW Q∑=Qjs+ ΔQB=6479+885.36=7364.36 kvar 在日常生活中，大多數(shù)用電設(shè)備都是感性負(fù)載，例如異步電機(jī)、同步電機(jī)、變壓器、電抗器、電焊機(jī)等。以上列舉的負(fù)載不僅需要從電網(wǎng)吸收有功功率，有功功率以熱能和各種其他形

35、式的能量對(duì)物體做功，還要為了建立正常工作所必須的交變磁場(chǎng)而吸收無(wú)功功率。然而在傳輸功率一定的情況下，無(wú)功功率比例增大，功率因數(shù)減小，將帶來(lái)許多不良后果：功率因數(shù)過(guò)小，引起會(huì)路正常工作電流增大；同時(shí)加劇了供電網(wǎng)絡(luò)中的功率及電能損耗；增大了供電網(wǎng)絡(luò)末端的電壓降，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量，可能會(huì)使異步電機(jī)發(fā)生故障；由于輸電功率一定，無(wú)功功率增大，有功功率必然減小，這樣就不能充分利用設(shè)備的容量，供電能力下降；提高發(fā)電成本，使發(fā)電機(jī)的輸出能力下降，發(fā)電設(shè)備效能降低。 綜上，無(wú)功功率對(duì)電源及供配電電網(wǎng)都有不好的影響，但是無(wú)功功率也是電氣設(shè)備正常運(yùn)行不可或缺的能源。從節(jié)約電能、改善配電設(shè)備容量的利用率和提高電

36、能質(zhì)量等方面來(lái)看，減小無(wú)功功率的任務(wù)刻不容緩，所以，需要增加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，計(jì)算補(bǔ)償電容容量的大小。 由資料可知，變電所的功率因數(shù)一般在0.9~0.95比較適宜，本文設(shè)計(jì)變電所取功率因數(shù)cosφ2=0.92，則tanφ2=0.42，系統(tǒng)供給的無(wú)功功率Qx： Qx= P∑tanφ=9133.340.42=3835 kvar 需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率QC為： QC= Q∑—Qx=7364.36-3835=2739≈2740 kvar 補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為： S=91332+38352=9905 kVA 變壓器的功率損耗為： ΔPT=0.015S=99050.015=14

37、8.58 kW ΔQT=0.06S=99050.06=594.3 kvar 變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： P9=9133+148.58=9281.5 kW Q9=3835+594.3=4429.3 kvar S=P102+Q102=10284 kVA cosφ2=9281.510284 =0.90 符合任務(wù)書要求。 變電所主變?nèi)萘繛椋? Sj==10148 kVA 因?yàn)楸咀冸娝卸?jí)、三級(jí)負(fù)荷，采用兩臺(tái)變壓器，一臺(tái)作為主變，一臺(tái)作為后備電源。 若每臺(tái)變壓器的容量要求能帶全部的70%~80%計(jì)算 Sj=0.7 Sj=0.710148=7103.6 kVA 變壓

38、器選擇數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-4。 表2-4 變壓器選擇數(shù)據(jù)表 型號(hào) 額定 容量 /kVA 額定 電壓 /kV 損耗 /kW 阻抗 電壓 /% 空載 電流 /% 連接組別 高壓 低壓 空載 短路 SF9- 8000/35 8000 35 10 9.2 40.5 6.5 0.8 Y/d11 2.3.2 變壓器繞組形式的確定 運(yùn)輸情況不影響變壓器時(shí)，一般330kV及其以下的變電所均使用三相變壓器。由于三相變壓器比單

39、相變壓器制造成本低、體積小、有功和無(wú)功損耗小、配置裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。對(duì)于超大型變壓器，當(dāng)變壓器制造工藝水平和交通物流條件受到限制時(shí)，一般用兩臺(tái)或多臺(tái)三相小變壓器代替一臺(tái)三相大容量的變壓器。對(duì)于500kV及以上的電壓等級(jí)來(lái)說(shuō)，選擇變壓器時(shí)，除了容量、運(yùn)輸條件、制造水平外，考慮的更多的是負(fù)荷和系統(tǒng)如何跟變壓器相互配合的問(wèn)題。在確保安全性的前提下，經(jīng)過(guò)技術(shù)多方面綜合分析后確定選用變壓器的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。 2.3.3 變壓器繞組數(shù)量選擇的確定 當(dāng)發(fā)電廠或變電所需要三種不同的電壓等級(jí)時(shí)，可考慮使用三相繞組變壓器。但是每一相繞組通過(guò)的容量應(yīng)不小于額定容量的五分之一，或者變壓器需要無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償

40、。不然的話，繞組無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的最大效能，這樣不僅浪費(fèi)投資，還無(wú)法使電站達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。 在110kV及以上電網(wǎng)電壓等級(jí)中，一般來(lái)說(shuō)，自耦變壓器都可以替換三相繞組變壓器，但是也要防止自耦變壓器出現(xiàn)非正常工作的情況。如果遇到其他情況，例如擴(kuò)大單元接線，則應(yīng)首先考慮低壓分裂繞組變壓器，不僅節(jié)約了成本，還可以減小出現(xiàn)短路故障時(shí)的電流。 待設(shè)計(jì)變電所為兩個(gè)電壓等級(jí)，所以選擇：雙繞組變壓器 2.3.4 繞組連接方式的確定 多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行的條件時(shí)：系統(tǒng)電壓相位必需和變壓器三相繞組的連接方式相一致。我國(guó)的電力行業(yè)采用的連接方式僅有三角形(D)和星形(Y)兩種。所以具體工程的實(shí)際情況決定了繞組

41、的連接方式。接線方案有YN、YD。YN主要用于110kV及以上的電力系統(tǒng)中，高壓側(cè)采取YN接線；35kV側(cè)采用星形接線，變壓器中性點(diǎn)大多經(jīng)消弧線圈接地；35kV以下電壓側(cè)，變壓器三相繞組一般采用三角形接線。三角形接線可以讓三次或者高次諧波相抵消，所以為了間接提高配電質(zhì)量和功率因數(shù)，本設(shè)計(jì)選擇：Y/d11。 2.3.5 調(diào)壓方式的確定 電網(wǎng)電壓必須維持在允許范圍內(nèi)才能保證對(duì)用戶的供電質(zhì)量。通過(guò)切換變壓器的分接頭開關(guān)，改變變壓器高壓側(cè)原邊的繞組匝數(shù)，從而改變變壓器的變比，實(shí)現(xiàn)調(diào)整電壓的功能。切換變壓器分接頭開關(guān)有兩種方式：一種是無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，即不帶電切換分接頭，通?？梢栽?2.5%范圍內(nèi)調(diào)整；

42、第二種是有載調(diào)壓，即帶負(fù)荷切換，調(diào)整范圍可達(dá)30%。但是有載調(diào)壓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，只有在以下情況下才予以使用：連接負(fù)荷變化大的發(fā)電廠的變壓器； 具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器；在低功率運(yùn)行下的發(fā)電機(jī)。 由于本設(shè)計(jì)的變電所負(fù)荷穩(wěn)定，所以設(shè)計(jì)選擇無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓。 2.3.6 冷卻方式的確定 由于變壓器型號(hào)和容量不同，變壓器的冷卻方式也各不相同，一般有以下幾種類型： 自然風(fēng)冷卻。這種變壓器自帶冷卻器，冷卻器大多為片狀，類似于暖氣片，這樣可以加大與空氣的接觸面積，提高散熱效率，一般用于小容量變壓器(8000kVA以下)。 強(qiáng)迫空氣冷卻。簡(jiǎn)稱風(fēng)冷卻。當(dāng)自然風(fēng)冷卻達(dá)不到散熱要求時(shí)，常采用人工降

43、溫冷卻。一般人們會(huì)在變壓器散熱處裝數(shù)臺(tái)電風(fēng)扇，利用電風(fēng)扇加快空氣流動(dòng)速度，使油迅速冷卻。工作人員可以手動(dòng)控制風(fēng)扇的起停，也可以讓軟件自動(dòng)控制。這種情況適用于大于10000kVA的變壓器。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。以上兩種方法都是通過(guò)增大散熱體表面與空氣的接觸面積進(jìn)行散熱，但是油的溫度影響油的粘稠度，油溫越低，油的粘稠度越高，這時(shí)低溫 的油的流動(dòng)速度較高溫時(shí)的來(lái)說(shuō)，慢了許多。對(duì)大容量變壓器來(lái)說(shuō)，可采用潛油泵強(qiáng)迫冷卻，把導(dǎo)熱介質(zhì)換成水，水的比熱容比空氣更大，更利于散熱，提高了大容量變壓器的散熱速度，節(jié)約了制造材料，減小了變壓器本體尺寸。但同時(shí)還要看到油與水相混合，會(huì)影響各自本身的物理特性，從而改變了預(yù)

44、期結(jié)果，此時(shí)，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻需要密閉性極高的容器把水和油隔離。 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。原理同強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。最近5年，大型變壓器都采用這種冷卻方式，以強(qiáng)迫油循環(huán)的方式，使冷油沿指定路徑通過(guò)繞組內(nèi)部以提高散熱效率。具體來(lái)說(shuō)，就是把溫度較低的油壓入需要進(jìn)行散熱的區(qū)域，油受熱膨脹上升，這時(shí)把熱油用潛油泵抽走，經(jīng)過(guò)若干方法冷卻以后，再把冷油輸送到油箱底部，形成一個(gè)循環(huán)。 考慮到變壓器的容量，盡量節(jié)約投資，本變壓器選擇強(qiáng)迫空氣冷卻。 2.4 短路電流計(jì)算 2.4.1 短路的原因 (1) 電氣設(shè)備絕緣損壞。短路產(chǎn)生的最關(guān)鍵的原因是本應(yīng)相互絕緣的導(dǎo)體相互接觸，產(chǎn)生短路

45、。這種短路現(xiàn)象最為常見(jiàn)，一般是由于導(dǎo)體外的絕緣材料損壞，機(jī)械損壞或者材料受到氧化變硬、變脆，或者由于導(dǎo)線承受電壓超過(guò)額定電壓，兩條導(dǎo)線之間存在感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓過(guò)大時(shí)會(huì)將絕緣介質(zhì)擊穿。 (2) 運(yùn)行人員誤操作。運(yùn)行人員不了解安全知識(shí)，胡亂操作，例如帶負(fù)荷拉閘，因?yàn)楦綦x開關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，這樣操作會(huì)造成相間弧光短路；帶接地刀閘合閘，接線錯(cuò)誤導(dǎo)致短路。 (3) 其他原因。鳥等動(dòng)物跨在裸露的導(dǎo)線上，惡劣的氣候條件，如降雪、龍卷風(fēng)、冰雹、沙塵暴等，或施工挖傷電纜也是造成短路常見(jiàn)的因素。 2.4.2 短路的后果 出現(xiàn)短路故障不僅對(duì)承受短路電流的電氣設(shè)備有很大的危險(xiǎn)，而且還對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性有

46、很大危害。發(fā)生短路時(shí)，原本的回路被分成兩部分，一部分是電源供電回路，另一部分是短路回路。供配電系統(tǒng)中，由于阻抗減小及短路時(shí)電感、電容的放電，使電源回路和短路回路中的電流成倍上升，甚至能達(dá)到10倍到15倍，數(shù)值達(dá)到幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。巨大的電流對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行百害而無(wú)一利，主要有：由于電流有熱效應(yīng)，且巨大的電流在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體會(huì)使設(shè)備迅速發(fā)熱，持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就可能損壞絕緣層，或者設(shè)備永久損壞；電流同時(shí)具有電動(dòng)性，巨大的電流將產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，可能使設(shè)備變形或永久損壞；在短路點(diǎn)電壓為零，會(huì)引起系統(tǒng)電壓大幅下降，影響用戶日常生產(chǎn)；大量產(chǎn)品報(bào)廢。短路情況嚴(yán)重時(shí)，可能使電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定，造成系統(tǒng)崩潰，引

47、起停電事故，生產(chǎn)部門遭受嚴(yán)重的利潤(rùn)損失，影響人民正常生活。 2.4.3 短路的類型 在三相交流系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路四種。短路故障也大致分為兩種：對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路。對(duì)稱短路即指三相短路，由于三相導(dǎo)線接觸，所以短路前后阻抗不變。不對(duì)稱短路顧名思義，短路前后阻抗不再相同，于是線路上的電壓降和電流不同 根據(jù)國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)事故報(bào)道來(lái)看，出現(xiàn)短路故障時(shí)，大部分情況都為單相短路，占據(jù)了總短路故障六成以上，對(duì)稱短路只是故障中很小一部分。然而，三相短路雖然不常見(jiàn)，但是對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊不可小覷，人們必須多加預(yù)防。 在計(jì)算時(shí)，人們通常將不對(duì)稱短路計(jì)算用軟

48、件近似成三相短路計(jì)算，這么做不僅會(huì)大大減少計(jì)算工作量，節(jié)約時(shí)間，還與實(shí)際計(jì)算結(jié)果相近，所以這種處理方式成了業(yè)界共識(shí)。 2.4.4 短路計(jì)算主要任務(wù)、意義 1. 1.三相短路計(jì)算的結(jié)果要指導(dǎo)電氣設(shè)備的選擇，具體來(lái)說(shuō)，電氣設(shè)備要在工作的條件下正常工作，能承受額定電壓和額定電流，還要預(yù)防在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，電氣設(shè)備因承受不住巨大的工作條件變化而損毀，這時(shí)就需要三相短路計(jì)算結(jié)果來(lái)假設(shè)：如果設(shè)備要承受短路電流，此設(shè)備的發(fā)熱情況是否能保證導(dǎo)線外面的絕緣層不被破壞；是否能保證兩條導(dǎo)線的應(yīng)力足夠大不至于變形，進(jìn)一步擴(kuò)大事故范圍。于是就有對(duì)設(shè)備熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)計(jì)算環(huán)節(jié)。在這里，斷路器比較

49、特殊，為了弄清楚短路器斷開短路電流的能力，還需要計(jì)算短路四秒的電流有效值。 2. 短路計(jì)算還可以最優(yōu)規(guī)劃繼電保護(hù)和其他設(shè)備，準(zhǔn)確整定動(dòng)作時(shí)間。 3. 短路計(jì)算還可以幫助確定發(fā)電廠或變電所的電氣主接線方案。根據(jù)短路計(jì)算結(jié)果所確定的方案，一般都是最優(yōu)化的方案。 4. 進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，也包含一些短路電流計(jì)算的內(nèi)容。 選擇35kV側(cè)母線及10kV母線作為短路電流計(jì)算點(diǎn)。 計(jì)算結(jié)果如表所示： d1 和d2點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-5： 表2-5 d1和d2短路電流計(jì)算結(jié)果 短路點(diǎn) 暫態(tài)短路 電流 /kA 短路電流 沖擊值 /kA

50、 全電流最大有效值 /kA 短路容量 /MVA d1 15.6 39.78 23.71 1000 d2 10.78 27.5 16.4 196 2.5 導(dǎo)體及電氣設(shè)備的選擇 應(yīng)根據(jù)變電所設(shè)備安全、可靠的基礎(chǔ)上，采用新設(shè)備，減少建設(shè)成本。 選擇原則：按正常工作情況選擇設(shè)備，按照短路情況校驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)

51、 定。所選設(shè)備型號(hào)見(jiàn)表2-6。計(jì)算過(guò)程在計(jì)算書中。 表2-6 導(dǎo)體及電氣設(shè)備選擇 短路點(diǎn) 所選設(shè)備名稱及型號(hào) 設(shè)備參數(shù) 名稱 型號(hào) 額定 電壓 額定 電流 極限通過(guò)電流 額定斷開容量 熱穩(wěn)定電流 d1 斷路器 SW2-35 35 1000 63.4 1500 24.8 隔離 開關(guān) GW2-35 35 600 50 14 電壓互感器 RW9-35 35 0.5 60 2000 電流互感器 LCWDL-35 35

52、300/5 75 d2 斷路器 SN8-10 10 600 52 200 14 隔離 開關(guān) GN1-10 10 400 50 14 電流互感器 LAJ-10 10 400/5 75 出線電流互感器 LAJ-10 10 150/5 120 2.6 繼電保護(hù)的配置 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和實(shí)際變電站設(shè)計(jì)，以及安全性的要求，此變電所必須設(shè)置以下的繼電保護(hù)配置。 2.6.1 主變壓器的保護(hù) 變壓器油箱的故障有很多種，主要?jiǎng)澐忠罁?jù)是故障點(diǎn)在油箱內(nèi)或外。油箱內(nèi)部故障一般出現(xiàn)在繞組方面，例如兩相或兩

53、相以上的繞組相互接觸導(dǎo)致短路；組成繞組的每一根導(dǎo)線由于絕緣介質(zhì)被損壞，相互短路等。刪除。由于出現(xiàn)，所以故障點(diǎn)周圍的溫度會(huì)急劇上升，而繞組的絕緣介質(zhì)不能承受如此高溫，所以繞組絕緣介質(zhì)必定會(huì)收到很大影響，且一般來(lái)說(shuō)，絕緣介質(zhì)都是有機(jī)物，有機(jī)物可以燃燒，然而油箱又是一個(gè)密閉空間，所以極有可能會(huì)在油箱內(nèi)引發(fā)爆炸。所以變壓器內(nèi)部發(fā)生故障意味著整個(gè)變電所及供電區(qū)域有停電風(fēng)險(xiǎn)。要極力避免出現(xiàn)這種情況。油箱外部的故障主要出現(xiàn)在油箱外絕緣套管、或者引出線處。 變壓器的異常運(yùn)行狀態(tài)有：缺相運(yùn)行；過(guò)負(fù)荷運(yùn)行；油箱漏油引起的油位下降；內(nèi)部音響很大，有爆裂聲；變壓器溫升過(guò)高、過(guò)快；繞組過(guò)電壓；過(guò)勵(lì)磁；冷卻系統(tǒng)故障等。

54、 關(guān)于上述故障，我國(guó)制訂了相關(guān)安全技術(shù)章程用以預(yù)防設(shè)備出現(xiàn)故障，或者出現(xiàn)故障后立即發(fā)出指示，通知變電所工作人員。根據(jù)相關(guān)章程規(guī)定，根據(jù)不同變壓器的容量，劃分不同的保護(hù)類型，見(jiàn)如下： 氣體保護(hù)：是最常見(jiàn)且最便宜的保護(hù)，可以及時(shí)反映是否出現(xiàn)短路或者油箱內(nèi)油面是否下降的情況，適用于容量較小的變壓器，或800kVA及以上油浸式變壓器。 縱差保護(hù)：在以下幾種情況下，一般都會(huì)使用縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)：當(dāng)變壓器繞組和引出線由于各種原因相互接觸，形成短路時(shí)；或繞組匝間接觸造成短路情況；或者中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)繞組的接地短路。具體來(lái)說(shuō)，裝設(shè)縱差保護(hù)時(shí)，應(yīng)滿足：并列運(yùn)行變壓器應(yīng)大于等于6300kVA，或者變

55、電所只有一臺(tái)變壓器工作時(shí)，應(yīng)在1000kVA以上，或者無(wú)論有沒(méi)有和其他變壓器同時(shí)運(yùn)行，廠用變壓器大于等于6300kVA的情況。裝設(shè)電流速斷保護(hù)的要求很苛刻，變壓器容量小于等于10000kVA并且整定保護(hù)時(shí)限不小于0.5，如果電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)不適合2000kVA以上的變壓器的運(yùn)行要求，裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)比較合適。 電流整定保護(hù)不僅可以對(duì)變壓器外部相線誤接觸作出響應(yīng)，并且也可以為縱差保護(hù)或者電流速斷保護(hù)作后備保護(hù)；零序電流保護(hù)有能力反映出大電流接地系統(tǒng)外部短路的故障；由于變壓器可能出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的非正常工作狀態(tài)，因此十分有必要安裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)；同理，由于變壓器可能出現(xiàn)線圈繞組過(guò)勵(lì)磁的非正常工作狀

56、態(tài)，因此十分有必要裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。 1. 變壓器保護(hù)： (1) 變壓器差動(dòng)保護(hù) 差動(dòng)保護(hù)能快速準(zhǔn)確的辨別保護(hù)有效區(qū)域內(nèi)、外故障，而且能瞬時(shí)響應(yīng)，立即切除有效范圍內(nèi)的短路元件或電氣設(shè)備。變壓器上安裝差動(dòng)保護(hù)，一般人們把這種保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，主要是為了檢測(cè)變壓器線圈，引出線及套管上是否有種種短路事故。差動(dòng)保護(hù)主要有：采用帶制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)、鑒別波形間斷角原理的差動(dòng)保護(hù)、諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)、采用BCH型差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。 (2) 變壓器氣體保護(hù) 這種保護(hù)也叫瓦斯保護(hù)，盡管變壓器差動(dòng)保護(hù)有許多優(yōu)點(diǎn)，例如靈敏度高、動(dòng)作迅速，但是還是有缺點(diǎn)的，例如接線復(fù)雜，可能

57、會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行人員誤操作；并不能保護(hù)全數(shù)內(nèi)部故障，例如變壓器繞組匝間短路、油箱油面變化等。因此必須在差動(dòng)保護(hù)的條件下，引入氣體保護(hù)作為主保護(hù)。 油浸式變壓器油箱內(nèi)出現(xiàn)故障時(shí)，故障點(diǎn)周圍一小片區(qū)域的溫度迅速上升，使得油箱內(nèi)油溫度升高，油內(nèi)空氣被排出，帶著熱量的氣泡由油箱上升到油枕上部。如果故障處出現(xiàn)電弧，電弧會(huì)與變壓器及其有機(jī)絕緣層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量瓦斯。故障的嚴(yán)重程度和氣體體積，氣體流向油枕的速度成正比。這樣就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問(wèn)題。 氣體保護(hù)可以監(jiān)測(cè)油箱內(nèi)各種類型的故障，包括油箱內(nèi)的多相短路、繞組匝間短路、繞組與鐵芯或與外殼間短路等。氣體保護(hù)快速響應(yīng)、靈敏度高，可靠性高，但是它不能反映油箱

58、外部電路的可能出現(xiàn)的問(wèn)題，所以需要與變壓器差動(dòng)保護(hù)一起配合。 (3) 變壓器的電流速斷保護(hù) 電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)一般用于小型的變壓器。 氣體保護(hù)做主保護(hù)，電流速斷保護(hù)做后備保護(hù)，可以彌補(bǔ)氣體保護(hù)的缺點(diǎn)：電流速斷保護(hù)反映油箱內(nèi)部以及外部部分故障，例如處于電源一側(cè)的相互絕緣出線的故障。速斷保護(hù)響應(yīng)迅速、接線簡(jiǎn)潔。但是電流速斷保護(hù)范圍與系統(tǒng)容量正相關(guān)，系統(tǒng)容量越大，保護(hù)范圍越大。有時(shí)對(duì)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)的問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行即時(shí)反饋，因此不能作為變壓器主保護(hù)。 (4) 變壓器的相間短路保護(hù)的后備保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù) 變壓器的相間短路保護(hù)的后備保護(hù)一方面可以為主要的保護(hù)提供更全面的后備保護(hù)，另一方面也可以

59、做附近線路的遠(yuǎn)程保護(hù)。變壓器相間后備保護(hù)有以下幾種：負(fù)荷電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)；過(guò)電流保護(hù)；負(fù)序過(guò)電流保護(hù)；帶低電壓的過(guò)電流保護(hù)等。由于變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷工作，發(fā)熱限度超過(guò)絕緣介質(zhì)的耐受范圍，必定會(huì)縮小繞組的絕緣壽命，所以必須增設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 (5) 相間短路后備保護(hù) 變壓器防止外部?jī)上嗷蛉鄬?dǎo)線相互接觸而產(chǎn)生的短路狀況時(shí)，討論后備保護(hù)的整定參數(shù)和變電所的電氣主接線方式有聯(lián)系，而且還與電源狀況有聯(lián)系。變壓器油枕出現(xiàn)內(nèi)部短路或者電弧時(shí)，應(yīng)斷開變壓器進(jìn)線和出現(xiàn)端的斷路器。當(dāng)油枕外出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該只斷開變壓器離短路點(diǎn)較近的斷路器，若變壓器為三相變壓器，則可以不影響非故障側(cè)繼續(xù)工作。 對(duì)于雙繞組

60、變壓器，主電源一側(cè)應(yīng)考慮后備保護(hù)的位置。 (6) 變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù) 在多半情況下，即使是過(guò)負(fù)荷的情況，由于三相參數(shù)相同，可以看成是一相過(guò)負(fù)荷。所以三相對(duì)稱過(guò)負(fù)荷只需要在一相上用一個(gè)繼電器，經(jīng)延遲后，反應(yīng)到電氣設(shè)備。人們根據(jù)過(guò)負(fù)荷來(lái)推算變壓器繞組的情況，并按此在安裝側(cè)合適的過(guò)負(fù)荷保護(hù)設(shè)備型號(hào)。 (7) 變壓器的零序保護(hù) 零序保護(hù)主要在變壓器的高壓側(cè)反映接地故障。由于在110kV及其以上中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，接地短路機(jī)會(huì)高，所以如果使用中性點(diǎn)直接接地的變壓器，為了保障供電安全，應(yīng)在高壓側(cè)裝設(shè)零序保護(hù)。同時(shí)零序保護(hù)還可以給變壓器主的保護(hù)提供后備保護(hù)，或者為相鄰元件接地故障提供后備保護(hù)。

61、 所以，本設(shè)計(jì)中的變壓器需要?dú)怏w保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，相間短路保護(hù)作為后備保護(hù)。 2.6.2 10kV架空線路保護(hù) 各國(guó)文獻(xiàn)表明，大多數(shù)電力系統(tǒng)的問(wèn)題中，問(wèn)題都出現(xiàn)在供電回路上。而且絕大部分是暫態(tài)的故障。出現(xiàn)故障后，繼電保護(hù)裝置靈敏檢測(cè)，切除問(wèn)題線路。隨即問(wèn)題點(diǎn)的電弧消失，絕緣介質(zhì)恢復(fù)原本的物理性質(zhì)。如果把斷開的線路重新投入，供電一般可以恢復(fù)正常。當(dāng)線路上發(fā)生永久故障時(shí)，永久故障同樣會(huì)被切除。切除后，若線路重新投入，則會(huì)再次被切除。 由于自動(dòng)重合閘裝置價(jià)格便宜，可靠性高，常常無(wú)需人員手動(dòng)操作即可切除和投入回路，可以避免因暫時(shí)停電造成的損失，符合變電所運(yùn)行實(shí)際情況。所以得到了廣泛應(yīng)用。

62、 三相重合閘、單相重合閘、綜合重合閘都屬于自動(dòng)重合閘的范圍。三種方式的主要區(qū)別在于故障發(fā)生時(shí)跳閘的相數(shù)。三相重合閘：不管發(fā)生什么類型的短路故障，保護(hù)裝置都會(huì)同時(shí)作用于動(dòng)作機(jī)構(gòu)，三個(gè)回路同時(shí)斷開。單相重合閘：在110kV及以上的大接地電流發(fā)生單相接地時(shí)，保護(hù)裝置只作用于發(fā)生故障的那一相斷路器。然后進(jìn)行重合。若是臨時(shí)性問(wèn)題，則負(fù)荷可以恢復(fù)供電，若是永久性問(wèn)題，保護(hù)裝置作用于動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，三相斷路器全部斷開且不會(huì)再次閉合。綜合重合閘：綜合了上面兩種合閘方式的優(yōu)點(diǎn)，即發(fā)生單相短路時(shí)，單相斷路器斷開；發(fā)生相間短路時(shí)，三相斷路器都斷開。 所以本設(shè)計(jì)應(yīng)采用綜合重合閘對(duì)架空線進(jìn)行保護(hù)。 研究表明，電力系

63、統(tǒng)采用平行雙回線的運(yùn)行方式，不僅可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)的可靠性，還可以增加傳輸容量。平行雙回線指的兩條回路都具有同樣的配置，且對(duì)負(fù)荷同時(shí)供電，每回線末端都有斷路器，不論哪一回路出現(xiàn)問(wèn)題，重合閘設(shè)備都會(huì)選擇性切除問(wèn)題元件，同時(shí)正常工作部分仍正常工作。66kV及以下電網(wǎng)這種方法用的十分普遍。通常，為了確保供電的可靠性，人們還在雙回路上裝設(shè)一套三段式電流保護(hù)或距離保護(hù)，目的是為了作雙回路相鄰線路的后備保護(hù)以及單回路主保護(hù)。 對(duì)與有兩回線路的二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)當(dāng)采用平行線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)。 2.7 防雷保護(hù)及接地 2.7.1 架空電力線路的防雷保護(hù) 在擬定架空線路防雷保護(hù)時(shí)，應(yīng)全面綜合以下幾點(diǎn)：

64、線路的電壓等級(jí)；線路的負(fù)荷性質(zhì)及重要程度；線路的運(yùn)行方式；線路通過(guò)區(qū)域的雷電活動(dòng)頻率和當(dāng)?shù)鼐€路的工作環(huán)境；線路經(jīng)過(guò)地形的地質(zhì)構(gòu)造和氣候條件及土壤狀況。 根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)論，按照實(shí)際情況設(shè)計(jì)合理的線路防雷保護(hù)方案線路本身的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，是檢驗(yàn)線路防雷的最好標(biāo)準(zhǔn)。 架空線路防雷保護(hù)原則主要方面有：防止直接雷擊、防止發(fā)生反擊、防止雷電閃絡(luò)后建立工頻短路電弧、保證線路不間斷供電一級(jí)特殊桿塔的保護(hù)。 架空電力線路防雷有四層保護(hù)，主要有：采用避雷線；裝設(shè)線路型避雷器；采用重合閘裝；其他。 采用避雷線：避雷線在雷電天氣中用處很大，主要有：可以防止雷電直接擊中導(dǎo)線；雷電擊中桿塔頂時(shí)，根據(jù)并聯(lián)電路原理，

65、避雷線可以承受巨大的電流，這樣就真正流入桿塔的電流變得極小，桿塔頂電位降低；避雷線可以耦合導(dǎo)線，拉低雷擊桿塔時(shí)塔頭的電位；避雷線可以屏蔽一部分電場(chǎng)能量，拉低架空線和雷電的感應(yīng)過(guò)電壓。由于本設(shè)計(jì)是35kV~10kV變電所設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)的技術(shù)文件，此電壓等級(jí)下的架空線一般不沿全線架設(shè)避雷線。 采用重合閘裝：可以用此方法來(lái)消除雷擊后用戶的停電事故 變電所防雷電波入侵的保護(hù) 如果架空線從上一級(jí)出線開始就沒(méi)有裝避雷線，則應(yīng)在變電所進(jìn)線處的一段距離開始架設(shè)避雷線，最佳距離是在一千米到兩千米之間。避雷線的保護(hù)角不宜超過(guò)20，最大不應(yīng)超過(guò)30。由于本設(shè)計(jì)變電所為35kV小容量變電站，可以根據(jù)實(shí)際情況稍作

66、變通：本設(shè)計(jì)采取簡(jiǎn)化的進(jìn)線段保護(hù)。由于35kV小容量變電站范圍小，避雷器距離變壓器的距離一般在10m以內(nèi)，故侵入波陡度允許增加，進(jìn)線長(zhǎng)度可以縮短到500~600m。為限制流入變電站閥式避雷器的雷電流，在進(jìn)線段首端可裝設(shè)一組管式避雷器或保護(hù)間隙。安裝ZnO避雷器是變電所雷電侵入波保護(hù)的基本措施。 避雷器選擇如表2-7所示： 表2-7 避雷器選擇 裝設(shè)地點(diǎn) 避雷器 型號(hào) 額定電壓/kV 持續(xù)運(yùn)行電壓 /kV 陡波沖擊電流殘壓≯千伏（峰值） 雷電沖擊電流殘壓≯千伏（峰值） 2mS方波電流(A) 10kV側(cè) (H)Y5WS-15/40.5(2) 15 12 46.5 40.5 200 35kV側(cè) (H)Y5WZ-42/134 42 33.6 154 134 400 2.7.2 接地 1. 電氣接地的作用 電氣設(shè)備接地的作用主要是預(yù)防人在不知情的情況下遭受電擊、線路和設(shè)備蒙受帶電、確保電氣設(shè)備在故障以后，故障對(duì)設(shè)備的損失較輕、保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，現(xiàn)分別介紹： (1) 防止人身