华北水利水电大学电气工程毕业设计.doc

华北水利水电学院毕业设计 第1章 主接线的设计1.1主接线的设计依据1.1.1变电所在电力系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压330500KV；地区重要变电所，电压为220330KV；一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110KV，但也有220KV。1.1.2变电所的分期和最终建设规模 变电所根据510年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台（组）主变压器；当技术比较合理时，330500KV枢纽变电所也可装设34台（组）主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。1.1.3负荷大小和重要性对一级负荷必须有两个独立的电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷一般要求有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。对于三级负荷一般只需一个电源供电。1.1.4系统备用容量的大小 装有2台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。1.1.5系统专业对电气主接线提供的具体资料 出线电压等级、回路数、出线方向、每回路输送容量和导线面积等；主变压器的台数、容量和型式等；调相机、静止补偿装置、并联电抗器、串联电容补偿装置等型式、数量、容量和运行方式的要求；系统的短路容量或归算的电抗值；变压器中性点接地方式及接地点的选择；系统内过电压数值及限制内过电压措施；为保证大系统的稳定性，提出对大机组超高压电气主接线可靠性的特殊要求；初期及最终变电所与系统的连接方式（包括系统单线接线和地理接线）及推荐的初期和最终主接线方案。1.2主接线设计的基本要求 主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。1.2.1可靠性主接线可靠性具体要求：断路器检修时不宜影响对系统的供电；断路器或母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间,并要保证一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。1.2.2灵活性主接线灵活性应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1.2.3经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理，投资省；占地面积小电能损失少。1.3主接线方案比较与确定1.3.1 110KV侧主接线设计方案一：双母线接线 如图1.3.1(a) 图1.3.1(a)方案二：单母线分段 如图1.3.1(b)图1.3.1(b)表1.3.1 110KV侧主接线方案比较表目项案方 方案一方案二技术 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 检修任一回路的断路器，该回路仍停电 当一组母线故障时仍短时停电，影响范围较大 分段后提高了供电的可靠性和灵活性 对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，分由两个电源供电 一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电 某段母线故障或检修仍有停电问题 某回路的断路器检修，该回路停电 扩建时，需向两端均衡扩建经济 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大增加了分段设备的投资和占地面积结论综合考虑采用方案一双母线接线1.3.2 35KV侧主接线设计方案一：分段的单母线接线 如图1.3.2(a) 图1.3.2(a)方案二：不分段的单母线接线 如图1.3.2(b) 1.3.2(b)表1.3.2 35KV侧主接线方案比较表目项案方方案一方案二技术 检修一段母线仅造成本段母线局部停电。 一段母线短路，仅造成该段母线停电 接线简单， 操作方便 扩建方便 可靠性差 调度不方便经济增加了分段设备的投资和占地面积占地少设备少结论综合考虑采用方案一分段的单母线接线1.3.3 10KV侧主接线设计方案一：分段的单母线接线 如图1.3.3（a） 图1.3.3（a）方案二：不分段的单母线接线 如图1.3.3（b） 图1.3.3(b)表1.3.3 10KV侧主接线方案比较表目项案方方案一方案二技术 检修一段母线仅造成本段母线局部停电。 一段母线短路，仅造成该段母线停电 接线简单， 操作方便 扩建方便 可靠性差 调度不方便经济增加了分段设备的投资和占地面积占地少设备少结论综合考虑采用方案一分段的单母线接线 第2章 主变的选择2.1变电所主变压器容量和台数的选择2.1.1主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合.根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，按照当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70-80选择。即 Sn=(0.6-0.7) Smax/(n-1) (MVA) 式中 n变电所变压器台数 因此，本次变电所主变压器容量确定为SFSZ7-31500/110。2.1.2主变压器台数的确定 为了为保证供电可靠性，变电所一般装设2台主变压器；枢纽变电所装设24台；地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可装设3台。 因此，本次变电所主变压器台数确定为2台。2.2主变压器型式的选择2.2.1相数的确定 在330KV及以下的发电厂和变电所中，一般选用三相式变压器。因为一台三相式较同容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构简单，运行维护较方便。 因此，本变电所主变压器相数确定为三相。2.2.2绕组数的确定 在有三种电压的变电所中，如变压器各侧绕组的通过哦容量均达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽无负荷，但需在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。当变压器需要与110KV及以上的两个中性点直接接地系统相连接时，可优先选用自耦变压器。 因此，本变电所主变压器相数确定为三绕组。2.2.3绕组接线组别的确定 变压器的绕组连接方式必须使得其线电压与系统线电压电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统变压器采用的绕组连接方式有星形“Y”和三角形“D”两种。我国电力变压器的三绕组所采用的连接方式为：110KV及以上电压侧均为“YN”，即有中性点引出并直接接地；35KV作为高、中压侧时都可能采用“Y”，其中性点不接地或经消弧线圈接地，作为低压侧时可能用“Y”或“D”；35KV以下电压侧（不含0.4KV及以下）一般为“D”,也有“Y”方式。 因此，本变电所主变压器绕组接线组别确定为YN,yn0,d11。2.2.4结构型式的选择 应根据功率的传输方向来选择其结构型式。变电所的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用“升压型”。因此，本变电所主变压器结构型式确定为降压型。2.2.5调压方式的确定 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器的分接头较少，调压范围只有10%（2*2.5%），且分接头必须在停电的情况下才能调节；有载调压变压器的分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可在带负荷的情况下调节，但其结构复杂、价格贵。对于110KV及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。 因此，本变电所主变压器调压方式确定为有载调压。2.2.6冷却方式的选择 电力变压器的冷却方式，随其型式和容量不同而异。小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。 因此，本变电所主变压器冷却方式确定为强迫油循环风冷却。2.3主变的最终确定查设备手册，选择SFSZ7-31500/110型变压器表2.3 SFSZ7-31500/110型变压器参数表型号额定电压（KV）空载电流（%）阻抗电压（%）高压中压低压高中高低中低SFSZ7-31500/11011035101.310.5186.5第3章 短路电流计算3.1短路电流计算的主要目的（1）电气主接线的比较与选择；（2）选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求；（3）为继电保护的设计以及调试提供依据；（4）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施；（5）分析计算送电线路对通讯设施的影响。3.2短路电流计算一般规定3.2.1计算的基本情况（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。（3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（4）所有电源和电动势相位角相同。（5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时予以考虑。3.2.2 接线方式 计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3.2.3计算容量 应按工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般取工程建成后510年。3.2.4短路种类 一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。3.2.5短路计算点 按正常接线方式时，通过设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 对于带电抗器的610KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间隔板前的引线、套管时，短路计算点应选在短路计算点前。选择其余导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。3.2.6短路计算方法 在工程设计中，短路电流计算均均采用实用计算法。所谓实用计算法，是指在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程去求解短路电流的完整表达式。3.3三相短路电流计算步骤 本次设计采用工程实用计算的运算曲线法，其计算步骤简述如下：（1） 选择计算短路点（2） 绘制等值网络（次暂态网络图），并将各元件电抗统一编号。（3） 化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射形等值网路，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗X。（4） 求计算电抗Xjs。（5） 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值。（6） 计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标幺值。（7） 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。（8） 计算短路电流冲击值。（9） 计算异步电动机供给的短路电流。（10） 绘制短路电流计算结果表。3.4不对称短路电流计算不对称短路的类型包括：单相接地短路、两相短路、两相接地短路。计算方法：对称分量法、正序增广网络法。故障相短路电流的值和正序分量有一定关系，即式中：为正序增广网络中的附加阻抗；M为故障相短路电流对正序分量的倍数。表3.41列出了各种短路时和M的值，对于两相接地短路，表中的M值只适用于纯电阻的情况。表3.41 各种短路时的和M值：短路类型M单相短路3两相短路两相短路接地 表3.4.2 最大运行方式下短路电流计算结果（KA）短路方式短路点三相短路单相短路两相短路两相短路接地110KV母线3.3743.192.8232.8735KV母线4.77604.114.1110KV母线12.5010.83210.83表3.4.2 最小运行方式下短路电流计算结果（KA）短路方式短路点三相短路单相短路两相短路两相短路接地110KV母线2.982.872.4152.4635KV母线4.42603.813.8110KV母线11.8010.217 10.22第4章 电气设备选择4.1电气设备选择的一般条件4.1.1按正常工作条件选择（1）按额定电压选择： 式中 电气设备额定电压,KV 电网额定电压 , KV （2）按额定电流选择：式中 长期运行电流最大持续工作电流,A综合修正系数（3）对于裸导体和电缆：；对于电器：时， 时， 时，式中 实际环境温度，；为裸导体或电缆芯正常最高允许温度，裸导体的一般取70；电缆芯的与电缆结构有关，其值在5090间。（4）选择设备的种类和型式：应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对设备进行种类和型式的选择。4.1.2按短路情况校验（1）短路电流的计算条件为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时间内能适应系统发展的需要，作为校验用的的短路电流应按下述条件确定：容量和接线、短路种类、短路计算点。（2）短路计算时间校验电器设备的热稳定和开断能力时，必须合理地确定短路计算时间。校验热稳定的短路计算时间式中 后备继电保护动作时间；断路器开全断时间；断路器固有分闸时间；断路器开断时电弧持续时间。校验开断电器开断能力的短路计算时间：式中 为主继电保护动作时间。4.1.3热稳定和动稳定校验（1）热稳定校验。热稳定就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产生的热效应。导体和电缆满足热稳定的条件为 ()式中 为按正常工作条件选择的导体或电缆截面积，按热稳定确定的导体或电缆最小截面积，。电器满足热稳定的条件为 式中 为允许通过电器的热稳定电流,KA；允许通过电器的热稳定时间,S；短路电流通过电器时所产生的热效应, 。（2）动稳定校验。动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。硬导体满足动稳定的条件为 （Pa）式中 导体材料最大允许应力，Pa；导体最大计算应力，Pa。电器满足动稳定的条件为 （KA）式中 电器允许通过的动稳定电流幅值，KA；短路冲击电流幅值，KA。4.2敞露母线及电缆的选择4.2.1敞露母线的选择（1）材料：一般情况下采用铝母线；在持续工作电流较大、且位置特别狭窄的发电机、变压器出口处，以及污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所，采用铜母线。（2）截面形状：35kV及以下、持续工作电流在4000A及以下，一般采用矩形母线；在35KV及以下、持续工作电流在40008000A时，一般采用槽型母线，35kV及以上的屋外配电装置，可采用钢芯铝绞线；110kV及以上、持续工作电流在8000A以上的屋内、屋外配电装置，采用管型母线。（3）布置方式：钢芯铝绞线、管型母线一般采用三相水平布置。矩形、双槽型母线常见布置方式有三相水平布置和三相垂直布置。导体的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况而定。4.2.2母线截面选择 （1）按最大持续工作电流选择。导体截面应满足 其中（2）按经济电流密度选择在选择导体截面时，除配电装置的汇流母线外，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择，先求出经济截面,即 式中 j经济电流密度，A/mm2,可由相应曲线查出。 正常时最大持续电流（3）热稳定校验满足热稳定要求的母线最小截面积为 （）式中 C热稳定系数，由母线材料及其正常运行最高工作温度查表得出， （）式中 母线通过持续工作电流时的温度， 实际环境温度， 母线正常最高允许温度，一般为70母线对应于的允许电流，A。只要实际选用的母线截面积，母线便是热稳定的。（4）硬母线的共振校验当未知绝缘子跨距L时，令，计算导体不发生共振所允许的最大绝缘子跨距 （m） 其中一般取(5) 硬母线的动稳定校验如果毎相为两条及以上导体，当短路冲击电流通过母线时，导体的横截面同时受到相间弯矩和条间弯矩的作用，即同时存在相间应力和条间应力。设和方向相同（这种情况最严重），则最大应力为 =+ （Pa）式中、导体所受到的相间和条间的最大弯矩， 、导体相间和条间抗弯截面系数，。 对于矩形母线，不论毎相条数多少，不论平方还是竖放，也不论条间距离多少，条间作用力总是作用在h边这个面上，所以，与三相水平位置、单条竖放的相同，即 = （）求出的满足式 则称母线满足动稳定。1.矩形母线的应力计算每相为单条导体导体所受最大弯距为： 而 式中 单位长度导体上所受到的相间电动力 ，N/m; L支持绝缘子间的跨距，m。导体最大相间计算应力为 设计时，一般L为未知，为满足动稳定，常根据材料的允许应力来确定绝缘子间的最大允许跨距，即令=，则 （m）只要选择,必满足动稳定。每相为多条导体a. 相间应力的计算。同上b. 同相条间应力的计算。由于同相的条间距离很近，通常很大。为了减小，在同相各条导体间每隔3050cm设一衬垫。同相中，边条导体所受的条间作用力最大。边条导体所受的最大弯矩为 式中 单位长度导体上所受到的条间电动力，N/m; 衬垫跨距，m。每相两条时，并认为相电流在两条间平均分配。即当每相为三条时，1、2条间距离为，1、3条间距离为，并认为两边条各通过相电流的40%，中间条通过相电流的20%。即 上两式中，、分别为第1、2条和第3、4条导体的截面形状系数。先计算及，然后查图，可求得 在计算的基础上，可计算满足动稳定要求的最大允许衬垫跨距。 （m） 设,一般为小数，设其整数部分为n,则不管小数点后面是多少，n+1即为每跨内满足动稳定所必须用的最少衬垫数。因为，实际上，n+1,所以从而满足动稳定要求。 另外，当较大时，在条件作用力作用下，同相的各条导体可能因弯曲而互相接触。为防止这种现象发生，要求必须小于另一个允许的最大跨距临界跨距。 （m）式中 系数，毎相为二条导体时铜的系数为1144，铝为1003；毎相为三条导体时铜的系数为1335，铝为1197。2.槽形母线的应力计算相间应力的计算。同上同相条间应力的计算。当条间距离为h（槽型导体高）时，,于是有 （N/m） (Pa)4.2.3电力电缆的选择电力电缆应按下列条件选择和校验：电缆芯材料及型号、额定电压、截面选择、允许电压损失校验、热稳定校验。（1）结构类型的选择 即根据电缆的用途、敷设方法和场所，选择电缆的芯数、芯数材料、绝缘种类、保护层以及电缆的其他特征，最后确定电缆型号。（2）额定电压选择额定电压应满足式中 、电缆及其所在电网的额定电压，KV。（3）截面选择电力电缆截面S的选择原则和方法与裸母线基本相同。根数的确定。可以是一根截面大的或多根界面小的，一般按如下原则确定根数：当时，用一根；当时，用（）根。综合修正系数K。空气中敷设： 空气中穿管敷设： 直接埋地敷设： 式中 环境温度修正系数； 空气中多根电缆并列敷设的修正系数；中穿管敷设的修正系数；电缆因土壤热阻不同的修正系数；土壤中多根电缆并列敷设的修正系数。（4）允许电压损失校验对供电距离较远、容量较大的电缆线路，应校验其电压损失。对于三相交流电路，一般应满足：式中 电缆线路最大持续工作电流。A； 线路长度；、电缆单位长度的电阻和电抗；功率因素；电缆线路额定线电压，V。（5）热稳定校验电缆的热稳定校验与裸母线相同，但其中的。4.2.4选择结果母线选择结果如表3.2.4所示。表3.2.4 母线选择结果设备名称选择结果110kV母线LGJ-150/3035kV母线毎相单条hb=80mm10mm矩形铝导体LMY10kV母线每相两条hb=100mm8mm矩形铝导体LMY35kV架空出线LGJ-150的钢芯铝绞线10kV架空出线LGJ-240的钢芯铝绞线10kV电缆出线YJLV22型 截面为S=240电缆详细计算内容请参见计算书4.3绝缘子和穿墙套管的选择 支柱绝缘子按额定电压和类型选择，并按短路校验动稳定；穿墙套管按额定电压、额定电流和类型选择，并按短路校验热、动稳定。4.3.1绝缘子和穿墙套管的选择额定电压应满足：式中 、支柱绝缘子（或穿墙套管）及其所在电网的额定电压，KV。 发电厂和变电站的320kV屋外支柱绝缘子和套管，当有冰雪或污秽时，宜选用高一级额定电压的产品。4.3.2种类和型式 选择支柱绝缘子和穿墙套管时应按装置种类（屋内、屋外）、环境条件选择满足使用要求的产品。 屋内配电装置宜采用联合胶装多棱柱式支柱绝缘子；屋外配电装置支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。在有严重的灰尘或对绝缘有害的气体存在的环境中，应选用防污型绝缘子。悬式绝缘子主要应用在35kV及以上屋外配电装置和架空线路上。 穿墙套管一般采用铝导体穿墙套管。4.3.3按最大持续工作电流选择穿墙套管穿墙套管的最大持续工作电流应满足：式中 K温度修正系数，当环境温度时，；当温度环境及符合套管长期最高允许发热温度的情况下，允许其长期过负荷，但不应大于1.2。、穿墙套管的额定电流及其所在回路的最大持续工作电流，A 。4.3.4校验穿墙套管热稳定穿墙套管的热稳定应满足： 式中 允许通过穿墙套管的热稳定电流，A； t 允许通过穿墙套管的热稳定时间，s。4.3.5校验支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定 支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定应满足： （N）支柱绝缘子的计算： (N)式中 绝缘子底部到导体水平中心线的高度,mm；绝缘子的高度, mm；导体支持器下片厚度，mm,一般平放矩形导体及槽型导体取12mm；母线的总高度, mm。 三相短路时绝缘子（或套管）所受的电动力：式中 绝缘子计算跨距4.3.6选择结果绝缘子选择结果如表3.3.5所示。表3.3.5(a) 绝缘子选择结果设备名称选择结果110kV悬式绝缘子盘形悬式瓷绝缘子XP-70，7片35kV支柱绝缘子ZS-35/410kV支柱绝缘子ZL-10/8详细计算内容请参见计算书穿墙套管选择结果如表4-3所示：表3.3.5(b) 穿墙套管选择结果设备名称选择结果10kV穿墙套管CLD-10详细计算内容请参见计算书4.4高压断路器的选择 4.4.1型式选择除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般635KV选用真空断路器，35500KV选用断路器。4.4.2额定电流选择额定电压应满足：4.4.3额定电流选择额定电流应满足：3.4.4额定开断电流的校验条件为 式中 断路器实际开断时间t的短路电流周期分量。实际开断时间，为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。4.4.5热稳定校验：热稳定应满足：4.4.6动稳定校验：动稳定校验应满足：4.4.7选择结果高压断路器选择结果如表3.4.7所示。表3.4.7 高压断路器选择结果设备名称选择结果110kV高压断路器OFPI-11035kV高压断路器DW8-3510kV高压断路器ZN12-10详细计算内容请参见计算书4.5隔离开关的选择 负荷开关的选择与高压断路器类似，但由于其主要是用来接通和断开正常工作电流，而不能开断短路电流，所以不校验短路开断能力。4.5.1种类和型式的选择 应根据环境条件、使用技术条件及各种负荷开关的不同特点进行选择。4.5.2额定电流选择 额定电压应满足： 4.5.3额定电流选择额定电流应满足： （A）式中 K温度修正系数4.5.4额定短路关合电流的选择额定短路关合电流应满足： （KA）4.5.5热稳定校验 热稳定应满足： 4.5.6动稳定校验 动稳定应满足： （KA）4.5.7选择结果隔离开关选择结果如表3.5.7所示。表3.5.7 隔离开关选择结果设备名称选择结果110kV隔离开关GW4-110/125035kV隔离开关GW4-35/125010kV隔离开关GN2-10/2000详细计算内容请参见计算书4.6高压熔断器的选择熔断器是用于保护短路和过负荷的最简单的电器。但其容量小，保护特性较差，一般仅适用于35kV及以下电压等级，在发电厂中主要用于电压互感器短路保护。4.6.1保护电压互感器的高压熔断器保护电压互感器的高压断路器，一般选型，其额定电压应高于或等于所在电网的额定电压（但限流式则只能等于电网电压）,额定电流通常均为0.5A。其开断电流应满足： 4.6.2保护一般回路的熔断器 除同样选择额定电压和开断能力外，还要选择熔体的额定电流和熔断器的额定电流：（1）熔体的额定电流应该为回路负荷电流的1.52.5倍；（2）熔断器的额定电流应大于熔体的额定电流；（3）上、下熔断器的安-秒特性要相互配合。上级的安秒特性必须高于下级的安秒特性，即当流过相同的短路电流时，下级先熔断。4.6.3选择结果高压熔断器选择结果如表3.6.3所示。表3.6.3 高压熔断器选择结果设备名称选择结果35kV高压熔断器RW10-3510kV高压熔断器RN2-10详细计算内容请参见计算书4.7电流互感器的选择4.7.1一次回路额定电压和电流的选择应满足下式，即 （A）式中 K温度修正系数； 电流互感器一次额定电流，A 。4.7.2额定二次电流选择额定二次电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当配电装置距离控制室较远时，为能使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆面积，提高准确度，应尽量采用1A。4.7.3种类和型式选择应根据安装地点（如屋内、屋外）、安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）及产品情况来选择电流互感器的种类和型式。（1）620kV屋内配电装置和高压开关柜：一般用LA、LDZ、LFZ型；（2）发电机回路和2000A以上回路：一般用LMZ、LAJ、LBJ型等；（3）35kV及以上配电装置：一般用油浸瓷箱式结构的独立式电流互感器，常用LCW系列。4.7.4准确级选择准确级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准确级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。（1） 用于测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500KV电压级的电流互感器，宜用0.2级；（2） 供重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和所有计费用的电能表的电流互感器，不应低于0.5级；（3） 供运行监视的电流表、功率表、电能表的电流互感器，用0.51级；（4） 供估计被测量值的仪表的电流互感器，可用3级；（5） 供继电保护用的电流互感器，应用D级或B级。4.7.5热稳定校验热稳定应满足：或 4.7.6动稳定校验 动稳定校验应满足： （KA）4.7.7选择结果电流互感器选择结果如表3.7.8所示。表3.7.8 电流互感器选择结果设备名称选择结果110kV电流互感器LCWD-110级次组合D/135kV电流互感器LCWD-35级次组合D/0.510kV电流互感器LAJ详细计算内容请参见计算书注：L-电流互感器（第一字母）或电容式（第三字母）；B-支持式有保护级；R-装入式；D-单匝式（第二字母）或差动保护用；F-复匝数式；M-母线式；Q线圈式；C-瓷绝缘或差动保护用；W-屋外型；J-加大容量或油浸式或接地保护。4.8电压互感器的选择4.8.1额定电压的选择电压互感器的一次绕组的额定电压必须与实际承受的电压相符；电压互感器二次绕组的额定电压应能使所接表计承受100V电压。（1）三相式电压互感器（用于315kV系统），其一、二绕组均接成星型，一次绕组三个引出端跨接于电网上，额定电压均以线电压表示，分别为和100V。（2）单相式电压互感器：单台使用或两台接成不完全星形（用于335kV系统），一、二次绕组额定电压均以线电压表示，分别为和100V；三台单相互感器的一、二次绕组分别接成星形（用于3kV及以上系统），每台一次绕组接于电网相电压上，单台的一、二次绕组的额定电压均以相电压表示，分别为和。第三绕组的额定电压，对中性点非直接接地系统为，对中性点直接接地系统为100V。4.8.2种类和型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点（如屋内和屋外）和使用技术条件来选择。（1）320kV屋内配电装置，宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器；（2）35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器；（3）110220kV配电装置，用电容式或串级电磁式电压互感器。为避免铁磁谐振，当容量和准确度级满足要求时，宜优先采用电容式电压互感器；（4）330kV及以上配电装置，宜采用电容式电压互感器；（5）全封闭组合电器应采用电磁型电压互感器。4.8.3准确级的选择电压互感器准确级的选择原则，可参照电流互感器准确级选择，用于继电保护的电压互感器不应低于3级。4.8.4选择结果电压互感器选择结果如表3.8.3所示。表3.8.3 电压互感器选择结果设备名称选择结果110kV电压互感器JCC-110型，额定电压：35kV电压互感器JDJJ-35型，额定电压：10kV电压互感器JSJW-10型，额定电压：详细计算内容请参见计算书注：J-电压互感器（第一字母），油浸式（第三字母），接地保护用（第四字母）；T-成套式；Y电容式；D-单相；S-三相或三绕组结构；G-干式或改进型；C-串级绝缘（第二字母），瓷箱式（第三字母）；Z-浇注绝缘；W-五柱三绕住（第四字母），防污型（在额定电压后）；N-浇注绝缘第5章 继电保护5.1继电保护规划设计及主变压器保护整定计算电力系统继电保护是电力系统自动化的重要组成部分，一旦系统发生故障，需要由安装在各个电气元件上的继电保护装置自动、迅速、有选择性地切除故障元件，保证系统无故障部分继续运行。因而继电保护对电力系统的安全运行起着至关重要的作用。当系统发生故障时，必须迅速而有选择性的将故障设备从系统中切除，以保证无故障部分正常运行，尽可能地缩小故障影响范围。为保证设备的安全及系统的稳定，切除故障的时间常常要控制在几十毫秒内。要完成这个任务，只有借助于安装在每一台设备上的特殊是自动装置继电保护装置。继电保护装置，就是能迅速反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：（1）对故障特征量进行提取、分析，自动、迅速，有选择性的将故障设备从电力系统中切除，保证无故障部分迅速恢复正常运行。（2）反应电气元件的不正常工作状态，并根据运行维护条件分别动作于发信号、减负荷或跳闸。反应比正常工作状态的保护装置允许带一定的延时动作。5.2继电保护的基本原理当系统发生短路时，线路中的电流由负荷电流上升为短路电流；电压由额定电压下降为残余电压；测量阻抗由负荷阻抗降低为由母线到故障点的线路阻抗。因此，利用正常运行与故障时这些特征量的变化，便可以构成各种不同原理的继电保护。5.3继电保护的基本要求在一般情况下，动作于跳闸的继电保护装置，应满足四个基本要求，即选择性，速动性，灵敏性和可靠性。（1）选择性是指当发生故障时，保护装置仅将故障设备从系统中切除，使停电范围尽量减少，保证非故障部分仍能继续运行。（2）速动性就是快捷切除故障设备。对动作于跳闸的保护，要求动作迅速的原因是：减少用户在电压降低的条件下的运行时间，降低短路电流及其引起的电弧对故障设备的损坏程度，以及保证电力系统并列运行的稳定性。由于故障切除时间等于保护装置动作时间与断路器动作时间之和。因而要快速切除故障，必须同时采用快速动作的保护装置和断路器。目前，高压电网中保护动作最快的为0.01s，断路器的动作时间最快的为0.02s。（3）灵敏性是指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置，应在保护范围内部故障时，不论故障点的位置，故障的类型及系统运行方式如何，都能灵敏的反应。保护装置的灵敏度一般用灵敏系数来衡量。反应数值上升的保护装置，其灵敏系数为 反应数值下降的保护装置，其灵敏系数为 （4） 可靠性是指在保护范围内发生了它应该动作的故障时，保护应可靠的动作，即不拒动；而在任何其他不应该动作的情况下，保护应可靠不动作，即不误动。5.4线路保护5.4.1 110220KV中性点直接接地电网线路保护配置在110220KV中性点直接接地电网，线路的相间短路及单相接地短路保护均应动作于断路器跳闸。在下列情况下，应装设一套全线速动保护：（1) 根据系统稳定要求有必要时（2) 线路发生三相短路，如使发电厂厂用母线电压允许值，且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时。（3) 如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能时。110KV220KV线路保护可按下列原则配置：1.反映接地短路的保护配置对110KV线路，如不需要装设全线速动保护，则宜装设阶段式或反时限零序电流保护作为接地短路的主保护及后备保护；也可采用接地距离保护作为主保护及后备保护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。2. 反映相间短路的保护配置 对单侧电源单回110220kV线路，如不装设全线速动保护，可装设三相多段式电流电压保护作为本线的主保护及后备保护，如不能满足灵敏性及速度性的要求时，则应装设相间距离保护作为本线路的主保护和后备保护。 正常运行方式下，保护安装处短路，电流速断保护的灵敏系数在1.2以上时，可装设电流速断保护作为后备保护。 对于平行线路的相间短路，一般可装设横差动电流方向保护或电流平衡保护作为主保护。当灵敏度和速动性不能满足时，应在每一回线路上装设纵联保护作为主保护。装设带方向或不带方向的多段式电流保护或距离保护作为后备保护，并作为单回线运行时的主保护和后备保护。当采用近后备方式时，后备保护分别接于每一回线路上；当采用远后备方式时，则应接入双回线路的和电流。 对于平行线路的接地短路宜装设零序电流横差动保护作为抓保护；装设接于每一回线路的带方向或不带方向的多段式零序电流保护作为后备保护，当做远后备保护时，可接两线路零序电流之和，以提高灵敏度。5.4.2 35KV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置 35kV及以下中性点非直接接地电网线路的相间短路保护必须动作于断路器跳闸，单相接地时，由于接地电流小，三相电压仍能保持平衡，对用户没有很大影响。因此，单相接地保护一般动作于信号，但单相接地对人身和设备的安全产生危害时，就应动作于断路器跳闸。1. 相间短路的电流、电压保护的配置（1） 根据有关规定，相间短路保护应按下列原则配置：（2） 保护的电流回路的电流互感器采用不完全星形接线，各线路保护用电流互感器均装设在A、C两相上，以保证在大多数两点接地情况下只切除一个故障接地点。（3） 采用远后备保护方式。（4） 线路上发生短路时，如厂用电或重要用户的母线电压低于（50%60%）额定电压时，应快速切除故障，以保证非故障部分的电动机能继续运行。相间短路的电流电压保护通常是三段式保护。第I段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护；第II段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护；第III段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护。但根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可只装设I、III段，II、III段或只装设第III段保护。在进行保护设计时，需要注意的是：（1） 对于带电抗器的单侧电源线路，如其断路器不能切断电抗器前的短路，则不应装设电流速断保护。此时，应由母线或其他保护切除电抗器前的故障。（2） 鉴于目前中性点非直接接地电网线路多为馈线，双侧电源线路上多见于发电厂厂用电源线，线路长度较短，可装设带方向或不带方向的电流速断保护和过电流保护。如不能满足选择性、灵敏性或速动性要求时，可考虑采用短线路纵差动保护。2. 单相接地零序电流保护的配置与整定计算 中性点非直接接地系统发生单相接地时，由于接地电流小，一般只在发电厂和变电所的母线上装设单相接地监视装置。监视装置反映零序电压，动作于信号。规程规定，对有条件安装零序电流互感器的线路，如电缆线路和电缆引出的架空线路，当单相接地电流能满足保护的选择性和灵敏性要求时，应装设动作于信号的单相接地保护；如不能安装零序电流互感器，而单相接地保护能够躲过电流回路中不平衡电流的影响，例如单相接地电流较大，或保护反映接地电流的暂态值等，也可将保护装置接于三相电流互感器构成的零序回路中。5.5母线保护及断路器失灵保护配置5.5.1母线保护 母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。 根据有关规程规定，以下情况应装设专用母线保护： （1）对发电厂和变电所的220500kV电压的母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护，并考虑实现保护双重化。 （2）110kV双母线 （3）110kV单母线，重要发电厂或110kV以上重要变电所的3566kV母线，根据系统稳定要求，需要快速切除母线上的故障时。 （4）3566kV电力网中主要变电所的3566kV双母线或分段单母线需要快速而有选择性地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。对母线保护的要求是：必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。按构成原理的不同，母线保护主要分类有三种：完全电流差动母线保护，电压差动保护和具有比率制动特性的电流差动母线保护。5.5.2断路器失灵保护 高压电网的保护装置和断路器都应采取一定的后备保护，以便在保护装置拒动或者断路器失灵时，仍能可靠切除故障。对于重要的220kV及以上主干线路，针对保护拒动通常装设两套主保护（即保护双重化）；针对断路器拒动即断路器失灵，则应装设断路器失灵保护。 在220500kV电力网中， 以及110kV电力网的个别重要部分，可按下列规定装设断路器失灵保护：（1）线路保护采用远后备方式，对于220500kV分相操作的断路器，可只考虑断路器单相拒动的情况。（2）线路保护采用远后备方式，如果由其他线路或变压器的后备保护切除故障将扩大停电范围，并引起严重后果时。（3）如断路器与互感器之间发生故障，不能由该回路主保护切除，而由其他线路和变压器后备保护切除将扩大停电范围，并造成严重后果时。断路器失灵保护主要由启动元件、时间元件、闭锁元件和出口回路组成。为了提高保护动作的可靠性，启动元件必须同时具备两个条件才能启动。其中：（1） 故障元件的保护出口继电器动作后不返回；（2） 在故障保护元件的保护范围内短路依然存在，即失灵判别元件启动。5.5变压器保护 变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障而损坏造成的损失更大。因此必须针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置。一般包括：（1）反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护。（2）反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，或电流速断保护。（3）作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压启动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）。（4）反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护。（5）反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。（6）反映变压器过负荷的变压器过负荷（信号）保护。（7）反映变压器非全相运行的非全相保护。1.纵联差动保护纵联差动保护是变压器的主保护之一。对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器。10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重差动保护。2. 变压器相间短路的后备保护为防止外部相间短路引起的变压器过电流及作为变压器主保护的后备，变压器配置相间短路的后备保护。保护动作后动作于跳闸。（1） 相关的规程规定： 1）过电流保护宜用于降压变压器。 2）复合电压（包括负序电压及线电压）启动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏度要求的降压变压器。 3）负序电流和单相式低电压启动的过电流保护，可用于63MVA及以上的升压变压器。 4）按以上两条装设保护不能满足灵敏度和选择性要求时，可采用阻抗保护。（2） 外部相间短路保护应装于变压器下列各侧，各项保护的接线，宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障。其中： 1）对三绕组变压器和自耦变压器，宜装设于主电源侧及主负荷侧。主电源侧的保护应带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器。当上述方式不符合灵敏度要求时，可在所有各侧均装设保护，各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。 2）对低压侧有分支，并接至分开运行母线段的降压变压器。除在电源侧装设保护处，还应在每个支路装设保护。（3）多绕组变压器的外部相间短路，根据其型式及接线的不同，可按下述原则进行简化：1）220kV及以下三相多绕组变压器，除主电源侧外，其他各侧保护可仅作本侧相邻电力设备和线路的后备保护。2） 保护对母线的各类故障应符合灵敏性要求。保护作为相邻线路的后备时，可适当降低对保护灵敏度系数的要求。3.变压器接地短路后备保护在中性点直接接地系统中，接地短路是常见的故障形式，所以处于该系统中的变压器要装设接地（零序）保护，以反映变压器高压绕组、引出线上的接地短路，并作为变压器主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。4. 变压器过负荷保护对于6.3MVA及以上的电力变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。对自藕变压器和多绕组变压器，保护应能反映公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。5. 变压器非电量保护变压器非电量保护主要包括轻瓦斯保护、温度及压力保护等。由于非电量保护动作量不需要电气量运算。通常根据运行经验、测试等方法获得。因此这里只介绍其配置原则。 （1）瓦斯保护。瓦斯保护是油浸式变压器的主保护之一。当变压器壳内故障产生轻微瓦斯或油面下