KV变电站电气系统设计.docx

毕业设计课题 35KV变电站电气系统设计学生姓名 院别电气工程学院专业班级 电气工程及其自动化 指导教师 目录第一章绪论- 3 -1.1 变电站的基本概述以及其设计的目的和意义- 3 -1.2 国内、外现状及发展趋势- 3 -1.3 设计应要注意的事项- 3 -第二章电气主接线的设计及短路电流计算- 3 -2.1电气主接线的含义及其标准- 3 -2.2电气主接线形式- 3 -2.2.1单母线接线- 3 -2.2.2单母线分段接线- 3 -2.2.3双母线接线- 3 -2.2.4内桥型接线- 3 -2.2.5外桥型接线- 3 -2.3主接线确定- 3 -2.4计算短路电流的目的- 3 -2.5计算短路电流的意义- 3 -2.6造成短路故障的原因- 3 -2.7短路电流计算的一般规定- 3 -2.7.1计算的基本情况- 3 -2.7.2接地方式- 3 -2.7.3计算容量- 3 -2.7.4短路种类- 3 -2.7.5 短路计算点- 3 -2.8短路电流计算- 3 -2.8.1变压器等值电抗计算- 3 -2.8.2短路点的确定- 3 -2.8.3各短路点三相短路电流计算- 3 -第三章变电站电气设备的选择- 3 -3.1变压器的选择- 3 -3.1.1主变压器台数的选择- 3 -3.1.2主变压器容量的选择- 3 -3.1.3主变压器容量的确定- 3 -3.2断路器的选择- 3 -3.2.1按额定电压选择- 3 -3.2.2按额定电流选择- 3 -3.2.3按配电装置的类型选择- 3 -3.2.4按构造型式选择- 3 -3.2.5按额定开断电流选择- 3 -3.2.6校验短路时的热稳定- 3 -3.2.7校验短路时的动稳定- 3 -3.3隔离开关的选择- 3 -3.4母线的选择- 3 -3.5母线材料的选择- 3 -3.6母线截面形状的选择- 3 -3.7电流互感器的选择- 3 -3.7.1电流互感器选择的原则- 3 -3.7.2两种电压侧电流互感器的选择- 3 -3.8电压互感器的选择- 3 -3.8.1电压互感器选择的原则- 3 -3.8.2两种电压侧电压互感器的选择- 3 -3.9熔断器的选择- 3 -3.9.1熔断器概述- 3 -3.9.2两种电压侧熔断器的选择- 3 -3.9.4配电装置概述- 3 -第四章变电站的保护- 3 -4.1电力变压器保护- 3 -4.1.1电力变压器保护概述- 3 -4.1.2电力变压器纵差保护接线- 3 -4.1.3纵差动保护的整定计算- 3 -4.1.4变压器瓦斯保护- 3 -4.1.5过电流保护- 3 -4.2母线保护- 3 -4.3变电站防雷概述- 3 -4.4避雷针的定义- 3 -4.5避雷器的选择- 3 -结论- 3 -参考文献- 3 -致谢- 3 -插图清单图21 单母线接线图.- 3 -图22 单母线分段接线图.- 3 -图23 双母线接线图.- 3 -图24 内桥接线图.- 4 -图25 外桥接线图.- 4 -图26 35KV电气主接线图.- 5 -图27 10KV电气主接线图.- 5 -图28 主接线的设计图.- 8 -图29 短路点标示图.- 8 -图41 单支避雷针的保护范围图.- 19 -表格清单表21 接线形式方案的对比表.- 4 -表22 各短路点的电流值.- 9 -表31 SZ9-31500/35型号的变压器情况.- 10 -表32 电压互感器额定电压选择表.- 14 -35KV变电站电气系统设计 摘要在当今社会中，经济高速推进，取而代之各领域对电能的需求量也日益增多，其地位已为人所共知。它在积极地影响人民文化与物质生活水平的提升的同时，也全面地推动了国民经济的发展。然而这些都离不开变电站的电能供给，成为了不可或缺的环节。如今，伴随着综合自动化技术系统地应用，变电站不断地高速发展，成为了推进工业生产链中至关重要一环。本论文主要围绕着35KV变电站进行设计，该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为35KV、10KV两个电压等级。其包含了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择(变压器、断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器等)、和变电站的继电与防雷保护。关键词：35KV变电站设计第1章 绪论1.1 变电站的基本概述以及其设计的目的和意义变电站对于调节电压变化、电能控制、电流主导与功率之间的换算，带来了很好的衔接和整合效应。用户能通过变电站对发电厂发电情况有着一定的认知。变电站根据电压等级分为升压和降压，而按照实际用途来说，可划分为三种：枢纽、终端和联络。科学进步带动电机产业的发展，电力系统与微机控制之间相互紧密联系。很长一段时间,供电质量的需求伴随着经济的快速发展和人民生活水平的提高呈现了疯狂上涨的趋势。由于变电站设备和配电设备类型的限制,也因为35 KV变电站投资额的限制,对设计人员设计水平的要求相对严格。随着新技术的发展和新设备、新材料的应用,变电站愈发地低成本,占有的土地资源更少,布线更加简单,建设、运行、维护更加方便等。通过设计相关专业的主干见解进而有一个全面、系统的吸收,既增强了实际动手能力,拓宽了知识领域,也培养了独自思考并消除有关设计方面上所存在疑难杂症的习惯,从而实现目的。1.2 国内、外现状及发展趋势自动化水平的需求，会带来一系列变电站设计难题。然而在电力网容量增大和电压等级提高的同时，却离不开不断发展的现代科学技术。随着城乡电网建设和改造工作的进行，变电站设计的要求也更加创新和严格。除了常用变电站之外，还出现了各种变电站，其中包括了微机、小型化、综合自动化等不同类型。在积极引用国外先进的理念之外，也要看清我国变电站目前的现状和未来的发展前景，变电站技术的发展前景应结合我国的综合国力,不要盲目地借鉴和应用。然而先进的理论技术、科学的模式和结构、用户和制造设备的厂家以及性能可靠和质量优良的产品对于构建变电站是必不可少的。我国变电站的发展还有很长的一段路要走，在西方国家健全的变电站体系的影响下，合理地寻找并研发出属于我们自己的一套系统模式，从而推动电力工业的大力发展。1.3 设计应要注意的事项 1.主接线方案必须安全可靠地进行；2.要综合考虑工程的投资和运行，争取经济利益的最大化，并且维持设备投入的寿命期及其产生的经济效虑；3.统一生产和建设的标准化，提升企业的形象，加强企业的文化特征；4.通过各项指标的比对，应慎重并合理地选用设备，要求其占地面积小、环保先进等；5.合理地划分规模大小，尽可能设计多样的组合方案，并且能够在不同的环境和情况下流畅地运行，同时也要保持接口的灵活性，以便于随时增减规模；6.要与电网的不断改造和发展保持一定的同步性，跟着时代的脚步，逐一补充和加强设计内容，并加以完善；7.要具有高度的适应性，根据不同地区的实际状况考虑相应的方案，随着不同形式、规模以及外部条件的产生，都能很好地适应其中；8.变电站的总体结构和规模要与附近的人文地理发展相互保持和谐。第二章电气主接线的设计及短路电流计算2.1电气主接线的含义及其标准电气主接线是一种电路，通常情况下用单线图来描述，由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线等设备相互连结形成的，从而生成、汇聚和分配电能。从理论上来说，电气主接线所需的标准主要包括以下几个方面：(1)可靠性：站内供电应当建立在不间断的基础上：(2)保障性：电能质量需要得以保证；(3)灵活性：相对安全地运行，更加方便地维护，同时界限也要简单易懂；(4)经济性：设备的占地资源需要尽可能地减少；(5)可发展性：具有发展或扩建的可能性。2.2电气主接线形式主要划分为单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、内桥型接线以及外桥型接线，这五种接线形式通过变电站性质区别开来，以下对各种接线形式进行具体的阐述。2.2.1单母线接线每个接线单元都与母线相连接，而一个接线单元都由一条进出线回路构成。优点：(1)接线简单、清晰、明了；(2)设备的使用量少，便于操作，同时所需的配电装置造价较为便宜；（3）母线发生故障的可能性低，配电装置的应用和扩大建造也较为方便和系统，最大限度地降低了隔离开关与断路器之间的不兼容性。缺点：(1)运行的稳定性不够好。整个配电装置易受到任一元件损坏或修复的影响，以致于发生停电的状况；(2)在维修母线与隔离开关之间的故障时，要对整个变电系统停止运行；（3）整个回路容易受到其断路器检查并维修的牵连而停电。2.2.2单母线分段接线优点：(1)可满足初级负荷电能的供给，且稳定性大大增强；(2)所需的投资较少，同时保障了母线在一定时间内持续地提供电能；（3）运行的灵活度较高。缺点：(1)每个回路会随着其断路器的检修而停止；（2）线路的两个方向必须均衡延伸；(3) 在检修母线或其隔离开关的故障时，该回路停电；（4）容易发生交叉跨越的状况。2.2.3双母线接线特点：(1)在正常供电的情况下，母线的检修不会对其造成影响；（2）回路的供电会被任何母线侧隔离开关的检修所影响；（3）所有回路在母线短路时能在短暂的周期内恢复正常供电；（4）引出线断路器可由母联断路器替代；（5）便于扩建；（6）在用隔离开关切换电路的过程中，部分操作容易出现失误，初次之外所需的设备量较大，配电装置较为复杂，投资份额的比例也相对较高。图 21 单母线接线图图 22 单母线分段接线图图 23 双母线接线图2.2.4内桥型接线内桥接是指桥回路置于线断路器内侧，此时线路经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经隔离开关与桥接电相连，是非独立单元。优点：（1）容易上手，且引起的失误较少；（2）造价便宜，建造所需的土地资源少，也节省了接线布置所投入的时间和精力；（3）其他电路不会受到线路投切的干扰，并且灵活自如地运行。缺点：（1）任一回路都会受到变压器故障或检修的波及；（2）桥断路器若出现问题，检修的步骤较为麻烦；（3）出线断路器的故障检修会造成回路运行的停止。2.2.5外桥型接线特点：跟内桥接线的情况大抵相同。任一回路的故障或检修取决于复杂的线路投切操作，但其他电路正常地运行却不受变压器的影响，且接线时变压器的投、切非常灵活。图 24 内桥接线图图 25 外桥接线图因此，35KV上近期无负荷。同时要求10KV的负载电荷可以承担企业断电的风险，弥补断电所造成的亏损；然而35KV变电站设计要考虑种种因素，在保障了供电稳定性的前提下，所占用的资源和经费也是必不可少的。除此之外，也离不开10KV中企业电荷的供应。本论文主要围绕着总容量为63.7MVA的企业变电站进行设计。2.3主接线确定该变电站35kV出线路2回，依据设计要求可采用单母线分段的接线形式，如图26所示。而10kV出线回路数为12回，可采用单母线分段接线方式，如图27所示。表 2-1 接线形式方案的对比情况单母线分段双母线分段稳定性任一母线之间相互不受影响，且能正常供电。由两个电源共同供电，稳定性较高。任一回路的检修不会导致停止运行的状况，且能恢复供电，稳定性较高。灵活性接线相对简单，便于操作。接线相对复杂，调度灵活。经济性所需的土地资源和配电装置少，节省了经济。所需的土地资源和配电装置多，不够经济。图 26 35KV电气主接线图图 27 10KV电气主接线图2.4计算短路电流的目的依次分为以下几个步骤：（1）对于选择的方式更加合理化；（2）每个接线图的方案设计都存在着一定的误差，在应用的过程中，为了防止出现短路电流的状况，必须对其进行精确的公式计算；（3）计算并分析电力系统有可能发生的所有短路情况，从而精准地确定自动装置的参数；（4）将接触电压与跨步电压之间通过计算紧密地相连起来；（5)在计算的过程中找出电线路所存在的毛病，比如其传输会对周围的线路电磁造成较大的落差。2.5计算短路电流的意义在各类电路中短路发生的概率非常高，其对配电装置会带来一定的危害性，干扰了电气系统的正常运作，然而过载的短路电流会直接导致电气设备的损坏。因此，合理地计算短路电流值能够很好地降低短路发生的可能性。当系统中通过较大的短路电流时，电器承受的能力会被所选电器型号的大小影响。大部分的企业变电站因考虑到投资的风险性会采用轻型设备，相比之下，重型电器的选择会耗费较高的投资量，同时不能满足开断电流载入的要求。所以在设计线路方面，要采取电流保护措施，进而计算数值。过电流的保护和电气设备的校验是在短路电流计算的前提下进行的，对于维持电路长期稳定地运行是必不可少的步骤。各短路点的电流通过计算能准确地检测出存在的问题并从中改进。2.6造成短路故障的原因造成短路故障的因素有：系统恒定工作的同时，并没有注意采取电流保护和预防措施；配电装置逐渐老化，没有进行更替的操作；主接线之间的连结出现问题及其绝缘层的损坏；工作人员所进行的不恰当的操作，忽视正规运行流程；没有及时对电器进行最大限度的检修；电线表面的绝缘皮层发生破裂，从而脱落。2.7短路电流计算的一般规定2.7.1计算的基本情况（1）在不同的工作条件下保持额定负荷的供给；（2）取过载电流的最大值；（3）自动调整励磁装置是任一同步电动机的重要组成部分；（4）导体元件应对短路电流的数值造成一定的干扰，但一般不允许忽略短路回路中电气设备的电阻值；（5）电力系统中各个电源的电动势应取平均值。2.7.2接地方式采用在正常情况下能通过最大短路电流，且杜绝产生双电路并列运行的状况的接地方式。2.7.3计算容量本变电站应以俩台主变压器容量计算，并且对电网五至十年的前景规划进行有效的考量。2.7.4短路种类导体和电器的动稳定、热稳定以及电源的开断电流，一般按最大运行方式下的三相短路电流验算。2.7.5 短路计算点应计算在电路正常运行的情况下通过短路点的电流最大取值。短路计算点受配电装置的影响，对于配电装置的不同选择会直接导致短路计算点在电抗器前后选取顺序的不同，因而宜采用的分支线回路。2.8短路电流计算2.8.1变压器等值电抗计算（1）侧基准值，标幺值计算取(规定) （表示基准值、表示额定值）（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2）10kV侧基准值，标幺值计算取SB=100MVA UB=10.5kV（规定）（2-5）（2-6）（2-7）2.8.2短路点的确定选取线路的最大电流短路点作为基准，依次判别断路器前后短路点所通过的电流大小，相比之下，找出最适合每段线路上短路点的取值范围，从而确定短路点。依据图28，根据短路点的特性，选取的步骤如下：线路上短路点为，；线路是上短路点为，图 28 主接线的设计图2.8.3各短路点三相短路电流计算图 29 短路点标示图（1）点短路三相电流计算（2-8）（2-9）（2）点短路三相电流计算（2-10）（2-11）（3）点短路三相电流计算（2-12）（2-13）（4）点短路三相电流计算（2-14）（2-15）短路电流汇总如表2-2所示：（有名值单位：）表 2-2 各短路点的电流值短路点短路电流5.63.553.7372.66第三章变电站电气设备的选择3.1变压器的选择变电站的建造和发展离不开变压器的运行，其中主变压器是其众多电气设备中最关键的一部分，同时所需的投资规模相对较大，影响着相连的配电装置的安装和扩建。至此，在主接线方案落实并施行的前提下，主变压器在容量、台数以及型号的选用方面要更为慎重地考虑。3.1.1主变压器台数的选择由于本变电站的初期建设所消耗的电荷量较大，为保证其正常运行，故取两台主变压器，轮流使用。3.1.2主变压器容量的选择保证站用变电站的容量大概为的裕度，确保其负荷的使用以及能够随时提供电能。3.1.3主变压器容量的确定（1）在与城市的发展规模紧密相连的同时，还要考虑变电站在建造的过程中负荷的选择情况以及其未来十到二十年将会呈现何种趋势，进而确认主变压器的容量。（2）全电网变电站的规模应越来越规范化，这在一定的程度上限制了单台降压变压器的容量扩充，在电压等同的条件下。综上所述，安装两台变压器是变电站正常运行的基本标准，在关闭一台变压器设备的前提下，另一台变压器的总容量要求不超过全负荷的，同时也要满足其他类负荷的承载。因此可得，（3-1）单台主变压器容量的数值为31500KVA。则变压器的选择如下表3-1：表 3-1 SZ9-31500/35型号的变压器情况型号及容量（）连接组别容量比空载电流（%）电压组合及分接范围（）损耗（）阻抗电压（）高压低压空载短路42.75每个电气设备都有自己的运行方式，在电力系统正常工作的条件下，选择合适的设备是较为关键的步骤之一。然而对于不同的电气设备选择要求却不一样，可是使用的基本原理大致一样。为了提高系统的稳定性，需对电气设备被投入到变电站中运作的可持续行进行检测，同时按照一定的条件选择。考虑到变电站的发展前景，尽可能选择性价比高，运作较为方便，应用范围较为广泛，具有良好的质量保障的电气设备。设备类型的选用建立在一般原则的基础上，若电气设备可供选择种类很多的话，会给线路的检修带来麻烦。因此要从根本上缩减设备的数量，给企业变电站减轻一些经济负担。3.2断路器的选择参数很大程度地决定了断路器的选择类型。依据如下：（1）系统的额定电压和电流；（2）配电装置的类型；（3）回路的构造方式；（4）通过开断路的电流；（5）动、热稳定性的上升或下降趋势等。下面叙述具体选择的方法：3.2.1按额定电压选择（3-2）式中：一断路器的额定电压；一断路器所在电网的额定电压。3.2.2按额定电流选择（3-3）式中：一断路器的额定电流；一最大长期工作电流。3.2.3按配电装置的类型选择随着外界环境变化的差异，断路器应用的场地会有所不同。比如室内外类型的装置一定要安装在相应的地方，一旦户外设备受恶劣天气或污染过于严重地区的影响，要及时更换配电装置，宜采用高压断路器。3.2.4按构造型式选择企业变电站一般多采用高压断路器，当代电力工业的发展促进了各种型式断路器的生产。过去在城乡变电站中大多数选用与油量有关的断路器，而如今随着城乡变电站逐渐的系统化和规范化，一般选择真空断路器和新型的SF6断路器。3.2.5按额定开断电流选择在额定的电网电压下，任一断路器的开断电流要保持恒定，根据开断电流的大小选择适合的断路器。在短路电流达到饱和的情况下，必须通过断路器尽可能地阻止并切断，以维持系统的正常运行。因此要求高压断路器除了满足额定的开断电流之外，其灭弧触头开始分开瞬间的短路电流有效值也应小于或等于额定的开断电流值，如下（3-4）式中：一断路器的额定开断电流值；一短路器灭弧触头开始分开瞬间的短路电流有效值。3.2.6校验短路时的热稳定式中：一断路器的热稳定时间，；一断路器在内的热稳定电流，。3.2.7校验短路时的动稳定（3-5）式中：一断路器的及吸纳通过电流的幅值，；一三相短路冲击电流，。3.3隔离开关的选择隔离开关的选择要求基本跟断路器的选择条件相符，都是从额定的电流和电压、系统的动及热稳定性、装置类型等方面考虑。然而其开断电流的容量不计校验范围之内。3.4母线的选择母线包括不同区域内连接任何配电装置的主母线、将各种电器串联在一起的导线以及变压器等设备与配电装置相连所需的主接线。在选择母线的过程中，这些因素应要考虑其中，比如材质上的筛选、覆盖的面积量、热稳定性反复的检测、截面的形状与大小及高压母线的校验。3.5母线材料的选择在配电装置中，铜、钢和铝是母线选择的主要三大材质。铜的电阻率低，密度高，抗腐蚀能力强，是较为优秀的母线材料。但因其价值高，储量少，铜母线受到的限制较大，且只能用于空气污染严重的户外地区的配电装置中。然而铝与铜的电阻率之比大致为1.72，重量相对较轻，只有铜的十分之三，自身所存在的价值也较低且数量非常多。相比之下，铝母线更适合被应用于室内外的配电装置中。铝容易发生氧化，其表面会立马生成一种薄膜，使电阻增大，从而导致了变电系统的迅速升温，加速腐蚀的进程。因此通过实验研究表明，用超声波搪锡的技术在铜铝的夹层涂上薄锡，会在阻止腐蚀的问题上有着显著的效果。而钢与铜的电阻率之比大概是68，对交流电产生的影响较大，并附有一定的磁滞和涡流损耗，所以在实践中应用的效果不明显。但是钢母线硬度大，投资少，可选取在电压互感器等电气设备的高压侧。3.6母线截面形状的选择母线截面的形状包括了矩形母线、圆形母线以及绞形母线，其选择应从以下几个方面考虑：散热性能的好坏、安装的难易程度、集肤效应系数的大小、和连接方式等。矩形母线和圆形母线应用的配电装置完全不同，两种母线截面的电压取值范围为35KV以下和35KV以上，分别连接于室内外。母线的圆形截面上的电荷比较分散，不会发生电晕的现象；而矩形母线正好相反，其表面负荷较为聚集，容易发生电晕的现象。与普通的单股母线相比，绞形母线的张力较强，截面面积和其表面的电场强度较大，能够允许通过更多的电流，其与圆形母线应用的配电装置大致相同。因钢芯铝的硬度大，故比较适合作为绞形母线的主要材料。根据以上内容，本变电站设计宜采用钢芯铝母线。3.7电流互感器的选择3.7.1电流互感器选择的原则电流互感器的选择必须具备以下的原则：自动装置的生成、设备的继电保护、仪表测量和电能换算。选择的电流互感器的最高电压不应小于系统标称电压，即（3-6）式中电流互感器最高电压，单位为；回路工作电压，即系统标称电压，单位。其一次额定电流分为：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000。系统标称电流和互感器一次额定电流之间的误差至少要达到总电流的三分之一，这样才能保障仪表的精确测量，并在负荷过载时会出现一定的指示。二次额定电流只分为和两种，根据系统电流的强弱选用相应的二次额定电流值。电流互感器动稳定的校验如下： (3-7)式中为电流互感器允许通过的最大动稳定电流，单位； 系统短路冲击电流，单位。电流互感器短时热稳定值不应小于系统短路时的短时热稳定值。3.7.2两种电压侧电流互感器的选择（1）35kV侧电流互感器的选择有两种类型可供选择，分别为室内型和室外型。独立式电流互感器是室外选取的主要设备之一，其绝缘结构通常采用油浸瓷箱式，选择的型号基本用LB和LABN系列来替代。LCZ35(Q)型电流互感器的选择是用以保护、测量和计算的关键设备。电流互感器额定电压的取值应在35KV的系统标称电压之上，即为。选择二次额定电流.主变进线电流为，其应小于一次额定电流的选用。选用型电流互感器，级为计量，级为测量，级为保护。动稳定校验：电流互感器动稳定电流为,大于短路冲击电流,满足要求。热稳定校验：电流互感器的热稳定=13.344720.63=112.19（）2。电气设备= （）2。满足要求。（2）10KV侧电流互感器的选择10kV进线选用型电流互感器。额定电压，最高工作电压，大于系统标称电压，额定电流，大于侧负荷电流，满足要求。额定二次电流为。电流互感器额定动稳定电流，大于侧三相短路冲击电流。热稳定。电气设备= （）2，满足要求。故选择的电流互感器满足要求。3.8电压互感器的选择3.8.1电压互感器选择的原则电压互感器的选择必须具备以下原则：回路的初次级电压和二次负载电荷能否满足其正常运行；通过计算比较各等级的精确度进而加以选用；机械荷载是否达到饱和的情况。本35KV变电站配电装置应采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。电容式电压互感器是当前选择的设备，其优点为无油化、磁振。表 3-2 电压互感器额定电压选择表型式一次电压/二次电压/三次电压单相接于一次线电压上（如接法）_接于一次相电压上/中性点非直接接地系统，中性点直接接地系统三相如表3-2所示，电压互感器的容量不同，相应的准确级也会不同，两者之间用单位VA表示。负荷功率的大小与容量密切相关。电压互感器的接线方式有不同的种类，为了设计内容能按时进行，就不在这里做过多介绍了。3.8.2两种电压侧电压互感器的选择（1）侧电压互感器的选择型电压互感器是选择的标准设备，其绝缘结构需要用全封闭环氧树脂来浇注。额定电压35/0.1/0.1，负载100VA/150VA/300VA，准确级0.2/0.5/6P，适于在额定频率为50HZ、额定电压的户内电力系统中，做电压、及用。（2）侧电压互感器选择型电压互感器，额定电压为10/0.1/0.1KV,准确级为0.5P；系列选用与35KV侧电压互感器大同小异，接触面广、易于提携、局部放电量小，适用于额定频率50HZ，额定电压3、6、12，给中性点接地的户内电力系统提供电压和继电保护。3.9熔断器的选择3.9.1熔断器概述在电气设备承担的短路电流过大的状况下，熔断器起到了保护其不被损坏的作用。然而熔断器本身存在了一种叫做熔体的元件，因其散发热量的特性，使电路系统的温度迅速上升，导体电阻增大，故限制了过载或短路电流通过的大小，从而保障了回路的正常运行。高压熔断器依照安装和应用的要求，选择的型式会有所不同，主要分为两种：户内式和户外跌开式。高压熔断器所形成的额定电压不应小于全电网本身的额定电压，其额定电流会影响回路的可持续性运行，而短路冲击电流必然要小于或等于开端电流。本变电站对于熔断器的选择只从两方面进行考虑：断流容量（）和互感器的额定电压。为了保持短路容量的恒定，附加的限流电阻与熔断器的相互串联是非常有必要的。3.9.2两种电压侧熔断器的选择（1）侧熔断器的选择选择型跌开式熔断器，额定电压，断流容量，需加一定的限流电阻方满足要求。最大开断电流，大于短路冲击电流，满足校验。（2）侧熔断器的选择选择型户内熔断器，额定电压，断流容量，大于短路容量，满足要求。最大开断电流，大于短路冲击电流，满足校验。3.9.4配电装置概述配电装置对于整个变电站的建设和发展是不可忽略的成分，两者不能分开。其包含了开关电源、母线、测量仪器、过电流保护装置和辅用型设备，这些通过主接线的形式共同连结起来。当然，变电系统的维护离不开配电装置所提供的电能。在突发性（比如发生短路或过载等故障）的情况下，配电装置能够进行很好的处理。其选择的原则如下：（1）能使系统稳定的工作；（2）具有一定的安全保障性；（3）保证操作上的简易性，可以随时检修；（4）尽可能产生更多的经济效益；（5）防止其占用面积出现问题。从组装方面来说，配电装置包括了成套和装配两种型式；但因电气设备的选用地点不一样，配电装置又被划分为室内型和室外型。本变电站设计应选用户外半高型的35KV配电装置，并附加上变压器的安装。室外配电装置的安装受种种因素的影响，比如电压等级差异、电气主接线的形式、地理气候条件以及配电装置结构框架，其建造在露天变电站中。母线和电气设备的安装高度决定了室外配电装置的的类型，分别为中型、半高型和高型三类配电装置。半高型配电装置相比与其他两种类型，优点比较均衡，介于两者之间。其占地面积大致为中型的十分之七，因此占用的资源也相对较少。另外内部的母线要求被放置在绞高一层的。除开隔离开关那部分，其余的布置安装盒中型配置没什么区别，便于维护。综上所述，本文设计的变电站应选择具有额定开断电流的高压断路器，不需校验的隔离开关，钢芯铝母线，型电流互感器，油浸绝缘结构电磁式电压互感器，型跌开式熔断器和户外半高型配电装置。第四章变电站的保护4.1电力变压器保护4.1.1电力变压器保护概述电压的提高和降低是电力变压器存在的最基本目的，该设备具有一定的广泛性，同时对于电力生产和供给是最为重要的一部分。变压器的故障形成于油箱内外。两种类型的故障都与短路有直接的关联，它们之间的不同之处在于发生的位置，一个是套管与引出线，另一个则为绕组。因此保护装置就起到了隔断变压器的好处。一般来说，相间和接地短路是困扰系统正常运作的最大问题，且出现的概率大。相比于内部邮箱，相间短路与外部邮箱的不可兼容性更低。电力变压器保护最可行的方式叫做电流纵差动保护，其能独立地存在，具有普遍性，也不用考虑比较复杂的操作，及时地按照自身的特性来消除各短路故障。4.1.2电力变压器纵差保护接线,是比较常用的接线方法，前提必须为三相变压器，在接线得以简化的基础上，侧容易形成电流差，该侧流入差动继电器随着电流互感器的变化率升至相同的倍数值，同为，即其变化率用下例公式来表示（4-1）4.1.3纵差动保护的整定计算（1）躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定式为（4-2）式中可靠系数，取；外部短路故障时的最大不平衡电流。 (4-3) 是由于电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对误差。=,=，=，带入求得。有变压器分接头改变引起的相对误差，由于本设计没有分接头，故取0。非周期分量系数，取1.5。电流互感器同型系数，取。0.1电流互感器容许的最大稳态相对误差。为外部短路故障时最大短路电流，前面计算得。最终求得，则（2）躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为（4-4）式中可靠系数，取；励磁涌流的最大倍数，取；变压器额定电流，侧为。求得，折算到二次侧为。（3）躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流，整定式为（4-5）式中可靠系数，取；变压器的最大负荷电流。取侧的。求得=，折算到二次侧为。取最大值整定值为=灵敏系数（4-6）4.1.4变压器瓦斯保护在特定的条件下，内部的变压器油压缩成无数的气体分子颗粒，以电荷的形式在电路中不停地游动，易导致系统的不稳定，从而使变压器故障。短路电流和电弧交叉通过变压器的内部邮箱会加快这种气体排放的进程，它与变压器受损的程度成正比。因此，变压器瓦斯保护是建立在气体利用的基础上。变压器瓦斯保护分为两种类型：轻瓦斯和重瓦斯保护。然而气体继电器充当了媒介的作用，它用来贮存所产生的气体。气体继电器内的油层随着气体的上升而下降，直到两者达到相互平衡，也就是所谓的保护阙值。4.1.5过电流保护电路系统中会形成一定的过电流，保护变压器不同侧的断路器，以致于不发生跳闸。这种保护方式是通过避免变压器产生过大的负载电流来整定，进而有公式计算：（4-7）式中可靠系数，取；返回系数，取；变压器可能出现的最大负荷电流，取带入的,折算到二次侧为。4.2母线保护发电厂与变电站两者之间有着千丝万缕的联系，是整个电气系统最为关键的枢纽。其中母线的保护是非常有必要进行的。在母线发生短路的情形下，连接的任意元件能够轻易转换到正常的线路中去。若不采取有效保护措施的话，电线路的稳定性会受到比较大的影响。母线上发生短路故障的概率特别高，这从一定程度上要求了其保护措施较为到位，以防止再次出现类似的状况。种种迹象表明，单相接地故障是最主要的短路故障类型，其数量超过了总数的八成。由于母线内部的移动负荷分布不均匀，到处游散，故系统放电会形成反差，极有可能演变成两项或三相接地故障。因此，母线不需要自身的特定保护，其所连接的各类保护装置能有效的消除短路故障。例如电流的过保护原理会使相关电气设备停止工作，从而达到目的。4.3变电站防雷概述在继电需要采取保护措施的同时，变电站的防雷工作也应该积极地进行。为防止雷电天气对变电站内一切事物所造成的恶劣影响，必须对雷电参数的取值范围有着比较清晰的统计思路，以及随时研究电气设备的冲击放电特性。有效的保护措施建立在变电站电气系统稳定运行的基础上，相对而言，防雷措施不是绝对的。雷电对露天变电站造成极其严重的后果。其产生的电流会通过变电站建筑物的金属质地并造成强劲的冲击力，进而引发内部的破损。除此之外，变电站的电气设备也会遭到殃及，轻则击穿对地绝缘，重则发生火灾而被烧毁。因此，避雷针的合理选择能够有效地降低雷电所带来的风险性，同时避雷器的配置方案也应该从雷电侵入波的防护方面下手解决。4.4避雷针的定义避雷针的安装是最有效的防雷措施，其拥有金属的质地，表面的绝缘层能很好地隔绝雷电的冲击电流波，形成一层保护膜，自身不断吸收并通过接地装置流入地底。其选择的位置偏变电站建筑物的顶部，这样易保护周围较矮设备，使其免于雷击的干扰。避雷针类型的选择如下：（1）单支避雷针的保护；（2）双针避雷针的保护；（3）多支避雷针的保护。因此，方式（1）比较适合。该避雷针的保护范围如图28所示，相当于一个旋转的圆锥体。而避雷针的保护半径带入下列公式：当时，（4-8）当时，（4-9) 式中 h表示避雷针高度，单位m；表示被保护物的高度，单位m；P表示高度影响因数，当时，；当时，取离本变电站10m开外作为安装区域，并设在进线终端塔顶，取塔顶高度为，针高。图 41 单支避雷针的保护范围图4.5避雷器的选择如今变电站的改建和发展离不开一体化的保护设备。在避雷器的选择上，氧化锌避雷器毋庸置疑是最合适的，它对于突发的状况发生能进行很好地处理，比如大气、操作所引发的过电压。相比于别的避雷器，其具有稳定的性能且允许通过的电流多，同时能够迅速降低残压和制止续流的产生。结论经过一段时间的付出和努力，我终于完成了35KV变电站电气系统的初步设计。纵观这篇论文，整个设计部分十分清楚到位，所用到的基本原理清晰易懂，各个电气设备之间互相联系，这样就可以更加方便地维护该变电站的运行。另外，本设计的步骤依次遵循变电站的工作原理，给人一目了然的感觉，从而能够大致了解其运行方式和情况。最后，我还加入了许多保护措施，尽最大可能的消除各种即将发生的故障。本次设计的变电站为通用的企业站内变电站，完成之后，我并没有对其运作状况进行较为笼统的检测，这样导致了设计上存在了可靠性方面的问题，但通过上述严谨的设计以及工作原理的详述，我相信此电气系统一定可以稳定实现其功能。这次毕业设计虽然算比较顺利完成了，但整个过程是十分曲折的，在设计时经常会碰到一些专业问题，有些不懂，最后在指导老师的指引和提醒下才慢慢知道解决问题的方法，我也从老师身上学到了许多课本上没有的知识，这些知识就是实践能力，有些东西虽然你知道，但你若不用来付诸实践，那么就不能完全吸收。在以前的实验课时有些东西不懂，但做完毕业设计以后，这些问题就都迎刃而解了，既让我学到了知识，又使我锻炼了动手能力，所以说本次毕业设计我获益匪浅。参考文献1中国南方电网有限公司.安全生产风险管理体系J.北京：中国电力出版社，2008.2韦远武，石林.安全工器具及个人防护用具使用手册J.北京：中国电力出版社，2008.3毛锦庆.电力系统继电保护使用技术问答.第2版.北京：中国电力出版社，2009.4Chengpu Sun. 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