发电厂一次部分设计 课程设计

发电厂电气课程设计题目noKv变电所一次部分设计班级姓名学号指导教师学院设计时间第四章无功补偿装置的选择

一、补偿装置的意义无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义

二、无功补偿装置类型的选择

1、无功补偿装置的类型无功补偿装置可分为两大类串联补偿装置和并联补偿装置目前常用的补偿装置有静止补偿器、同步调相机、并联电容器

2、常用的二种补偿装置的比较及选择这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电所的母线上同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用，可提高系统装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑地输出或汲攻的无功功率，进行电压调节特别是有强行励磁装置时，在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性但是同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂它的有功功率损耗较人小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也较大故同步调相机宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设在我国，同步调相机常安装在枢纽变电所，以便平滑调节电压和提高系统稳定性静止补偿器静止补偿器口电力电容器与可调电抗并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率来调节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向静止补偿器足一种技术先进、调节性能、使用方便、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置静止补偿器能快速平滑地调节无功功率，以满足无功补偿装置的要求，这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷，日调节不能连续的缺点与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简单，功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来越广泛的应用（但此设备造价太高，不在本设计中不宜采用）电力电容器电力电容器可按二角形和星形接法连接在变电所母线上它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比电力电容器的装设容量可大可小而日既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小此外，由于它没有旋转部件，维护也较方便为了在运行中调节电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化分组投入和切除综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置

三、无功补偿装置容量的确定现场经验一般按土变容量的10%—30%米确定无功补偿装置的容量此设计中主变容量为40000KVA故并联电容器的容量为4000KVA—12000KVA为宜，在此设计中取12000KVA

四、并联电容器装置的分组

1、分组原则1）、并联电容器装置的分组主要有系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定2）、对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置，不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同时投切对于110KV220KV、主变代有载调压装置的变电所，应按有载调压分组，并按电压或功率的要求实行自动投切3）、终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗此时，各组应能随电压波动实行自动投切投切任一组电容器时引起的电10压波动不应超过

2.5%

2、分组方式1）、并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组2）、各种分组方式比较a、等差容量分组方式由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到多种容量组合既可用比等容量分组方式少的分组数日，达到更多种容量组合的要求，从而节约了回路设备数、但会在改变容量组合的操作过程中，会引起无功补偿功率较大的变化，并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作，断路器的检修间隔时间缩短，从而使电容器组退出运行的可能性增加因而应用范围有限b、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组，当某一并联电容器组囚短路故障而切除时，将造成整个并联电容器装置退出运行c、等容量分作方式，是应用较多的分作方式综上所述，在本设计中，无功补偿装置分作方式采用等容量分组方式

五、并联电容器装置的接线并联电容器装置的基本接线分为星形（丫）和三角形（△）两种经常使用的还有由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形应采用双星形接线因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组中性点接地方式对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式

六、并联电容器对10KV系统单相接地电流的影响10KV系统的中性点是不接地的，该变电站采用的并联电容器组的中性点C也是不接地的，当发生单相接地故障时，构不成零序电流回路，所以不会对10KV系统造成影响11第五章电气主接线的初步设计及方案选择

一、电气主接线的概况

1、发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响

2、在选择电气主接线时的设计依据1）、发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用2）、发电厂、变电所的分期和最终建设规模3）、负荷大小和重要性4）系统备用容量大小5）系统专业对电气主接线提供的具体资料

3、主接线设计的基本要求1）、可靠性2）、灵活性3）、经济性

4、6-220KV高压配电装置的基本接线有汇流母线的连线单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁路隔离开关等无汇流母线的接线变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等6-220KV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数12

二、110KV侧主接线的设计H0KV侧初期设计回路数为2回，最终为4回可知11OKV侧配电装置宜采用单母线分段的接线方式11OKV侧采用单母线分段的接线方式，有下列优点1供电可靠性当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电；2调度灵活，任一电源消失时，可用另一电源带两段母线；3扩建方便；4在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济故11OKV侧采用单母分段的连接方式

三、35KV侧主接线的设计35KV侧出线回路数为8回当35-63KV配电装置出线回路数为48回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线故35KV可采用单母分段连接也可采用双母线连接

四、1OKV侧主接线的设计1OKV侧出线回路数为12回当6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接故1OKV采用单母分段连接

五、主接线方案的比较选择由以上可知，此变电站的主接线有两种方案方案一11OKV侧采用单母分段的连接方式35KV侧采用单母分段连接，1OKV侧采用单母分段连接方案二H0KV侧采用单母分段的连接方式，35KV侧采用双母线连接，1OKV13侧采用单母分段连接此两种方案的比较方案一110KV侧采用单母分段的连接方式，供电可靠、调度灵活、扩建方便，35KV.10KV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不问断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，能电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即UOKV侧采用单母分段的连接方式，35KV侧采用单母分段连线，10KV侧采用单母分段连接

六、主接线中的设备配置

1、隔离开关的配置1中小型发电机出口一般应装设隔离开关容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点2在出线上装设电抗器的6-10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关3接在发电机、变压器因出线或中性点上的避宙器不可装设隔离开关4中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自藕变压器的中性点则不必装设隔离开关

2、接地刀闸或接地器的配置1为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上每段母线根据长度宜装设12组接地刀闸或接地器，每两接地刀问间的距离应尽量保持适中、母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上必要时可设置独立式母线接地器63KV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路宜配置14接地刀闸

3、电压互感器的配置1电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压6-220KV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压五感器的情况和需要确定3当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器4当需要在330KV及以下土变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置5发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器

4、电流互感器的配置1凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求2在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等3对直接接地系统，一般按三相配置对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置4一台半断路器接线中，线路一线路申可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设二组电流互感器线路变压器中，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设二组电流互感器

5、避雷器的装置1配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外2旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器154三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器5下列情况的变压器中性点应装设避雷器1直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时2直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时3接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上6发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器、110-220KV线路侧一般不装设避雷器16第六章各级配电装置的配置发电厂和变电站主接线中，所装开关电器、载留导体以及保护和测量电器等设备，按一定要求建设而成的电工建筑物，称为配电装置它的作用是接受电能和分配电能，所以它是发电厂和变电所的重要组成部分

一、配电装置的要求1配电装置的设计和建设，应认真贯彻国家的技术经济政策和有关规程的要求，特别注意应节约用地，争取不占或少占良田2保证运行安全和工作可靠设备要注意合理选型，布置应力求整齐、清晰3便于检修、操作和巡视4便于扩建和安装5在保证上述条件下，应节约材料，减少投资

二、配电装置的分类及使用范围配电装置按电气设各装置的地点，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；按组装的方式，可分为在现场组装而成的装配式配电装置，以及在制造厂将开关器等按接线要求组装成套后运至现场安装用的成套配电装置、屋内配电装置是将电气设备安装在屋内，它的特点是占地面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受污秽和气候条件影响较小；但需建造房屋，投资较大屋外配电装置是将电气设备装置在屋外，特点是土建工程量小，投资小，建造工程短，易扩建，但占地面积大，运行维护条件较差，易受污秽和气候条件影响在发电厂和变电所中，一般35KV及以下的配电装置采用屋内配电装置，HOKV及以上的配电装置多采用屋外配电装置但11OKV及以上的配电装置，在严重污秽地区，如海边和化工厂区或大城市中心，当技术经济合理时，也可采用屋内配电装置成套配电装置一般布置在屋内，特点是结构精密，占地面积小，建设期短，运行可靠，维护方便，但耗用钢材较多，造价较高目前我国生产的335KV17各种成套配电装置，在发电机和变电站中已广泛应用由以上各种方案比较得在本设计中，10KV采用屋内配电装置，手车式高压开关柜35KV采用屋内配电装置，手车式高压开关柜110KV采用屋外半高型配电装置18目录第一章课设任务书2

一、设计题目2

二、所址概况2

三、系统情况2

四、负荷情况3

五、设计任务3第二章负荷分析4第三章主变压器的选择6第四章无功补偿装置的选择9

一、补偿装置的意义9

二、无功补偿装置类型的选择9

三、无功补偿装置容量的确定10

四、并联电容器装置的分组10

五、并联电容器装置的接线11

六、并联电容器对10KV系统单相接地电流的影响11第五章电气主接线的初步设计及方案选择12

一、电气主接线的概况12

二、110KV侧主接线的设计13

三、35KV侧主接线的设计13

四、10KV侧主接线的设计13

五、主接线方案的比较选择13

六、主接线中的设备配置14第六章各级配电装置的配置17

一、配电装置的要求17

二、配电装置的分类及使用范围17第七章短路电流的目的及结果19

一、短路电流计算的目的19

二、计算结果19第八章电气设备选择20

一、电气设备选择的概述20

二、110KV侧断路器的选择21

三、110KV隔离开关的选择22

四、敞露母线选择23

五、110KV电流互感器选择24

六、电压互感器的选择25

七、高压开关柜的选择25第九章继电保护规划及整定31第十章变电所的所用电36第十一章参考文献37第七章短路电流的目的及结果

一、短路电流计算的目的在变电所和发电厂的电气设计中，短路电流计算是一个重要环节、计算的日的是选择主接线，比较各种接线方案选择电气设备，校验设备提供依据，为继电保护整定计算提供依据等

二、计算结果19第八章电气设备选择

一、电气设备选择的概述

1、选择的原则1）、应满足正常运行、检修、短路、和过电压情况下的要求，并考虑远景发展2）、应按当地环境条件校核、3）、应力求技术先进和经济合理4）、与整个工程的建设标准应协调一致5）、同类设备应尽量减少种类6）、选用的新产品均应具有可靠的实验数据

2、设备的选择和校验

（1）电气设备和载流导体选择的一般条件按正常工作条件选择A.额定电压所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压Ue^UewB.额定电流所选电气设备的额定电流I，或载流导体的长期允许电流ly不得低于装设回路的最大持续工作电流Imaxo计算回路的最大持续工作电流Imax时，应考虑回路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者

（2）按短路状态校验A.热稳定校验当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值QaWQyQaWF2*r*tt=tb+tdf校验电气设备及电缆（3〜6KV厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间B.动稳定校验:20ichWiawIchWItw用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定；3短路校验时短路电流的计算条件所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景发展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自横变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验

二、110KV侧断路器的选择在本设计中110KV侧断路器采用SF高压断路器，因为与传统的新路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用110KV的配电装置是户外式，所以断路器也采用户外式比较各种110KVSF6高压断路器的应采用LW11-110型号的断路器校验LW11-110断路器的具体技术参数如下由上表知.断路器的额定电压为110KV不小于装设断路器所在电网的额定电压

21.该断路器的最大持续工作电流Imax=l.051n=

1.05Sn/31/2Un-l.05*40000/31/2*110=

220.4该断路器的额定电流为1600最小的，大于通过该断路器的最大持续工作电流

220.

40.校验路器的断流能力此断路器的额定开断电流Ld=

31.5KA短路电流周期分量I#

3.036KAIckdIzk.此断路器的额定关合电流几=80KALh=

7.74KAIcgIch.动稳定校验动稳定电流idw=80KAich=

7.74KAidffich热稳定效应Q=[I2+1012zt/2+/12][

3.036+10*

3.036+

3.036/121*3=

27.65KA2SIr2t=

31.5*3=

2976.75Qd操作机构采用CQA-1型电气操动机构

三、U0KV隔离开关的选择应采用GW5-110G高压隔离开关，此隔离开关技术数据如下校验通过隔离开关的最大持续工作电流为

220.4KA隔离开关的额定电流为600A大于通过隔离开关的最大持续工作电流动稳定22校验动稳定电流id=50KAich=

7.74KAidwich热稳定效应Qd=[I2+1012zt/2+I2zt/12][

3.0362+10*

3.0362+

3.0362/12]*5=

44.4KA2SIr2t=142*5=980Qd操动机构CS17-G

四、敞露母线选择硬母线一般是指配电装置中的汇流母线和电气设备之间连接用的裸硬导体硬母线分为敞露式和封闭式两类.线材料和截面形状的选择目前母线材料广泛采用铝材，因为铝电阻率较低，有一定的机械强度，质量轻、价格较低，我国铝材的储量丰富钢虽有较好的性能，但价格贵，我国储备不多所以只有在一些特殊场合，如工作电流较大，位置特别狭窄，环境对铝材有严重腐蚀的情况下才用铝材综上所述，在本设计中母线材料才用铝硬母线截面积形状一般有矩形、槽型、和管型矩形母线散热条件好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，矩形母线一般只用于35KV及以上，电流在4000A级以下的配电装置中槽形母线的机械性能强度较好，集肤效应较小，在4000-8000A时一般才用槽形母线管形母线集肤效应较小，机械强度高，管内可用水或风冷却，因此可用于800A及以上的大电流母线此外，管形母线表面光滑，电晕放电电压高，因此，U0KV以上配电装置中多才用管形母线由以上分析知在本设计中H0KV才用槽形母线，35KV、10KV才用矩形母线管形母线在支柱绝缘子1放置方式有两种竖放和平放平放比竖放散热条件差，允许电流小三相母线的布置方式有水平布置和垂直布置，水平布置母线竖23放时，机械强度差，散热条件好垂直布置母线竖放时，机械强度和散热条件都较好，但增加了配电装置的高度综上，矩形母线在支柱绝缘子上采用水平布置母线竖放.母线截面积选择本设计中母线的截面按长期允许电流选择按长期允许电流选择时，所选母线截面积的长期允许电流应大于装设回路中最大持续工作电流即，Iy^ImaxIy=klycly指基准环境条件下的长期允许电流K指综合校正系数110KV母线截面选择Imax=l.05Ie=

210.8从《电力工程电气手册》中查的应选用载流量为2280A的双槽形母线，其参数如下hmm:75bmm:

35.tmm:4rmm:6双槽形导体截面积Smm21040集肤效应系数L01235KV母线截面选择Imax=l.05Ie=l.05*[40000/3l/2*

37.5]=

646.5A10kv母线截面选择Imax=l.05Ie=l.05*[40000/31/2*

10.5]=

2309.47A从《电力工程电气干册》中查得应选用载流量为692A单条竖放的导体，导体尺寸h*b=50*5

五、110KV电流互感器选择由《电气工程电气设备手册》比较分析得，在本设计中宜采用LCWB-110W型号的电流互感器，技术数据如下此电流互感器为多匝油浸式瓷绝缘电流互感器，其性能符合国际和IEC的有关标准，具有结构严密，绝缘强度高，介质损耗率和局部放电量低，可掌性高以及运行维护简单方便等特点24Imax=l.05In=l.05Sn/31/2Un=

1.05*40000/31/2*110=

220.4KAIel=300AlelMmax热稳定效验LH的热稳定能力用热稳定倍数Kr表示热稳定倍数Kr等于1S内允许通过的热稳定电流与一次额定电流之比KJe2*t》QdQ4=

27.65所以KtIel2tQd符合要求动稳定效验LH的动稳定能力用动稳定倍数Kr表示Kd等于内部允许通过极限电流的峰值与一次额定电流之比Kd21/2Lei21⑶aKd21/2Lei=22*40=

56.56KA按最小动稳定电流计算ich=

7.74KA所以Kd22Ljich符合要求

六、电压互感器的选择从《电气工程设备手册》电气一次部分中比较各种电压互感器后选择JCC系列的电压互感器该系列电压互感器为单相、三绕组、串及绝缘，户外安装互感器，适用于交流50HZ电力系统，作电压、电能测量和继电保护用型号含义J电压互感器，C串级绝缘，C瓷箱式

七、高压开关柜的选择高压开关柜简称开关柜的额定电压有

3、

6、

10、35KV等多种额定电流可达到3150A开断电流可达到50KAo高压开关柜应实现电器和机械的五防闭锁，防止误操作，提高安全可靠性，五防”的具体要求是.防止误合、误分断路器.防止带负荷分、合隔离开关.防止带电挂接地线.防止带接地线合闸

25.防止误入带电问隔

（一）、35KV侧高压开关柜的选择从《电气工程电气设备手册》（电气一次部分）中比较各开关柜选择GBC35型手车式高压开关柜GBC-35型手车式高压开关柜系二相交流50H1Z单母线系统的户内保护型成套装置作为接受和分配35KV的网络电能之用该开关柜为手车结构，采用空气绝缘为主各相带电体之间绝缘距离不小于30mm只有个别部位相间不足时才设置极问障开关柜主母线采用知形铝母线，水平架空装于柜顶，前后可以观察联络母线一般采用中50*5铝管，呈三角形布置在柜的下部除柜后用钢网遮拦以便观察外，开关柜的下面，柜间及柜的两侧，均采用钢板门或封板中以保护GBC-35型手车式高压开关柜技术数据35KV变压器出线开关柜方案选择Imax=l.05Ic=4000/31/2*

38.5=

629.8A电流互感器选择210号方案（具体见一次主接线图）主要设备LCZ-35型电流互感器ZN-35/1000A-

12.5KA型真空断路器CD10I型电磁操作机构35KV出线开关柜方案选择Imax=S/31/2U=7000*（1+5%）/

0.92*31/2*37=124A一次线路选择09号方案主要设备LCZ-35型电流互感器26避雷器选择89号方案（具体见一次主接线图）主要设备F2-35型避雷器、JS-2型放电记录器电压互感器选择65号方案（具体见一次主接线图）主要设备JDJJ2-35型电压互感器、RN2-35形熔断器有关设备校验ZN-35/1000A-

12.5KA型真空断路器ZN-35/1000A-

12.5KA型真空断路器的技术参数如下资料参考（电气工程电气设备手册》此断路器的额定关合电流Ieg=20KAIch=

7.74KAIcgIch动稳定校验动稳定电流idw=20KAich=

7.74KA.idwich热稳定效应Qd=I2+10I2t/2+I2n/12*1=

3.0362+10*

3.036+

3.03622/12*2=

18.4KA2SIrt-82*2-128Qd校验合格LCZ-35型电流互感器的校验从《电气工程电气设备手册》查得参数27上表中的动稳定电流、短时热热稳定电流实在额定电流为200KA的情况下取的热稳定校验LH的热稳定能力用热稳定倍数Kr表示热稳定倍数Kr等内允许通过的热稳定电流与一次额定电流之比KrIei2*t^QdKrle2*t=[I热mi/Ie*Ie]2*t=322*2=2048A2sQd=[I2+10I2+I2t/12]*t=[

3.0362+10*

3.0362+

3.036*/12]*2=18・4KA2S所以Krlel2tQd符合要求动稳定校验LH的动稳定能力用动稳定倍数Kd表示Kd等于内部允许通过极限电流的峰值与一次额定电流之比*22匕⑶chKd21/2Iel=2皿*80=

113.12KA按最小动稳定电流计算Ich=

7.74KA所以Kd%三ich符合要求

二、10KV侧高压开关柜的选择从《电气工程电气设备手册》中比较各开关柜选择GBC-10型手车式高压开关柜技术数据如下10KV变压器出线开关柜方案选择:一次线路选择14号方案具体见一次主接线图主要设备LFS-10型电流互感器ZN3-10型真空断路器10KV线路出线开关柜方案选择Imax=S/31/2U=1000*1+5%

0.92*31/2*11=

64.15A28第一章课设任务书

一、设计题目HOkV变电站电气一次部分设计

二、所址概况.地理位置及地理条件的简述地理位置本所位于市郊，毗邻公路，交通便利，周围是城市工业区.地形、地貌及性质所址海拔200米，地势平坦，非强地震区；全线为黄土层地带，地耐力为

2.4kg/cm2土壤电阻率为100•cm地下水位值较低，水质良好，无腐蚀性.

3.水文、气象年最高气温+40℃年最低气温T8℃年平均气温+14℃最热月平均最高温度为+30℃土壤温度25℃.线路每公里按

0.4Q/km计算

三、系统情况10KV注括号内为最小运行方式一次线路选择81和53号方案具体见一次主接线图主要设备LFSTO型电流互感器ZN3T0型真空断路器FS3型避雷器JDZ型电压互感器RN2型熔断器有关设备校验ZN3-10型真空断路器ZN3-10型真空断路器的技术参数如下资料参考《电气工程电气设备手册》表4-3-3此断路器的额定开断电流Ieg=20KAIch=

7.74KAIcgIch动稳定校验动稳定电流iaw-50KAih-

7.74KAiduich热稳定效应QdEF+loKH/

④+Kji2*t=⑶0362+10*

3.0362+

3.0362/12*2=

18.4KA2SIr2t=202*2=800KA2SQd校验合格LFS-10型电流互感器的校验从《电气工程电气设备手册》查得参数29上表中的动稳定电流、短时热稳定电流实在额定电流为200KA的情况下取的.热稳定校验LH的热稳定能力用热稳定倍数Kr表示热稳定倍数Kr等于1S内允许通过的热稳定电流与一次额定电流之比Krlel2t^QdKrlel2*t=[I热min/Ie*Ie]2*t=322*2=2048A2sQd=[I2+10I2zt/2+I2zl12]*t=[

3.0362+10*

3.0362+

3.0362*/12]*2=

18.4KA2sKrlei2tQd符合要求动稳定校验LH的动稳定能力用动稳定倍数Kd表示Kd等于内部允许通过极限电流的峰值与一次额定电流之比Kd21/2Iel⑶chKd2l/2Li=21/2*80=

113.12KA按最小动稳定电流计算ich=

7.74KAKd21/2Ielich符合要求30第九章继电保护规划及整定

一、主变压器保护规划与整定现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但实际运行中仍有可能发生各种类型故障和异常运行、为了保证电力系统安全连续地运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量的大小、电压变压器保护的配置原则变压器一般应装设以下保护.变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护.短路保护.后备保护.中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护.过负荷保护

一、瓦斯保护容量为800KVA级以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护，当有内部故障时产生经微瓦斯后油面下降时保护应瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，瓦斯保应动作与断开变压器各电源侧断路器瓦斯保护装置及整定瓦斯继电器又称气体继电器，瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕目前，国内采用的瓦斯继电器有浮筒挡板式和升口杯式两种型式在本设计中采用开口杯式瓦斯保护的整定

1、一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250-300m变压器容量在10000KVA以上时，一般正常整定值为250crtf气体容积值是利用调节重锤的位置来改变、

2、重瓦斯保护油流速度的整定31重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为

0.6-

1.5m/s在整定流速时均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速根据运行经验，管中油速度整定为

0.6T.5时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度约为

0.4-

0.5o因此，本设计中，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定在1S左右

二、纵联差动保护瓦斯保护只能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，对容量较小的变压器可以在电源侧装设电流速断保护但足电流速断保护不能保护变压器的全部，故当其灵敏度不能满足要求时，就必须采用快速动作并能保护变压器的全部绕组绝缘套管及引出线上各种故障的纵联差动保护瓦斯保护职能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，对容量较小的变压器可在电源侧装设电流速断保护，但足电流速断保护不能保护变压器的全在本设计中，采用DBCH-2继电器起动的纵联差动保护变压器纵联动保护参数计算结果确定保护的动作电流

（1）、躲过励磁涌流32IDZ=Ik*Ie=l.3*

209.95=

272.94A2躲过外部短路时的最大不平衡电IDz=Kk*Ibpmax=Kk*KTxKfzqKi+AU+Afza*Idmax=

1.3*1*1*

0.1+

0.05+

0.05*8790=

2285.4A折算至高压侧得

2285.4*11/110=

228.5A

3、躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流IDZ=

1.3*Ic=L3*

209.95=

272.94A综上保护基本侧的动作电流为

272.94A为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器差动保护、瓦斯保护的后备，变压器应装设后备保护后备保护的方案有过电流保护、负荷电压起动的过流保护、负序过电流保护和低阻抗保护等目前，已广泛采用复合电压起动的过流保护作为变压器的后备保护故在本设计也采用复合电压起动的过流保护整定计算.电流继电器电流继电器一次动作电流按躲过变压器额定电流整定Kk=

1.2Kb=

0.85lDz=Kk/Kh*IBe=l.2/

0.85*

209.95=

296.4A.低电压继电器对于降压变电站低压继电器一次动作电压，应按最低工作电压整定UDZ=Ugmin/Kk/Kh=09*110/

1.2*

1.15=

71.74A.负序电压继电器负序电压继电器的一次动作电压，应按躲过正常运行时的不平衡电流整定取UDZ=

0.06UE=

6.6KV变压器的接地保护在中性点直接接地的变压器上，一般应装设反应接地短路的保护作为变压器的后各保护和相邻元件接地短路的后备保护如果变压器中性点直接接地运行其接地保护一般采用零序电流保护，保护接于中性点引出线的电流互感器上所以在本设计中变压器的接地保护采用零序电流保护变压器的过负荷保护过负荷保护反应变压器对称负荷引起的过流保护保护用一个电流继电器接于一相电流上，经延时动作于信号33对于两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设保护过负荷保护的动作电流按躲过变压器额定电流整定，即IDZ=Kk/Kk*Lr式中Kk取

1.05Kb取

0.85高压侧:IDz=

1.05/

0.85*40000/31/2*115=

259.35KA中压侧IDZ=

1.05/

0.85*40000/31/2*

37.5=

1411.76KA低压侧3=

1.05/

0.85*40000/3l/2*

10.5=

2852.87KA

二、线路保护的规划110KV侧距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离米确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在H0-220KV电网中得到广泛的应用故在本设计中，采用三段式阶梯时限特性的距离保护距离保护的第一段保护范围为本线路长度的80%—85%T1约为

0.1S第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，T11约为

0.5-

0.6S距离第一段和第二段构成线路的主保护距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护和本线路第一段和第二断保护的近后备110KV以上电压等级的电网通常均为中性点直接接地电网，在中性点直接接地电网中，当线路发生单相接地故障时，形成单相接地短路，将出线很大的短路电流，所以要装设接地保护35KV、10KV侧保护的选用从《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中查得，在35KV、10KV侧无时限和带时限电流速断保护配合，可作为本线路的主保护，但它不能起远后备保护的作用，为了能对线路起到近后备和对相邻线路起到运后备作用，还必须装设第三套电流保护，即定时限过电流保护

二、母线保护规划110KV母线保护规划110KV-220KV电网中母线保护应用较多的是母联相位比较差动保护，故在34本设计中110KV母线保护母采用联相位比较差动保护35KV10KV母线保护规划35KV10KV采用的都是单母分段连线，35KV10KV单母分段连线，一般采用低阻抗的电流差动母线保护，故在本设计中35KV10KV母线保护采用低阻抗的电流差动母线保护35第十章变电所的所用电变电所的所用负荷很少，主要负荷时变压器的冷却设备以及其它一些用电负荷如强迫油循环冷却装置的油泵，水泵风扇等，采暖通风照明及检修用电等故一般变电所，所用变压器的容量为50-135KV中小型变电所所用20KVA即能满足要求变电所所用接线很简单，一般用一台所用变压器，自变电所中最低以及电压母线引接电源，副边采用380/220中性点直接接地的三相四线制系统，用单母线接线大容量变电所，所用电较多，一般装设两台所用变压器，两台所用变压器分别接在变电所最低一级电压母线的不同分段上在本设计中，在10KV侧，分别装设两台50KVA的所用变压器36第十一章参考文献

1、《电力工程电气设计手册》电气一次部分、电气一次部分能源部西北电力设计院编

2、《电气工程电气设备手册》上册下册电力工业部西北电力设计院编

3、《继电保护和自动装置》王秀英编

4、《电力系统继电保护》沈阳电专李骏年编

5、《发电厂电气设备》郑州电力高等专科学校于长顺编

6、《电力系统》（上册）郑州电力高等专科学校李薇薇李芳编

7、《35-H0KV变电所设计规范》学校图书馆资料

8、《3-H0KV高压配电装置设计规范》学校图书馆资料

9、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》学校图书馆资料37

四、负荷情况负荷统计表

五、设计任务

1、负荷分析及主变压器的选择

2、电气主接线的设计

3、变压器的运行方式以及中性点的接地方式

4、无功补偿装置的形式及容量确定

5、短路电流计算包括三相、两相、单相短路

6、各级电压配电装置设计

7、各种电气设备选择

8、继电保护规划

9、主变压器的继电保护整定计算第二章负荷分析

一、负荷分类及定义

1、一级负荷中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷一级负荷要求有两个独立电源供电

2、二级负荷中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷二V级负荷应由两回线供电但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电、

3、三级负荷不属于一级和二级的一般电力负荷三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电

二、本设计中的负荷分析市镇变

1、2市镇变担负着对所辖区的电力供应，若中断供电将会带来大面积停电，所以应属于一级负荷煤矿变煤矿变负责向煤矿供电，煤矿大部分是井下作业，例如煤矿工人从矿井中的进出等等，若煤矿变一旦停电就可能造成人身死亡，所以应属一级负荷化肥厂化肥厂的生产过程伴随着许多化学反应过程，一旦电力供应中止了就会造成产品报废，造成极大的经济损失，所以应属丁一级负荷砖厂砖厂的生产过程与电的联系不是非常紧密，若终止电力供应，只会造成局部破坏，生产流程混乱，所以应属于三级负荷镇区变镇区变担负着对所辖区域的电力供应，若中止镇区变的电力供应，将会带来大面积停电，带来极大的政治、经济损失，所以应属于一级负荷机械厂机械厂的生产过程与电联系不足非常紧密，若中止供电，不会带米太大的损失，所以应属于二级负荷纺织厂若中断纺织厂的电力供应，就会引起跳线，打结，从而使产品不合格所以应属于二级负荷农药厂农药厂的生产过程伴有化学反应，若停电就会造成产品报废，应属于一级负荷面粉厂若中断供电，影响不大，所以应属于二级负荷耐火材料厂若中断供电，影响不大，所以应属于三级负荷

二、35KV及10KV各侧负荷的大小

1、35KV侧SPl=6000+7000+4500*2+4300*2+5000=35600KWSQl=6000*

0.48+7000*

0.426+4500*

0.62*2+4300*

0.54*2+5000*

0.62=19186Kvar

2、10KV侧2P2-1000*3+800*2+700+800*2+600+700+800*2=9800KW2Q2=1000*3*

0.48+700*

0.512+800*

0.512*2-800*

0.54*2+600*

0.54+700*

0.48+800*

0.48*2=

4909.6KvarSP=SP1+SP2=35600KW+9800KW=45400KWSQ=XQ1+2Q2=19186+

4909.6=

24095.6Kvar所以ZS=45400^2+

24095.6^21/2=51398KVA考虑线损、同时系数时的容量2s2=51398*

0.8*

1.05=

43174.3KVA第三章主变压器的选择

一、主变台数的确定对于大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜此设计中的变电所符合此情况，故主变设为两台

二、主变容量的确定

1、主变压器容量一般按变电所建成后5T0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

2、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，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%此变电所是一般性变电所有以上规程可知，此变电所单台主变的容量为S=SS2*

0.8=

43174.3*

0.8=

34539.48KVA所以应选容量为40000KVA的主变压器

三、主变相数选择

1、主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素

2、当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器

四、主变绕组数量在具有二种电压的变电所中，如通过土变压器各侧的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时，主变压器宜采用二绕组变压器根据以上规程，计算主变各侧的功率与该主变容量的比值高压侧Kl=35600+9800*

0.8/40000=

0.

90.15中压侧K2=35600^

0.8/4000=

0.

70.15低压侧K3=9800*

0.8/40000=

0.

20.15由此可知应采用二绕组

五、主变绕组连接方式变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行、电力系统采用的绕组连接方式只有y和△，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y连接35KV亦采用Y连接其中性点多通过消弧线接地35KV及以下电压，变压器绕组都采用△连接有以上知，此变电站110KV侧采用Y接线35KV侧采用Y连接，10KV侧采用A接线主变中性点的接地方式选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰主要接地方式有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式35KV系统，IcV=10A10KV系统；Ic=30A采用中性点不接地的运行方式35KV:Ic=UL/350=35*15+8+10*2+7*2+11/350=

6.8A10A10KV:Ic=10*5*3+7*2+4+5+7*2/350+10*2*2+3/10=

8.2A30A所以在本设计中110KV采用中性点直接接地方式

35、10KV采用中性点不接地方式

六、主变的调压方式调压方式变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的切换方式有两种不带电切换，称为无励磁调压，调压范围道常在±5%以内，另一种是带负荷切换，称为有栽调压，调压范围可达到+30%对于110KV及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式

七、变压器冷却方式选择主变一般的冷却方式有自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却强迫、导向油循坏冷却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坏风冷却方式故此变电所中的主变采用强迫油循坏风冷却方式附主变型号的表示方法第一段汉语拼音组合表示变压器型号及材料第一部分相数S二相:D单相第二部分冷却方式J油浸自冷F汕浸风冷S油浸水冷；G干式；N氮气冷却FP强迫油循环风冷却SP强迫油循环水冷本设计中主变的型号是SFPSL-40000/110电压短路d3d2clL1dl1〃KAichKArzkaichKA1〃KAichKArzkaichKAllOkv

2.

706.

882.

3355.

9432.

9037.

3883.

0367.27235kv

3.

4348.74110kv

8.

77922.349额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流动稳定电流110KV123145KV

1600315031.54080100热稳定电流3S额定关合电流固有分闸时间分闸时间

31.5KA3S40kv80KA100KAW40nls135ms额定电压额定电流动稳定电流值动稳定电流值操动机构110KV600A50KA72KA164S405SCS17-G额定电流二次组合准确级准短时热稳定电流动稳定电流10%倍数二次负荷11OKA600A

0.

515.8-

31.6KA40-80KAP/P/P/O.5名称参数名称参数额定电压35KV最大额定电流42KA最高工作电压

40.5KV极限通过电流42KA最大额定电流1000A2S热稳定电流16KA额定断开电流16KA额定断流容量1000MVA额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流动稳定电流35KV

40.5KV630A1000A8KA

12.5KA20KA32KA热稳定电流（2S）额定关合电流固有分闸时间生产厂家8KA

12.5KA20KA32KAW

0.06S西安电器设备厂额定电流比准确级准短时热稳定电流动稳定电流20-1000/

50.53B

0.53BKA

42.4KA名称参数名称参数额定电压3/6/10KV额定电流630/1000/2500A母线系统单母线最高工作电压

3.

67.

211.5额定电压额定电流开断电流动稳定电流10KV630A1000A20KA50KA热稳定电流2S合闸时间固有分闸时间生产厂家20KA

0.1S

0.05S四川电器厂额定电流比准确级准热稳定电流动稳定电流5-1000/

50.53B32KA2S80KA名称各侧数值额定电压110KV

38.5KV11KV额定电流40000/31/2*110=

209.95KA40000/31/2*

38.5=

599.7KA40000/31/2*11=

2099.5KA电流互感器一次电流计算值32*

209.95=

363.6KA3/2*

599.86=

1038.96KA32*

2099.5=

3636.36KA电压负荷名称每回最大负荷kW功率因数回路数供电方式线路长度km35kV乡镇变

160000.91架空15乡镇变

270000.921架空8汽车厂

43000.882架空7砖厂

50000.851架空1110kV乡区变

10000.93架空5纺织厂

17000.891电缆3纺织厂

28000.882架空7纺织厂

36000.881架空4加工厂

7000.91架空5材料厂

8000.92架空2。