[工學(xué)]110KV變電站設(shè)計最終修改通過版.doc

摘要隨著經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計日益全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日趨提高，因此對供電設(shè)計也有了更高和更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)路按照一定的接線方式構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟地輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷地發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。關(guān)鍵詞：變電站、負(fù)荷、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、高壓網(wǎng)絡(luò)AbstractWith the development of economy and the rapid rise of modern industrial construction, power supply system design is more comprehensive, systematic, plant fast-growing consumption of electricity, the power quality, technical and economic conditions, the power supply reliability index also increased day by day, so the power supply design have higher and more comprehensive requirements.Whether the design is reasonable, not only directly affects the capital investment, operating costs and the consumption of non-ferrous metals, will be reflected in the power supply reliability and security of production, and the economic benefits of the enterprise, personal safety related equipment.Electric power substation is an important part of the system, from electrical equipment and distribution network according to a certain mode of connection form, he obtained from the energy power system, through its transformation, distribution, transport and protection functions, and then energy safe, reliable, economic delivery to every electrical equipment switch a place.As a hub for power transmission and control, substation must change the traditional design and control mode, to adapt to the modern power systems, modern industrial production and development trend of social life.With the development of computer technology, modern communications and network technology development, for the current substation monitoring, control, protection and measuring devices and systems provide a separate state of optimal combination and system integration technology based on.With the power of high technology, the complexity of the rapid development of power system, the power supply from the power to all fields, through the use of new technologies, are constantly changing. Substation power system as a key link in the same new technology fully development.Key words: substation, load, transmission system, distribution, high voltage network 目錄1 緒論62 主接線選擇72.1 主接線選擇要求72.2 對變電所電氣主接線的具體要求72.3 根據(jù)原始資料選擇電壓主接線形式73 主變的選擇93.1 主變壓器的選擇93.2 變電所主變壓器的容量和臺數(shù)的確定93.2.1 主變壓器容量的確定93.2.2主變壓器臺數(shù)的確定94 高壓設(shè)備選擇114.1 電氣的選擇原理114.2 高壓電器的基本參數(shù)的選擇115 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗125.1 高壓斷路器125.2 隔離開關(guān)126 母線的選擇146.1 母線型號的選擇146.2 母線截面的選擇146.2.1 一般要求146.2.2 按回路持續(xù)工作電流選擇147 電壓互感器和電流互感器選擇167.1 電壓互感器167.1.1 按技術(shù)條件選擇167.1.2 形式選擇167.2 電流互感器168 短路計算188.1 電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路主要有188.2 短路的危害及預(yù)防188.3 短路計算的目的198.4 短路計算的一般原則199 配置全所的繼電保護(hù)2110 變電站無功補償設(shè)置2511 變電站防雷與接地2611.1 接地裝置2611.2 防雷保護(hù)措施261、避雷針或避雷線272、避雷器2711.3 防雷電感應(yīng)2711.3.1雷擊時暫態(tài)感應(yīng)電壓分析2811.3.2防護(hù)措施2812 變電站信息化設(shè)計2913 短路計算及設(shè)備選擇計算書3213.1 短路計算3213.2 計算各回路最大持續(xù)工作電流3513.3 高壓斷路器選擇和校驗3713.4 隔離開關(guān)的選擇和校驗3913.5 母線的選擇和校驗4013.5.1 110KV母線4013.5.2 35KV母線4113.5.3 10KV母線4413.6 電壓互感器的選擇4613.7 電流互感器的選擇4713.7.1 110KV主變側(cè)、母聯(lián)兼旁路電流互感器4713.7.2 35KV主變側(cè)、母聯(lián)電流互感器4713.7.3 10KV主變側(cè)、分段電流互感器4813.7.4 出線電流互感器4913.8 無功補償并聯(lián)電容器選擇49參 考 文 獻(xiàn)51致謝521 緒論電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所。為保證電能的質(zhì)量以及設(shè)備的安全，在變電所中還需進(jìn)行電壓調(diào)整、潮流控制以及輸配線路和主要電工設(shè)備的保護(hù)。按用途可分為電力變電所和牽引變電所。電力變電所又分為輸電變電所、配電變電所和變頻率。這些變電所按電壓等級可分為中壓變電所（60千伏及以下）、高壓變電所（110220千伏）、超高壓變電所（330765千伏）和特高壓變電所（1000千伏及以上）。按其在電力系統(tǒng)中的地位可分為樞紐變電所、中間變電所和終端變電所。變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)，所用電和直流系統(tǒng)，遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)，必要的無功功率補償裝置和主控制室等組成。其中，主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統(tǒng)；繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)等屬于二次系統(tǒng)。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運行質(zhì)量、維護(hù)條件和供電可靠性。一般分為單母線、雙母線、一個半斷路器接線和環(huán)形接線等幾種基本形式。主變壓器是變電所最重要的設(shè)備，它的性能和配置直接影響到變電所的先進(jìn)性、經(jīng)濟性和可靠性。一般變電所需裝23臺主變壓器；330KV及以下時，主變壓器通常采用三相變壓器，其容量按投入510年的預(yù)期負(fù)荷選擇。此外，對變壓所其他設(shè)備選擇和所址選擇以及總體布置也都有具體要求。110KV變電站電氣設(shè)計就是在給定負(fù)荷規(guī)模的情形下，在以安全和經(jīng)濟為前提下設(shè)計一個具有較完善功能的變電站對負(fù)荷地區(qū)進(jìn)行有效供電。本設(shè)計內(nèi)容包括了主接線、變壓器、高壓設(shè)備和配電設(shè)備等的選擇和校驗及繼電保護(hù)、防雷接地、無功補償和變電站信息化設(shè)計。由于設(shè)計時間倉促，難免會有錯誤和不足之處，懇切希望審閱該設(shè)計的老師和同學(xué)們提出批評指正意見。2 主接線選擇2.1 主接線選擇要求1、可靠性 2、靈活性 3、經(jīng)濟性2.2 對變電所電氣主接線的具體要求1、按變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用選擇2、考慮變電所近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)劃3、按負(fù)荷性質(zhì)和大小選擇4、按變電所主變壓器臺數(shù)和容量選擇5、當(dāng)變電所中出現(xiàn)三級電壓且低壓側(cè)負(fù)荷超過變壓器額定容量15%時，通常采用三繞組變壓器6、電力系統(tǒng)中無功功率需要分層次分地區(qū)進(jìn)行平衡，變電所中常需裝設(shè)無功補償裝置7、當(dāng)母線電壓變化比較大而且不能用增加無功補償容量來調(diào)整電壓時，為了保證電壓質(zhì)量，則采用有載調(diào)壓變壓器8、如果不受運輸條件的限制，變壓器采用三相式，否則選用單相變壓器9、對220kv及以上的聯(lián)絡(luò)變壓器通常采用自耦變10、各級電壓的規(guī)劃短路電流不能超過所采用斷路器的額定開斷容量11、各級電壓的架空線包括同一級電壓的架空出線應(yīng)盡量避免交叉2.3 根據(jù)原始資料選擇電壓主接線形式110kv側(cè)2回進(jìn)線，2回出線所以根據(jù)出線回數(shù)電壓等級初步可以選擇雙母不分段接線和雙母帶旁路母接線。雙母不分段接線：優(yōu)點：可靠性極高，故障率低的變壓器的出口不裝斷路器，投資較省，整個線路具有相當(dāng)高的靈活性，當(dāng)雙母線的兩組母線同時工作時，通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開后，變電所負(fù)荷可同時接在母線或副母線上運行。缺點：當(dāng)母線故障或檢修時，將隔離開關(guān)運行倒閘操作，容易發(fā)生誤操作。雙母線帶旁路接線：優(yōu)點：最大優(yōu)化是提供了供電可靠性，當(dāng)出線斷路器需要停電檢修時，可將專用旁路斷路器投運，從而將檢修斷路器出線有旁路代替供電。兩組接線相比較：2方案更加可靠，所以選方案雙母線帶旁路接線。35kv側(cè)出線為12回，所以根據(jù)電壓等級及出線回數(shù)，初步確定采用單母分段并且出線為電纜。10kv側(cè)出線12回，采用單母分段且用電纜輸電。3 主變的選擇3.1 主變壓器的選擇概述：在合理選擇變壓器時，應(yīng)選是變壓器的繞組耦合方式、相數(shù)、冷卻方式，繞組數(shù)，繞組導(dǎo)線材質(zhì)及調(diào)壓方式。3.2 變電所主變壓器的容量和臺數(shù)的確定3.2.1 主變壓器容量的確定1、主變器容量一般按變電所建成5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期。10-20年的負(fù)荷發(fā)展2、根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)，和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，來確定主變壓器的容量。3、同等電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。3.2.2主變壓器臺數(shù)的確定1、對大城市郊區(qū)的一次變電所在中低壓側(cè)，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所應(yīng)裝設(shè)2臺主變壓器為宜。2、對地區(qū)性孤立的一次性變電所，或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮，裝設(shè)3臺主變壓器的可能性。3、對于規(guī)劃只裝設(shè)2臺主變壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)，應(yīng)按大于變壓器容量的1-2級設(shè)計，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。單臺容量設(shè)計應(yīng)按單臺額定容量的70%85%計算。4、負(fù)荷規(guī)模為50MVA，供電半徑為30公里，10年內(nèi)負(fù)荷增長5%，容載比為2。根據(jù)公式：S=0.650（2-1）105%=63MVA選用2臺63M主變表1.1 變壓器參數(shù)型號額定電壓（）阻抗電壓（%）空載電流（%）損耗（）高壓中壓低壓高中高低中低空載短路SFPS7-63000/1101103510.50.1050.180.0650.877300 4 高壓設(shè)備選擇4.1 電氣的選擇原理1、應(yīng)滿足正常運行，檢修。，短路和過電壓情況下要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2、應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗.3、應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟合理。4、與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。5、同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種6、選用新品應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式簽訂合同合格。在特殊情況下，應(yīng)選用未鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。7、選擇高壓電氣設(shè)備，應(yīng)滿足各項電氣技術(shù)要求。8、結(jié)構(gòu)簡單體積小，質(zhì)量輕，便于安裝和檢修。9、在制造廠給定的技術(shù)條件下，能長期可靠的運行，有一定的機械壽命。4.2 高壓電器的基本參數(shù)的選擇1、按額定電壓選擇，2、按最高電壓選擇3、按額定電流選擇4、按額定開斷電流選擇5、按額定短路關(guān)合電流計算6、按斷流容量選擇7、按機械負(fù)荷選擇8、按環(huán)境溫度選擇5 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗5.1 高壓斷路器 高壓斷路器是變電所主要電氣設(shè)備之一，其選擇的好壞，不但直接影響變電所的正常運行，而且也影響在故障條件下是否能可靠地分?jǐn)唷嗦菲鞯倪x擇根據(jù)額定電壓、額定電流、裝置種類、構(gòu)造型式、開斷電流或開斷容量各技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。1、斷路器種類和型式的選擇 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點（選擇戶內(nèi)式或戶外式）、環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求，并考慮其安裝調(diào)試和運行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后選擇其種類和型式。2、按額定電壓選擇3、按額定電流選擇4、按開斷電流和關(guān)合電流選擇5、動穩(wěn)定校驗6、熱穩(wěn)定校驗5.2 隔離開關(guān)隔離開關(guān)選擇的原則：隔離開關(guān)的用途：變電所在有電壓無負(fù)荷電流的情況下，應(yīng)用隔離開關(guān)分、合電路，達(dá)到安全隔離的目的，因此隔離開關(guān)是高壓電器中應(yīng)用最多的一種電器。其主要用途為檢修和分段隔離，倒換母線，開，合空載電力線路等。選用隔離開關(guān)的原則:1、隔離開關(guān)一般不需要專門的滅弧裝置。2、隔離開關(guān)在分閘狀態(tài)下應(yīng)有足夠大的斷口，同時不論隔離開關(guān)高壓接線端電壓是否正常，均要滿足安全隔離的目的。3、隔離開關(guān)在合閘狀態(tài)下應(yīng)能承受負(fù)荷電流及短路電流。4、在環(huán)境方面，戶外隔離開關(guān)應(yīng)能承受大氣污染并應(yīng)考慮到溫度突變，雨，霧，覆冰等因素的影響。5、在機械結(jié)構(gòu)上，需要考慮引線機械應(yīng)力，風(fēng)力，地震力和操作力的聯(lián)合作用。其中包括隔離開關(guān)高壓接線端在三個方面的耐受機械力。以及支持絕緣子的機械強度要求，此外，對垂直伸縮式隔離開關(guān)，還需提出靜觸頭接觸范圍的要求。6、隔離開關(guān)應(yīng)具有手動，電動（氣動）操動機構(gòu)，信號及位置指示器與聯(lián)、閉鎖裝置等附屬裝置。7、隔離開關(guān)應(yīng)配備接地開關(guān)，以保證線路或其他電氣設(shè)備檢修時的安全。8、應(yīng)考慮配電裝置空間尺寸的要求及引線位置與形式（加空閑或電纜）來選用合適開關(guān)。6 母線的選擇6.1 母線型號的選擇矩形鋁母線：220kv以下的配電裝置中，35kv及以下的配電裝置一般都是選用矩形的鋁母線，鋁母線的允許載流量較銅母線小，但價格便宜，安裝，檢修簡單，連接方便，因此在35kv及以下的配電裝置中，首先應(yīng)選用矩形鋁母線。6.2 母線截面的選擇6.2.1 一般要求裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)集體情況，按下列技術(shù)調(diào)節(jié)分別進(jìn)行選擇和校驗1. 工作電流2. 經(jīng)濟電流密度3. 電暈4. 動穩(wěn)定或機械強度5. 熱穩(wěn)定裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗：1. 環(huán)境溫度2. 日照3. 風(fēng)速4. 海拔高度6.2.2 按回路持續(xù)工作電流選擇 導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流，單位為A。 相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長期允許的載流量單位A。溫度25C、導(dǎo)體表面涂漆、無日照、海拔高度1000及以下條件。母線的穩(wěn)定校驗1、動穩(wěn)定校驗?zāi)妇€在發(fā)生三相短路時，母線受到的電動力為 F=1.76109.81 N 式中 短路沖擊電流，單位A； 沿母線支持絕緣子之間的距離，單位； 相間距離，單位。2、熱穩(wěn)定校驗在母線出口發(fā)生三相短路時，必須按式校驗?zāi)妇€熱穩(wěn)定：= 所須要得最小截面，單位； 短路電流穩(wěn)態(tài)值現(xiàn)在近似以三相短路電流有效值計算； 短路電流遐想時間，一般為0.2-0.3秒；C 母線常數(shù)。3、母線電暈校驗 110及其以上的變電所母線均應(yīng)當(dāng)?shù)貧庀髼l件下晴天不出現(xiàn)全面電暈為控制條件，使導(dǎo)線 線安裝處最高工做電壓小于臨界電暈電壓。7 電壓互感器和電流互感器選擇7.1 電壓互感器電壓互感器選擇的一般原則：7.1.1 按技術(shù)條件選擇1、電壓互感器正常工作條件時，按一次回路電壓，二次電壓，二次負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級，機械負(fù)荷條件選擇。2、電壓互感器承受過電壓能力。按絕緣水平、泄露爬電比距條件選擇。3、環(huán)境條件按環(huán)境溫度、污穢等級、海拔高度等條件選擇，7.1.2 形式選擇1、10kv配電裝置一般采用游侵絕緣結(jié)構(gòu)；在高壓開關(guān)柜中，可采用樹脂澆鑄絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時，一般采用三相五柱電壓互感器。2、35110kv配電裝置一般采用油侵絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。目前采用電容式電壓互感器，實現(xiàn)無油化運行，減少電磁諧振。3、220kv配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。4、按在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路裝有載波通信時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。7.2 電流互感器選擇的電流互感器應(yīng)滿足變電所中電器設(shè)備的繼電保護(hù)、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。1、 額定電壓的選擇選擇電流互感器一次回路允許最高工作電壓應(yīng)大于或等于該回路的最高運行電壓，既 式中 電流互感器最高電壓，單位?；芈饭ぷ麟妷?，幾系統(tǒng)稱標(biāo)準(zhǔn)電壓，單位。2、動穩(wěn)定的校驗電流互感器可按式校驗式中：電流互感器允許通過的最大動穩(wěn)定電流系統(tǒng)短路沖擊電流3、熱穩(wěn)定校驗電流互感器短路時熱穩(wěn)定電流應(yīng)大于或等于系統(tǒng)短路時的短時熱穩(wěn)定電流。35kv級電流互感器分為戶外型和戶內(nèi)型兩類。戶外型電流互感器，一般選用油侵箱式絕緣結(jié)構(gòu)的戶外型獨立式電流互感器，常用LB系列，LABN系列。10kv戶內(nèi)配電裝置和成套開關(guān)柜中，母線一般選用LMZ型系列的電流互感器，配電柜一般選用LA型，LQJ型，LZJ型，LZZBJ912型等電流互感器。8 短路計算短路是電力系統(tǒng)常見的，并且對系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生重要影響的故障。8.1 電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路主要有1、三相短路2、兩相短路3、和單相短路。在計算短路電流時，通常把電源容量視為無窮大的電力系統(tǒng)，在這樣的系統(tǒng)中，當(dāng)某處發(fā)生短路時，電源電壓維持不變，即短路電流周期分量在整個短路過程中不衰減，為了選擇和校驗電氣設(shè)備，載流導(dǎo)體，一般應(yīng)計算下列短路電流。短路電流周期分量有效值穩(wěn)態(tài)短路電流有效值短路全電流最大瞬時沖擊值短路全電流最大有效值短路容量8.2 短路的危害及預(yù)防短路的原因：主要是電氣設(shè)備載流部分之間的絕緣被損壞，引起絕緣損壞的原因有過電壓，絕緣的自然老化和污穢，運行人員維護(hù)不同及機械損傷。危害： 1、電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路回路的電流急劇增大這個急劇增大的電流稱為短路短電流可能達(dá)到正常負(fù)荷電流的十幾倍甚至幾十倍，數(shù)值不能達(dá)到幾十千安甚至幾百千安，嚴(yán)重使導(dǎo)體發(fā)熱損壞設(shè)備。2、短路時往往伴隨有電弧的產(chǎn)生，能量極大，溫度極高的電弧不僅可能燒壞故障元件本身，還可能燒壞周圍設(shè)備危害人身安全。3、電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，由于短路電流來勢迅猛，電路中的阻抗主要是感性的。因此，短路電流基本上是感性的，它所產(chǎn)生的去磁的電樞反映使發(fā)電機端電壓下降，同時巨大的短路電流會增大電力系統(tǒng)中各元件的電壓損失，使系統(tǒng)電壓大幅下降，嚴(yán)重時，可能造成電力系統(tǒng)電壓崩潰直至系統(tǒng)瓦解，出現(xiàn)大面積停電的嚴(yán)重事故。4、短路時電力系統(tǒng)中功率分布的突然變化和電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)分裂成不同運行的幾個部分。這時某些發(fā)電機可能過負(fù)荷，因此必須切除部分負(fù)荷，另一些發(fā)電機可能由于功率送不出去，而被迫減少出力，短路時，電壓下降得越多，持續(xù)時間越長，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性受到破壞的可能性越大。8.3 短路計算的目的1、在設(shè)計電氣主接線時，為了比較各種方案，確定某種接線方式是否有必要采取限制短路電流的措施等。2、在進(jìn)行電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇時，以保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體的正常運行和故障情況下都能安全可靠的工作，需要根據(jù)短路電流對電氣設(shè)備進(jìn)行動、熱穩(wěn)定的校驗。3、在選擇繼電保護(hù)裝置及進(jìn)行整定計算時，必須以各種不同類型短路時的短路電流作依據(jù)。4、屋外配電裝置時，要按短路條件校驗，軟導(dǎo)線的相間，相對地安全距離5、設(shè)計接地裝置。6、進(jìn)行電力系統(tǒng)運行及故障分析等。8.4 短路計算的一般原則 1、計算短路電流用于驗算電氣和導(dǎo)體的開斷電流，動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定時，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃內(nèi)容計算。一般應(yīng)以最大運行方式下的三相短路電流為依據(jù)。 2、計算短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式進(jìn)行。短路點應(yīng)選擇在短路電流最大地點。 3、導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，以及電器的開斷電流。一般按三相短路電流驗算。 4、短路電流實用計算的基本假設(shè) （1）系統(tǒng)正常運行，短路前，三項是對稱的。 （2）因為短路時，各元件磁路不飽和，也就是各元件的電抗與電流大小無關(guān)，因此可用疊加原理。 （3）系統(tǒng)中發(fā)電機的電動勢的相位在短路過程中相等，頻率與正常時相同。 （4）變壓器的勵磁電流忽略不計，相當(dāng)于勵磁開放，可以簡化變壓器等值電路 （5）輸電線路的分布忽略不計。9 配置全所的繼電保護(hù) 電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行，防止事故發(fā)生或擴大起重大作用。 表1.2 110kv側(cè)進(jìn)出線及母線的繼電保護(hù) 安裝地點保護(hù)分類保護(hù)類型動作條件動作結(jié)果故障范圍110kV側(cè)母線上主保護(hù)完全電流差動保護(hù)常用作單母線或只有一組母線經(jīng)常運行的雙母線的保護(hù)動作于跳閘反應(yīng)各電流互感器之間的電氣設(shè)備故障時的短路電流110kV側(cè)進(jìn)出線上接地短路保護(hù)發(fā)生單相接地發(fā)出預(yù)告信號由于接地故障電流很小，而且三相之間線電壓仍然保持對稱對負(fù)荷供電沒有影響，因此在一般情況下允許帶一個接地點繼續(xù)運行12小時，不必立即跳閘相間短路保護(hù)線路上發(fā)生三相短路或兩相短路動作于跳閘故障相中流過很大的短路電流時，要求繼電保護(hù)裝置盡快切除故障，可以保護(hù)線路全長零序電流保護(hù)發(fā)生相間短路時產(chǎn)生很大的不平衡電流動作于跳閘零序電流保護(hù)和相間電流保護(hù)一樣，廣泛采用三段式零序電流保護(hù)，可以保護(hù)線路全長并與相鄰線路保護(hù)配合 表1.3 35kV側(cè)進(jìn)出線及母線的繼電保護(hù)安裝地點保護(hù)分類保護(hù)類型動作條件動作結(jié)果故障范圍35kV側(cè)母線上主保護(hù)完全電流差動保護(hù)常用做單母線或只有一組母線經(jīng)常運行的雙母線的保護(hù)動作于跳閘反應(yīng)各電流互感器之間的電氣設(shè)備故障時的短路電流35kV側(cè)進(jìn)出線相間短路保護(hù)線路上發(fā)生三相短路或兩相短路動作于跳閘故障相中流過很大的短路電流時，要求繼電保護(hù)裝置盡快切除故障，可以保護(hù)線路全長接地短路保護(hù)發(fā)生單相接地發(fā)出預(yù)告信號由于接地故障電流很小，而且三相之間線電壓仍然保持對稱對負(fù)荷供電沒有影響，因此在一般情況下允許帶一個接地點繼續(xù)運行12小時，不必立即跳閘后備保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)線路產(chǎn)生過負(fù)荷引起電流過大作用于信號過負(fù)荷保護(hù)只用一個電流繼電器接于一相電流，經(jīng)延時作用于信號 表1.4 10kV側(cè)出線的繼電保護(hù)安裝地點保護(hù)分類保護(hù)類型動作條件動作結(jié)果故障范圍10kV側(cè)出線主保護(hù)相間短路保護(hù)線路上發(fā)生三相短路或兩相短路動作于跳閘故障相中流過很大的短路電流時，要求繼電保護(hù)裝置盡快切除故障，可以保護(hù)線路全長接地短路保護(hù)發(fā)生單相接地發(fā)出預(yù)告信號由于接地故障電流很小，而且三相之間線電壓仍然保持對稱對負(fù)荷供電沒有影響，因此在一般情況下允許帶一個接地點繼續(xù)運行12小時，不必立即跳閘后備保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)線路產(chǎn)生過負(fù)荷引起電流過大作用于信號過負(fù)荷保護(hù)只用一個電流繼電器接于一相電流，經(jīng)延時作用于信號 表1.5 變壓器的繼電保護(hù)安裝地點保護(hù)分類保護(hù)類型重合閘方式變壓器主保護(hù)瓦斯保護(hù)三相一次重合閘縱聯(lián)差動保護(hù)三相一次重合閘后備保護(hù)過電流保護(hù)三相一次重合閘零序保護(hù)三相一次重合閘過負(fù)荷保護(hù)三相一次重合閘 10 變電站無功補償設(shè)置根據(jù)35110KV變電站設(shè)計相關(guān)規(guī)定1、自然功率因數(shù)未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電所，應(yīng)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置。其容量和分組宜根據(jù)就地補償、便于調(diào)整電壓及不發(fā)生諧振的原則進(jìn)行配置。電容器裝置宜裝設(shè)在主變壓器的低壓側(cè)或主要負(fù)荷側(cè)。2、電容器裝置的接線，應(yīng)使電容器組的額定電壓與接入電網(wǎng)的運行電壓相配合。電容器組的絕緣水平，應(yīng)與電網(wǎng)的絕緣水平相配合。電容器裝置宜采用中性點不接地的星形或雙星形接線。3、電容器裝置的電器和導(dǎo)體的長期允許電流，不應(yīng)小于電容器組額定電流的1.35倍。4、電容器裝置應(yīng)裝設(shè)單獨的控制、保護(hù)和放電等設(shè)備，并應(yīng)設(shè)置單臺電容器的熔斷器保護(hù)。5、當(dāng)裝設(shè)電容器裝置處的高次諧波含量超過規(guī)定允許值或需要限制合閘涌流時，應(yīng)在并聯(lián)電容器組回路中設(shè)置串聯(lián)電抗器。6、電容器裝置應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件、設(shè)備技術(shù)參數(shù)及當(dāng)?shù)氐膶嵺`經(jīng)驗，采用屋外、半露天或屋內(nèi)的布置。電容器組的布置，應(yīng)考慮維護(hù)和檢修方便。7、35110kV變電站的容性無功補償裝置以補償變壓器無功損耗為主,并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無功補償。容性無功補償裝置的容量按主變壓器容量的10%30%配置,并滿足35110kV主變壓器最大負(fù)荷時,其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95的要求。故在10KV分段母線設(shè)置并聯(lián)電容器做無功補償用。11 變電站防雷與接地11.1 接地裝置保護(hù)和屏蔽措施都要求有科學(xué)可靠的接地裝置。1、接地體接地體可分為自然接地體和人工接地體，設(shè)計中通常采用人工接地體，以便達(dá)到所規(guī)定的接地電阻，并避免外界其他因素的影響。人工接地體又可分為水平接地體和垂直接地體。接地體的接地電阻值取決于接地體與大地的接觸面積、接觸狀態(tài)和土壤性質(zhì)。垂直接地體之間的距離為5m左右，頂部埋深0.50.8m。接地體與道路或通道出入口的距離不小于3m，當(dāng)小于3m時，接地體的頂部處應(yīng)埋深1m以上，或采用瀝青砂石鋪路面，寬度超過2m。埋在土壤中的接地裝置連接部位應(yīng)按規(guī)范規(guī)定的搭接長度焊接以達(dá)到電氣連接。焊接部位應(yīng)作防腐處理。2、接地線接地線即接地體的外引線，連接被保護(hù)或屏蔽設(shè)施的連線，可設(shè)主接地線、等電位連接板和分接地線。防雷接地裝置的接地線即防雷接閃裝置的引下線，可采用圓鋼或扁鋼，兩端按規(guī)定的搭接長度焊接達(dá)到電連接。防靜電保護(hù)和防干擾屏蔽裝置的主接地線一般采用多股銅芯電纜，分接地線采用多股銅芯軟線。11.2 防雷保護(hù)措施防雷措施總體概括為2種：1、避免雷電波的進(jìn)入；2、利用保護(hù)裝置將雷電波引入接地網(wǎng)。防雷保護(hù)措施應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場常見的雷擊形式、頻率、強度以及被保護(hù)設(shè)施的重要性、特點安裝適宜的保護(hù)裝置。1、避雷針或避雷線雷擊只能通過攔截導(dǎo)引措施改變其入地路徑。接閃器有避雷針、避雷線。小變電所大多采用獨立避雷針，大變電所大多在變電所架構(gòu)上采用避雷針或避雷線，或兩者結(jié)合，對引流線和接地裝置都有嚴(yán)格的要求。2、避雷器避雷器能將侵入變電所的雷電波降低到電氣裝置絕緣強度允許值以內(nèi)。我國主要是采用金屬氧化物避雷器(MOA)，西方國家除用MOA外，還在所有電氣裝置上安裝空氣間隙，作為MOA失效后的后備保護(hù)。3、浪涌抑制器采用過壓保護(hù)器(電涌保護(hù))、防雷端子等提高電氣設(shè)備自身的防護(hù)能力，防止電氣設(shè)備、電子元件被擊壞。在重要設(shè)備的電源配入、配出口均應(yīng)加裝電源防雷器，選用的電源防雷器具有遠(yuǎn)傳通訊接點，接入后臺管理機。當(dāng)發(fā)生雷擊事故時，如電源防雷模塊遭到損壞，在后臺監(jiān)控機上就能顯示其狀態(tài)。在控制、通訊接口處加裝浪涌抑制器。4、接地裝置獨立避雷針要求單獨設(shè)置接地裝置；建筑物避雷網(wǎng)的引下線應(yīng)與建筑物的通長主筋(不少于2根)及建筑物的環(huán)狀基礎(chǔ)鋼筋焊接，并與室外的人工接地體相連，與工作接地共地，形成等電位效應(yīng)。為了保證防雷裝置的安全可靠，引下線應(yīng)不少于2根，在高土壤電阻系數(shù)地區(qū)，可采用多根引下線以降低沖擊接地電阻，引下線要求機械連接牢固，電氣接觸良好。變電站的防雷接地電阻值要求不大于1。11.3 防雷電感應(yīng)現(xiàn)代變電站都有較完善的直擊雷防護(hù)系統(tǒng)，戶外設(shè)備直接遭雷擊損壞的概率較小。但雷擊防雷系統(tǒng)時所產(chǎn)生的雷電放電及電磁脈沖，以及雷電過壓通過金屬管道、電纜會對變電站控制室內(nèi)各種弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，從而影響整個系統(tǒng)的正常運行。變電站防雷系統(tǒng)落雷時，會產(chǎn)生2個方面的影響：1、雷電流要通過站內(nèi)接地網(wǎng)(主要靠集中接地裝置)泄入大地，在地網(wǎng)上產(chǎn)生一定的沖擊電位，嚴(yán)重時會在一些部位產(chǎn)生反擊，甚至產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，危及電氣設(shè)備絕緣；2、雷電流通過避雷針的接地引下線入地時，會在周圍空間產(chǎn)生強大的暫態(tài)電磁場，從而在各種通訊、測量、保護(hù)、控制電纜、電線，甚至戶內(nèi)弱電設(shè)備的部件上產(chǎn)生暫態(tài)電壓，影響這些設(shè)備的正常運行。11.3.1雷擊時暫態(tài)感應(yīng)電壓分析雷擊廠站有2種情況1、雷擊站內(nèi)的構(gòu)架或獨立避雷針2、雷擊站內(nèi)所在建筑物的防雷系統(tǒng)。雷電放電會對周圍空間，包括控制室內(nèi)造成傳導(dǎo)或幅射的電磁干擾。在雷電波等值頻率范圍內(nèi)，這些干擾主要是電感耦合型的。從戶外設(shè)備引入控制室的各種電纜、電線，在戶外絕大部分是走地下電纜溝的，雷電放電形成的空間電磁場對其影響不大，這主要是因為線的走向與避雷針是垂直的。但在建筑物內(nèi)走線時就容易產(chǎn)生感應(yīng)回路，而且這些回路的一端接入輸入阻抗大的電子設(shè)備，相當(dāng)于開路，穿透建筑物鋼筋水泥墻壁的電磁脈；中會在這些回路中感應(yīng)出幅值較高的暫態(tài)電壓。11.3.2防護(hù)措施為保證弱電設(shè)備的正常運行，可從以下幾方面采取措施1、采用多分支接地引下線，使通過接地引下線的雷電流大大減小2、改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性適當(dāng)配合的雙層屏蔽3、改進(jìn)泄流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小引下線對弱電設(shè)備的感應(yīng)并使原有的屏蔽網(wǎng)能較好地發(fā)揮作用4、除電源入口處裝設(shè)壓敏電阻等限制過壓的裝置外，在信號線接入處應(yīng)使用光電耦合元件或設(shè)置具有適當(dāng)參數(shù)的限壓裝置5、所有進(jìn)出控制室的電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層公用一個接地網(wǎng)6、在控制室及通訊室內(nèi)敷設(shè)等電位，所有電氣設(shè)備的外殼均與等電位匯流排連接12 變電站信息化設(shè)計微機保護(hù)對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母線保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能：1、故障記錄2、存儲多套定值3、顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?4、與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。數(shù)據(jù)采集包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)1、狀態(tài)量采集狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。保護(hù)動作信號則采用串行口（RS-232或RS485）或計算機局域網(wǎng)通過通信方式獲得。2、模擬量采集常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓，線路電壓，電流和功率值。饋線電流，電壓和功率值，頻率，相位等。此外還有變壓器油溫，變電站室溫等非電量的采集。模擬量采集精度應(yīng)能滿足SCADA系統(tǒng)的需要。3、脈沖量脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內(nèi)部用計數(shù)器統(tǒng)計脈沖個數(shù)，實現(xiàn)電能測量。事件記錄和故障錄波測距 事件記錄應(yīng)包含保護(hù)動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。其SOE分辨率一般在110ms之間，以滿足不同電壓等級對SOE的要求。 變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護(hù)裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。1、控制和操作閉鎖 操作人員可通過CRT屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應(yīng)具有以下內(nèi)容：（1）電腦五防及閉鎖系統(tǒng)（2）根據(jù)實時狀態(tài)信息，自動實現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能。（3）操作出口應(yīng)具有同時操作閉鎖功能（4）操作出口應(yīng)具有跳合閉鎖功能 2、同期檢測和同期合閘 該功能可以分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)?？蛇x擇獨立的同期設(shè)備實現(xiàn)，也可以由微機保護(hù)軟件模塊實現(xiàn)。 3、電壓和無功的就地控制 無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠(yuǎn)方控制。 無功控制可由專門的無功控制設(shè)備實現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護(hù)裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理和記錄 歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有： 1、斷路器動作次數(shù) 2、斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù) 3、輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄 的最大，最小值及其時間。 4、獨立負(fù)荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間 5、控制操作及修改整定值的記錄根據(jù)需要，該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠(yuǎn)動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。與遠(yuǎn)方控制中心的通信 本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動四遙的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。 根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應(yīng)具備同多個調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM應(yīng)相互獨立。保護(hù)和故障錄波信息可采用獨立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應(yīng)適應(yīng)調(diào)度中心的要求，符合國標(biāo)及IEC標(biāo)準(zhǔn)。 變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能，還應(yīng)具有當(dāng)?shù)剡\行維護(hù)功能。13 短路計算及設(shè)備選擇計算書13.1 短路計算1、選擇基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)電壓 U=115KV U=37KV U=10.5KV 基準(zhǔn)容量 Sj=100MVA 基準(zhǔn)電流 I=0.502KA I =1.560KA I =5.499KA 無窮大系統(tǒng)短路容量為1200MVA 故=0.083 SFPS7-63000、110型變壓器繞組電抗標(biāo)么值為=0.175 =-0.008 =0.1112、短路點計算110KV母線短路點K1簡化電路圖后得三相短路電流=KA短路沖擊電流21.397KA全電流：12.670KA三相短路容量：35KV母線短路點K2變壓器分列運行簡化電路圖后得三相短路電流 KA短路沖擊電流3.450KA全電流：2.043KA三相短路容量：變壓器并列運行簡化電路圖后得三相短路電流 KA短路沖擊電流5.605KA全電流：3.319KA三相短路容量：10KV母線短路點K3 變壓器分列運行簡化電路圖后得三相短路電流 KA短路沖擊電流6.707KA全電流：KA 三相短路容量： 變壓器并列運行簡化電路圖后得三相短路電流 KA短路沖擊電流13.748KA全電流：KA 三相短路容量： 表1.6 三側(cè)三相短路電流計算值短路點短路電流周期分量(KA)短路沖擊電流(KA)短路容量有效值Ik有效值Ib最大值ibK1 110側(cè)