昆明理工大學成人高等教育 畢 業 設 計（論文）姓 名： 學 號： 專 業： 年 級： 學習形式： 函授 夜大 脫產 學習層次：高起本 專升本 高起專 函 授 站： 昆明理工大學成教學院畢業設計（論文）任務書學習形式： 函授 專 業： 電氣工程及其自動化 年 級： 學生姓名： 畢業設計（論文）題目： 變電所電氣部分設計 畢業設計（論文）內容： 總降壓站供電系統簡況；主接線的設計；供電系統各處三相短路電流計算；主變壓器繼電保護及整定計算；10kV系統單相接地保護裝置；10kV各出線繼電保護及整定計算；中央信號裝置的設計；選擇主設備。專題（子課題）題目： 10kV線路繼電保護的設計 內容： 1、對10kV線路保護原理進行重點分析。2、合理配置10kV線路保護。 。 設計（論文）指導教師：（簽字）田永利 主管教學院長：（簽字） 年 月 日 目 錄摘要 1前言 2第一章 高壓供電系統設計4第一節 供電方案的確定和論證4第二節 供電系統方案的技術經濟比較6第二章 電氣主接線的設計16第三章 短路電流計算18第四章 主要電氣設備選擇25第一節 電氣設備選擇的一般原則25第二節 35kV側電氣設備的選擇28第三節 10kV側電氣設備的選擇35第五章 配電裝置設計37第六章 主變壓器的繼電保護設計39第一節 繼電保護概述39第二節 主變壓器繼電保護方案選擇41第三節 變壓器瓦斯保護42第四節 變壓器縱差動保護44第五節 變壓器復合電壓起動過電流52第六節 變壓器的過負荷保護55第七節 絕緣監視設計57結論61總結與體會62謝辭63參考文獻64附錄66摘要電力系統的規模和技術水準已成為一個國家經濟發展水平的標志之一，它的出現，使高效、無污染、使用方便、易于調控的電能得到廣泛應用。本設計主要為某10KV變電站繼電保護設計，其中包括變電所供配電原始數據以及資料、短路計算、變電站設備選擇與校驗、變壓器保護、線路保護本設計根據電力系統設計技術規程結合實際來對變壓器及主接線進行選擇，主接線采用高壓側均為單母線分段的接線方式。根據設計中提供的原始數據，進行短路電流計算，確定母線和每一條饋出線路上的短路電流，并進行動穩定和熱穩定的校驗。并進行動穩定和熱穩定的校驗，以選擇合適的電纜和電氣設備，保證母線和用電設備的安全、可靠地運行。其中變電所的系統圖、平面布置圖照明圖、二次接線圖的繪制以及各個相關的計算，繼電保護是重點。各個圖充分展示了各個部分的設計構想。關鍵詞：變電所；變壓器；短路電流；繼電保護前言線路繼電保護是保證電力系統安全運行和電能質量的重要自動裝置，因此在線路規劃設計時，必須考慮可靠工作和快速切除故障的繼電保護實現的可能性。為了提高線路系統靜態和穩態的穩定性，設計所提出的提高系統穩定的措施有一些亦必須落實在自動裝置可靠工作的基礎上。保護設備和自動裝置的投資，在整個電網建設中只占極小的部分，一般說來繼電保護應力求滿足線路規劃設計的要求，兩者是主從的關系。由于線路接線的不夠合理將導致保護性能顯著惡化，廠、所電氣主接線繁雜將造成保護接線過分復雜，以致給生產運行帶來很多二次操作，引起保護設備誤動。拒動，嚴重危害電氣主設備和導致大面積停電。這些將給國民經濟造成直接經濟損失。為此，必須合理地進行線路規劃設計和合理地配置保護設備及自動裝置。對繼電保護的要求，可概括的分為可靠性、速動性、選擇性和靈敏性，他們之間聯系緊密，矛盾統一。第一章 原始資料及數據系統電源距總降壓站25km，采用35kV，LGJ70架空線，線間幾何均距apj=3.5m。對總降壓站輸電，系統電源35kV，最大三相短路容量Sxmax=1000MVA，最小三相短路容量Sxmin=500MVA?？偨祲赫静捎肧FL110000/35主變一臺， 10kV有6路架空線，對數個工廠供電，線間幾何均距為ajp=1.5m，有關數據如下：編號導線型號長度最大負荷電流L1LGJ5010km80AL2LGJ508km70AL3LGJ7010km95AL4LGJ7015km90AL5LGJ355km50AL6LGJ359km60A 1 高壓供電系統設計1.1 緒論工廠總降壓變電所是工廠供配電的重要組成部分，它直接影響整個工廠供電的可靠運行，同時它又是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換、接受和分配電能的作用。電氣主接線是總降壓變電所的主要環節，電氣主接線的擬定直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是決定變電所電氣部分技術經濟性能的關鍵因素。本設計是35/10kV降壓變電所及高壓配電系統的設計。從電壓損耗、功率因素、經濟比較等方面，選擇等壓等級；通過了幾種方案的比較，選擇經濟、可靠、運行靈活的主接線方案。設計結果可以滿足該廠供電對于電壓等級及主結線的要求。1.2 對高壓供電系統的基本要求1.2.1 安全在電能的供應、分配和使用中，不發生人身事故和設備事故。1.2.2 可靠滿足電能用戶對供電可靠性的要求。1.2.3 優質滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求1.2.4 經濟供電系統的投資少，運行費用低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。1.3 概述所作題目的意義、本人所做的工作及系統的主要功能1.3.1 概述所作題目的意義：總降壓變電所是工廠供電系統的重要組成部分，如何合理地選擇電壓等級、設備型號和主結線是設計的一大任務，也是滿足安全、可靠、優質、經濟的供電要求。1.3.2 本人所做的工作：本人所做工作主要是對供電方案的技術經濟比較和主接線方案的選擇。1.3.3 系統的主要功能：系統的主要功能是引入10KV架空線路一路作為工作電源，一路作為備用電源供電。采用雙回路電源供電、單母線分段系統，送至廠區供電。1.4 供電電壓的選擇1.4.1 根據系統電源情況，供電電壓有三個方案：方案1：工作電源與備用電源均用35KV電壓，在這個方案中，工廠總降壓變電所的高壓側接線方式可用的有兩種：（1）單母線分段接線；（2）內橋型接接線。經濟術經濟比較，顯然內橋型結線優于單母線分段，因此采用內橋型結線作為本方案的結線方式，總降壓變電所內裝兩臺主變壓器。方案2：工作電源與備用電源均用10KV電壓，總降壓變電站內的10KV母線采用單母線分段，電源進線均采用斷路器控制。方案3：工作電源采用35KV，用架空線路引入，廠內總降壓變電所中裝設一臺主變壓器，變壓器高壓側裝設斷路器，備用電源為10KV，接在總降壓變電所內的10KV母線的一個分段上。1.4.2 供電方案的技術經濟比較方案1.工作電源與備用電源均為35KV。優點：（1）供電電壓高，線路功率損耗及電能損耗少。（2）電壓損失小，調壓問題易解決。（3）要求的cos值低補償容量小，可減少補償設備及其投資。（4）要建總降壓變電所，對供電設備便于集中管理，易于實現自動化。（5）根據運行經驗的統計數據，35KV的架空線路的故障率比10KV的架空線路的故障率低一半，因而供電可靠性高。缺點：（1）廠內要射總降壓變電所，需占一定的土地面積。（2）要裝設兩臺主變壓器，投資及運行費均增加。方案2：工作電源及備用電源均用10KV.優點：（1）工廠內不裝主變壓器，可簡化結線，降低投資及運行費用。（2）廠內不設總降壓變電所，可少占土地面積，減少管理人員及維護工作量。缺點：（1）供電電壓低，會增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也大。（2）要求cos值也高，要增加補償容量及投資。（3）要設總配電所。（4）線路的故障要比35KV的高，所以供電可靠性不如35KV。方案3：工作電源是35KV，備用電源為10KV，這個方案的技術經濟指標介于上述兩方案之間。2 電氣主接線設計2.1 由設計要求提出主接線方案根據設計任務書的要求，各工廠大部分供電可靠性要求高，屬于一級負荷。主接線的設計必須滿足工廠電氣設備的上述要求，因此：方案1：該方案35kV側為單回路線路-變壓器組接線、10kV單母線，與10kV備用電源通過母聯連接，正常運行時母聯合閘，由主電源供給；當主電源故障或主變等設備停電檢修退出運行時，母聯分閘，由10kV備用電源直供重要負荷。方案2：該方案35kV側采用從220/35kV變電站出雙回路電源、高壓線路變壓器組接線、10kV側為單母線分段接線。方案2的特點就是采用雙電源、可靠性高。2.2 方案分析及比較對于方案1，由于各工廠基本負荷為一級負荷，對供電可靠性要求高，采用單回路進線和1臺主變可能不能滿足對,一級負荷供電的要求。對于方案2，雙回路電源供電能夠滿足該廠供電的需求，可靠性高。其缺點就是設備投資大、運行維護費用高，但本廠最大負荷利用小時為5600小時，相對來說，變壓器的利用率比較高。選擇結果：從上述分析可知，方案2能滿足供電要求，同時設備投資、運行維護費用和占地面積、建筑費用等方面均優于方案1，技術和經濟的綜合指標最優，因此，在本設計中，選用方案2作為本設計的主接線方案。方案詳細的圖紙見35/10kV降壓變電所電氣主接線圖:圖1-13 短路電流計算3.1 計算電路 500MVAK-1K-2LGJ-70,25km10.5kV10000/35SFL1于外部相間短路引起的變壓器過電流，應采用下列保護作為后備保護。0.4kV(2)(3)(1)系統 短路計算電路 圖1-23.2 短路計算基準值設基準容量=100MVA，基準電壓=1.05，為短路計算電壓，即高壓側=10.5kV，低壓側=0.4kV，則 3.3 短路電路中個元件的電抗標幺值（1）電力系統已知電力系統出口斷路器的斷流容量 =500MVA，故 =100MVA/500MVA=0.2（2）架空線路查表得LGJ-70的線路電抗，而線路長8km，故（3）電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值 =4.5，故 =4.5式中，為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效電路如圖5-2所示。k-1k-2短路計算等效電路3.4 k-1點（10.5kV側）的相關計算（1）總電抗標幺值=0.2+1.0=1.2 （2）三相短路電流周期分量有效值 （3 ）其他短路電流 （4） 三相短路容量3.5 k-2點（0.4kV側）的相關計算（1）總電抗標幺值=0.2+1.0+4.5= 5.7（2）三相短路電流周期分量有效值（3） 其他短路電流（4）三相短路容量3.6 短路計算結果如下表短路計算結果短路計算點三相短路電流三相短路容量/MVAk-14.584.584.5811.676.9188.3k-225.325.325.346.527.617.54 主要電氣設備選擇4.1 電氣設備選擇的一般原則4.1.1 按正常工作條件選擇電氣設備（1） 電氣設備型式的選擇選用電氣設備必須考慮設備的裝置地點和工作環境。另外，根據施工安裝的要求，或運行操作的要求，或維護檢修的要求，電氣設備又有各種不同的型式可供選擇。（2） 電氣設備電壓的選擇選擇電氣設備時，應使所選擇的電氣設備的額定電壓大于或等于正常時可能出現的最大的工作電壓，即：UNUet（3） 電氣設備額定電流的選擇電氣設備的額定電流應大于或等于正常工作時最大負荷電流，即INIet，我國目前所生產的電氣設備，設計取周圍空氣溫度為40作為計算值，如裝置地點周圍空氣溫度低于40時，每低1，則電氣設備（如斷路器、負荷開關、隔離開關、電流互感器、及套管絕緣子等）的允許工作電流可以比額定值增大0.5%，但總共增大的值不能超過20%。4.1.2 按短路條件校驗電氣設備（1） 電氣設備熱穩定性校驗是以電氣設備的短路電流的數值作為依據的，在工程上常采用下式來做熱穩定性校驗，即：I2ttI2tj或IItt/tj式中It制造成規定的在t秒內電氣設備的熱穩定電流，這個電流是在指定時間內不使電器各部分加熱到超過所規定的最高允許溫度的電流（kA）；t與It相對應的時間，通常規定為1s、4s、5s或10s；I電路中短路電流周期分量的穩態值（kA）。（2） 動穩定校驗斷路器、負荷開關、隔離開關及電抗器的動穩定應滿足下式的要求ImaxIshimaxish式中Imax、imax制造廠規定的電器允許通過的最大電流的有效值和幅值（kA）；Ish、ish按三項短路電流計算所得的短路全電流的有效值和沖擊電流值（kA）。（3） 開關電器的斷流能力的檢驗高壓斷路器、低壓斷路器和熔斷器等設備，應當具備在最嚴重的短路狀態下切斷故障電流的能力。制造廠一般在產品目錄中提供其在額定電壓下允許切斷的短路電流Izk和允許切斷的短路容量Szk。Izk又稱開端電流，Szk又稱開斷容量。為了能使開關電器安全可靠切斷短路電流，必須使Izk和Szk大于開關電器必須切斷的最大短路電流和短路容量，即IzkIdtSzkSdt式中Izk、Szk開關的耳釘開斷電流（kA）和耳釘開斷容量（MVA）；Idt、Sdt電力系統在t秒時（電器斷開的時間）的三相短路電流（kA）和短路容量（MVA）4.2 10kV側電氣設備的選擇（1）按工作電壓選則設備的額定電壓一般不應小于所在系統的額定電壓，即，高壓設備的額定電壓應不小于其所在系統的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關設備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。（2）按工作電流選擇設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即（3）按斷流能力選擇設備的額定開斷電流或斷流容量，對分斷短路電流的設備來說，不應小于它可能分斷的最大短路有效值或短路容量，即或對于分斷負荷設備電流的設備來說，則為，為最大負荷電流。（4） 隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩定度校驗a)動穩定校驗條件或、分別為開關的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值b)熱穩定校驗條件 本設計中，選擇的是一號主接線方案，故將選擇的高壓開關柜按進線順序編號。開關柜編號開關柜接線編號NO.101GG-1A(J)-03NO.102GG-1A(F)-54NO.103GG-1A(F)-07NO.104GG-1A(F)-07(備用電源)根據我國目前廣泛使用的10KV高壓戶內真空斷路器型式，選用VS1-12型。此設計中，根據進線的計算電流為52A，配電所母線的三相短路電流周期分量有效值，繼電保護的動作時間為1.9S。動穩定度為=11.57KA?？沙醪竭x擇VS1-12/630-16型號進行校驗，校驗可見下表。序號安裝地點的電氣條件VS1-12/630-16型斷路器項目數據項目數據結論1UN10KVUN.QF12KV合格2IC52AIN.QF630A合格3（斷流能力）4.58KAIOC16KA合格4（動穩定度）2.554.58=11.57KAimax40KA合格5i. t（熱穩定度）(4.58KA)2(1.9+0.1)s=41KA2.sIt16KA24s=1024KA2.s合格因此，選擇VS1-12/630-16型真空斷路器作為高壓隔離開關。高壓隔離開關的選擇，按照國家相關標準，高壓隔離開關不需要進行斷流能力校驗。對于戶外的高壓隔離開關，選擇GW4型號，初步選擇GW4-12/400，其相關數據查工廠供電設計指導表5-19。序號安裝地點的電氣條件GW4-12/400型隔離開關項目數據項目數據結論1UN10KVUN.QS12KV合格2IC52AIN.QS400A合格3（動穩度）2.554.58=11.67KAimax25KA合格4i. t（熱穩定度）(4.58KA)2(1.9+0.1)s=41KA2.sIt10KA25s=500KA2.s合格對開關柜柜內隔離開關的選擇校驗：校驗數據與戶外隔離開關的校驗數據一致，在開關柜中NO.101，NO.103和NO.104中，選擇GN型隔離開關，初步選擇GN-10./200型號。序號安裝地點的電氣條件GN-10./200型號隔離開關項目數據項目數據結論1UN10KVUN.QS10KV合格2IC52AIN.QS200A合格3（動穩定度）2.554.58=11.67KAimax25.5KA合格4i. t（熱穩定度）(4.58KA)2(1.9+0.1)s=41KA.sIt10KA25s=500KA2.s合格開關柜N.102中，則裝設GN-10./200型號隔離開關。校驗過程以及校驗結果同上表。高壓熔斷器的校驗：按照國家相關標準，高壓熔斷器的校驗不需要進行動穩定和熱穩定校驗。在開關柜NO.101和NO.102中，熔斷器是針對電壓互感器的保護，選擇RN2型，初步選擇RN2-10型號。（查工廠供電設計指導表5-23得相關數據）熔斷器額定電壓UN.FU應與所在線路的額定電壓UN相等。即：UN.FU=Umax.IN.FU不應小于它鎖裝設的熔體額定電流IN.FE，即：IN.FUIN.FE因互感器二次側負荷很小，一般IN.FE取0.5A，不必進行校驗。序號安裝地點的電氣條件RN2-10型號熔斷器項目數據項目數據結論1UN10KVUN.FU10KV合格2IC-IN.FU0.5A合格3（斷流能力）4.58KAIOC50KA合格電壓互感器的選擇及校驗：電壓互感器應該按裝設地點條件以及一次電壓，二次電壓，準確度級等進行選擇。電壓互感器滿足準確度級要求的條件也決定于二次負荷，其二次負荷按下式計算：S2=。在開關柜NO.101，電壓互感器選擇JDJ-10,將10KV的電壓轉化為100V的電壓。在開關柜NO.102，電壓互感器為。/。/（開口三角）的接線。選擇JDZJ-10，一次側電壓為/KV。電流互感器的選擇和校驗：電流互感器應安裝同電壓互感器的選擇基本一樣，電流互感器的二次負荷S2計算：S2=在開關柜中NO.101，NO.103，NO.104中電流互感器選擇LQJ-10型號。熱穩定以及動穩定校驗公式如上述。對于上面的分析，如下表所示，由它可知所選一次設備均滿足要求。10KV一次側設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩定度熱穩定度其他裝置地點條件參數UIIii. t數據10KV57.7A(I)4.58A5.0KA4.581.9=79.8KA2.s一次設備型號規格額定參數UIIiI.t高壓真空斷路器VS1-12/630-1610KV630A16KA40KA16KA24s=1024KA2.s高壓隔離開關GN-10/20010KV200A25.5KA105=500 KA2.s高壓熔斷器RN2-1010KV0.5A50KA電壓互感器JDJ-1010/0.1KV電壓互感器JDZJ-10/KV電流互感器LQJ-1010KV100/5A2250.1KA=31.8KA(900.1) 1=81 KA2.s二次負荷0.6避雷針FS4-1010KV戶外隔離開關GW4-12/40012KV400A25KA105=500 KA2.s4.3 35kV側電氣設備的選擇4.3.1 本次設計中，低壓開關柜編號開關柜編號開關柜型號NO.201PGL2-05NO.202PGL2-29NO.203PGL2-29NO.204PGL2-30NO.205PGL2-28NO.206PGL2-28NO.207211PGJ1-1.34.3.2 低壓柜NO.201中，低壓斷路器的選擇，低壓斷路的選擇的校驗中，可不進行動穩定度，熱穩定度的校驗。U=35kV，I=583.8A，I=25.3KA，i=46.5KA，i. t=25.30.7=448 KA2.s。4.3.3 低壓斷路器的選擇，低壓斷路的選擇的校驗中，可不進行動穩定度，熱穩定度的校驗。選擇DW15型的斷路器，初步選擇DW15- 1500，低壓電路中發生三相短路時，ish=1.84I”序號安裝地點的電氣條件DW15- 1500型斷路器項目數據項目數據結論1UN35kVUN.QF35kV合格2I30897.8A（補償后）IN.QF1500A合格3（斷流能力）25.3KAIOC40KA合格4（動穩定度）1.84*25.3=46.5KAimax合格5i. t（熱穩定度）i. t=25.30.7=448 KA2.sIt合格低壓刀開關的選擇，初步選擇HD13-1500/304.3.4 電流互感器的選擇和校驗電流互感器應安裝同電壓互感器的選擇基本一樣，電流互感器的二次負荷S2計算：S2=在開關柜中電流互感器選擇LMZJ1-0.5。穩定以及動穩定校驗公式如上述，滿足校驗。在低壓柜中NO.202中，由于此開關柜的線路去向為1#，2#，3#，4#即為鑄造車間，鍛壓車間，熱處理車間，電鍍車間，其計算電流均為201A，251A,176A,244A。因為四個車間計算電流相差不大，所以選擇保護設備一致，現以2#線路為例。計算電流I30=201A，低壓斷路器的選擇以及校驗，方法從上。初步選擇DZ20-630。序號安裝地點的電氣條件DZ20-630型斷路器項目數據項目數據結論1UN35kVUN.QF35kV合格2I30251AIN.QF630A合格3（斷流能力）25.3KAIOC30KA合格4（動穩定度）46.5KAimax合格5i. t（熱穩定度）i. t=25.30.7=448KA2.sIt合格4.3.5 電流互感器的選擇和校驗電流互感器應安裝同電壓互感器的選擇基本一樣，電流互感器的二次負荷S2計算：S2=在開關柜中電流互感器選擇LMZ1-0.5。熱穩定以及動穩定校驗公式如上述，滿足校驗。在低壓柜中NO.203，由于此開關柜的線路去向為6#，7#，9#，其計算電流分別為280A，194A,122A，現以6#線路為例。低壓斷路器的選擇以及校驗，方法從上。初步選擇DZ20-630序號安裝地點的電氣條件DZ20-630型斷路器項目數據項目數據結論1UN35kVUN.QF35kV合格2I30280AIN.QF630A合格3（斷流能力）25.3AIOC30KA合格4（動穩定度）46.5KAimax合格5i. t（熱穩定度）i. t=25.30.7=448KA2.sIt合格4.3.6 電流互感器的選擇和校驗電流互感器應安裝同電壓互感器選擇基本一樣，電流互感器的二次負荷S2計算：S2=在開關柜中電流互感器選擇LMZ1-0.5。熱穩定以及動穩定校驗公式如上述，滿足校驗。低壓柜中NO.205和NO.206為照明配電柜，專供生活區使用，選擇保護設備一致。計算電流為413A。低壓斷路器的選擇以及校驗，方法從上。初步選擇DZ20-630序號安裝地點的電氣條件DZ20-630型斷路器項目數據項目數據結論1UN35kVUN.QF35kV合格2IC413AIN.QF630A合格4.3.7 電流互感器的選擇和校驗電流互感器應安裝同電壓互感器的選擇基本一樣，電流互感器的二次負荷S2計算：S2=在開關柜中電流互感器選擇LMZ1-0.5 。熱穩定以及動穩定校驗公式如上述，滿足校驗。補償柜中，電流互感器的選擇方法同上，采用LMZI-0.5 35kV側一次設備的選擇校驗，如下表，所選數據均滿足要求。S 35kV一次側設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動態定度熱穩定度其它裝置地點條件參數-數據35kV總897.8A25.3kA46.5kA-一次設備型號規格額定參數-低壓斷路器DW15-1500/3D35kV1500A40kA-低壓斷路器DW20-63035kV630A（大于）30Ka(一般)-低壓斷路器DW20-20035kV200A（大于）25 kA-低壓斷路HD13-1500/3035kV1500A-電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-5 配電裝置設計配電裝置：是變電所電氣主接線的具體實現。配電裝置的組成：由電氣主接線以及必要的輔助設備組成，輔助設備包括安裝布置電氣設備的構架、基礎、房屋和通道等。5.1 屋內外配電裝置的最小安全凈距 5.1.1 最小安全凈距的含義是：在此距離下，無論是處于最高工作電壓之下，還是處于內外過電壓之下，空氣間隙均不致被擊穿。5.1.2 敞露在空氣中的屋內和外配電裝置的各種間距中，最基本是：A1值：帶電部分對接地之間的空間最小安全凈距。A2值：不同相帶電部分之間的空間最小安全凈距。5.1.3 B、C、D、E等值均系在A1值基礎上再考慮一些其他實際因素得出的。5.2 屋內外配電裝置間隔的概念5.2.1 間隔：配電裝置通常由數個不同的間隔組成，所謂間隔是指一個具有特定功能的完整的電氣回路，包括斷路器、隔離開關、電流互感器、高壓熔斷器、電壓互感器、避雷器等中不同數量的電器設備。一般由架構（屋外配電裝置）或隔板（或墻體）來分界，使不同電氣回路互相隔離，故稱為間隔。5.2.2 間隔的類型：根據其功能，間隔可分為進線（發電機、變壓器引出線回路）間隔、出線間隔、旁路間隔、母聯間隔、分段間隔、電壓互感器和避雷器間隔等。對成套式配電裝置，如果采用的是高壓開關柜，則每個開關柜為一個間隔。5.2.3 各間隔依次排列起來即為列，屋外配電裝置的布置通常按斷路器的列數分為單列布置、雙列布置和三列布置。采用高壓開關柜的屋內配電裝置則按開關柜布置的列數分為單列布置和雙列布置。5.3 配置圖配置圖是把發電機回路、變壓器回路、引出線回路、母線分段回路、母聯回路以及電壓互感器回路等，按電氣主接線的連接順序，分別布置在各層的間隔中，并示出走廊、間隔以及用圖形符號表示出來母線和電器在各間隔中的位置，但不要求按比例尺寸繪制。配置圖是在配電裝置的基本型式確定以后，按照電氣主接線進行總體布置的結果，為平面圖、斷面圖的設計作必要的準備，它還用來分析配電裝置的布置方案和統計主要設備的數量。5.4 屋內裝置配電的類型5.4.1 單層式：所有電氣設備都布置在一層房屋內。它適用出線無電抗器的各種類型降壓變電所，發電廠廠用電高壓配電系統和小型發電廠。5.4.2 二層式：二層式結構是把各回路電氣設備按設備的輕重分別布置在二層樓房內，斷路器和電抗器布置在低層，母線和母線隔離開關在二層。適用于6 10kV出線帶電抗器且設有發電機電壓母線的中、小型發電廠和35 220kV屋內配電裝置。 5.4.3 三層式：是將各回路電氣設備按設備的輕重，自上而下地分別布置在三層樓房內，母線和母線隔離開關布置在最高層，斷路器布置在第二層，而笨重的電抗器布置在低層。適用于6 10kV出線帶電抗器的情況。5.5 本次主要是對35/10kV變電站10kV和35kV配電裝置設計5.5.1 下圖所示為單層式、二走廊、單母線分段接線的10kV屋內配電裝置主變進線間隔斷面圖，采用KYN28A-12成套式高壓開關柜。柜內安裝新型的手車式真空斷路器、隔離插頭以及套管式電流互感器，明顯地縮小了配電裝置總尺寸。母線三相三角布置在開關柜的后上部，且便于維護與檢修。配電間隔的前后有較寬的操作和維護走廊，以便于手車式斷路器的拉出、推入和巡視。 圖1-35.5.2 下圖所示為單層式、二走廊、單母線分段接線的35kV屋內配電裝置主變進線和出線間隔斷面圖，采用JYN1-35成套式高壓開關柜。柜內安裝新型的手車式真空斷路器、隔離插頭以及套管式電流互感器，明顯地縮小了配電裝置總尺寸。母線三相垂直布置在開關柜的后上部，機械強度大，且便于維護與檢修。配電間隔的前后有較寬的操作和維護走廊，以便于手車式斷路器的拉出、推入和巡視。圖1-45.5.3 圖1-5所示為采用KYN28A-12型開關柜的10kV單母線分段屋內配電裝置（單列布置）配置接線圖，圖1-6所示為采用JYN-35型開關柜的35kV單母線分段屋內配電裝置（單列布置）配置接線圖。10kV配電裝置選擇KYN28A-12開關柜時，出線可選003或005號柜，電容器可選005或006號柜，分段回路選012斷路器柜（右聯絡）和055隔離柜（左聯絡）或014斷路器柜（左聯絡）和056隔離柜（右聯絡）號柜，電壓互感器和避雷器選041或043號柜，所用變壓器選077號柜，大容量所用變壓器選005號柜，雙繞組變壓器進線選028號柜等，三繞組變壓器進線需要加裝隔離柜，以便10kV停電檢修時隔離電壓。圖7-12選022（斷路器改為隔離）和014兩個柜組成三繞組變壓器進線間隔，另一進線間隔選020（斷路器改為隔離）和012兩個柜組成。 圖1-5采用KYN28A-12型開關柜的10kV單母線分段屋內配電裝置配置接線圖圖1-6采采用JYN1-35型開關柜的35kV單母線分段屋內配電裝置配置接線圖6 10kV輸電線路的繼電保護設計6.1 繼電保護概述當電力系統發生發生時，應盡快切除故障，確保無故障部分繼續運行，縮小事故范圍，保證系統穩定運行。為了完成這個任務，只有借助自動裝置繼電保護裝置。繼電保護裝置：當電力系統中心元件（發電機、變壓器、線路）或電力系統本身發生了故障或危及安全運行的事件時需要有向運行值班人員及時發出警告信號或者直接向所控制的斷路器發出跳閘命令以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備。實現這種自動化措施用于保護電力元件的成套硬件設備，一般統稱為繼電保護裝置。用于保護電力系統的則成為電力系統安全自動裝置。繼電保護裝置是保證電力元件安全運行的基本裝備，任何電力元件不能無保護運行。電力系統安全自動裝置用以快速恢復電力系統的完整性，防止發生和終止以開始發生的足以引起電力系統長期大面積停電的重大事故，如失去電力系統穩定、頻率崩潰或電壓崩潰等。繼電保護裝置任務：發生故障時迅速快速切除故障。反映設備的不正常狀態，發信號或自動調整。繼電保護裝置要求：要求：可靠性、選擇性、快速性、靈敏性（1） 選擇性：當供電系統中發生故障時，繼電保護裝置應能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應該首先斷開距離故障點最近的斷路器，以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。靈敏性：指繼電保護裝置對故障和異常工作狀況的反映能力。在保護裝置的保護范圍內，不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣，保護裝置均不應產生拒絕動作；但在保護區外發生故障時,又不應該產生錯誤動作。（2） 速動性：是指保護裝置應能盡快地切除短路故障?？s短切除故障的時間，就可以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度，加快系統電壓的恢復，從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件，同時還提高了發電機并列運行的穩定性。（3） 可靠性保護裝置應能正確的動作，并隨時處于準備狀態。如不能滿足可靠性的要求，保護裝置反而成為了擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性，則要求保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試要正確無誤；同時要求組成保護裝置的各元件的質量要可靠、運行維護要得當、系統應盡可能的簡化有效，以提高保護的可靠性。6.2 10kV線路保護配置及保護原理電力線路是電力系統的命脈，它擔負著電能傳輸的重任。同時，它又是電力系統中最容易發生故障的環節。線路事故是指由于各種原因引起線路供電的突然中斷，事故出現后，只有首先找到事故點并確定事故類型，才能找出事故原因并采取搶修措施，恢復供電線路的正常運行，并防止以后發生類似的事故。6.2.1 輸電線路故障常見的有輸電線路風偏閃絡故障、雷擊跳閘、雷擊斷股、線路覆冰故障、線路污閃、線路外力破壞故障、線路鳥害故障等等（1） 鳥類對線路的主要危害：春季鳥類開始在輸電線路桿塔上筑巢產卵、孵化。鳥類用樹枝造成的鳥窩，在干燥的天氣里雖未造成事故，但遇陰雨天氣，桿塔上的鳥巢被風吹散掉落在帶電導線或懸瓶上，樹枝接觸導線(或靠近導線)將發生短路接地事故，如在橫擔線路上架窩，因放電接地甚至會引起燒斷導地線或燒斷橫擔事故。（2） 雷擊跳閘：雷云放電在電力系統中引起過電壓稱為雷電過電壓，由于其電磁能量來自體系外部，又稱外部過電壓，又由于雷云放電發生在大氣中，所以又稱為大氣過電壓。架空輸電線路中常見的過電壓有兩種：第一種是架空線路上的感應過電壓，即雷擊發生在架空線路的附近，通過電磁感應在輸電線路上產生的過電壓；第二種是直擊雷過電壓，即雷電直接打在避雷線或是導線上時產生的過電壓。（3） 線路覆冰故障：線路覆冰是受微氣象、微地形及溫度、濕度、冷暖空氣對流、環流以及風等因素影響的綜合物理現象。按導線覆冰的表觀特性分類，可分為雨凇、粒狀霧凇、晶狀霧凇、濕雪、混合凇。覆冰對線路的危害有過負荷、覆冰舞動和脫冰跳躍、絕緣子冰閃，會造成桿塔變形、倒塔、導線斷股、金具和絕緣子損壞、絕緣子閃絡等事故。（4） 線路污閃：輸電線路絕緣子要求在大氣過電壓、內部過電壓和長期運行電壓下均能可靠運行。但沉積在絕緣子表面上的污穢在霧、露、毛毛雨、融冰、融雪等惡劣氣象條件的作用下，將使絕緣子的電氣強度大大降低，從而使得輸電線路在運行電壓下發生污穢閃絡事故。根據上述故障類型和不正常工作狀態，對10kV線路應裝設保護的保護主要是針對線路相間短路、和短路接地、斷線這三種類型的故障，因此可以裝設下列保護。6.2.2 縱差保護：所謂差動保護也被稱為“平衡保護”，是指在被保護設備非內部故障時，參與比較各引出線上的電氣量，如果之間達到平衡狀態，則保護設備的判別式輸出為0；而被保護設備內部故障時，電氣量之間的平衡被打破，判別式輸出不為0，保護設備動作。（1） 縱差保護概念：根據差動保護所應用的不同場合，以及獲取的來自同一被保護設備或者不是同一被保護設備的電氣量，保護又分為縱聯保護和橫聯保護?？v聯保護是指被保護元件各端的同類電氣量，比如電流和電壓之間達到平衡的保護。主要的保護有：電流縱差動保護，發電機零序電壓縱差、發電機不完全縱差。電流縱差保護是最基本和應用最廣泛的差動保護，通常指的“電流差動保護”或“差動保護”往往就是指這種保護。MNMN縱差保護原理：1、以基爾霍夫電流定律為基礎的電流差動測量。2、比較線路兩側電流相位關系的相位差動測量。3、比較兩側線路保護故障方向判別結果，確定故障點的位置。下圖6-1為電力差動保護原理示意圖，保護測量電流為線路兩側電流相量之和，也稱差動電流Id，將線路看成一個廣義節點，流入這個節點的總電流就為0，正常運行時或外部故障時Id=0，線路內部故障時IM+IN-IK=0,即Id=IK。圖6-2 電流差動原理（2） 三段式電流速斷保護：第一段，無時限電流速斷保護反映電流升高而不帶動時限動作，電流高于動作值時繼電器立即動作，跳開線路斷路器；第二段，限時電流速斷保護，由于無時限電流速斷保護不能保護本線路全長，因此必須增加一段電流保護，用以保護本線路全長，這就是限時電流速斷保護；第三段，定時限過電流保護，無時限和定時限電流速斷保護共同構成了線路的主保護，所謂主保護就是滿足系統穩定和設備安全要求，能以最快速度、有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。除了主保護，線路上還應該配置后備保護，所謂后備保護是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護，因此定時限過電流保護就是后備保護。下圖6-2所示為三段式電流保護的保護區，當線路NQ上出現故障，保護P2或者斷路器2QF拒動時，需要由保護P1提供遠后備作用，跳開1QF以切除故障。P2P1圖6-2 遠后備保護方式（3） 距離保護：距離保護就是根據故障點至保護安裝處的距離來確定動作時間的一種保護方式，因為距離保護時根據測量阻抗的大小來反映故障點的遠近，故稱為距離保護。然而，由于它是反映阻抗參數而工作的，故有時也成為阻抗保護。顯然其性能不受系統運行方式的影響，具有足夠的靈敏性和快速性。距離保護測量原理如下圖6-3，當線路在k1點發生故障時，根據故障點測量電壓與電流的比值得出故障點阻抗，再根據輸電線路單位阻抗，便可以得出保護裝置到故障點之間的距離，從而達到查出故障點位置的目的。圖6-3 距離保護原理（1） 對6.3MVA及以上并列運行的變壓器和10MVA單獨運行的變壓器以及6.3MVA以上廠用變壓器應裝設縱差保護。（2） 對10MVA以下廠用備用電壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時間大于0.5S時，應裝設電流速斷保護。（3） 對2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱