1、PAGE -PAGE . z. . . . . 資料. . .畢業設計論文姓 名 ： 學 習 形 式 ：函 授 站 ：專 業 ：電氣工程及其自動化級 別 ：學 號 ：指 導 教 師 ：年九月十三日大學成人高等教育畢業設計論文任務書設計論文題目：工廠35kV總降壓變電所設計學生*：*：專業年級：學習形式：畢業設計論文內容：高壓供電系統設計根據供電部門提供的資料，選擇本廠最優供電電壓等級總降壓變電所設計主接線設計短路電流計算主要電器設備選擇主要設備主變壓器繼電保護設計配電裝置設計防雷接地設計只要求方案設計成果設計說明書設計圖紙二*總降壓變電站電氣主接線圖主變壓器繼電保護展開圖專題子課題題目：內容：

2、設計論文指導教師：簽字主管教學院長：簽字 2005年 9 月 13日 設計任務書*廠總降壓變電所及配電系統設計根底資料1、全廠用電設備情況負荷大小用電設備總安裝容量：6630kW計算負荷10kV側有功：4522 kW 無功：1405kVar各車間負荷統計見表81負荷類型本廠絕大局部用電設備均屬長期連續負荷，要求不連續供電。停電時間超過兩分鐘將造成產品報廢；停電時間超過半小時，主要設備，電爐將會損壞；全廠停電將造成嚴重經濟損失，故主要車間及輔助設施均為I類負荷。(3) 本廠為三班工作制，全年工作時數8760小時，最大負荷利用小時數5600小時。全廠負荷分布，見廠區平面布置圖。圖81表81 全廠各

3、車間負荷統計表序號車間名稱負荷類型計算負荷Pjs(kW)Qjs(kVar)Sjs(kVA)123456789空氣壓縮車間熔制成型模具車間熔制成型熔制車間后加工磨拋車間后加工封接車間配料車間鍋爐房廠區其它負荷一廠區其它負荷二共計同時系數全廠計算負荷IIIIIIIII-IIIII-III7805605906505603604204004404760954522180150170220150100110168200144897140580058061468658037443443448349854735.242、電源情況工作電源本廠擬由距其5公里處的A變電站接一回架空線路供電，A變電站110kV母線

4、短路容量為1918MVA，基準容量為1000 MVA，A變電站安裝兩臺SFSLZ131500kVA110kV三圈變壓器，其短路電壓U高中=10.5%，U高低=17%，U低中=6%。詳見電力系統與本廠聯接圖圖82。圖81 廠區平面布置示意圖 82 電力系統與本廠聯接示意圖供電電壓等級，由用戶選用35kV或10kV的一種電壓供電。最大運行方式：按A變電站兩臺變壓器并列運行考慮。最小運行方式：按A變電站兩臺變壓器分列運行考慮。備用電源擬由B變電站接一回架空線作為備用電源。系統要求，只有在工作電源停電時，才允許備用電源供電。功率因數供電部門對本廠功率因數要求值為：當以35kV供電時，cos=0.9當以

5、10kV供電時，cos=0.95電價供電局實行兩部電價。根本電價：按變壓器安裝容量每1千伏安每月4元計費。電度電價：35kV =0.05元kWh 10kV =0.06元kWh線路的功率損失在發電廠引起的附加投資按每千瓦1000元。前 言電力工業對我國社會主義建立、工農業生產和人民生活影響很大，因此，提高電力系統運行的可靠性，保證平安供電是從事電力設計的重要任務。電氣設備除要承受正常工作電壓、電流外，還要承受異常和故障情況下的過電壓、大電流的沖擊。電力系統在運行中可能發生各種故障或出現各種不正常運行狀態，從而在電力系統中引發事故，故障一旦發生，能迅速而有選擇性切除故障單元，是保證電力系統平安經濟

6、運行的有效方法之一。本次設計是在學習電力系統分析、電力系統繼電保護、發電廠電氣局部、電力系統自動裝置原理等專業學科的根底上，結合實際對35kV變電站電氣局部供電方案進展經濟性、可靠性的綜合比擬，著重對電氣主接線的選擇、短路電流的計算、設備的選型及保護配置、原理、整定計算進展闡述，掌握一次設備選擇、了解地方變電站接線方式以及繪制變電站的主接線圖、保護回路二次接線等，本次設計也旨在加強和提高電力系統一次設備的運行和技術管理水平，我通過對三年學習進展總結和應用，在本次設計中找到一個理論聯系實際的切入點，提高了本人的業務水平，以便在生產過程中更好地解決實際問題，保證設備平安、穩定、經濟運行。由于時間倉

7、促和本人水平有限，在設計中存在不少錯誤，懇請教師提出珍貴意見，謝謝！目 錄 畢業設計的目的和內容7第二章 高壓供電系統設計7第一節 概述8第二節 主接線設計的原則8第三節 供電系統的設計方案8第三章 總降壓變電所的設計21第一節 電氣主接線設計21第二節 短路電流計算22第三節 主要電氣設備選擇30第四節 配電裝置設計37第五節 主變壓器繼電保護設計39第六節 防雷接地設計48摘要本次通過對35kV總降壓站繼電保護及主接線的設計，對所學專業知識的內容進展全面總結和應用，提高了我的專業技術水平，使我在以后的生產過程中能更好地理論聯系實際，保證了設備平安、經濟、穩定運行。關鍵詞 35kV 變電站

8、設計第一章 畢業設計的目的和內容通過三年的專業根底知識學習，加深了我對專業知識的穩固和提高，為了對專業知識有更深一步的了解和認識，通過畢業設計來加強對發供電電氣設備設計的選擇原則、設計方案、接線方式、設備選型、保護配置及平安接地保護的認識與了解，運用所學的根本理論知識，獨立地完成了設計任務，以到達理論聯系實際的目的。第二章 高壓供電系統設計第一節 概述高壓供配電裝置的設計主要以平安、可靠運行為原則，同時兼顧運行的經濟性與靈活性。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經過技術、經濟論證比擬前方可確定。一、可靠性：平安可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最根本的要

9、求；二、靈活性：電氣主接線應能適應各種運行狀態，并能靈活地進展運行方式的轉換；三、經濟性：主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理，主要從以下幾方面考慮：投資省，占地面積少，電能損耗少。 根據提供的設計資料，本變電所有兩路電源，正常運行時一路運行一路備用。全所9回出線有7回為類負荷，且對供電可靠性要求較高，停電時間超過兩分鐘即會造成產品報廢，停電時間超過半小時主要設備、鍋爐將會損壞；全廠停電將造成嚴重的經濟損失。本廠為三班工作制，全年工作時數8760小時，最大負荷利用小時數5600小時。另外，備用電源由B變電站引入，要求只有在工作電源停電時才允許備用電源供電。供電局實行兩部電價：

10、根本電價按變壓器安裝容量每千伏安每月4元，電度電價：35kV按0.05元/kWh，10kV按0.06元/kWh。計費；線路功率損失在發電廠引起的附加投資按每千瓦1000元計算。第二節 主接線設計的原則主接線的設計，必須結合電力系統、發電廠和變電所的具體情況，全面總結分析，經過技術與經濟比擬，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設計的根本原則是以設計任務書為依據，執行國家的技術經濟政策、技術規定，從全局出發，結合工程的實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、等各項技術要求的前提下，兼顧運行和檢修的方便，盡可能地就地取材，節省投資。第三節 供電系統的設計方案一、供電方案的擬定本所電源進線可為35kV或10

11、kV的兩路，按照要求正常情況下一路運行，一路備用。配電母線為10kV，負荷出線有9回，且對供電可靠性要求較高，停電時間超過兩分鐘即會造成產品報廢，因此考慮配電母線采用單母線分段接線，為了提高供電可靠性，10kV擬采用成套開關柜單層布置。而對于電源進線，則可取兩路35kV、兩路10kV一路35kV一路10kV，為此得出了三種不同的方案。1、方案一:工作電源與備用電源均采用35kV電壓供電。在這個方案中，總降壓變電所內裝設兩臺主變壓器。工廠總降壓變電所的高壓側接線方式可采用單母線分段接線和內橋接線。顯然，從技術經濟上比擬，內橋接線優于單母線分段接線，故采用內橋接線作為本方案的接線方式。2、方案二:

12、工作電源與備用電源均采用10kV電壓供電，兩路電源進線均采用斷路器控制。3、方案三:工作電源采用35kV電壓供電，用架空線路引入總降壓變電所，裝設一臺主變壓器。備用電源采用10kV電壓供電，35kV降壓后接在10kV的一段配電母線上，備用電源接在10kV的另一段配電母線上。三個方案的主接線圖如下：方案分析比擬工廠供電設計不僅要滿足生產工藝提出的各項具體要求，保證平安可靠的供電，而且應力求經濟合理,投資少，運行維護費用低。對此，需要對上述三個方案進展技術和經濟比擬，選擇一個經濟合理的最正確方案。技術經濟比擬一般包括技術指標、經濟計算和有色金屬消耗量三個方面。方案的優點和缺點分析1方案一 工作電源

13、和備用電源均采用35kV供電優點：供電電壓高，線路功率損耗少，電壓損失小，調壓問題易解決，要求的功率因數值低，所需補償容量小，可減少投資，供電的平安可靠性較高。缺點：工廠內要設總降壓變電所，占用的土地面積多，總降壓變電所要裝設兩臺主變壓器，投資及運行維護費用高。2方案二 工作電源和備用電源均采用10 kV供電優點：工廠內不設主變壓器，可以簡化接線，降低了投資及運行維護費。工廠內不設總降壓變電所，可以減少占地面積，減少管理人員及維護工作量。缺點：供電電壓低，線路的功率損耗增大，電壓損失也大，要求的功率因數值高，需增加補償裝置及相關的投資，工廠內設總配電所，供電的平安可靠性不如35kV。3方案三

14、工作電源采用35kV供電，備用電源采用10kV供電。本方案的技術經濟指標介于方案一和方案三之間。但是由于原始資料要求兩路電源正常時只用一路供電，工作電源停運時方用備用電源供電。因此該方案較好，因為備用電源供電時間較少，所以該方案既能滿足供電可靠性要求，投資也相對較少。1、技術指標計算1.1方案一 根據全廠計算負荷為4735.24kVA，考慮原始資料要求兩路電源正常時只用一路供電，工作電源停運時方用備用電源供電，本方案選用5000 kVA的變壓器兩臺，型號為SJL1500035，電壓為3510kV，查表得到變壓器的主要技術數據：空載損耗P0=6.9kW ，短路損耗Pk=45kW阻抗電壓Uk% =

15、7 ， 空載電流I0% =1.1 變壓器的有功功率損耗Pb=nP0 +Pk(Sjs/Sbe)2n n為變壓器臺數：n=2 正常運行時備用變壓器充電備用；Sjs=4735.24kVA ；Sbe=5000 kVA 所以，變壓器的有功損耗Pb=26.9 +45(4735.24/5000)2=54kW變壓器的無功功率損耗Qb=n(I0%100)Sbe+(1/n) (Uk%100) Sbe (Sjs/S)2= 21.11005000+71005000 (4735.24/5000)2=424kVar一臺變壓器運行的有功損耗=PbP0=54-6.9=47 kW一臺變壓器運行的無功損耗=Qb-1.1/100*

16、5000=424-55=369 kVar35kV線路的功率：Pjs=Pjs+PbP0=4522+54-6.9=4569kWQjs=Qjs+Qb-1.1/100*5000=1405+424-55=1774 kVarSjs=4901kVAIjs=SjsUe1= 490135=80.9A35kV線路的功率因數：cos= PjsSjs= 45694901=0.93導線在運行中，因其中有電流流過，將使導線溫度升高。溫度過高，將會降低導線的機械強度，加大導線接頭處的接觸電阻，增大導線的弧垂。為保證導線在運行中不致過熱，要求導線的最大負荷電流必須小于導線的允許載流量，即IjsIu*。按照國家電線產品技術標準

17、規定，經過查表，35kV線路選用LGJ35鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為2.5米。查表得：r0=0.85km ,*0=0.417km 。工作電源電壓損失：u1=r0PjsL1+ *0QjsL1Ue1 (L=5 km) =0.8545695+ 0.4171774535 = 0.66 kVu1355%=1.75 kV ，電壓損失合格。備用電源電壓損失：u2=r0PjsL2+ *0QjsL2Ue1 (L=7 km) =0.8545697+ 0.4171774735= 0.92 kVu2355%=1.75 kV ，電壓損失合格。方案二 根據全廠計算負荷Sjs=4735.24kVA，可以計算出10kV線

18、路的負荷電流Ijs=Sjs/Ue2=4735.24/10=273A它的功率因數：cos= PjsSjs=4522/4735.24=0.95根據導體的發熱條件，10kV線路選用LGJ70鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為1.5米。查表得：r0=0.46km ,*0=0.365km 。電壓損失：u1=r0PjsL+ *0QjsLUe2 (L=5 km) =0.46 45225+ 0.3651405510 = 1.3 kV電壓損失過大，為了降低電壓損失，10kV線路考慮選用LGJ120的鋼芯鋁絞線架設。查表得：r0=0.27km ,*0=0.335km電壓損失為：u1=r0PjsL+ *0QjsLUe2

19、 (L=5 km) =0.27 45225+ 0.3351405510= 0.85kV同理：u2=0.27 45227+ 0.3351405710=1.18 kVu2u1105%=0.5 kV ，電壓損耗仍然偏高。只有通過提高供電側電壓才能保證供電電壓。1.2.方案三 正常運行時以35kV單回路供電，10kV線路作為備用電源。根據全廠計算負荷為4735.24kVA，廠內總降壓變電所設一臺容量為5000 kVA的主變壓器，型號為SJL15000/35 ，查表得到變壓器的主要技術數據：空載損耗P0=6.9kW ，短路損耗Pk=45kW阻抗電壓Uk% =7 ， 空載電流I0% =1.1 變壓器的有功

20、功率損耗Pb=nP0 +Pk(Sjs/Sbe)2n n為變壓器臺數：n=1 ；Sjs=4735.24kVA ；Sbe=5000 kVA 所以，Pb=16.9 +45(4735.24/5000)2=47kW變壓器的無功功率損耗Qb=n(I0%100)Sbe+(1/n) (Uk%100) Sbe (Sjs/S)2= 11.11005000+71005000 (4735.24/5000)2=369kVar35kV線路的功率：Pjs=Pjs+Pb=4522+47=4569 kWQjs=Qjs+Qb=1405+369=1774 kVarSjs=4901kVAIjs=SjsUe1= 490135=80.9

21、A35kV線路的功率因數：cos= PjsSjs= 45694901=0.93導線在運行中，因其中有電流流過，將使導線溫度升高。溫度過高，將會降低導線的機械強度，加大導線接頭處的接觸電阻，增大導線的弧垂。為保證導線在運行中不致過熱，要求導線的最大負荷電流必須小于導線的允許載流量，即IjsIu* 。按照國家電線產品技術標準規定，經過查表，35kV線路選用LGJ35鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為2.5米。查表得：r0=0.85km ,*0=0.417km 。35kV工作電源電壓損失：u1=r0PjsL1+ *0QjsL1Ue1 (L=5 km) =0.8545695+ 0.4171774535 =

22、 0.66 kVu1355%=1.75 kV ，電壓損失合格。10kV備用線路僅考慮一級負荷之用，一級計算負荷為3868.5kVA ，可計算出10kV備用線路的負荷電流IjsIjs=Sjs/Ue=3868.5/10=223.35 A按導體的發熱條件選用LGJ120鋼芯鋁絞線架設，幾何均距確定為1.5米，查表得每公里的電阻值r0=0.27,每公里的電抗值*0=0.335 。可計算出 10kV備用線路的電壓損失：u2=r0PjsL+ *0QjsLue2 (L=7 km) =0.27 37247+ 0.3351047.6710= 0.95kV要求電壓損失為：105%=0.5 kV ，作為備用電源由于

23、所用時間少，根本滿足要求；另外也可通過提高供電側電壓來保證。通過對三個方案的技術指標分析計算，可知：方案一 ：供電可靠，運行靈活，線路損失小，但因裝設兩臺主變壓器和三臺35kV斷路器，致使投資增大。方案二 ：工作及備用電源均采用10kV，無須裝設主變壓器，投資小，但線路損耗大，電壓損失嚴重，無法滿足一級負荷長期正常運行的要求，故不予考慮。方案三 ：介于方案一和方案二之間，正常運行時，線路損耗低，電壓損失小，能滿足一級負荷長期正常運行的要求。35kV線路故障或檢修時，10kV備用線路運行期間，電壓損失較大，但這種情況較少，且時間不長，從設備投資來看，方案三比方案一少一臺主變壓器和兩臺35kV斷路

24、器，投資降低。至于備用線路電壓損失問題，可采用適當提高線路導線截面的方法來降低電壓損失或適當提高供電側電壓。因此，將方案一與方案三再作進一步的經濟計算比擬。經濟計算經濟計算包括根本建立投資和年運行費兩大項?；ㄍ顿YZ基建投資一般采用供配電系統中各主要設備從訂貨到安裝完成所需的全部工程費用的綜合投資指標表示。所謂綜合投資，包括設備本體價值、輔助設備及配件材料費和設備的試驗調試費用、土建及安裝費用，也包括設備的運輸費。年運行費用F年運行費是指設備投入運行后維持正常運行每年所付出的費用，一般包括以下四項：設備的折舊費用Fz ；設備維護管理費Fw；年電能損消耗用FA；年根本電價費FJ。整個供電系統的年

25、運行費F=Fz+Fw+FA+FJ 。方案一和方案三的基建投資和年運行費見表14，經濟比擬見表5。表1 方案一的投資費Z1工程說明單價萬元數量費用 萬元線路綜合投資LGJ351.005+712.00變壓器綜合投資SJL15000/357.00214.0035kV斷路器SW235/10002.0636.18電壓互感器及避雷器JDJJ-35+FZ-350.9221.84功率損耗引起附加投資3Ijs2r0L10-3+Pb1000元/kW137.4513.745合計47.765表2 方案一的年運行費F1工程說明費用 萬元線路折舊費按線路投資的3.4%計算0.41線路維護費按線路折舊費的100%計算0.4

26、1變電設備折舊費按投資的5.8%計算1.28變電設備維修費按投資的5.8%計算1.28線路電能損耗F*=380.920.85556000.0510-310-42.34變壓器電能損耗Fb=26.98760+454985/5000256000.0510-41.85根本電價費用500012410-424合計31.57表3 方案三的投資費Z3工程說明單價 萬元數量費用 萬元線路綜合投資LGJ-35+LGJ-1201.00+1.355+714.45變壓器綜合投資SJL15000/357.0017.0035kV斷路器SW235/10002.0612.06電壓互感器及避雷器JDJJ-35+FZ-350.92

27、10.92功率損耗引起附加投資3Ijs2r0L10-3+ Pb1000元/kW130.4513.045合計37.475表4 方案三的年運行費F3工程說明費用 萬元線路折舊費按線路投資的3.4%計算0.49線路維護費按線路折舊費的100%計算0.49變電設備折舊費按投資的5.8%計算0.58變電設備維修費按投資的5.8%計算0.58線路電能損耗F*=380.920.85556000.0510-310-42.34變壓器電能損耗Fb=6.98760+454985/5000256000.0510-41.55根本電價費用500012410-424.00合計30.03表5 方案一與方案三的經濟比擬費用 方

28、案方案一方案三差額萬元投資Z萬元47.76537.47510.3年運行費F萬元31.5730.031.54由經濟計算比擬結果可知，方案三的綜合投資及年運行費均低于方案一。從供電的可靠性、靈活性、經濟性綜合考慮，決定采用方案三，即正常運行時以35kV單回路供電，備用電源采用10kV線路供電。第三章 總降壓變電所的設計第一節 電氣主接線設計通過對以上資料的分析及方案的比擬，為了滿足保證供電可靠、調度靈活及各項技術要求，兼顧運行、維護方便，盡可能地節省投資，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持平安可靠與經濟適用的前提下。10kV配電系統采用單母線分段接線以提高供電可靠性?？傮w來說，本次設計根據前

29、面的技術經濟比擬選擇方案三，正常運行時采用35kV供電，35kV供電系統故障或檢修時，采用10kV備用電源系統供電。10kV配電系統采用上述的單母線分段接線。為此，所選定的主接線見電氣主接線圖具有如下特點：1、總降壓變電所設一臺主變壓器，型號為SJL15000/35。以35kV架空線從電力網中引入作為工作電源。在變壓器的高壓側裝設一臺SW235型少油斷路器，便于變電所的控制和維修。2、主變壓器低壓側經少油斷路器型號為SN1010接在10kV母線的一個分段上。另一路以10kV架空線引入作為備用電源，也經少油斷路器型號為SN1010接在10kV母線的另一個分段上。3、總降壓變電所的10kV側采用單

30、母線分段接線，選用LMY型硬鋁母線，用10kV少油斷路器將母線分段。4、各車間的一級負荷都由兩段母線供電，以提高供電的可靠性。5、根據規定，備用電源只有在主電源停運及主變壓器故障或檢修時，才能投入使用。因此，在正常運行方式下，主變壓器兩側開關合上，10kV母線分段開關合上，備用電源開關斷開。在備用電源開關上裝設備用電源自動投入裝置APD，當工作電源故障時，自動投入備用電源，保證一級負荷車間的正常供電。6、主變壓器檢修時，只需合上10kV備用電源進線開關，就可實現一級負荷車間的正常供電。第二節 短路電流計算對擬訂的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進展短路電流計算。 一、短路點確實定 為了選擇高

31、壓電氣設備，整定繼電保護，需要計算總降壓變電所35kV側、10kV母線以及廠區高壓配電線路末端即車間變電所高壓側的短路電流。但是，由于工廠廠區不大，總降壓變電所到最遠的車間距離不過幾百米，因此，10kV母線與10kV配電線路末端的短路電流差異較小。故只計算主變壓器高壓側和低壓側兩邊的短路電流，即短路點確定在主變壓器的上下壓兩側如圖1示。二、短路電流計算圖1 短路電流計算接線圖1、短路電流計算等值電路圖1根本等值電路：2最大運行方式的等值電路圖：3最小運行方式的等值電路圖：2、短路電流計算計算各元件的電抗標么值 設基準容量為Sj=1000MVA，基準電壓 Uj1=37kV，Uj2=10.5kV，

32、根據條件就可以求出元件的電抗標么值：電源：三圈變壓器：計算時按正值計算線路：變壓器雙線圈：計算d1點短路電流35kV側最大運行方式下：短路電流Id1短路電流有效值標么值最大運行方式下d1點短路電流：最大運行方式下d1點短路沖擊電流：最大運行方式下d1點短路沖擊電流有效值：最大運行方式下短路容量：最小運行方式下：短路電流Id1短路電流有效值標么值最小運行方式下d1點短路電流：最小運行方式下d1點短路沖擊電流：最小運行方式下d1點短路沖擊電流有效值：最小運行方式下d1點短路容量：計算d2點短路電流10kV側最大運行方式下：短路電流Id2短路電流有效值標么值最大運行方式下d2點短路電流：最大運行方式

33、下d2點短路沖擊電流：最大運行方式下d2點短路沖擊電流有效值：最大運行方式下d2點短路容量：最小運行方式下：短路電流Id2短路電流有效值標么值最小運行方式下d2點短路電流：最小運行方式下d2點短路沖擊電流：最小運行方式下d2點短路沖擊電流有效值：最小運行方式下d2短路容量：三、短路電流計算結果表序號短路點運行 方式短路電流IdkAIkA沖擊電流ickA短路容量SdMVA135kVd1最大4.1910.7269最小2.857.27183210kVd2最大3.17.9156最小2.87.1451第三節 主要電氣設備選擇一、設備選擇概述正確地選擇電器是使電氣主接線和配電裝置到達平安、經濟運行的重要條

34、件。在進展電器選擇時，應根據工程實際情況，在保證平安、可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術、新工藝，并注意節省投資，選擇適宜的電器。電器要能可靠地工作，必須按正常工作條件進展選擇，并按短路狀態來校驗熱穩定和動穩定。三、35kV側高壓電氣設備的選擇其主要設備包括：高壓斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器和避雷器。1、35kV斷路器選擇1、高壓斷路器的選擇及校驗原則高壓斷路器的選擇主要考慮以下五個方面： 斷路器種類和型式的選擇一般35kV回路的斷路器多項選擇用少油斷路器，也可用多油斷路器或真空斷路器。額定電壓選擇UNUNS額定電流選擇INIma*開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr，不

35、應小于實際開斷瞬間的短路次暫態電流I/INbr I 短路關合電流選擇為了保證斷路器在關合短路時的平安，斷 路器的額定關合電流iNc1不應小于短路電流最大沖擊值iimiNc1 iim斷路器的校驗則需要校驗其熱穩定和動穩定： 熱穩定校驗It2t Qk 動穩定校驗ies iim235kV斷路器的選擇主變35kV供電回路最大持續工作電流為IN=SN/UN =5000/35=82.48A根據規定，在發電機、調相機、變壓器回路一般考慮1.05倍的額定電流，因此 Ima* =1.05 IN=1.0582.48=86.6AUN=35kV根據35kV斷路器的UN、Ima*及安裝在屋外的要求，查表，可選擇SW2-

36、35/600型斷路器。取短路計算時間tk=4s根據上面計算出的短路電流值為：I=I2s=I4s= I.=4.2kA iC=10.7kA短路電流周期分量的熱效應QpQp= tk/12I2+10 Itk/2 2+ Itk 2 =44.2 2+104.2 2+ 4.22/12 =70.56kA2s由于設計手冊規定：遠離發電廠的變電所和配電網無需考慮非周期分量的影響，故不計非周期熱效應。因此短路電流引起的熱效應Qk= Qp=70.56kA2s下表中列出了斷路器的有關參數，并與計算數據進展比擬。斷路器選擇結果表計算數據SW2-35/600斷路器UNs35kVUN35kVIma*86.6AIN600AI4

37、.2kAINbr6.6kAiim10.7kAiNc117kAQk70.56 kA2sIt2.t6.624=174.24kA2siim10.7kAies17kASd269MVASN400MVA由選擇結果可見各項條件均能滿足，故所選SW2-35/600型少油斷路器合格。2、35kV隔離開關選擇隔離開關是發電廠中常用的電器，它可以在電氣設備檢修時，將被檢修設備與電源電壓隔離，以保證檢修的平安；也可以與斷路器配合使用，根據需要實現發電廠的倒閘操作；還可以分合一些小電流電路。其選擇及校驗原則如下：種類和形式的選擇一般35kV及以上的屋外中型配電裝置多采用三柱式隔離開關。額定電壓選擇UNUNS額定電流選擇

38、INIma*4 熱穩定校驗It2t Qk5 動穩定校驗ies Iim由于選擇的隔離開關為總降壓變電所主變壓器回路隔離開關，因此其最大持續工作電流Ima*和短路電流引起的熱效應Qk與上述選擇斷路器時一樣，即UNS=35kVIma*=86.6AQk= 70.56kA2s根據總降壓變電所主變壓器回路隔離開關的UNS、Ima*及安裝在屋外的要求，查表，可選擇GW5-35G/600-72型屋外隔離開關。下表中列出了隔離開關的有關參數，并與計算數據進展比擬。隔離開關選擇結果表計算數據GW5-35G/600-72型隔離開關UNs35kVUN35kVIma*86.6AIN600AQk70.56 kA2sIt2

39、.t1624=1024kA2siim10.7kAies72kA由表中可以看出，所選GW5-35G/600-72型屋外隔離開關合格。3、35kV電壓互感器的選擇電壓互感器應按以下技術條件選擇一二次電壓應滿足要求；應根據裝設地點和使用條件選擇種類和型式；應根據接入的測量儀表、繼電器和自動裝置等設備對準確度等級的要求確定準確度；容量和二次負荷；接線方式，在滿足二次電壓和負荷要求的條件下，電壓互感器應盡量采用簡單接線。35kV側進線裝設電流表3只，電壓表1只，功率表1只，有功電度表和無功電度表各1只。二次側負荷如下表所示：35kV電壓互感器二次負荷儀表名稱儀表型號電壓線圈數目每個線圈消耗功率VAcos

40、負荷AB相BC相PabQabPbcPbc電壓表ITI-V14.514.5功率表IDI-W20.7510.750.75有功電表DS-I21.50.380.571.390.571.39無功電表D*-I21.50.380.571.390.571.39合計6.392.781.892.78求各相負荷：Sab=6.97 VASbc=3.36 VACosab=Pab/Sab=6.39/6.97=0.92 ab=23.07Cosbc=Pbc/Sbc=1.89/3.36=0.56 bc=55.94A相負荷為：PA=1/Sabcosab30 =1/6.97cos23.0730=3.99 WQA=1/Sabsina

41、b30 =1/6.97sin23.0730=0.49 VarB相負荷為：PB=1/Sabcosab+30+ Sbccosbc30 =1/6.97cos23.07+30+ 3.36cos55.9430=4.16 WQB=1/Sabsinab+30+ Sbcsinbc30 =1/6.97sin23.07+30+ 3.36sin55.9430= 4.07 VarC相負荷為：PC=1/Sbccosbc+30 =1/3.36cos55.94+30=0.14 WQC=1/Sbcsinbc+30 =1/3.36sin55.94+30=1.94 Var可見，B相負荷較大，故應按B相總負荷進展選擇：SB=5.8

42、2 VA查表可選JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器，其0.5級的二次繞組額定容量為150VA 。由于B相負荷較大，故按照B相總負荷進展校驗SB=5.82150/3=50 VA故所選JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器滿足要求。4、35kV側電流互感器的選擇為便于設備的安裝、運行、維護及檢修，35kV系統的電流互感器全部選擇成一致，按最大短路電流回路來校驗。35kV側電流互感器校驗二次負荷表儀表名稱儀表型號電流線圈數目A相B相C相VAVAVA電流表ITI-A130.1230.1230.12功率表ITI-W21.450.0581.450.058有功電表DS-120.50.020.50.02無功電

43、表D*-120.50.020.50.02合計5.450.21830.125.450.218根據電流互感器安裝處的電網電壓35kV、最大工作電流86.6A和安裝地點的要求，查表初選LCW-35型油浸式電流互感器，因所選電流互感器除用于電流測量和繼電保護外，還用于電度計量，故應選用0.5級，其二次負荷額定阻抗為2，互感器變比為150/5，動穩定倍數Kes=100，熱穩定倍數Kt=65 。由上表可以看出，A、C相負荷最大，為Sn=5.45 VA，其阻抗為ra=Sn/I2n2= 5.45/52 =0.218 電流互感器接線為不完全星型接線，連接線的計算長度Lc=L，則SLc/Zn2-ra-rc=1.7

44、510-8100/2-0.218-0.1=1.8mm2選用標準截面為2.5mm2的銅線。熱穩定校驗：KtIN12= 650.152=95.0670.56kA2s動穩定校驗：IN1Kes=0.15100=21.210.7 kA故所選LCW-35型電流互感器滿足要求。四、10kV側電氣設備選擇1、變壓器低壓側及備用電源進線設備的選擇10kV側電氣設備選擇參數比擬表 設備名稱型號計算數據 斷路器SN10-10隔離開關GN6-10T/600電壓互感器JDJ-10電流互感器LAT-10-300/5UN=10kV10 kV10 kV10 kV10 kVIN=273A600A600A600A300/5Aic

45、=7.91kA52kA52kA52kA57kASk=56MVA350 MVAI2tj= 37.94 kA2s1632 kA2s2000 kA2s2000 kA2s900 kA2s根據列表比擬，各種條件均滿足，故所選設備合格。10kV饋電線路設備的選擇以負荷最大的空氣壓縮車間為例，選用GG-10型高壓開關柜，見下表：10kV饋電線路設備選擇參數表設備名稱計算數據 型號 斷路器SN8-10隔離開關GN8-10電流互感器LAT-10-300/5UN=10kV10 kV10 kV10 kVIN=46A600A400A300/5Aic=7.91kA33kA50kA57.3kASk=56MVA200 MV

46、AI2tj=37.94 kA2s11.624 kA2s1425 kA2s可見，所選設備合格。3、10kV母線的選擇導體類型的選擇10kV設備為戶內成套配電裝置，考慮方便布置、大電流、配線合理等因素，10kV配電裝置采用硬導體。按經濟電流密度選擇截面在正常情況下，各回路的持續工作電流Igma*=1.05In=1.05Sn/Un=1.055000/10 =303.1 A考慮環境條件，查表得綜合校正系數K=0.88Ima*= Igma*/K=303.1/0.88=344.43 A查表，選用3條404mm矩形鋁導體，平放時允許電流為456A，S=160mm2，滿足最大持續工作電流的要求。導體的熱穩定校

47、驗Smin=I=3.082/95103=64.84160 mm2導體的動穩定校驗導體截面系數W=0.167bh2=0.1670.442 =1.07cm3f =1.76ic21/a10-2= 1.767.9121/2510-2=0.044 kg/cm得lma*= 412.6cmGG-10型高壓開關柜一般柜寬為1米，進線柜最寬為1.5米，因此上述校驗滿足動穩定要求。由于采用標準柜，故不必再選擇支持絕緣子。第四節 配電裝置設計一、配電裝置的分類及特點配電裝置是發電廠和變電所的重要組成局部，它是根據主接線的連接方式，由開關電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設備組建而成，用來承受和分配電能的裝置。配

48、電裝置按電器裝設地點不同，可分為屋內和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為裝配式和成套式：在現場將電器組裝而成的稱為裝配式；在制造廠預先將開關電器、互感器等組裝成各種電路成套供給的稱為成套式。屋外式的特點：土建工作量及費用較小，建立周期短；擴建比擬方便；相鄰設備之間距離較大，便于帶電作業；占地面積大；受外界環境影響設備運行條件較差，須加強絕緣；不良氣候對設備維修和操作有影響。屋內式的特點：允許平安凈距小和可以分層布置而使占地面積較??；維修操作不受氣候影響；外界環境影響較小，可減少維護工作量；房屋建筑投資大。成套配電裝置的特點：電器布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，構造緊湊

49、占地面積?。凰须娖髟言诠S組裝成一體，大大減少現場安裝工作量，有利于縮短建立周期，也便于擴建和搬遷；運行可靠性高，維護工作量小；耗用鋼材較多，造價較高。鑒于以上配電裝置的特點，且負荷要求供電可靠性較高，年工作時數較長，為保證平安生產以減小維護工作量，決定選擇屋內成套配電裝置。第五節 主變壓器繼電保護設計一、主設備繼電保護設計原則繼電保護裝置，就是指能反響電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并動作于短路器跳閘或發出信號的一種自動裝置，其根本任務是：1自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其他無故障局部迅速恢復正常運行；2反響電氣元件的不正

50、常運行狀態，動作于發信號、減負荷或延時跳閘。因此繼電保護的設計原則為：滿足四個根本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。故障發生在任何一點，保護均應有選擇性的可靠動作，無死區。主變壓器保護配置現代生產的變壓器，雖然構造可靠，故障時機較少，但在實際運行中，仍有可能發生各種類型故障和異常運行，為了保證電力系統平安連續地運行，并將故障和異常運行對電力系統的影響限制到最小*圍，必須根據變壓器容量大小、電壓等級等因素裝設必要的、動作可靠性高的繼電保護裝置。根據規定，容量5000kVA的變壓器應裝設以下保護：瓦斯保護。電流速斷保護。過電流保護。主變絕緣監視。三、主變壓器保護展開圖各套保護的展開圖如下：四

51、、主變壓器保護說明瓦斯保護氣體保護是保護油浸式變壓器內部故障的一種主要保護裝置。按規定，800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓器均應裝設氣體保護。氣體保護裝置主要由氣體繼電器構成。當變壓器油箱內部出現故障時，電弧的高溫會使變壓器內的油分解為大量的油氣體，氣體保護就是利用這種氣體來實現保護的裝置。目前，國內采用的氣體繼電器有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種型號。常用的開口杯擋板式氣體繼電器的構造示意圖及工作原理示意圖如下：變壓器正常運行時，氣體繼電器容器內充滿了油，上下開口油杯產生的力矩小于平衡錘產生的力矩，開口杯處于上升位置，如圖a所示，上下兩對干簧觸點處于斷開位置

52、。當變壓器內部發生輕微故障時，產生的氣體較少，氣體緩慢上升，聚集在氣體繼電器容器上部，使繼電器內油面下降，上開口油杯露出油面，上開口油杯因其產生的力矩大于平衡錘的力矩而處于下降位置，上干簧觸點閉合，如圖b所示，發出報警信號，稱為輕瓦斯動作。當變壓器油箱內部發生嚴重故障時，產生大量的氣體，油汽混合物迅猛地從油箱通過聯通管沖向油枕。在油汽混合物沖擊下，氣體繼電器擋板被掀起，使下開口油杯下降，上下干簧觸點閉合，如圖c所示，發出跳閘信號，使變壓器兩側斷路器跳閘，稱為重瓦斯。假設變壓器油箱嚴重漏油，隨著氣體繼電器內的油面逐漸下降，首先上油杯下降，從而上干簧觸點閉合，發出報警信號，接著下油杯下降，從而下干

53、簧觸點閉合，如圖d所示，發出跳閘信號，使斷路器跳閘。氣體保護的原理接線圖及氣體繼電器的安裝圖如下。從原理接線圖上可看出：當變壓器內部發生輕微故障時，氣體繼電器KG動作，上觸點閉合，發出輕瓦斯動作預告信號。當變壓器內部發生嚴重故障時，氣體繼電器KG下觸點閉合，啟動中間繼電器KM，使斷路器跳閘線圈YR動作，斷路器跳閘，同時信號繼電器KS發出重瓦斯跳閘信號。為了防止重瓦斯動作時，氣體繼電器因油氣混合物沖擊引起下觸點抖動，利用中間繼電器觸點1-2進展自保持，以保證斷路器可靠跳閘。變壓器在運行中進展濾油、加油、換硅膠時，必須將重瓦斯保護改投信號，防止重瓦斯保護誤動。氣體繼電器安裝圖說明：如圖氣體繼電器安

54、裝在變壓器的油箱與油枕之間的聯通管道上。為了使變壓器內部發生故障時產生的氣體能通暢地通過氣體繼電器而排往油枕，要求在變壓器安裝時應有1-1.5%傾斜度；在制造變壓器時，聯通管對油箱上蓋也應有2-4%的傾斜度。變壓器的氣體保護動作后，運行人員應立即對變壓器進展檢查，查明原因，可在氣體繼電器頂部翻開放氣閥，用干凈的玻璃瓶收集氣體，通過分析氣體性質可判斷出發生故障的原因和處理要求，見下表：氣體繼電器動作后的氣體分析和處理要求氣體性質故障原因處理要求無色、無臭、不可燃變壓器含有空氣允許繼續運行灰白色、有劇臭、可燃紙質絕緣物燒毀應立即停電檢修黃色、難燃木質絕緣局部燒毀應停電檢修深灰色或黑色、易燃油內閃絡

55、、油質炭化分析油樣，必要時檢修電流速斷保護。變壓器電流速斷保護的接線、工作原理與線路電流速斷保護一樣。它是一種不帶時限的過電流保護，實際中電流速斷保護常與過電流保護配合使用。當線路發生短路，流經繼電器的電流大于電流速斷的動作電流時，電流繼電器動作，其常開觸點閉合，接通信號繼電器和中間繼電器，動作發訊和使斷路器跳閘。以下圖所示為變壓器定時限過電流保護和電流速斷保護接線圖。定時限過電流保護和電流速斷保護均為兩相兩繼電器式接線。變壓器電流速斷保護的動作電流，與線路的電流速斷保護相似，應躲過變壓器二次側母線三相短路時的最大穿越電流。變壓器電流速斷保護的靈敏度校驗，與線路速斷保護靈敏度校驗一樣，以變壓器

56、一次側最小兩相短路電流進展校驗，靈敏系數應大于或等于2，假設電流速斷保護的靈敏度不滿足要求，應裝設差動保護。過電流保護。變壓器過電流保護裝置的接線、工作原理和線路過電流保護的接線、工作原理完全一樣。變壓器過電流保護的電流整定值按躲過最大負荷電流整定。變壓器過電流保護動作時間的整定與線路過電流保護一樣，按級差原則整定。變壓器過電流保護的動作時限應比二次側出線過電流保護的最大動作時限大一個t ，一般取0.5-0.7秒。變壓器過電流保護的靈敏度校驗按最小運行方式下變壓器二次側發生兩相短路時一次側的穿越電流校驗。主變絕緣監視。當變電所出線回路較少或線路允許短時停電時，可采用無選擇性的絕緣監視裝置作為單相接地的保護裝置。如以下圖所示：在變電所每段母線上，裝設一只三相五柱式電壓互感器，在接成Y形的二次繞組上接3只相電壓表，在接成開口三角形的二次繞組上接一只電壓繼電器。當系統正常運行時，三相電壓對稱，3只相電壓表讀數近似相等，開口三角形繞組兩端電壓近似為零，電壓繼電器不動作。當系統發生單相接地故障時，接地相對地電壓近似為零，該相電壓表讀數近似為零，非故障相對地電壓升高3倍，非故障相的兩只電壓表讀數升高，近似為線電壓。同時，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為100V，電壓繼電器動作，發出單相接地信號，以便運行人員及時處理。因此，絕緣監視裝置又稱為零序電壓保護。運行人員可根據接地信號和電