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1、河南机电高等专科学校毕业设计论文,论文题目:CY市110KV变电站二次设计,摘要,电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。为了满足社会发展的需要,需要在CY地区新建一座110KV变电站。以35KV电压供乡镇企业和农业用电，以10KV电压供工业用电。设计要求采用两回110KV进线,35KV出线4回及备用2回，10KV出线9回及备用2回，基于上述条件，变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当
2、地的实际情况。形式上采用独立变电站。在本变电站的设计中，分为对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、主接线、短路电流计算、电力系统继电保护等部分的分析计算。在110kv侧的线路保护中采用电流保护，35KV侧采用电流保护，10kv侧采用电流保护构成对该电站的线路保护。而在主变压器保护中采用纵联差动、瓦斯保护、过负荷保护等方式构成主变压器的保护。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。变电站的设计是按照本地区510年后的用电量的满负荷的容量设计的，不必为将来因为容量小而再重建或扩容，一次设计到位，减少了投资，并为变电站的安全稳定供电提供了保障。本文设计的变电站为110kv
3、变电站，其下级负荷为35kv级和10kv级工业及其它负荷。这些负荷不仅包括乡镇企业、农业、工业部门，也有政府、医院等非工业部门。,ABSTRACT,The power industry is a basic industry and the national economy of the first industrial development of the national economy,it is a coal,oil,natural gas,hydropower,nuclear energy,wind energy,once converted to electricity this
4、secondary energy industries for the national economy other departments rapid and stable development of adequate motivation reflect their level of development is an important symbol of the countrys economic development level.To meet the needs of social development,the need for a new 110KV transformer
5、 stations in the region of CY.To 35KV voltage for township enterprises and agricultural electricity,to 10KV voltage for industry electricity.Design requirements using two 110KV back into line.To 35KV project,goes back to stand-by 4to2.To 10KV project,goes back to stand-by 9to 2,for the above conditi
6、ons,transformer stations designed to meet state design standards basis to consider local realities.Form a separate transformer stations.The transformer stations in the design,analysis and load into the overall analysis of transformer stations,transformer stations,the main transformer selection,the m
7、ain wire,short circuit current calculations.110kv side in the use of current lines to protect protection adjacent to the current 35kv and 10kv power lines in the protection of a protection.And the uses of vertical in the main transformers protect the affordability,gas protection,a way of protecting
8、a main transformer load protection.In the context of ensuring the reliability of electricity supply,reduce accidents and reduce operating costs.Transformer stations designed in accordance with the region 510 years after consumption of the design load capacity,not for the future because the capacity
9、of small and then reconstruction or capacity expansion,a design in place,reducing investment and to the security and stability of electricity transformer stations provided protection.The design for 110kv substation transformer stations,the lower class load for 35kv and 10kv industrial and other load
10、s.These include not only such as township enterprises load,agricultural,and industrial sectors,there are government and hospitals,and other non-industrial sectors.Key words:110KV transformer substation，Current protection,Relay protection,Reliability.,绪 论,电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能
11、、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分，所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站是电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分，其运行情况和容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，可能造成停电等事故，给生产和生活带来很大不利。因此，变电站保护的可靠性、灵敏性等指标在整个电力系统中对于供电十分重要。变电站内的高压配电室、变压
12、器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据被保护设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到某一值时起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的，这样不仅保护了各负荷设备的安全、利于延长设备的使用寿命、降低了设备的投资，而且提高了供电的可靠性。这对于提高工农业生产效率是十分有效的，工业产品的效率提高意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等
13、。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。,第1章 变电站的设计分析,1.1 变电站的总体分 该变电所位于CY市郊东南郊，交通便利，变电所的东边为10KV负荷密集区，主要有棉纺厂、食品厂、柴油机厂、开关厂及部分市区用电。变电所以西主要有35KV的水泥厂、化肥厂及乡镇其它用电。该变电所所址海拔185m,地势平坦，为轻地震区。气象条件：年最高气温40,年最低气温10，年平均温度12,最热月平均最高温度34,最大复水厚度b=10mm，最大风速30m/s,属于我国第六标准气象区。1.2 变电站的负荷分析 根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，即一级负荷、二级负荷、三级负
14、荷。等级不同，对电力系统供电可靠性与稳定性的要求也不同。如果停电，一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型的 设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的发展，负荷等级不同，对供电的要求也不相同：对于一级负荷，必须有二个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应
15、该由二个独立电源点供电。对于二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。,第二章 变电站主变压器的选择,2.1主变容量选择 根据“35110KV变电所设计规范”主要变压器的台数和容量，应根据地区供电的条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该
16、变压器的15以上，主要变压器宜采用三线圈变压器。(1)主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。(2)根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主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、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压器应能保证全部负荷的60。(3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。,2.2 变压器型式的选择,2.2.1 相数的选择2.2.2 绕组数和绕组连接方式的选择2.2
17、.3 主变阻抗和调压方式的选择2.2.4 主变压器的冷却方式2.2.5 变压器各侧电压的选择2.2.6 全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决,2.3 电气主接线设计,2.3.1 电气主接线的设计要求变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部分。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单、灵活、操作方便和节约投资等要求。主接线设计的基本要求为：(1)供电的可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。(2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方
18、便，便于变电所的扩建。(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。(4)简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。(5)设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修。参考35110KV变电所设计规范第条：变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。,2.3.2 主接线选择原则,(1)投资省 主接线应简单清晰，以节省开
19、关电器数量，降低投资；要适当采用限制短路电流的措施，以便选用价廉的电器或轻型电器；二次控制与保护方式不应过于复杂，以利于节约二次设备及电缆的投资。(2)占地面积少 主接线设计要为配电布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积减少。同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电所，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。(3)电能损耗少 在发电厂或变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量、和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。因此，主接线的设计必须根据电力系统，发电厂或变电站的具体情况，全面分析正确处理好各方
20、面的关系，通过技术经济比较，合理的选择主接线方案，决定电压等级和出线回数。我们在比较各种电气主接线的优劣时，主要考虑其可靠性、灵活性、经济性三个方面。我们可以遵循以下原则来满足其可靠性、灵活性及经济性。首先，在比较主接线可靠性的时候，应从以下几个方面考虑：(1)断路器检修时，能否不影响供电；(2)线路、断路器或者母线故障，以及母线或隔离开关需要检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对、类用户的供电；(3)变电站全部停电的可能性；(4)大型机组突然停电时，对电力系统稳定性的影响与后果因素。其次，电气主接线在满足可靠性与灵活性的前提下做到经济合理，应主要从各个方面考虑，来满足其
21、经济性。,2.3.3 主接线形式确定,随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用，变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1台半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。参考35110KV变电所设计规范第条：35110KV线路为两回及以下时，宜采用桥形线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形单母线或单母分段的接线形式，110KV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。第条：在采用单母线、分段单母线或双母线的35110KV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可以设置旁路设施。当有
22、旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接线，当110KV线路为6回及以上，3563KV线路为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器，主变压器35110KV回路中的断路器，有条件时，亦可接入旁路母线，采用断路器的主接线不宜设旁路设施。第条：当变电站装有两台主变时，610KV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。综合以上规程规定，结合本变电站的实际情况，110KV侧有4回出线（近期2回，远景发展2回），35KV侧有6回出线（近期4回，远景发展2回），10KV侧有11回出线（近期9回，远景发展2回）。又由前面的变电站分析
23、部分和负荷情况分析部分，该变电站在整个电力网络中处于重要的地位，各侧均不允许断电。,110KV侧接线方案,根据要求可以草拟以下两种方案：方案项目方案I 单母分段接线方案II 单母分段带旁母接线可靠性用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠性高。用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高。灵活性当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。经济性
24、接线简单,运行设备少，投资少，年运行费用少。接线简单，增加了设备,投资较方案较高。由比较结果知，这两种方案都有较好的可靠性和灵活性。由于本变电站在整个系统中占有较重要的地位，要求保证某些重要的用户不可中断供电，故要求系统有更好的供电可靠性。根据35110KV变电所设计规范第条规定:变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求进行综合考虑，110KV侧宜采用方案2。,35KV侧 接线方案,由分析可以知道，35KV 电压级，综合考虑主接线的基本要求，合理考虑市区电力负荷的基本情况以及市区的经
25、济状况。根据35110KV变电所设计规范第条规定：35110KV线路为两回及以下时，宜采用桥形线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形单母线或单母分段的接线形式通过比较，最后选择第(2)方案，即采用单母分段的电气主接线形式。这种主接线形式能够满足市郊对电力负荷的用电要求，考虑了今后随着经济的发展，还有扩建的可能，另外，在此用电负荷中有少量的一级负荷和二级负荷。方案项目方案I单母分段带旁母接线方案II 单母分段接线可靠性用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高。用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同
26、段引出两个回路,可靠，适合用于屋内布置，可采用手车式断路器，这样可保证进出线检修时不中断供电。灵活性当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电，且扩建方便。经济性占地面积大，多一旁路增加了投资。占地面积小，但小车投资多。,10KV侧 接线方案,由表中分析可以知道，10KV 电压等级，综合考虑主接线的基本要求，合理考虑市区电力负荷的基本情况以及市区的经济状况，根据35110KV变电所设计规范第条规定：当变电站装有两台主变时，610KV侧宜采用分段单母线。通过
27、比较，最后选择第(I)方案，即采用单母分段接线的电气主接线形式。这种主接线形式能够满足市区各级电力负荷的用电要求，考虑了今后随着经济的发展，还有扩建和扩展的可能，另外，由于进出线回路数比较多，且各回路出线的负荷等级中一，二级负荷较多。因此，选择了单母分段接线的主接线形式。综上分析可以得出：CY市区新建变电站的电气主接线形式可以设计为:110KV电压级采用单母线分段带旁母的主接线形式，35KV电压级采用单母线分段的主接线形式，10KV电压级采用单母分段的主接线形式。方案项目方案I 单母分段接线方案II 单母分段带旁母接线可靠性用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电
28、，可靠性高。用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高。灵活性当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。经济性接线简单,运行设备少，投资少，年运行费用少。接线简单，增加了设备,投资较方案较高。,第3章 短路电流的计算,3.1 短路电流的危害 在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电
29、动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行瓦解。3.2 计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数：I 次暂态短路电流，用来做为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时
30、的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。I 三相短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。S 次暂态三相短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。,3.3 短路电流的计算,为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响，做出一下规定：(1)所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。(2)认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的变化而变化。(3)输电线路的分布电容略去不计。(4)每一个电压级采用平均
31、电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。唯一例外的是电抗器，应该采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否则，误差偏大。(5)计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗，因为这些元件X/3R时，可以略去电阻的影响。只有在短路点总电阻大于总电阻的1/3时才加以考虑，此时采用Z=X。(6)短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。有关感应电动机对电力系统三相短路冲击电流的影响：在母线附近的大容量电动机正在运行时，在母线上发生三相短路，短路点的电压立即降低。此时，电动机将变为发电机运行状态，母线上电
32、压低于电动机的反电势。(7)在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并。(8)以供电电源为基准的电抗标幺值3,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。3.4 短路电流计算结果：表3-1 短路电流计算结果表短路点I（KA）Itk/2(KA）（KA）（KA）（KA）110母线母线母线,第4章 线路保护,4.1 引言电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。继电保护的装设应符合可靠性、安全性、选择性和速动形四个基本要求。设计应满足继电保护和安全自动装置技术规程（SDJ683），但针对该区域变电站其自身的特点，因此应根据电缆系统的特点制定合理的
33、保护方案，力求做到可靠、简单、经济并适当考虑电网的发展。系统的设备和线路应有主保护和后备保护以及必要的辅助保护。主保护能快速并有选择地切除被保护区域内的故障。后备保护在主保护或断路器拒动时，切除故障。后备保护又分为近后备保护和远后备保护两种形式：远后备保护是指当主保护或断路器拒动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备。近后备指当主保护拒动作时，由本设备或线路的另一套保护实现后备，当断路器拒动作时由断路器失灵保护实现后备。辅助保护当需要另外切除线路故障或消除方向功率死区时可采用由电流速断保护构成的辅助保护。,4.2 输配电线保护,4.2.1 概述设计的线路保护应满足继电保护和全自动装置技术规程SD
34、J6-83等有关专业技术规程的要求。输电线路的主保护以动作时间上划分为全线瞬时动作及按阶梯时限特性动作两类。当要求对线路全线任何地点的任何故障均能瞬时具有选择性切除时爱用全线瞬时动作的保护作为主保护，例如各种反线路两侧电气量变化从而实现全线有选择性动作的纵联差动保护。当电网允许线路一侧以保护第二段时限切除故障时，也可采用具有阶梯时限特性的保护作为主保护，如距离保护，电流保护等。送电线路的后备保护分为远后备和近后备两类，一般采用远后备。表4-1 远后备和近后备比较表远后备近后备构成方式以相邻元件的保护特性对本元件内部故障有一段灵敏系数来起后备作用。如相邻元件的距离电流电压方向保护等，但各类差动保
35、护不能作为相邻元件的后备。每一元件都有独立的主保护和后备保护而不依靠相邻的保护起后备作用，必要时装设断路器失灵保护以防止断路器拒动。优点简单，同时考虑了所有的有可能发生的保护环节的故障（包括断路器、保护本体、交直流电源）后备范围较广动作快、保护得灵敏系数高；构成方式与整定计算简单，可适应于复杂电网缺点由于助增重用使对相邻元件的后备保护的灵敏系数有所不足，造成配合困难或无选择性由相邻元件后备切除故障时，动作时间长，停电范围大复杂，网络难以实现每一元件装设两套保护及防止断路器失灵保护，使二次回路复杂装设失灵保护使相邻保护配合时限增加不能防止操作电源故障应用范围一般用于110KV以下电网一般用于22
36、0KV以上电网,4.2.2 35KV及以下线路的保护装设原则,35KV电网属于中性点非直接接地系统，其中性点或经消弧线圈接地或不接地，对于相间短路和单相短路均应装设相应的保护。一般由具有阶梯时限特性的多段式保护构成，对于重要的短线路或者是保护灵敏系数不满足要求的线路，可增设线路纵差保护；后备保护采用远后备方式。中性点非直接接地的系统中发生单点接地时，一般情况下保护不跳闸只发信号，允许电网带一接地点运行12h。为此，相间短路保护按两相式接线，一般都接在A、C两相上，以保证在不同线路上发生两点接地故障时有2/3的机会只切除一条线路，另一条线路可照常供电。对简单的电网来说，可采用三段式电流保护，I段
37、II段采用电流速断作为线路主保护，III段采用过电流保护作为后备保护。如保护不能同时满足速动性和灵敏度的要求，速断保护也可无选择性动作，但应以自动重合闸装置来补救。此时，速断保护应躲开降压变低压侧母线的短路，对于复杂的电网应采用距离保护。对于并列运行的平行双回线路，装设横纵差动保护（横纵方向差动保护或电流平衡保护）作为主保护。以接于两回线电流之和的阶段式电流保护作为两回线同时运行的后备保护。对于复杂网络中的短线路，一般采用带辅助导引线的纵差动作为主保护，以带方向的或不带方向的电流保护作后备保护。对时常过负荷的电缆线路或电缆与架空线路混合线路装设带时限动作于信号的过负荷保护；必要时也可动作于跳闸
38、。鉴于上述原则，结合本站的实际负荷情况和自身的特点，故决定采用电流三段保护。,4.3 线路的整定计算,35KV线路将以水泥厂供电线路进行电流三段进行整定。由负荷资料可知，该厂的最大远景负荷为2MW，线路长为20KM，。10KV线路将以棉纺厂供电线路为例进行整定计算；由负荷资料可知：远景最大负荷为2MW，线路长为3.5KM，。4.3.1 在最大运行方式下的短路电流1.选择基准容量=1000MW 2.计算系统各元件的标幺值：为了计算的简便，各种线形的单位电抗统一选0.4/kM。因系统的计算电抗大于3.5，故点短路电流周期分量的有名值为：,4.3.2 在最小运行方式下的短路电流,选择基准容量=100
39、0MW 在最小运行方式下，因两台变压器单独运行，故等值系统图中变压器的参数取各侧绕组电抗标幺值。因系统的计算电抗大于3.5，故当点短路电流周期分量的有名值为：,4.3.3 35KV线路电流保护的整定,.第一段无时限电流速断保护(1)保护的一次起动电流按躲过本线路末端三相短路时，流过保护装置的最大短路电流整定：,4.3.4 10KV线路电流保护整定,1.无时限电流速断保护(1)保护的一次起动电流按躲过本线路末端三相短路时，流过保护装置的最大短路电流整定：,第5章 电力系统的保护,5.1 引言电力系统的继电保护主要包括变压器的保护、线路的保护、母线的保护、电容器保护等。本章主要介绍变压器是电力系统
40、中十分重要的供电元件。变压器故障对电力系统的影响是相当的大，它将影响系统的正常运行和供电的可靠性。因此，对变压器应装设必要的保护装置，包括主保护和变压器后备保护。变压器的故障一般可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括绕组的匝间短路、接地短路、相间短路、以及铁心的烧损等。油箱外部故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路故障。另外，还有变压器的不正常运行状态等。,5.1.1 变压器装设的保护,因上述变压器的故障和不正常运行状态等一系列问题，故变压器一般装设下列继电保护装置：变压器油箱内部故障和油面下降的瓦斯保护。容量为800KVA及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内
41、部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时作用于信号；当产生大量的瓦斯时，瓦斯保护应动作于断开变压器各电源侧断路器。容量为400KVA及以上的车间内油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。1.瓦斯保护整定：(1)一般气体继电器气体容积整定范围为250-300立方厘米，变压器容积在1000KVA以上时，一般正常整定为250立方厘米，气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。(2)重瓦斯保护油流速度的整定重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为，再整定流速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流速整定为时，保护反映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
42、流的影响，在导油管中油流速度约为。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，故主变的瓦斯保护可将油流速度整定在1m/s左右。,2.纵联差动保护：,反映变压器绕组和引出线相间短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护。(1)容量为6300KVA以下的变压器，可装设电流速断保护作为变压器相间短路保护的主保护。(2)容量为6300KVA以上的变压器，应装设纵联差动保护作为变压器的主保护而以过电流保护作为其后备保护。(3)后备保护。过电流保护，用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑短路时可能出现的过负荷。复合电压（包括负序电压及线电压）启动的过电流保护。负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护，
43、用于6300KVA及以上的升压变压器。当选择以上保护灵敏性、选择性不能满足要求时，可选择阻抗保护作后备保护。,5.1.2 变压器电流速断保护,对于2000-10000KVA及以下较小容量的变压器，可采用电流速断保护作变压器的主保护。电流速断保护装设在变压器的电源侧，当电网为中性点不直接接地系统时，电流速断保护按两相式接线；否则按三相式接线。为了提高保护对变压器高压侧因出线接地故障的灵敏系数，可采用两相三继电器式接线。5.1.3 变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响，使差动继电器中有不平衡电流流过，且这些不平衡电流
44、远比发电机及线路差动保护的大。因此，减小或消除不平衡电流对差动保护的影响是变压器差动保护中很重要的问题之一。规程中规定：对于6.3KVA及以上厂用工作变和并行运行的变压器10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器应装设纵联差动保护，对于高压侧电压为330KV及以上变压器，可装设双重的纵联差动保护。纵联差动保护应符合下列要求：1.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；2.应在变压器过励磁时不误动作；3.差动保护范围应包括变压器套管及引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。,5.1.4 变压器后备保护,相间后备保护配置是为了防止变压器外部故障引起的过电流及作为变压器主
45、保护的后备，变压器应装设后备保护。保护采用带低电压或不带低电压闭锁的过电流保护。如果灵敏度不够，可采用带复合电压闭锁的过电流保护。1.对于单侧电源的变压器。后备保护装设于电源侧，作为差动保护、瓦斯保护的后备或相邻元件的后备。2.对于多侧电源的变压器，变压器各侧均应装设后备保护；作为变压器差动保护的后备，要求它动作后启动总出口继电器。作为各电压侧母线和线路的后备保护，要求它动作后跳开本侧的断路器，作为变压器断路器与其电流互感器之间死区故障的后备保护。,5.1.5 变压器过负荷保护,由于变压器的过负荷一般是三相对称的，因此，过负荷保护只需接入一项电流，各侧的过负荷保护均经过同一时间继电器延时发出信
46、号。保护的安装地点应能够反应变压器所有绕组的过负荷情况，对于双绕组升压变压器，过负荷保护通常装设在低压侧。对于双绕组降压变压器，过负荷保护装设在高压侧。5.2 变压器差动保护整定计算计算变压器各侧的一次及二次电流值，并选择电流互感器的变比，如表所示。表5-1变压器和互感器各侧电流值名称：各侧数值额定电压：额定电流CT接线方式：DdyCT一次电流计算：1375选用CT变比：CT二次额定电流,5.4 纵差保护的整定计算,1躲过变压器励磁涌流 2躲开电流互感器二次回路断线时变压器的最大负荷电流 3.躲开外部短路时的最大不平衡电流：,各公式如下,5.5 母线保护,母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件
47、，母线发生故障，将使连接在母线上所有的元件停电，后果极为严重。根据有关规程规定，以下情况应装设专用母线保护：1.对发电厂和变电站的200500KV电压的母线应装设能快速有选择地切除故障的母线保护，并考虑实现保护的双重化。2.110KV单母线，重要发电厂或110KV以上重要变电站，根据系统稳定要求，需要快速切除母线上的故障时应装设专用的母线保护。3.3566KV电力网中主要变电站的3566KV双母线或分段单母线需要快速有选择地切除一段或一组母线上的故障时，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。4.对于变电所310KV分段或不分段的单母线，如果接在母线上的出线不带电抗器，或对中、小容量变电所接在母线
48、上的出线带电抗器并允许带时限切除母线故障时，不装设专用母线保护。母线故障可利用装设在变压器断路器的后备保护和分段断路器的保护来切除。当分段断路器的保护需要带低压起动元件时，分段断路器上可不装设保护，而利用变压器的后备保护以第一段时限动作于分段断路器跳闸。应可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统，只反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。,第六章 总 结,本次设计的主要任务是CY市郊110KV变电站的设计，设计
49、的内容主要是电气二次部分的设计和计算。本设计首先对电力系统和变电站进行总体分析；其次选择主变压器的选择；然后确定变电站电气主接线的型式，并在此过程中进行系统的短路电流计算等。在具体计算后，进行电力系统继电保护的设计。继电保护首要是保证系统安全可靠，同时要综合考虑保护的方式、系统运行的方式和短路点的选择，在此基础上进行整定计算（110KV线路、35KV线路、10KV线路）。在设计过程中要对相关图纸（主接线图、自动装置）进行选择和绘制。本次设计是在学习了相关专业课程：发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护原理、高电压技术等专业课的基础上进行的基本性的设计。本次设计使我在走出校园前对具体的工
50、程设计有细致的了解，并掌握一定的工程设计方法，尤其是在各种工程数据方面有了一个更深刻的认识，同时使得我们在今后的工作和学习中能够更好的对设备的选择，以及参数的查找和运用起到了一个很好的开端和先例。在本设计过程中也遇到不少问题，比如在进行短路电流计算时短路点的选择，若选择不当就会给计算过程复杂，在整定计算中系统运行方式的选择、短路电流的计算、各种保护的选择、以及保护定值的计算等方面遇到了一系列的问题，在老师的细心指导和同学们的帮助下进行设计方案比较、计算、查找相关资料，对遇到的困难一一解决，对此有了深入细致的了解，为以后的工作打下了坚实得基础。为了使系统的可靠性不断提高，这就要求我们要具有很高的
