网络教育毕业设计,110kV变电站设计.pdf

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1、-.-业 设 计（论题目110kV 变电站设计.）.考试资料毕文-.-目目录录摘要 I1.电气主接线设计 11.1 电气主接线设计概述11.1.1、对电气主接线的基本要求11.1.2 变电站电气主接线的设计原则21.1.3 电气主接线设计步骤21.2 电气主接线的基本形式41.3 电气主接线选择 42.变电站主变压器选择 72.1 主变压器的选择 82.1.1 主变压器台数的选择82.1.2 主变压器容量的选择82.1.3 主变压器型号的选择92.2 主变压器选择结果 93.短路电流计算 103.1 短路的危害 103.2 短路电流计算的目的103.3 短路电流计算方法 104电气设备的选择

2、104.1 导体的选择和校验 114.2 断路器和隔离开关的选择及校验124.3 电压互感器和电流互感器的选择134.3.1 电流互感器的选择 134.3.2 电压互感器的选择 135 继电保护的配置 145.1 继电保护的基本知识145.2110kv 线路的继电保护配置145.3 变压器的继电保护 145.4 母线保护 155.5 备自投和自动重合闸的设置165.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用165.5.2 自动重合闸装置 166.防雷与接地方案的设计166.1 防雷保护 166.1.1 直击雷保护 166.1.2侵入波保护 176.2 接地装置的设计 17主要参考文献 18-.考

3、试资料-.-摘摘要要随着高新技术的发展和应用，对电能质量和供电可靠提出了新的要求，高压、超高压变电站的设计和运行系统必须适应这种新形势，因此，改善电网结构，提高供电能力与可靠性以及综合自动化程度，以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目标。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用。为了保证在送变电过程中的供电可靠性，首先要满足的就是变电所的设计规 X。进入 21 世纪后，我国电力仍将以较高的速度和更大的规模发展，电源和电网建设的任务仍很重。作为发电厂和用户的中间环节，变换和分配电能的重要组成部分，将面临电力体制改革和技术创新能力的双重挑

4、战，如何合理的设计一个变电站，使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需要，促使电网互联 X 围的不断扩大，是这次设计的主要目的。关键词：关键词：110KV110KV 变电站设计变电站设计-.考试资料-.-1.1.电气主接线设计电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。1.11.1

5、电气主接线设计概述电气主接线设计概述1.1.11.1.1、对电气主接线的基本要求、对电气主接线的基本要求现代电力系统是一个巨大的、严密的整体，各个发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足一下基本要求。（1）运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（2）具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的

6、推出设备。切除故障停电时间短，影响X 围就最小，并且再检修时可以保证检修人员的安全。（3）操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不但不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或者不必要的停电。（4）经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽可能的发挥经济效益。（5）具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主接线时还应考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要

7、取决于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。-.考试资料-.-1.1.21.1.2 变电站电气主接线的设计原则变电站电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行和维护的方便，尽可能地节省投资，就进取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。他与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气

8、设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理他们之间的关系，合理的选择主接线方案。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的，设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。(1)接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥型接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在 110220kv 配电装置中，当出线为2 回时，一般采用桥型接线，当出线不超过4 回时，一般采用单母线接

9、线，在枢纽变电站中，当 110220kv 出线在 4 回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制 610kv 出线上的短路电流，一般可采用下列措施：1.变压器分列运行 2.在变压器回路中装置分裂电抗器。3.采用低压侧为分裂绕组的变压器。4.出线上装设电抗器。(2)断路器的设置：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。(3)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够 的资料时，可采取下列数据：1.最小负荷为最大负荷的 6070%，如主要农业负荷时则取 2030%；2.负荷同时率取 0.850.9，当馈

10、线在三回以下且其中有特大负荷时，可取 0.951；3.功率因数 一般取 0.8；.线损平均取 5%。1.1.31.1.3 电气主接线设计步骤电气主接线设计步骤（1）分析原始资料1.本工程情况包括变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。2.电力系统状况-.考试资料-.-包括电力系统近期及远景规划（510 年），变电站在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。主变压器中性点接地方式是一个综合问题，他与电压等级、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

11、、系统供电的可靠性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。我国一般对 35kv 及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统，对110kv 就以上高压系统，皆采用中性点直接接地系统，有称大电流接地系统。3.负荷情况包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据，电力负荷预测工作是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础。对电力负荷的预测不仅应有短期负荷预测，还应有中长期负荷预测，对电力负荷预测的准确性，直接关系着发电厂和变电站电气主接线设计成果的质量，一个优良的设计，

12、应能经受当前及较长远时间（510 年）的检验。4.环境条件包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响，特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差较大，应予以重视。5.设备制造情况这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等质量汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可靠性。（2）主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可拟定出若干个主接线方案（近

13、期和远景）。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留 23 个技术上相当，有能满足任务书要求的方案，再进行经济比较，结合最新技术，最终确定出在技术上合理、经济山可行的最终方案。（3）短路电流计算和主要电气设备选择对选定的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。（4）绘制电气主接线对最终确定的电气主接线，按照要求，绘图。-.考试资料-.-1.21.2 电气主接线的基本形式电气主接线的基本形式主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种接线方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回馈线中所传输的容量也不一样，因而

14、为便于电能的汇集和分配，再进出线较多（一般超过 4 回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂和变电站。有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。1.31.3 电气主接线选择电气主接线选择依据原始资料，经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压侧有 4 回出线，其中两回备用，宜采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6 回出线，其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线

15、分段接线方式，低压侧有 11 回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案：方案一：110kv 侧采用双母线接线方式，35kv 侧采用双母线接线方式，10kv 侧采用单母线分段接线方式。110kv 侧采用双母线接线方式，优点是运行方式灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。缺点是，操作复杂，容易出现误操作，检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电，任一母线故障仍会短时停电，结构复杂，占地面积大，投资大。10kv 侧采用单母线分段接线方式，供给市区工业与生活用电，由于一级负荷占 25%左右，二级

16、负荷占 30%左右，一级和二级负荷占 55%左右，采用单母线分段接线方式，优点是接线简单清晰，操作方便，造价低，扩展性好，缺点是可靠性灵活性差。方案一主接线图如下：-.考试资料-.-方案一主接线图如下：图 1-1 方案一主接线图方案二：110kv 侧采用双母线接线方式，35kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv 侧采用单母线分段接线方式35kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，优点是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性增加，缺点是，增设旁路母线后，配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离开关的数目，接线复杂，投资增大。方案

17、二的主接线图如下：-.考试资料-.-图 1-2方案二主接线图方案三：110kv 侧采用双母线接线方式，35kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线方式-.考试资料-.-方案三的主接线图如下：图 1-3方案三主接线图对于上述三种方案综合考虑：变电站选定的站址条件较好，土地较为平整、充裕，地震裂度6 度以下，为轻微地震区，年最高气温+40.4，年最低气温-2.1，最高日平均温度+33.5，年平均雷电日 90 天,属于我国第 V 标准气象区。因此 110kv 侧采用单母线分段接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要求，对于35kv 及 10kv 侧，采用单母

18、线分段接线方式。综合各种因素，宜采用第三种方案。2.2.变电站主变压器选择变电站主变压器选择主变压器的选择：再各级电压等级的变电站中，变压器是主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发、利用、节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的台数、容量和型号，提高网络的经济运行将具有明显的经济效益。-.考试资料-.-2.12.1 主变压器的选择主变压器的选择2.1.12.1.1 主变压器台数的选择主变压器台数的选择在变电站设计过程中，一般需要装设两台主

19、变压器，防止其中一台出现故障或检修时中断对用户的供电。对 110kv 及以下的终端或分支变电站，如果只有一个电源，或变电所的重要负荷有中、低压侧电网取得备用电源时，可只装设一台主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体情况装设 24 台主变压器，以便减小单台容量。因此，在本次设计中装设两台主变压器。2.1.22.1.2 主变压器容量的选择主变压器容量的选择1、主变容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所，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的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当

20、一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%（220kV 及以上电压等级的变电所应满足 70%）的全部最大综合计算负荷，以及满足全部 I 类负荷S和大部分 II 类负荷S(220kV 及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部 I 类负荷S和 II 类负荷S)，即（n 1）SN(0.60.7)Smax和（n 1）SN S S（4-1）最大综合计算负荷的计算：mPimaxSmax Ktcos(1%)（4-2）ii1式中，Pimax各出线的远景最大负荷；m 出线回路数；cos i各出线的自然功率因数；Kt同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一

21、般在 0.80.95 之间；%线损率，取 5%。因此，由原始材料可得：35kv 侧：S1(2 23 2.51.5 2)/0.9 14.44MVA10kv 侧：S2 2.5/0.782.5/0.782.5/0.751.5/0.731.5/0.731/0.751.5/0.781.5/0.82/0.81/0.781/0.78 24.053MVA则总的负荷为：S总S1S238.493MVA-.考试资料-.-取Kt=0.85，则：Smax 0.8538.4931.05 34.355MVA则，SN 0.7Smax 0.734.355 24.0485MVA因此主变容量为：SN 24.0485MVA2.1.3

22、2.1.3 主变压器型号的选择主变压器型号的选择1.相数选择变压器有单相变压器组和三相变压器组。在 330kv 及以下的发电厂和变电站中，一般选择三相变压器。单相变压器组由三个单相的变压器组成，造价高、占地多、运行费用高。只有受变压器的制造和运输条件的限制时，才考虑采用单相变压器组，因此在本次设计中采用三相变压器组。2.绕组数选择：在具有三种电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的 15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所内需要装无功补偿设备时，主变压器宜选用三绕组变压器。3.绕组连接方式的选择：变压器绕组的联结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

23、中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号 Y 表示，如果将中性点引出则用表示，对于中低压绕组则用及表示；高压绕组为三角形联结时，用符号表示，低压绕组用表示。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大，危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响。2.22.2 主变压器选择结果主变压器选择结果根据以上计算和分析结果，查发电厂电气主系统可得，选择的主变压器型号为：SFSZ9-25000/110。主要技术参数如下：额定容量：250

24、00kVA额定电压：高压11081.25%（kv）；中压38.522.5%（kv）；低压10.5（kv）连接组别：YN/yn0/d11空载损耗：21.8（kw）短路损耗：112.5kw空载电流：0.53%阻抗电压（%）：高中:US(12)%10.5；中低US(23)%6.5；高低US(31)%17.5，因此-.考试资料-.-选择 SFSZ9-25000/110 型变压器两台。3.3.短路电流计算短路电流计算3.13.1 短路的危害短路的危害（1）通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起他们的损坏或缩短他们的使用寿命。（3）电

25、力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解。3.23.2 短路电流计算的目的短路电流计算的目的在变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下一个方面：（1）电气主接线的比较（2）选择、检验导体和设备（3）在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。3.33.3 短路电流计算方法短路电流计算方法在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，发生单

26、相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择检验电气设备的短路计算中，以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k 表示。在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出求等效总阻抗，在换算

27、成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。4 4电气设备的选择电气设备的选择在电力系统中，虽然各种电气设备的功能不同，工作条件各异，具体选择方法和-.考试资料-.-校验项目也不尽相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选择包括：导线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择，避雷器的选择。4.14.1 导体的选择和校验导体的选择和校验裸导体应根据具体情况，按导体截面，电晕（对 110kV 及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同时也应注意环

28、境条件，如温度、日照、海拔等。一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。导体的选择校验条件如下：一、导体截面的选择：1、按导体的长期发热允许电流选择Ial Imax(6-1)当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期允许电流应该用下式修正Ial KIal(6-2)式中K综合修正系数。不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为K al(6-3)al式中,al导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为70C；导体的额定环境温度，裸导体一般为25C。F(al

29、)由载流量Ial可得，正常运行时导体温度为R2Imax（al）2（6-4）Ial必须小于导体的长期发热最高允许温度70C2、按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在 20 米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。经济截面积用下式计算：-.考试资料-.-S ImaxJ式中，Imax正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷；J经济电流密度，常用导体的J值，可根据最大负荷利用时数Tmax，由经济电流密度曲线中查出来。按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经

30、济截面积。二、导体的校验：1、电晕电压校验UcrUmax220kV 采用了不小于 LGJ-300 或 110kV 采用了不小于 LGJ-70 钢芯铝绞线，或220kV 采用了外径不小于30 型或 110kV 采用了外径不小于20 型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。2、热稳定校验按最小截面积进行校验1SminQkKs（6-5）C当所选导体截面积S Smin时，即满足热稳定性要求。4.24.2 断路器和隔离开关的选择及校验断路器和隔离开关的选择及校验高压断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并且经过经济技术方面都比较厚才能确定。根据目前我国高压断路器

31、的生产情况，电压等级在 10Kv220kV 的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。高压断路器选择的技术条件如下：1、额定电压选择：UNUNs（6-6）2、额定电流选择：IN Imax（6-7）3、额定开断电流选择：INbr Ik（6-8）4、额定关合电流选择：-.考试资料-.-iNcl ish（6-9）5、热稳定校验：It2t Qk（6-10）6、动稳定校验：ies ish或Ies Ish（6-11）隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动

32、稳定校验项目与断路器相同。4.34.3 电压互感器和电流互感器的选择电压互感器和电流互感器的选择4.3.14.3.1 电流互感器的选择电流互感器的选择（1）额定电压的选择：电流互感器的额定电压UN不得低于其安装回路的电网额定电压UNs，即UNUNs（6-12）（2）额定电流的选择：电流互感器的额定电流IN1不得低于其所在回路的最大持续工作电流Imax，即IN1 Imax（6-13）为了保证电流互感器的准确级，Imax应尽可能接近IN14.3.24.3.2 电压互感器的选择电压互感器的选择1一次电压U1：1.1UNU1 0.9UN2二次电压U2N：U2N100-.考试资料-.-3准确等级：1 级

33、5 5 继电保护的配置继电保护的配置5.15.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识在变电所的设计和运行中，当电力系统发生故障和不正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的可靠供电，防止电气设备的损坏及事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的，必须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运行情况时，要自动地发出信号以便及时处理，这就是继电保护的任务。5.25.2110kv110kv 线路的继电保护配置线路的继电保护配置距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，

34、在 110220kV 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X 围为本线路长度的 80-85，T约为 0.1S，第二段的保护 X 围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，T约为0.50.6S，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。5.35.3 变压器的继电保护变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性

35、能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，油箱内部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正当工作状态，根据 DL400-91继电器保护和安全起动装置技术规程的规定，变压器应装设以下保护：1、瓦斯保护为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、纵差动保护为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中

36、性点直接接地电网侧绕组和引-.考试资料-.-线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为 6300KVA 以上时；单独运行的变压器，容量为 10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为 6300KVA 以上时。3、复合电压启动的过电流保护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电 X 围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧继续运行。而当内部发生故障时，保护应

37、起到后备作用。复合电压启动的过电流保护，既能反应不对称短路的故障，也能反应对称短路的故障；并且其灵敏度也较高。5.45.4 母线保护母线保护（1）母线保护的要求必须快速有选择性地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，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需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统

38、的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。对发电厂和主要变电所的 310 kV 分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。下列情况下，应装设专用母线保护：必须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时；当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。（2）母线完全电流差动保护及整定计算母线完全电流差动保护常用作单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护。母线上连接的元件都装设有相同变比、相同特性的电流互感器，所有电流互感器的二次绕组的同极性端连接在一起，差动继电器 KD 的绕组和电流互感器的二次绕组并联。母线差动保

39、护 X 围是各电流互感器之间的一次电力设备。正 常 运行 或 外 部 故 障 时，流 入母 线 的 电 流等于流出母线 的电流，即 I2 I3 0。Ik I1流入差动继电器的电流只是由于电流互感器特性不同而引起的不平衡电流，差动继电器不会动作。发生内部故障时，所有带电源的连接元件都会向短路点供给短路电流，这时流入 I2 I3，即故障点的全部短路电流，差动继电器 KD 动作，时继电器的电流为Ik I1-.考试资料-.-连接在母线上断路器全部跳闸。5.55.5 备自投和自动重合闸的设置备自投和自动重合闸的设置5.5.15.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用备用电源自动投入装置的含义和作用备用

40、电源自动投入装置是指当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置，简称备自投。一般在下列情况装设：1、发电厂的厂用电和变电所的所用电。2、有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。3、降压变电所内装有备用变压器或互为备用的母线段。4、生产过程中某些重要的备用机组。该变电所的 10KV 母线为单母分段接线形式，变电所内有两台主变压器，正常运行时为两台变压器分裂运行，其备用方式为互为备用的“暗备用”，因此考虑在母联断路器上装设有备自投装置以提高供电的可靠性。5.5.25.5.2 自动重合闸装置自动重合闸装

41、置电力系统的运行经验表明，架空线路故障大多是瞬时故障。在线路上发生瞬时故障时，线路被保护断开后，由自动重合闸装置再进行一次合闸，恢复供电，从而大大提高供电的可靠性。重合闸在电力系统中有重要的作用：1、大大提高供电的可靠性，减少停电次数，特别时对单侧电源的单回线路尤为显著。2、提高电力系统并列运行的稳定性。3、弥补输电线路耐雷水平将定的影响。在电力系统中，10KV 线路一般不装设避雷线，35KV 线路一般只在进线端 1-2kmX 围内装设避雷线，线路耐雷水平较低，装自动重合闸后，可提高供电可靠性。4、对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，能其纠正的作用。6.6.防雷与接地方案的

42、设计防雷与接地方案的设计6.16.1 防雷保护防雷保护6.1.16.1.1 直击雷保护直击雷保护直击雷过电压：雷电直接击中电气线路、设备或建筑物而引起的过电压，又称直击雷。在雷电的主放电过程中，其传播速度极快（约为光速的50%-10%），雷电压幅值达 10-100MV，雷电流幅值达数百千安，伴以强烈的光、热、机械效应和危险的电-.考试资料-.-磁效应以及强烈的闪络放电，具有强烈的破坏性和对人员的杀伤性。110KV 配电装置、主变压器为户外布置、采用在构架上设置2 支避雷针，及其余设备均为户内布置，采用配电楼屋顶设避雷带，和避雷针联合作为防直击雷保护，确保户外主变压器、110KV 配电装置在其联

43、合保护 X 围内。避雷带采用16 的热镀锌圆钢，避雷针与建筑物钢筋隔离，并采用 3 根引下线与主接地网相连接，连接点与其他设备接地点的电气距离应满足规 X 要求。6.1.26.1.2侵入波保护侵入波保护雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的 50%-70%是由于这种雷电波侵入造成的。因此，在工厂中应予以重视，对其危害给予足够的防护。为防止线路侵入雷电波的过电压，在 110KV 进线，35KV 母线及 10KV 每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，

44、在主变 110KV 侧中性点装设氧化锌避雷器。6.26.2 接地装置的设计接地装置的设计本变电站主接地网以水平接地体加垂直地极构成，水平接地体采用16 热镀锌圆钢，垂直接地极用50502500 和50503000 两种长度的热镀锌角钢，布置尽量利用配电室以外的空地。变电站主接地网的接地电阻应满足 R0.5的要求。根据原始资料有，土壤电阻率为 100 欧，根据公式：R 0.5S取S 10000m2，则有，0.50.51000 0.5 0.5满足S10000如实测接地电阻值不能满足要求，则需扩大接地网面积或采取其他降阻措施。R 所有设备的底座或基础槽钢均采用16 的热镀锌圆钢焊接并接入主接电网，与

45、主接地网可靠焊接。带有二次绕组的设备底座应采用两根接地引下线，与电网两个不同点可靠焊接。施工中应保证避雷针（网）引下线与主接地网的地下连接点至变压器和 10KV 及以下设备的接地线与接地网的地下连接点沿接地体的长度不小于 15m。变电站四周与人行道相邻处，设备与主网相连接的均压带。主控室内采取防静电接地及保护接地措施。-.考试资料-.-主要参考文献主要参考文献1、短路电流实用计算XX 交大，水利电力；2、电力系统分析华中科技大学；3、发电厂电气部分华中科技大学；4、电力工程电气设计手册水利电力部西北电力 XX；5、电气工程电气设备手册（上、下）海科学技术；6、南方电网变电站标准设计中国电力；7、其它有关的图纸和技术规程。-.考试资料