110KV 降压变电站电器部分设计（含图纸版）

目录

1 前言 ....................................................................................................................................................... 1

1.1 本文研究背景............................................................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状......................................................................................................................... 1

1.2.1高压电气设备发展现状 ................................................................................................... 1 1.2.2变电所一次设备主接线方式的现状 ............................................................................... 1 1.2.3变电站综合自动化二次回路现状 ................................................................................... 2 1.2.4 变电站综合自动化的发展现状 ...................................................................................... 2 1.3 研究目的和意义......................................................................................................................... 2 2 110KV变电所初步设计说明书 ......................................................................................................... 3

2.1主变压器选择.............................................................................................................................. 3

2.1.1变压器绕组与调压方式的选择 ....................................................................................... 3 2.1.2变压器相数的选择 ........................................................................................................... 3 2.1.3变压器容量和台数的选择 ............................................................................................... 3 2.1.4变压器的冷却方式 ........................................................................................................... 4 2.2 电器主接线选择......................................................................................................................... 4

2.2.1主接线设计原则 ............................................................................................................... 4 2.2.2主接线方式选择 ............................................................................................................... 5 2.3 短路电流计算............................................................................................................................. 6

2.3.1短路电流计算的目的 ....................................................................................................... 7 2.3.3短路电流计算的步骤 ....................................................................................................... 8 2.3.4短路类型及其计算方法 ................................................................................................... 8 2.4.主变压器的选择.......................................................................................................................... 9

2.4.1电气的选择原理 ............................................................................................................... 9 2.4.2 高压断路器的选择和校验 .............................................................................................. 9 2.4.3 隔离开关选择 .............................................................................................................. 10 2.4.4母线的选择 ..................................................................................................................... 10 2.4.5 电压互感器选择 ............................................................................................................ 11 2.4.6 电流互感器的选择 ........................................................................................................ 12 2.5配置全所的继电保护 ................................................................................................................ 12

2.5.1 110kv侧进出线及母线的继电保护 ........................................................................... 13 2.5.2 35kV侧进出线及母线的继电保护 ........................................................................... 14 2.5.3 10kV侧出线的继电保护 ............................................................................................ 15 2.5.4 变压器的继电保护 ........................................................................................................ 15 2.6 变电站自动化........................................................................................................................... 15

2.6.1变电站自动化的基本概念 ............................................................................................. 15 2.6.2变电站综合自动化系统应能实现的功能 ..................................................................... 16

3 110KV变电所初步设计计算书 ....................................................................................................... 17

3.1短路电流计算............................................................................................................................ 17 3.2断路器的选择............................................................................................................................ 18

3.2.1 110kV侧断路器的选择 ................................................................................................. 18

3.2.2 35kV侧断路器的选择 ................................................................................................... 19 3.2.3 10kV侧断路器的选择 ................................................................................................... 20 3.3 隔离开关的选择....................................................................................................................... 21

3.3.1 110kV侧隔离开关的选择 ............................................................................................. 21 3.3.2 35kV侧隔离开关的选择 ............................................................................................ 22 3.3.3 10kV侧隔离开关的选择 ............................................................................................... 22 3.4电流互感器的选择 .................................................................................................................... 23

3.4.1 110kV进线及母联电流互感器选择 ............................................................................. 23 3.4.2 35kV进线及母联电流互感器选择 ............................................................................ 24 3.4.3 10kV进线及母联电流互感器选择 ............................................................................... 24 3.5 继电保护的配置....................................................................................................................... 25

3.5.1 线路的继电保护配置 .................................................................................................... 25 3.5.2变压器的继电保护 ......................................................................................................... 26 3.6 防雷保护计算........................................................................................................................... 27 4 结论 ................................................................................................................................................... 27 后记： ..................................................................................................................................................... 27 参考文献： ............................................................................................................................................. 28 附录： ..................................................................................................................................................... 30

图一 总平面布置图图 .................................................................................................................. 30 图二：电气设备接线图 .................................................................................................................. 31 图三：避雷针保护范围图： .......................................................................................................... 33

1 前言

1.1 本文研究背景

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节,它担负着电能传递和电能重新分配的繁重任务,是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。本文对110KV区域降压变电所的设计进行了研究。

1.2 国内外研究现状 1.2.1高压电气设备发展现状

随着我国电力系统逐渐向大电网、超高压、大容量等的迅速发展，高压开关设备在近 些年来也都有了很大程度上的发展，并且不断向小型化、无油化、免维护（或者少维护）、 高可靠性等方向发展，高耗能的变电设备也在逐步进行淘汰。近几年来世界上各个国家的 著名的电气设备公司都在相继研制、开发了各种类型的高压或是超高压型GIS组合电器。随着GIS气体封闭式组合电器不断完善及电力系统的需要，全国各地区110kV及以上电压等级的变电站的高压设备选用GIS组合电器已成为110kV变电站的最主要的发展趋势。

国家电力公司目前也正在积极地推广该系列GIS组合电器，并在500kV变电站逐步进行工业性应用试验。这些GIS组合电器运行可靠性高、施工安装简单、节省占地面积和空间、运行维护方便，是高压电气设备未来发展的一个主要方向，也符合我国国情和技术发展的大方向。

1.2.2变电所一次设备主接线方式的现状

通常，110kV变电站最常用的主接线方式主要有：单母线、单母线分段带旁路、单母线 分段、双母线分段带旁路、双母线、1个半断路器接线、线路变压器组接线及桥形接线等。随着生产厂生产的高压电气设备质量的不断提高以及电网可靠性要求的增加，变电站主接线方式简化趋于可能。例如，高压断路器是变电站主要的电气设备，其制造技术再近年来有了很大程度的发展，可靠性也大大提高，维护时间较少甚至免维护。特别是国外一些知名生产厂家的超高压断路器一般均可达到20年左右不大修，更换元件费时也很短。因此，从形式上看，变电站一次系统主接线的发展过程经历了由简单到复杂，再由复杂回到简单的过程。

近期，国内新建的部分110kV电压等级的枢纽变电站的主接线采用双母线不带旁路母线。在采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。而在终端变电站中，应尽量采用线路变压器组接

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线方式等。

1.2.3变电站综合自动化二次回路现状

综合自动化变电站中，二次设备是按每一次电气单元配置，二次接线也是按电气单元，以一对一的方式连接不同电气单元之间，只有保护之间配合的连接，操作闭锁回路需要的连接，相应之间的连接大为减少对变电站的一些公用二次设备和一些不属于各个电气单元的二次设备将它们组合为公用屏。这样，从变电站整体来看,二次回路的接线比较合理,系统性强,也有规律,使运行维护人员易于掌握。

1.2.4 变电站综合自动化的发展现状

变电站综合自动化是在计算机技术及网络通信的基础上发展起来的。国外从80年代初 就开始进行研究开发，迄今为止，各大电力设备生产厂家都陆续地推出了系列产品。如ABB、德国AEG公司、SIEMENTS、法国阿尔斯通公司、美国西屋公司、日本日立等公司，都分别推出自己的变电站综合自动化产品。世界各国新建的变电站也大都是采用了全数字化的二次设备，相应采用了变电站综合自动化技术。并且随着IEC相关标准的不断颁布，工业国家的变电站综合自动化技术已进入规范发展的阶段。我国对变电站综合自动化的研究及设计开发相对于世界发达国家来说比较晚，我国对变电站综合自动化的研究及设计开发相对于世界发达国家来说比较晚，大约从90年代开始，初期阶段主要研制和生产集中式的变电站综合自动化系统。90年代中期，开始研制分散式变电站综合自动化系统，与国外先进水平相比，自动化产品的差距不断减小。许多高校、制造厂家、科研单位以及规划设计、运营部门和基建在学习与借鉴国外先进技术的同时，正在结合我国的实际情况，共同努力继续开发设计更加符合我国国情的变电站综合自动化系统。

1.3 研究目的和意义

通过本课题的设计，熟悉110KV变电站的相关设计知识要点，学习和熟悉变电所电器部分设计的基本方法，是对自己所学知识的一次实际运用和深入理解，同时，也深化了我的业务水平和知识层次，有助于更好的解决以后遇到的问题。随着我国电力工业的迅速发展，对变电站的设计提出了更高的要求，对变电站工作人员的业务水平有更专业化的要求，这就需要我们提高自己的知识水平，不断学习深造，综合运用所学知识，做到学以致用，锻炼我们独立分析解决问题的能

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力，适应我国电力行业发展的内在需求。

2 110KV变电所初步设计说明书

2.1主变压器选择

2.1.1变压器绕组与调压方式的选择

（1）绕组连接方式

参考《电力工程电气设计手册》和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和△型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是△型的，我国110kV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择YN的连接方式，而6-10kV侧采用△型的连接方式。故该110kV

变电站主变应采用的绕组连接方式为：YN，?。 （2）调压方式的确定

变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5％以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到+30％。对于110kV及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。

由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。

2.1.2变压器相数的选择

主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。

2.1.3变压器容量和台数的选择

主变容量一般按变电站建成近期负荷5～10年规划选择，并适当考虑远期10～15年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，从长远利益考虑，本站应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，

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应保证用户的一级和二级负荷。所以每台变压器的额定容量按Sn?0.7Pm为变电所最m，其中P大负荷选择，即Sn=0.7×38.77=27.14kVA这样当一台变压器停用时，也保证70%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此采用式Sn?0.7Pm来计算主变容量对变电所保证重要负荷来说是可行的。通过计算本变电站可选择额定容量为31.5MVA的主变压器。远期主变压器容量可选用远期3×50MVA。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时也增加了配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作的复杂化。考虑到两台主变同时发生故障机率较小，且适用远期负荷的增长以及扩建，故本变电站选择两台主变压器完全满足要求。

2.1.4变压器的冷却方式

根据变压器型号的不同,其冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。

油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%～35%。强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。

综上所述，110kV变电站冷却方式宜采用强迫油循环风冷。

2.2 电器主接线选择 2.2.1主接线设计原则

电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟订有较大影响。因此必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。在选择电气主接线时，应以下各点作为设计依据：变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性等多项基本要求

1）运行的可靠性

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。

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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，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在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。复杂的接线不仅不便于操作，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造成不必要的停电。

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，使其尽地发挥经济效益。

5）应具有扩建的可能性。

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定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。

2.2.2主接线方式选择

电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线较多时（一般超出4回），为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。本次所设计的变电所110kV进出线各有2回， 35kV侧线路回数为8回，10kV侧线路回路为10回，所以采用有母线的连接。现在分别对110kV、35kv、10kV侧接线方式进行选择。

（1）110kV侧主接线设计

110kV侧进线采用4回，其中2回作为备用选用以下几种接线方案：

1）单母线分段接线。母线分段后重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，一段母线故障，另一段母线仍可正常供电。

2）带旁路母线的单母线分段接线。母线分段后提高了供电可靠性，加上设有旁路母线，当任一出线断路器故障或检修时，可用旁路断路器代替，不使该回路停电。

3）双母线接线。采用双母线接线后，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与隔离开关相连的该组母线，其它电路均可通过另一组母线继续运行。

采用单母线分段接线投资较少，但可靠性相对较低，当一组母线故障时，该组母线上的进出线都要停电；采用双母线接线方式，增加了一组母线，投资相对也就增加，且当任一线路断路故障或检修时，该回路不需停电；采用单母线分段带旁路母线接线方式，任一回路断路器故障检修时，该回路都不需停电，供电可靠性比单母线分段接线强。

在本站设计中，由于110kV侧达到“两线两变”要求，同时出现故障的概率很低，能够保证高压侧的供电可靠性。而且从操作简便性和投资节约性的角度来考虑，宜采用单母线分段接线运

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行方式。 经过比较内桥形接线比单母线接线形式少一组断路器，110KV处为两回进线，两回出线，该变电所应用两台降压变压器，宜选用内桥形接线，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上，桥形接线比单母线形接线有很大的灵活性，所以经过技术及经济上的比较，桥形接线的优势大于单母线的接线形式。故110KV侧采用内桥式的连接方式

（2）35Kv侧主接线设计

1）采用单母线接线。接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。但是此接线方式不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。

2）采用单母线分段接线。可以有两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

3）采用双母线接线。采用双母线接线后，可以轮流检修一组母线及任一回路的母线隔离开关，一组母线故障后，能迅速恢复供电，各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，因此就没有必要采用增设旁母。投资也较单母分段带旁母少。因此经过比较后，决定采用双母线接线作为35kV侧的主接线。35KV侧线路回数采用6回，另有2回留作备用。 （3）10kV侧主接线设计

10kV侧出线11回，另有2回作为备用，大部分为Ⅰ类负荷，选用以下几种接线方案： 1）单母线分段接线，它投资少，在10kV配电装置中它基本可以满足可靠性要求。 2）单母线分段带旁路母线，这种接线方式虽然提高了供电可靠性，但增大了投资。采用单母线分段接线亦可满足供电可靠性的要求，且节约了投资。

因此，采用单母分段接线方式。该方式具有较高的可靠性和灵活性，双回线路分别接到不同母线上，这样当一回故障时，另一回可继续对其供电而不至使重要用户停电。

2.3 短路电流计算

在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中，以便都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。

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解列。

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2.3.1短路电流计算的目的

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，用来作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的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。

isk— 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。

2.3.2短路电流计算的规定

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，做出以下规定：

（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/3>R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，此时采用阻抗等于电抗计算。

（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，母线上电压低于电动机的反电势。

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（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。

2.3.3短路电流计算的步骤

在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体计算步骤如下： （1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下； （2）绘制等值网络，进行网络变换； （3）选择短路点；

（4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值；

（5）计算短路容量，短路电流冲击值：

短路容量： S?3VjI?? 短路电流冲击值: Icj?2.55I?? （6）列出短路电流计算结果。 具体短路电流计算详见计算说明书。

2.3.4短路类型及其计算方法

电力系统中可能发生的几种形式的短路类型及其计算方法是如下： （1）三相短路电流的计算： I(3)d*?1X1*?

其有名值为： Id(3)?Id*(3)?Ij

(3)Id*—系统中发生三相短路时，短路点的短路电流标幺值

Id(3)—系统中发生三相短路时，短路点的短路电流有名值

X1*—归算到短路点的综合正序等值电抗。 ? 以下为简便起见，省略下标 * 。 （2）两相短路电流的计算：

Id(2)?3X1?1?X2

?

X2?—归算到短路点的负序综合电抗

—两相短路时短路点的全电流

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I d

(2)

其各序分量电流值为：

Id1(2)?Id(2)?

X1?1?X2?

（3）两相接地短路电流计算：

Id(1,1)?31? X(1,1)?0??Id1(X2?X0)2??X2

Id(1,1)—两相短路接地时，短路点故障相全电流 Id1(1,1)—两相短路接地时，短路点的正序电流分量

?1Id1(1,1)

Id2(1,1)

Id0(1,1)

X1?X1//X0???X0(1,1)??Id1?X0?X2??X2(1,1)??Id1?X0?X2??(1,1)

Id2(1,1),Id0—分别为两相接地短路时的负序和零序电流分量。

（4）单相接地短路电流的计算：

Id1?Id2? 短路点各序分量电流为： (1)(1)12x1?x02.4.主变压器的选择 2.4.1电气的选择原理

电气的选择应满足正常运行，检修。，短路和过电压情况下要求，并考虑远景发展。应按当地环境条件校验.应力求技术先进和经济合理。与整个工程的建设标准协调一致。同类设备应尽量减少品种。选择高压电气设备，应满足各项电气技术要求。结构简单体积小，质量轻，便于安装和检修。在制造厂给定的技术条件下，能长期可靠的运行，有一定的机械寿命。

2.4.2 高压断路器的选择和校验

高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。

断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并进行动稳定和热稳定的校验。

1）断路器种类和型式的选择

高压断路器应根据断路器安装地点（选择户内式或户外式）、环境和使用技术条件等要求，并考虑其安装调试和运行维护，并经技术经济比较后选择其种类和型式。

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2）按额定电压选择 3）按额定电流选择

4）按开断电流和关合电流选择 5）动稳定校验 6）热稳定校验

2.4.3 隔离开关选择

（1）隔离开关的用途：变电所在有电压无负荷电流的情况下，应用隔离开关分、合电路，达到安全隔离的目的，因此隔离开关是高压电器中应用最多的一种电器。其主要用途为检修和分段隔离，倒换母线，开，合空载电力线路等。

（2）选用隔离开关的原则，

1）隔离开关一般不需要专门的灭弧装置。

2）隔离开关在分闸状态下应有足够大的断口，同时不论隔离开关高压接线端电压是否正常，均要满足安全隔离的目的。

3）隔离开关在合闸状态下应能承受负荷电流及短路电流。

4）在环境方面，户外隔离开关应能承受大气污染并应考虑到温度突变，雨，雾，覆冰等因素的影响。

5）在机械结构上，需要考虑引线机械应力，风力，地震力和操作力的联合作用。其中包括隔离开关高压接线端在三个方面的耐受机械力。以及支持绝缘子的机械强度要求，此外，对垂直伸缩式隔离开关，还需提出静触头接触范围的要求。

6）隔离开关应具有手动，电动（气动）操动机构，信号及位置指示器与联、闭锁装置等附属装置。

7）隔离开关应配备接地开关，以保证线路或其他电气设备检修时的安全。

8）应考虑配电装置空间尺寸的要求及引线位置与形式（加空闲或电缆）来选用合适开关。

2.4.4母线的选择

（1）母线型号的选择。

矩形铝母线：220kv以下的配电装置中，35kv及以下的配电装置一般都是选用矩形的铝母线，铝母线的允许载流量较铜母线小，但价格便宜，安装，检修简单，连接方便，因此在35kv及以下的配电装置中，首先应选用矩形铝母线。

（2）母线截面的选择 1）一般要求

裸导体应根据集体情况，按工作电流、经济电流密度、电晕、动稳定或机械强度和热稳定分别进行选择和校验。裸导体尚应按环境温度、日照、风速和海拔高度等使用环境条件校验。

2） 按回路持续工作电流选择

IXU?Ig

10

Ig—导体回路持续工作电流，单位为A。

IXU— 相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量单位A。

（3）母线的稳定校验 1）动稳定校验

母线在发生三相短路时，母线受到的电动力为

2 F=1.76ib 式中 ib — 短路冲击电流，单位A；

a —相间距离，单位cm。

l?2?10?9.81 N a l —沿母线支持绝缘子之间的距离，单位cm；

2）热稳定校验

在母线出口发生三相短路时，必须按式校验母线热稳定：

smin=

IkCta?103

2 smin— 所须要得最小截面，单位mm；

IK — 短路电流稳态值现在近似以三相短路电流有效值IK计算； ta — 短路电流遐想时间，一般为0.2-0.3秒； C — 母线常数。 3）母线电晕校验

110KV及其以上的变电所母线均应当地气象条件下晴天不出现全面电晕为控制条件，使导线 线安装最高工作电压小于临界电晕电压。

?3?2.4.5 电压互感器选择

电压互感器选择的一般原则： （1）按技术条件选择

电压互感器正常工作条件时，按一次回路电压，二次电压，二次负荷，准确度等级，机械负荷条件选择。电压互感器承受过电压能力。按绝缘水平、泄露爬电比距条件选择。环境条件按环境温度、污秽等级、海拔高度等条件选择，

（2）形式选择

1）10kv配电装置一般采用游侵绝缘结构；在高压开关柜中，可采用树脂浇铸绝缘结构。当2）35—110kv配电装置一般采用油侵绝缘结构电磁式电压互感器。目前采用电容式电压互感3）220kv配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。 4）按在110kv及以上线路侧的电压互感器，当线路装有载波通信时，应尽量与耦合电容器

需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。 器，实现无油化运行，减少电磁谐振。

结合，统一选用电容式电压互感器。

11

2.4.6 电流互感器的选择

式中 Umax——电流互感器最高电压，单位KV。选择的电流互感器应满足变电所中电器设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。

（1）额定电压的选择

选择电流互感器一次回路允许最高工作电压Umax应大于或等于该回路的最高运行电压，即：

Ug——回路工作电压，几系统称标准电压，单位KV。

Umax?Ug

（2）动稳定的校验 电流互感器可按式校验

iman?ib

式中：iman—电流互感器允许通过的最大动稳定电流 ib—系统短路冲击电流 （3）热稳定校验

电流互感器短路时热稳定电流应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。35kv级电流互感器分为户外型和户内型两类。户外型电流互感器，一般选用油侵箱式绝缘结构的户外型独立式电流互感器，常用LB系列，LABN系列。10kv户内配电装置和成套开关柜中，母线一般选用LMZ型系列的电流互感器，配电柜一般选用LA型，LQJ型，LZJ型，LZZBJ9—12型等电流互感器。

2.5配置全所的继电保护

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，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生或扩大起重大作用。

12

2.5.1 110kv侧进出线及母线的继电保护

依据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》分析，对变电所的35~110kV电压母线，在110kV双母线接线情况下应装设专用的母线保护。 安装地点 110kV侧母线上 110kV侧进出线上 零序电流保护 保护分类 主保护 相间短路保护 线路上发生三相短路或两相短路 发生相间短路时产生很大的不平衡电流 动作于跳闸 动作于跳闸 接地短路保护 保护类型 完全电流差动保护 动作条件 常用作单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护 发生单相接地 发出预告信号 由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行1~2小时，不必立即跳闸 故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长 零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用三段式零序电流保护，可以保护线路全长并与相邻线路保护配合 表2.1 110kv侧进出线及母线的继电保护

动作结果 动作于跳闸 故障范围 反应各电流互感器之间的电气设备故障时的短路电流 13

2.5.2 35kV侧进出线及母线的继电保护

安装地点 35kV侧母线上 保护分类 35kV侧进出线 接地短路保护 主保护 相间短路保护 保护类型 完全电流差动保护 动作条件 常用做单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护 线路上发生三相短路或两相短路 发生单相接地 发出预告信号 动作于跳闸 故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长 由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行1~2小时，不必立即跳闸 后备保护 过负荷保护 线路产生过负荷引起电流过大 作用于信号 过负荷保护只用一个电流继电器接于一相电流，经延时作用于信号

表2.2 35kV侧进出线及母线的继电保护

动作结果 动作于跳闸 故障范围 反应各电流互感器之间的电气设备故障时的短路电流 14

2.5.3 10kV侧出线的继电保护

安装地点 10kV侧出线 保护分类 主保护 接地短路保护 保护类型 相间短路保护 动作条件 线路上发生三相短路或两相短路 发生单相接地 发出预告信号 动作结果 动作于跳闸 故障范围 故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长 由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行1~2小时，不必立即跳闸 后备保护 过负荷保护 线路产生过负荷引起电流过大 作用于信号 过负荷保护只用一个电流继电器接于一相电流，经延时作用于信号 表2.3 10kV侧出线的继电保护

2.5.4 变压器的继电保护

安装地点 变压器 后备保护 主保护 保护分类 保护类型 瓦斯保护 纵联差动保护 过电流保护 零序保护 过负荷保护 表2.4 变压器的继电保护

重合闸方式 三相一次重合闸 三相一次重合闸 三相一次重合闸 三相一次重合闸 三相一次重合闸 2.6 变电站自动化

2.6.1变电站自动化的基本概念

变电站自动化是指应用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。变电站自动化

15

的范畴包括综合自动化技术；变电站综合自动化是指将二次设备利用微机技术经过功能的重新组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统，它是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用

2.6.2变电站综合自动化系统应能实现的功能

微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。

数据采集，包括状态数据，模拟数据和脉冲数据。

模拟量采集，常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。

操作人员可通过CRT屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。同期检测和同期合闸。该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。

电压和无功的就地控制，无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。

数据处理和记录 历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：断路器动作次数、断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数、输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间、独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间、控制操作及修改整定值的记录根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。

系统的自诊断功能：系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也象被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。

与远方控制中心的通信，本功能在常规远动‘四遥’的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及IEC标准。

目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：分布式系统结构、集中式系统结构、分层分布式结构、可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用、站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。

16

3 110KV变电所初步设计计算书

3.1短路电流计算

短路电流计算图如下图所示：

?U%?Sj?? SK=2000MVA SN?5000kvA X??X0lSj2 XT*?K???100?SN?U1Sj?100MVA ?UK%?0.75

Ij110=100=0.5KA Ij35=100 =1.561KA Ij10=

3?1151003?10.5 =5.77KA

3?37UT12%?10.5 UT13%?17.5 UT23%?6.5

计算各元件的参数标么值： 系统：Xs*?SjSK?100?0.05 2000线路：XL2??X1L2SjU12?0.4?36?100?0.109 211521变压器： UT1%?1（UT%?UT13%?UT23%）?（10.5?17.5?6.5）?10.75

2121 UT2%?1（UT12%?UT23%?UT13%）?（10.5?6.5?17.5）??0.25

221 UT3%?1（UT23%?UT13%?UT12%）?（17.5?6.5?10.5）?6.75

22 XT1??UT1%?100100SjSNSjSN??10.75100??0.215 10050?.025100???0.005 10050 XT2??XT3??UT1%?UT3%Sj6.75100????0.135 100SN10050

当在K1处发生三相短路时：

电源至短路点的总电抗的标么值为：XK1??XL2??XS??0.109?0.05?0.114 短路电流周期分量的有名值：

17

I//?IJ1100.5??4.39(KA) XK1?0.114冲击电流iimp?2.25I//?2.25?4.39?9.87(KA) 短路全电流最大有效值

Iimp?1.5I//?1.5?4.39?6.59(KA) 短路容量算法

SK1?3UNI???3?110?4.39?835.42(MVA)

当在K2处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为：

XK2*?XL2??0.5(XT1??XT2?)?0.109?0.5?(0.215?0.005)?0.214 短路电流周期分量的有名值

I//?IJ351.56??7.29(KA) XK2?0.214冲击电流iimp?2.25I//?2.25?7.29?16.40(KA) 短路全电流最大有效值

Iimp?1.5I//?1.5?7.29?10.94(KA) 短路容量算法

SK2?3UNI???3?35?7.29?441.41(MVA)

当在K3处发生三相短路时： 电源至短路点的总电抗的标么值为：

XK3*?XL2??0.5(XT1??XT2?)?0.109?0.5?(0.215?0.135)?0.284 短路电流周期分量的有名值

I//?IJ105.5??19.37(KA) XK3?0.284冲击电流iimp?2.25I//?2.25?19.37?43.58(KA) 短路全电流最大有效值

Iimp?1.5I//?1.5?19.37?29.06(KA) 短路容量算法

SK3?3UNI???3?10?19.37?335.10(MVA)

3.2断路器的选择

3.2.1 110kV侧断路器的选择

（1）预选OFPI-110的断路器

18

型号 项目 额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流（KA） 热稳定电流（KA） 额定开断电流（KA） OFPI-110 计算数据 110 527 9.87 4.39(0.63S) 4.39 表3.1 OFPI-110断路器参数

技术参数 110 1250 80 31.5(3S) 31.5 （2）额定电压的选择为：

Ue?110KV?Uew?110KV（3）额定电流的选择为：

Imax=

PnSn3Uaccos?=3Uac=

2?50?1.053?115=0.527KA,故:Ie?2000A?527A

（4）额定开断电流的检验条件为： It = I″= 4.39KA?Iek?31.5KA (5)动稳定的校验条件：

ich?9.87?idw?80KA

(6)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

22 Qdt?I?tima?4.39?0.63?12.14KA?s

222.75KA2?s Qr?Itt?31.5?3?29762Qr?2976.75KA?s故：

?Qdt?12.14KA2?s

则： OFPI-110的断路器，可满足技术条件要求

3.2.2 35kV侧断路器的选择

（1）预选HB35的断路器 型号 项目 额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流（KA） 热稳定电流（KA）

HB35 计算数据 35 628 16.40 7.29(0.63S) 19

技术参数 35 1250 80 25(3S) 额定开断电流（KA） （2）额定电压的选择为： Ue?35KV?Uew?35KV（3）额定电流的选择为：

SnImax=

Pn3Uaccos?=3Uac=

（4）额定开断电流的检验条件为： It = I″= 7.29KA?Iek?25KA (5)动稳定的校验条件： i=16.4KA<80KA

(6)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

222Qdt?I?tima?7.29?0.63?33.48KA?s

7.29 表 3.2 HB35断路器参数

25 38.28?1.053?37=0.628 KA<1.25KA

Qr?It2t?252?4?2500KA2?s

2故： Qr?2500KA?s?QdtHB35的断路器，可满足技术条件要求

3.2.3 10kV侧断路器的选择

（1）预选HB-10的断路器 型号 项目 额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流（KA） 热稳定电流（KA） 额定开断电流（KA） HB-10 计算数据 10 648 43.58 19.37(0.63S) 19.37 表3.3 HB-10断路器参数

（2）额定电压的选择为：Ue?10KV?Uew?10KV （3）额定电流的选择为：

PnImaxSn=3Uaccos?=3Uac?33.48KA2?s

技术参数 10 1250 100 43.5(3S) 43.5 11.2?1.053?10.5==0.648KA,故:Ie?1250A?648A

（4）额定开断电流的检验条件为： It = I″=19.37KA?Iek?43.5KA (5)动稳定的校验条件：KA

（6)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

20

110KV则短路电流热稳定电流为：

2Qdt?I?tima?19.37?0.63?236.37KA2?s

22Qr?3969KA?s?Qdt?236.37KA2?s 故：

Qr?It2t?31.52?4?3969KA2?s

HB-10的断路器，可满足技术条件要求

3.3 隔离开关的选择

隔离开关的用途：

（1）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。

（2）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。

（3）分、合小电流。

隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术、经济比较，再根据其校验计算结果后确定。

3.3.1 110kV侧隔离开关的选择

（1）预选GW2－110\\2000的隔离开关 型号 项目 计算数据 额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电(kA) 热稳定（kA） 110 527 9.87 4.39(0.63S) 表3.4 GW2－110\\2000的隔离开关参数

GW2－110\\2000 技术参数 110 1250 50 20(4S) （2）额定电压的选择为：Ue?110KV?Uew?110KV （3）额定电流的选择为：

PnImaxSn=3Uaccos?=3Uac2?50?1.053?115==0.527KA,故:Ie?1250A?527A

(4)动稳定的校验条件：

ich?9.87?idw?50KA

(5)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

21

2Qdt?I?tima?4.39?0.63?12.14KA2?s

2Qr?It2t?202?4?1600KA2?s

KA2?s故： Qr?1600?Qdt?12.14KA2?s

根据上述计算110kV可选用：GW4－110\\2000的隔离开关，可满足技术条件要求。

3.3.2 35kV侧隔离开关的选择

（1）预选GW4-35\\1250的隔离开关 型号 项目 额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流（kA） 热稳定（kA） GW4-35\\1250 计算数据 35 628 16.40 4.89(0.63S) 表3.5 GW4-35\\1250的隔离开关参数

技术参数 40.5 1250 50 20(4S) （2）额定电压的选择为：Ue?35KV?Uew?35KV （3）额定电流的选择为：

PnImax=3Uaccos?=3Uac(4)动稳定的校验条件：

Sn38.28?1.05I?1250A?628A 3?37==0.628 KA,故:eich?16.4o?idw?50KA

(5)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

22Qdt?I?tima?7.29?0.63?33.48KA2?s

Qr?It2t?202?4?1600KA2?s

Qr?1600KA2?s?Qdt?33.48KA2?s

根据上述计算35kV可选用：GW4-35\\1250的隔离开关，可满足技术条件要求。

3.3.3 10kV侧隔离开关的选择

（1）预选GN2-10\\2000的隔离开关 型号 项目 计算数据 额定电压（kV） 10 技术参数 10 GN2-10\\2000 22

额定电流（A） 动稳定电流（kA） 热稳定（kA） 648 43.58 19.37(0.63s) 表3.6 GN2-10\\2000的隔离开关参数

2000 85 36(4s) （2）额定电压的选择为：Ue?10KV?Uew?10KV （3）额定电流的选择为：

Imax=

PnSn3Uaccos?=3Uac11.2?1.05I?2000A?648A 3?10.5==0.648KA,故:e(4)动稳定的校验条件：ich?43.58?idw?85KA

(5)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

22Qdt?I?tima?19.37?0.63?236.37KA2?s

Qr?It2t?362?4?5184KA2?s

2Qr?5184KA?s故：

?Qdt?236.37KA2?s

根据上述计算10kV可选用：GN2-10 的隔离开关，可满足技术条件要求。

3.4电流互感器的选择

3.4.1 110kV进线及母联电流互感器选择

预选LB7-110型号 额定一次电流（A） 1200 额定电压（KV） 110 4s热稳定电流（有效值kA） 31.5 表3.7 LB7-110电流互感器参数 动稳定电流（峰值，kA） 80 额定电流比 1200/5 准确级次 0.5 额定二次负载 50 准确限值系数 20 表3.8 LB7-110型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数

（1）额定电压的选择为：Ue?110KV?Uew?110KV （2）额定电流的选择为：

ImaxPnSn=3Uaccos?=3Uac2?50?1.053?115==0.527 KA,故:Ie?1200A?527A

(3)动稳定的校验条件：

ich?9.87?idw?80KA

23

(4)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

2Qdt?I?tima?4.39?0.63?12.14KA2?s

2Qr?It2t?31.52?4?3969KA2?s

2Qr?3969KA?s故：

?Qdt?12.14KA2?s

经校验所选的电流互感器附合要求。

3.4.2 35kV进线及母联电流互感器选择

预选LB7-35型号 额定一次电流（A） 1250 4s热稳定电流（有效值kA） 31.5 表3.9 LB7-35电流互感器参数 动稳定电流（峰值，kA） 40 额定电流比 500/5 准确级次 0.2 额定二次负载 40 准确限值系数 20 表3.10 LB7-35型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数

（1）额定电压的选择为：Ue?35KV?Uew?35KV

（2）额定电流的选择为：

PnImax=3Uaccos?=3Uac(3)动稳定的校验条件：

Sn38.28?1.05=3?37=0.628 KA,故:Ie?1250A?628A

ich?16.40?idw?40KA

(4)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

2Qdt?I?tima?7.29?0.63?33.48KA2?s

2Qr?It2t?31.52?4?3969KA2?s

Qr?3969KA2?s?Qdt?33.48KA2?s

经校验所选的电流互感器附合要求。

3.4.3 10kV进线及母联电流互感器选择

预选LBJ-10型号 额定一次电流（A） 2500 额定电流比

1s热稳定电流（有效值kA） 100 表3.11 LBJ-10电流互感器参数 动稳定电流（峰值，kA） 80 准确级次 24

额定二次负载 准确限值系数 2500/5 0.5 40 20 表3.12 LBJ-10型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数

（1）额定电压的选择为：Ue?10KV?Uew?10KV （2）额定电流的选择为：

PnSnImax=3Uaccos?=3Uac(3)动稳定的校验条件：

11.2?1.05=3?10.5=0.648KA,故:Ie?2500A?648A

ich?43.58?idw?80KA

(4)热稳定的校验 取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s

110KV则短路电流热稳定电流为：

2Qdt?I?tima?19.37?0.63?236.37KA2?s

2Qr?It2t?1002?1?10000KA2?s KA2?s故： Qr?10000?Qdt?236.37KA2?s

经校验所选的电流互感器附合要求

3.5 继电保护的配置 3.5.1 线路的继电保护配置

（1） 110kV侧继电保护配置

1）反映相间短路的保护配置：装设相间短路后备保护（相间距离保护）和辅助保护（电流速断保护）

2）反映接地短路的保护配置:对110kV ,装设全线速动保护。

3）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，在110—220kV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范围为本线路长度的80％--85％，TⅠ约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，TⅡ约为0.5—0.6S，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。

110kV以上电压等级的电网通常均为中性点直接接地电网，在中性点直接接地电网中，当线路发生单相接地故障时，形成单相接地短路，将出线很大的短路电流，所以要装设接地保护。

（2） 35kV、10kV侧继电保护配置

从《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中查得，在35kV、10kV侧无时限和带时限电流速断保护配合，可作为本线路的主保护，但它不能起远后备保护的作用，为了能对线路起到近后备和对相邻线路起到运后备作用，还必须装设第三套电流保护，即定时限过电流保护。

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3.5.2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）纵差动保护或电流速断保护

为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引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。 3）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。电流速断保护适用于1000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。 4）过流保护

过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。

5）复合电压启动的过电流保护

复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；

6）过负荷保护

对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护. 变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。

7）零序过流保护

对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。

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3.6 防雷保护计算

本变电站直击雷保护采用避雷针，变电站围墙四角各布置一支避雷针，共布置4支避雷针，每支避雷针高30米。本变电站东西长99米，南北宽68米，110KV配电装置的构架高12.5米，35KV终端杆高13.5米，避雷针保护范围计算如下：

各针保护半径r计算如下：

rx??1.5h?2hx??P 式中：h为避雷针高度； hx为被保护物的高度；

P为高度影响系数；当h?30时，P?1。

四针保护半径为：

rx??1.5h?2hx??P??1.5?30?2?13.5??1?18m 两针间的保护宽度为：

bx12?1.5?（30?99?（7?1）?13.5）?3.54m

（30?68?（7?1）?13.5）?10.19m bx23?1.5?bx34?1.5?（30?99?（7?1）?12.5）?5.04m bx24?1.5?（30?100?（7?1）?12.5）?.0.75m

由计算结果可知，保护宽度都大于零，所以变电站内所有被保护物都在保护范围内。

4 结论

本次设计建设一座110KV降压变电站，运用所学到的理论知识，通过对原始资料的分析和短路计算，掌握变电所的电气主接线方案的选择，主要电气设备的选型。主变压器台数、容量及型号的选择，以及各种保护的确定等。确定最终该110KV变电所电气主接线方案，完成对110KV变电所的初步设计。

后记：

首先感谢老师的辛苦指导，和帮助过我的各位朋友。在设计期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，使我体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我最大的收获就是学到了变电站的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。但由于时间有限，只进行了初步设计，涉及的内容较少，尽管如此，在设计过程中，在老师的指导和帮助下，得以顺利进行，提高了我的业务素质和工作能力。再次感谢老师在这次毕业设计过程中给予我的帮助，有了这次毕业设计

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的经历，为我今后的工作垫定了基础，指导我深入钻研业务知识，在今后的工作中继续努力钻研，取得成绩。

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附录：

图一 总平面布置图图

35KV配电设备#1主变10kv配电设备综合楼110Kv配电设备35KV配电设备#2主变

30

2500500050002500CB5000500050005000500050005000500050005000500025002000500500300030002000300080002500500030005000CBACB800080008000800080009000A8000CB8000A8000CB8000C备用BA80005000110kV出线30002000500250068000AC备用BA

500010002000750备用ACBACBA15007502000200010005000CB图二：电气设备接线图

备用ACBACBA#1主变#1站用变#2站用变#2主变CC35kV出线35kV出线BBAA31

35KV出线3

2

10KV出线110KV出线

35KV配电设备110Kv配电设备10kv配电设备#3避雷针#4避雷针35KV配电设备

#1避雷针#2避雷针图三：避雷针保护范围图：

综合楼#1主变#2主变33

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