【正文】 ............................. 33 第七章 繼電保護(hù)的配置 .................................................................................. 34 概述 ................................................................ 34 設(shè)計依據(jù) ........................................................ 34 設(shè)計規(guī)模 ........................................................ 34 設(shè)計原始資料 .................................................... 34 變電所繼電保護(hù)和自動裝置規(guī)劃 ........................................ 35 系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)要求 .......................................... 35 本系統(tǒng)故障分析 .................................................. 35 繼電保護(hù) ........................................................ 35 備用電源的自動投入裝置 .......................................... 36 結(jié) 論 ................................................................................................................. 38 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 39 致 謝 ................................................................................................................. 40 附 錄 ................................................................................................................. 41 1 第一章 緒論 原始資料分析 變電站的建設(shè)規(guī)模 （ 1）類型： 35KV 地方降壓變電所。 （ 2）最終容量：根據(jù)電力系統(tǒng)的規(guī)劃需要安裝兩臺容量為 6300kVA，電壓為 35kV/10kV的主變壓器 . 電力系統(tǒng)與本站的連接情況 （ 1）待設(shè)計的變電站是一座降壓變電站，由于 某縣市集城鎮(zhèn)地方工業(yè)、民營企業(yè)、農(nóng)業(yè)及村民用電負(fù)荷到 4500kW 以上，為提高電能質(zhì)量，滿足該鎮(zhèn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展用電的需要而建 . （ 2）本變電站有 10kV 出線本期 6 回 ,35kV 采用屋外配電裝置 ,10kV 采用屋內(nèi)配電裝置。 電力負(fù)荷水平 35kV 母線短路容量為 MVA300?XKS 。 LGJ— 120 線路的電抗為 /km 計算負(fù)荷 S=4500kW 環(huán)境條件 年最高溫度： 040 C，年最低溫度： 05 C，海拔高度： 200m，雷暴日數(shù)： 31 日 /年， 土質(zhì)：粘土、土壤電阻率 ? 250 歐姆米要。 設(shè)計原則和基本要求 設(shè)計按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求和有關(guān)設(shè)計技術(shù)規(guī)程進(jìn)行，要求對用戶供電可靠、保證電能質(zhì)量、接線簡單清晰、操作方便、運(yùn)行靈活、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，并且具有可擴(kuò)建的方便性。要求如下： （ 1)選擇主變壓器臺數(shù)、容量和型式； （ 2)設(shè)計變電所電氣主接線； 2 （ 3)短路電流計算； （ 4)主要電氣設(shè)備的選擇及各電壓等級配電裝置類型的確定。 設(shè)計內(nèi)容 本次設(shè)計的是一個降壓變電站，有二個電壓等級 35kV／ 10kV， 35kV 和 10kV 主接線均采用單母線分段接線方式。主變壓器容量為 2?6300kVA。 該變電所 35kV 電源線路長度為15km。 10kV 出線本期 6回。 35kV 采用屋外配電裝置。 10kV 采用屋內(nèi)配電裝置。 3 第二章 主變壓器的選擇 負(fù)荷計算 目前，負(fù)荷計算的常用方法有需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法和利用系數(shù)法。根據(jù)已給出的系統(tǒng)負(fù)荷資料，現(xiàn)已知待建變電站各個線路側(cè)的最大負(fù)荷功率因數(shù)以及不同負(fù)荷之間的同時系數(shù)，因此，待建變電所的計算負(fù)荷應(yīng)當(dāng)采用需要系數(shù)法：即將各母線用電負(fù)荷的最大負(fù)荷相加后，乘以最大負(fù)荷同時系數(shù) ，得變電站各個母線上的計算負(fù)荷，其計算公式如下： 總有功計算負(fù)荷為 ca caP K P? ? ???總 分 （ ） 總視在計算負(fù)荷為 c a c aSP ????總 總 /cos （ ） caP?總 、 caS ?總 —— 變電所各個母線上的有功、視在計算負(fù)荷； caP ?? 分 —— 各個用電負(fù)荷的有功最大負(fù)荷 綜合； K? —— 最大負(fù)荷同時系數(shù)； ?cos —— 功率因數(shù)。 本變電站已告知有功負(fù)荷為 4500kW ?cos =P/S=4500/6300= 無功負(fù)荷為 Q=P*tan? =4500*= 主變臺數(shù)的確定 主變壓器臺數(shù)的確定要依據(jù)以下原則： （ 1）為滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求，根 據(jù)負(fù)荷等級確定變壓器的臺數(shù)，對具有大量一、二級負(fù)荷或只有大量二級負(fù)荷，宜采用兩臺及以上變壓器，當(dāng)一臺故障或檢修時，另一臺仍能正常工作。 （ 2）負(fù)荷容量大而集中時，雖然負(fù)荷只為三級負(fù)荷，也可采用兩臺及以上變壓器。 （ 3）對于季節(jié)負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化比較大時，從供電的經(jīng)濟(jì)性角度考慮；為了方便、靈活地投切變壓器，也可以選擇兩臺變壓器。 同時，《電力工程電氣設(shè)計手冊（一次部分）》所述： 4 （ 1）對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺變壓器為宜。 （ 2）對地區(qū)性孤立的一次變電或大型工業(yè) 專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。 待設(shè)計變電站由 15km 處的系統(tǒng)變電所用 35kV 采用屋外配電裝置。 10kV 采用屋內(nèi)配電裝置。 由選擇原則的第 2點結(jié)合待設(shè)計變電站的實際情況，為提高對用戶的供電可靠性，且考慮今后 1020 年的發(fā)展需要，確定該變電站選用兩臺相同容量的主電壓器。因現(xiàn)在此市的負(fù)荷為 4300KW，所以暫時只用到一臺變壓器，主變壓器兩臺互為備用。在算短路電流時，因此市現(xiàn)在的有功負(fù)荷只有 4500kw，而一臺變壓器的額定功率為 6300kw，因此暫時只用到一臺變壓器，只計算一臺變壓器時的短路 電流，等負(fù)荷變大的時候才會用上兩臺主變壓器。 主變?nèi)萘康拇_定 變壓器的選擇要考慮到符合將來可能增加和改造的可能性，必要時最好留有一定的富余。在負(fù)荷系數(shù)較低的場合，實際應(yīng)用中一般都允許變壓器超過額定負(fù)荷，并以此為峰值提供電力，而不必為短時的峰值負(fù)荷讓變壓器選擇特別大的容量。主變?nèi)萘康拇_定，最主要考慮以下方面： （ 1）主變壓器容量一般按變電所建成后 5～ 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 10～ 20年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%～ 80%。 （ 3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 對于待建 35kV變電所，由于本期工程一起上兩臺主變。本變電站的用電負(fù)荷為 4500KW，兩臺主變互為備用，所以主變應(yīng)該滿足負(fù)荷 100%的要求，根據(jù)相關(guān)規(guī)定 查《電力工程電氣設(shè)備手冊選擇》變壓器的型號為 :S67— 6300/35 表 21 變壓器技術(shù)數(shù)據(jù) 型 號 額定容量 （ kVA） 額定電壓（ kV） 損 耗（ kW） 空載電流 （ %） 連接組別 阻抗電壓 （ %） 高壓 低壓 空載 短路 S676300/35 6300 5 7400 35000 1 Ynd11 5 主變壓器繞組數(shù)的確定 國內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等變壓器，待設(shè)計變電所有 35KV、 10KV 兩個電壓等級且是一座降壓變電所，宜選用雙繞組 普通式變壓器。 主變壓器相數(shù)的確定 在 330KV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來說投資大、占地多、運(yùn)行規(guī)模也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量，待設(shè)計變電所謂 35KV 降壓變電所，在滿足供電可靠性的前提下，為減少投資，故選用三相變壓器。 主變壓器繞組連接組別的確定 變壓器的連接組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形和三角形兩種，因此對于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)， 110KV 及以上電壓等級，三相繞組 都采用“ YN”連接， 35KV 及以下采用“ Y”連接；對于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“ d” 連接，若低電壓側(cè)電壓等級為 380/220V，則三相繞組采用“ yn”連接，在變電所中，為了限制三次諧波，我們選用“ Ynd11” 常規(guī)連接的變壓器連接組別。 主變壓器冷卻方式的選擇 電力變壓器的冷卻方式，隨其型號和容量不同而異，一般有以下幾種類型： (1)自然風(fēng)冷卻：一般適用于 7500KVR 一下小容量變壓器，為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管型輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。 (2)強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻： 對于大容量變壓器，單方面加強(qiáng)表面冷卻還打不到預(yù)期的冷卻效果。故采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，讓水對油管道進(jìn)行冷卻，把變壓器中熱量帶走。在水源充足的條件下，采用這種冷卻方式極為有利散熱效率高、節(jié)省材料、減少變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件且對冷卻器的密封性能要求較高。即使只有極微量的水滲入油中，也會嚴(yán)重地影響油的絕緣性能。故油壓應(yīng)高于水壓 ～ ，以免水滲入油中。 （ 3）油浸自冷式冷卻 :隨著低損耗技術(shù)的發(fā)展，采用油浸自冷式冷卻的容量上限制在增加， 40000KVA 及以下額定容量的變壓器可選用油 浸自冷式冷卻方式。優(yōu)點是不要輔助借風(fēng)扇用的電源，沒有風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪聲，散熱器可直接接在變壓器油箱上，也可集中裝在變壓器附近，油浸自冷式變壓器的維護(hù)簡單，始終可在額定容量下運(yùn)行。 6 (4)強(qiáng)迫空氣冷卻 :又簡稱風(fēng)冷式。容量大于等于 8000KVA 的變壓器，在絕緣允許的油箱尺寸下，即使有輻射器的散熱裝置仍達(dá)不到要求時，常采用人工風(fēng)冷。在輻射器管間加裝數(shù)臺電動風(fēng)扇，用風(fēng)吹冷卻器，使油迅速冷卻，加速熱量散出，風(fēng)扇的啟?？梢宰詣涌刂疲嗫扇斯げ僮?。 (5)強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷卻 :近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。它是利用潛 油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油管中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，二變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。 (6)強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 :其原理與強(qiáng)迫油循環(huán)水冷相同。 (7)水內(nèi)冷變壓器 :變壓器繞組用空心導(dǎo)體制成，在運(yùn)行中將純水注入空心繞組中，借助水的不斷循環(huán)將變壓器中熱量帶走，但水系統(tǒng)比較復(fù)雜且變壓器價格比較高。 待設(shè)計變電所主變的容量為 6300KVA,為使主變的冷卻方式既能達(dá)到預(yù)期的冷卻效果，有簡單、經(jīng)濟(jì)，我們選用油浸自 冷式冷卻。 本變電站站用變壓器的選擇 站用變臺數(shù)的確定 對大中型變電站，通常裝設(shè)兩臺站用變壓器。因站用負(fù)荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺主變壓器和兩段 10kV 母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設(shè)兩臺站用變壓器，并采用暗備用的方式。 站用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時負(fù)荷之用。考慮到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運(yùn)行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)任意一 臺變壓器因故障被斷開后，其站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。 S站 =4500/(110%)=5000KVA ?cos =P/S=4500/6300= 無功功率為 Q=P*tan? =4500*= 本站有許多無功負(fù)荷，離發(fā)電廠近，為 了 防止無功倒送也為了保證用戶電壓，以及提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)進(jìn) 行 的無功 補(bǔ)償。 根據(jù)設(shè)計規(guī)范第 條自然功率應(yīng)未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電 所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，電容器裝置應(yīng)設(shè)置