【導讀】工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展及人民生活的提高起到了巨大的作用和深遠的影響。站是匯集電源、升降電壓和分配電力的場所，是發(fā)電廠和用戶聯(lián)系的中間環(huán)節(jié)。為滿足工業(yè)發(fā)展的需要,設計一座110KV變電站，以10KV向附近的工廠供電。電站安裝兩臺變壓器，一次建成。設計要求采用兩回110KV進線，10KV出線10回，在本變電站的設計中，包括對變電站總體分析和負荷分析、變電站主變。壓器的選擇、主接線、短路電流計算等部分的分析計算以及防雷設計。電可靠性的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運行費用。

　　

【正文】 業(yè)設 計 /論文 35 I INbr Ich i 1NC 63KA QK ? ?2KA S????? I2 2 t 749 ? ?2KA S????? 由選擇結果表可見各項條件均能滿足，故選 斷路 器 ZN1210/2020 合格 （ 2）隔離開關的選擇 UNS =10KV Imax =1443A QK = ? ?2KA S????? Ich = 可選用 GN2210/2020 型號的隔 離開關。 表 610 計算數(shù)據(jù)和隔離開關的有關參數(shù) 計算數(shù)據(jù) GN2210/2020 UNS 10KV UN 10KV Imax 1443A IN 2020A QK ? ?2KA S????? I2 2 t 750 ? ?2KA S????? Ich ies 100KA 由上表可見所選隔離開 關 GN2210/2020 合格。 河南機電高等專科學校畢業(yè)設 計 /論文 36 電壓互感器的選擇 一、 110KV 側(cè)電壓互感器的選擇 （ 1）一次回路的電壓選擇 UNS UN1 （ 65） （ 2）二次回路的電壓選擇 根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》按表 510 可選二次回路的電壓為 100/ 3 。 根據(jù)本次設計的使用條件可選則 JDR110 型 式的電壓互感器。 二、 10KV側(cè)電壓互感器的選擇 （ 1）種類和型式的選擇： JSJW10 式 電壓互感器 （ 2）一次額定電壓 和二次額定電壓的選擇 電壓互感器的一次繞組額定電壓，應根據(jù)互感器的接線方式來確定其相電壓或相間電壓。電壓互感器的二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為 100V 的儀表和繼電器的電壓繞組使用。電壓互感器的輔助繞組電壓用于 35KV 及以下的中性點不接地系統(tǒng)的電壓為 100/ 3 V。 三、容量和準確級的選擇 互感器的額定二次容量應不小于電壓互感器的二次負荷。 支柱絕緣子和穿墻套管選擇 一、 10KV 絕緣子和穿墻套管的選擇 （ 1） 10KV 絕緣子 根據(jù)母線額定電壓和安 裝地點選 ZC10F 型。其抗彎破壞負荷 Fde=12250N，絕緣子高度 225mm。則： Fmax =Fph = 7 10 1 shia? ? ?= 27 ??? ? =(N/m) H1 =H+b+h/2=225+12+125/2= F1=? 39200=7350N Fc = Fph H1 /H=? 7350N （ 2） 10KV 穿 墻套管選擇 根據(jù)工作電壓和額定電流選 用 CMWF220 其長度 Lca =625mm， Fde =39200N 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設 計 /論文 37 套管窗口尺寸為 220? 21036000 計算跨度： LC=（ l+Lca） /2=(1+)/2= 套管受力 ： F1=? 39200=23520N F= 7 21. 73 1 0 0. 81 25 shia? ? ?= 27 ??? ? =23520N 三 、 110KV絕緣子選擇 本次設計選 用 ZS110/400 普通型棒 式絕緣子。 電氣設備選擇結果 1． 導體選擇 結果 表 611 導體選擇表 項目 電壓級 主母線 主變引下線 負荷出線 110KV LGJ35 LGJ—300 10KV LMY 矩形母線 (兩條 125? 8mm) LMY 矩形母線 (兩條125? 8mm) ZLQ3? 150 三芯電纜（單根） 2. 斷路器和隔離開關選擇 結果 表 612 斷路器和隔離開關選擇表 設備 項目 斷路器 隔離開關 110KV出線 LW35126 GW5110/600 110KV分段 LW35126 GW5110/600 110KV主變引下線 LW35126 GW5110/600 10KV出線 ZN510/1250 GN1910/100080 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設 計 /論文 38 10KV分段 ZN1210/2020 GN2210/2020 10KV主變引下線 ZN1210/2020 GN2210/2020 3. 電壓互感器 選擇結果 表 613 電壓互感器選擇表 電壓級 設備類型 110KV 10KV 電壓互感器 JDR110 JSJW10 4. 絕緣子和穿墻套管 結果 表 614 絕緣子和穿墻套管選擇表 電壓級 設備類型 110KV 10KV 絕緣子 ZS110/400 ZC10F 穿墻套管 CMFW220 5. 10KV配電柜 GFC10 型手車式高壓開關柜 額定電壓： 10KV SN1010型斷路器 額定電流： 5900A CD10 型操動機構 母線系統(tǒng)：單母線 LZJC10型電流互感器 操作方式 ：直流電磁操作機構 外型尺寸： 800 1250 2020（ mm） 河南機電高等專科學校畢業(yè)設 計 /論文 39 第 7 章 繼電保護的配置 繼電保護的基本知識 電能是一種特殊的商品 ,為了遠距離傳送 ,需要提高電壓 ,實施高壓輸電 ,為了分配和使用 ,需要降低電壓 ,實施低壓配電 ,供電和用電。發(fā)電 輸電 配電用電構成了一個有機系統(tǒng)。通常把由各種類型的發(fā)電廠 ,輸電設施以及用電設備組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)在運行中 ,各種電氣設備可能出現(xiàn)故障和不正常運行狀態(tài)。不正常運行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞 ,但 是沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài) ,如 :過負荷 ,過電壓 ,頻率降低 ,系統(tǒng)振蕩等。故障主要包括各種類型的短路和斷線 ,如 :三相短路 ,兩相短路 ,兩相接地短路 ,單相接地短路 ,單相斷線和兩相斷線等。其中最常見且最危險的是各種類型的短路 ,電力系統(tǒng)的短路故障會產(chǎn)生如下后果 : (1)故障點的電弧使故障設備損壞； (2)比正常工作電流大許多的短路電流產(chǎn)生熱效應和電動力效應 ,使故障回路中的設備遭到破壞； (3)部分電力系統(tǒng)的電壓大幅度下降 ,使用戶的正常工作遭到破壞 ,影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和人們的正常生活； (4)破壞電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 ,引起 系統(tǒng)振蕩 ,甚至使電力系統(tǒng)瓦解 ,造成大面積停電的惡性循環(huán)； 故障或不正常運行狀態(tài)若不及時正確處理 ,都可能引發(fā)事故。為了及時正確處理故障和不正常運行狀態(tài) ,避免事故發(fā)生 ,就產(chǎn)生了繼電保護 ,它是一種重要的反事故措施。繼電保護包括繼電保護技術和繼電保護裝置 ,且繼電保護裝置是完成繼電保護功能的核心 ,它是能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài) ,并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。 主變壓器保護配置計算 一、變壓器保護配置 電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的 正常運行帶來嚴重的影響。因此，我們必須研究變壓器有哪些故障和不正常運行狀態(tài)以便采取相應的保護措施。 變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路以及中性點直接接地側(cè)的接地短路。這些故障的發(fā)生河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設 計 /論文 40 會危害電力系統(tǒng)的安全連續(xù)供電。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等。油箱內(nèi)故障時產(chǎn)生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸。 變壓器外部短路引起的過電流、負荷長時間 超過額定容量引起的過負荷、風扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等，這些運行狀態(tài)會使繞組和鐵芯過熱。此外，對于中性點不接地運行的星形接線方式變壓器，外部接地短路時有可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行方式下會發(fā)生變壓器的過勵磁，引起鐵芯和其它金屬構件的過熱。 主保護：電流差動保護、瓦斯保護 后備保護：過電流保護 /低壓閉鎖過電流保護 /復合電壓閉鎖過流保護 /阻抗保護 /零序過電流保護 /零序過電壓保護 /過負荷保護 /過激磁保護。 兩種配置模式： （ 1）主保護、后備保護 分開設置 （ 2）成套保護裝置，重要變壓器雙重化配置 二、縱聯(lián)差動保護 以雙繞組變壓器為例來說明實現(xiàn)縱差動保護的原理 。 由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等，亦即在正常運行和外部故障時，差動回路的電流等于零。應使 ： 39。2I = 39。2I = 139。1lnI =2139。lnI （ 71） 或 ?12llnn 139。139。II = Bn （ 72） 式中 n11—高壓側(cè)電流互感器的變比； n12—低壓側(cè)電流互感器的變比； nB—變壓 器的變比（即高 、低壓側(cè)額定電壓之比）。 由此可知，要實現(xiàn)變壓器的縱差動保護，就必須適當?shù)剡x擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比 nB，這是與前述送電線路的縱差動保護不同的。這個區(qū)別是由于線路的縱差動保護可以直接比較兩側(cè)電流的幅值和相位，而變壓器的縱差動保護則必須考慮變壓器變比的影響。 三、保護配置的整定 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設 計 /論文 41 對于本次設計來說，變壓器的主保護有縱聯(lián)差動保護和瓦斯保護，其中瓦斯保護一般不需要進行整定計算，所以僅對縱聯(lián)差動保護進行整定如下： (1)避越變壓器的勵磁涌流： =KrelIe （ 73） 其中 Krel為可靠系數(shù)，取 ，而 411 0320 00 0I e ???? eeUS A為變壓器的額定電流。 =KrelIe= = (2)躲過電流互感器二次回路斷線的最大負荷電流： = （ 74） ，當無法確定時，可采用基本側(cè)變壓器的額定電流值 =KrelIe= = (3)避越外部短路時的最大不平衡電流： I =Krel I = )( ererts fUfK ????? ? （ 75） Kts—— 為電流互 感器同型系數(shù)，型號相同時取 U? —— 建議采用 —— 外部短路時流過 基本側(cè)的最大短路電流 erf? —— 繼電器整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的誤差，計算時選 =Krel I = )( ererts fUfK ????? ? = 8 6 ????? ）（ = 為變壓器外部最大運行方式下的三相短路電流，由前面的計算結果知=。 (4)確定差動繼電器的動作電流和基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)： 差動繼電器的動作電流 I = TAcalopconnIK . （ 76） 電流互感器變比 5econTA IKn ? （ 77） 基本側(cè)工作線圈匝數(shù) W ? calropIAW.. 0 （ 78） 則實際整定匝數(shù)選用： W ? calropIAW.. 0 = )t(245120 ? 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設 計 /論文 42 所以繼電器的實際動作電流為： = 524120? （ A） (5)校驗保護的靈敏系數(shù) : 當系統(tǒng)在最小運行方式下 ,線路 K1處開環(huán)運行發(fā)生兩相短路時 ,保護裝置靈敏系數(shù)最低 ,即 := Ksen = ?opkconIIK min. ?? 2 顯然靈敏度滿足要求。其中 是變壓器差動保護范圍內(nèi)短路時總的最小短路電流有名值 (歸算到基本側(cè) )。 K是保護的接線系數(shù) ,這里取 1。 10kV 線路保護配置及整定計算 本設計選 擇 10kV 出 線開拓水泥廠Ⅰ作為整定計算 Pmax＝ 2020KW， ?Cos ＝ ，設定線路全長 15 公里 已知（由短路電流計算而得來） 開拓水泥廠 Ⅰ 線路首端在最小運行方式下 )2(mindI ＝ 開拓水泥廠 Ⅰ 線路末端在最大運行方式下 )3(mindI ＝ 開拓水泥廠 Ⅰ 線路末端在最小運行方式下 )2(mindI ＝ 根據(jù)保護配置 10kV 出線有電流速斷和過電流配合保護 四、無時限電流速斷保護 動作 電流：