35kv变电站设计任务书

第一篇：35kv变电站设计任务书

35KV变电站设计

成人高等教育毕业设计

题目：35kV箱式变电站设计 摘要

在我国目前箱式变电站使用的广泛、各行各业都在使用，箱式变电站又称户外成套变 电站，

即将高压受电、 变压器降压、

低压配电等功能有机地组合在一起， 安装在一个防潮、

防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化， 全封闭运行，特别适用于负荷集中的经济开发区、工厂、矿山、住 宅

小区等城市 公用设

施，用户可根

据不同的使用条件、负荷等级选 择箱式变 电站。

关键词：

箱式变电站;一次系统，二次系统、设计、选型。

目录

Ⅱ

第一章

引言

第二章

箱式变电站的类型、结构与技术特点 2.1 箱式变电站的类型

2 2.3 箱式变电站的箱体要求

3 第三章 35kV 箱式变电站的总体结构设计

·

4 3.1 箱式变电站对主接线的基本要求

· ·

4 3.2 主接线的选择

4 3.3 高压接线方式

5 3.4 箱式变电站箱体的确定

·

5 3.5 变压器的散热处理

5 3.6 箱式变电站总体布置

·

5 第四章 35KV 箱式变电站一次系统设计与设备选型

· ·

6 4.1 一次系统设计 6 4.2 箱式变电站设备选型应注意的方面

· · ·

6 4.3 设备选型的基本原理

6 4.4 高压一次设备的选型

·

7 4.5 低压一次设备选型 7 4.6 高压熔断器的选择

7 4.7 开关柜的选型

7 第五章 35kV 箱式变电站二次系统设计

·

8 5.1 二次系统的定义及分类

·

8 5.2 电气测量仪表及测量回路

· · ·

8 5.3 二次系统设计

·

8 5.4 断路器控制与信号回路

9 5.5 控制回路设计

·

10 结论 ·

11 参考文献

·

结

论

第一章

引

言

随着我国经济的发展、工业经济集中开发区、工厂、矿山机电的发展，要求高压 直接进入负荷中心， 形成高压受电 --- 变压器降压 --- 低压配电的供电格局， 所以供配

电要向节地、节电、紧凑型、小型化的方向发展，箱式变电站 ( 简称箱变 ) 正是具有这

些特点的最佳产品，因而在矿山电网中得到广泛应用。

箱式变电站外壳采用钢板或者合金板， 配有双层顶盖， 隔热性好。 外壳及骨架全 部经过防腐处理，

具有长期户外使有的条件。

外形及色彩可与环境相互协调一致。 安

装方便。 箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。 发生一相熔断器熔断时， 用熔

断器的撞针使负荷开关三相同时分闸， 避免缺相运行。

低压侧采用负荷开关加限流熔

断器保护，自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，低压运行不会发生。

第二章

箱式变电站的类型、结构与技术特点

2.1 箱式变电站的类型

箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站。 美式预装式变电站在我国叫做 “预装式变电站”或“美式箱变”

，它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低 连线置于一个共同的封闭油箱内， 构成一体式布置。

用变压器油作为带电部分相间及

对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀， 油位计，油温表等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称为“组合式变电站” ，它是

将高压开关设备、

配电变压器和低压配电装置布置在三个不同的隔室内， 通过电缆或

母线来实现电气连接。

2.2 箱式变电站的技术特点

箱式变电站的高压室一般是由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成的， 可以进行停送电操作并且有过负荷和短路保护。 低压室由低压空气开关、 电流互感器、 电流表、

电压表等组成的。

箱式变中的电器设备元件， 均选用定型产品， 元器件的技

术性能均满足相应的标准要求。 各电器元件之间采用了机械联锁， 各电器元件都安装

结

论

在有足够强度和刚度的结构上， 以便于导线的连接。 操作采用电动方式， 不需另配电 源，由 TV 引出即可。另外箱式变还都具有电能检测、显示、计量的功能，并能实现 相应的保护功能，

还设有专用的接地导件， 并有明显的接地标志。 此外为适应户外工 作环境，

箱式变电站的壳顶一般都采用隔层结构， 内装有隔热材料， 箱体底部和各室

之间都有冷却进出风口，

采用自然风冷和自动控制的强迫风冷等多种形式， 以保证电

气设备的正常散热，具有防雨、防尘、防止小动物进入等措施。目前，国内生产的箱 式变的电压等级：高压侧为 3 ～ 35kV 、低压侧为 0.4 ～ 10kV 。

箱式变电站有如下特点：

(1) 技术先进安全可靠

箱体部分采用目前国内领先技术及工艺， 外壳一般采用镀铝锌钢板， 框架采用标

准集装箱材料及制作工艺， 有良好的防腐性能，

箱体内安装空调及除湿装置， 设备运

行不受自然气候环境及外界污染影响，

可保证在-40℃～+40℃的恶劣环境下正常运 行。

箱体内一次设备采用单元真空开关柜、 干式变压器、 干式互感器、 真空断路器 ( 弹

簧操作机构 ) 等技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全绝缘结构，完全能达到零 触电事故，

全站可实现无油化运行， 安全性高，

二次采用微机综合自动化系统， 可实

现无人值守。

(2) 工厂预制化

设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备 的设计，

就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号， 所有设备在工厂一次安装、 调试

合格，真正实现变电所建设工厂化，缩短了设计制造周期;现场安装仅需箱体定位、 箱体间电缆联络、 出线电缆连接、 保护定值校验、

传动试验及其它需调试的工作， 整

个变电站从安装到投运大约只需 5 ～ 8 天的时间，大大缩短了建设工期。 。

( 3) 组合方式灵活

箱式变电站由于结构比较紧凑， 每个箱体均构成一个独立系统， 这就使得组合方 式灵活多变。

(4) 占地面积小。

(5) 投资省、见效快

箱式变电站较同规模综自变电站减少投资 40 %～ 50 %。

2.3 箱式变电站的箱体要求

第二篇：110kV35kV10kV变电站接入系统设计

发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

目录

摘要 .................................................. 2 一主变压器的选择 ......................................... 2 1.1、主变压器的选择 ................................... 2 1.2 主变压器容量的选择 ................................ 2

2、变电所主变压器的容量和台数的确定 ................... 2 二主接线选择 ............................................. 3 1.1、主接线选择要求 ................................... 3 1.

2、对变电所电气主接线的具体要求 ..................... 4 1.3、根据给定的各电压等级选择电压主接线 ............... 5 1.4母线型号的选择。 .................................. 6 1.5母线截面的选择 .................................... 6 三.电气主接线图(110kV/35kV/10kV) ....................... 8 四.总结 .................................................. 9 参考文献 ................................................ 10

1 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

摘要

电随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电稳定性、可靠性和持续性，然而电网的稳定性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便能是由一次能源经加工转化成的能源，与其他形式能源相比，它就具有远距离输送、方便转换与控制、损耗小、效率高、无气体和噪声污染。而发电厂是将一次能源转化成电能而被利用。按一次能源的不同，可将发电厂分为火力发电、水力发电、核能发电、以及风力发电、等太能发电厂。这些电能通过变电站进行变电，降电能输送到负荷区。

一 主变压器的选择

1.1、主变压器的选择

概述：在合理选择变压器时，首先应选择低损耗，低噪音的S9,S10,S11系列的变压器，不能选用高能耗的电力变压器。应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式，绕组数，绕组导线材质及调压方式。

在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。 1.2 主变压器容量的选择

变电站主变压器容量一般按建站后5-10年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷Smax的50%-70%(35-110kV变电站为60%)，或全部重要负荷(当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时)选择。 即 n1SN0.60.7Smax

式中 n—变压器主变台数

2、变电所主变压器的容量和台数的确定

1. 主变压器容量的确定

2 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

1.1主变器容量一般按变电所建成5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期。10-20年的负荷发展

1.2根据变电所所带负荷的性质，和电网结构，来确定主变压器的容量。 1.3同等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. 主变压器台数的确定

2.1对大城市郊区的一次变电所在中低压侧，构成环网的情况下，变电所应装设2台主变压器为宜。

2.2对地区性孤立的一次性变电所，或大型工业专用变电所，在设计时应考虑，装设3台主变压器的可能性。

2.3对于规划只装设2台主变压器的变电所，其变压器基础，应按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。单台容量设计应按单台额定容量的70%—85%计算。

二 主接线选择

1.1、主接线选择要求：

1.可靠性: 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件(包括一次和二次设备)在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：

(1)断路器检修时是否影响供电;

(2)设备、线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电;

(3)有没有使发电厂或变电所全部停止工作的可能性等。 (4)大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 2..灵活性: 主接线的灵活性有以下几方面的要求：

3 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

(1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷;能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

(2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。

(3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

3.经济性: 可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。

(1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资;要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资;要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备;在终端或分支变电站中，应推广采用直降式(110/6～10kV)变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。

(2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。

(3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。

(4)在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。

1.2、对变电所电气主接线的具体要求：

1按变电所在电力系统的地位和作用选择。 2.考虑变电所近期和远期的发展规划。 3.按负荷性质和大小选择。

4.按变电所主变压器台数和容量选择。

5.当变电所中出现三级电压且低压侧负荷超过变压器额定容量15%时，通常采用三绕组变压器。

4 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

6.电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡，变电所中常需装设无功补偿装置。

7.当母线电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时，为了保证电压质量，则采用有载调压变压器。

8.如果不受运输条件的限制，变压器采用三相式，否则选用单相变压器。 9.各级电压的规划短路电流不能超过所采用断路器的额定开断容量。 10.各级电压的架空线包括同一级电压的架空出线应尽量避免交叉。

1.3、根据给定的各电压等级选择电压主接线

a：110kv侧：

110kv侧出线最终4回，本期2回。

所以根据出线回数电压等级初步可以选择双母不分段接线和双母带旁路母接线。

1.双母不分段接线：

优点：可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。

缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作。 2.双母线带旁路接线：

优点：最大优化是提供了供电可靠性，当出线断路器需要停电检修时，可将专用旁路断路器投运，从而将检修断路器出线有旁路代替供电。 两组接线相比较：2方案更加可靠，所以选方案双母线带旁路接线。

b：35kv侧

35kv最终6回

所以根据电压等级及出线回数，初步确定，双母线不分段接线和单母线分段带旁路母线接线。 1. 双母线接线

优点：可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运

5 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。

缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作 2.单母线分段带旁母：

优点：供电可靠性高，运行灵活，但是主要用于出线回路数不多。但负荷叫重要的中小型发电厂及35—110kv的变电所

所以两个比较所以两个比较，双母线接线更加适用，所以选择双母线接线。 C:10.kv侧： 10kv最终8回

1.单母线不分段线路：

优点：简单清晰、设备少、投资少;

运行操作方便，有利于扩建。 2. 单母线分段线路：

优点：可提高供电的可靠性和灵活性;

对重要用户，可采取用双回路供电，即从不同段上分别引出馈电线，有两个电源供电，以保证供电可靠性。

任一段母线或母线隔离开关进行检修减少停电范围。 缺点：增加了开关设备的投资和占地面积; 某段母线或母线隔离开关检修时，有停电问题;

任一出线断路器检修时，该回路必须停电。 所以选择单母线不分段。

1.4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。

1.5母线截面的选择

1. 一般要求

6 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

裸导体应根据集体情况，按下列技术调节分别进行选择和校验

1. 工作电流 2. 经济电流密度 3. 电晕

4. 动稳定或机械强度 5. 热稳定

裸导体尚应按下列使用环境条件校验： 1. 环境温度 2. 日照 3. 风速 4. 海拔高度

2 按回路持续工作电流选择

IXUIg

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。

7 温度25oC、导体表面涂漆、无日照、海拔高度1000m及以下条件。 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

三.电气主接线图(110kV/35kV/10kV)

6回出线

35kV

10kv 110kV 2出线

厂用电1线

厂用电2线

2回出线

10kV

110kV

35kV 厂用电线

厂用电线路

8 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

四.总结

课程设计已结束，通过对110kV/35kV/10.5kV/变电站接入系统设计，对发电厂电气部分的课程有了更深的了解、掌握，初步学会了用所学的知识解决一些问题，初步学会了把理论转化为实践。在此设计中需要画电气主接线图，电气主接线图大家深知是技术人员进行故障分析所需要的蓝图。变电所作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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，对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电要求，还能有效地减少投资和资源浪费。

9 发电厂电气部分课程设计 [键入文字] 110kV/35kV/10kV变电站接入系统设计

参考文献

[1]熊信银. 发电厂电气部分. 北京: 中国电力出版社，2009. [2] 马永翔. 发电厂电气部分. 北京: 北京电力出版社，2014. [3] 朱一纶. 电力系统分析. 北京: 机械工业出版社，2012. [4] 刘宝贵. 发电厂电气部分. 北京: 中国电力出版社，200.8

10

第三篇：35KV变电站继电保护设计(精)

前言 (1 1 绪论: (1 1.1 继电保护的概述 (1 1.1.1 继电保护的任务 (2 1.1.2 继电保护装置具备的基本性能 (2 1.1.3 继电保护基本原理和保护装置的组成 (2 1.1.4 继电保护的发展 (3 2 变电所继电保护和自动装置规划 (4 2.1 系统分析及继电保护要求 (4 2.2 本系统故障分析 (4 2.3 10KV线路继电保护装置 (4 2.4 主变压器继电保护装置设置 (4 2.5 变电所的自动装置 (5 2.6 本设计继电保护装置原理概述 (5 2.6.1 10KV线路电流速断保护 (5 2.6.2 10KV线路过电流保护 (6 2.6.3 平行双回线路横联方向差动保护 (6 2.6.4 变压器瓦斯保护 (6 2.6.5 变压器纵联差动保护 (6

3 短路电流计算 (7 3.1 系统等效电路图 (8 3.2 基准参数选定 (8 3.3 阻抗计算(均为标幺值 (8 3.4 短路电流计算 (8 4 主变继电保护整定计算及继电器选择 (10 4.1 瓦斯保护 (10 4.2 差动保护 (11 4.2.1 计算Ie及电流互感器变比 (11 4.2.2 确定基本侧动作电流 (12 4.2.3 确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作电流 (13 4.2.4 确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数 (14 4.2.5 计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差 f (14 m 4.2.6 初步确定短路线圈的抽头 (14 4.2.7 保护装置灵敏度校验 (14 4.3 过电流保护 (14 4.4 过负荷保护 (15

4.5 冷却风扇自起动 (15 5 课程设计总结 (16 参考文献 (17 前言

对于一个大电网,故障发生的几率和故障带来的扰动是相当大的,如果没有切除故障的保护装置,电网是不允许运行的,这就是继电保护在实际应用中的重要程度,正确安装保护装置的必要性是显而易见的,但在系统复杂的内部连接和与电厂的关系致使很难检查正确与否,因此有必要采取检验手段,保护是分区域布置的,这样整个电力系统都的到了保护,而不存在保护死区,当故障发生时,保护应有选择的动作,跳开距离故障点最近开关。

电力系统运行要求安全可靠。但是,电力系统的组成元件数量多,结构各异,运行情况复杂,覆盖的地域辽阔。因此,受自然条件,设备及人为因素的影响(如雷击,倒塌,内部过电压或者运行人员误操作等,电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。最常见,危害最大的故障是各种形式的短路

电力生产发、送、变、用的同时性,决定了它的一个过程重要性,电力系统要通过设计,组织,以使电力能够可靠,经济的送到用户,对供电系统最大的威胁就是短路故障,它给系统带来了巨大的破坏作用,因此我们必须采取措施来防范它继电保护装置的基本任务是:自动,迅速,有选择性将系统中的切除,使故障元件损坏程度尽量可能降低,并保证该系统相符故障部分迅速恢复正常运行。反映电器元件的不正常运行状态,并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力,发出信号,减负荷或者延时跳闸

本次课程设计主要是对继电保护的短路电流的计算,是以《电力系统继电保护》为基础的一门综合课程设计。

1 绪论: 1.1 继电保护的概述

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等,使之免遭损害,所以称继电保护。

1.1.1 继电保护的任务

当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

1.1.2 继电保护装置具备的基本性能

继电保护装置必须具备以下5项基本性能:①安全性。在不该动作时,不发生误动作。②可靠性。在该动作时,不发生拒动作。③快速性。能以最短时限将故障或异常消除。④选择性。在可能的最小区间切除故障,保证最大限度地向无故障部分继续供电。

⑤灵敏性。反映故障的能力,通常以灵敏系数表示。选择继电保护方案时,除设置需满足以上5 项基本性能外,还应注意其经济性。即不仅考虑保护装置的投资和运行维护费,还必须考虑因装置不完善而发生拒动或误动对国民经济和社会生活造成的损失。

1.1.3 继电保护基本原理和保护装置的组成

继电保护装置要求能反应电气设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地,有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除,保证无故障设备继续正常运行,将事故限制在最小范围,提高系统运行的可*性,最大限度地保证向用户安全连接供电。

继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用,必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”,以实现继电保护的功能。因此,通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同,保护装置可以构成下述各种原理的保护:

(1反映电气量的保护

电力系统发生故障时,通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗和它们之间的相位角改变等现象。因此,在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别.就可以构成各种不同原理的继电保护装置。

例如: 反映电流增大构成过电流保护; 反映电压降低(或升高构成低电压(或过电压保护; 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护; 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。

除此以外.还可根据在被保护元件内部和外部短路时,被保护元件两端电流相位或功率方向的差别,分别构成差动保护、高频保护等。

同理,由于序分量保护灵敏度高,也得到广泛应用。

新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。 (2反映非电气量的保护

如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。

继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置,根据控制过程信号性质的不同,可以分模拟型(它又分为机电型和静态型和数字型两大类。对于常规的模拟继电保护装置,一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号,再与给定的整定值比较,以判断是否发生故障或不正常运行状态;逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合,进行逻辑判断,以确定保护是否应该动作;执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行:跳闸或发信号。

1.1.4 继电保护的发展

随着电力系统容量日益增大,范围越来越广,仅设置系统各元件的继电保护装置,远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统全局出发,研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后,系统将呈现何种工况,系统失去稳定时将出现何种特征,如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时,尽可能将其影响范围限制到最小,负荷停电时间减到最短。此外,机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全生产,特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。因此,系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力,机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全,不仅应有完善的继电保护,还应研究、推广故障预测技术。

2 变电所继电保护和自动装置规划 2.1 系统分析及继电保护要求: 本设计35/10KV系统为双电源35KV单母线分段接线,10KV侧单母线分段接线,所接负荷多为化工型,属一二类负荷居多。

为保证安全供电和电能质量,继电保护应满足四项基本要求,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

2.2 本系统故障分析: 本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。就线路来讲,其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。

电力变压器的故障,分为外部故障和内部故障两类。

变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障,它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。

变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏。

变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不允许的油面下降。

2.3 10KV线路继电保护装置: 根据线路的故障类型,按不同的出线回路数,设置相应的继电保护装置如下: 1.单回出线保护:适用于织布厂和胶木厂出线。采用两段式电流保护,即电流速断保护和过电流保护。其中电流速断保护为主保护,不带时限,0S跳闸。

2.双回路出线保护:适用于印染厂、配电所和炼铁厂出线。采用平行双回线路横联方向差动保护加电流保护。其中横联方向差动保护为主保护。电流保护作为横联方向差动保护的后备保护。

2.4 主变压器继电保护装置设置: 变压器为变电所的核心设备,根据其故障和不正常运行的情况,从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发,设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下: 1. 主保护:瓦斯保护(以防御变压器内部故障和油面降低 、纵联差动保护(以防 御变压器绕组、套管和引出线的相间短路 。

2. 后备保护:过电流保护(以反应变压器外部相间故障 、过负荷保护(反应由于 过负荷而引起的过电流 。

3. 异常运行保护和必要的辅助保护:温度保护(以检测变压器的油温,防止变压器 油劣化加速和冷却风机自启动(用变压器一相电流的 70%来启动冷却风机,防止变压 器油温过高 。

2.5 变电所的自动装置 :

针对架空线路的故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等引起的瞬时性短路,其 特点是当线路断路器跳闸而电压消失后,随着电弧的熄灭,短路即自行消除。若运行人 员试行强送,随可以恢复供电,但速度较慢,用户的大多设备(电动机已停运,这样 就干扰破坏了设备的正常工作,因此本设计在 10KV 各出线上设置三相自动重合闸装置 (CHZ ,即当线路断路器因事故跳闸后,立即使线路断路器自动再次重合闸,以减少因 线路瞬时性短路故障停电所造成的损失。

针对变电所负荷性质,缩短备用电源的切换时间,提高供电的不间断性,保证人身 设备的安全等,本设计在 35KV 母联断路器(DL 1及 10KV 母联断路器(DL 8处装设备 用电源自动投入装置(BZT 。

频率是电能质量的基本指标之一 , 正常情况下 , 系统的频率应保持在 50Hz , 运行频率 和它的额定值见允许差值限制在 0.5Hz 内, 频率降低会导致用电企业的机械生长率下降, 产品质量降低, 更为严重的是给电力系统工作带来危害, 而有功功率的缺额会导致频率 的降低,因此,为保证系统频率恒定和重要用户的生产稳定,本设计 10KV 出线设置自 动频率减负荷装置(ZPJH ,按用户负荷的重要性顺序切除。

2.6 本设计继电保护装置原理概述: 2.6.1 10KV 线路电流速断保护: 根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流的, 以动作电流的大小来控制保护 装置的保护范围; 有无时限电流速断和延时电流速断, 采用二相二电流继电器的不完全 星形接线方式,本设计选用无时限电流速断保护。

2.6.2 10KV 线路过电流保护 : 利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障, 其动作的选 择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证, 有定时限过电流保护和反时限过 电流保护; 本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器, 采用二相二继电器的不完 全星形接线方式,选用定时限过电流保护,作为电流速断保护的后备保

护,来切除电流 速断保护范围以外的故障,其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。

2.6.3 平行双回线路横联方向差动保护: 通过比较两线路的电流相位和数值相同与否鉴别发生的故障 ; 由电流起动元件、功 率方向元件和出口执行元件组成, 电流起动元件用以判断线路是否发生故障, 功率方向 元件用以判断哪回线路发生故障, 双回线路运行时能保证有选择的动作。 该保护动作时 间 0S , 由于横联保护在相继动作区内短路时, 切除故障的时间将延长一倍, 故加装一套 三段式电流保护,作为后备保护。

2.6.4 变压器瓦斯保护: 利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障; 当变压器内 部发生故障时, 电弧使油及绝缘物分解产生气体。 故障轻微时, 油箱内气体缓慢的产生, 气体上升聚集在继电器里, 使油面下降, 继电器动作, 接点闭合, 这时让其作用于信号, 称为轻瓦斯保护;故障严重时,油箱内产生大量的气体,在该气体作用下形成强烈的油 流, 冲击继电器, 使继电器动作, 接点闭合, 这时作用于跳闸并发信, 称为重瓦斯保护。 2.6.5 变压器纵联差动保护: 按照循环电流的原理构成。 在变压器两侧都装设电流互感器, 其二次绕组按环流原 则串联, 差动继电器并接在回路壁中, 在正常运行和外部短路时, 二次电流在臂中环流, 使差动保护在正常运行和外部短路时不动作, 由电流互感器流入继电器的电流应大小相 等,相位相反,使得流过继电器的电流为零;在变压器内部发生相间短路时,从电流互 感器流入继电器的电流大小不等,相位相同,使继电器内有电流流过。但实际上由于变 压器的励磁涌流、 接线方式及电流互感器误差等因素的影响, 继电器中存在不平衡电流, 变压器差动保护需解决这些问题,方法有: 靠整定值躲过不平衡电流 采用比例制动差动保护。

采用二次谐波制动。 采用间歇角原理。 采用速饱和变流器。

本设计采用较经济的 BCH-2型带有速饱和变流器的继电器, 以提高保护装置的励磁 涌流的能力。

3 短路电流计算: 在发电厂和变电所电气设计中, 短路电流计算是其中的一个重要环节。 其计算的目 的的主要有以下几个方面: 1 在选择电气主接线时, 为了比较各种接线方案, 或确定某一接线是否需要采用限 制短路电流的措施,均需进行必要的短路电流计算。

2 在选择电气设备时, 为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、 可靠的工 作。同时又力求节约资金,这就需要按短路情况进行全面校验。

3 在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。

4 在选择继电保护方式和进行整定计算,需以各种短路时的短路电流为依据。 5 接地装置的设计,也需用短路电流。

短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备, 以及进行继电保护装置的整 定计算。

进行短路电流计算,首先要绘制计算电路图。在计算电路图上,将短路计算所考虑 的各元件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。

接着,按所选择的短路计算点绘出等效电路图,并计算电路中各主要元件的阻抗。 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, 并标明其 序号和阻抗值,然后将等效电路化简。一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化 简,求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。

短路电流计算的方法,常用的有欧姆法(有称有名单位制法和标幺制法(又称 相对单位制法

本设计采用标幺制法进行短路计算 3.1 系统等效电路图: S Ⅱ S Ⅰ

图 3.1.1 系统等效电路图 3.2 基准参数选定: SB =100MVA, U B =Uav即:35kV 侧 U B =37KV, 10kV 侧 U B =10.5KV。

3.3 阻抗计算(均为标幺值 : 系统:X 1=100/200=0.5 X2=100/220=0.456 线路:L1, L2:X 3=X4=L1X l S B /VB 2=0.4×11×100/372=0.321 L3, L4: X5=X 6=L 3 Xl S B /VB 2=0.4×10×100/372=0.292 变压器:B1, B2:X 7=X8=(U k %/100 S B /S=0.075×100/6.3=1.19 3.4 短路电流计算: 1最大运行方式:系统化简如图 3.4.1所示。

其中: X9=X2+X3∥ X4=0.661 X10= X1+X5∥ X6=0.602 X11=X10∥ X9=0.32 X12=X11+X7=1.51 据此,系统化简如图 3.4.2所示。

故知 35KV 母线上短路电流:1max 111/1.56/0.324.875( d B I I X KA === 10KV 母线上短路电流 : 2max 212/5.5/1.513.642( d B I I X K A === 折算到 35KV 侧 : 21max 112/X 1.56/1.511.03( d B I I KA === 对于 d3点以炼铁厂计算 : 3max 5.5/(1.512 1.567( d I K A =+=

图 3.4.1 图 3.4.2 2 最小运行方式下 :系统化简如图 3.4.3所示。 因 S Ⅱ 停运 , 所以仅考虑 S Ⅰ 单独运行的结果; 13970.6611.191.851X X X =+=+= 所以 35KV 母线上短路电流: I1min 19/1.56/0.6612.36( d b I X K A === 所以 10KV 母线上短路电流: 2min 213/5.5/1.8512.97( B B I I X KA === 折算到 35KV 侧 : 21min 113/1.56/1.8510.843( d B I I X KA === 对于 d3以炼铁厂进行计算 : 3min 5.5/(1.8512 1.428( d I KA =+= 折算到 35KV 侧:31min 1.56/(1.8512 0.405( d I K A =+=

图3.4.3 4 主变继电保护整定计算及继电器选择 4.1 瓦斯保护

作用:用来反映变压器内部故障和油面降低,它反应于油箱内部故障所产生的气体或油箱漏油而动作,其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器,轻瓦斯保护动作于信号。

轻瓦斯保护的动作于信号的轻瓦斯部分,通常按产生气体的容积整定:对于容量为10MVA以上的变压器,整定容积为250~300cm2。

瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯部分,通常按气体继电器的油流速度整定。(油流速度与变压器的容量、接气体继电器导管的直径、变压器冷却方式、气体继电器形式有关。

轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250~300cm2整定,本设计采用280 cm2。 重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.6~1.5cm2整定,本设计采用0.9 cm2。

瓦斯继电器选用FJ3-80型。 瓦斯保护的接线原理图如下:

图4.1.1瓦斯保护的接线原理图 4.2 差动保护:

作用:用来反映变压器绕组和引出线上的相间短路、中性点直接接地系统中系统侧绕组和引出线的单相接地短路以及绕组匝间短路、容量在10000kVA及以上的变压器应装设纵差动保护。

变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件

1应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流 2应躲过变压器的励磁涌流

3在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大负荷时,差动保护不应动作 结合设计要求和实际条件只对其做纵差动保护的整定,所选继电器型号为BCH—2型差动继电器。

计算变压器各侧的一次及二次电流值(在额定容量下并选择电流互感器的变比,可按下表计算。

由于35 kV侧二次电流大,因此以35kV侧为基本侧。 4.2.1 计算Ie及电流互感器变比: 列表如下: S =6300kVA U1e = 35kV U2e=10 kV 名 称 各侧数据 Y (35KV Δ(10KV 额定电流 9.1033/ 11==e e U S I A U S I e e 4.3463/22== 变压器接线方式 Y Δ CT(电流互感器接线方式 Δ Y

CT 计算变比 5/1805/31=e I =36 5/4.3465/2=e I =69.3 实选CT 变比n l 40 80 实际额定电流 A I e 50.45/31= 33.45/2=e I 不平衡电流Ibp 4.50-4.33=0.17A 确定基本侧 基本侧(二次电流大 非基本侧

4.2.2 确定基本侧动作电流: 1躲过外部故障时的最大不平衡电流 1dz K bp I K I ≥…………………(1 利用实用计算式:121m ax (dz K fzq tx i za I K K K f U f Id =+∆+∆ 式中:K K —可靠系数,采用1.3; fzq K —非同期分量引起的误差,采用1; tx K — 同型系数,CT 型号相同且处于同一情况时取0.5,型号不同时取1,本设计 取1。

ΔU —变压器调压时所产生的相对误差,采用调压百分数的一半,本设计取0.05。 Δza f —继电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差,暂无法求出,先采用中间值0.05。

代入数据得 1 1.3(110.10.050.05 1.03267.8(dz I A =⨯⨯⨯++⨯= 2躲过变压器空载投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流

e K dz I K I =1 (2 式中:K K —可靠系数,采用1.3; e I —变压器额定电流: 代入数据得 (1.1359.1033.11A I dz =⨯= 3躲过电流互改器二次回路短线时的最大负荷电流

max 1h K dz Tf K I = (3 式中: K K —可靠系数,采用1.3; 1dz I —正常运行时变压器的最大负荷电流;采用变压器的额定电流。 代入数据得

(1.1359.1033.11A I dz =⨯= 比较上述(1,(2,(3式的动作电流,取最大值为计算值, 即: 1267.8(dz I A = 4.2.3 确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作电流

将两侧电流互感器分别接于继电器的两组平衡线圈,再接入差动线圈,使继电器的实用匝数和动作电流更接近于计算值;以二次回路额定电流最大侧作为基本侧,基本侧的继电器动作电流及线圈匝数计算如下: 基本侧(35KV 继电器动作值 111/n I K I dz JX dzis = 代入数据得

13267.8/4011.6(dzis I A =⨯= 基本侧继电器差动线圈匝数 11/cdjs w o dzis W A I = 式中:w o A 为继电器动作安匝,应采用实际值,本设计中采用额定值,取得60安匝。

代入数据得 160/11.6 5.17 cdjs W ==(匝 选用差动线圈与一组平衡线圈匝数之和较1cdjs W 小而相近的数值,作为差动线圈整定匝数cdzo W 。

即:实际整定匝数匝(5W =cdz 继电器的实际动作电流 1I /60/512(dzi w o cdz A W A === 保护装置的实际动作电流 A K N I I jx dzi dz 1.2773/4012/111=⨯== 4.2.4 确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数

平衡线圈计算匝数2W W /W 5(4.5/4.3310.2(phis cdz e cdz I =-=⨯-= 匝 故,取平衡线圈实际匝数W 0phz = 工作线圈计算匝数W W 5(gz phz cdz W =+= 匝

4.2.5 计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差m f ∆ 04 .0519.0/(019.0(W W /(W W (f =+-=+-=∆cdz phis phz

phis m 此值小于原定值0.05,取法合适,不需重新计算。 4.2.6 初步确定短路线圈的抽头 根据前面对BCH-2差动继电器的分析,考虑到本系统主变压器容量较小,励磁涌流较大,故选用较大匝数的“C-C ”抽头,实际应用中,还应考虑继电器所接的电流互感器的型号、性能等,抽头是否合适,应经过变压器空载投入试验最后确定。 4.2.7 保护装置灵敏度校验

差动保护灵敏度要求值21≥m K

本系统在最小运行方式下,10KV 侧出口发生两相短路时,保护装置的灵敏度最低。 本装置灵敏度 1m 1m in 10.866K I /I 0.86610.843/0.2771 2.72jx d dz K ==⨯⨯=> 满足要求。

4.3 过电流保护: 保护动作电流按躲过变压器额定电流来整定 h K dz K /I K I e1= 式中:K K —可靠系数,采用1.2; h K —返回系数,采用0.85; 代入数据得 (7.14685.0/9.1032.1I A dz =⨯= 中北大学课程设计说明书 继电器的动作电流 Idzj = I dz / n1 = 146.7 /(40 / 3 = 6.35( A 电流继电器的选择：DL-21C/10 灵敏度按保护范围末端短路进行校验，灵敏系数不小于 1.2。 灵敏系数： K1m = 0.866K jx Id31min / I dz = 0.866 × 1× 0.405 / 0.1467 = 2.29 > 1.2 满足要求。 4.4 过负荷保护： 过负荷保护： 其动作电流按躲过变压器额定电流来整定。动作带延时作用于信号。 I dz = K K I e1 / K f = 1.05 ×

103.9 / 0.85 = 128.4( A I dzJ = I dz / n1 = 128.4 × 3 / 40 = 5.56( A 延时时限取 10s，以躲过电动机的自起动。 当过负荷保护起动后，在达到时限后仍未返回，则动作 ZDJH 装置。 4.5 冷却风扇自起动： 冷却风扇自起动： I dz = 0.7 I e1 = 0.7 × 103.9 = 72.74( A I dz1 = I dz / n1 = 72.74 /(40 / 3 = 3.15( A 即，当继电器电流达到 3.15A 时，冷却风扇自起动。 第 15 页 共 17 页

中北大学课程设计说明书 5 课程设计总结 在课程设计两个星期的时间里，我不仅将学习的专业知识温习了一遍，而且还深入 的学习了很多新的继电保护知识，做出了一些相应的成果，并在这过程中我学到了很有 有效的学习方法和思考方法。可以说，收获还是挺大的。 在设计开始，我们首先要将以前学过的专业知识系统的复习一遍，尤其是涉及到一 些没有学过的继电保护知识，做了许多相关的例题后,才发现由于继电保护自身所具有 的特点，使得它比较容易入门，而且各种例题也使我增强了做好的信心。 通过本次课程设计对继电保护和电力系统自动化的课程设计有了进一步的了解和 掌握， 通过对课本和参考书籍的翻阅， 进一步提高了利用手头资料亲自完成设计的能力， 学会了分析原理接线图和展开图的分析，也学会了画电气工程图，对继电保护有了更深 层次的理解和掌握。 在设计中必须做到明确设计目的和题目要求;细心，做到严谨、精确,反复修改,精 益求精;使所学的理论知识更加透彻，从而加深对其的理解;在设计中紧扣继电保护的 四要求：速动性、灵敏性、可靠性、安全性。 通过课程设计，本次课程设计以学生亲自动手设计为主，通过积极查阅相关资料， 科学的分析问题。 因此培养了学习积极性、 独立分析问题、 发现问题和解决问题的能力、 合作沟通的能力，也增强了老师、同学的交流沟通。 这次课程设计不仅是我们的理论知识得到了加强和巩固，同时，也提高了我的综合 思维能力，使我明白了学以致用的重要性。 第 16 页 共 17 页

中北大学课程设计说明书 参考文献 [1] 贺家李 宋从矩.电力系统继电保护原理.第三版.北京：中国电力出版社， 1981:23-98 [2] [3] [4] [5] 刘介才.工厂供电设计指导.北京：机械工业出版社.2000:78-152 孙力华.电力工程基础.北京：机械工业出版社.1988:45-65 陈 珩.电力系统稳态分析.北京：中国电力出版

社.1995:68-69 李光琦.电力系统暂态分析.北京：中国电力出版社.2003:105-125 第 17 页 共 17 页

第四篇：35kV变电站的设计与研究

随着我国经济建设的高速发展，现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，电网实时信息传送量成倍增多，对电网运行的可靠性要求也越来越高。35kV变电站现在虽然在用电量大的城市和经济发达的城市，但由于它具有投资少、见效快、建设周期短、安装、运行、维护、检修技术较容易解决等特点，在广大的农村地区这种供电方式仍将长期存在。

一、35kV变电站的设计原则：

1、 变电站设计必须认真执行国家的技术经济政策。并做到，保障人身安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理。

2、 变电站设计，应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到近、远期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能。

3、 变电站设计，在执行本标准的同时原则上尚应符合现行的国家规范、规程和标准规定。

二、35kV变电站的站址选择

1、 站址应尽量靠近已有公路，并充分利用水文地质条件较好的荒地、坡地、劣地，不占或少占农田。

2、 站址应接近负荷距中心，并便于各级电压线路的引入引出，架空线路走廊应与站址同时确定。

3、 站址应尽量避开空气污秽地区，否则应采取有效的防污措施。

4、 站址选择应考虑对邻近设施的影响。

5、 站内地面应有适当的坡度，以利排水。

6、 变电站占地面积不超过1000平方米。

三、常见的常规35kV变电站设计

我们日常生活中常见的35kV 变电站设计一般采用的都是户外装置，设计安装有D W 12-35 户外型多油断路器，至于10kV 高压配电装置则以户内装置为主，设计过程中主要采用GG-1A (F) 高压开关柜，选用的是 SN 10-10 型少油断路器设备，也有设计过程中选用ZN -10 型户内高压真空断路器，而实际设计过程中以前者较为常见。至于35kV 变电站的继电保护屏或是控制屏基本采用的都是PK 型，以电磁式继电器来实现对继电设备的维护。这一设计过程从整体运行来看是较为安全可靠的，无论是设备安装还是维修保护都相对简单，这一常规35kV 变电站设计如今仍在乡镇或是山区得以沿用。然而，这套设备的问题就在于设备的整体性能较为落后，从占地面积、造价投资、结构能耗等方面来看都表现出极大的不合理性，整体设计方案与实际的电能消耗存在着较大差距，不利于电力系统的节能与环保。

四、主接线和主设备选择

1 、主接线选择

对于经济基础较弱工业性用电比例较小且农业负荷比例较大的用电地区，用电最大负荷处在第三季度或者冬季，

二、三季度在圩区防汛抗旱期间负荷较大，且必须保证供电，因此要保持一定水准的负荷平台。设计时主接线一般分两期实施，终期按两台主变考虑。首期工程电气主接线：35 kV 变电站首期工程一般采用一条 35 kV 进线和一台主变，因此首期工程电气主接线宜采用线路――变压器单元接线。在布置上应对二期工程位置作预留，首期不上的断路器、隔离开关等利用瓷柱过渡跳线;根据计量管理和电网位置情况决定是否上 35 kV 电压母线变压器;35 kV 站变可接在35 kV 进线侧，若是10 kV 站变，也可接在10 kV 母线上;10 kV 侧电气主接线采用单母线接线。二期工程电气主接线：二期工程安装两回进线，两台主变压器的主接线。35 kV 侧可采用桥形接线。对主变压器运行方式相对比较稳定，操作较少的35 kV 变电站，宜采用内桥接线;对主变压器操作较多的 35 kV变电站，宜采用外桥接线。桥形接线和单母线接线相比较可节省一台断路器，但操作复杂。

2、主设备选择

主变压器的选择，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、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、二级负荷的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变压器容量的 15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。若运输条件允许，优先选用全密封变压器。高压断路器应选择 35kV 等级优先的SF6国产断路器，10kV等级户外布置的断路器优先采用柱上真空断路器，10kVSF6断路器在解决压力指示表、密度继电器等易引起漏气的问题后也可选用，高压隔离开关应选择35kV高压隔离开关，优先选用防污型、材质好、耐腐蚀的产品;无人值守变电站优先选用GW4 型带电动机构的隔离开关。互感器和避雷器：为防止铁磁出现谐振，优先选择干式电压互感器，过励磁时呈容性。若选择电容器式电压互感器，可省去高压侧熔断器。选择带0.2级副线圈专用电流互感器。保护用电流互感器选择独立式的，但断路器附带的套管式电流互感器也可在电气伏安特性满足二次要求的情况下采用。直流电源：优先选择带微机检测和远传接口的高频开关电源的成套直流电源装置，采用5～10A2块模块。蓄电池可选阀控全密封铅酸蓄电池，容量40～80Ah。二次设备：优先选用具有与变电站综合自动化或RTU灵活接口的微机型继电保护设备，分散布置10kV保护;35kV保护备用电源发挥联络线功能时需配备线路保护，集中组屏布置馈线保护;根据实际情况考虑配置主变纵差动保护。变电站自动化系统：设备选型要求满足无人值守需要。综合自动化系统应具备微机“五防”闭锁及接入火警信号等功能。通信采用数字式载波通信，条件允许可选扩频、光纤等方式。

五、突出35kV 变电站的综合性与自动化处理。

35kV 变电站设计中的综合性主要体现在其系统类别的集中式和分布式方面，无论是其中的管理层还是间隔层都需要通过独立的操作系统来对系统单元装置进行系统规划，以体现必要的工程建设标准。运行人员在对变电站基本数据进行整理与分析时能够通过简单的画面打印实现对控制系统的电能计算，进而更好地促进变电站现场的总线控制与测量结构规划。

六、结语

35kV电压登记在我国电力网中是一个重要的电压等级，35kV变电站在我国县级电力网中将长期使用。随着产品不断更新，相应的新型设备层出不穷，设计方案应力求结线简单、清晰、操作方便，提高可靠性，限制工程造价，节约土地，减少生产和生活办公设施建筑物的土建面积。发展方向应是向小型化、综合自动化和无人值班方向发展。在实际设计工作中，必须按照负荷的性质、用电容量、环境条件、工程特点和地区供电条件及用户的经济承受能力，安装、运行、维护、检修的技术力量，备品备件购置是否方便，抢修、操作、交通是否便利，将来是否升压扩建，与调度自动化配合等方面的因素。因此，我们应致力于去优化改善35kV变电站的设计，使之更好的为我们所用。

参考文献：

【1】 章盛 李江，几种35kV变电站设计方案的讨论，新疆电力，2005(4);

【2】 河北省电力局，农村35kV小型化变电站议计标准，农村电气化，1994(11);

【3】 李玉平，对35 kV 变电站设计的建议，电网建设，2006(8)

第五篇：35kV电压等级的变电站规划设计

四川大学网络教育学院

本科生(业余)毕业论文(设计)

题 目 35kV电压等级的变电站规划设计

办学学院 四川大学网络教育学院 校外学习中心

专 业 专升本

年 级 2014春

指导教师 李老师

学生姓名 周伟

学 号 DH1141ZA024

2016年 1 月 17日

本科毕业设计(论文)

摘 要：本次毕业设计的题目是《35kV电压等级的变电站规划设计》。根据设计的要求，在设计的过程中，用到了35kV降压变电站的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养。设计可分为几部分：原始资料的分析、设计方案的确定、短路电流的相关计算、继电保护的配置、整定及校验的确定。 通过本次设计，学习了设计的基本方法，巩固四年以来学过的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变电站的全面了解。

目 录

第1章 绪论

1.1 国内外现状

1.2 本设计的意义

1.3 本设计主要工作

第2章 本设计继电保护分析

2.1 继电保护概述

2.1.1 继电保护装置的定义

2.1.2 继电保护装置原

2.1.3 继电保护的任务

2.1.4 继电保护装置的基本要求 2.2 设计原始资料

2.2.1 变电站电气接线图

2.2.2 相关设计基础数据

2.3 本系统工作状态分析

2.3.1 电力变压器的故障状态分析

2.3.2 变压器的不正常工作状态分析

2.3.3 线路故障状态分析

2.4 本设计继电保护设置

2.4.1 变压器继电保护装设置

2.4.2 线路继电保护设置

2.5 本设计主要继电保护原理概述

第3章 短路计算

3.1 短路计算的概念及其意义. 3.1.1 短路电流的危害

3.1.2 短路计算的目的

3.1.3 短路计算的计算步骤

3.2 电力系统的最大和最小运行方式定义 3.3 短路计算部分

3.3.1 系统等效电路简图

3.3.2 基准参数的选定

3.3.3 最大运行方式下相关计算

3.3.4 最小运行方式下相关计算

3.3.5 三相短路计算结果表

第4章 变压器继电保护的整定计算

4.1 变压器瓦斯保护

4.2 变压器差动保护

4.2.1 确定基本侧

4.2.2 计算差动保护一次侧的电流

4.2.3 差动继电器基本侧动作电流

4.2.4 确定差动继电器个绕组的匝数

4.2.5 确定非基本侧平衡线圈匝数

4.2.6 初步确定短路线圈的抽头

4.2.7 灵敏度校验

4.3 变压器过电流保护 4.3.1 启动电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定

4.3.2 继电器动作电流

4.3.3 灵敏度校验

4.4 过负荷保护

4.4.1继电器动作电流整定计算，按躲过变压器额;

4.4.2动作时限的整定，按躲过允许的短时最大负;

4.5冷却风扇自启动

4.5.1整定计算

4.5.2继电器动作电流

第5章线路保护整定计算

5.135kV线路三段式电流保护计算

5.1.1 4.4.1 继电器动作电流整定计算，按躲过变压器额定电流整定

4.4.2 动作时限的整定，按躲过允许的短时最大负荷时间整定

4.5 冷却风扇自启动

4.5.1 整定计算

4.5.2 继电器动作电流 第5章 线路保护整定计算

5.1 35kV线路三段式电流保护计算

5.1.1 第一段无时限电流速断保护

5.1.2 第二段带时限电流速断保护

5.1.3 第三段过电流保护

5.2 10kV线路保护整定计算

5.2.1 电流速断保护整定

5.2.2 过电流保护整定计算

第6章 防雷与接地

6.1 变电所设备接地设计

6.2 防雷设计

6.2.1 防雷的基本概念

6.2.2 架空线的防雷的措施

6.2.3 变配电所的防雷措施

结论

56 致谢

第1章 绪论

1.1 国内外现状

电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。变电所是电力系统在实际运用中的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。变电站是供电系统的枢纽，在生产和生活中占有特殊重要的地位。 电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。但是电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。为此，需要安装各种形式的保护装置，用分层控制方式实施安全监控系统，对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，以确保电力系统安全正常且更好的运行。

数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

展望继电保护的未来发展 继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，

保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。

1.2 本设计的意义

本次毕业设计内容为35KV变电站的继电保护。本次设计的主要目的在于使学生整合大一至大四所学的知识，通过设计的手段从而达到检测学习情况目的。学习的最终目的就是结合实际将经验与创新应用于社会，为社会培养一个符合要求的高素质人才，体现了学校注重对学生理论加动手能力的培养、社会生产中对毕业生实际操作能力的必要要求。此次设计亦是对大学四年学习生涯的一个最终考察，对教学的一次验收，通过设计，可拓展自动化专业的知识，掌握相关工程规范，培养学生分析与解决实际问题的能力。

本次设计以35KV降压变电所为主要设计对象，在分析变电所主接线的构成和特点的基础上，确定保护的方式和类型;进行主变压器和10KV出线线路的继电保护设计、整定计算等;进行控制、计量等相关设计;按规范要求绘制保护原理配置图。

分析变电站的原始资料所给变电所的主接线，电压器台数、容量及型号，根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行选择和校验，同时完成出线电路的保护设计，最后进行有效的系统保护。 1.3 本设计主要工作

根据所给数据和系统图，分析和确定变压器以及出线的继电保护，绘制相关保护的原理配置图。进行相关的计算，包括一些阻抗计算、主变压器继电保护的配置以及线路继电保护的计算与校验的研究等。

第2章 本设计继电保护分析

2.1 继电保护概述

2.1.1 继电保护装置的定义

根据张保会、尹硕根主编《电力系统继电保护》，一般将电能通过的设备成为电力系统的一次设备，如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机以及其他用电设备等。对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为二次设备。继电保护装置就是能反映电力系统当中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

2.1.2 继电保护装置原理

电力系统运行时存在正常、不正常工作和故障三种运行状态，要完成电力系统继电保护的基本任务，首先必须“区分”电力系统的这三种运行状态，并且要“甄别”出发生故障和出现异常的元件。而要进行“区分和甄别”，必须寻找电力元件再者三种运行状态下的可测量(继电保护主要测电气量)的“差异”，提取和利用这些可测参量的“差异”，实现对正常、不正常工作和故障元件的快速“区分”。依据可测量电气量的不同差异，可以构成不同原理的继电保护。目前已经发现不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向;元件的运行相电压幅值、序电压幅值;元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。 继电保护装置原理如下图

图2-1 继电保护装置原理图

(1) 测量比较元件

测量比较元件用于测量通过被保护电力元件的物理参量，并与其给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。根据需要继电保护装置往往有一个或多个测量比较元件。常用的测量比较元件有：被测电气量超过给定值动作的过量继电器，如过电流继电器、过电压继电器、高周波继电器等;被测电气量低于给定值动作的欠继电器，如低压继电器、阻抗继电器、低周波继电器等;被测电压、电流之间相位角满足一定值而动作的功率方向继电器等。

(2) 逻辑判断元件

逻辑判断单元根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型范围，最后确定是否应该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。

(3) 执行输出元件

执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息，发出警报或不动作。

2.1.3 继电保护的任务

继电保护的基本任务是 (1) 自动迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行;

(2) 反映设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。

2.1.4 继电保护装置的基本要求

继电保护装置必须具备以下5项基本性能

(1) 可靠性

可靠性包括安全性和信赖性。所谓安全性，是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。所谓信赖性，是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒绝动作。

(2) 选择性

保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保证

系统中无故障部分仍能继续安全运行;(3)速动性;能尽可能快地切除故障，以减少设备及用户在大短路电;(4)灵敏性;对于其保护范围发生故障或不正常运行状态的反应能力;选择继电保护方案时，除设置需满足以上4项基本性能;2.2设计原始资料;本次毕业设计的主要内容是对35kV变电站的继电保;此次设计35KV变电站继电保护的电器主接线图，如;35;10KM;35;13K 系统中无故障部分仍能继续安全运行。

(3) 速动性 能尽可能快地切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性

(4) 灵敏性

对于其保护范围发生故障或不正常运行状态的反应能力。GB 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》中，对各类保护的灵敏系数都做了具体的规定，一般要求灵敏系数在1.2~2之间。

选择继电保护方案时，除设置需满足以上4项基本性能外，还应注意其经济性。即不仅考虑保护装置的投资和运行维护费，还必须考虑因装置不完善而发生拒动或误动对国民经济和社会生活造成的损失。

2.2 设计原始资料

本次毕业设计的主要内容是对35kV变电站的继电保护设计，主要对其主变压器、出线线路进行继电保护设计，并进行整定校验，画出各保护的配置原理图。系统电源为35KV，变电站采用两台变压器，降压后输出6路10KV对数个工厂供电。 2.2.1 变电站电气接线图

2.2.2 相关设计基础数据

两台主变压器容量为2×31.5MVA，型号均为SL7-3150/35，YD11。其中一类负荷45%;二类负荷25%;三类负荷30%。 如下表2-1至2-3为短路电流表，表2-4为10KV出线线路电流互感器变比。

2.3 本系统工作状态分析 本设计35/10kV系统为双电源，35kV单母线分段接线，10kV侧单母线分段接线，所接负荷属一二类负荷居多。

2.3.1 电力变压器的故障状态分析

变压器故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。油箱内部故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快地将变压器切除。实践表明，变压器套管和引出线的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式;而变压器油箱发生相间短路的情况比较少。

2.3.2 变压器的不正常工作状态分析

变压器外部引起的过电流、负荷长时间超长时间超过额定电流容量引起的过负荷，风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。这些不正常运行状态会造成绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星星接线变压器，外部接地短路时有可能造成中性点过电压，威胁变压器的绝缘;大容量变压器在过电压或低频率等异常运行等异常运行状况下会使得变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件的过热。变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。 2.3.3 线路故障状态分析

本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。就线路来讲，其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。

2.4 本设计继电保护设置 2.4.1 变压器继电保护装设置

变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下：

(1) 主保护：瓦斯保护(以防御变压器内部故障和油面降低)、纵联差动保护(以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路)。

(2) 后备保护：过电流保护(以反应变压器外部相间故障)、过负荷保护(反应由于过负荷而引起的过电流)。

(3) 异常运行保护和必要的辅助保护：冷却风机自启动(用变压器一相电流的70%来启动冷却风机，防止变压器油温过高)。 2.4.2 线路继电保护设置

根据线路的故障类型，设置相应的继电保护装置如下：

(1) 10kV负荷侧单回线出线保护，采用两段式电流保护，即电流速断保护和过电流保护。其中电流速断保护为主保护，不带时限，0s跳闸。

(2) 35kV 线路的保护，采用三段式电流保护，即电流速断保护、带时限电流保护与

过电流保护。其中电流速断保护为主保护，不带时限，0s跳闸。

2.5 本设计主要继电保护原理概述

(1) 10kV线路电流速断保护 根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流，以动作电流的大小来控制保护装置的保护范围;有无时限电流速断和延时电流速断，采用二相二电流继电器的不完全星形接线方式，本设计选用无时限电流速断保护。

(2) 10kV线路过电流保护

利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障，其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证，有定时限过电流保护和反时限过电流保护;本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器，采用二相二继电器的不完全星形接线方式，选用定时限过电流保护，作为电流速断保护的后备保护，来切除电流速断保护范围以外的故障，其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。

(3) 变压器瓦斯保护

利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障;当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护;故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。

(4) 变压器纵联差动保护

是按照循环电流的原理构成。在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器并接在回路壁中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零;在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有

1) 靠整定值躲过不平衡电流。

2) 采用比例制动差动保护。

3)采用二次谐波制动;4)采用间歇角原理;5)用速饱和变流器;本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的;第3章短路计算;3.1短路计算的概念及其意义;短路是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接;造成短路的主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏、;3.1.1短路电流的危害;(1)短路时要产生很大的电动力和很高的温度，造成;(2)短路时短路电路中电压要骤降

4) 采用二次谐波制动。

5) 采用间歇角原理。

6) 用速饱和变流器。

本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。

第3章 短路计算

3.1 短路计算的概念及其意义

短路是指不同电位的导电部分之间的低阻性短接。短路后，短路电流比正常电流大很多，有时可达十几千安至几十千安。 造成短路的主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏、工作人员误操作、动物或植物跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间。

3.1.1 短路电流的危害

(1) 短路时要产生很大的电动力和很高的温度，造成元件和设备损坏。

(2) 短路时短路电路中电压要骤降，严重影响其中电气设备的正常运行。

(3) 短路会造成停电损失并影响电力系统运行的稳定性。

(4) 不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰。

由于短路的后果十分严重，因此必须设法消除可能引起短路的一切因素;同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。

在三相系统中，可能发生三相短路、两相相间短路、两相接地短路、单相接地短路。其中三相短路属于对称性短路。

若系统容量相对于输配电系统系统中某一部分的容量大很多时，可以把该系统看做无限大容量电力系统当该部分发生负荷变动甚至短路时，系统馈电母线上的电压能基本维持不变，或者系统电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%-10%，或者系统容量大于该部分容量的50倍时，可将电力系统视为无限大容量电力系统。

将电力系统视为无限大容量的电源在计算系统发生三相短路的电流时更苛刻，所以通常的短路计算都是建立在将系统视为无限大容量电力系统的基础上。

3.1.2 短路计算的目的 (1) 分析短路时的电压、电流特征。

(2) 验算导体和电器的动、热稳定以及确定开关电器所需开断的短路电流及相关参

数。

短路计算方法分为欧姆法和标幺制法。欧姆法又称有名单位制法，各物理量均以实际值参与计算;标幺制法又称相对单位制法，任一物理量的标幺值为该物理量的实际值与所选定的基准值的比值。

由于三相短路电流计算对设计选型及设备校验具有重要意义，本设计将对其进行着重研究。

3.1.3 短路计算的计算步骤

(1) 取功率基准值SB，并取各级电压基准值等于该级的平均额定电压，即UB?Uav;

(2) 计算各元件的电抗标幺值。并绘制出等值电路;

(3) 网络化简，求出从电源至短路点之间的总电抗标幺值X?*;

(4) 计算出短路电流周期分量有效值(也就是稳态短路电流)，再还原成有名值;

(5) 计算出短路冲击电流和最大短路电流有效值;

(6) 按要求计算出其他量。

3.2 电力系统的最大和最小运行方式定义

电力系统中，为使系统安全、经济、合理运行，或者满足检修工作的要求，需要经常变更系统的运行方式，由此相应地引起了系统参数的变化。短路电流的大小与系统的运行方式有很大关系，在设计变、配电站选择开关电器和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器的稳定度和继电保护装置的灵敏度。

最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。

最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。

最大、最小运行方式用等值电抗表示时，分别对应于系统最小和最大电抗。系统最小和最大电抗是短路电流计算的重要参数。

3.3 短路计算

3.3.1 系统等效电路简图

图3-1 变电站系统等效图

3.3.2 基准参数的选定

本设计中选SB=100MVA，UB=Uav，

那么35kv侧UB1=37kv，10kv侧UB2=10.5kv。

IB1=SB=1.56kA UB1 本设计短路计算中均采用标幺值。 3.3.3 最大运行方式下相关计算 SB=5.5kA UB2 3.3.4最小运行方式下相关计算;根据系统最小和最大运行方式的定义，最小运行方式，;由于原始资料中未给出C1和C2的短路容量，所以X;最小运行方式下，系统等效图如下;图3-4最小运行方式等效图;在本假设前提下，C2停运，所以仅考虑C1单独运行;X2m*=X1*X?1.m*=X7*;(1)35kV母线上短路电流(k1点);k1点短路电流的周期分量，冲击电流及短

3.3.4 最小运行方式下相关计算

根据系统最小和最大运行方式的定义，最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。

由于原始资料中未给出C1和C2的短路容量，所以X1*、X2*未知，X7*、X8*也未知。但可以确定的是在最小运行方式下，其中C1或C2其中一个停运。我们不妨假设，则此时C2停运，根据此假设，可得最小运行下X7*>X8*(假设X8*>X7*也是一样的)的系统图。

最小运行方式下，

在本假设前提下，C2停运，所以仅考虑C1单独运行的结果 设系统最小运行方式阻抗为X2m*，则X2m*= X1* X?1.m*=X7* 冲击电流;(3)(3);1.74=4.437kAish3.6.m=2.5;最大短路电流有效值;(3)(3);1.74=2.63kAIsh3.6.m=1.51;短路容量;(3)(3);SASk3.6.m=I~3.6.m*×B=31.;3.3.5三相短路计算结果表;表3-1最大运行方式下三相短路电流计算结果;表3-2最小运行方式下三相短路短路电流计算 对于本次设计的变压器有容量较小的特点，宜选用多匝数的C—C抽头。但短路线圈匝数的选定还与电流互感器的型号有关，具体的匝数选定是否合适，要经过变压器的空载试验再确定。

4.2.7 灵敏度校验

4.4过负荷保护;图4-4变压器过负荷保护原理图;4.4.1继电器动作电流整定计算，按躲过变压器额;Iset?1.05?1817Krel=5.61A;选用DL-11/6型电流继电器，其动作电流的整定;4.4.2动作时限的整定，按躲过允许的短时最大负;一般此时间取9~15s，本设计取10s;4.5冷却风扇自启动;4.5.1整定计算;

4.4 过负荷保护

4.4.1 继电器动作电流整定计算，按躲过变压器额定电流整定

选用DL-11/6型电流继电器，其动作电流的整定范围为1.5～6A，故动作电流整定值为6。

4.4.2 动作时限的整定，按躲过允许的短时最大负荷时间整定

一般此时间取9~15s，本设计取10s。

4.5 冷却风扇自启动

4.5.1 整定计算

4.5.2 继电器动作电流

即当继电器电流达到3.18A时，冷却风扇自启动。 考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/6型电流继电器，其动作电流的整定范围为1.5～6A，故动作电流整定值为4A。

第5章 线路保护整定计算

5.1 35kV线路三段式电流保护计算

5.1.1 第一段无时限电流速断保护

(2) 继电器动作电流

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/50型电流继电器，其动作电流的整定范围为12.5～50A，故动作电流整定值为13A。

(3) 第一段的灵敏性通常用保护范围的大小来衡量，根据本设计的数据，按线路首端(K1点)短路时的最小短路电流校验灵敏系数。

满足要求;5.1.2第二段带时限电流速断保护;

5.1.2 第二段带时限电流速断保护

图5-3 35kV线路带限时电流保护

(2) 计算10kV线路第二段一次侧动作电流

(3) 在线路首端(d2点)短路

(4) 继电器动作电流

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为7A。 (5) 保护的动作时限应t2与t1配合

选用DS-111型时间继电器，其时间调整范围为0.1～1.3 s。 5.1.3 第三段过电流保护

(1) 整定计算

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为7A。

(3) 过电流保护应分别按本线路末端(d2点)及下一线路末端(d3点)短路时的最小短路电流校验灵敏系数。

(4) 保护的动作时限t3应与t2配合

选用DS-112型时间继电器，其时间调整范围为0.25～3.5s。

满足要求。

5.2 10kV线路保护整定计算

5.2.1 电流速断保护整定

(1) 基准参数选定

SB=100MVA，UB=Uav 则 10kV侧

UB=10.5kV (2) 计算方法 按躲过配变低压侧母线最大三相短路电流，具体做法是选择一个最大容量配变，如有多个最大容量配变则选择距出线断路器最近者。

各线路的整定计算如下 (1) 线路L1 1) 一次侧动作电流整定计算

2) 继电器动作电流

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为10A。

3) 保证系统最大运行方式下开关出口三相短路时灵敏度不小于1 满足要求。

4) 由于其动作时间为0s，为防止其在线路上管型避雷器放电时误动，电流速断保护的动作时间带有0.06~0.08秒的延时。

(2) 线路L2 1) 一次侧动作电流整定计算

2) 继电器动作电流

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/50型电流继电器，其动作电流的整定范围为12.5～50A，故动作电流整定值为13A。

3) 保证系统最大运行方式下开关出口三相短路时灵敏度不小于1 满足要求。 4) 由于其动作时间为0s，为防止其在线路上管型避雷器放电时误动，电流速断保护的动作时间带有0.06~0.08秒的延时。

(3) 线路L3 1)一次侧动作电流整定计算

2) 继电器动作电流

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/50型电流继电器，其动作电流的整定范围为12.5～50A，故动作电流整定值为15A。

3) 保证系统最大运行方式下开关出口三相短路时灵敏度不小于1 满足要求。

4) 由于其动作时间为0s，为防止其在线路上管型避雷器放电时误动，电流速断保护的动作时间带有0.06~0.08秒的延时。

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/50型电流继电器，其动作电流的整定范围为12.5～50A，故动作电流整定值为19A。

3) 保证系统最大运行方式下开关出口三相短路时灵敏度不小于1 4) 由于其动作时间为0s，为防止其在线路上管型避雷器放电时误动，电流速断保护的动作时间带有0.06~0.08秒的延时。

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/50型电流继电器，其动作电流的整定范

围为12.5～50A，故动作电流整定值为13A。 3) 保证系统最大运行方式下开关出口三相短路时灵敏度不小于1 4)由于其动作时间为0s，为防止其在线路上管型避雷器放电时误动，电流速断保护的动作时间带有0.06~0.08秒的延时。

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为10A。

3) 保证系统最大运行方式下开关出口三相短路时灵敏度不小于1 4) 由于其动作时间为0s，为防止其在线路上管型避雷器放电时误动，电流速断保护的动作时间带有0.06~0.08秒的延时。

5.2.2 过电流保护整定计算

过电流保护又称为电流保护III段，其整定原则为躲过最大的负荷电流，本设计选

Ⅲ

取各线路的额定电流，其一次侧动作电流为Iset 对各线路分别进行计算 (1) 线路L1 1) 整定计计算式

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范

围为5～20A，故动作电流整定值为6A。

2) 保护的动作时限t2应与t1配合

考虑到变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5s，故选用DS-111型时间继电器，其时间调整范围为0.1～1.5 s。 (2) 线路L2 1) 整定计计算式

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为7A。

2) 保护的动作时限t2应与t1配合

考虑到变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5s，故选用DS-111型时间继电器，其时间调整范围为0.1～1.5 s。

(3) 线路L3 1) 整定计计算式

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型;2)保护的动作时限t2应与t1配合;t2?t1?△t?0.5s;考虑到变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5;(4)线路L4;1)整定计计算式;ⅢIset?KrelIL.max1.25?90?;式中Kre—l可靠系数，本设计取1.25;;

继电器动作电流

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为7A。

2) 保护的动作时限t2应与t1配合

考虑到变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5s，故选用DS-111型时间继电器，其时间调整范围为0.1～1.5 s。

(4) 线路L4 1) 整定计计算式 考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为7A。

2)保护的动作时限t2应与t1配合

考虑到变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5s，故选用DS-111型时间继电器，其时间调整范围为0.1～1.5 s。

(5) 线路L5 1) 整定计计算式

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/10型电流继电器，其动作电流的整定范围为2.5～10A，故动作电流整定值为5A。

2) 保护的动作时限t2应与t1配合

考虑到变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5s，故选用DS-111型时间继电器，其时间调整范围为0.1～1.5 s。

(6) 线路L6 1)整定计计算式

考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/20型电流继电器，其动作电流的整定范围为5～20A，故动作电流整定值为6A。

2) 保护的动作时限t2应与t1配合

考虑到变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5s，故选用DS-111型时间继电器，其时间调整范围为0.1～1.5 s。 第6章 防雷与接地

6.1 变电所设备接地设计

电气设备的某部分与大地之间作良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体。工作接地是指：为了保证人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地，例如电源的中性点接地，防雷装置的接地等。各种工作接地有各自的功能。例如防雷接地是为了对地泄放雷电压，实现防雷保护的要求。

无论是工作接地还是保护接地，都是经过接地装置与大地连接，接地装置包括接地体和接地线两部分。若待设计变电所为长方形，则接地网也可取为长方形，若取直径为48mm，长为250cm的钢管作接地体，埋深0.8m,接地体之间连接一般用镀锌扁钢，应保证接地地电阻R≤4Ω。接地线是连接接地体和电气设备接地部分的金属部分的金属导体，一般接地采用截面积不小于4mm×12mm的扁钢，直径不应小于6mm的圆钢。

6.2 防雷设计

6.2.1 防雷的基本概念

在电气线路或电气设备上出线的超过正常工作电压要求的电压，称为过电压。它可分为内部过电压和雷电过电压。根据运行经验表明：内部过电压一般不会超过系统正常运行时相对地(即单相)额定电压的3-4倍。因此对电力系统和电气设备绝缘的威胁不是很大。而雷电过电压又称为大气过电压，也叫外部过电压，它是由于电力系统中的设备，线路和建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达一亿伏，其电流幅值可高达几十万安，因此对供电系统危害极大，必须加以防护。雷电过电压有两种基本形式：直击雷和间接雷击。还有一种就是沿着架空线路或金属管道侵入变电所或其他建筑物。这种雷电过电压称为侵入波过电压。 常用的防雷设备有

(1) 接闪器：是专门用来接受直接雷击的金属物体。接闪的金属杆称为避雷针。闪的金属线称为架空地线，接闪的金属带称为避雷带。

(2) 避雷针：它的功能实质上是引雷作用，所以避雷针的实质是引雷针，它把雷电流引入地下，从而保护了线路，设备和建筑物等。避雷针的保护范围，以它能够防护直接雷的空间来表示。现行国家标准GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》则规定采用

IEC推荐的“滚球法”来确定。

(3) 避雷线：它一般采用不小于35平方毫米的镀锌钢绞线，架设在架空线路的上方，以保护架空线路或其他物体免遭受直接雷击。由于避雷线既是架空又要接地，因此它又称为架空地线。

6.2.2 架空线的防雷的措施

(1) 架设避雷线：这是防雷的有效措施，但是造价高，因此在66kV及以上的架空线路上才沿全线架设。35kV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10kV及以下的架空线路上，一般不装设避雷。

(2) 提高线路本身的绝缘水平，在架空线路上，可采用木横担，瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10kV及以下架空线路防雷的基本措施之一。

(3) 利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线。由于3-10kV的线路是中性点不接地的系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子上装设保护间隙。

(4)装设自动重合闸装置，线路上因雷击放电造成线路电弧短路，会引起线路断路器的跳闸，但断路器跳闸后的电弧会自动熄灭。 6.2.3 变配电所的防雷措施

(1) 装设避雷针：室外配电装置应装设避雷针来防护直击雷。如果变配电所处在附近更高的建筑物上的防雷设施的保护范围之内或变配电所本身为车间内型，则不再考虑直击雷的防护。独立的避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤地区，其工频接地电阻Re≤10Ω。独立的避雷针及其引下线与变配电所装置在空气中的水平间距不得小于5m。独立避雷针的接地装置与变配电所主接地电网分开时，则它们在地中的水平间距不得小于3m。这些规定都是为了防止雷电过电压对变配电所装置进行反击闪络。

(2) 装设避雷线: 对于35kV及以上的变配电所架空线路上，架设1-2km的避雷线，以消除一段进线上的雷击闪络，避免其引起的雷电侵入波对变配所电气装置的危害。

(3)装设避雷器：用来防止雷电侵入波对变配电所电气装置特别是对主变压器的危害。高压架空线的终端杆阀式或排气式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线，则架空线路终端装设的避雷器应与电缆头处的金属外皮相连并且一同埋地。每组高压母线上均应装设阀型避雷器。对于3-10kV配电变压器低压中性点不接地时，应在中性点装设击穿保险器。变压器两侧的避雷器应与变压器中性点及金属外壳一同接地。

结论;毕业设计是对我大学四年学习成果的一次考核和总结，;这次设计涉及到很多知识，有些我学习过但遗忘了，有;在毕设过程中，同学们也给了我不少帮助，设计上遇到;在本次毕业设计中我主要进行了短路的一些相关计算、;时间一晃即过，大学四年的学习生涯即将画上句号，在;致谢;我的毕业设计是在毕效辉老师的指导下完成的;衷心感谢评阅论文和参加答辩的各位专家，最后我要感;参考文

结 论

毕业设计是对我的一次考核和总结，在这历时几个月的毕业设计中我通过自己的学习和毕老师的细心指导，抱着虚心严谨的态度，终于将毕业设计顺利完成。

这次设计涉及到很多知识，有些我学习过但遗忘了，有些我还没有学习到，所以本次设计相当于我把关于继电保护的知识再次系统自习了一遍，当然，这其中更少不了我的毕业设计指导老师毕老师的耐心指导，在接下来的设计工作中我才能有了明确的认识，把握了设计的基本方向。但毕竟我对继电保护的认识还有很多欠缺，在计算、分析的过程中走了不少弯路，效率也降低了。比如在一些原理图的制作上，因为不是很熟悉，所以颇费了一些功夫。

在毕设过程中，同学们也给了我不少帮助，设计上遇到的问题我们互相探讨，俗话说三个臭皮匠顶个诸葛亮，同一个问题不同人有不同的解决方法，我们可以择其优，这样不仅都拓宽了思路和知识面，做起事来效率也高了很多。

在本次毕业设计中我主要进行了短路的一些相关计算、变电所线路以及变压器继电保护方案的选择、继电保护的整定计算及校验等。由于本人知识面还不够全面，加上时间仓促，设计中难免有错误和不足之处，还请大家批评指导。

时间一晃即过，大学四年的学习生涯即将画上句号，在这大学最后一次设计中，我再次感谢给予我帮助的老师同学和朋友们。

致 谢

我的毕业设计是在李老师的指导下完成的。他不仅是我首先应该感谢的人，更是我应该敬重的一个好老师。在长达几个月的毕业设计中，李老师带病坚持为我们做毕业设计的指导，感动之余更多的是对李老师对工作认真、对学生负责态度的敬佩。同时也感谢在本次设计中为我提供帮助的同学们，有了你们的帮助我的毕业设计在能够更加以顺利完成。

衷心感谢评阅论文和参加答辩的各位专家，最后我要感谢对我培养。