110KV農(nóng)村變電所.doc

110KV農(nóng)村變電所電氣系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：丁清葉 蔣賽加 樊潔馨 夏旭明指導(dǎo)教師：趙玉林、張俐院系：工程學(xué)院電氣工程系專業(yè)：電氣化與自動化 班級：電氣08010 前言變電站，改變電壓的場所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電站的主要設(shè)備是開關(guān)和變壓器。按規(guī)模大小不同，稱為變電所、配電室等。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。作為農(nóng)村的重要基礎(chǔ)設(shè)施，農(nóng)村電力的發(fā)展和電力設(shè)施建設(shè)對于促進農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展、提高農(nóng)民生活質(zhì)量、推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要作用。為了搞好農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工作，達到安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進的目的，農(nóng)網(wǎng)改造升級工程應(yīng)嚴格執(zhí)行國家和行業(yè)有關(guān)設(shè)計技術(shù)規(guī)程和規(guī)范，同時供鑒國內(nèi)外的設(shè)計、運行經(jīng)驗。 建國以來，我國農(nóng)電事業(yè)得到了迅速的發(fā)展。根據(jù)1991年農(nóng)電年報統(tǒng)計，全國已建成35(63)110kV農(nóng)村變電所13150座，農(nóng)網(wǎng)總用電量上升到2286億kWh，鄉(xiāng)、村的通電率分別達到96.4%和90%。農(nóng)村電力的建設(shè)，對促進農(nóng)業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)的經(jīng)濟建設(shè)和提高農(nóng)民的生活水平，起到了十分重要的作用。但是，隨著改革開放的形勢發(fā)展，現(xiàn)有農(nóng)村電網(wǎng)已經(jīng)適應(yīng)不了農(nóng)電負荷迅速增長的要求。我國于20世紀五六十年代早期建立起來的農(nóng)村變電所的主要問題是設(shè)備陳舊落后，開關(guān)容量不足，占地面積大，建設(shè)周期長，耗費投資多。這種變電所已不能適應(yīng)我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的新形勢。為進一步探討我國農(nóng)村變電所的建設(shè)原則、發(fā)展方向和模式方案，研制開發(fā)新型農(nóng)電裝備，在總結(jié)國內(nèi)建設(shè)和借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對農(nóng)村變電所的發(fā)展提出了三點要求： 農(nóng)村變電所的建設(shè)方案既要滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需要，又要適合我國的國情、網(wǎng)情，走自己的路。研究新技術(shù)和開發(fā)研究的新裝備，要結(jié)合農(nóng)網(wǎng)的實現(xiàn)，做到技術(shù)上先進、安全可靠、不檢修周期長。農(nóng)村變電所的總體布局，要注意節(jié)省投資、維修方便。小型化變電所的興起，新設(shè)備的應(yīng)用，大大地促進了農(nóng)網(wǎng)電氣化的建設(shè)，加速了農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展，供電可靠性有了很大的提高。小型化變電所方案，符合農(nóng)村電網(wǎng)的特點，適合中國的國情，符合國家的政策，達到了少花錢、辦好事、辦快事的目的。(1)農(nóng)村小型化變電所的建設(shè)，占地面積小，僅為常規(guī)變電所的l3左右，平均每座變電所可節(jié)約土地面積1000平方米左右，符合我國土地的使用政策。設(shè)備整體布置合理，緊湊而不擁擠，可謂“袖珍”變電所。(2)基建工程量小，施工方便，周期短。特別是對簡陋的變電所改造尤為方便，可做到供電、改造兩不誤。建設(shè)周期一般在100天左右，比建常規(guī)變電所平均每座可縮短近100天的工期，社會效益顯著。(3)總工程投資減少，僅占常規(guī)變的23左右，平均每座小型化變電所可節(jié)約資金30萬元左右。(4)延長了設(shè)備的檢修周期，改變了原來每年一大修、半年一小修，平時臨檢不停的現(xiàn)象，節(jié)約了人力和檢修費用。(5)簡化了接線方式。由于采用自動重合器和分段器配合使用，取代了龐大的控制室，高壓配電室及其保護盤、控制盤、整流柜和高壓開關(guān)柜，主接線簡單，設(shè)備安全可靠，自動化程度高，為農(nóng)村變電所實現(xiàn)無人值班提供了條件。(6)提高了供電可靠性，設(shè)備具有智能功能，避免了線路分支線一點故障導(dǎo)致的全線甚至全所停電的事故。由于分段器自動分段故障線路區(qū)段，非故障線路區(qū)段正常供電，縮短了線路故障的查尋時間，節(jié)約了人力?？梢姡r(nóng)村小型化變電所的造價低、占地少、工期短、維護費用少等優(yōu)點已為工程實踐所證實。目前小型化變電所的建設(shè)已遍布全國，成為農(nóng)村變電所的主要形式。自從計算機技術(shù)深入到電力系統(tǒng)以來，微機監(jiān)測技術(shù)獲得了快速的發(fā)展。20世紀80年代，計算機在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，主要以監(jiān)測電力系統(tǒng)的參數(shù)為主，即所謂發(fā)展SCADA系統(tǒng)。但是，隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提高，SCADA系統(tǒng)已不能滿足生產(chǎn)實踐的要求，因此才開始發(fā)展變電所綜合自動化系統(tǒng)。這種系統(tǒng)集保護、遠動、監(jiān)控為一體，是一種分布式的綜合自動化裝置。其把繼電保護、遠動技術(shù)、參數(shù)監(jiān)測等各種功能分布在各個單片機上，而這些單片機通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接起來，形成一個有機的自動化裝置。國務(wù)院總理溫家寶2011年1月5日主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，決定實施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級工程，在“十二五”期間使全國農(nóng)村電網(wǎng)普遍得到改造，農(nóng)村居民生活用電得到較好保障，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電問題基本解決，基本建成安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進、管理規(guī)范的新型農(nóng)村電網(wǎng)。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。當今110kV變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展?？茖W(xué)的變電站設(shè)計方案能夠提升配電網(wǎng)的供電能力和適應(yīng)性，降低配電網(wǎng)損耗和供電成本，減少電力設(shè)施占地資源，體現(xiàn)“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術(shù)改造思路。同時可以增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積，使變電站的配置達到最佳，不斷提高經(jīng)濟效益和社會效益。1 本文所要完成的主要工作本次設(shè)計經(jīng)過對變電所原始資料的分析，進行主變與電氣設(shè)備的選擇與校驗，繼電保護，二次接線，接地與防雷保護以及工程概算等內(nèi)容。根據(jù)變電所主變臺數(shù)及中低壓側(cè)設(shè)置電壓等級的不同，110kV終端變電所110kV和10kV兩級電壓，110kV進線一回，10kV出線六回。通過合理的接線、設(shè)備無油化、布置的緊湊以及綜合自動化技術(shù)，并將通信設(shè)施并入主控室，簡化所內(nèi)附屬設(shè)備，從而達到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設(shè)計，降低投資的目的。2 系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 負荷統(tǒng)計和計算2.1.1 負荷統(tǒng)計表本變電所均為三類負荷，生活用電負荷大，工業(yè)負荷小，農(nóng)業(yè)灌溉負荷比重較大；共有4條10kV出線，長度為1520km不等，每條出線，接配電變壓器1525臺。見表2-1所示。表2-1負荷統(tǒng)計表回路 名稱用戶類型需用系數(shù)配電容量(kVA)臺 數(shù)供電 回路線路 長度(km)備 注1城東線居民用電 甲線0.7120015111三類2城南線居民用電 乙線0.6135020115三類3城西線居民用電 丙線0.6165015117三類4城北線其它用電0.7196525118三類2.1.2各用戶計算負荷：公式： 2.1.3變電所當年的計算： 當年計算負荷各用戶的計算負荷同時系數(shù)，一般取0.85-0.9X%線損率，系數(shù)設(shè)計取10%2.1.4負荷增長（5年以后）的變電所最大計算負荷：表2-2 單位：兆瓦名稱20112012201320142015最大負荷4.114.314.524.754.99增長率5.0%5.0%5.0%5.0%5.0% 所以，選擇型號的三項變壓器一臺。2.2 主變設(shè)計2.2.1 主變臺數(shù)的確定因電力負荷季節(jié)性不強，且變電站只有三類負荷，故設(shè)一臺主變壓器?？紤]到不受運輸條件的限制，選用三項變壓器。同深入引進至負荷中心，具有直接從高壓到低壓供電條件的變電所。為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓容量采用雙繞組變壓器。由于變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列進行，所以變壓器繞組的連線方式選Y型連接。2.2.2 主變?nèi)萘康拇_定裝設(shè)一臺主變，額定容量8000KVA，Se0.6Sjszd即Se 0.67583.48kVA 主變采用雙繞組變壓器-8000/110型變壓器。見表2-3。表2-3主變參數(shù)表額定容量損耗空載電流阻抗電阻連接組標號外型(mm)空載 短路8000kVA11.05 42.50.8%10.5YNd116100410051302.2.3 主接線設(shè)計農(nóng)村變電所的趨向是小型化，因變電所只有三類負荷，操作方便，安全，運行靈活，有擴建改造的前遠諸多因素，因此，主接線的確定方案考慮以上各點決定：110KV有以進線，采用單母線接線，10KV側(cè)有4條回路出線，采用單母線接線。主接線圖見附錄。3 短路電路的計算3.1短路點的確定根據(jù)保護整定值計算和校驗，計算如圖所示的各短路短點。圖3-1 短路點的確定3.2路電抗并算出短路電流3.2.1計算各支路的電抗標幺值各回路的容量為：各回路負荷電抗： 各回路總電抗： 各回路并聯(lián)等效電抗標幺值：短路電流計算（110kv側(cè)）：10kv側(cè)d2短路 d3短路 d4短路 d5短路 d6短路 短路電流一覽表3-2：13.97614.33623.80013.72031.0123.64840.7982.87750.7222.60060.6872.4784 電氣設(shè)備的選擇及校驗4.1母線的選擇4.1.1 母線截面形狀和截面積的選擇（1）按最大長期工作電流選擇母線截面選擇條件：通過母線的最大長工作電流不應(yīng)大于母線長允許電流。適用范圍：各種電壓等級的裝置中主母線和引下線以及臨時裝設(shè)的母線，都按長期工作電流選擇截面（2）按經(jīng)濟電流密度選擇母線4.1.2 側(cè)母線截面積的選擇及校驗4.1.2.1 110kV側(cè)母線的選擇及校驗若一臺變壓器停止工作， 想滿足整個負荷的要求， 則另一臺變壓器工作在過負荷狀態(tài)下。 由于所以只需一臺過負荷為原來的倍，即。按通過高壓側(cè)母線的最大長期工作電流 (3-1)按濟電流密度選擇母線截面 (3-2)取變壓器最大負荷利用小時數(shù)h=3000-5000小時，選擇。經(jīng)計算選擇LGJ-35mm2型鋼芯鋁絞線，其40時最大允許持續(xù)電流為275A。校驗如下：短路計算時間。因，所以，經(jīng)查表得。因，所以tfz=0，故。母線允許電流母線正常運行時的最高溫度為： (3-3)查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為 (3-4)小于所選母線的截面積，滿足熱穩(wěn)定要求，因所選母線為鋼芯鋁絞線，故不需動穩(wěn)定校驗。4.1.2.2 10kV側(cè)母線的選擇按通過低壓側(cè)母線的最大長期工作電流按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面取變壓器最大負荷利用小時數(shù)h=3000-5000小時，查表選擇j=1.15106A/m2經(jīng)計算選擇LMY-608型鋁母線，其40時最大允許持續(xù)電流為958A。校驗如下：熱穩(wěn)定性校驗短路計算時間。因，所以，經(jīng)查表得。因，所以tfz=0，故。母線正常運行時的最高溫度為：查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為小于所選母線截面608mm2，故滿足熱穩(wěn)定要求。 動穩(wěn)定性校驗10kV側(cè)截面為矩形的母線水平放置，相間距離a=0.25m L=1.2m短路沖擊電流(d2短路)截面系數(shù)小于鋁母線的允許應(yīng)力69106Pa，故滿足動穩(wěn)定性要求。經(jīng)校驗所選母線滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定要求。4.2 線路的選擇4.2.1 10kV出線的選擇 4.2.1.1 選擇在四回出線中，以最大負荷的一條出線路為出線截面積選擇的計算依據(jù)，其它線路一定能滿足。由于四回出線的負荷相差不大，故不會造成太大的浪費。而且出線路負荷要考慮今后五年的增長，其增長率為5%。通過10kV側(cè)出線的最大長期工作電流，各出線為架空線路，可選擇鋼芯鋁絞線LGJ-70， 4.2.1.2 校驗短路計算時 。因，所以，經(jīng)查表得。因，所以，故母線正常運行時的最高溫度查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為小于所選母線的截面積，故滿足熱穩(wěn)定要求，因所選母線為絞線，故不需動穩(wěn)定校驗。4.3 斷路器的選擇及校驗4.3.1 110kV側(cè)斷路器的選擇及校驗4.3.1.1 選擇按構(gòu)造形式、裝置種類、額定電壓、額定電流、和額定開斷電流選擇斷路器。又據(jù)，查手冊選LW6110型瓷柱式SF6斷路器。其技術(shù)參數(shù)見表3-3-1。表4-1 斷路器參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流(A)Iekd(kA)ij(kA)tg(s)(s)Ir(4s)(kA)LW61101102000401000.060.25404.3.1.2 校驗對于無窮大電源供電電網(wǎng)，所以滿足額定開斷電流的要求。熱穩(wěn)定性校驗：短路計算時間。因，所以，經(jīng)查表得。因，所以，故短路電流的熱脈沖：因此滿足熱穩(wěn)定性要求。動穩(wěn)定性校驗極限通過電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，因此所選LW110型斷路器滿足要求-。4.3.2 10kV側(cè)斷路器的選擇及校驗4.3.2.1 斷路器的選擇按構(gòu)造形式、裝置種類、額定電壓、額定電流、和額定開斷電流選擇斷路器，而且放在屋內(nèi)，所以可選真空斷路又據(jù)，查手冊選擇ZN5-10/630-25型斷路器，其技術(shù)參數(shù)見表3-2。 表4-2 斷路器參數(shù)型號額定電壓(kV)額定電流(A)Iekd (kA)ij (kA)tg (s)thu(s)Ir(4s) (kA)ZN5-10/630-251063012.531.50.060.0612.5（2）校驗對于無窮大電源供電電網(wǎng)，滿足額定開斷電流的要求。熱穩(wěn)定性校驗：短路計算時間 。因，所以，經(jīng)查表得。因，所以，故短路電流的熱脈沖：因此滿足熱穩(wěn)定性要求。動穩(wěn)定性校驗極限通過電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，因此所選ZN5-10/630-25型斷路器滿足要求。4.3.3 10kV出線側(cè)斷路器的選擇及校驗（1）斷路器的選擇按構(gòu)造形式、裝置種類、額定電壓、額定電流、和額定開斷電流選擇斷路器。而且放在屋內(nèi)，所以可選屋內(nèi)式真空斷路器。又據(jù)，查手冊選擇ZN510/630-20型斷路器。其技術(shù)參數(shù)見表4-3。型號額定電壓(kV)額定電流(A) Iekd (kA)ij (kA)tg (s)Thu(s)Ir(4s) (kA)ZN5-10/630-201063020500.050.120表4-3斷路器參數(shù)（2）校驗 對于無窮大電源供電電網(wǎng)，滿足額定開斷電流的要求。熱穩(wěn)定性校驗短路計算時間。因，所以，經(jīng)查表得。因，所以，故短路電流的熱脈沖： 因此滿足熱穩(wěn)定性要求。動穩(wěn)定性校驗極限通過電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，因此所選ZN5-10/630-20型斷路器滿足要求。4.4 隔離開關(guān)的選擇及校驗4.4.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗（1）隔離開關(guān)的選擇由地點選擇戶外式，根據(jù)變壓器高壓母線側(cè)斷路器選擇計算的數(shù)據(jù)，經(jīng)查手冊選擇GW5-110D型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表4-4。型號額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）雷電沖擊耐壓（kV）GW5-110D1106305020450(對地)表4-4 隔離開關(guān)參數(shù)（2）校驗熱穩(wěn)定性校驗短路電流的熱脈沖：故滿足熱穩(wěn)定性要求。動穩(wěn)定性校驗極限通過電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，因此所選GW5-110D型隔離開關(guān)滿足要求。4.4.2 10kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗（1）10kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇根據(jù)變壓器低壓母線側(cè)斷路器選擇計算的數(shù)據(jù)，選擇GN30-10/630-20型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表4-5。表4-5 隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）GN30-10/630-20106305020（2）校驗熱穩(wěn)定性校驗短路電流的熱脈沖：故滿足熱穩(wěn)定性要求。動穩(wěn)定性校驗極限通過電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定要求，因此所選GN30-10/630-20型隔離開關(guān)滿足要求。4.4.3 10kV出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗（1）10kV出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇根據(jù)變壓器低壓母線側(cè)斷路器選擇計算的數(shù)據(jù)，經(jīng)查選擇GN30-10/630-20型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表4-6。表4-6 隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）GN30-10/630-20106305020（2）校驗熱穩(wěn)定性校驗短路電流的熱脈沖：因此滿足熱穩(wěn)定性要求。動穩(wěn)定性校驗極限通過電流故動穩(wěn)定性也滿足要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定要求，因此所選GN30-10/630-20型隔離開關(guān)滿足要求。4.5 電力電容器的選擇電力電容器是用來提高電網(wǎng)功率因數(shù)、減少線損、改善電壓質(zhì)量、提高供電效率的電器設(shè)備。（1）按工作電壓選擇（2）按工作頻率選擇（3）無功功率的計算設(shè)備補償前的功率因數(shù)為0.8，經(jīng)電容器要求補償后達到0.9。負荷的有功功率為 p=61500.8=4920w系統(tǒng)要求補償?shù)臒o功功率為本所要求一組電容器組來補償，每組補償1323.08kVar，采用三相三角形接線的電容器初選BFF10.5-100-H1w型電容器組，其技術(shù)參數(shù)見表3-7。表3-7 電容器參數(shù)型號額定電壓(kV)額定容量(kVar)額定電容(F)BFF10.5-100-1w10.51002.88共用電容器為 153=45個 ?？偟念~定容量為，而需補償?shù)臑?323.08kVar，故所選電容器組滿足要求。4.6 絕緣子的選擇4.6.1 110kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗 （1）按安裝地點和額定電壓查手冊選擇XP-70型絕緣子，其技術(shù)參數(shù)見表4-8。表4-8 絕緣子數(shù)據(jù)表型號額定電壓（kV）工頻擊穿電壓（kV）工頻閃絡(luò)電壓（kV）機電破壞負荷（kN）最小放電距離（mm）干濕XP-70110110754570295在一般情況下的單位泄露距離為1.6cm/kV，應(yīng)選用個，考慮出現(xiàn)一片故障的情況應(yīng)加1，取7。所以110kV側(cè)每相懸式絕緣子應(yīng)選7個滿足要求。4.6.2 10kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗（1）屋外絕緣子的選擇按額定電壓和裝設(shè)地點，經(jīng)查手冊選擇ZS-10/4型支柱棒型絕緣子。其技術(shù)參數(shù)見表3-9。表3-9 絕緣子數(shù)據(jù)表型號額定電壓(kV)機械破壞負荷(kN)總高（mm）上附件安裝尺寸下附件安裝尺寸孔徑孔數(shù)中心距孔徑孔數(shù) 中心距ZS-10/4104210M8236122130（2）校驗動穩(wěn)定校驗絕緣子底部至母線中心線的高：絕緣子帽所受的力： 絕緣子的允許負荷：經(jīng)計算滿足動穩(wěn)定要求，故所選ZS-10/4型戶內(nèi)膠裝支柱瓷絕緣子滿足要求。（3）屋內(nèi)絕緣子的選擇根據(jù)安裝地和構(gòu)造類型，經(jīng)查手冊選擇ZN-10/4型支柱絕緣子。其技術(shù)參數(shù)見表4-10。表4-10絕緣子數(shù)據(jù)表型號額定電壓(kV)機械破壞負荷(kN)總高H（mm）ZN-10/4104120（4）校驗動穩(wěn)定校驗絕緣子底部至母線中心線的高度：絕緣子帽所受的力：絕緣子的允許負荷：經(jīng)計算滿足動穩(wěn)定要求，故所選ZN-10/4型支柱絕緣子滿足要求。4.7 穿墻套管的選擇及校驗（1）穿墻套管的選擇按裝置種類、構(gòu)造形式、額定電壓及最大長期工作電流，經(jīng)查手冊選擇CWB-10/1000型穿墻套管。其技術(shù)參數(shù)見表4-11。型號額定電壓(kV)額定電流(A)總長L(mm)抗彎破壞負荷(kN)5s短時熱電流（kA）CWB-10/10001010006107.512表4-11穿墻套管參數(shù)（2）校驗熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性要求，故所選CWB-10/1000型穿墻套管滿足要求。4.8 所用變壓器4.8.1 所用變的選擇考慮到變電所主要設(shè)備的需要，如蓄電池充電、取暖、照明及有關(guān)的繼電保護裝置的用電等負荷，對于一般情況下應(yīng)將所用變裝設(shè)在110kV側(cè)，保證檢修時所內(nèi)可正常供電，根據(jù)變電所負荷特點，季節(jié)性極強，備有一臺備用變壓器。即使主變檢修時，可切換備用變壓器，以保證低壓母線側(cè)有電，因此將所用變建在10kV側(cè)。所用電負荷統(tǒng)計見表4-12。表412 所用電負荷統(tǒng)計表日常照明用電3kW取暖設(shè)施用電6W繼電保護裝置用電30kW其它用電11kW總計50kW綜合以上數(shù)據(jù)，選擇SL7-50/10型電力變壓器作為所用變壓器。其技術(shù)參數(shù)見表4-13。表4-13 電力變壓器參數(shù)型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）損耗（kW）空載電流（%）阻抗電壓（%）SL7-50/1050101.152.544.8.2 保護電容器組的熔斷器的選擇電力電容器在合閘時產(chǎn)生沖擊電流，此時熔斷器的熔件不應(yīng)熔斷，保證正常工作。熔件的額定電流應(yīng)按如下計算：其額定電壓為10kV，所以選擇RN1-10型戶內(nèi)高壓熔斷器，其技術(shù)參數(shù)見表4-14。表4-14 高壓熔斷器參數(shù)型 號額定電壓（kV）開斷電流（kA）額定電流（A）切斷容量（MVA）RN1-101040250200熔斷器的額定電流，故所選熔斷器滿足要求。4.8.3 所用變壓器保護熔斷器的選擇（1）熔斷器的選擇其最大長期工作電流熔件的額定電流為短路容量經(jīng)計算查手冊選擇RW3-10型高壓跌落式熔斷器。其技術(shù)參數(shù)見表4-17。表4-17熔斷器參數(shù)型號額定電壓(kV)額定電流 (A)額定斷流容量（MVA）上限下限RW3-10101007510（2）校驗經(jīng)計算滿足要求，故選RW3-10形熔斷器。4.9 熔斷器的選擇 熔斷器是最早被應(yīng)用，也是最簡單的一種保護器。它串聯(lián)在電路使用中。當電路中通過過負荷電流和短路電流時，利用熔體產(chǎn)生的熱量使它自身熔斷，切斷電路，以達到保護的目的。4.9.1 保護低壓側(cè)電壓互感器用熔斷器的選擇按額定電壓選擇： 熔斷器所在電網(wǎng)的額定電壓按額定斷流容量選擇三相短路容量： 決定選用RN2-10型戶內(nèi)限流熔斷器，技術(shù)數(shù)據(jù)如圖4-18所示：表4-18 熔斷器參數(shù)型 號額定電壓（kV）額定電流（A）開斷電流（kA）切斷容量（MVA）RN2-10100.55010004.9.2 保護電容器組的熔斷器的選擇電力電容器在合閘時產(chǎn)生沖擊電流，此時熔斷器的熔件不應(yīng)熔斷，保證正常工作。熔件的額定電流應(yīng)按如下計算：其額定電壓為10kV，所以選擇RN1-10型戶內(nèi)高壓熔斷器，其技術(shù)參數(shù)見表4-19。表4-19 熔斷器參數(shù)型 號額定電壓（kV）額定電流（A）開斷電流（kA）切斷容量（MVA）RN3-101040040不小于200熔斷器的額定電流，故所選熔斷器滿足要求。4.10 電流互感器的選擇及校驗（1）形式選擇應(yīng)根據(jù)用途和使用條件選擇。（2）額定電壓選擇（3）準確度等選擇（4）二次負荷選擇4.10.1 110kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗4.10.1.1 電流互感器的選擇按最大長期工作電流根據(jù)，經(jīng)查手冊選擇LB6-110型電流互感器。其技術(shù)參數(shù)見表4-20。表4-20 電流互感器參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流比1s熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流LB6-1101102100/51540 溫度校正系數(shù)， 所以4.1.10.2校驗熱穩(wěn)定性校驗電流互感器的熱穩(wěn)定通常以1s的熱穩(wěn)定倍數(shù)表示，因此，校驗熱穩(wěn)定應(yīng)滿足下式式中 電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)， 電流互感器的熱穩(wěn)定時間，（2） 動穩(wěn)定性校驗 內(nèi)部動穩(wěn)定校驗 需滿足下式 式中電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)滿足內(nèi)部動穩(wěn)定要求。外部動穩(wěn)定的校驗滿足外部動穩(wěn)定要求。經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及內(nèi)、外動穩(wěn)定要求，因此所選LB6-110型電流互感器滿足要求。4.10.2 10kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗 4.10.2.1 電流互感器的選擇按最大長期工作電流根據(jù)經(jīng)查選擇LB-10(LJWD-10)型電流互感器。其技術(shù)參數(shù)見表4-21。表4-21電流互感器參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流比1s熱穩(wěn)定電流倍數(shù)動穩(wěn)定電流倍數(shù)LB-10(LJWD-10)101000/590225溫度校正系數(shù)， 所以4.10.2.2校驗熱穩(wěn)定性校驗：動穩(wěn)定性校驗： 內(nèi)部動穩(wěn)定校驗 外部動穩(wěn)定校驗經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及內(nèi)、外動穩(wěn)定性要求，所選LB-10(LJWD-10)型電流互感器滿足要求。4.10.3 10kV側(cè)母線分段電流互感器的選擇因其最大長期工作電流及各相參數(shù)均與變壓器10kV側(cè)基本相同，因此選擇及校驗過程同10kV側(cè)，故選LB-10(LJWD-10)型斷路器。4.10.4 10kV出線側(cè)電流互感器的選擇及校驗4.10.4.1電流互感器的選擇按最大長期工作電流根據(jù)，經(jīng)查手冊選擇LB-10(LJW-10) 型電流互感器。其技術(shù)參數(shù)見表4-22。表4-22 電流互感器參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流比1s熱穩(wěn)定電流倍數(shù)動穩(wěn)定電流倍數(shù)LB-10(LJW-10)10200/560150溫度校正系數(shù)， 所以4.10.1.2校驗熱穩(wěn)定性校驗：根據(jù)滿足熱穩(wěn)定要求動穩(wěn)定性校驗： 內(nèi)部動穩(wěn)定校驗 外部動穩(wěn)定校驗經(jīng)計算滿足熱穩(wěn)定及內(nèi)、外動穩(wěn)定要求，因此所選LB-10(LJW-10)型電流互感器滿足要求。4.11 電壓互感器的選擇（1）形式選擇：應(yīng)根據(jù)安裝地點和安裝方式來選擇（2）額定電壓選擇：電流互感器的額定電壓不小于安裝處的電網(wǎng)額定電壓。（3）按一次額定電流選擇：不應(yīng)小于流過它的最大長期工作電流。（4）準確度等級選擇：按二次負荷選擇。4.11.1 高壓側(cè)電壓互感器的選擇電壓互感器主要用來計量，選擇老型號油浸式電壓互感器。其數(shù)據(jù)如下： 表4-23 電壓互感器參數(shù)型號額定電壓比二次繞組極限負荷（VA）準確級次及相應(yīng)額定二次負荷(VA)0.5級1級3級JCC1-110110000/100/100/20003005001000由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當系統(tǒng)發(fā)生短路時，互感器本身不遭受短路電流作用，因此無須校驗。此電壓互感器供監(jiān)視電能的電度表、功率表及電壓繼電器用，準確等級選擇1。4.11.2 低壓側(cè)電壓互感器的選擇根據(jù)該電壓互感器的用途、裝設(shè)地點及額定電壓，經(jīng)查選擇JDZX-10型電壓互感器(單相三線圈澆注式)。其技術(shù)參數(shù)見表4-24。表4-24 電壓互感器參數(shù)型號額定電壓比二次繞組極限負荷（VA）準確級次及相應(yīng)額定二次負(VA)0.5級1級3級JDZX-1010000/100/100/40050802004.11.3 電壓互感器其保護熔斷器的選擇及校驗4.11.3.1熔斷器的選擇對于保護電壓互感器的熔斷器，只按額定電壓及斷流容量選擇即可。經(jīng)計算選擇RN2-10型熔斷器。其技術(shù)參數(shù)見表4-26。表4-26 熔斷器參數(shù)型號額定電壓(kV)額定電流(A)額定斷流容量（MVA）RN2-10100.510004.11.3.2 校驗經(jīng)計算滿足要求，故選RN2-10形熔斷器。5 繼電保護變電所按綜合自動化標準設(shè)計，達到無人值班要求。繼電保護裝置、自動化系統(tǒng)采用集中與分散相結(jié)合的方式配置。本期工程兩臺主變壓器配置差動及其后備保護；110kV出線配置光纖差動保護；110kV母聯(lián)配置微機母聯(lián)保護；10kV線路配置微機線路保護；10kV母聯(lián)配置微機母聯(lián)保護；10kV電容器配置微機電容器保護。5.1 電力變壓器的保護5.1.1變壓器的瓦斯保護瓦斯保護作為變壓器內(nèi)部故障的主保護。反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障及油位降低，動作后重瓦斯跳變壓器兩側(cè)斷路器，輕瓦斯發(fā)信號根據(jù)繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，對于容量在0.8MVA以上的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護保護主變箱內(nèi)各種短路故障。當殼內(nèi)故障產(chǎn)生瓦斯或油面下降時,瞬時動作于信號。當產(chǎn)生大量瓦斯時,動作于斷開變壓器各側(cè)的斷路器。瓦斯繼電器安裝在油箱與油枕之間的連通管道中。5.1.1.1瓦斯保護的主要特點動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、可以有效地反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的故障及油面降低，但它不能反應(yīng)油箱外套管及引出線上的故障，因此必須與縱差動保護一起，共同構(gòu)成變壓器的主保護。5.1.1.2 瓦斯保護的原理由于短路點電弧的作用，將使變壓器油和其它絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護，它應(yīng)安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。瓦斯保護原理圖如圖5-1所示。本工程采用綜合自動化保護，電子式保護裝置替代圖中繼電器，實現(xiàn)保護功能。 5.1.1.3 瓦斯保護的整定當內(nèi)部氣體為 250300cm3時，輕瓦斯動作于發(fā)生信號；當內(nèi)部氣體為 0.71.2m/s時，動作于跳閘。圖5-1 瓦斯保護接線5.1.2 變壓器的電流速斷保護對于200010000kVA及以下較小容量的變壓器，若靈敏系數(shù)滿足要求時，應(yīng)采用電流速斷保護。原理：變壓器的電流速斷保護是反應(yīng)電流增大而瞬時動作的保護。對變壓器及其引出線上各種形式的短路進行保護。它只能保護變壓器的部分，一般能保護變壓器的原繞組。保護原理圖如圖5-2所示。實現(xiàn)保護功能。電源側(cè)為大接地電流系統(tǒng)時采用完全星形接線。電源側(cè)為小接地電流系統(tǒng)時采用兩相不完全星形接線。圖5-2 速斷保護原理圖電流速斷保護的整定計算：按避越變壓器外部故障的最大短路電流整定： 可靠系數(shù) 取1.4電流速斷保護的動作電流還應(yīng)避越空載投入變壓器時的勵磁涌流，一般動作電流應(yīng)大于變壓器額定電流的35倍。選擇較大值作為變壓器電流速斷保護的起動電流 5.1.3 變壓器的過電流保護原理：變壓器過電流保護是防御外部相間短路引起的變壓器過電流和變壓器內(nèi)部相間短路的后備保護。原理接線圖如圖5-3所示。圖5-3 單相過電流保護原理圖過電流保護的整定計算按躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流進行整定 式中：可靠系數(shù)，取1.2；返回系數(shù)，取0.850.95；并列運行變壓器臺數(shù)。保護安裝側(cè)變壓器的額定電流。靈敏度的校驗5.1.4 變壓器的過負荷保護原理：變壓器可能出現(xiàn)過負荷的情況，因此需裝設(shè)過負荷保護。變壓器過負荷電流三相對稱，過負荷保護裝置只采用一個電流繼電器接于一相電流回路中，三側(cè)都裝有過負荷元件，對于雙繞組變壓器，過負荷保護應(yīng)裝于電源側(cè)。過負荷保護原理圖如圖5-4所示。 圖5-4 單相過負荷保護原理按躲過變壓器的額定電流進行整定 （4-3）式中：可靠系數(shù)，一般取1.05；返回系數(shù)，取0.85；保護安裝側(cè)變壓器的額定電流。過負荷保護的延時應(yīng)比變壓器過電流保護時延長一個時限階段，一般取10s5.1.5 零序接地保護 對中性點直接接地電網(wǎng)，由由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，要裝設(shè)零序電流保護，作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。對有多臺變壓器運行的變電所，采用一部分變壓器中性點接地而另一部分變壓器中性點不接地運行方式。其原理圖如圖5-5所示本工程采用綜合自動化保護。圖5-5 BYQ中性點接地運行的零序保護5.2 10kV線路保護310kV中性點非有效接地電力網(wǎng)的線路，對相間短路的繼電保護配置：可裝設(shè)兩段過電流保護，第一段為不帶時限的電流速斷保護；第二段為帶時限的過電流保護，保護可采用定時限或反時限特性。對單相接地短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護：a)在變電站母線上，應(yīng)裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置。監(jiān)視裝置反應(yīng)零序電壓，動作于信號。b)有條件安裝零序電流互感器的線路，如電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路，當單相接地電流能滿足保護的選擇性和靈敏性要求時，應(yīng)裝設(shè)動作于信號的單相接地保護。如不能安裝零序電流互感器，而單相接地保護能夠躲過電流回路中的不平衡電流的影響，例如單相接地電流較大，或保護反應(yīng)接地電流的暫態(tài)值等，也可將保護裝置接于三相電流互感器構(gòu)成的零序回路中。c)在出線回路數(shù)不多，或難于裝設(shè)選擇性單相接地保護時，可用依次斷開線路的方法，尋找故障線路。d)根據(jù)人身和設(shè)備安全的要求，必要時，應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的單相接地保護。10kV線路保護方案圖如圖5-6所示。 圖5-6 10kV線路保護接線圖6 二次接線為了保證變電所的經(jīng)濟、安全運行和操作管理的方便，需要裝設(shè)一系列輔助電氣設(shè)備，如監(jiān)察測量儀表、控制及信號器具、繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等，這些設(shè)備通常由電流互感器、電壓互感器、蓄電池組或所用低壓電源供電，表明它們互相連接關(guān)系的電路稱為二次接線。6.1 綜合自動化裝置的選擇變電站綜合自動化將變電站保護、自動、遠動、通信功能融為一體，完成對站內(nèi)所有模擬量、狀態(tài)量的采集以及對各種設(shè)備的控制和保護。例如對線路及主設(shè)備各模擬量、 狀態(tài)量的采集，對斷路器和隔離開關(guān)、變壓器有載調(diào)壓開關(guān)的控制與監(jiān)視，站用備用電源的自動投入、站用直流電源等的控制與監(jiān)視，以及對為火災(zāi)的監(jiān)視與消防系統(tǒng)的控制。通常變電站綜合自動化系統(tǒng)由計算機系統(tǒng)組成。變電站綜合自動化能節(jié)省二次電纜，縮短建設(shè)周期，便于對系統(tǒng)調(diào)度運行和維護管理。根據(jù)上節(jié)繼電保護和二次接線部分的計算，本變電所選用國內(nèi)較有影響的南京自動化研究院生產(chǎn)的LFP-900系列中低壓變電站綜合自動化保護裝置。 (1) 概述LFP-900系列中低壓變電站綜合自動化保護裝置適用于110kV及以下各電壓等級的變電站及廠站系統(tǒng)保護。中低壓系列保護裝置繼承了高壓、超高壓系列保護裝置（LFP-901A，902A，931A，941A，951A，）的優(yōu)點，針對中低壓系統(tǒng)的特點而研制的。該系列保護裝置包括：LFP-961饋線保護（666kV）；LFP-962 站用變保護；LFP-963A/963B/963C電容器保護；LFP-964電動機保護；LFP-965A/965B備用電源自投；LFP-966 3566kV線路方向電流電壓保護；LFP-971A/971B/972A/972B主變差動保護；LFP-973A/973B主變后備保護；LFP-974變壓器非電量保護；LFP-975母線保護；CM-90微機保護裝置仍能正常運行。采用單元式密封結(jié)構(gòu)，既可集中組屏；也可分散安裝（開關(guān)柜式）(2) 主要特點1) 保護配置系列化、成套化、模塊化、生產(chǎn)過程自動化。繼電保護公司能提供各種電壓等級（6500kV）、各種接線方式、各種特殊配置的成套繼電保護產(chǎn)品。 硬件系統(tǒng)設(shè)計思想統(tǒng)一，以高壓系統(tǒng)的標準應(yīng)用于中低壓系統(tǒng)，保留了望獨立的起動開放回路，冗余、自檢、閉鎖相結(jié)合，提高硬件系統(tǒng)固有的可靠性。軟件設(shè)計思想統(tǒng)一，程序結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，保護中的多功能軟件模塊統(tǒng)一，管理軟件格式，內(nèi)容統(tǒng)一，通信協(xié)議統(tǒng)一。 生產(chǎn)過程自動化，調(diào)試過程不用人工參與，出廠整機高溫老化，用技術(shù)手段保證大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。2) 保護功能完善，性能安全可靠，內(nèi)置精心設(shè)計的抗干擾組件，抗干擾能力強。3) 友好的人機界面，配有液晶顯示，正常運行時顯示電流，電壓的幅值和相位及其它有關(guān)狀態(tài)，故障時顯示保護的動作元件及時間，鍵盤操作簡單，采用菜單工作方式，易于掌握。4) 配有自動調(diào)試接口，可方便地與配套的自動調(diào)試儀（Help-90）連接，自動進行定值校驗，整組試驗及輸入輸出接點檢查。背后有一個隔離的串行口，作為對外的通信接口。有防跳操作回路，設(shè)計中考慮了無操作屏的要求。有故障錄波及事件記錄功能，保證掉電數(shù)據(jù)不丟失。鐘走時精確，掉電不停鐘，并有與衛(wèi)星鐘對時功能。塊化設(shè)計，本系列保護采用統(tǒng)一的硬件結(jié)構(gòu)，插件品種少，各種裝置之間插件可以互換，方便了生產(chǎn)調(diào)試及現(xiàn)場的運行維護。本變電所保護配置LFP966 35110kV 線路方向電流電壓保護 該保護裝置用于小電流接地系統(tǒng)線路保護。三段式方向過流保護：各段電流保護通過方式字可選擇經(jīng)低電壓和方向閉鎖（相電流，線電壓）。三相一次自動重合閘：檢無壓/檢同期，有壓/無條件重合閘。分散式低周減載：低壓閉鎖，滑差閉鎖，頻率測量。設(shè)有獨立加速段。設(shè)有跳合閘操作回路。LFP961 666kV 線路保護接線方式：兩相或三相式。保護配置：定時限電流速斷：定時限過電流保護。分散式低周減載：低壓閉鎖；滑差閉鎖；頻率測量。3I0 接地告警（LFP961A中）。設(shè)有跳合閘操作回路。(3) LFP963A 10kV電容器組保護LFP963A；適用于單Y及 雙Y及接線的并聯(lián)電容器組。保護配置二段式三相過流；過電壓保護零序過電壓/不平衡電壓保護（在LFP963A）；零序電流/不平衡電流保護（在LFP963電壓取樣：各段母線TV的相間電壓。保護動作閉鎖遠動自動和手動投切功能。實現(xiàn)方法為：在保護動作時，由保護給監(jiān)控一個接點信號，監(jiān)控收到該信號后，閉鎖投切功能。跳合閘操作回路一般情況下，設(shè)有跳合閘操作回路(4) 變壓器保護LFP-971/LFP-972變壓器差動保護LFP-971；用于雙繞組變壓器LFP-971A/972B：間斷角閉鎖的比率差動保護LFP-971B/972B：間斷角閉鎖的比率差動保護。(5) 差動速斷：1）二次諧波/間斷角閉鎖的比率差動保護;2）二次諧波/間斷角閉鎖的工頻變化量比率差動保護。3）TA斷線報警及閉鎖；4）非電量保護的事件記錄及延時。(6) LFP-973A變壓器后備保護1) 三段復(fù)合電壓閉鎖過流，、段可帶方向，由控制字選擇。方向元件采用正序電壓極化，方向元件和電流元件接成按相起動方式。方向元件帶有記憶功能以消除近處三相短路時方向元件的死區(qū)。2) 接地保護：中性點直接接地運行；兩段零序過流保護（由整定控制字選擇經(jīng)零序電壓閉鎖）。3) 過負荷，啟動風(fēng)冷，過載閉鎖有載調(diào)壓。4) TV斷線。(7) LFP-974變壓器非電量保護1) 從變壓器本體來的非電量接點（有載重瓦斯，輕瓦斯，本體重瓦斯，輕瓦斯壓力釋放閥動作，油溫高，冷控失電等）重動后發(fā)出中央信號，遠動信號，并送給微機保護作為事件記錄，要直接跳閘的則另外起動本裝置的跳閘繼電器。2) 三個相互獨立的不按相操作斷路器的跳閘操作回路。(7)成套變壓器保護根據(jù)變壓器容量，繞組數(shù)，電壓等級等因素，將上述差動保護，后備保護，非電量保護組合，即可得一完整的變壓器保護。雙繞組變壓器的成套變壓器保護：LFP-971A+LFP-973A+LFP-974(8) LFP-962 站用變壓器保護本保護用于變電站中站用變壓器保護，其配置為：1) 二段式過流保護 （電流速斷+定時限過流保護）2) 重瓦斯保護。3) 輕瓦斯保護。4) 設(shè)有操作回路。 (9) 主要技