10KV变电站设计.docx

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1、1 绪论10KV 变电站设计1.1 变电站发展的历史与现状1.1.1 概况变电站是电力系统中不可缺少的重要环节， 对电网的安全和经济运行起着举足轻 重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电 力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急 控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。 而且社会经济的发展， 依赖高质量和高可靠性的电能供应， 建国以来， 我国电力事业 已经获得了长足的发展。 随着电网规模的不断扩大、 电力分配的日益复杂和用户对电 能的质量的要求进一步提高， 电网自动化就显得极为重要； 近年来

2、我国计算机和通信 技术的发展及自动化技术的成熟， 发展配电网调度与管理自动化已具备了条件。 变电 站在配电网中的地位十分重要， 它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务， 对电 网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。 因此，变电站自动化既是实现自动化的重 要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更 是电力系统自动化 EM 删 DMS 勺基础。变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装 置及远动装置等） 利用计算机技术和现代通信技术， 经过功能组合和优化设计， 对变 电站执行自动监视、 测量、控制和调节勺一种综合勺自动化系统。 它是变电

3、站勺一种 现代化技术装备， 是自动化和计算机、 通信技术在变电站领域勺综合应用， 它可以收 集较齐全勺数据和信息。它具有功能综合化、设备、操作、监视微机化，结构分布分 层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。 变电站勺综合自动化为变电站提供 了现代化手段和基础保证。1.1.2 变电站综合自动化系统勺设计原则（ 1）在保证可靠性勺前提下，合理和设置网络和功能终端。采用分不式分层结 构，不须人工干预勺尽量下放，有合理勺冗余但尽量避免硬件不必要勺重复（2） 采用开放式系统，保证可用性和可扩充性。要求不同制造厂生产的设备能 通过网络互连和互操作，同时还要求以后扩建时，现有系统的硬件和软件能较方便的

4、 与新增设备实现互操作。2 变电站的负荷计算和无功率补偿计算2.1 负荷计算1. 设备负荷的计算PK P（1）功计算负荷（单位为KW30d eKd 为需用系数。（2） 无功计算负荷（单位为 Kvar）Q30 P30 ta n（3） 视在计算负荷（单位为 KVAS30P30 COS（4） 计算电流（单位为 A）IS30N30WI5-6(W00I5-1 石能斷路器主要参数表时 DWj5-25(X)舉号的断閤器做校验i动稳定校验： es60 KA 50 8KA.380KV 侧电压器总开关不做保护，贝 U 整定的总时间Its 27.6428.32 KA 40 KAll 2 经校验，所选断路器满足要求。

5、同理，可校验其他所选断路器也同样满足要求。2、低压隔离开关t 2.1Si变压器二次侧隔离开关选择 HP 系列的隔离开关，根据计算电流选择 HP-2500 隔 离开关，选择数量为 3 个，其数量如图所示表月主次隔离开关主要瑟数农型号额定电压/V额定證 /A额定绝缘电按通电流额定撫忖 耐受电流HP-25003802500I30KV80KV660V动稳定校验：i130KAes50.8KA热稳定校验:经校验，所选隔离开关满足要求28.32KA 40KA5-3 底览隔离开关主跌参数表型号额定电额运电渝鎭富皈路接怨崔绘时朋选样个数HH 15-2OUJ-L./V3KU/A20U通电流*八20愛戌沆 FKA4

6、6HH15-KK)3MI)50151U H 5-630380630501513、电流互感器低压侧所选电流互感器如表 5-4 所示聲号額定电压额宦一次电流选芹牛歆LMZJ1-0.550020003LMZ1-0J5003005LX1Z1-0 55002003LMZbO.55001002LMZ 1-0.5500501LMZ1-0J5005(H)1* 44 电就血感然主婆娄数龙选择型号为 JDG-0.5，额定变压比为 380/100，容量为 200MVA 勺电压互感器5.3 变电所进出线的选择及校验5.3.1 导线选择的原则为了保证供电安全、可靠、经济、优质，选择导线和电缆时应满足下列条件：发 热条件

7、；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。1 、发热条件,导线和电缆（含母线）在通过计算电流时产生的发热温度，不应超 过其正常运行时的最高允许温度。 按发热条件选择三相系统中的相线截面时， 应使其 允许载流量 I 不小于通过相线a1的计算电流丨,即30Ia1 I 302 、电压损耗导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗,不应超过正常运行 时允许的电压损耗值,对于通常那较短的高压此案路,可不进行电压损耗教研。3 、经济电流密度高压线路及特大电流的抵押线路,一般应按规定的经济电流密度城镇导线和电缆的截面,以是线路的年运行费用（包括电能的损耗）接近于最小, 节约电能和有色金属,所选截面,称为“经济截

8、面” 。此种选择原则,称为“年费用 支出最小”原则。但对建筑园区内较短的济电流密度选择。10K V 及以下的高压线路和母线，可不按经4 、机械强度，导线的截面应不小于最小允许截面。由于电缆的机械强度很好， 因此电缆不校验机械强度，但需要检验短路热稳定度。此为，对于绝缘线和电缆，还需要满足工作电压的要求。根据设计经验：一般 10K V 及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条 件选择导线和电缆截面， 再校验其电压损耗和机械强度。 对于低压照明线路， 因对电 压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。 5.3.2 变电所导线的选择1、10K V 高压进线导线的

9、选择采用 LGJ 型钢芯铝绞架空敷设，接入 10KV 公用I干线I。64.1A按发热条件校验：无功补偿后高压侧计算电流30 N T，130室外环境最高温度为 4O0C，查表得，初选 LGJ-35,其 40 C 时的lal37A I， 满足发热条件。2检验机械强度：查表得，最小允许截面积 Amin 25mm，而 LGJ-35 满足要求，故选它。2、中性线和保护截面的选择（1）中性线（ N 线）界面的选择 三相四线制系统中的中性线， 要通过系统的不平衡电流和零序电流， 因此中性线 的允许载流量，不应小于三相系统的最大平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。一般三相四线制线路的中性截面 A0,应不小于相

10、线截面 Aj 的 50%即A0 0.5Aj对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路， 由于各相的三次谐波电流都要通 过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流， 因此这种情况下， 中性线截面 A0 宜等于或大于相线截面 Aj,即A0 Aj保护线（PE 线）截面的选择如下： 保护线要考虑三相系统发生单相短路故障的单相短路电流通过时的短路热稳定 度。根据短路热稳定度的要求，选择保护线（PE 线）截面 APE当 A 16mm2 时APE Aj当 16mm2 A 35mm2 时APE 16mm2 2当 A 35mm2 时APE 0.5Aj（3）保护中性线（PEN 截面的选择 保护中性线兼有保护线和

11、中性线的双重功能, 因此其截面选择应同时满足上述保 护线和中性线的要求,取其中的最大值。3、380KV 低压线路导线的选择 工厂车间低压照明线路和电动机导线截面的选择主要依据以下条件：（1）导线发热条件（即连续允许电流） ；（ 2）电压损失；（3） 机械强度 ;（4） 导线截面应与线路中装设的熔断器相适应。导线因敷设的方式和地点的不同， 其散热条件也不相同。 同样的导线， 露在空气 中的安全电流和装在管子里的安全电流时不同的。另外，当环境温度不同 时，导线安全电流也不相同。关于导线安全电流的确定在实际工作中，通常可以从 手册中查找， 另一方面可以采用一些经验做法。 比如：对绝缘线包括各种型号的

12、橡皮 绝缘线或塑料绝缘线，在明敷且环境温度为 25 摄氏度的条件下可以做以下估算，对 铝芯线 10 平方毫米以下的载流量是截面数的 5 倍；100 平方毫米以上的截留量是截 面的 2倍，16 平方毫米与 25 平方毫米； 35 平方毫米与 50 平方毫米； 70 平方毫米与 95 平方毫米三组截面的载流量分别是相应截面的 4 倍、 3 倍、 2.5 倍。6 变电所继电保护电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要的电器设备， 虽然它有别于发 电机，是一种静止的电气设备，结构比较可靠，发生故障的机会相对较少，但它一旦 发生故障将会给供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的后果。 为了保证变压器的

13、 安全运行。防止故障的扩大，按照变压器可能发生的故障，装设灵敏、快速、可靠和 选择性好的保护装置是十分必要的。变压器的继电保护是利用当变压器内外发生故障时， 由于电流、电压、 油温等随 之发生变化， 通过这些突然变化来发现， 判断变压器故障性质和范围， 继而做出相应 的反应和处理。继电保护具有选择则性、速动性、可靠性及灵敏性。6.1 电力变压器的故障形式中压供电系统中常用电力变压器都是降压变压器，绝缘形式有油浸式和干式， 绕组连接组别有两种。其主要故障形式有：1 、绕组及其引出线的相间路 : 包括三相短路和两相短路。这种故障的特点是短 路相上电源急剧增加为正常电流的若干倍， 因此可采用反应电流

14、过量而动作的过电流 保护装置来加以保护。对于油浸式变压器，当油箱内绕组发生相间短路时危害很大， 故障处的电弧不仅可能烧坏绕组绝缘和铁心， 而且可能会使绝缘材料和变压器油强烈 汽化，从而引起油箱爆炸。针对这种情况，变压器除了设置过电流保护外，还应设置 反应油气化量多少的瓦斯保护。2 、绕组匝间短路：绕组匝间短路也是变压器的常见故障。 绕组匝间短路时也会 使故障点电流增加， 但增加的多少与短路匝数有关， 但短路匝数不多时， 故障电流与 正常电流差异不是很大，过电流保护装置不一定能够反映出来。因此，对这种故障， 油浸式变压器采用瓦斯保护；干式变压器采用反映绕组短路时温度升高的温度保护。3 、二次侧单

15、相短路： 变压器二次侧中性点直接接地， 其单相短路时故障相出现 较大的短路电流。 一般，首先考虑用变压器一次侧装设的过电流保护兼作单相短路保 护，若灵敏度不够，再考虑在变压器二次侧采用反映三相电流之和的零序电流保护。4 、过负荷：虽然变压器有一定得过负荷能力，但过负荷时间不能太长。因此， 当变压器的实际负荷超过其额定负荷时，采用反映变压器过负荷的过负荷保护。5 、油浸式变压器的油面降低： 油浸式变压器是用变压器油作绕组的相间绝缘和 对地绝缘的，因此，绕组必须完全浸泡在变压器油中，当油面降低时，会威胁变压器 的绝缘，从而引起短路故障。针对这种情况，应设置可反映油面降低的瓦斯保护。6 、干式变压器

16、绕组温度升高：干式变压器绕组温度升高的原因很多，如：过负 荷、匝间短路、环境温度升高、冷却系统故障等。针对这种情况，应设置温度保护。对于高压侧 6-10KV 的变电所主要变压器来说，通常装设有带时限的过电流保 护，如过电流保护动作时间大于 0.5S-0.7S 时，还应装设电流速断保护。 容量在 800KVA 及以上的油浸式变压器和400KVA 及以上的车间油浸变压器，按规定应装设瓦斯保护。 容量在 400KVA 及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其他负荷的备用 电源时，应根据可能的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时， 动作于信号，而其他保护包括瓦斯保护在严重故障时

17、，一般均动作于跳闸。6.2 变电所继电保护装置对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作与信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10。其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投 资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护和过负荷保护装置，在低压侧采用 相关断路器实现三段保护

18、。保护装置原理图如下：1 业流3KT2过4负i（I r迂吋凰过电诡气护过负悅张护1、定时限过电流保护（1）动作电流的整定保护装置的启动电流应按照避开变压器可能出现的最大负荷电流来整定， 电两台变压器型号及容量相同，而且是并列运行的，则最大电流由于变LI max n/(n 1) I N.T贝卩 I Lmax 2 I 1N.T 2 1000(73 10)此时保护装置的启动电流应整定为2 57.7115AKrel KwI op - I L maxKre Ki其中，可靠系数 Krel 1.3,接线系数 Kw 1,继电保护返回系数 Kre 0.8, 电流互感器的电流比 Ki 100/5 20,因此动作电流为