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九、继电保护的配置25
十、防雷规划27
毕业设计任务书
一．设计题目：
二．待建变电所基本资料
1．设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。
2．确定本变电所的电压等级为220kV110kV10kV，220kV是本变电所的电源电压，110kV和10kV是二次电压。
3．待设计变电所的电源，由对侧220kV变电所双回线路及另一系统双回线路送到本变电所；
在中压侧110kV母线，送出2回线路至炼钢厂；
在低压侧10kV母线，送出11回线路至地区负荷。
4．该变电所的所址，地势平坦，交通方便。
5．该地区年最高气温___40℃___,最热月平均最高气温____36℃____
10kV用户负荷统计资料如下：
表1110kV用户负荷统计资料
用户名称
最大负荷（kW）
cos
回路数
重要负荷百分数（%）
炼钢厂
42000
0.95
22
50
10kV用户负荷统计资料如下：
表210kV用户负荷统计资料
序号
1
矿机厂
1900
0.91
2
70
机械厂
900
40
3
汽车厂
2100
60
4
电机厂
2400
55
5
炼油厂
2000
最大负荷利用小时数=5256=Qd12C=Iootdz12C
式中：
S——导体截面（mm2）
Smin——热稳定决定的导体最小允许截面（mm2）
Qd——短路电流的热效应（A2·
s）
C——热稳定系数，取C=90
Ioo——稳态短路电流（KA）
Tdz——热稳定的短路计算时间（s）
设主保护动作时间tb=0.05s，断路器全开断时间为tkd=0.06s
则短路电流持续时间为tr=tb+tkd=0.05+0.06=0.11s
周期电流热效应
QP＝Qk＝（I"
2＋10I2（t2）+It2）t12=（14.452+10×
14.452+14.452）2.112
=438.55KA2·
S
由于tr=0.11s<
1s考虑短路电流非周期分量，查表Ta=0.05
QnP＝TaI"
2=0.05×
14.452=10.44KA2·
QK=QP+QNp=438.55+10.44=448.99KA2·
短路前母线工作温度
θW＝40＋（70－40）1154.71523.56＝40＋22.7＝62.7
查表C＝90
则smin=√（QK×
KF）C=√（448.99×
106×
1.27）90＝265.3（mm2）
选择的导线截面均大于S=1280mm2>
265.3mm2，满足热稳定要求。
（3）动稳定校验：
rI-布置方式惯性半径，L－绝缘子跨距（取120mm），ε－材料系数
因f0>
=278HZ>
155HZ，故β＝1，不考虑母线共振问题。
变压器出口短路时ish=2.55×
14.51=36.75（KA）
母线截面系数（两片平放）：
W＝0.333bh2=0.333×
0.008×
0.0082=17.05×
10-6（ｍ3）
作用在母线上的最大电动力及相间应力
fФ=0.173i2sha=0.173×
36.7520.4=584.1（Nm）
σ=MW=fФL2（10W）=584.1×
1.22（10×
17.05×
10-6）=4.93×
106（Pa）
查表σa1=70×
106（Pa）>
4.93×
106（Pa）满足动稳定要求。
5.12母线桥支持绝缘子选择
根据母线额定电压10.5KV和屋外装设的要求，选用ZS-10,高度210mm，机械破坏负荷4900N.
作用在绝缘子上的电动力：
F=0.173i2shLｃａβa＝0.173×
36.692×
1.20.7＝399.23（N）
0.6Fp=0.6×
4900N=2940N,因母线为两片平放，此时F′＝F，可以认为F作用在绝缘子冒处。
由于F＝399.23N<
2940N，满足动稳定要求。
5.13 穿墙套管选择
最大持续工作电流:
Igmax=1154.7（A）
根据母线额定电压10.5KV和屋外装设的要求，选用CWLC-10,额定电流1500A（最高气温低于40℃额定电流不需要修正）套管长度LCA=650mm，机械破坏负荷FP=12250N。
计算跨度LC=（1.2+0.23）2=0.715
套管受力:
F=1.73×
10-7i2shLCa=1.73×
10-7×
366902×
0.7150.7
=237.8N
0.6FP=7350N>
237.8N,满足动稳定要求。
5.1410KV母线选择
（1）母线距离较短按最大长期工作电流选择，考虑单台变压器带10KV全部负荷：
Igmax=（1900+1200+2100+2100+1900）[0.91×
（√3×
10.5）]
=555.92（A）
选单条矩形母线截面63×
6.3＝396.9（mm）
按导体平放，其Ial=872A,KF=1.02,计及温度修正
Kθ=√[（70-30）（70-25）]=0.89
Kθ×
Ial=0.89×
872=776.08（A）>
Igmax=555.92（A）
满足母线正常发热的要求。
（2）热稳定校验：
按上述情况选择的导体截面，还应按下式校验其在短路条件下的热稳定：
S≥Smin=Qd12C=Iootdz12C
14.392=10.35KA2·
QK=QP+QNp=438.55+10.35=448.9KA2·
θW＝30＋（70－30）625.7776.08＝30＋32.25＝62.25
KF）C=√（448.9×
1.02）90＝237.76（mm2）
选择的导线截面S=396.9（mm）>
237.76mm2，满足热稳定要求。
14.45=36.85（KA）
母线截面系数（单片平放）：
W＝bh26=0.0063×
0.06326=2.5×
10-5（ｍ3）
36.8520.2=1174.6（Nm）
σ=MW=fФL2（10W）=332.77×
2.5×
10-5）=6.7×
6.7×
5.15母线支持绝缘子选择
根据母线额定电压10.5KV和屋内装设的要求，选用ZNA-10,高度125mm，机械破坏负荷3675N.
1.20.2＝1397.3（N）
0.6Fp=0.63675N=2205N,因母线为单片平放，此时F′＝F，可以认为F作用在绝缘子冒处。
由于F＝1397.3N<
2205N，满足动稳定要求。
母线桥和汇流母线的选择结果
设备名称
选择结果
S（mm）
放置方式
Iy（A）
Б（×
106Pa）
Igmx
（A）
Smin
（mm）
汇流母线
63×
6.3
平放
776.08
625.7
236.78
6.7
母线桥
2×
（80×
8）
1523.56
1154.7
264.2
4.92
支柱绝缘子、穿墙套管的选择结果
安装地点
类型
型号
0.6Fph（N）
Fj（N）
支持绝缘子
户外
ZS-10
2940
399.23
户内
ZNA-10
2205
1397.3
穿墙套管
CWLC-10
7350
237.8
备注
5.1610KVPT高压熔断器选择
熔断器是用于保护短路和过负荷的最简单的电器，但其容量小，保护性能差．熔断器内装有石英砂，短路时熔丝熔化后渗入石英砂狭缝中迅速冷却，使电弧迅速熄灭．
5.16.1 10KVPT高压熔断器选择
PT高压熔断器选择其额定电压高压或等于所在电网的额定电压，额定电流通常为0.5A．选RN2-10,额定电流0.5A，最大开断容量1000MVA，最大切断电流17KA，最小切断电流0.6－1.8A．
I″=14.451KA<
17KA,满足切断故障电流要求．
5.16.2 10KV所用变高压熔断器选择
所用变高压熔断器选择其额定电压高压或等于所在电网的额定电压，额定电流通常为3A．选RN2-10,额定电流3A，最大开断容量1000MVA，最大切断电流17KA，最小切断电流0.6－1.8A．
I″=14.382KA<
10KV所用变、压变高压侧熔断器情况列表
INBR（KA）
计算结果
I″（KA）
所用变高压侧
RN2-103
17
14.45
压变高压侧
RN2-100.5
六、所用电的接线方式与所用变的选择
6.1所用电的接线
为了保证所用电系统的可靠性，所用电分别从10KV两段母线上引接．为了节约投资，所用变压器采用隔离开关加高压熔断器与母线相连．其低压侧采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。
所用变负荷计算采用换算系数法，按下式计算：
S=（K1∑P1+∑P2）0.85
S——所用变压器容量（KVA）
K1——所用动力负荷换算系数，一般取0.85
∑P1——所用动力负荷之和（KW）
∑P2——照明及电热负荷之和（KW）
则所用电负荷S=（0.85×
20+20）0.85=43.52（KVA）
考虑到环境温度的影响及适当估计到变压器允许过载能力，即
KoKfSe≥S
Se…………所用变压器额定容量
Ko…………对应于全年周围空气温度修正系数，取Ko=0.95
Kf…………允许过负荷倍数，取Kf=1.04
则所用变压器额定容量Se≥43.52（0.95×
1.04）=44（KVA）
故所用变选择S9－5010型变压器，额定电压10±
5%0.4KV。
七、配电装置
7.1所址选择
变电所的所址选择应根据本地区电力系统远景发展规划，综合考虑电网结构，负荷分布、城建规划、土地征用、出线走廊、交通运输、水文地质、环境影响、地震烈度和职工生活条件等因素，通过技术比较和经济效益分析，选择最佳方案。
7.2220KV配电装置确定方案
考虑到施工、运行操作、检修方便和占用土地等因素，经综合考虑，220KV配电装置采用屋外高型布置，配电装置按双母线布置，单框架结构，框架中布置两层主母线及隔离开关，框架外侧布置断路器、电流互感器及隔离开关。
7.3110KV配电装置确定方案
110KV配电装置采用内桥接线屋外中型布置型布置。
7.410KV配电装置确定方案
10KV母线分段接线采用屋内成套开关柜单层双列布置，配电装置按单布置。
八、电压互感器的配置
8.1220KV电压互感器选择
220KV电压互感器户外安装，一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100√３，220KV电网为中性电接地系统，电压互感器辅助绕阻额定电压为100√３．为满足测量和保护要求选用三只单相电容式电压互感器，型号：
YDR-220，额定变比220√３0.1√３0.1√３一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100√３，准确度级0.5、3P级，额定容量150VA,最大容量1200VA.
8.1.1110KV电压互感器选择
110KV电压互感器户外安装，一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100√３，110KV电网为中性电接地系统，电压互感器辅助绕阻额定电压为100√３．为满足测量和保护要求选用三只单相电容式电压互感器，型号：
YDR-110，额定变比110√３0.1√３0.1√３，准确度级0.5、3P级，额定容量150VA,最大容量1200VA.
8.1.210KV电压互感器选择
10KV电压互感器为户内开关柜内安装，10KV系统为小电流接地系统，一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100√３，10KV电网为中性点不接地系统，电压互感器辅助绕阻额定电压为100３．电压为互感器除供测量仪表外，还用来作交流电网绝缘监视，为满足测量和保护要求选用三相五柱式电压互感器，型号：
JSJW-10,额定变比10√３0.1√３0.1．准确度级0.5额定容量120VA,最大容量960VA.
8.2电流互感器选择
电流互感器的选择，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。
并满足正常工作条件、短路稳定性、承受过电压能力等技术条件及一定的环境条件。
具体要求：
一次电压和电流应和所接入电网的额定电压和电流相一致；
二次侧所接的负载容量不应超出其准确级所允许的容量。
5.2.1220KV电流互感器选择
最大长期工作电流：
Igmax=1.05×
Se（√3Ue）=1.05×
40000（√3×
220）
=110（A）
选电流互感器型号LCWB2-220W,额定变比2005，准确度级0.2,ｐ级．
5.2.2110KV电流互感器选择
121）
=200.4（A）
选主变电流互感器型号LCWB6-110B,额定变比2505，准确度级0.2,ｐ级．考虑到线路电流互感器既要满足主变保护要求，又要满足线路保护要求选LCWB6-110B额定变比2505，0.2,ｐ级。
5.2.310KV电流互感器选择
10.5）
=1154.7（A）
选主变电流互感器型号LDZJ1-10,额定变比15005，准确度级0.5、D级．二次负荷1.2Ω。
线路负荷电流较小选电流互感器型号LA-10，额定变比2005，准确度级0.5、3级。
母联短路器选电流互感器型号LMC-10，额定变比800，准确度级0.5、3级。
互感器选择情况的列表
电压互感器
220KV母线
YDR-220√３-0.5
桥断路器两侧连接点
YDR-110√３-0.53P
10KV母线
JSJW-10√３-0.5
电流互感器
110KV线路
线路保护
LCWB6-110B250，0.2,ｐ级
主变保护
LCWB6-110B250，0.2D1D2级
110KV桥断路器
220KV线路
主变10KV侧
差动
过流
10KV出线
LA-10200，0.53级
10KV母联
LMC-10800，0.53级
九、继电保护的配置
9.1主变保护的配置
主变保护采用国电南自的PST—1200系列数字式变压器保护。
本变电站装有PST—1202A和PST—1202B两套主变微机保护装置（差动保护、后备保护）PST-12系列操作箱及本体保护PST-1200系列数字式变压器保护装置（失灵保护）PST-1222分相操作双跳操作箱的成套变压器保护装置。
PST—1203A保护差动保护采用二次谐波原理的差动保护，主要包括二次谐波制动元件、五次谐波制动元件、比率制动元件、差动速断过流元件、差动元件和TA继线判别元件等；
同时还包括变压器各侧过负荷元件、变压器过负荷启动风冷元件、变压器过负荷闭锁调压元件等。
PST—1203B保护差动保护采用波形对称原理的差动保护，主要包括波形对称元件、五次谐波制动元件、比率制动元件、差动速断过流元件、差动元件和TA断线判别开头等；
SOFT-HB3本保护220kV电压等级变压器的高压侧和中压侧后备保。
复合电压闭锁（方向）过流保护（两段六时限），复合电压闭锁过流保护（一段两时段），零序（方向）过流保护（两段六时限），零序过流保护（一段两时限），间隙零序保护（一段两时限），中性点过流保护（一段一时限），非全相保护。
PST-12系列主变微机保护（非电气量保护）本保护完全独立于电气保护，仅反应变压器本体开关量输入信号，驱动相应的出口继电器和信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。
本保护包括：
重瓦斯、轻瓦斯、调压重瓦斯、调压轻瓦斯、油温高、本体油位异常、压力释放、风冷消失、冷却器故障、压力释放II、调压油位异常等。
9.2母差保护配置
220KV、110母差保护均配置为BP-2B型微机母线保护装置，可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵或死区保护、断路器失灵保护启动。
CT断线闭锁及告警、PT断线闭锁及告警。
9.3220KV线路保护配置
220KV线路保护配置RCS-931APSL-602双微机保护。
RCS—931A保护配置以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护；
工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护；
三段式相间和三段式接地距离保护；
二个延时段零序方向过流保护；
并具有综合重合闸功能。
PSL602保护以纵联保护作为全线速动主保护，以距离保护和零序电流保护作为后备保护。
CPU1:
构成全线快速跳闸的方向纵联保护，是装置的主保护。
CPU2:
构成距离保护和零序方向电流保护，即快速距离、三段式相间距离、三段式接地距离、四段式零序方向电流保护。
CPU3:
构成综合重合闸，可根据需要实现单相重合、三相重合或者综合重合闸功能。
9.4110KV线路保护配置
110KV线路保护配置WXB-11C保护。
CPU1是与LFX-912型收发信机配合构成的高频距离和高频零序保护（不用）；
CPU2是三段式相间距离和三段式接地距离构成的距离保护；
CPU3是由四段全相运行时的零序保护和两段非全相运行的不灵敏段构成的零序保护；
CPU4是综合重合闸。
9.510KV线路保护配置
10KV线路保护配置PSL-641，该保护是以电流、电压保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置。
一个CPU为保护及重合闸功能单元；
另一个为人机接口单元，两个CPU插件之间相互独立，各种保护功能及自动化功能均由软件实现。
十、防雷规划
220KV、110KV配电装置为防止直击雷配电装置构架上设避雷针，10KV配电装置设独立避雷针。
为防止反击，主变构架上不设置避雷针。
采用避雷器来防止雷电侵入波，对设备绝缘造成的危害。
避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于磁吹避雷器，且没有间隙，保护特性好没有工频续流、灭弧等问题。
220KV、110KV、10KV系统均采用氧化锌避雷器。
10.1避雷器选择
290KV,持续运行电压146KV，标准雷电波残压520KV．
145KV,持续运行电压73KV，标准雷电波残压260KV．
10KV母线避雷器选择型号：
HY5WZ2-16.550，工频参考电压20KV,持续运行电压13.2KV．
电压190KV,持续运行电压116.8KV，标准雷电波残压320KV．
电压103KV,持续运行电压58.4KV，标准雷电波残压200KV．
避雷器选择情况列表
避雷器
110KV母线
HY5WZ2-16.550
主变220KV侧中性点
主变110KV侧中性点
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