变电站二次部分的设计

寨里变电站东山线二次部分的设计

目 录

摘 要 ................................................... 1

ABSTRACT ............................................. 1

第一章 绪 论 ........................................ 2

1.1变电站二次部分设计开发的意义及背景 ........................ 2

1.2研究的内容及要求 .......................................... 3

第二章 对原始资料的分析 ............................. 3

2.1变电所的性质及其在电力系统中的地位 ........................ 3

2.2电力系统的工程情况 ........................................ 4

2.3电力系统的负荷情况 ........................................ 5

2.4继电保护的情况 ............................................ 5

第三章 主接线方案的拟定与选择 ....................... 6

3.1电气主接线的基本要求 ...................................... 6

3.2 电气主接线的设计原则 ...................................... 6

3.3主接线的初步选择 .......................................... 7

3.4本设计主接线的方案的拟定 .................................. 7

第四章 短路电流的计算 ............................... 9

4.1短路的概念及短路电流的种类 ................................ 9

4.2短路电流的暂态过程和短路电流种类 ......................... 10

4.3本设计短路电流的计算 ..................................... 10

4.3.1短路电流的标幺值计算法 ................................. 11

4.3.2短路电流的有名值计算法 ................................. 12

4.3.3本设计短路电流的计算结果 ............................... 14

第五章 线路保护选型设计 ............................ 15

5.1线路保护产品的选型 ....................................... 15

5.1.1南瑞产品简介 ........................................... 15

5.1.2四方产品简介 ........................................... 16

5.2线路保护的设计 ........................................... 20

第六章 线路保护的整定计算方案 ...................... 21

6.110KV配电线路的特点 ....................................... 21

6.2保护整定应考虑系统运行方式 ............................... 21

6.3整定计算方案 ............................................. 21

6.4本设计的整定计算结果 ..................................... 24

第七章 主要电气设备的选择 .......................... 24

7.1电气设备选择的一般原则 ................................... 24

7.2电气设备选择的技术条件 ................................... 25

7.2.1长期工作条件 ........................................... 25

7.2.2 短路稳定条件 .......................................... 25

7.2.3 绝缘水平 .............................................. 26

7.2.4 环境条件 .............................................. 26

7.3设备的选择 ............................................... 27

7.3.1电压互感器的选择 ....................................... 27

7.3.2电流互感器的选择 ....................................... 27

7.3.3重合闸的选择 ........................................... 28

第八章 防雷保护 .................................... 29

8.1 直击雷保护 .............................................. 29

8.2 雷电侵入波保护........................................... 30

第九章 结束语 ...................................... 31

参考文献 ................................................ 31

附 图 .................................................. 32

致 谢 .................................................. 33

摘 要

本次设计是对寨里变电站东山线路二次部分的设计，110kV寨里变电站是淄博电网2010年年底新上的一个变电站，10kV的东山线承担着为寨里村及镇矾土矿、华涛重钙等几个企业供电的任务。

本次设计首先根据任务书上所给系统与线路所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。负荷性质为地区负荷，从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概况以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了10kV以及站用电的主接线，然后根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，设计线路保护，防雷保护。从而完成了10kV电气二次部分的设计。

在设计过程中，根据线路负荷及其供电可靠性的要求，本线路的电气主接线方式选择双母接线方式。由于10kV线路一般为配电网的最末级，或最末级用户变电所保护的上一级保护，因此供电可靠性要求较低，短时停电不会造成很大的损失，故本次设计的线路保护一般由瞬时电流速断（Ⅰ段）、定时限过电流（III段）及三相一次重合闸构成。并通过对国内几家知名的电气设备生产厂家低压线路保护装置的分析，确定了选择南瑞公司的RCS-9623保护装置作为本线路的低压保护装置。

关键词：变电站 线路保护 继电保护

ABSTRACT

In this dissertation the second part of Dong Shan Line of the substation in a village is designed, a new substation built on the end of 2010, owned by Zibo grid. This 10kV substation bears the power supply of the Dong Shan Village, the Zhen fan mine and a few companies.

Design the task this time is analyze the tend of load department according to all

parameter of load about system and circuit on task book. load nature is the regional load. It expounds the necessity to this situation from the rspect of increasing load. Then through to the generalization of planning to build the transformer substation and the analysis of the load materials, safe, economy and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 10kV. finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs of the part two times of 10kV.

In the design process, according to the line load and the reliability of the power supply, the main electrical circuit wiring choose dual bus terminals. Due to the 10kV line is the final stage protection circuit, or the last class on the user's level of protection of substation protection, therefore a lower power supply reliability is enough and a power failure will not cause great loss, so this design consists of three parts; trip current (Ⅰabove), the definite time overcurrent (III above) and a three-phase reclosing. And according to the analysis of Low-voltage line protection of a few electrical equipment manufacturing plant, the RCS-9623 protector produced in Nanri company is choosed.

Key words：Substation；Transmission Protection；Relay Protection

第一章 绪 论

1.1变电站二次部分设计开发的意义及背景

随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展计划，城网和农网110kV变电所的建设迅猛发展。在城市人口集中、高楼大厦林立、用地十分紧张的情况下，城市的高低压线路走廊受到限制，给城市高低压网络的发展和变电所建设带来一

parameter of load about system and circuit on task book. load nature is the regional load. It expounds the necessity to this situation from the rspect of increasing load. Then through to the generalization of planning to build the transformer substation and the analysis of the load materials, safe, economy and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 10kV. finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs of the part two times of 10kV.

In the design process, according to the line load and the reliability of the power supply, the main electrical circuit wiring choose dual bus terminals. Due to the 10kV line is the final stage protection circuit, or the last class on the user's level of protection of substation protection, therefore a lower power supply reliability is enough and a power failure will not cause great loss, so this design consists of three parts; trip current (Ⅰabove), the definite time overcurrent (III above) and a three-phase reclosing. And according to the analysis of Low-voltage line protection of a few electrical equipment manufacturing plant, the RCS-9623 protector produced in Nanri company is choosed.

Key words：Substation；Transmission Protection；Relay Protection

第一章 绪 论

1.1变电站二次部分设计开发的意义及背景

随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展计划，城网和农网110kV变电所的建设迅猛发展。在城市人口集中、高楼大厦林立、用地十分紧张的情况下，城市的高低压线路走廊受到限制，给城市高低压网络的发展和变电所建设带来一

定困难。农村自身的特点也给农网和变电所建设带来一定困难。如何设计城网和农网变电所，是城网和农网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。

变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。而电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

1.2研究的内容及要求

本次毕业设计属于低压网络的设计，其负荷属于地区负荷，设计过程中首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了最大持续工作电流及短路计算的计算结果，做出线路保护，防雷保护。从而完成了变电站二次部分的设计。

本变电所的初步设计包括了：

（1）了解110kV区域性降压变电所设计的有关技术规程、规定、导则；

（2）对东山线的二次部分进行设计；

（3）对10kV线路保护的生产厂家进行市场调查，设备选型；

（4）继电保护的整定计算

（5）重合闸的选择与整定等。

第二章 对原始资料的分析

2.1变电所的性质及其在电力系统中的地位

110kV寨里变电站是淄博电网2010年年底新上的一个变电站，10kV的东山线承担着为寨里村及镇矾土矿、华涛重钙等几个企业供电的任务。本设计任务要对东山线的二次部分进行设备选型和整定计算，包括继电保护部分和重合闸等二次设备。

华涛重钙80华涛支线坤义分支

图2-1 东山线线路示意图

2.2电力系统的工程情况

（1）电力系统的短路容量

110千伏侧母线：

电力系统最大运行方式时，由系统供给的短路容量为2000MVA。

电力系统最小运行方式时，由系统供给的短路容量为1300MVA。

（2）电力系统的各序电抗

由电力系统提供的各序电抗为：

电力系统正序电抗与负序电抗相等：Ｘ1S=Ｘ2S

电力系统零序电抗3.5倍于正序电抗：Ｘ0S=3.5Ｘ1S

（3）电力系统的电源情况

110千伏侧的二路电源线路为并联的双回路供电线路；两回负荷线路分别供给后继的两个不同的10千伏降压变电所；35千伏侧无电源；10千伏侧无电源。

（4）主变压器零序阻抗的情况

本所主变压器的零序阻抗在中压侧

（5）无功补偿装置的情况

本所不装设调相机，也不装设补偿电容器

（6）年最大负荷利用每小时

110千伏侧大于5000小时；

35千伏侧为3000—5000小时；

10千伏侧为3000—5000小时。

2.3电力系统的负荷情况

本变电所的负荷情况及出线回路数：

（1）110KV出线6回（含2回电源线），每回线路长约15公里，方向向南，通过4回负荷线，每回线路向后继变电所转送10000KVA。

（2）35KV出线9回，每回线路长约8公里，方向向南，在110kV配电装置的东侧，每回线路负荷为5MW，负荷同时率取0.8。

（3）10KV出线5回，方向向北，每回线路长约4公里，每回线路负荷为2.0MW，负荷同时率取0.8。

（4）35KV、10KV负荷的功率因数分别取0.85和0.9。

线路型号均取LGJ-240

2.4继电保护的情况

主保护的动作时间：

（1）110千伏母线：

110千伏母线本身无主保护，由电源端的限时电流速断（即过电流保护Ⅱ段）作为主保护，其动作时限为0.5秒；

（2）35千伏、10千伏母线：

35千伏、10千伏侧无母线保护，计算时主保护动作时间可取用后备保护动作时间。

后备保护的动作时间：

主变压器三侧的后备保护动作时间配合如图1-2所示。

（1）10千伏线路后备保护动作时间： t1=0.7秒

（2）10千伏侧主变压器后备保护动作时间： t2=1.2秒

（3）10千伏母线分段保护动作时间： t’2=1.0秒

（4）35千伏线路后备保护动作时间： t3=1.2秒

（5）110千伏侧主变压器后备保护动作时间：

35千伏侧母线分段动作时间： t’4=1.7秒

t5=2.5秒 35千伏侧主变压器动作时间： t4=2.0秒 110千伏侧主变压器动作时间：

（6）110千伏侧电源线路后备保护动作时间： t6=3.5秒

（7）110千伏侧负荷线路后备保护动作时间： t7=2.5秒

为了保证后备保护动作的选择性，继电保护动作时限级差一般应在0.3-0.6秒，本设计取0.5秒。

第三章 主接线方案的拟定与选择

3.1电气主接线的基本要求

变电所主接线设计作为电力系统总体设计的重要组成部份，其主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。因此，发电厂、变电所的主接线，必须满足以下基本要求：

（1）供电可靠性

主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。

（2）适应性和灵活性

能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电所的扩建。

（3）经济性

在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。

（4）简化主接线

配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。

（5）设计标准化

同类型变电所采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修。

参考《35～110KV变电所设计规范》第3.2.1条：

变电所的主接线除应满足以上技术经济方面的基本要求外，还应适应发电厂和变电所可能发展扩建的需要。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。

3.2 电气主接线的设计原则

电气主接线基本要求：可靠性、灵活性、经济性三项基本要求。

1、可靠性的要求

（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

（2）断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停运时间。

（3）避免全所停电的可能。

2、灵活性的要求

（1）调度时，可灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷。

（2）检修时，方便的停运断路器、母线及保护，进行安全检修。

（3）扩建时，容易从初期接线过渡到最终接线。

3、经济性的要求

（1）投资省。

（2）主接线力求简单，以节省一次设备。

（3）二次回路简单。

（4）能限制短路电流，以便选择价廉的设备。

（5）占地面积小。

（6）电能损失少。

3.3主接线的初步选择

1、110kV系统的主接线选择

根据《电力工程设计手册》：110kV-220kV配电装置出线回路不超过2回时一般选用单母线接线；出线回路3-4回时一般选用单母线分段接线，故选用单母线接线与单母线分段接线两种方案进行比较决定。

2、35kV侧的主接线形式

根据《电力工程设计手册》：

（1）35kV-6.3kV的配电装置出线回路数在4-8回时采用单母线分段接线。

（2）35kV的出线多为双回路，且检修时间短，一般不设旁母，当配电装置出线回路数在8回以上时；或连接的电源较多，负荷较大时采用双母线接线。故选用单母线分段接线与双母线接线两种方案进行比较决定 。

3、10kV侧接线形式选择

根据《电力工程设计手册》：6-10kV系统中，出线在6回或以上时一般使用单母线分段接线形式，当用户要求不能停电时可装设旁路母线。故选用单母线分段接线与单母线分段带旁母接线两种方案进行比较决定。

3.4本设计主接线的方案的拟定

电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。

根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路、电压等级、短路容量以及母线结构等不同的考虑，可以拟定出若干个主接线方式，依据对主接线的基本要求，从技术和资金上论证并淘汰一些明显不合理的方案。

10kV主接线设计：主要考虑为变电站周围地区供电。

图3-1 主接线的方案图

方案I：单母线分段接线的优缺点

优点：

（1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；

（2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。

缺点：

（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；

（2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；

（3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

方案II：双母线接线的伏缺点

优点：

（1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条回路和与此隔离开关相连的该组母线，其它回路均可通过另外一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。例如：欲检修工作母线，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。其步骤是：先合上母联断路器两例的隔离开关，再合母联断路器QF，向备用母线充电，这时，两组母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即

先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成转换后，再断开母联QF及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。

（2）调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。通过倒闸操作可以组成各种运行方式。例如：当母联断路器闭合，进出线分别接在两组母线上，即相当于单母线分段运行；当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用．全部进出线均接在运行母线上，即相当于单母线运行，两组母线同时工作，并且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，即称之为固定连接方式运行。这也是目前生产中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。

根据系统调度的需要，双母线还可以完成一些特殊功能。例如：用母联与系统进行同期或解列操作；当个别回路需要单独进行试验时(如线路检修后需要试验)，可将该回路单独接到备用母线上运行；当线路利用短路方式熔冰时，亦可用一组备用母线作为熔冰母线，不致影响其它回路工作。

（3）扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。

（4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开。 缺点：

（1）增加了电气设备的投资。

（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。

（3）当馈出线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。

根据本站实际情况，在10KV负荷中，镇矾土矿、华涛重钙及其市区一、二类负荷比较大。若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，对市区医院则造成不良社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，必须保证其供电可靠性。且此电压等级出线回数多，需经常倒换。因此选择方案Ⅱ双母接线。

第四章 短路电流的计算

4.1短路的概念及短路电流的种类

电力系统不可避免会发生短路事故。短路事故威胁着电网的正常运行中，并有可能损坏电气设备。因此，在电力系统的设计和运行中，都要对供电网络

进行短路电流计算，以便正确地选用和调整继电保护装置，正确地选择电气设备，确保电力系统的安全、可靠运行。

短路的种类有以下几种：

（1）三相短路。

（2）两相短路。

（3）两相短路接地。

（4）单相短路（接地）。

三相短路是对称短路，此时三相电流和三相电压仍然是对称的，只是三相电流特大。除三相短路外的其他短路都是不对称性短路，每相电流和电压数值不相等，相角也不同。

4.2短路电流的暂态过程和短路电流种类

1．短路电流的暂态过程

当电力系统发生三相短路时，由于短路回路存在着电感，电流不能突变，因此有一个暂态过程。短路电流随时间变化，最后达到稳定值。

短路全电流id由对称的周期分量iz和不对成的非周期分量if两部分合成，

即idizif。周期分量iz先开始衰减，然后逐渐增加到稳态值i。非周期分量

按指数规律衰减，其衰减时间常数为0.05-0.2。

2．计算各短路电流的目的

（1）短路冲击电流ich：用来校验电气设备和母线的动稳定。

（2）短路全电流最大有效值Ich（第一周期短路全电流有效值）：用来校验电气设备和母线的动稳定。

（3）超瞬变短路电流有效值I：用来作继电保护的整定计算和校验断路器的短流量。

（4）稳态短路电流有效值I：用来校验电气设备和载流部分的热稳定。

4.3本设计短路电流的计算

为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响，做出一下规定：

（1） 所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。

（2） 认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的变化而变化。

（3） 输电线路的分布电容略去不计。

（4） 每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多。

（5） 计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗，因为这些元件X/3>R时，可以略去电阻的影响。

（6） 短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。

（7） 在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并,两个容量相差很大的电源不能够合并。

（8） 以供电电源为基准的电抗标幺值>3.5,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。

4.3.1短路电流的标幺值计算法

短路电流计算,根据电力系统的实际情况,可以采用标幺值或有名值计算,那种方法方便就采用那种方法.在高压系统中通常采用标幺值计算.

所谓标幺值,是实际值与基准值之比。标幺值没有单位.设所选定的基准值电压,基准电流,基准容量及基准电抗分别为Uj,Ij,Sj,Xj,则这一元件的各已

知量的标幺值分别为

UjjIUS

I,SJ

,IJ IJSjUjSj

XjXjXSjXX2 XjUjUj

式中：

S、U、I、X------以有名单位表示的容量(MVA)、电压(KV)、电流(KA) 、电抗；

Sj、电压(KV)、电流(KA)、Uj、Ij、Xj-----以基准量表示的容量(KVA)、

电抗。

工程计算上通常先选定基准容量Sj和基准电压Uj，与其相应的基准电流Ij和基准电抗Xj,均可由这两个基准值导出。为了计算一致，通常采用Sj=100MVA为基准容量；基准电压一般采用短路点所在级的网路平均额定电压，即Uj=Up。

表4-1电力系统各元件阻抗值的计算公式

4.3.2短路电流的有名值计算法

在有名值计算法中，每个电气元件的单位是有名的，而不是相对值。在比较简单的网路低电压电网，常采用有名值计算法计算短路电流。采用此方法计算，须将各电压等级的电气元件参数都归算到同一电压等级上来。凡涉及发电机、变压器、电动机、电抗器等元件的百分数电抗值（铭牌上一般有标出）均应换算成有名值来计算。

电力系统各元件阻抗有名值的计算公式如下： （1）发电机（电动机）

%UpXd

 Xd （4-1） 

100Se

式中：

2

------发电机的超瞬变电抗值； Xd

%-----发电机以额定值为基准的超瞬变电抗的百分Xd

数；

； Se------发电机额定容量（MVA）

（2）变压器：

当电阻值允许忽略不计时，

式中：

Rb、Xb、Zb------变压器的电阻、电抗、阻抗；

2

Ud%UP

（4-5） Xb

SeSe

Rb

2PUdp

Se2

103 （4-2）

Xb （4-3）

Ud%Up

（4-4） Zb

100Se

2

Ud%------变压器以额定值为基准的阻抗电压百分数； Pd-------变压器短路损耗（KW）

（3）电抗器

2UXk% Xk （4-6） 100式中：

Xk%-----电抗器以额定值为基准的电抗百分数；

； IeUe-----电抗器的额定电流和额定电压（KV、KA）

（4）线路

Up

Rr0L（4-7） 

UeUp

Xx0L  （4-8）

Ue

2

2

式中：

r0、x0-----线路单位长度的电阻和电抗（/KM）；

； Ue-----线路运行的额定电压（KV）

4.3.3本设计短路电流的计算结果

由原始资料知寨里变电站东山线路的主干线全长5.6 km，其架空线的型号、单位长度电抗（由电力工程电气设计手册及网络查到）及其各个支路的长度如表4-2所示。

表4-2 本线路的架空线路的已知数据

其中本设计的Sj取1000MVA，故

Sj

2

UB

=

1000MVA

=10 2

(10KV)

由表4-1中3式知线路阻抗的标幺值为

*X2(0.4094.950.4830.550.5790.1)1023.481

又由原始资料已知10kv线路的基准电流IB为55000A，最大运行方式下的系统阻抗X1min为1.8544，最小运行方式下的系统阻抗X1max为2.8939，故画出等效电路图：

图4-1 本设计的等效电路图

最大运行方式下的短路电流：

IK.man

IB55000

2170.9A

X1mixX21.854423.481

最小运行方式下的短路电流：

IK.mix

IB55000

2085.3A

X1maxX22.893923.481

第五章 线路保护选型设计

5.1线路保护产品的选型

我国主要的从事电力设备生产的厂家有南瑞，许继，四方等企业。其中南瑞是国家电网公司旗下唯一的上市公司，而四方公司采用知识经济时代高科技企业的运作模式也成为我国电力行业和北京市中关村科技园区的知名企业，具有良好的企业形象和信誉，是中国电力自动化行业当之无愧的龙头企业。

国电南瑞作为专业从事电力和工业控制自动化软硬件开发及系统集成服务的高科技企业，主要为客户提供电网调度自动化、变电站自动化、轨道交通及电气保护自动化、电力市场技术支持、电能量计量计费、配电自动化、农电自动化、火电厂及工业控制自动化等专业的全方位解决方案

四方公司主要从事电力系统自动化及继电保护装置、电力系统安全稳定控制、高压直流输电控制、调度自动化、配网自动化、发电厂自动化控制系统、仿真培训系统、电力电子装备、轨道交通、工业自动化及清洁能源利用等领域的研究、开发、生产和销售，是为电力行业、公共事业及大型行业客户（石化、铁路、煤炭、冶金、轨道交通等）提供电力及综合自动化整体解决方案、优质产品和服务的高新技术企业。

5.1.1南瑞产品简介

（1）RCS-9623装置为数字式电流、电压保护装置，可用作10kV线路、变压器及380V线路的保护。

其价格为10500元/台。

保护功能有：两段过流保护；两段零序保护；一段过流加速保护；一段零序电流过流加速保护；非电量保护；三相一次重合闸功能；低周减载功能；非电量报警；TV断线报警；频率异常报警；TWJ异常报警；弹簧未储能报警。

测控功能有：一组断路器遥控分/合；13个遥测量（测量电流Iam、Icm；零序电流I0；相电压UA、UB、UC；线电压UAB、UBC、UCA；频率F；功率P、Q；功率因数COSф）；事件SOE记录；装置描述的远方查看；系统定值的远方查看；

保护定值和区号的远方查看、修改功能；装置保护开入状态。

（2）RCS-9611系列装置为由微机实现的数字式110kV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中的线路过流保护及测控装置。具有独立的操作回路，适用于中性点经小电阻接点的输电线路及电缆线路。

其价格为10500元/台。

保护功能：三段可经复压和方向闭锁的过流保护；三段零序过流保护(零序电流可自产也可外加)；过流加速、零序电流加速保护；过负荷功能(报警或者跳闸)；低周减载功能；三相一次重合闸；小电流接地选线功能（必须采用外加零序电流）；TA断线告警；TV断线告警；TWJ异常告警；控制回路断线告警。

测控功能：20路自定义遥信开入；一组断路器遥控分/合(选配方式至多可提供三组遥控)；14个遥测量（测量电流Iam、Icm；零序电流I0；相电压UA、UB、UC；线电压UAB、UBC、UCA；零序电压U0；频率F；功率P、Q；功率因数COSф）；事件SOE记录等。

保护信息功能：装置描述的远方查看；系统定值的远方查看；保护定值和区号的远方查看、修改功能；软压板状态的远方查看、投退、遥控功能；装置保护开入状态的远方查看；装置运行状态（包括保护动作状态、运行告警和装置自检信息）的远方查看；远方对装置信号复归；故障录波上送功能。

通信功能：2～3个以太网通信口；2个RS-485通信口；支持以太网通信规约；支持IEC60870-5-103通信规约；支持IEC61850规约；1个RS-232串口可以用作打印或调试。

对时功能：软件对时；差分秒脉冲对时；IRIG_B码对时。

事件报告处理及故障录波功能：可保存最新64次动作报告；最新的64次装置自检告警报告；最新64次运新告警报告；最新64次用户操作记录报告；最新256次SOE变位记录报告（包括开关变位，保护动作，自检告警，运行告警和操作记录报）；最多8次故障录波报告（每次故障录波时间最长15秒）。

5.1.2四方产品简介

（1）CSC-211数字式线路保护测控装置,适用于66kV及以下电压等级的中性点非直接接地系统的线路，可在开关柜就地安装。

其价格为12000元/台。 功能：

①过电流保护功能。

装置配置有三段式定时限过流元件、低电压元件、相电流方向元件和反时限元件。各段可有选择性的投入低电压元件和方向元件，过流Ⅲ段可设置为反时限特性。

②零序过流保护功能。

装置配置有三段式定时限零序过流元件、零序方向元件和反时限元件。各段可有选择性的投入方向元件，零序Ⅲ段可设置为反时限特性。

③小电流接地选线功能。

装置可与主站构成集中式的小电流接地选线系统，由主站计算各装置上送的信号判断接地；同时也具备单装置的接地判据，实现就地判接地。

④过负荷保护功能。

装置的过负荷元件，可动作于跳闸或告警。

⑤三相一次重合闸功能。

装置具有非同期（不检无压不检同期）、检同期、检无压、检无压及检同期（检无压或检同期）合闸方式。

⑥合闸加速保护功能。

装置具有相电流和零序电流加速元件，能实现充电手合加速和保护前加速、后加速功能。

⑦低周减载保护功能。

装置能够区分系统频率从正常状态变为低频率时的故障情况、电机反充电和真正的有功缺额，实现低周减载。

⑧低压解列保护功能。

装置能够自动判定系统电压从正常状态变为低电压时是否切除负荷，实现低压解列。

⑨其它功能说明。

装置具有PT断线告警、控母断线告警和弹簧未储能告警的功能。

特点：

高性能的硬件系统

①采用嵌入式32位微处理器，具备很强的数据处理能力。

②与保护CPU系统完全独立的高精度测量表计系统，可满足运行监视和远程自动抄表的要求。

③高标准电磁兼容性，密闭机箱设计，满足装置下放安装的苛刻要求，也可集中组屏。

强大、灵活的通信功能

①提供基于光电以太网、LonWorks现场总线、光电485的通信接口。 ②可采用IEC60870-5-103规约、四方继保CSC-2000规约或IEC61850标准通信，实现与变电站自动化系统和继电保护故障信息系统的接口。

③支持GPS脉冲对时、IRIG-B码对时和网络对时，具备硬件时钟系统。 人性化设计及友好界面

①提供中文界面，操作简便，可提供六个快捷功能键，实现打印及定值区

切换的快速操作，十一个指示灯实时指明装置运行状态。

②具有虚拟测试功能，实现遥信自动对点、SOE事件自动触发。

③提供全面的设备运行信息和故障信息记录。

④具备完善的软硬件自检功能和免调节电路设计，安装调试更简单。 ⑤提供基于PC机的辅助分析软件。

主要技术指标：

功率消耗

①直流电源回路：不大于15W。

②交流电流回路：当In=5A时，不大于1VA/相；当In=1A时，不大于0.5VA/相。

③交流电压回路：在额定电压下不大于0.5VA/相。

额定参数

交流电压Un：100V或57.7V。

交流电流In：5A或1A。

频率：50Hz。

直流电压：220V或110V。

动作值误差

①电流、电压动作值误差不超过±3％。

②频率动作值误差不超过±0.02Hz。

③频率变化率误差不超过±0.5Hz/s。

④延时段动作值平均误差不超过±40ms或±1.5％。

测量表计精度

电流、电压：0.2级。

功率、电度：0.5级。

（2）CSC-212数字式线路距离保护测控装置，适用于66kV及以下电压等级的中性点非直接接地系统的线路，可在开关柜就地安装。

其价格为15000元/台。

功能：

①距离保护功能。

装置配置有三段式相间距离保护元件，其中Ⅰ和Ⅱ段配有短时开放元件、不对称故障开放元件和对称故障开放元件来区分故障和振荡。装置利用相邻线路距离Ⅲ段的动作行为能实现双回线相继速动功能，也能利用近故障侧的三相跳闸后，非故障相电流的消失实现不对称故障相继速动。

②过电流保护功能。

装置配置有三段式定时限过流元件，可有选择性的投入低电压元件、相电

流方向元件。

③零序过流保护功能。

装置配置有三段式定时限零序过流元件，可有选择性的投入零序方向元件。 ④小电流接地选线功能。

装置可与主站构成集中式的小电流接地选线系统，由主站计算各装置上送的信号判断接地；同时也具备单装置的接地判据，实现就地判接地。

⑤过负荷保护功能。

装置的过负荷元件，可动作于跳闸或告警。

⑥三相一次重合闸功能。

装置具有非同期（不检无压不检同期）、检同期、检无压、检无压及检同期（检无压或检同期）合闸方式。

⑦合闸加速保护功能。

装置具有相电流和零序电流、距离加速元件，能实现充电手合加速和保护前加速、后加速功能。

⑧低周减载保护功能。

装置能够区分系统频率从正常状态变为低频率时的故障情况、电机反充电和真正的有功缺额，实现低周减载。

⑨低压解列保护功能。

装置能够自动判定系统电压从正常状态变为低电压时是否切除负荷，实现低压解列。

⑩其它功能说明。

装置具有PT断线告警、控母断线告警和弹簧未储能告警的功能。

特点：

高性能的硬件系统

①采用嵌入式32位微处理器，具备很强的数据处理能力。

②与保护CPU系统完全独立的高精度测量表计系统。

③高标准电磁兼容性，密闭机箱设计，满足装置下放安装的苛刻要求，也可集中组屏。

强大、灵活的通信功能

①提供基于光电以太网、LonWorks现场总线、光电485的通信接口。 ②可采用IEC60870-5-103规约、四方继保CSC-2000规约或IEC61850标准通信，实现与变电站自动化系统和继电保护故障信息系统的接口。

③支持GPS脉冲对时、IRIG-B码对时和网络对时，具备硬件时钟系统。 人性化设计及友好界面

①提供中文界面，操作简便，可提供六个快捷功能键，实现打印及定值区

切换的快速操作，十一个指示灯实时指明装置运行状态。

②具有虚拟测试功能，实现遥信自动对点、SOE事件自动触发。

③提供全面的设备运行信息和故障信息记录。

④具备完善的软硬件自检功能和免调节电路设计，安装调试更简单。 ⑤提供基于PC机的辅助分析软件。

主要技术指标：

功率消耗

①直流电源回路：不大于15W。

②交流电流回路：当In=5A时，不大于1VA/相；当In=1A时，不大于0.5VA/相。

③交流电压回路：在额定电压下不大于0.5VA/相。

额定参数

交流电压Un：100V或57.7V。

交流电流In：5A或1A。

频率：50Hz。

直流电压：220V或110V。

动作值误差

①电流、电压动作值误差不超过±3％。

②频率动作值误差不超过±0.02Hz。

③频率变化率误差不超过±0.5Hz/s。

④距离I段动作时间不超过40ms（70％整定值）。

⑤延时段动作值平均误差不超过±40ms或±1.5％。

测量表计精度

电流、电压：0.2级。

功率、电度：0.5级。

在10 kV配电线路中，多为照明及不长期运行的小型电动机等负荷，供电可靠性要求较低，短时停电不会造成很大的损失。为了保证瞬时性故障能可靠消除，也综合考虑运行成本问题，故选用RCS-9623装置。

5.2线路保护的设计

根据本站的实际情况，并参考相关文献（如实用电气二次回路200例，厂变电所电气接线和布置等）及其网络绘制出了本站的的线路保护及其控制回路展开图见附图。

第六章 线路保护的整定计算方案

6.110kV配电线路的特点

10kV配电线路结构特点是一致性差，如有的为用户专线，只接带一、二个用户，类似于输电线路；有的呈放射状，几十台甚至上百台变压器接于同一条线路的各个分支上；有的线路短到几百米，有的线路长到几十千米；有的线路由35kV变电所出线，有的线路由110kV变电所出线；有的线路上的配电变压器很小，最大不过100kVA，有的线路上却有几千千伏安的变压器；有的线路属于最末级保护，有的线路上设有开关站或有用户变电所等。

6.2保护整定应考虑系统运行方式

按《城市电力网规划设计导则》，为了取得合理的经济效益，城网各级电压的短路容量应该从网络的设计、电压等级、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制，使各级电压下断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合，该导则推荐10 kV短路电流Ik≤16 kA。

系统最大运行方式，流过保护装置短路电流最大的运行方式（由系统阻抗最小的电源供电）。

系统最小运行方式，流过保护装置短路电流最小的运行方式（由系统阻抗最大的电源供电）。

在无110 kV系统阻抗资料的情况时，由于3～35 kV系统容量与110 kV系统比较，相对较小，其各元件阻抗相对较大，则可近似认为110 kV系统容量为无穷大，对实际计算结果没有多大影响。

选取基准容量Sjz = 1000 MVA，10 kV基准电压Ujz = 10.5kV，10 kV基准电流Ijz = 5.5 kA，10 kV基准阻抗Zjz = 1.103Ω。

6.3整定计算方案

我国的10kV配电线路的保护，一般为保护的最末级，或最末级用户变电所保护的上一级保护。故一般采用瞬时电流速断（Ⅰ段）、定时限过电流（III段）及三相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护，不能满足要求时，可考虑增加其它保护(如：保护Ⅱ段、电流电压速断、电压闭锁过电流、电压闭锁方向过电流等)。下面的讨论，是针对一般保护配置而言的。

（1）瞬时电流速断保护：

①电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护。电流速断保护的动作电流即速断电流Idz1应躲过它所保护线路末端的最大短路电流（三相短路电流）Ikmax来整定。

Idz1KrelKw Ikmax （6-1）KreKi

式中

Kw-----保护装置的接线系数，取1

Krel -----可靠系数，取1.3

Ki-----电流互感器变比

Kre-----返回系数，取1

②特殊线路的处理：

a．线路很短，最小方式时无保护区；或下一级为重要的用户变电所时，可将速断保护改为时限速断保护。动作电流与下级保护速断配合(即取1.1倍的下级保护最大速断值)，动作时限较下级速断大一个时间级差(此种情况在城区较常见，在新建变电所或改造变电所时，建议保护配置用全面的微机保护，这样改变保护方式就很容易了)。在无法采用其它保护的情况下，可靠重合闸来保证选择性。

b．当保护安装处主变过流保护为复压闭锁过流或低压闭锁过流时，不能与主变过流配合。

c．当线路较长且较规则，线路上用户较少，可采用躲过线路末端最大短路电流整定，可靠系数取1.3～1.5。此种情况一般能同时保证选择性与灵敏性。 d．当速断定值较小或与负荷电流相差不大时，应校验速断定值躲过励磁涌流的能力，且必须躲过励磁涌流。

③灵敏度校验。按最小运行方式下，线路保护范围不小于线路长度的15%整定。允许速断保护保护线路全长。 Idmin(15%)1 （6-2） Idz1

式中

Idmin(15%)-----线路15%处的最小短路电流

Idz1-----速断整定值

(2)过电流保护：

①过电流保护是反映电流增加而动作的保护。动作电流是按最大负荷电流整定的，其保护范围延伸到相邻的下一段线路，为获得选择性，其时限按阶梯原则选择。对于线路的过电流保护，Ikmin应取被保护线路末端在最小运行方式

)下的两相短路电流Ik(2min。

即：

Idz2

式中 KrelKw(2)Ikmin （6-3） KreKi

)Ik(2min3Ikmin （6-4） 2

Kw-----保护装置的接线系数，取1

Krel -----可靠系数，取1

Ki-----电流互感器变比

Kre-----返回系数，取1.5

②特殊情况的处理：

a．线路较短，配变总容量较少时，因为满足灵敏度要求不成问题，Kz或Klc应选较大的系数。

b．当线路较长，过流近后备灵敏度不够时(如15km以上线路)，可采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护，此时负序电压取0.06Ue，低电压取0.6～0.7Ue,动作电流按正常最大负荷电流整定，只考虑可靠系数及返回系数。当保护无法改动时，应在线路中段加装跌落式熔断器，最终解决办法是网络调整，使10kV线路长度满足规程要求。

c．当远后备灵敏度不够时(如配变为5～10kVA，或线路极长)，由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器，因此可不予考虑。

d．当因躲过励磁涌流而使过流定值偏大，而导致保护灵敏度不够时，可考虑将过流定值降低，而将重合闸后加速退出(因10kV线路多为末级保护，过流动作时限一般为0.3s，此段时限也是允许的)。

③灵敏度校验：

近后备按最小运行方式下线路末端故障，灵敏度大于等于1.5；远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二次侧故障，接最小方式校验，灵敏度大于或等于1.2。 Idmin11.25 （6-5） Idz1

Idmi2n1.2 （6-6） Kn2Idz1

式中 Kn1

Idmin1-----线路末端最小短路电流

Idmin2-----线路末端较小配变二次侧最小短路电流 Idz1-----过流整定值

6.4本设计的整定计算结果

根据整个10KV整定的基本参考方案本次设计的保护整定计算实施如下 10kV系统保护参数只设一套，按最大运行方式计算定值，按最小运行方式校验灵敏度(保护范围末端，灵敏度KL≥1．5，速断Kl>2，近后备KL≥1．25，远后备保护Kl≥1．2)。

由短路计算知：最小运行方式下的短路电流Ikmin2085.3A，最大运行方式下的短路电流Ikmax2170.9A，又由提供的原始资料知电流互感器的变比为600/5.故整定计算如下所示。

（1）瞬时电流速断保护（Ⅰ段保护）：

由式6-1知

Idz1KrelKw1.355000Ikmax23.52A KreKi(1.854423.481)600/5

当发生短路故障时，要求线路跳闸，所以此处的短路整定电流选择23A。由于此处为线路I段保护，所以电流速断时间选择0.3S。

（2）定时限过电流保护（Ⅲ段保护）：

由式6-3、6-4知

Idz2KrelKw(2)KK30.86655000IkminrelwIkmin10.03A KreKiKreKi2(2.893923.481)1.5600/5

当发生短路故障时，为了保证它的灵敏度，所以此处的短路整定电流选择

7.5A。由于此处为线路Ⅲ段保护，所以电流速断时间选择1S。

（3）灵敏度系数校验：

)Ik(2minIkmin0.8662085.31805.9A 2

Ksen (2)IK1805.9min2.011.5 (符合要求) KiIdz27.5600/5

第七章 主要电气设备的选择

7.1电气设备选择的一般原则

电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并

按短路状态来效验热稳定和动稳定。

其基本原则为：

（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；

（2）应按当地环境条件校核；

（3）选择导体时应尽量减少品种；

（4）应力求技术先进和经济合理；

（5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致；

（6）选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格

7.2电气设备选择的技术条件

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

7.2.1长期工作条件

（1）电压

选用电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug， 即

UmaxUg （7-1）

（2）电流

选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，

即

IeIg （7-2）

由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。所选用电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。

7.2.2 短路稳定条件

（1） 电器在选定后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。

（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。

（3）短路的热稳定条件

I2

t*tQd （7-3）

式中

Qd------在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应（kA •

s）

I2

t------t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）

t ------设备允许通过的热稳定电流时间（s）

校验短路热稳定所用的计算时间tjs按下式计算：

tjstbtd （7-4） 式中

tb------继电保护装置后备保护动作时间（s）

td------断路器全分闸时间（s）

（4） 短路动稳定条件

ichidf （7-5）

IchIdf （7-6）

式中

ich------短路冲击电流峰值（kA）

idf------短路全电流有效值（kA）

Ich------电器允许的极限通过电流峰值（kA）

Idf------电器允许的极限通过电流有效值（kA）

7.2.3 绝缘水平

在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘保证必要的可靠性。 电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。

7.2.4 环境条件

环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40ºC时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40ºC时，每增加1ºC建议额定电流减少1.8% ；当低于+40ºC时，每降低1ºC，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。

7.3设备的选择

7.3.1电压互感器的选择

（1）电压互感器的工作状态

电压互感器的一次绕组并联接入被测电路之中， 一次绕组所承受的电压将随被测电路电压变动而变化。它的二次绕组并联接入仪表和继电器的电压线圈(阻抗很大)， 又由于二次额定电压通常为100V，所以二次回路电流很小，故电压互感器正常运行时它的二次回路近于开路状态。

运行中的电压互感器二次绕组基本维持在额定电压值上下，如果二次回路中发生短路，必然会造成很大的短路电流。为了及时切断二次侧的短路电流，在电压互感器二次回路内必须安装熔断器或小型空气自动开关。

电压互感器一、二次额定电压之比，称为电压互感器的额定变比KNV，其值为：

KnvUn1

Un2 （7-7）

（2）电压互感器的选择

表7-1 电压互感器选型

经过综合考虑，选用了温州庆达互感器有限公司的JDZ10-10型电压互器。

7.3.2电流互感器的选择

（1）电流互感器的工作状态

电流互感器的一次绕组串联接入被测电路之内，电流互感器一次绕组中的电流完全取决于被测电路中电流的大小，与电流互感器二次电流无关。电流互感器二次绕组所接的负荷是仪表和继电器的电流线圈，这些负荷的阻抗值都很

小，故电流互感器二次绕组正常工作时近于短路状态。

电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定变比KNI，其值为： Kn1

（2）电流互感器的选择

In1N2 （7-8） In2N1注：10P/15意思为当电流互感器一次电流达到额定一次电流的15倍时，其复合误差不超过10%。

原始数据中，电流互感器的变比为600/5。根据适应的范围和产品的价格的考虑，选用中国人民电气集团的LA-10型电流互感器。

7.3.3重合闸的选择

（1）重合闸的作用

重合闸是为保证系统的安全稳定运行而设置的一种自动控制装置。

电力系统特别是高压输电线路的故障，大多数是瞬时性故障，采用自动重合闸装置，可以使系统故障跳闸后很快恢复正常运行，即重合成功。这不仅提高了供电的可靠性，而且对暂态稳定也是有利的。重合闸愈快对稳定愈有利，但是重合闸的动作时间受到短路处去游离时间和超高压线路潜供电流的影响，一般短路点往往会出现电弧，如果重合过快，则产生电弧的短路点可能因去游离不够而造成电弧重燃，使重合闸不成功甚至故障扩大。

（2） 重合闸的基本要求

重合闸的基本要求是（在重合闸正常投入的常况下）除手动操作断开断路器或手投入故障线路保护跳闸两种情况，其他的重合闸都应动作

（3）重合闸的选择

10kV配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸，由于安装于末级保护上，所以不需要与其他保护配合。重合闸所考虑的主要为重合闸的重合成功率及缩

短重合停电时间，以使用户负荷尽量少受影响。根据有关统计分析，架空线路的瞬时性故障次数，约占故障次数的70%左右，重合闸的成功率约50%～70%。因而重合闸对电力系统供电可靠性起了很大的作用。

重合闸整定时间, 应等于线路对有足够灵敏系数的延时段保护的动作时间，加上故障点足够断电去游离时间和裕度时间，再减去断路器合闸固有时间。 单侧电源线路的三相重合闸时间除应大于故障点断电去游离时间外，还应大于断路器及操作机构, 复归原状准备好再次动作的时间。单侧电源线路的三相一次重合闸动作时间不宜小于1 s。

双侧电源线路的三相重合闸时间，除了考虑单侧电源线路重合闸的因素外，还应考虑线路两侧保护装置，以不同时间切除故障的可能性。对于多回线并列运行的双侧电源线路的三相一次重合闸，其无电压检定侧的动作时间不宜小于5 s。

重合闸的成功率主要决定于电弧熄灭时间、外力造成故障时的短路物体滞空时间(如：树木等)。电弧熄灭时间一般小于0.5s，但短路物体滞空时间往往较长。因此，对重合闸重合的连续性，重合闸时间采用0.8～1.5s；

在10 kV配电线路中，多为照明及不长期运行的小型电动机等负荷，供电可靠性要求较低，短时停电不会造成很大的损失。为了保证瞬时性故障能可靠消除，提高重合闸的重合成功率，可酌情延长重合闸动作时间，一般采用1 s的重合闸时间。

第八章 防雷保护

8.1 直击雷保护

1、保护对象

屋外配电装置，包括组合导线、母线廊道。

2、保护措施

（1）110KV配电装置装设避雷针或装设独立避雷针；

（2）主变压器装设独立避雷针；

（3）屋外组合导线装设独立避雷针。

3、避雷针装设应注意的问题

应妥善采用独立避雷针和构架避雷针，其联合保护范围应覆盖全所保护对象。根据《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7—76规定：独立避雷针（线）

宜设独立的接地装置，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m。110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在其构架或房顶上；6KV及以上的配电装置，允许将避雷针装在其构架或房顶上；35KV及以下高压配电装置，

构架或房顶上不宜装设避雷针。装在构架上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。在主变压器的门型构架上，不应装设避雷针、避雷线。

110KV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架上；35KV配电装置可将线路的避雷线引接到出线门型架上，但应集中接地装置。

我国规程规定：

（1）110KV及以上的配电装置,一般将避雷针在构架上。但是在土壤电阻率ρ﹥1000m的地区,仍宜装设独立避雷针,以免发生反击；

（2）35KV及以下的配电装置应采用独立避雷针来保护；

（3）10KV的配电装置,在ρ﹥500m的地区宜采用独立避雷针,在ρ﹤500m的地区容许采用构架避雷针。

变电站的直击雷防护设计内容主要是选择避雷针的指数、高度、装设位置、验算它们的保护范围、应有的接地电阻、防雷接地装置的设计等。

8.2 雷电侵入波保护

1、保护措施

避雷器结合进线段保护。装设阀式避雷器是变电站对雷电过电压波进行防护的主要措施,它的保护作用主要是限制过电压波的幅值.但是为了使阀式避雷器不至与负荷过重(流过的冲击电流过大)和有效的发挥其保护功能,还需要有”进线段保护”与之配合,这是现代变电站防雷接线的基本思路。

阀式避雷器的保护作用基于三个前提:

（1）它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的配合在一切电压波形下,前者均处于后者之下；

（2）它的伏安特性应保证其残压低于被保护绝缘的冲击电气强度；

（3）被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。

2、避雷器的设置

参考《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7—79中的规定：

第78条：变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。

第80条：大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。

第83条：与架空线联络连接的三绕组变压器的10KV绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。

第85条：变电站3～10KV配电装置应在每相母线和每路架空线上装设阀型

避雷器；

第九章 结束语

本次变电站设计主要是电气二次部分，它主要包括变电站总体分析，短路电流的计算，电气主接线的选择，设备的选型及其整定计算等。

变电站设计的内容力求概念清楚，层次分明，结合自己设计的原始资料，参考变电站电气设计工程规范，经过大量翻阅工作，了解设计基本过程，从而进一步指导设计内容的开展。现将自己查阅文献的工作归述为：通过查阅馆藏书籍，课本和网络资源，了解电力工业的有关政策，技术规程等方面知识，理清自己的设计思路，从而为自己的设计提供有力的依据。

设计过程中，经指导老师的指导和个人的刻苦努力下，基本圆满完成本次设计任务。在设计期间， 通过查阅文献，进行论述，提出我的设计思路和具体设计内容，以便于为设计工作提供有理有据的参考价值。通过查阅变电站设计规程，了解发变电站设计的一般过程及相关的设计规程，明白了自己要设计一个变电站的设计内容，清楚设计任务。如电气主接线设计，短路计算，整定计算等。树立了正确的设计思路。

本次毕业设计是对我这几年来学习的一次综合测试。通过这次设计实践工作，使巩固了所学知识，掌握变电所初步设计的过程，使电气专业知识得到巩固和加深，逐步提高解决问题的能力。

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附 图

致 谢

光阴荏苒，大学的学习即将结束，四年的学习生活使我受益匪浅。经历两个月时间的磨砺，毕业论文终于完稿，回首这两个月来收集、整理、思索、停滞、修改直至最终完成的过程，我得到了许多的关怀和帮助，现在要向他们表达我最诚挚的谢意。

首先，我要深深感谢我的导师张玮老师。张老师为人谦和，平易近人。在论文的选题、搜集资料和写作阶段，张老师都倾注了极大的关怀和鼓励。在论文的写作过程中，每当我有所疑问，张老师总会放下繁忙的工作，不厌其烦地

指点我；在我初稿完成之后，张老师又在百忙之中抽出空来对我的论文认真的批改，字字句句把关，提出许多中肯的指导意见，使我在研究和写作过程中不致迷失方向。她严谨的治学之风和对事业的孜孜追求将影响和激励我的一生，她对我的关心和教诲我更将永远铭记。借此机会，我谨向张老师致以深深地谢意。

其次，我还要感谢信控学院的其他老师，正是因为有了他们严格、无私、高质量的教导，我才能在这几年的学习过程中汲取专业知识和迅速提升能力；同时也感谢这两年来与我互勉互励的诸位同学，在各位同学的共同努力之下，我们始终拥有一个良好的生活环境和一个积极向上的学习氛围，能在这样一个团队中度过，是我极大的荣幸.

同时也感谢本组的同学，他们以极大的热情，帮助我完成了第一手资料的收集，感谢他们对本文调查工作所提供的大力帮助与支持。

最后，我要感谢参与我论文评审和答辩的各位老师，他们给了我一个审视几年来学习成果的机会，让我能够明确今后的发展方向，他们对我的帮助是一笔无价的财富。我将在今后的工作、学习中加倍努力，以期能够取得更多成果回报他们、回报社会。再次感谢他们，祝他们一生幸福、安康!

2011年6月于山东轻工业学院