毕业设计---110kV变电站设计.doc

毕业设计（论文） 题 目 110kv变电站设计 学 院 自 动 化 学 院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 2009级广东火电电气班 110kv 变电站设计变电站设计 摘要 随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、 系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标 也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不 仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠 性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。 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。作 为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应 现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。 随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所 有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中 一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 关键词：变电站、负荷、输电系统 the 110 kv transformer substation design abstract author：xie zhaohua tutor：liu yi along with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system. because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. whether design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in colour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. in a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. the substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the transmission and the distribution. it obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. as an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life. along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. keykey wordswords： substation ,load ,transmission system 目录 1. 负荷分析及主变压器选择负荷分析及主变压器选择.1 1.1 站内 35kv、10kv 及 0.4kv 侧负荷分析 .1 1.2 主变压器选择1 2. 主接线方案设计、评价、比较及选择主接线方案设计、评价、比较及选择.4 2.1 电气主接线的概况4 2.2 35kv 侧主接线的设计.4 2.3 10kv 侧主接线的设计.4 2.4 0.4kv 侧主接线的设计5 2.5 主接线方案的比较选择5 3. 短路电流计算短路电流计算.6 3.1 短路电流计算的目的6 3.2 短路电流计算的一般规定6 3.3 短路电流计算结果7 3.3.1 110kv 侧三相短路电流计算7 3.3.2 35kv、10kv 短路电流计算按最大容量计算.7 3.3.3 短路电流计算结果7 4. 计算部分计算部分.8 4.1 已知的原始数据8 4.2 负荷计算部分8 4.3 三相短路电流计算9 4.3.1 稳态短路电流计算.9 4.3.2 短路冲击电流计算.11 5. 电力元件及载流导体的选择电力元件及载流导体的选择.12 5.1 电力元件及载流导体的选择规定12 5.2 主要电气设备的选择13 5.2.1 高压断路器13 5.2.2 隔离开关的选择14 5.2.3 各级电压母线的选择.14 5.2.4 互感器的选择15 5.2.5 高压熔断器17 5.2.6 配电装置17 5.3 设备综合汇总表18 6. 变电站的接地网的设计变电站的接地网的设计.19 6.1 接地分类19 6.2 基本步骤19 6.3 变电所的防雷保护19 6.4 变电所接地网20 致谢致谢22 参考文献参考文献23 附录附录24 图 a1： 110kv 地区变电站主接线图.25 图 a2： 10kv 地区变电所用电接线图.26 图 a3： 110kv 地区变电站 断面图 母断兼旁断.27 1 1. 负荷分析及主变压器选择负荷分析及主变压器选择 1.1 站内 35kv、10kv 及 0.4kv 侧负荷分析 1、35kv 侧 p1 =20 mva q1 =200.85=17mva 2、10kv 侧 p2 =12 mva q2 =120.85=10.2mva 3、0.4kv 侧 p3 =0.05 mva q3 =0.050.8=0.04mva p =20120.05=32.05 mva q =17+10.2+0.04=27.24mva 所以: s=（32.052+27.242）1/2 =42.062 mva 考虑到大概线损及同时率时的容量为: s1=42.0620.81.05= 35.33mva 1.2 主变压器选择 主变压器在电气设备投资中所占比例很大,同时与之相适应的配电装置,特别 是大容量、高电压的配电装置的投资也很大.因此,主变压器的选择对发电厂、变 电站的技术经济性影响很大. 1、主变台数的选择 对于大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电 所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电所符合此情况，故主变设为两台。 2、主变容量的确定 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。对于有重 要负荷的变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过 负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所， 当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70-80。 2 有以上规程可知，此变电所单台主变的容量为： s=s10.8=35.330.8=28.26mva 所以应选容量为 31500kva 的主变压器。 3、主变相数选择 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求 及运输条件等因素。 当不受运输条件限制时，在 330kv 及以下的发电厂和变电所，均应采用 三相变压器。 故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。 4、主变相数选择 在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器 容量的 15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时， 主变压器宜采用三绕组变压器。 根据以上规程，计算主变各侧的功率与该主变容量的比值： 高压侧：k1=(20000+12000)*0.8/31500=0.810.15 中压侧：k2=20000*0.8/31500=0.510.15 低压侧：k3=12000*0.8/31500=0.30.15 由以上可知此变电所中的主变应采用三绕组。 5、主变绕组连接方式 变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系 统采用的绕组连接方式只有 y 和，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况 来确定。 此变电站 110kv 侧采用 y 接线 35kv 侧采用 y 连接，10kv 侧采用接线 主变中性点的接地方式： 选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地 短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供 电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主 要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中 性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否， 决定于主变压器中性点运行方式。 3 35kv 系统，ic10a；10kv 系统；ic30a（采用中性点不接地的运行方 式） 。 所以在本设计中 110kv 采用中性点直接接地方式。 35、10kv 采用中性点不接地方式。 6、主变调压方式确定 有载调压变压器与普通变压器的差别在于: 普通变压器的调压开关只能在停电状态下进行切换,有载调压变压器的调 压开关可以在运行中带负荷操作; 普通变压器调压范围较小,有载调压变压器调压范围大. 由于此变电站属于地方变电站,往往出现日负荷变化幅度很大的情况,为了满 足电能质量要求,所以站内 2 主变装设有载调压装置。 7、主变冷却方式选择 主变一般的冷却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水 冷却；强迫、导向油循环冷却。 小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风 冷却方式。 故此变电所中的主变采用油浸水冷冷却方式。 附：主变型号的表示方法 第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料 第一部分：相数 s-三相；d-单相 第二部分：冷却方式 j-油浸自冷； f-油浸风冷； s-油浸水冷；g-干式；n-氮气冷却； fp-强迫油循环风冷却；sp-强迫油循环水冷却 本设计中主变的型号是：ssz931500/110 4 2. 主接线方案设计、评价、比较及选择主接线方案设计、评价、比较及选择 在设计发电厂、变电站主接线时，在技术上应考虑的问题是： （1）保证全系统运行的稳定性,不因在本厂、站内的故障造成系统的瓦解； （2）保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量； （3）各设备、特别要注意高、中压联络变压器的过载是否在允许范围之类。 2.1 电气主接线的概况 1、发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为 电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。 它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连 接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电 所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、 配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 2、在选择电气主接线时的设计依据 （1）发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用；（2）发电厂、变电 所的分期和最终建设规模；（3）负荷大小和重要性；（4）系统备用容量大小； （5）系统专业对电气主接线提供的具体资料。 3、主接线设计的基本要求 （1）可靠性；（2）灵活性；（3）经济性。 2.2 35kv 侧主接线的设计 35kv 侧配电装置当连接的电源较多，负荷较大时可采用双母线接线。 采用单母线分段的接线方式，有下列优点： （1）供电可靠性：当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电； （2）调度灵活，任一电源消失时，可用另一电源带两段母线； （3）扩建方便； （4）在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济。 故 35kv 可采用单母分段连接也可采用双母线连接。 5 2.3 10kv 侧主接线的设计 10kv 侧配电装置亦采用单母线分段的接线方式。 采用单母线分段的接线方式，有下列优点： （1）供电可靠性：当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电； （2）调度灵活，任一电源消失时，可用另一电源带两段母线： （3）扩建方便； （4）在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济。 故 10kv 侧亦采用单母分段的连接方式，由于设计任务书并未详细列出出 线负荷，故设计图只画出两回出线。 2.4 0.4kv 侧主接线的设计 0.4kv 侧配电装置亦采用单母线分段的接线方式。 采用单母线分段的接线方式，有下列优点： （1）供电可靠性：当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电； （2）调度灵活，任一电源消失时，可用另一电源带两段母线： （3）扩建方便； （4）在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济。 故 0.4kv 侧亦采用单母分段的连接方式，由于设计任务书并未详细列出出 线负荷,故设计图只画出两回出线。 2.5 主接线方案的比较选择 由以上可知，此变电站的主接线有两种方案 方案一： 35kv 侧采用单母分段连接，10kv 侧采用单母分段连接，0.4kv 侧采用单母分段连接 方案二： 35kv 侧采用双母线连接，10kv 侧采用单母分段连接，0.4kv 侧采用单母分段连接。 此两种方案的比较 方案一 35kv、 10kv 、0.4kv 均采用单母分段连线，对重要用户可 从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除， 保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的 要求。 方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多， 配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开 6 关作为操作电器使用，容易误操作。 由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即 35kv 侧采用单母分段连线， 10kv 侧采用单母分段连接，0.4kv 侧采用单母分段连接。 7 3. 短路电流计算短路电流计算 3.1 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。 其目的是： 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 要采取限制短路电流的措施等。1 在选择载流导体及电器元件时，为了保证设备在正常运行和短路情况下 都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需对有关短路电流值进行 动稳定、热稳定和开断能力的检验。1 为选择继电保护方式和进行整定计算提供依据。2 接地装置的设计，也需用短路电流。2 3.2 短路电流计算的一般规定 按照高压配电装置设计技术规程 sdj5-854和导体和电器选择设计技 术规定 sdgj14-864的有关条文，对于验算导体和电器时所用短路电流，一 般有以下规定： (1) 计算的基本情况1 电力系统中所有电源均在额定负荷可运行； 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； 所有电源的电势相位角相同； 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。 对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有郊值时才予考 虑。 (2) 接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路 电流的正常接线方式(即最大运行方式)，而不能用仅在切换过程中可能并列的 接线方式。1 (3) 计算容量：应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发 展规划(一般考虑工程建成后 510 年) 1 (4) 短路种类：一般按 d(3)计算，若中性点直接接地系统中的 d(1)或 d(2) 较 d(3)严重时，则应按严重性进行校验。1 (5) 短路计算点：按正常接线方式时，通过电器元件的短路电流为最大的 8 地点，称为短路计算点。1 对于带电抗器的 610kv 出线与厂用分支线回路，在选择母线到母线隔离 开关之间的引线、套管、短路计算点应该取在电抗器前，选择其余的导体和电 器时，短路计算点一般取在电抗器后。3 3.3 短路电流计算结果 3.3.1 110kv 侧三相短路电流计算 把 110kv 对侧视为准无限大容量系统、系统电抗基准标么值为 x*=0.7(110kv 电力系统为无穷大系统，短路容量 1000mva)。 3.3.2 35kv、10kv 短路电流计算按最大容量计算 短路电流计算结果表：分别列出 110kv、35kv 及 10kv 的 d1,d2,d3 短路电 流计算结果表，以供后用。 3.3.3 短路电流计算结果 根椐设计的变电所电气主接线绘制出等值电路图，采用标么值计算，取 sj=1000(mva);uj=up 网络，对选择 10kv110kv 配电装置的电器和导体，需 计算出在最大运行下流过电气设备的短路电流，选取 d1,d2,d3 两个短路点，计 算过程详见计算书，各短路电流计算结果如表 31 所示。 表 3-1 d1,d2,d3 两个短路点短路电流计算结果 短路点 支路平均 电压(kv) a 变电所 供给的短路 电流(ka) b 变电所 供给的短路 电流(ka) 两变电所总 供给的短路电 流(ka) 冲击电流 (ka) d11107.177.1714.3436.567 d2351.481.482.19045.58552 d3107.177.1714.3436.567 9 4. 计算部分计算部分 4.1 已知的原始数据 负荷情况 负荷情况0.4kv10kv35kv 最大负荷（mva）0.051220 最小负荷（mva）081.5 功率因数0.80.850.85 最大年利用小时（t）600040005000 以上通过比较和计算知道电气主接线及其与系统的连接如图 1 所示： 10kv35kv 110kv 图 1 主接线示意图 根据主接线方案图，本计算书对变电站内可能的三个短路点 d1d3 进行三 相短路电流计算。 系统为无穷大系统，阻抗标么值 x1=0.7 变压器 1b、2b：s=31.5mva ud1-2%=10.5，ud1-3%=17，ud2-3%=6 ud1%= 1/2(ud(1-2)%+ ud(1-3)%- ud(2-3)%)=1/2(10.5+17-6)=10.75； ud2%= 1/2(ud(1-2)%+ ud(2-3)%- ud(1-3)%)=1/2(10.5+6-17)=-0.25； ud3%= 1/2(ud(2-3)%+ ud(1-3)%- ud(1-2)%)=1/2(6+17-10.5)=6.25； ud%= ud1%+ ud2%+ ud3%=10.75-0.25+6.25=16.75。 4.2 负荷计算部分 （1） 35kv 侧 p1 =20 mva q1 =200.85=17mva （2） 10kv 侧 10 p2 =12 mva q2 =120.85=10.2mva （3） 0.4kv 侧 p3 =0.05 mva q3 =0.050.8=0.04mva p =20120.05=32.05 mva q =17+10.2+0.04=27.24mva p =20120.05=32.05 mva q =17+10.2+0.04=27.24mva 所以: s=（32.052+27.242）1/2 =42.062 mva 考虑到大概线损及同时率时的容量为： s1=42.0620.81.05= 35.33mva 4.3 三相短路电流计算 4.3.1 稳态短路电流计算 计算各元件的电抗标么值并绘制等值电路图 以标么值进行计算，取基准容量 sj=1000mva，则主接线中各元件的电抗 标么值计算如下： x1=0.7 变压器 1b、2b：x2=x5 = (10.5+17-6) =3.41 200 1 5 . 31 1000 x3=x6 = (10.5+6-17) =0 200 1 5 . 31 1000 x4=x7 = (17+6-10.5) =1.98 200 1 5 . 31 1000 据此，可画出等值电抗图如图 2： 11 d3 d2 d1 7 1.98 3.41 5 0 6 3 0 1.98 4 2 3.41 0.7 1 110kv 35kv10kv 图 2 等值电抗图 图 2 可以进一步简化到图 3 d3 d2 d1 8 0 0.99 9 7 1.71 0.7 1 110kv 35kv10kv 图 3 等值电抗图 在进行 d1 点短路电流计算时，将图 3 进行简化，得图 4-1 所示简化等值电 抗图： 1 0.7 2.7 10 d1 图 4-1 简化等值电抗图 在进行 d2 点短路电流计算时，将图 3 进行简化，得图 4-2 所示简化等值电 12 抗图： 11 3.4 d2 图 4-2 简化等值电抗图 在进行 d3 点短路电流计算时，将图 3 进行简化，得图 4-3 所示简化等值电 抗图： 110kv 12 0.7 d3 图 4-3 简化等值电抗图 d10=d7+d9=2.7 d11=d7+d9+d1=3.4 d12=d9(d1+d7)/(d9+d1+d7)=0.7 2各短路点稳态电流计算 d1 点短路：i=7.17ka 1 1 d 3115 1000 d2 点短路：i=1.48ka 11 1 d 3115 1000 d3 点短路：i=7.17ka 12 1 d 3115 1000 4.3.2 短路冲击电流计算 d1 点短路冲击电流 i=7.17ka2.55=18.2835 ka d2 点短路冲击电流 i=1.48ka2.55= 3.774 ka d1 点短路冲击电流 i=7.17ka2.55=18.2835 ka 13 5. 电力元件及载流导体的选择电力元件及载流导体的选择 5.1 电力元件及载流导体的选择规定 电器及载流导体的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策并应 做到技术先进，经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满 足电力系统安全经济运行的需要。 据原水电部 86 年颁布的导体和电器选择设计技术规定 sdgj14-86 ，对 于导体和电器选择的规定如下： (1) 一般原则：5 应力求技术先进、安全适用、经济合理； 应满足下常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虎运景发展； 应按当地环境条件校核 应与整个工食物中程的建设标准协调一致； 选择的导体品种不宜太多； 选用新产品应积极慎重。新产品应有可靠的试验数据、并经主管单位鉴 定合格。 (2) 有关的几项规定；5 母线的选择：其在于确定母线的型式(包括母线材料、载面形状及母线 布置方式)、载面积及主要结构尺寸(包括相间距离和绝缘子跨距)。母线的选择 中屋内装置常采用单片矩形铝母线； 绝缘子的选择：需要支持母线穿过楼板、隔墙或隔板时，应选用套管绝 缘子。不需穿墙过板的用支柱绝缘子。上述两类都要按昭屋内屋外环境选择户 内或户外式。在从多的结构型式中，户内支柱式推荐采用多棱联合胶装型代替 过去广泛使用的外胶装型。户外则推荐棒式支柱型代替较陈旧的针式产品。套 管绝缘子在小型水电站中宜选用矩形铝导体的，以节约铜材和简化与铝母线的 联接； 断路器的选择：其选型 310kv 屋内装置应优先选用轻型的户内少油 式断路器，110kv 电压等级使用少油式户外断路器，如 sw4-110 和 sw6- 110ga 等； 隔离开关的选择：其选型，用于屋外配电装置，电压 35-110kv 的隔离 14 开关现普遍使用 gw4 和 gw5 两个系列，用于户内的隔离开关 6-10kv 开关柜 常用 gn6、gn8 和 gn19 等系列； 高压熔断器的选择：根据屋内外环境、电压等级和用途选型，户外式熔 断器用作保护电压互感器，选择 rn6 或 rn2 型，它们均有 6kv、10kv 和 35kv 等电压等级，都属限流型； 电压互感器的选择：小型水电站一般采用电磁式电压互感器。20kv 及 以下均为户内型。35kv 及以上的作成单相户外油浸式(35kv 有若干户内浇注型)， 既用于户外，也用于户内。110kv 及以上的则是用瓷箱代替器身和出线套管的 “串级型”； 电流互感器的选择：根据电流互感器在主接线中的配置与用途、选择其 型式。从技术要求上，型式选择在于：根据配置地点和安装方式确定结构型式， 即户内式或户外式、独立式或装入式、支持式或穿墙式；有适合测量或保护要 求的相应准确级次；有合适的参数范围。电压 35kv 及以上，如有适当的配套 设备，应优先考虑选择装入式电流互感器以简化布置和节约投资，其不足之处 是准确度级次较低。 5.2 主要电气设备的选择 5.2.1 高压断路器 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的 电器设备。本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号 断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满 足以下基本要求：6 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电 流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量 轻、安装维护方便。 考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标， 且由于 sf6 断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在 110kv 侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、 使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其 15 噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开 距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电 源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于 开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于 35kv 及以下的电压等级中。所 以，35kv 侧和 10kv 侧采用真空断路器。 又根据最大持续工作电流及短路电流得知： 表 5-1 最大持续工作电流及短路电流 电压等级型号额定电压额定电流动稳态电流 110kvlw14-100110kv2000a80ka 35kvzn23-3535kv1600a63ka 10kvzn28(a)-1210kv3150a40ka 5.2.2 隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作 的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：6 隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。 隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的 情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。 隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽 可能降低操作时的过电压。 隔离开关的结构简单，动作要可靠。 带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确 操作。 又根据最大持续工作电流及短路电流得知： 表 5-2 最大持续工作电流及短路电流 电压等级型号额定电压额定电流动稳态电流 110kv gw4-110dw 126kv1000a80ka 35kvgn2-3535kv1000a52ka 10kvgn22-1012kv3150a40ka 5.2.3 各级电压母线的选择 软导线的选择 按回路持续工作电流的选择 电流 igmaxixu，即电网的最大持续工作电流小于等于导体在环境条件下的 16 长期允许工作电流。 按经济电流选择 sj=ig/j sj按经济电流密度计算的导体截面（mm2） j经济电流密度（a/mm2） 母线的校验 使用环境条件的校验：环境温度，日照，风速，海拔高度。 技术条件的校验：电流的校验，电晕、电压的校验，热稳定校验，动稳 定校验。 母线截面积选择：本设计中母线的截面按长期允许电流选择。 按长期允许电流选择时，所选母线截面积的长期允许电流应大于装设回 路中最大持续工作电流即，iyimax iy=kiye iy指基准环境条件下的长期允许电流 k 指综合校正系数 110kv 进线选择： imax= 1.0531500/(110)=173.8(a)3 钢芯铝绞线的经济电流密度为:1.53 a/mm2 sj=ig/j=173.8/1.53=113.59 mm2 考虑一定富余度,应选择 lgj-120 型钢芯铝绞线。 35kv 母线截面选择： imax=1.05ie=1.0531500/(35)=545.6(a)3 钢芯铝绞线的经济电流密度为:1.53 a/mm2 sj=ig/j=545.6/1.53=356 mm2 考虑一定富余度,应选择 j-400 型钢芯铝绞线。 10kv 母线截面选择： imax=1.05ie=1.0531500/(10 )=1909.6 (a)3 故应选择 lmy-1006 每相铜排数为 2。 5.2.4 互感器的选择 互感器(包括电流互感器及电压互感器)是一次系统和二次系统联络元件,用 以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电,正确反映电气设备的正 17 常运行和故障情况。6 互感器的作用是:将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压 (100v)和小电流(5a 和 1a),使测量仪表和保护装置标准化、小型化,并使其结构 小巧、价格便宜和便于屏内安装。使二次设备与高压部分隔离,且互感器二次侧 均接地,从而保证了设备和人身的安全。6 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，按照额 定电流、额定电压选择。二次侧电流必须统一，一般弱电系统用 la，强电系统 用 5a，当配电装置距离控制室较远时，也可考虑用 la。6 根据互感器前一次电流最大电流确定互感器的一次额定电流。 主变侧及进线联络断路器电流互感器: imax= 1.0531500/(110)=173.8(a)3 in1=2300a173.8a 合格 un1=110kv=uns=110kv 合格 选用 lcwb6-110 型电流互感器 35kv 进线及联络开关电流互感器: imax=1.05ie=1.0531500/(35)=545.6(a)3 in1=750a173.8a 合格 un1=35kv=uns=35kv 合格 选用 ldb-35/750 型电流互感器 10kv 进线及联络开关电流互感器: imax=1.05ie=1.0531500/(10 )=1909.6 (a)3 in1=3000a1909.6a 合格 un1=10kv=uns=10kv 合格 选用 lzzbj1210/3000a 型电流互感器 110kv 进线 pt: 一次回路电压:0.8un1=88kvuns=110kv1.2un1=132kv,合格 二次回路电压:110/ v 合格3 选用 tyd-110 成套电容式电压互感器 35kv 母线 pt: 18 一次回路电压:0.8un1=28kvsns=35kv1.2un1= 42kv,合格 二次回路电压:100v 合格 选用 jdzxw-35 型电压互感器用熔断器保护 10kv 母线 pt: 一次回路电压:0.8un1=8kvuns=10kv1.2un1= 12kv,合格 二次回路电压:100v 合格 选用 jszk1-10f 型电压互感器用熔断器保护。 5.2.5 高压熔断器 对于保护电压互感器用的高压熔断器,只需要按额定电压及断流容量两项来 选择6 35kv 母线高压熔断器 额定电压:un=35kv=uns=35kv 合格 断流容量:sns=2000mvas” 合格 选用 rxw-35/0.5 型熔断器 10kv 母线高压熔断器 额定电压:un=10kv=uns=10kv 合格 断流容量:sns=1000mvas” 合格 选用 rn2-10/0.5 型熔断器 5.2.6 配电装置 配电装置是变电站的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式,由开关设 备、保护和测量电路、母线和必要的辅助设备组建而成,用来接受和分配电能的 装置。 配电装置应满足下列基本要求4: 配电装置的设计必须保证运行可靠,按照系统和自然条件,合理选用设备, 在布置上力求整齐、清晰,保证有足够的安全距离。 便于检修、巡视和操作。 安装和扩建方便 配电装置设计的基本步骤： 根据配电装置的电压等级、电器的形式、出线多少和方式、有无电抗器、 地形、环境条件等因素选择配电装置的形式。 19 拟定配电装置的配电图 本电站有 4 个电压等级,110kv 主接线配电装置采用屋外中型双列布置, 35kv 为架空进线采用 kyn-35z 型金属铠装高压开关柜双列布置,10kv 为电缆 出线采用 cp800 型中置式金属铠装高压开关柜双列布置。 5.3 设备综合汇总表 表 5-3 设备综合汇总表 110kv35kv10kv 高压断路器lw14-100zn23-35zn28(a)-12 隔离开关 gw4-110dw gn2-35gn22-10 高压熔断器rxw-35/0.5rn2-10/0.5 电压互感器tyd-110jdzxw-35jszk1-10f 电流互感器lcwb6-110ldb-35/750lzzbj1210/3000 母线导体lgj-120j-400lmy-100*6 20 6. 变电站的接地网的设计变电站的接地网的设计 6.1 接地分类 接地可分为以下三类：工作接地、保护接地、防雷接地，变电站的的接地 网是整个主接地网的重要组成部分，独立避雷针应有单独的接地装置。接地系 统由接地线和接地体组成，接地体应尽可能地利用自然接地体，并辅以人工接 地体以达到接地电阻值的要求。1 防雷保护的关键是如何能把雷电能量安全导入大地，因此防雷是和接地密 切相关的。变电所直击雷防护用的避雷针和侵入波保护用的避雷器都需要接地。 这种以把强大的雷电流安全导入大地为目的的接地称为“防雷接地”。防雷接地 所要求的接地电阻值通常在 130 的范围内。 9 6.2 基本步骤 先按实测地壤电阻率和对接地电阻的要求，进行变电站人工接地网和独立 避雷针的装置的计算，算出棒数和带长，然后根据变电所的设备、构架基础及 道路、电缆沟等的布置情况进行接地装置的布置设计，将接地棒、主干接地带、 分支接地带合理地布置在画有设备、构架基础、道路电缆沟的变电所平面图上。 1 6.3 变电所的防雷保护 避雷针、避雷器是变电所屋外配电装置和所区电工建筑物防护直击雷过电 压的主要设备。变电所借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组 成的保护网来实现防雷保护，主控制室和屋内配电要采用屋顶上的避雷带。 1) 直击雷的过电压保护 装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击 接地电阻不宜超过 10 欧姆，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与 配电装置架构之间的空气中的距离 sk不宜小于 5m，独立避雷针的接地装置与 接地网之间的地中距离 sd应大于 3m。 在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。 主变压器装设独立避雷针 各电压等级母线桥： 装设独立避雷针。 主控制楼：屋内配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。 2) 雷电侵入波的过电压保护 21 对入侵波防护的主要措施： 在变电所内装设氧化锌避雷器以限制入侵雷电波的幅值，同时在变电所的 进线上，设进线段保护，以限制流经氧化锌避雷器的雷电流和降低入侵雷电波 的陡度。 变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，在 ll0kv 靠近变 电所 l-2km 的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于 30ka 和 75ka 保护 角在 25和 30范围内，冲击接地电阻在 l0 左右，以保证大多数雷电波只在此 线段外出现，即设置进线段保护。对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组 对地加装一个避雷器。对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器 为分级绝缘，其绝缘水平为 10kv 等级，所以需在中性点上装避雷器。 3) 避雷器的配置 进出线设备外侧； 所有母线上； 变压器高压侧，尽量靠近变压器； 变压器低压侧为 时，只装在 b 相； 主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设。 4) 避雷线的配置 ll0kv 及以上线路沿全长架设避雷线； 10-35kv，一般设 1-2km 的进线段保护，以降低雷电波的陡度。 表 6-1 避雷器选择一览表 型 号 安装地 点 数 量/ 组 直流 1ma 参考 电压kv 陡度冲击 电流下残压 kv 雷电冲 击电流下 残压kv 操作 冲击电 流下残 压kv hy5w 102/266 110kv 母线 2145291260221 hy5wz 42/134 35kv 母 线 273154134114 hy5ws 12.7/50 10kv 母 线 22557.55042.5 y1w60/144主变中 性点 214413786 hy5wz 42/134 主变 35kv 侧 273154134114 hy5wz 12.7/45 主变 10kv 侧 22451.84538.3 hy5w 102/266 110kv 出线 2145291260221 hy5wz 42/134 35kv 出 线 473154134114 hy5wz 12.7/45 10kv 出 线 122451.84538.3 22 6.4 变电所接地网 为了使变电所所有电力设备都能可靠接地，沿屋内外，场地周围均敷设以 水平接地体为主的人工接地网。接地体材料用 440 扁钢，接地体间相距为 10m。接地极用 50 铁管（或 16 铁棒） ，长度为 2.5m，垂直埋入地下，接地 上端距地表 200300mm，并与接地网连接在一起，形成一总的接地网络。 7 其总的接地电阻应小于 10。在建设工程完毕后，仍需进行接地电阻值的测量， 如不满足，则再增加埋设接地体，直到合乎要求为止。 接地网布置成如下图所示的方孔接地网，均压带数 n = 6. 图 6-1 方孔接地网