[工学]110KV变电站设计最终修改通过版.doc

摘要随着经济发展和现代工业建设迅速崛起，供电系统的设计日益全面、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趋提高，因此对供电设计也有了更高和更完善的要求。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路按照一定的接线方式构成，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、经济地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、现代工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。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，都在不断地发生变化。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、配电系统、高压网络AbstractWith the development of economy and the rapid rise of modern industrial construction, power supply system design is more comprehensive, systematic, plant fast-growing consumption of electricity, the power quality, technical and economic conditions, the power supply reliability index also increased day by day, so the power supply design have higher and more comprehensive requirements.Whether the design is reasonable, not only directly affects the capital investment, operating costs and the consumption of non-ferrous metals, will be reflected in the power supply reliability and security of production, and the economic benefits of the enterprise, personal safety related equipment.Electric power substation is an important part of the system, from electrical equipment and distribution network according to a certain mode of connection form, he obtained from the energy power system, through its transformation, distribution, transport and protection functions, and then energy safe, reliable, economic delivery to every electrical equipment switch a place.As a hub for power transmission and control, substation must change the traditional design and control mode, to adapt to the modern power systems, modern industrial production and development trend of social life.With the development of computer technology, modern communications and network technology development, for the current substation monitoring, control, protection and measuring devices and systems provide a separate state of optimal combination and system integration technology based on.With the power of high technology, the complexity of the rapid development of power system, the power supply from the power to all fields, through the use of new technologies, are constantly changing. Substation power system as a key link in the same new technology fully development.Key words: substation, load, transmission system, distribution, high voltage network 目录1 绪论62 主接线选择72.1 主接线选择要求72.2 对变电所电气主接线的具体要求72.3 根据原始资料选择电压主接线形式73 主变的选择93.1 主变压器的选择93.2 变电所主变压器的容量和台数的确定93.2.1 主变压器容量的确定93.2.2主变压器台数的确定94 高压设备选择114.1 电气的选择原理114.2 高压电器的基本参数的选择115 高压断路器和隔离开关的选择和校验125.1 高压断路器125.2 隔离开关126 母线的选择146.1 母线型号的选择146.2 母线截面的选择146.2.1 一般要求146.2.2 按回路持续工作电流选择147 电压互感器和电流互感器选择167.1 电压互感器167.1.1 按技术条件选择167.1.2 形式选择167.2 电流互感器168 短路计算188.1 电力系统中可能发生的短路主要有188.2 短路的危害及预防188.3 短路计算的目的198.4 短路计算的一般原则199 配置全所的继电保护2110 变电站无功补偿设置2511 变电站防雷与接地2611.1 接地装置2611.2 防雷保护措施261、避雷针或避雷线272、避雷器2711.3 防雷电感应2711.3.1雷击时暂态感应电压分析2811.3.2防护措施2812 变电站信息化设计2913 短路计算及设备选择计算书3213.1 短路计算3213.2 计算各回路最大持续工作电流3513.3 高压断路器选择和校验3713.4 隔离开关的选择和校验3913.5 母线的选择和校验4013.5.1 110KV母线4013.5.2 35KV母线4113.5.3 10KV母线4413.6 电压互感器的选择4613.7 电流互感器的选择4713.7.1 110KV主变侧、母联兼旁路电流互感器4713.7.2 35KV主变侧、母联电流互感器4713.7.3 10KV主变侧、分段电流互感器4813.7.4 出线电流互感器4913.8 无功补偿并联电容器选择49参 考 文 献51致谢521 绪论电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流控制以及输配线路和主要电工设备的保护。按用途可分为电力变电所和牵引变电所。电力变电所又分为输电变电所、配电变电所和变频率。这些变电所按电压等级可分为中压变电所（60千伏及以下）、高压变电所（110220千伏）、超高压变电所（330765千伏）和特高压变电所（1000千伏及以上）。按其在电力系统中的地位可分为枢纽变电所、中间变电所和终端变电所。变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成。其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属于二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能和配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装23台主变压器；330KV及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入510年的预期负荷选择。此外，对变压所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求。110KV变电站电气设计就是在给定负荷规模的情形下，在以安全和经济为前提下设计一个具有较完善功能的变电站对负荷地区进行有效供电。本设计内容包括了主接线、变压器、高压设备和配电设备等的选择和校验及继电保护、防雷接地、无功补偿和变电站信息化设计。由于设计时间仓促，难免会有错误和不足之处，恳切希望审阅该设计的老师和同学们提出批评指正意见。2 主接线选择2.1 主接线选择要求1、可靠性 2、灵活性 3、经济性2.2 对变电所电气主接线的具体要求1、按变电所在电力系统的地位和作用选择2、考虑变电所近期和远期的发展规划3、按负荷性质和大小选择4、按变电所主变压器台数和容量选择5、当变电所中出现三级电压且低压侧负荷超过变压器额定容量15%时，通常采用三绕组变压器6、电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡，变电所中常需装设无功补偿装置7、当母线电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时，为了保证电压质量，则采用有载调压变压器8、如果不受运输条件的限制，变压器采用三相式，否则选用单相变压器9、对220kv及以上的联络变压器通常采用自耦变10、各级电压的规划短路电流不能超过所采用断路器的额定开断容量11、各级电压的架空线包括同一级电压的架空出线应尽量避免交叉2.3 根据原始资料选择电压主接线形式110kv侧2回进线，2回出线所以根据出线回数电压等级初步可以选择双母不分段接线和双母带旁路母接线。双母不分段接线：优点：可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，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，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作。双母线带旁路接线：优点：最大优化是提供了供电可靠性，当出线断路器需要停电检修时，可将专用旁路断路器投运，从而将检修断路器出线有旁路代替供电。两组接线相比较：2方案更加可靠，所以选方案双母线带旁路接线。35kv侧出线为12回，所以根据电压等级及出线回数，初步确定采用单母分段并且出线为电缆。10kv侧出线12回，采用单母分段且用电缆输电。3 主变的选择3.1 主变压器的选择概述：在合理选择变压器时，应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式，绕组数，绕组导线材质及调压方式。3.2 变电所主变压器的容量和台数的确定3.2.1 主变压器容量的确定1、主变器容量一般按变电所建成5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期。10-20年的负荷发展2、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。3、同等电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。3.2.2主变压器台数的确定1、对大城市郊区的一次变电所在中低压侧，构成环网的情况下，变电所应装设2台主变压器为宜。2、对地区性孤立的一次性变电所，或大型工业专用变电所，在设计时应考虑，装设3台主变压器的可能性。3、对于规划只装设2台主变压器的变电所，其变压器基础，应按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。单台容量设计应按单台额定容量的70%85%计算。4、负荷规模为50MVA，供电半径为30公里，10年内负荷增长5%，容载比为2。根据公式：S=0.650（2-1）105%=63MVA选用2台63M主变表1.1 变压器参数型号额定电压（）阻抗电压（%）空载电流（%）损耗（）高压中压低压高中高低中低空载短路SFPS7-63000/1101103510.50.1050.180.0650.877300 4 高压设备选择4.1 电气的选择原理1、应满足正常运行，检修。，短路和过电压情况下要求，并考虑远景发展。2、应按当地环境条件校验.3、应力求技术先进和经济合理。4、与整个工程的建设标准协调一致。5、同类设备应尽量减少品种6、选用新品应具有可靠的试验数据，并经正式签订合同合格。在特殊情况下，应选用未鉴定的新产品应经上级批准。7、选择高压电气设备，应满足各项电气技术要求。8、结构简单体积小，质量轻，便于安装和检修。9、在制造厂给定的技术条件下，能长期可靠的运行，有一定的机械寿命。4.2 高压电器的基本参数的选择1、按额定电压选择，2、按最高电压选择3、按额定电流选择4、按额定开断电流选择5、按额定短路关合电流计算6、按断流容量选择7、按机械负荷选择8、按环境温度选择5 高压断路器和隔离开关的选择和校验5.1 高压断路器 高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并进行动稳定和热稳定的校验。1、断路器种类和型式的选择 高压断路器应根据断路器安装地点（选择户内式或户外式）、环境和使用技术条件等要求，并考虑其安装调试和运行维护，并经技术经济比较后选择其种类和型式。2、按额定电压选择3、按额定电流选择4、按开断电流和关合电流选择5、动稳定校验6、热稳定校验5.2 隔离开关隔离开关选择的原则：隔离开关的用途：变电所在有电压无负荷电流的情况下，应用隔离开关分、合电路，达到安全隔离的目的，因此隔离开关是高压电器中应用最多的一种电器。其主要用途为检修和分段隔离，倒换母线，开，合空载电力线路等。选用隔离开关的原则:1、隔离开关一般不需要专门的灭弧装置。2、隔离开关在分闸状态下应有足够大的断口，同时不论隔离开关高压接线端电压是否正常，均要满足安全隔离的目的。3、隔离开关在合闸状态下应能承受负荷电流及短路电流。4、在环境方面，户外隔离开关应能承受大气污染并应考虑到温度突变，雨，雾，覆冰等因素的影响。5、在机械结构上，需要考虑引线机械应力，风力，地震力和操作力的联合作用。其中包括隔离开关高压接线端在三个方面的耐受机械力。以及支持绝缘子的机械强度要求，此外，对垂直伸缩式隔离开关，还需提出静触头接触范围的要求。6、隔离开关应具有手动，电动（气动）操动机构，信号及位置指示器与联、闭锁装置等附属装置。7、隔离开关应配备接地开关，以保证线路或其他电气设备检修时的安全。8、应考虑配电装置空间尺寸的要求及引线位置与形式（加空闲或电缆）来选用合适开关。6 母线的选择6.1 母线型号的选择矩形铝母线：220kv以下的配电装置中，35kv及以下的配电装置一般都是选用矩形的铝母线，铝母线的允许载流量较铜母线小，但价格便宜，安装，检修简单，连接方便，因此在35kv及以下的配电装置中，首先应选用矩形铝母线。6.2 母线截面的选择6.2.1 一般要求裸导体应根据集体情况，按下列技术调节分别进行选择和校验1. 工作电流2. 经济电流密度3. 电晕4. 动稳定或机械强度5. 热稳定裸导体尚应按下列使用环境条件校验：1. 环境温度2. 日照3. 风速4. 海拔高度6.2.2 按回路持续工作电流选择 导体回路持续工作电流，单位为A。 相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量单位A。温度25C、导体表面涂漆、无日照、海拔高度1000及以下条件。母线的稳定校验1、动稳定校验母线在发生三相短路时，母线受到的电动力为 F=1.76109.81 N 式中 短路冲击电流，单位A； 沿母线支持绝缘子之间的距离，单位； 相间距离，单位。2、热稳定校验在母线出口发生三相短路时，必须按式校验母线热稳定：= 所须要得最小截面，单位； 短路电流稳态值现在近似以三相短路电流有效值计算； 短路电流遐想时间，一般为0.2-0.3秒；C 母线常数。3、母线电晕校验 110及其以上的变电所母线均应当地气象条件下晴天不出现全面电晕为控制条件，使导线 线安装处最高工做电压小于临界电晕电压。7 电压互感器和电流互感器选择7.1 电压互感器电压互感器选择的一般原则：7.1.1 按技术条件选择1、电压互感器正常工作条件时，按一次回路电压，二次电压，二次负荷，准确度等级，机械负荷条件选择。2、电压互感器承受过电压能力。按绝缘水平、泄露爬电比距条件选择。3、环境条件按环境温度、污秽等级、海拔高度等条件选择，7.1.2 形式选择1、10kv配电装置一般采用游侵绝缘结构；在高压开关柜中，可采用树脂浇铸绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。2、35110kv配电装置一般采用油侵绝缘结构电磁式电压互感器。目前采用电容式电压互感器，实现无油化运行，减少电磁谐振。3、220kv配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。4、按在110kv及以上线路侧的电压互感器，当线路装有载波通信时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。7.2 电流互感器选择的电流互感器应满足变电所中电器设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。1、 额定电压的选择选择电流互感器一次回路允许最高工作电压应大于或等于该回路的最高运行电压，既 式中 电流互感器最高电压，单位。回路工作电压，几系统称标准电压，单位。2、动稳定的校验电流互感器可按式校验式中：电流互感器允许通过的最大动稳定电流系统短路冲击电流3、热稳定校验电流互感器短路时热稳定电流应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。35kv级电流互感器分为户外型和户内型两类。户外型电流互感器，一般选用油侵箱式绝缘结构的户外型独立式电流互感器，常用LB系列，LABN系列。10kv户内配电装置和成套开关柜中，母线一般选用LMZ型系列的电流互感器，配电柜一般选用LA型，LQJ型，LZJ型，LZZBJ912型等电流互感器。8 短路计算短路是电力系统常见的，并且对系统正常运行产生重要影响的故障。8.1 电力系统中可能发生的短路主要有1、三相短路2、两相短路3、和单相短路。在计算短路电流时，通常把电源容量视为无穷大的电力系统，在这样的系统中，当某处发生短路时，电源电压维持不变，即短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减，为了选择和校验电气设备，载流导体，一般应计算下列短路电流。短路电流周期分量有效值稳态短路电流有效值短路全电流最大瞬时冲击值短路全电流最大有效值短路容量8.2 短路的危害及预防短路的原因：主要是电气设备载流部分之间的绝缘被损坏，引起绝缘损坏的原因有过电压，绝缘的自然老化和污秽，运行人员维护不同及机械损伤。危害： 1、电力系统发生短路时，短路回路的电流急剧增大这个急剧增大的电流称为短路短电流可能达到正常负荷电流的十几倍甚至几十倍，数值不能达到几十千安甚至几百千安，严重使导体发热损坏设备。2、短路时往往伴随有电弧的产生，能量极大，温度极高的电弧不仅可能烧坏故障元件本身，还可能烧坏周围设备危害人身安全。3、电力系统发生短路故障时，由于短路电流来势迅猛，电路中的阻抗主要是感性的。因此，短路电流基本上是感性的，它所产生的去磁的电枢反映使发电机端电压下降，同时巨大的短路电流会增大电力系统中各元件的电压损失，使系统电压大幅下降，严重时，可能造成电力系统电压崩溃直至系统瓦解，出现大面积停电的严重事故。4、短路时电力系统中功率分布的突然变化和电压严重下降，可能破坏各发电机并列运行的稳定性，使整个系统分裂成不同运行的几个部分。这时某些发电机可能过负荷，因此必须切除部分负荷，另一些发电机可能由于功率送不出去，而被迫减少出力，短路时，电压下降得越多，持续时间越长，系统运行的稳定性受到破坏的可能性越大。8.3 短路计算的目的1、在设计电气主接线时，为了比较各种方案，确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等。2、在进行电气设备和载流导体的选择时，以保证各种电气设备和导体的正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。3、在选择继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作依据。4、屋外配电装置时，要按短路条件校验，软导线的相间，相对地安全距离5、设计接地装置。6、进行电力系统运行及故障分析等。8.4 短路计算的一般原则 1、计算短路电流用于验算电气和导体的开断电流，动稳定和热稳定时，应按本工程的设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据。 2、计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行。短路点应选择在短路电流最大地点。 3、导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器的开断电流。一般按三相短路电流验算。 4、短路电流实用计算的基本假设 （1）系统正常运行，短路前，三项是对称的。 （2）因为短路时，各元件磁路不饱和，也就是各元件的电抗与电流大小无关，因此可用叠加原理。 （3）系统中发电机的电动势的相位在短路过程中相等，频率与正常时相同。 （4）变压器的励磁电流忽略不计，相当于励磁开放，可以简化变压器等值电路 （5）输电线路的分布忽略不计。9 配置全所的继电保护 电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生或扩大起重大作用。 表1.2 110kv侧进出线及母线的继电保护 安装地点保护分类保护类型动作条件动作结果故障范围110kV侧母线上主保护完全电流差动保护常用作单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护动作于跳闸反应各电流互感器之间的电气设备故障时的短路电流110kV侧进出线上接地短路保护发生单相接地发出预告信号由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行12小时，不必立即跳闸相间短路保护线路上发生三相短路或两相短路动作于跳闸故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长零序电流保护发生相间短路时产生很大的不平衡电流动作于跳闸零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用三段式零序电流保护，可以保护线路全长并与相邻线路保护配合 表1.3 35kV侧进出线及母线的继电保护安装地点保护分类保护类型动作条件动作结果故障范围35kV侧母线上主保护完全电流差动保护常用做单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护动作于跳闸反应各电流互感器之间的电气设备故障时的短路电流35kV侧进出线相间短路保护线路上发生三相短路或两相短路动作于跳闸故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长接地短路保护发生单相接地发出预告信号由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行12小时，不必立即跳闸后备保护过负荷保护线路产生过负荷引起电流过大作用于信号过负荷保护只用一个电流继电器接于一相电流，经延时作用于信号 表1.4 10kV侧出线的继电保护安装地点保护分类保护类型动作条件动作结果故障范围10kV侧出线主保护相间短路保护线路上发生三相短路或两相短路动作于跳闸故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长接地短路保护发生单相接地发出预告信号由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行12小时，不必立即跳闸后备保护过负荷保护线路产生过负荷引起电流过大作用于信号过负荷保护只用一个电流继电器接于一相电流，经延时作用于信号 表1.5 变压器的继电保护安装地点保护分类保护类型重合闸方式变压器主保护瓦斯保护三相一次重合闸纵联差动保护三相一次重合闸后备保护过电流保护三相一次重合闸零序保护三相一次重合闸过负荷保护三相一次重合闸 10 变电站无功补偿设置根据35110KV变电站设计相关规定1、自然功率因数未达到规定标准的变电所，应装设并联电容器装置。其容量和分组宜根据就地补偿、便于调整电压及不发生谐振的原则进行配置。电容器装置宜装设在主变压器的低压侧或主要负荷侧。2、电容器装置的接线，应使电容器组的额定电压与接入电网的运行电压相配合。电容器组的绝缘水平，应与电网的绝缘水平相配合。电容器装置宜采用中性点不接地的星形或双星形接线。3、电容器装置的电器和导体的长期允许电流，不应小于电容器组额定电流的1.35倍。4、电容器装置应装设单独的控制、保护和放电等设备，并应设置单台电容器的熔断器保护。5、当装设电容器装置处的高次谐波含量超过规定允许值或需要限制合闸涌流时，应在并联电容器组回路中设置串联电抗器。6、电容器装置应根据环境条件、设备技术参数及当地的实践经验，采用屋外、半露天或屋内的布置。电容器组的布置，应考虑维护和检修方便。7、35110kV变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主,并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%30%配置,并满足35110kV主变压器最大负荷时,其高压侧功率因数不低于0.95的要求。故在10KV分段母线设置并联电容器做无功补偿用。11 变电站防雷与接地11.1 接地装置保护和屏蔽措施都要求有科学可靠的接地装置。1、接地体接地体可分为自然接地体和人工接地体，设计中通常采用人工接地体，以便达到所规定的接地电阻，并避免外界其他因素的影响。人工接地体又可分为水平接地体和垂直接地体。接地体的接地电阻值取决于接地体与大地的接触面积、接触状态和土壤性质。垂直接地体之间的距离为5m左右，顶部埋深0.50.8m。接地体与道路或通道出入口的距离不小于3m，当小于3m时，接地体的顶部处应埋深1m以上，或采用沥青砂石铺路面，宽度超过2m。埋在土壤中的接地装置连接部位应按规范规定的搭接长度焊接以达到电气连接。焊接部位应作防腐处理。2、接地线接地线即接地体的外引线，连接被保护或屏蔽设施的连线，可设主接地线、等电位连接板和分接地线。防雷接地装置的接地线即防雷接闪装置的引下线，可采用圆钢或扁钢，两端按规定的搭接长度焊接达到电连接。防静电保护和防干扰屏蔽装置的主接地线一般采用多股铜芯电缆，分接地线采用多股铜芯软线。11.2 防雷保护措施防雷措施总体概括为2种：1、避免雷电波的进入；2、利用保护装置将雷电波引入接地网。防雷保护措施应根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点安装适宜的保护装置。1、避雷针或避雷线雷击只能通过拦截导引措施改变其入地路径。接闪器有避雷针、避雷线。小变电所大多采用独立避雷针，大变电所大多在变电所架构上采用避雷针或避雷线，或两者结合，对引流线和接地装置都有严格的要求。2、避雷器避雷器能将侵入变电所的雷电波降低到电气装置绝缘强度允许值以内。我国主要是采用金属氧化物避雷器(MOA)，西方国家除用MOA外，还在所有电气装置上安装空气间隙，作为MOA失效后的后备保护。3、浪涌抑制器采用过压保护器(电涌保护)、防雷端子等提高电气设备自身的防护能力，防止电气设备、电子元件被击坏。在重要设备的电源配入、配出口均应加装电源防雷器，选用的电源防雷器具有远传通讯接点，接入后台管理机。当发生雷击事故时，如电源防雷模块遭到损坏，在后台监控机上就能显示其状态。在控制、通讯接口处加装浪涌抑制器。4、接地装置独立避雷针要求单独设置接地装置；建筑物避雷网的引下线应与建筑物的通长主筋(不少于2根)及建筑物的环状基础钢筋焊接，并与室外的人工接地体相连，与工作接地共地，形成等电位效应。为了保证防雷装置的安全可靠，引下线应不少于2根，在高土壤电阻系数地区，可采用多根引下线以降低冲击接地电阻，引下线要求机械连接牢固，电气接触良好。变电站的防雷接地电阻值要求不大于1。11.3 防雷电感应现代变电站都有较完善的直击雷防护系统，户外设备直接遭雷击损坏的概率较小。但雷击防雷系统时所产生的雷电放电及电磁脉冲，以及雷电过压通过金属管道、电缆会对变电站控制室内各种弱电设备产生严重的电磁干扰，从而影响整个系统的正常运行。变电站防雷系统落雷时，会产生2个方面的影响：1、雷电流要通过站内接地网(主要靠集中接地装置)泄入大地，在地网上产生一定的冲击电位，严重时会在一些部位产生反击，甚至产生局部放电现象，危及电气设备绝缘；2、雷电流通过避雷针的接地引下线入地时，会在周围空间产生强大的暂态电磁场，从而在各种通讯、测量、保护、控制电缆、电线，甚至户内弱电设备的部件上产生暂态电压，影响这些设备的正常运行。11.3.1雷击时暂态感应电压分析雷击厂站有2种情况1、雷击站内的构架或独立避雷针2、雷击站内所在建筑物的防雷系统。雷电放电会对周围空间，包括控制室内造成传导或幅射的电磁干扰。在雷电波等值频率范围内，这些干扰主要是电感耦合型的。从户外设备引入控制室的各种电缆、电线，在户外绝大部分是走地下电缆沟的，雷电放电形成的空间电磁场对其影响不大，这主要是因为线的走向与避雷针是垂直的。但在建筑物内走线时就容易产生感应回路，而且这些回路的一端接入输入阻抗大的电子设备，相当于开路，穿透建筑物钢筋水泥墙壁的电磁脉；中会在这些回路中感应出幅值较高的暂态电压。11.3.2防护措施为保证弱电设备的正常运行，可从以下几方面采取措施1、采用多分支接地引下线，使通过接地引下线的雷电流大大减小2、改善屏蔽，如采用特殊的屏蔽材料甚至采用磁特性适当配合的双层屏蔽3、改进泄流系统的结构，减小引下线对弱电设备的感应并使原有的屏蔽网能较好地发挥作用4、除电源入口处装设压敏电阻等限制过压的装置外，在信号线接入处应使用光电耦合元件或设置具有适当参数的限压装置5、所有进出控制室的电缆均采用屏蔽电缆，屏蔽层公用一个接地网6、在控制室及通讯室内敷设等电位，所有电气设备的外壳均与等电位汇流排连接12 变电站信息化设计微机保护对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能：1、故障记录2、存储多套定值3、显示和当地修改定值 4、与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。数据采集包括状态数据，模拟数据和脉冲数据1、状态量采集状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。保护动作信号则采用串行口（RS-232或RS485）或计算机局域网通过通信方式获得。2、模拟量采集常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。模拟量采集精度应能满足SCADA系统的需要。3、脉冲量脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。事件记录和故障录波测距 事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。其SOE分辨率一般在110ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。 变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。1、控制和操作闭锁 操作人员可通过CRT屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容：（1）电脑五防及闭锁系统（2）根据实时状态信息，自动实现断路器，刀闸的操作闭锁功能。（3）操作出口应具有同时操作闭锁功能（4）操作出口应具有跳合闭锁功能 2、同期检测和同期合闸 该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。 3、电压和无功的就地控制 无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。 无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。数据处理和记录 历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有： 1、断路器动作次数 2、断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数 3、输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录 的最大，最小值及其时间。 4、独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间 5、控制操作及修改整定值的记录根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。与远方控制中心的通信 本功能在常规远动四遥的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。 根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及IEC标准。 变电站综合自动化系统应具有同调度中心对时，统一时钟的功能，还应具有当地运行维护功能。13 短路计算及设备选择计算书13.1 短路计算1、选择基准值 基准电压 U=115KV U=37KV U=10.5KV 基准容量 Sj=100MVA 基准电流 I=0.502KA I =1.560KA I =5.499KA 无穷大系统短路容量为1200MVA 故=0.083 SFPS7-63000、110型变压器绕组电抗标么值为=0.175 =-0.008 =0.1112、短路点计算110KV母线短路点K1简化电路图后得三相短路电流=KA短路冲击电流21.397KA全电流：12.670KA三相短路容量：35KV母线短路点K2变压器分列运行简化电路图后得三相短路电流 KA短路冲击电流3.450KA全电流：2.043KA三相短路容量：变压器并列运行简化电路图后得三相短路电流 KA短路冲击电流5.605KA全电流：3.319KA三相短路容量：10KV母线短路点K3 变压器分列运行简化电路图后得三相短路电流 KA短路冲击电流6.707KA全电流：KA 三相短路容量： 变压器并列运行简化电路图后得三相短路电流 KA短路冲击电流13.748KA全电流：KA 三相短路容量： 表1.6 三侧三相短路电流计算值短路点短路电流周期分量(KA)短路冲击电流(KA)短路容量有效值Ik有效值Ib最大值ibK1 110侧