变电站设计(00002)

1、华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）1 摘摘 要要本文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 110kv，35kv，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主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型

2、，从而完成了 110kv 电气一次部分的设计。关键词：关键词：变电站，变压器，接线华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）2目目 录录1 概述及任务书.11.1 概述.11.2 任务书.11.2.1 待设计变电站的基本情况.11.2.2 设计任务.22 电气主接线设计.42.1 主接线设计的要求.42.2 主接线设计.42.2.1 110kv 主接线设计 .42.2.2 35kv 主接线设计 .62.2.3 10kv 主接线设计 .62.2.5 本章小结.73 主变压器的选择和站用电的设计.83.1 负荷计算.83.1.1 站用负荷

3、计算.83.1.2 10kv 侧负荷计算 .93.1.3 35kv 侧负荷计算 .93.1.4 110kv 侧负荷计算 .93.2 主变的确定.93.2.1 主变台数确定.93.2.2 变电站主变压器的确定.93.3 站用变台数、容量和型式的确定.103.3.1 站用变台数的确定.103.3.2 站用变容量的确定.103.3.3 站用变型式的选择.103.4 本章小结.114 补偿电容.124.1 10kv 并联电容补偿器选择.124.2 本章小结.125 最大持续工作电流及短路电流计算.135.1 各回路最大持续工作电流.135.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果.135.2.1 短

4、路电流计算的目的.135.2.2 短路电流计算的一般规定.145.2.3 短路计算的基本假设.145.3 本章小结.156 主要电气设备选择.166.1 电气设备选择要求.16华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）36.1.1 电气设备选择技术条件.166.2 高压断路器的选择.176.3 隔离开关的选择.186.4 各级电压母线的选择.196.4.1 110kv 侧母线 .196.4.2 35kv 侧母线 .206.4.3 10kv 侧母线 .206.5 绝缘子和穿墙套管的选择.206.6 电流互感器的配置和选择.206.7 电

5、压互感器的配置和选择.216.7.1 110kv 侧 pt 的选择.226.7.2 35kv 母线 pt 选择.226.8 各主要电气设备选择结果一览表.236.9 本章小结.237 过压保护、接地及照明.247.1 直击雷保护.247.1.1 保护措施.247.1.2 避雷针装设应注意的问题.247.2 雷电侵入波保护.257.2.1 保护措施.257.2.2 避雷器的设置.257.2.3 变电站的保护.257.3 接地装置.257.4 照明.267.5 本章小结.26附件 i: 短路电流计算书.27附件 ii：主要电气设备选择计算书.32附件 iii：负荷预测.37参考文献.38致 谢.3

6、9附图： 1、电气主接线2、电气总平面布置图3、屋外配电装置断面图4、屋内配电装置配置图5、防雷和接地保护6、短路电流计算及主设备选择华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）11 概述及任务书概述及任务书1.1 概述概述随着国民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和改造、拉动内需的发展计划，110kv 变电站的建设迅猛发展。供电可靠性是城网建设改造的一个重要目标，110kv 变电站设计是成网建设中较为关键的技术环节，如何设计 110kv 变电站，是城网建设和改造中需要研究和解决的一个

7、重要课题。本文对某供电区内 110kv 降压变电站的一次设计部分技术问题提出一些设想，供其他工程设计参考。设计依据：1、中华人民共和国电力公司发布的110kv 变电所设计规程2、110kv 变电站典型设计。3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）1.2 任务书任务书1.2.1 待设计变电站的基本情况待设计变电站的基本情况1变电所的类型：地方降压变电站；2电压等级：110/35/10kv；3负荷情况：35kv 侧：最大 55mw, 最小 35mw， tmax =6500h，cos=0.85；10kv 侧：最大 25mw, 最小 15mw， tmax =6500h，cos=0.9；4出线回路：11

8、0kv 侧：2 回（架空线）35kv 出线终期：20 回 本期 10 回其中电缆 4 回10kv 出线终期：5 回5系统情况：1）系统经双回路给变电站供电；2）系统 110kv 母线短路容量为 25000mva；3）系统 110kv 母线电压满足常调压要求。6环境条件：1）最高气温 40。c，最低气温-20。c，年平均气温 28。c华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）22）土壤电阻率 400 欧.米3)当地雷暴日:40 日/年待设计变电所与电力系统的连接情况如下图所示:待设计变电站 图 1-1 变电站电力系统结构1.2.2 设计

9、任务设计任务1分析原始资料，初选 46 种电气主接线；2选择主变压器的台数及容量，对初选 46 种电气主接线进行技术比较，淘汰较差的方案，保留 23 个技术上较好的方案；3对 23 个方案进行全面的技术、经济比较，确定最优的主接线方案；4短路电流计算；主要电气设备的选择及校验；5屋内、外配电装置的布置；6防雷和接地保护设计；所址概况：通过对设计任务和原始资料的分析计划变电站建设地形为平原地区，设计面积为68.657 平方米，围墙内占地 5.87 亩，含围墙外 1 米占地 6.25 亩。该站址场地地势平坦开阔，无滑坡、泥石流、土洞、溶洞等地质灾害现象分布，地下亦无矿藏分布；场地地华华 北北 电电

10、 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）3基土类型为软弱土，建筑场地类别为类；场地抗震设防烈度为 6 度，设计基本加速度值为 0.05g，设计特征周期为 0.35s；场地地下水主要为潜水，深度 3 米左右，地下水质较好，对建筑材料无腐蚀性。该站址历史上从无洪水灾害，根据收集的水文气象资料，并结合现场调查的实际情况，站址处不受 50 年一遇洪水威胁且无内涝现象。华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）42 电气主接线设计电气主接线设计2.1 主接线设计的要求主接线设计的要求变电站主接线的选

11、择是根据变电站系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、变压器台数及容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地紧张，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量简单化。因此变电站设计应该满足一下基本要求：1、运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2、具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3、

12、操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4、经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5、应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.2 主接线

13、设计主接线设计2.2.1 110kv 主接线设计主接线设计该 110kv 变电站建成后主要作为供给工厂以及一部分居民生活用电。该变电站的电华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）5压等级为 110kv/35kv/10kv，110kv 是电源电压，35kv 和 10kv 是二次电压。主供电源计划由 100 公里外的某 220kv 变电站 110kv 引出两回路供给。方案 i：采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停

14、电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的 110-220kv 配电装置的出线回路数不超过两回。方案 ii：采用单母线分段接线优点：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重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：110-220kv 配电装置的出线回路数

15、为 3-4 回时。方案:桥形接线110kv 侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用外桥式线，这也有利于以后变电站的扩建。优点是：高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。缺点是：可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。方案：双母线接线优点：（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至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回

16、路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投资大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）6开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。结论：经过以上论证，考虑到投资的经济性及运行中对重要负荷的供电可靠性，决定采用单母线分段接线。2.2.2 35kv 主接线设计主接线设计方案 i：采用单母线接线优点：

17、接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的 35-63kv 配电装置的出线回路数不超过 3 回。方案 ii：采用单母线分段接线优点：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重要用户停电。缺点：1）当一段母线或

18、母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：35-63kv 配电装置的出线回路数为 4-8 回时。结论：为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过论证，决定采用单母线分段接线。2.2.3 10kv 主接线设计主接线设计方案 i：采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：6-10kv

19、配电装置的出线回路数不超过 5 回。方案 ii：采用单母线分段接线华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）7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重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10kv 配电装置的出线回路数为 6 回及以上时。结论：为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过论证，决定采用单母线

20、分段接线。2.2.5 本章小结本章小结本章主要对变电站三个电压侧（110kv、35kv 和 10kv）的主接线方式进行方案分析比较。从经济方面、运行可靠性方面和维修灵活性方面综合研究分析并确定各侧均采用单母线分段接线方式。此方案可以保证重要负荷在一部分线路故障时的可靠运行，并减少维修时繁琐的步骤跟时间，实现最优化运行。华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）83 主变压器的选择和站用电的设计主变压器的选择和站用电的设计 3.1 负荷计算负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧

21、的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷） 、10kv 负荷、35kv负荷和 110kv 侧负荷。由公式 （3-1）%1cos1nitcpks式中 某电压等级的计算负荷cs 同时系数k 该电压等级电网的线损率，一般取 5%p、各用户的负荷和功率因数 cos3.1.1 站用负荷计算站用负荷计算表 3-1 所用电负荷资料名称名称容量（容量（kw）备注备注主变风扇210连续、经常充电模块20连续、经常蓄电池通风1.4连续、不经常蓄电池排风1.7连续、不经常锅炉房水泵1.7连续、经常载波室1.7连续、经常110kv 配电装置电源10短时、不经常110kvqf 冬天加热1连续室外配电装置照明10连续室

22、内照明10连续空调14连续、不经常（1）对连续运行的电动机均应全部计入，即p=pn=210+20+14+1.4+1.7+1.7+1.7=60.5（kw） （3-2）（2）对不经常短时运行的设备，一般可不予计算，华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）9p=0（kw） （3-3）（3）照明负荷p=1+10+10=21(kw) （3-4）（4）所用电负荷s=（60.5+21）0.85=69（kw） （3-5）3.1.2 10kv 侧负荷计算侧负荷计算已知条件 10kv 侧负荷最大 25mw，最小 15mw， ；maxcos0.96500

23、th3.1.3 35kv 侧负荷计算侧负荷计算已知条件 35kv 侧负荷最大 55mw，最小 35mw，；ht650085. 0cosmax3.1.4 110kv 侧负荷计算侧负荷计算由公式（3-1）求得s110kv=（0.8555+0.925）（15%）(最大负荷下) =72.7mw3.2 主变的确定主变的确定3.2.1 主变台数确定主变台数确定对接带 i、ii 类负荷比较高的变电站，以装设两台主变压器为宜。考虑到该变电站在一次主接线中已考虑采用母线分段的方式。故选用两台主变压器，容量相等、变比相同。3.2.2 变电站主变压器的确定变电站主变压器的确定主变压器容量确定的要求：1.主变压器容量

24、一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020 年的负荷发展。2.根据变电站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站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设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：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）10保证全部负荷的 7080%。 （3-6）maxe0.8)s(0.7 s （0.70.8）=（0.70.8）（72.7/0.95）=53.661.2mvamaxs由于上述条件所限制。

25、当一台停运时，另一台则承担 70%用电负荷，需求容量为53.6mva。故选两台 60mva 的主变压器就可满足负荷需求。故主变参数如下：表 3-2 主变参数3.3 站用变台数、容量和型式的确定站用变台数、容量和型式的确定3.3.1 站用变台数的确定站用变台数的确定对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段 10kv 母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。3.3.2 站用变容量的确定站用变容量的确定站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有 10%左右的裕度，以备加接临时负荷之

26、用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。s站=69/（1-10%）=76.7kva （3-7）3.3.3 站用变型式的选择站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组型号高压中压低压高-中高-低中-低ssz11-60000/11011081.25%38.55%10.51110.51756.50.81yn，yn0,d11华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕

27、 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）11标，可选用干式变压器。站用变参数如下：表 3-3 站用变参数电压组合型号高压高压分接范围低压连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压s9-80/1010.55%0.4y,yn00.482.61.34 3.4 本章小结本章小结本章针对变电站计划运行的情况，对负荷功率进行计算。针对计算结果，主变压器决定选择两台 60mva 的三相变压器并联运行，一方面可以保证近期负荷的可靠供电，一方面也提供相对大的容量供远期扩展。站用电方面也预备了足够的容量，确保了检修时站用电关键区的可靠运行。华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设

28、 计计 （ 论论 文文 ）124 补偿电容补偿电容因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。根据设计规范第 3.7.1 条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。电力工程电力设计手册规定“对于 10110kv 变电所，可按主变压器额定容量的 10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额

29、较多或距离电源点较远的变电所取较高者。提高功率因数所需电容器容量 qfm为 （4-1）21(qtgtgpfmfm负荷所需补偿的最大容性无功量（kvar） ；fmq母线上的最大有功负荷， （kw） ；fmp补偿前的最大功率因数角， （） ；1补偿后的最大功率因数角， （） ；24.1 10kv 并联电容补偿器选择并联电容补偿器选择可以取 pfm10=s10kv=25mva,功率因数由 0.9 补偿到 0.92，由公式（4-1）求得：=1458kvar （4-2）10qfm按需求可选取 12 只 100kvar 单只大容量电容器，共计 1200kvar。4.2 本章小结本章小结本章对负荷侧的功率进

30、行分析，确认无功补偿的电容容量。算出由原有的各侧功率因数，提高到数值为 0.92 的功率因数。选用高压并联电容器对负载进行无功补偿。华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）135 最大持续工作电流及短路电流计算最大持续工作电流及短路电流计算5.1 各回路最大持续工作电流各回路最大持续工作电流根据公式 （5-1）iusgemaxmax3式中 - 所统计各电压侧负荷容量 smax - 各电压等级额定电压ue - 最大持续工作电流ig max且有如下关系： （5-2）iusgemaxmax3 （5-2）usieg3maxmax由公式（5-

31、1）得：10kv：=25/1.732/10=1443akvi1035kv：=55/1.732/35=907akvi35110kv：=72.7/1.732/110=382akvi1105.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果短路电流计算点的确定和短路电流计算结果5.2.1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的1、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，均需进行必要的短路电流计算。2、在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3、在设计屋外高压配电装置时，需按短

32、路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5、接地装置的设计，也需用短路电流。华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）145.2.2 短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年） 。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2、选择导体和电器用的

33、短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4、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验算。5.2.3 短路计算的基本假设短路计算的基本假设1、正常工作时，三相系统对称运行；2、所有电源的电动势相位角相同；3、负荷用恒定阻抗表示；4、认为系统参数均为线性，可用叠加原理5、忽略各元件的电阻、电容和电导，只计算电抗。6、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；7、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励

34、磁电流；8、系统短路时是金属性短路短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有 3 个，即 110kv 母线短路（d1 点） ，35kv 母线短路（d2）点，10kv 电抗器母线短路（d3 点） 。注：短路电流计算由附录 1 的计算书求得5.2.4 短路电流计算结果表短路电流计算结果表:华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）15表 5-1 短路电流计算5.3 本章小结本章小结三相短路电流是选择与校验电气设备的基本依据。本章对各个短路点进行选择，并进行计

35、算得出各项数据。对后面的设备选型和校验运行可靠性提供了可靠的数据，有利于选择经济又可靠的各项电气设备。短路点冲击电流各短路点额定电压各短路点平均电压短路电流周期分量有效值最大值有效值短路容量短路点un(kv)uav(kv)id/kai d/kaich(ka)ich(ka)sk/mvad11101155.5165.51614.078.331099d235378.678.6722.1113.09556d31010.522.9922.9958.6434.71418华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）166 主要电气设备选择主要电气设备

36、选择6.1 电气设备选择要求电气设备选择要求由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：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。2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。6.1.1 电气设备选择技术条件电气设备选择技术条

37、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。电压：选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压,即 maxugugmaxuu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，即校验的一般原则： gi1.电器在选定后应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最严重情况的短路电流。2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3.短路的热稳定条件 （6-1）d2qrti （6-2） dddtitii12t222d210qq在计算时间ts内，短路电流的热效应（ka2s）dtqt 秒内设备允许通过的热稳定电流有

38、效值（ka2s）tit设备允许通过的热稳定电流时间（s）华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）17校验短路热稳定所用的计算时间按下式计算st式中继电保护装置动作时间内（s）kddtttdt断路的全分闸时间（s）kdt4.动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是： （6-3）iidwchiidwch上式中 、 短路冲击电流幅值及其有效值ichich、 允许通过动稳定电流的幅值和有效值idwidw5.绝缘水平 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中

39、出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。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。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。6.2 高压断路器的选择高压断路器的选择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。型式选择：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：1.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

40、定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。4.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。站址自然条件：环境温度: -2040最热月平均最高温度: 35设计风速: 30m/s华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）18覆冰厚度: 5mm海拔高度: 1000m地震烈度: 6 度污秽等级: ii 级高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求的规定，即：1、周围环境温度 -30+402、海拔 1000m、3000m3、风速 34m/s4、日温差 255

41、、日照强度 0.1w/26、月平均相对湿度 90%7、地震加速度 水平0.2g，垂直0.1g8、覆冰厚度 109、空气污染程度 级10、安装场合 户外表 6-1 计算数据电压等级额定电压最大持续工作电流di热稳定校验短路冲击电流（ka）110kv115kv 382a5.5165.5162ka 314.0735kv37kv907a8.678.672ka 322.1110kv10.5kv1443a22.9922.992ka 358.62根据以上数据对开关设备选型如下：110 千伏侧开关选用室外布置 lw 型六氟化硫断路器，优点是检修周期长，动作可靠性高。35 千伏部分选用户内 kyn 金属铠装移开

42、式开关柜，配真空断路器。10 千伏部分采用户内 kyn 中置移开式开关柜，配真空断路器。根据最大持续工作电流及短路电流得知：表 6-2 设备选型电压等级型号额定电压额定电流额定短路开断电流（ka）热稳定校验动稳定电流110kvlw36-126126kv 3150a40402ka 3s80kazn12-3535kv200031.531.5 2ka 3s63ka35kvzn12-3535kv1250a2525 2ka 3s63kazn12-1012kv315031.531.52ka 3s80ka10kvzn12-1012kv1250a31.531.52ka 3s80ka华华 北北 电电 力力 大大

43、 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）196.3 隔离开关的选择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：1.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。2.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。3.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。4.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。5.隔离开关的结构简单，动作要可

44、靠。6.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 6-3 设备选型电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流gw4-110id110kv 1250a80110kvgw4-110iid110kv 1250a806.4 各级电压母线的选择各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：、选择母线的材料，结构和排列方式；、选择母线截面的大小；、检验母线短路时的热稳定和动稳定；、对 35kv 以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率

45、。各侧母线最大持续工作电流：10kv=1443a，35kv =907a，110kv=382a6.4.1 110kv 侧母线侧母线在大、中型变电所中 110kv 及以上配电装置多采用屋外配电装置，屋外配电装置的软母线为钢芯铝绞线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）201、型式：采用外软母线2、型号：lgj400 型3、列表：标称截面计算截面计算拉断力qac=70的载流量400/25419.01mm295940n879a6.4.2 35kv 侧母线侧母线按长期发热允许载流量选择截面，因

46、电气设备选用 kyn-40.5 高压开关柜，选用100*8 双片铜条式。6.4.3 10kv 侧母线侧母线按长期发热允许载流量选择截面，因电气设备选用 kyn-12 高压开关柜，选用100*10 双片铜条式。6.5 绝缘子和穿墙套管的选择绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635kv为瓷绝缘

47、，60220kv 为油浸纸绝缘电容式。表 6-5 设备选型电压等级型号110kvzsw-11035kvzsw-3510kvlmc-106.6 电流互感器的配置和选择电流互感器的配置和选择一.参数选择华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）211.技术条件（1） 正常工作条件一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，（2） 短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数（3） 承受过电压能力绝缘水平，泄露比2.环境条件所址自然条件：环境温度: -2040最热月平均最高温度: 35设计风速: 30m/s覆冰厚度:

48、 5mm海拔高度: 频率为 2%洪水位二.型式选择35kv 以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kv 以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。根据设计手册35kv 及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用 l(c)系列。出线侧 ct 采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3 左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表

49、有适当的指标。根据 （6-4）uugemax （6-5）iigjmax对电流互感器选取如下：表 6-6 互感器选型电压等级型号110kvlb6-110w235kvlzbbj9-40.510kvlzbbj15-12华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）226.7 电压互感器的配置和选择电压互感器的配置和选择一.参数选择1.技术条件(1)正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷(2)承受过电压能力绝缘水平，泄露比距。二.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。三.型式选择1.620kv

50、配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。2.35110kv 配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。6.7.1 110kv 侧侧 pt 的选择的选择电力工程电气设计手册248 页，35-110kv 配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在 110kv 及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。35kv 及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧 pt 是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。准确度为:电压互

51、感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 tyd110/-0.02 型电容式电压互感器。3表 6-7 110kv 侧 pt 选型额定电压（v）二次绕组额定输出（va）型号一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5 级0.2s6ptyd110/ 3110000/ 3100/ 3100150va300va6.7.2 35kv 母线母线 pt 选择选择35-11kv 配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。 选三台单相带接地华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）23保护 jdzxf-35 型。表 6

52、-7(2) 35kv 母线 pt 选型额定电压(v)型号一次绕组二次绕组剩余电压绕组jdzxf-3535000/ 3100/ 3100/3准确度测量准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编 0.5 级。pt 与电网并联，当系统发生短路时，pt 本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。6.8 各主要电气设备选择结果一览表各主要电气设备选择结果一览表表 6-8 选型汇总6.9 本章小结本章小结本章对变电站的各项设备进行选型。根据环境条件、安全可靠性、经济性以及各设备之间的配合选型。并根据短路电流，

53、功率补偿、环境等各项数据进行校验。选择经济实惠、可靠运行并且方便维修的各项电气设备。 电压等级电气设备110kv35kv10kv高压断路器lw36-126zn12-35zn12-10隔离开关gw4-110i(ii)dgn27-35gw4-35d/630电流互感器lb6-110w2lzbbj9-40.5lzbbj15-12电压互感器tyd110/ -0.01jdzxf-35jdzx9-10绝缘子zsw-110zsw-35zsw-10母线lgj-400lmy-100*8lmy-100*10主变压器ssz11-50000/110站用变压器sc9-80/10华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人

54、人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）247 过压保护、接地及照明过压保护、接地及照明7.1 直击雷保护直击雷保护保护对象:屋外配电装置，包括组合导线、母线廊道。7.1.1 保护措施保护措施110kv 配电装置装设避雷针或装设独立避雷针；主变压器装设独立避雷针；屋外组合导线装设独立避雷针。7.1.2 避雷针装设应注意的问题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sdj776 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

55、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。但是在土壤电阻率的地区,仍宜

56、装设独立避雷针,以免发生反击;m1000(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,在的地区宜采用独立避雷针,在的地m500m500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。华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）257.2 雷电侵入波保护雷电侵入波保护7.2.1 保护措施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

57、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: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被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。7.2.2 避雷器的设置避雷器的设置参考电力设备过电压保护技术规程sdj779 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

58、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 310kv 配电装置应在每相母线和每路架空线上装设阀型避雷器；110kv，35kv，10kv 每段母线上均装一组避雷器；变压器 35kv 侧每一相上装一个避雷器，10kv 侧在一相上装一个避雷器；110kv 中性点为分级绝缘且装有隔离开关，故需装一个避雷器；35kv 架空出线连接处应装设一组避雷器。7.2.3 变电站的保护变电站的保护

59、根据变电站的实际情况需要设置四只避雷针分布在四周。因为土壤电阻率 400 欧.米，仍宜装设独立避雷针,以免发生反击; 具体计算见防雷保护图。7.3 接地装置接地装置本变电站的接地装置有以下三种：华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ）26工作接地，作用是保证电力系统正常工作而接地。如变压器中性点接地。过电压保护接地，是过电压保护装置或设备的金属结构，如避雷器、避雷针、避雷线接地。保护接地，是一切正常时不带电的电气设备外壳、配电装置的金属结构（构架）接地。本次设计，接地网采用垂直接地和水平接地干线联合构成；在避雷针、避雷器及主变压器附

60、近增加垂直接地极，加强散流作用，接地网接地电阻应小于 0.5 欧姆。1、主接地网采用棒形 50 钢管，长 2.5 米镀锌接地棒，其间以 606 的镀锌(热镀)扁钢连接成环形，钢管上端埋入深度为 0.8 米。另外，在接地网靠近#1 主变位置留一接地检查井。2、户外接地扁钢与主接网可靠焊接，要三面焊牢，其焊接长度为扁钢宽度的三倍。在焊接点必须刷防锈漆 2 遍，并涂热沥青处理。3、接地网施工完毕后应进行实测，接地电阻 rdo.5 欧。否则将采取降阻措施。7.4 照明照明全站工作照明电源由 380/220v 所用屏接至各照明配电箱上引接。照明分为事故照明系统和交流照明系统，照明正常由交流电源供电。当交