35kv变电站设计毕业论文

1、35kv变电站设汁毕业论文毕业论文题目35KV变电站组站设计姓 名：所学专业：电力系统自动化技术班 级： 电力0902班学 号：指导教师：完成时间：_随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电 的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可幕性和持续性往往取决于 变电站的设讣和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、 经济合理、扩建方便。出于这儿方面的考虑，本论文设汁了一个降压变电站。本次设计根据某公司的电力负荷资料，作出了该公司35KV、10KV变电所 的初步设计，工厂总降压变电所及配电系统设计是根据各个车间的负荷数量和 性质，生产工艺对负荷的要求以及负荷

2、布局，结合国家供电情况，解决对各部 门的安全可靠，经济技术的分配电能力问题，毕业论文共分为八章，主要对变 电站进行了主接线设计、负荷计算、短路电流的计算和高压电气设备的选择。 本设汁以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为基础，按照有关规定和规范, 作出了满足该区供电要求的35kV变电所初步设计。设计中首先对负荷进行了统计与计算，选出了所需的主变型号，然后根据 负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设讣，设计中还进行了短路计算和对 主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电 流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全 性，另附主接线简图一张。关键

3、词：35KV变电站组站设计摘要I目录II刖吕-1一、变电站站址的选择原则和作用-3（-）变电站的选择原则-3（二）变电所在电力系统的地位-3（三）电力系统供电要求-4（四）电力系统运行的特点-4（五）电力系统的额定电压-5二、主接线设计-6（-）对电气主接线的基本要求-6（二）所要选择的主接线形式-61. 35KV、10KV接线形式的选择-6三、负荷计算-8（-）计算负荷-81. 对于35KV段负荷的计算-92. 对于10KV段负荷的计算-9四、变电站主变压器的选择-10（-）绕组数量和连接方式的确定-101. 绕组数量确定原则-102. 连接方式的选择-10（二）主变阻抗及调压方式选择-10

4、1主变阻抗的选择-102. 调压方式的选择-10（三）变压器中性点接地方式和中性点设计-111. 10KV和35KV侧中性点接地方式的选择-11（四）主变容量选择原则-111. 本设计中主变容量的选择-112. 主变台数选择原则-12五、短路电流的计算-13（-）计算短路电流的意义-13（二）短路电流计算的规定-13（三）本次设计中短路电流的计算-131各回路电抗的计算-132. 计算各短路点的短路电流-14六、高压电器设备的选择-17（-）电器设备选择的一般原则-17（二）高压断路器的选择原则-17（三）各电压等级侧断路器的选择-191.35KV侧断路器的选择-192.10KV侧断路器的选择

5、-19（四）隔离开关的选择-201隔离开关的作用-202.35KV侧隔离开关的选择-203.10KV侧隔离开关的选择-21（五）电压互感器和电流互感器的选择-221. 电压互感器的选择-222. 电流互感器的选择-23（六）电抗器的选择-231普通电抗器的选择原则-232.本设计中电抗器的选择-23（七）高压熔断器的选择-241. 熔断器的作用-242. 熔断器的选择-24七、变电站的防雷保护-25（-）变电站对直击雷的的防护-251. 装设避雷针（线）的原则-252. 直击雷防护装置的原理-26（二）避雷针保护范围的计算方法-271单支避雷针的保护范围-272. 两支等高避雷针-283. 本

6、设计中避雷针的选择-29（三）对雷电入侵波的防护-291. 避雷器的作用-292. 对避雷器的基本要求-303. 避雷器的选择-30八、配电装置的平面设计-31（-）配电装置的要求-31（二）配电装置设计的基本步骤-31（三）配电装置型式的选择原则选择-31（四）各种配电装置的特点-31（五）本设计中配电装置的选择-32结论-33参考文献-34致谢-35III冃I吕毕业设计和毕业论文是专科生培养方案的重要环节，学生通过毕业设 计，旨在培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力， 提高学生实际操作的技能以及分析思维能力，使学生能够掌握文献检索、 研究分析问题的基本方法，提高学生阅读外

7、文本书刊和进行科学研究的能 力，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它即是一次检阅， 乂是一次锻炼。我毕业设计的课题是35kv变电站组站设计。变电站是电力网中线路的 连接点，作用是变换电压、交换功率和汇集、分配电能，它直接影响影响 整个电力系统的安全与经济运行。变电站中的电气部分通常被分为一次部 分和二次部分。电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻 完成的，具有同时性。35kv降压变电站作为供用网络中重要的变电一环， 它设计质量的好坏直接关系到一个企业的用电可鼎性和经济性。本次设计 是在学习了相关专业课程（如发电厂电气部分、电力系统分析、电 力系统继电保护原理等），且对各

8、类变电站了解后设计的。本次设计为我 们走上工作岗位前对工程设计有细致的了解，并为掌握一定的工程设计方 法打下了基础。根据有关规定，依据安全、可幕、优质.经济、合理等的 要求，为保证对用户不间断地供给充足、优质乂经济的电能设计方案。本 次设计主要包括变电站总体分析、电力系统分析、主接线选择、主变选择、 无功补偿设备选择、短路电流的计算、电气设备的选择、防雷设计、配电 装置和平面设置等。在主接线设计中，在35kV侧我们把两种接线方式在经 济性、灵活性、可幕性三个方面进行比较，最后选择35kV釆用单母线分段 接线方式。在10kV侧采用单母分段接线方式。变电站内的高压配电室.变压器室、低压配电室等都装

9、设有各种保护 装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置 的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况山系统自动做出判断应跳闸 保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内 的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电，这对于保护下级各负荷是十分有 利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全和延长了其使用寿命，降低设备 投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有效 的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大， 进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电 等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。

10、可见， 变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。目前国内外较先进的是变电站综合自动化，其一般为无人值班，有人 值守，四遥设计，釆用综合自动化实现控制、保护、测量和远动等功能。 微机控制，通过“远方”、“就地”转换开关实现就地（就地单元控制）、 远方（站内控制室微机及调度中心）两种控制方式，用微机实现模拟操作， 待确认后再执行控制命令。测件和保护元件接各自独立的CT,全部四遥量 送至调度中心，站内通信采用大量通信网等。随着电网建设的快速发展，根据国家电力公司35kV变电站典型方案 设计编制原则中的规定，35kV变电站设计原则如下：1 变电站全部按无人值班变电站设计，设备选型原则是高可

11、靠性、高 技术含量、少维护或免维护、无油化.小型化。根据电网现状及规划，变 电站主接线力求简单、可靠。2主接线及设备选型应满足遥控实现运行方式改变和电能质量调整的 需要，减少运行人员的现场操作。3- 在主接线、设备选型及平面布置上，应考虑电网现状及规划，城市 中心区、城区及城郊等不同地域的负荷密度和性质，变电站在电网中的重 要性及投资效益等因素，通过经济技术分析，选取优化方案。4- 变电站主变压器一般为2或3台，在负荷密度较大且重要的地区， 宜釆用3台，并应满足当一台停运（故障）时，其余主变容量应不小于60% 的全部负荷。5.短路电流的确定，按可能发生最大短路电流的正常接线方式确定， 不考虑切

12、换过程中并列运行方式。变电站在允许电压波动范围内，主变压 器低压侧最大短路电流应控制在：10kV不大于16kA,否则应采取降低短路 电流的措施。6变电站宜釆用电气闭锁或机械闭锁，实现完善的五防闭锁功能。条 件允许时也可采用微机五防闭锁。7变电站应设置防火、防盗设施。8.变电站应合理控制工程造价，尽量减少占地面积，弱化室内装饰， 外装饰应与当地环境相协调。3变电站站址的选择原则和作用（-）变电站的选择原则变电所的设计应根据工程5-10年发展规划进行，做到远、近期结合， 以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能; 变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容

13、量、 工程特点和地区供电条件，结合国悄合理地确定设计方案；变电所的设计, 必须坚持节约用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位置，这样可以节 省线材，降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要 原则。变电所的总平面布置应紧凑合理，依据35-110/CV变电站设计规 范第201条，变电站站址的选择，根据下列要求综合考虑确定：（1）靠近负荷中心。（2）节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。（3）与乡或工矿企业规划相协调，便于架空线和电缆线路的引入和引 出，交通运输方便。（4）具有适应地形，地貌，地址条件。本设计的变电站位于邢台某企业，该地区地势平坦，无高山丘陵，气 候宜人，四季分

14、明，气候宜人，本设计变电站靠近负荷中心，交通运输较 为便利。综上所述，可满足建所的要求。（二）变电所在电力系统的地位电力系统是由变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它 包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些 互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）, 变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网）， 消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电 机的励磁调节器，调速器以及继电器等。其中变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的 作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列儿类：（

15、1）枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压 的儿个部分，汇集多个电源，电压为330"500KV的变电所，称为枢纽变电 所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。（2）中间变电所：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用， 或使长距离输电线路分段，一般汇集2飞个电源，电压为220330KV,同 时乂降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电 所。全所停电后，将引起区域电网解列。(3) 地区变电所：高压侧一般为110220KV，向地区用户供电为主的 变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中 断供电。(4) 终端变电所：在输

16、电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为 110KV,经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后， 只是用户受到损失。(三) 电力系统供电要求(1) 保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，M 至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损 失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠， 持续供电的要求。(2) 保证良好的电能质量：电能质量包含电压质量，频率质量，和波 形质量三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量， 例如给定的允许电压偏移为额定值的±5%,给定的允许频率偏移为H).29.5%HZ等，波形

17、质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些 质量指标，都必须采取一切手段来予以保证。(3) 保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源 在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3,而且电能在变换，输送， 分配时的损耗绝对值也相当客观。因此，降低每生产一度电能消耗的能源 和降低变换，输送，分配时的损耗，有极其重要的意义。)电力系统运行的特点(1) 电能生产的重要性：电能与其它能量之间转换方便，易于大量生 产，集中管理，远距离输送，自动控制，因此电能是国民经济各部门使用 的主要能源，电能供应的中断或不足将直接影响国民经济各部门的正常运 行。这就要求系统运行的可靠性。(2) 系统暂态

18、过程的快速性：发电机，变压器，电力线路，电动机等 原件的投入和退出，电力系统的短路等故障都在一瞬间完成，并伴随暂态 过程的出现，该过程非常短促，这就要求系统有一套非常迅速和灵敬的监 视，检测，控制，和保护装置。（3）电能发，输，配，用的同时性：电能的生产，分配，输送和使 用儿乎是同时进行，即发电厂任何时候生产的电能必须等于该时刻用电设 备使用的电能与分配，输送过程中损耗的电能之和，这就要求系统结构合 理，便于运行调度。（五）电力系统的额定电压（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中， 各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S二3UI。当输 出功率一定时，电压

19、越高，电流越小，线路，电气等的载流部分所需的截 面积就越小，有色金属的投资也越小，同是由于电流小，传输线路上的功 率损耗和电压损失也较小。另一方面，电压越高，对绝缘水平的要求则越 高，变压器，开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的 输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，但从设备制造角 度考虑，为保证产品的标准化和系列化，乂不应随意确定输电电压。（2）用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时，由于用电 设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端，系统标称 电压于用电设备的额定电压取值一致，使线路沿线的实际电压于用电设备 要求的额定电压之间的偏差不致太大

20、。（3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次 侧向负荷供电，乂相当于电源，因此变压器一次侧额定电压应等于用电设 备额定电压。山于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载 下变压器内部的电压降落约为5%,当供电线路较长时，为使正常运行时 变压器二次测电压较系统标称电压高5%,以便补偿线路电压损失。变压 器二次测额定电压应较用电设备额定电压高I。,只有当变压器二次测与 用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压 的1°5倍。-5-主接线设计(-)对电气主接线的基本要求电气主接线是山高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配 电能的电路

21、，成为传输强电流、高电圧的网络，故乂称为一次接线或电气 主系统。主接线设计代表了变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络 结构的重要组成部分。它直接影响运行的可黑性，灵活性，并对电器选择, 配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的抑定都有决定性的关系, 对电气主接线的基本要求，概括的说包括可靠性，灵活性和经济性三方面。电气主接线的设计原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方 针，政策，技术规定为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度 灵活，满足多项技术要求的前提下，兼顾运行维护方便，尽可能节省投资, 就地取材，力争设备元件先进性和可黑性，坚持可靠，先进，适用，经济, 美观的原则。

22、(-)所要选择的主接线形式由负荷资料知，35KV上近期无负荷。而10KV的负荷中有原料、溶出、 沉降、分解、蒸发、焙烧车间等负荷，若断电将造成较大的经济损失和资 源浪费，因而需要保证供电的可靠性；同时，由于10KV分解车间分解搅拌 属对电力供应的可靠性要求也是较高的，综合考虑35KV站的投资规模，故 而在设计过程中应在保证供电的可黑性的基础上考虑经济因素。1. 35KV. 10KV接线形式的选择表2.1接线形式方案对比单母线分段1双母线分段1【供电可靠性对重要用户可以从不同分 段引出两回馈电线路，山两 个电源供电。当一条母线发 生故障是还能保证另一条 母线的正常供电。供电可靠 性较高。供电可幕

23、，母线分段使检修任一回 路都不用停电。运行灵活 性接线简单清晰，运行操作方 便。接线相对复杂，调度灵活节约投资少用了断路器.隔离开关， 占地面积小，较经济。双母分段占地面积大，土建投资大， 所用的隔离开关多。不够经济。经过综合比较方案丨在经济性上比方案1好，且调度灵活也可保证供 电的可靠性。所以选用方案I。本期从东海电厂出35KV线路2回，直接至氧化铝厂，根据设计原则可 采用单母线分段的接线形式。如下图9610kV配电装置出线回路数H为6回及以上时，可采用单母线分段 接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大， 要求可靠性和灵活性较高的场合。本期1OKV出线回路数为12回，

24、可采用单母线分段。如下图具体接线请详见附录一中的电气主接线图。三、负荷计算表31负荷原始资料:电压 等级线 路名称最大 负荷 MVA负荷组成(%)自然 功率If max(A)线长km备 注一级级级10KV原料车 间3. 120%20%0. 781825. 1溶出车 间3. 3920%20%0. 7846. 78. 168沉降车 间4.61620%0. 755813.436分解车间3.62470%30%0. 7210713.404蒸发车 间1. 64930%30%0. 75879. 968被烧车 间1.462530%30%0. 7811411.627备用一备用二备用三综合最大计算负荷：PS *，

25、(工-)(i + a%)cos(pKt-同时系数，对于出线回数较少的悄况，可取0. 90. 95,岀线回数 较多时,取08509;在本设计中,10KV中取0.95, 6KV中取0.85a%线损，取5%1.对于35KV段负荷的计算S35 =K_)(i + a%)MVACQS(p=0. 95 X ( 3. 1+3. 39+4. 6116+3. 624+1. 649+1. 4625 ) /0. 9 X ( 1+5%) =19. 77MVA2对于10KV段负荷的计算6 = (ZX1 + a%)COS0=0. So 3. 1/0. 78+(3. 39+1. 649)/O. 75+4. 6116/0. 7

26、2+(3. 624+1.4625)/0. 8 X (1+5%)=20.93MVA综上：总的计算负荷：sk=Ysi =19. 77+20. 93=40. 70MVA四、变电站主变压器的选择（-）绕组数量和连接方式的确定1.绕组数量确定原则国内电力系统中釆用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式、三绕组 式、自偶式、以及低压绕组分裂式等变圧器，待设计变电所有35kv、10kv 两个电压等级且是一座降压变电所，宜选用双绕组普通变压器。2连接方式的选择依据电力工程设计手册规定指出：第224条 变压器绕组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和型两种。高中低三

27、 侧绕组如何组合，要根据具体工程来定。我国11OKV及以上电压，变压器 绕组都采用Y0连接，35KV亦采用Y型，其中性点通过消弧线圈接地。35KV 以下电压变压器绕组都采用连接。本设计中变电站电压等级为35/10KV, 接线方式采用YN/dll的接线方式。（二）主变阻抗及调压方式选择1 主变阻抗的选择根据电力工程电气设计手册（电气一次部分），变压器的阻抗实质 就是绕组间的漏抗，阻抗的大小主要取决于变压器的结构和采用的材料。 从系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变压器的阻抗越小越好；但阻抗 偏小乂使系统短路电流增加，高、低压电器设备选择遇到困难；另外阻抗 的大小要考虑变压器并联运行的要求。主变阻

28、抗选择原则：各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计 算、无功分配、继电保护、短路电流.系统内的调压手段和并联运行等方 面进行综合考虑；对普通两绕组变，目前有“降压型” 一种；2 调压方式的选择为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范圉内， 调压方式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在土2X2. 5%以内；另一 种成为有载调压，调整范围达30%,其结构复杂，价格昂贵，在下例情况 下选用：接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器， 为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证 电压质量及提高变压器分接头质量。所以选用有载调压。（三）变压器中性点

29、接地方式和中性点设计电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。电力 网中性点的接地方式有：a.中性点非直接接地b.中性点经消弧线圈接地c.中性点经高阻抗接地d.中性点直接接地110KV和35KV侧中性点接地方式的选择1035KV侧釆用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式。10 63KV电网釆用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于30A（10KV） 或10A （35KV）时，中性点应经消弧线圈接地。装消弧线圈时，它可直接接 到35KV侧中性点,且两台主变可共用一台消弧线圈。10KV侧由于是“ZT 型接线，无中性点，故需加接地变，将中性点引处，以接消弧线圈，接地 变的容量应大

30、于消弧线圈的容量，一般，应在10KV级的每一段母线上安装 型号一样，容量相同的接地变。但是电容电流不能超过允许值，否则接地 电弧不易自熄，易产生较高的弧光间隙接地过电压，波及整个电网，所以 可采用消弧线圈补偿电容电流，即经消弧线圈接地。（四）主变容量选择原则主变容量选择一般按变电所建成以后510年的规划负荷选择，并适 当考虑到远期1020年发展。对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结 合。根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电 所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内， 保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变 应能保证其余

31、负荷的60%o同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应 从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。1 本设计中主变容量的选择在本变电站中，当变电站的一台变压器停止运行时，另一台变压器能 保证全部负荷的60%,即5二S*609424. 42MVA。同时应该能保证用户的一 级和二级负荷，【、II类负荷的总和为：Sb二3. 1X0. 2 + 3. 1X0. 2 + 3. 39 X0. 4 + 4. 6116X0. 2 + 3. 624X0. 7 + 3. 624X0. 3 + 1. 649X0. 3+1. 649X0. 3+1. 4625X0. 3+1. 4625X0. 3 =

32、 9. 01MVA,综合以上并考虑变压器容量 必须大于再综合分析，选择变压器容量5B=40000kVA三台，查得35KV 三相双绕组电力变压器技术数据表，选择变压器的型号为SFZ10-40000/35,其参数如下表：-11 -表4.1主变型号选择型号编 号电压组 合(KV)联接 组别损耗(KW)空载 电流 (%)阻抗电压咼低空载负载SFZ10-10000/351#3510. 5YN d23. 5117.80. 72高一低：7.4SFZ10-10000/352#3510. 5YNd23. 5117.80. 72高一低：7.4SFZ10-10000/353#3510. 5YNMil23. 5117

33、.80. 72高一低：7. 292主变台数选择原则对城镇中的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变。对 地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台主变。对规划只装两 台主变的变电所，其主变基础按大于主变容量的12级设计，以便负荷发 展时更换主变。在本变电站设计中，具有2个电压等级，由于本变电站为 大工业的专用变电所，所以主变台数选择3台。图5.1短路计算图根据前面所选变压器各参数得：X, = X-r = 0.4x25 x-H- = 0.075H52XI 二 0. 1X2二0 （纯电缆线路）X.=UK 过x丄=7. 4/10二0. 743 Ki Sn 100=7. 29/10二0.

34、7294 uK4 % SN 1002 计算各短路点的短路电流在配电系统中，当发生三相短路时，后果最严重。因而以此验算电器 设备的能力。（1） K点短路时，对于35KV系统电源（无穷大容量）-15-图5.2 K点短路时网络简化10075x36.5=158曲ih = 2.55 Z = 2.55 x 15.8 = 40.29/C4/5/, =1.52/ =1.52x15.8 = 24.02/C4六、高压电器设备的选择变电站的高压电器对电能起着接收、分配、控制与保护的作用，主要 有断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及 成套配电设备等。电器的选择是根据环境条件和供电要求确定其型

35、式和参 数，保证电器正常运行时安全可靠，故障时不致损坏，并在技术合理的情 况下注意节约。还应根据产品生产情况与供应能力统筹兼顾，条件允许时 优先选用先进设备。（-）电器设备选择的一般原则1. 按环境条件选择电器产品在制造上分户外、户内两大类。户外设备的工作条件较恶劣, 故各方面要求较高，成本也高。户内设备不能用于户外；户外设备虽可用 与户内，但不经济。2. 按电网电压选择电器可在高于10%到15%设备额定电压/的悄况下长期运行，故所选设备的额定电压U应不小于装设处电网的额定电压，即：UN>/按长时工作电流选，电器的额定电流In是指周围环境温度为0 °C时, 电器长期允许通过的最

36、大电流。它应大于负载的长时最大工作电流，即：1心（二）高压断路器的选择原则选择高压断路器时，除按电气设备一般原则选择外，山于断路器 还要切断短路电流，因此必须校验断流容量（或开断电流）、热稳定及动稳 定等各项指标。1 按工作环境选型根据使用地点的条件选择，如户外式、户内式，若工作条件特殊，尚 需选择特殊型式（如防爆型）。2 按额定电压选择高压断路器的额定电压，应等于或大于所在电网的额定电压，即UQU式中，uN断路器的额定电压；u一高压断路器所在电网的额定电压。3. 按额定电流选择高圧断路器的额定电流，应大于或大于负载的长时最大工作电流，即Warm式中IN断路器的额定电流；5m一一负载的长时最大

37、工作电流。4. 校验高压断路器的热稳定高压断路器的热稳定校验要满足下式要求：IIq."IoA式中卩呗断路器的热稳定电流；q一断路器热稳定电流所对应的热稳定时间；/x短路电流稳定值；t,-/x作用下的假想时间。断路器通过短路电流的持续时间按下式计算：式中tls断路器通过短路电流的持续时间；tse断路器保护动作时间；thr断路器的分闸时间。断路器的分闸时间，©包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间，一般对快 速动作的断路器，G可取0.11到0.16s,对中，低速动作的断路器，4可 取 0.18 到 0.25so5. 校验高压断路器的动稳定高压断路器的动稳定是指承受短路电流作用引起的

38、机构效应的能力，在校验时，须用短路电流的冲击值或冲击电流的有效值与制造厂规定的最大允许电流进行比较，即»max 式中爲x、Imax设备极限通过的峰值电流及其有效值；ish、Ish短路冲击电流极其有效值。(三)各电压等级侧断路器的选择1.35KV侧断路器的选择该回路安装在户外，选择户外型断路器，该回路电压为35KV,因此选 择的断路器的额定电.Ue>35KV的断路器，且其额定电流大于通过断路 器的最大持续电流人和=105 x 严小 = 0.69/C4 , 所以35KV段选择的 73x10.5断路器型号为ZN12,其基本参数如下表6.1：表6. 1 ZN12基本参数:型号额定电压(

39、KV)额定 电流(A)(KA)JZ 刍3gl A 无R K 动定流4S热 稳定 电流(KA)固有分 闸时间合闸 时间ZN123512502550250. 150. 12下面对所选的断路器进行校验，通过断路器的短路电流Ik二15.8A,所 选断路器的额定开断电流为25KA,故断流能力满足要求。所选断路器的额 定关合电流，即动稳定电流为5OKA,流过断路器的冲击电流为40. 29KA所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。最后 进行热稳定校验，设后备保护动作时间为1.9s,所选断路器的分闸时间为 0. 15s ,选择熄弧时间为0. 03s ,则短路持续电流时间 r = 1.9

40、+0.15 +0.03 = 2.085,短路热效应 ° =八=5.F x2.08 = 54.1曲.$。所选断路器允许的热效应/2r = 31.52x4 = 3969/C42.5,即I2t)QK ,热稳 定也满足要求，以上各种参数校验均满足要求，故选择ZN12断路器。2.10KV侧断路器的选择该回路安装在户外，选择户外型断路器，该回路电压为10KV,因此选择的断路器的额定电压UE>6KV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的 12 52最大持续电流Zmax = l05x f 一 = 0.72KA ,所以10KV段选择的断路器型 J3 x 10.5号为ZN65A-12/T630-2

41、5,其基本参数如下表6. 2：表 6.2 ZN65A-12/T630-25 基本参数:型号额定电压(KV)额定 电流(A)额定开 断电流(KA)稳电KA) 动定流<热定流KA) 4S稳电固有分 闸时间合闸 时间ZN65A-12/T630-251263031. 54031.50. 150. 12下面对所选的断路器进行校验，通过断路器的短路电流Ik二6.63A,所 选断路器的额定开断电流为31.5KA,故断流能力满足要求。所选断路器的 额定关合电流，即动稳定电流为40KA,流过断路器的冲击电流为16.91KA, 所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。最后 进行热稳定校验

42、，设后备保护动作时间为1.9s,所选断路器的分闸时间为 0. 1OS ,选择熄弧时间为0. 03s ,则短路持续电流时间 / = 1.9+0.15 + 0.03 = 2.08s 短路热效应 Qk = f2t = 8.412 x 2.08 = 147.1 KA2.s所选断路器允许的热效应Z2r = 31.52 x 4 = 3969/CA2.5, B|J I2tQK ,热稳定也 满足要求，以上各种参数校验均满足要求，故选择ZN65A-12/T630-25断路 器。(四) 隔离开关的选择1 隔离开关的作用它的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明 显的断口。隔离开关无灭弧装置，和断

43、路器配合使用时，合闸操作应先和 隔离开关，后合断路器，分闸操作应先断开断路器，后断开隔离开关。运 行中必须严格遵守''倒闸操作规定”，并应在隔离开关与断路器之间设置闭 锁机构，以防止误操作。隔离开关按电网电压，长时最大工作电流及环境 条件选择，按短路电流校验其动、热稳定性。2.35KV侧隔离开关的选择为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀 闸，该隔离开关安装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为35KU,因此所选的隔离开关的额定电压Ue>35KV ,而且隔离开关的额定电流大 于流过断路器的最大持续电流2皿殆“昨KASS因此选择GN27-40. 5型接

44、地高压隔离开关，其主要参数如下表6. 3： 表6. 3 GN27-40. 5型接地高压隔离开关主要参数：型号额定 电压(KV)最大工 作电压(KV)极限通过电 流(KA)ir3接地 刀闸(A)有效 值峰值GX27-40. 540. 5125040. 52850202000下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔离开关的短路冲击电流 ish-10. 29KA ,所选择的隔离开关的动稳定电流即极限通过电流的峰值50KA,即因此动稳定满足要求。该隔离开关允许的热效应Irt = 202 x 2 = 800 KA2.s 短路时的热效应 Q = f2t = 5.12x 2.08 = 54心即 800>

45、;54.1,热稳定满足要求，经过以上校验，所选隔离开关满足要求，故 确定选用GN27-40. 5型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机 构。3.10KV侧隔离开关的选择为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀 闸，该隔离开关安装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为6KU,因 此所选的隔离开关的额定电压Ue>10KV,而且隔离开关的额定电流大于流 17 5?过断路器的最大持续电流/max = 1.05 x= 0.7228KA = 722.8A ,因此 V3 xlO.5选择GN30-12型接地高压隔离开关，其主要参数如下表6. 4：表6.4 GN30-12型接地

46、高压隔离开关主要参数:型号额定电压KV额定电流A允许的热效应曲£动稳定电 流KAGN30-121212503200100-21-下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔离开关的短路冲击电流 ish二16.91KA,所选择的隔离开关的动稳定电流为100曲，即 ,因此 动稳定满足要求。该隔离开关允许的热效应为3200K4.短路时的热效应 Qk = I 2t = 8.412 x2.08 = 147.11 /C42.5 即 3200X147.11 ,热稳定满足要求，经 过以上校验，所选隔离开关满足要求，故确定选用GN30-12型高压隔离开 关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。（五）电压互感

47、器和电流互感器的选择互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、 继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反应电气设备的正常运行和故障 情况。互感器的作用是：（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标 准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结 构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。（2）使二次设备与高电压部分隔离, 且互感器二侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。1 电压互感器的选择变电站的每组母线上均安装电压互感器，电压互感器应按工作电压来 选择：一般电压互感器一次绕组所接电网的电压f/皿应在（0.81.2） g 范围内变动，即应满足：0.8vl<（/

48、Vy<1.2i/jVI,本设计中根据主变的参数 选择的电压互感器的型号为：35KV电压互感器选择JDZX9-35Q, 10KV电 压互感器选择JDZX9-12G。下面以JDZX9-35Q为例，该互感器用于35KV、50HZ输电线路作电压测 量和接地保护用。JDZX9-35Q为接地电压互感器，该二型产品均由器身、 储油柜、高低压引出瓷套、二次接线盒、变压器油等组成，系油纸绝缘结 构。一次、二次线圈为宝塔结构，铁芯由冷轧硅钢片叠成壳式，整个器身 固定在箱盖上，置于变压器油中。该互感器参数如下表6. 5：表6. 5 JDZX9-35Q型互感器参数:型号额定一 次电压（KV）定次压m 额二电二次

49、绕组额定输出（VA）额定绝 缘水平（KV）油 重 Kg总重Kg0.20.53P极限 输出JDZX9 -35Q350. 175150500100040. 5/95/18535115根据变电站的设计要求，选择准确级为0.5级的。2 电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保 护和自动装置的要求。(1) 35KV电流互感器的选择型号为LZZBJ7-35,变比选择800/5。(2) 10KV电流互感器的选择型号为LZZBJ9-12,变比选择为300/5。 10KV电流互感器参数如下表6. 6：表6. 6 LZZBJ9-12型电流互感器参数:型号额定工 作电压额定 最大

50、 电压频 率额定一 次电流额定二 次电流1S短时 电流动稳定 电流LB7-110W35/V 3126KV50HZ600-800A5A>457C4100KA(六) 电抗器的选择1 普通电抗器的选择原则(1) 电抗器儿乎没有过负荷的能力，所以主变压器或出线回路的电抗 器，应按回路最大工作电流选择，而不能用正常工作电流选择。(2) 变电站母线分段回路的电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二 级负荷的要求。2 本设计中电抗器的选择根据本设计中,在10KV母线段加装型号为0KSQ-87. 5(45)/11-4. 5%的 电抗器。J7000先进行电压损失校验：U% = XK%sin<9 = 10

51、%-一x0.6 = 4%(5%,即Ink3000满足要求。热稳定应满足：1辰1斯,其中式中/,给定的热稳定电流；t给定的持续电流；人短路电流的稳定值；一一一短路电流假想作用时间;保护装置动作时间;td断路器分断时间；根据计算，/,77 = 20.4>/w>/r7 = 8.41x1.44 = 122 ,即满足要求。动稳定校验：/#=31.9>, =21.45即满足要求。（七）高压熔断器的选择1熔断器的作用高压熔断器是一种过流保护元件，由熔件与熔管两部分组成。当过载 或短路时，电流增大，熔件熔断，达到切除故障保护设备的U的。熔件通 过的电流越大，其熔断时间越短。电流与熔断时间的关

52、系曲线叫熔件的安- 秒特性曲线。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下熔件不被熔断外， 为了使保护具有选择性，还应使其安-秒特性符合保护选择性的要求。户外 式高压熔断器在变电站中常用与保护电力电容器、配电线路和配电变圧器。2 熔断器的选择熔断器的选择主要指标是指选择熔件和熔管的额定电流，熔断器额定 电流按下式选取式中厶4一熔管额定电流（即熔断器额定电流）；INTe熔件额定电流；I通过熔断器的长时最大工作电流。所选熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不熔断，在 短路电流作用下可靠熔断；要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限 相配合，以免保护装置越级动作，造成停电范围的扩大。本设计中35

53、KV 和6KV中加装高压熔断器，用来保护变压器和电压互感器，采用高压熔断 器的型号为RN2型户外高压熔断器，其基本参数如下表6. 7： 表6.7 RN2型户外高压熔断器基本参数：型号额定 电压(KV)额定电 流(A)三相断流 容量(MVA)最大开 断电流 有效值(KA)开断最大 短路电流 时，最大 电流峰值(A)熔体管 电阻值(Q)RN2-35350. 5100017700100±7RN2-660. 5100085300142±14七、变电站的防雷保护()变电站对直击雷的的防护变电站对直击雷防护主要措施是装设避雷针或避雷线，并配以良好的 接地体。根据高压配电装置技术规程SD

54、J7-79规定：第70条独立避雷针(线)宜设独立的接地装置，独立避雷针不应设 在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜 超过3八否则应釆取均压措施，或铺设砾石或沥青地面第71条35KV及以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。第72条35KV配电装置，在土壤电阻率不大于500CM的地区，允 许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。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 连接的三绕组变圧器的1OKV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。1 装设避雷针(线)的原则-25 -1 所保护对象均应在避雷针（线）的保护范圉之内。2防止避雷针（线）现在受到雷击时对保护对象的闪络（即反击）。此 类放电现象不但会在避雷针（线）与被保护对象之间的空气中发生，而且 还会在它们的地下接地装置间发生。一旦出现反击，高电位就将加到被保 护对象（如电器