110KV终端变电站一次系统设计

1、110kV降压变电所电气初步设计摘要：变电所是电力配送的重要环节，变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，本文设计建设一座110kV降压变电所，主要是对该变电所的电气一次部分进行设计、计算。由于电气主接线是变电所的主要环节，本文选出数个电气主接线方案进行了技术经济综合比较，确定了一个较佳方案，并根据此方案对全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护等，进行了详细的设计和说明。本设计分为两部分：第一部分为设计说明书，说明书中介绍了个所选电气设备型号，技术参数等。第二部分为设计计算书，计算书中主要是对所

2、选短路点进行短路电流计算及设备选型和校验。关键词：变电所 电气主接线 电气设备 配电装置 继电保护110kV Stepdown Substation Electric Preliminary DesignABSTRACT：Substation is the important link of electric power distribution. Designing quality of substation is directly referred to the security, stabilization, flexibility and economical operation of

3、 electric system. In order to feed the evergrowing cities and towns load requirements, enhance the reliability and quality of power supply to consumers, this thesis designs an 110kV stepdown substation and its electric primary part.Due to the fact that main electrical scheme is the main part of subs

4、tation, this thesis synthetically compares several main electrical schemes from technical and economic aspects and picks up one preferable scheme. According to the chosen scheme, detailed design and instruction are carried out about the electric apparatus selection, distribution equipment arrangemen

5、t, relay protection, and so forth.This thesis consist of two parts, the first part is design specification, which introduces the selection electric apparatus type, technical parameter, etc; the second part is design calculation, which conducts short circuit current calculation, equipment lectotype,

6、and verification on the selection short dot.Key Words: substation, main electrical scheme, electric apparatus, distribution equipment,relay protection装订线目录中文摘要I英文摘要.第一部分 设计说明书11 电气主接线设计11.1 变压器的选择11.1.1 主变压器的选择11.1.2 站用变压器的选择11.2 电气主接线概述21.3 110kV侧接线方式的选取31.4 10kV侧接线方式的选取52 短路电流计算82.1 短路电流概述82.2 电网的

7、等值电路图92.3 短路电流计算结果92.3.1 三相对称短路电流计算结果92.3.2 110kV不对称短路计算结果103 电气设备的选择113.1 发电厂主要电气设备113.2 断路器的选择113.3 隔离开关的选择123.4 互感器的选择133.4.1 电流互感器的选择143.4.2 电压互感器的选择143.5 高压熔断器的选择153.6 母线的选择163.7 绝缘子和穿墙套管的选择164 继电保护规划175 防雷规划186 配电装置规划216.1 配电装置概述216.2 配电装置设计22第二部分 计算书251 短路电流计算251.1 等值电路图251.2 参数化简251.3 短路电流的计

8、算261.3.1 三相对称短路261.3.2 110KV侧不对称短路322 电气设备的选择352.1 断路器的选择352.1.1 110kV侧断路器的选择352.1.2 10kV侧断路器的选择372.2 隔离开关的选择412.2.1 110kV侧隔离开关的选择41 10kV侧隔离开关的选择422.3 互感器的选择442.3.1 110kV侧互感器的选择442.3.2 10kV侧互感器的选择452.4 母线的选择492.4.1 110kV侧母线的选择492.4.2 10kV侧母线的选择51参考文献56附录57附录1 英语原文57附录2 汉语翻译61附录3 变电所电气主接线图65附录4 继电保护装

9、置配置图66第一部分 设计说明书 1 电气主接线设计1.1 变压器的选择1.1.1 主变压器的选择根据原始资料：1.变电所类型：110KV终端变电站 2.电压等级: 110/10 kv 3.负荷情况： 10kv侧： 最大负荷： 26MW 最小负荷：15MW cos=0.85 Tmax=5000h 负荷类型：一、二类，90变压器采用有载调压双绕组电力变压器，为了满足用户最大负荷，则计算变压器容量为: Se=26MW/0.85=30588KVA同时给变压器留有一定的裕度则取： Se=30588*1.2=36706KVA现有三种方案： （1）、根据负荷要求选用一台变压器，型号为三相双绕组SZ1040

10、000KVA/110。 （2）、根据负荷要求选用两台变压器，型号均为三相双绕组SZ1040000KVA/110。 （3）、根据负荷要求选用两台变压器，一台型号为SZ1040000KVA/110，另一台型号为SZ1020000KVA/110。现对三种方案进行比较：优点缺点方案一价格经济，满足符合需求，能够良好的给用户供电。若一台机故障时没有备用变压器。方案二互为备用，平时正常运行，当一台故障时，另一台能够承但变电站的全部负荷。造价昂贵方案三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，其站用部分负荷则由完好的另一台变压器承担。在系统N-1方式下运行不能满足负荷要求同时若一台机

11、故障时则要求切除相应线路，造成部分地区停电现象。为了满足系统N1的运行方式，以保证电网安全运行为前提，故选择方案二。查35-110kV变电所设计规范选择SZ1040000/110型号的变压器，连接组别为YN，d11。其技术参数： 表1-1 所选主变压器的技术参数额定容量（KVA）额定电压（KV）阻抗电压（%）空载损耗（KW）空载电流（KA）连接组别频率高低40000110±8×1.25%10.510.540.40.58%YNd1150HZ主变压器的接地方式采用直接接地方式，此接地方式过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备造价，经济效益显著。变电所绕组连接方式：变压器绕组的连

12、接方式必须和系统电压相位一致。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和，我国110kV及以上电压，变压器绕组采用Y连接。35kV亦采用Y连接。35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。所以本设计110kV侧、10kV侧绕组分别采用Y、连接。1.1.2 站用变压器的选择因站用负荷较重要，为提高站用电的可靠性和灵活性，需装设一台站用变压器。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用。根据要求站用变容量按主变容量的（0.51.0）%进行选择, 这里应该取1.0%进行计算以确保站用电。S=40000×1.0%=400KVA。考虑到目前我

13、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标，可选用干式变压器。站用变压器的技术参数如下表所示： 表1-2 所选站用变压器的技术参数型号额定容量连接组标号额定电压（kV）损耗（kW）阻抗电压（%）空载电流高压低压空载负载SG10-400/10400Y,yn0100.40.805.2241.31.2 电气主接线概述 在发电厂和变电所中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能生产、汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路被称为电气一次系统，又叫做电气主接线。用规定的设备图形和文字符号，按照各电

14、气设备实际的连接顺序而绘成的能够全面表示电气主接线的电路图，称为电气主接线图。发电厂、变电站的电气主接线可有多种形式。选择何种电气主接线，是发电厂，变电站电气部分设计中的最重要问题。主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接影响。对电气主接线设计的基本要求是可靠性、灵活性和经济性。（1）可靠性要求供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，现在已经可以进行定量的评价。电气主接线不仅能保证在正常运行时，还要考虑到检修和事故时，都不能导致一类负荷停电，一般负荷也要尽量减少停电时间。为此，应考虑设备的备用

15、，并有适当的裕度，此外，选用高质量的设备也能提高可靠性。（2）灵活性要求满足调度时的灵活性要求，灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，灵活地调配电源盒负荷，满足系统正常运行的需要；满足检修时的灵活性要求，在某一设备需要检修时，应能方便地将其退出运行，并使该设备与带点运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员检修时方便和安全；满足扩建时的灵活性要求，从初期的主接线过度到最终的主接线，每次过渡都应比较方便，改建的工程不大。（3）经济性要求在主接线满足必要的可靠性和灵活性的前提下，应尽量做到经济合理。努力节省投资，高压设备的数量力求较少，不必有多余的设备，减少出线电缆的截面，继电保护和二次回路不过分复杂

16、，以节省二次设备和控制电缆，主变压器的型号、容量、台数的选择要经济合理，尽量少占土地。1.3 110kV侧接线方式的选取方案一 单母线分段兼旁路接线接线特点:优点:当检修在一出线断路器时，可不中断该路的供电，即合上旁路断路器两侧隔离开关后再合上该断路器，使旁路母线带电，再合上欲检修的出线断路器所在回路的旁路隔离开关，然后断开被检修的断路器及其两侧的隔离开关，对其进行检修，在正常运行情况下，旁路母线不带电，主接线系统可并列运行也可分列运行，运行方式比较灵活，这种接线方式广泛应用于出线回路不多的场合。缺点:配电装置布置稍复杂，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资。这种接线除非供电可靠性有特殊需

17、要时才应用。方案二 单母线分段接线接线特点：优点：用断路器把母线分段后，重要负荷可分别从两段母线上个引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。而且单母线分段接线接线简单，经济方便，可靠性适中。当110kV配电装置总出线回路数为34回时适用。缺点：单母分段供电无单母线分段间旁路接线可靠性高。当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时，自动或手动跳开分段断路器，仅能保证一半线路的供电。扩建时需向两个方向均衡扩建。方案一中采用单母线分段带旁母接线虽调度灵活，运行可靠性高，但投资较大、接线复杂。方案二中采用单

18、母线分段，该接线简单清晰，投资略小。并且把两个供电系统的四回进线分别接于隔离开关的两侧，提高了供电的可靠性。综合考虑，选择方案二。1.4 10kV侧接线方式的选取方案一 单母线接线接线特点：优点：单母线接线的主要优点是接线简单清晰，所用电器设备少，操作方便，便于扩建，配电装置造价便宜。缺点：单母线接线可靠性不高，不够灵活。母线和母线隔离开关故障或检修时全部回路均需停电，任一断路器检修时，其所在回路也将停电。只能用于某些出线回路较少。方案二 单母线分段接线单母线接线特点及接线图详情见2.1所述。10kV侧在方案一中采用单母线接线，方案二中采用单母分段，增加了一个断路器和两个隔离开关，增大了供电的

19、可靠性。经比较，故采用方案二。2 短路电流计算2.1 短路电流概述 “短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓的短路是指电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相碰触。电网正常运行的破坏大多数是由短路故障引起的，危害很大。 （1）形成短路的原因 电气设备载流部分绝缘的损坏是形成短路的主要原因。绝缘材料因时间太长而老化、操作过电压或雷击过电压、机械力损伤等，均可导致电气设备绝缘的损坏。此外，人员的不正确操作，如带负荷拉刀闸、未拆除接地线就送电等，也是造成短路的重要原因。还有暴风雪、冰雹以及地震等自然灾害和动物误碰，也常常导致短路故障。（2）短路的危害短路对电力系统的正常运行和电气

20、设备有很大的危害。在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程使短路回路的短路电流值大大增加，可能超过该回路额定电流许多倍；短路发生时要产生很大的点动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其他元件收到损害和破坏，甚至引发火灾事故；短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源停电范围越大，造成的损失也越大。（3）短路的类型短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称性短路，造成的危害最为严重，但发生三相短路的机会较少。其他种类的短路都属于不对称短路，产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘火相对地绝缘损坏。其中单项短路发生的机会最多，约占

21、短路总数的70%以上。电力系统中发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般情况下特别是远离电源的工厂供电系统中，三相短路等的短路电流最大，因此造成的危害也越大，为了使电力系统的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择和校验电气设备的短路计算中，以三相短路计算为主。（4）短路电流计算的目的短路问题是电力技术方面的基本问题之一。为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关

22、断路器跳闸。继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。2.2 电网的等值电路图 经过求解各个电气元件的阻抗值，可得该电网的等值电路图如下所示： 110KV 10KV S 0.336830.18 0.33683 . . . 图2-1 电网等值电路图2.3 短路电流计算结果2.3.1 三相短路电流计算结果为校验各种电气设备，必须找出可能出现的最严重的短路电流。经分析，发现在空载线路上且恰好当某一相电压过零时刻发生三相短路，在该相中就会出现最为严重的短路电流。根据本变电所电源侧的发展规划，计算出系统最大运行方式下的短路电流，其三相短路电流计算结果如下表所示： 表2-1 三相短路电流

23、计算结果短路地点系统运行方式单台主变运行时参考值（一次值；单位kA）两台主变并列运行时参考值分流值（一次值；单位kA）冲击电流d1大方式I=2788.89小方式I=2415.18d2大方式I=971.3小方式I=841.15d3大方式I=971.3小方式I=841.15d4大方式I=1440.81I=720.4小方式I=1247.7I=623.87两相短路、两相短路接地和单相短路，都属于不对称短路故障。发生不对称短路的机会远比发生三相短路的机会多，尤其是单相短路（接地）故障，约占全部短路故障中的70%以上。不对称短路的计算，一般都采用对称分量法和正序增广网络法。 各电压等级的最大短路电流均在断

24、路器一般选型能力（20kA）之内，所以不必采用价格昂贵的重型设备或者采取限制短路电流的措施。3 电气设备的选择3.1 发电厂主要电气设备在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备。根据它们在运行中所起作用不同，通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。直接参与生产、变换、传输、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备。主要有进行电能生产和变换的设备、接通断开电路的开关电器、限制过电流或过电压的设备、载流导体及其绝缘设备等。为了保证电气一次设备的正常运行，对其运行状态进行测量、监视、控制、调节、保护等的设备称为电气二次设备。主要有各种测量表计、继电保护及其自动装置

25、、直流电源设备等。不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此它们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，在选择它们时的基本条件是相同的，这些设备的任务是保证变电所安全、可靠的供电，即按正常工作条件选择，按短路条件校验其动稳定和热稳定，对于断路器、熔断器等还要校验其开断电流的能力。并且在此前提下，适当地留有裕度，力求在经济上进行节约。3.2 断路器的选择高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它既可以在正常情况下接通或断开电路，又可以在系统故障情况下自动地迅速断开电路，断开电路时会在断口处产生电弧，为此断路器设有专门的灭弧装置，灭弧能力是断路器的核心性能。其选择的好

26、坏，不但直接影响变电所正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分析。断路器的种类很多。按其采用的灭弧介质分有油（oil）断路器，六氟化硫（SF6）断路器，真空（vacuum）断路器，以及压缩空气断路器、磁吹断路器等。按安装场所又分为户内式和户外式。其应用最为广泛的是油断路器。而油断路器按其油量多少和油的功能分为多油（high-oil content ）少油（low-oil content）两大类。多油断路器的油量多，其油一方面作为灭弧介质，另一方面又作为相对地（外壳）甚至相与相之间的绝缘介质。少油断路器的油量很少，其油只作为灭弧介质，其外壳通常是带电的。一般35KV及以下的户内配电装

27、置中现在都采用少油断路器。断路器的全型号表示的含义： S少油式 D多油式 Z真空式 G改进式 LSF6式 N户内式W户外式断路器的选择内容包括：（1）选择型式；（2）选择额定电压；（3）选择额定电流；（4）校验开端能力；（5）校验动稳定；（6）校验热稳定。其断路器的选择如下表所示： 表3-1 断路器选择结果设备选型计算数据技术数据UN（kV）Igmax（A）Qk（kA2s）UN（kV）IN（A）（kA2s）LW4-110/1000110110.2240.38611010001024ZN10-10I/63010285.279425.662106305123.3 隔离开关的选择隔离开关俗称刀闸，它

28、主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修其结构特点断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置因此它不允许带负荷操作。然而可通断一定的小电流。隔离开关按安装地点，分户内式和户外式两大类。隔离开关没有灭弧装置，故无开断电流技术数据。隔离开关的用途有以下几个方面：(1)隔离电压。在检修电气设备时，将隔离开关打开，形成明显可见的断点，使带电部分与被检修部分隔开，以确保检修安全。（2）可接通或断开很小的电流。如电压互感器回路，励磁电流不超过2A的空载变压器回路及电容电流不超过5A的空载线路等。（3）可与断路

29、器配合或单独完成倒闸操作。隔离开关的型号表示的含义： W户外式 N户内式 D带接地刀闸式 G改进式隔离开关的选择方法可参照断路器，其内容包括：（1）选择型式；（2）选择额定电压；（3）选择额定电流；（4）校验动稳定；（5）校验热稳定。隔离开关的选择如下表：表3-2 隔离开关选择结果电压等级型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）110kVGW7-110D1106005514（5）10kVGN6-10T104005214（5）3.4 互感器的选择互感器既是电力系统中一次系统与二次系统间的联络元件，同时也是隔离元件。互感器可分为电流互感器和电压互感器，它们既是电力系统

30、中一次系统与二次系统间的联络元件，同时也是隔离元件。它们将一次系统的高电压、大电流，转变为低电压、小电流，供测量、监视、控制及继电保护使用。互感器的具体作用是：（1）将一次系统各级电压均变成100V（或对地100V/）以下的低电压，将一次系统各回路电流均变成5A（或1A、0.5A）以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、系统化、标准化。（2）将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证了二次设备及人员的安全。为使电力系统正常运行并保证电能质量，且在短路后迅速将故障元件切除不致使故障范围扩大，必须通过二次设备以实现测量、控制、监察及保护，二次设备的输入信

31、号由互感器取得，互感器在主接线中的配置，总是与一次设备运行要求及主接线形式有关。无论是电压互感器还是电流互感器，都要求二次侧有一点可靠接地，以防止万一互感器绝缘损坏，高电压会窜入二次回路危及二次设备和人身的安全。3.4.1 电流互感器的选择电流互感器包括一次绕组，二次绕组及铁芯，一次绕组线径较细而匝数很少，二次绕组则较细很多，一次绕组串联接入一次电路，通过一次绕组的电流，只取决于一次回路负载的多少与性质，而与二次侧负载无关，而其二次电流在理想情况下仅取决于一次电流。正常工作时，电流互感器二次侧接近于短路状态。在所有支路均应按测量及继电保护要求，装设相应的电流互感器。在发电机、主变压器、大型厂用

32、变压器和110kV及以上大接地电流系统各回路中，一般应三相均装设电流互感器，而对于非主要回路一般仅在A、C两相上安装。一般采用双铁芯或多铁芯的电流互感器，可分别供给测量和保护使用。有些35kV及以上等级断路器两侧套管内装有电流互感器，就不必另外装设了。选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体条件确定互感器的结构类型、准确等级、额定电流比K；其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路连接导线的截面积；最后校验其动稳定和热稳定。电流互感器的型号的表示和含义： L电流互感器 A穿墙式 C瓷绝缘或瓷箱串级式 D、P差动保护用 W户外型或防污型 J加大容量 B保护用或防爆型 F复匝式 M母

33、线型 Z浇注绝缘式电流互感器的选择如下表： 表3-3 电流互感器选择结果安装地点（母线）型号额定电流比1s热稳定倍数动稳定倍数110kVLCWD-1101000/57513010kVLBJ-10300/51001803.4.2 电压互感器的选择电压互感器（又称PT）是将高电压变成低电压的设备，分为电磁式电压互感器和电容分压式互感器两种。电压互感器的配置原则为工作母线和备用母线都应装一组三绕组电压互感器，母线如分段应在各分段上安装一组三绕组电压互感器。普通电能测量选用0.5级。335kV电压互感器高压侧一般经隔离开关和高压熔断器接入高压电网，低压侧也应装低压熔断器。110kV及以上的电压互感器可

34、直接经由隔离开关接入电网，不装高压熔断器。380kV的电压互感器可经熔断器直接接入电网，而不用隔离开关。工作母线和备用母线都应装设一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。母线如分段应在各分段上各装一相三绕组电压互感器。35kV以上无电源使不装，有电源时，可装一台单相双绕组或单相三绕组电压互感器。110kV及以上线路，为了节约投资和占地，载波通信和电压测量课公用耦合电容，故一般选择电压电容分压式电压互感器。电压互感器的选择内容包括：根据安装地点和用途，确定电压互感器的结构类型、接线方式和准确级；确定额定电压比；计算电压互感器的二次负荷，使其不超过相应准确度的额定容量。电压互感器的型号的表示和含义

35、： J、Y电压互感器 D单相 S三相 W五柱三绕组 R电容型 G干式 Z环氧浇注绝缘 F测量和保护二次绕组分开 电压互感器的选择如下表：表3-4 电压互感器选择结果安装地点型号一次线圈二次线圈辅助线圈最大容量（VA）重量（kg）110kV母线YDR-110100/0.1/0.1120010kV母线JSJW-1010/0.1/0.1/39601903.5 高压熔断器的选择熔断器是用于保护短路和过负荷的最简单的电器。其容量小，保护性差，仅用于35kV及以下电压等级，在发电厂中主要用于电压互感器短路保护。熔断器的核心部件是装于外壳中的熔体。保护电压互感器的高压熔断器，一般选型，其额定电压应高于或等于

36、所在电网电压的额定电压(但限流式则只能等于电网电压)，额定电流通常均为0.5A，其开断电流。熔断器的型号的表示和含义： R熔断器 N户内 W户外 高压熔断器应根据额定电压、额定电流、型式种类、开断电流、保护的选择性等进行选择。高压熔断器的选择如下表所示：表3-5 高压熔断器选择结果安装地点型号最大切断电流（KA）备注10kV母线RN217保护屋内TV3.6 母线的选择为了汇集、分配和传输电能，常常需要设置母线。变电站屋内和屋外配电装置的主母线、变压器等电气设备与配电装置母线之间的连接导线、各种电器之间的连接导线，统称为母线。母线的选择内容包括：（1）确定母线的材料、截面形状、布置方式；（2）选

37、择母线的截面积；（3）校验母线的动稳定和热稳定；（4）对重要的和大电流的母线，校验其共振频率；（5）对于110KV及以上母线，还应校验能否发生电晕。其选择情况如下表所示：表3-6 母线选择结果电压等级选择结果 计算结果型号S（mm2）Ial（A）S（mm2）Igmax(A)110kV侧LGJ150315146.96110.2210kV侧矩形2（）28401616.6271212.473.7 绝缘子和穿墙套管的选择 110KV及35KV母线均为软导体，故需要户外悬式绝缘子，按照以往经验，110KV通常选为8片，而35KV则选为3片；无需穿墙套管。10KV母线为户内矩形硬导体，需要支柱绝缘子和穿墙

38、套管。支柱绝缘子应按安装地点和额定电压选择，并进行短路动稳定校验；穿墙套管应按安装地点、额定电压和额定电流选择，并按短路电流进行动、热稳定校验。其选择情况如下表所示：表3-7 绝缘子与穿墙套管选择结果类别型号高度（mm）机械负荷（kg）支柱绝缘子ZNA-10125375穿墙套管CLB-1105057504 继电保护规划继电保护装置是电力系统中重要的组成部分，是保证电力系统安全和可靠运行的重要技术措施之一。在现代化的电力系统中，如果没有继电保护装置，就无法维持电力系统的正常运行。继电保护的任务和作用如下：（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于

39、继续遭到破坏，保证其他无故障元件迅速恢复正常运行。（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据不正常运行情况的类型和电气元件的维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动进行调整，允许带有一定的延时。（3）与电力系统中其他自动装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。电力系统各电气元件之间通常用断路器互相连接，每台断路器都装有相应的继电保护装置，当发生故障时可以向断路器发出跳闸脉冲，切除故障部分，其余部分仍能正常运行。动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。在电力系统中，为了使故障能可靠地被

40、切除，一个电气元件通常装有多套保护装置，人们将这些保护分别称为主保护和后备保护。反应被保护元件上的故障，并能在较短时间内将故障切除的保护称为主保护；后备保护就是在主保护不能动作时，动作将故障切除。根据保护范围和装置的不同有近后备和远后备两种方式。继电保护的基本原理是利用被保护线路或者设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，启动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。保护装置一般由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件三部分组成。本变电站继电保护配置如下：（1）变压器保护装置设置：按照继电保护和安全自定装置技术规程的要求，并考虑到采用微机保护的具体情况，采用双主双后的配置方

41、式：差动保护、复合电压闭锁的过电流保护、过负荷保护、零序过电流保护及瓦斯、油温、油位、绕组温度、压力释放等非电量保护。（2）110kV线路保护设置：设置距离保护，以差动保护为主保护，以电流保护为后备。所谓距离保护，就是指反应保护安装处至故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定动作时间的一种保护装置，短路点越靠近保护安装处，其测量阻抗就越小，则保护的时限就越短；反之，短路点越远，其测量阻抗就越大，则保护动作时间就越长，这样保证了保护有选择性地切除故障线路。所谓纵联差动保护，是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位的原理构成的。为此，在线路两端安装了具有相同型号和变比的电流互感器，将线路两端

42、电流互感器二次侧的同名端连接在一起。110kV线路保护设置：设置差动保护瞬时动作于跳闸；过流保护为后备保护，动作时间t0=0.5秒。（3）10kV线路保护设置：设置两断式电流保护。5 防雷规划电力系统中电气设备的绝缘会受到两种过电压的危害：一种是外部过电压，又叫大气过电压，是由雷电活动所引起的过电压；另一种是内部过电压，是由开关操作和系统故障而引起的过电压。无论哪种形式的过电压，都会对设备绝缘构成威胁。如果过电压使设备绝缘击穿，由于电气设备本身还带有工频交流电压，则当短暂过电压引起的击穿电流过去之后，工频交流电也将流过其击穿通道，从而造成短路事故。为此，对电气设备必须加装必要的过电压保护设施。

43、（1） 对直击雷的防护措施：通常采用避雷针、避雷线进行保护。（2） 对感应雷的防护措施：较低电压等级的电气设备及母线，因其绝缘水平较低，不可太靠近容易引雷的物体，以免发生“反击”；采用避雷器泄放感应过电压。（3） 对雷电侵入波的防护措施：主要为安装多组避雷器。另外，其进线断保护有利于减少雷电侵入波的危害。（4） 对内部过电压的防护措施：采用灭弧性能良好不重燃的断路器、限制工频电压升高的并联电抗器、保护间隙、限制内部过电压的磁吹避雷器、阻尼电阻、电容器以及合理的运行操作方式避免发生谐振等。变电站是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。线路雷害事故往往只导致电网工况的短时恶化，变电所的雷害事故就要

44、严重得多，往往导致大面积停电。其次，变电设备的内绝缘水平往往低于线路绝缘，而且不具有自恢复功能，一旦因雷电过电压而发生击穿，后果十分严重。不过另一方面，变电站的地域比较集中，不像线路那样绵亘延伸，因而也比较容易加强集中保护。总之，变电站的防雷保护与输电线路相比，要求更严格、措施更严密、可靠。变电所中出现的雷电过电压有两个来源：（1）雷电直击变电所；如果让雷电直接击中变电所设施的导电部分，则出现的雷电过电压很高，一般会引起绝缘的闪络或击穿， 所以必须装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护，让变电所中需要保护的设备和设施均处于其保护范围之内。按照安装方式的不同，要将避雷针分为独立避雷针和装设在配电装置

45、构架上的避雷针两类。（2）沿输电线路入侵的雷电流电压波。如果在靠近变电所的线路上发生绕击或反击，进入变电所的雷电过电压的波前陡度和流过避雷器的冲击电流幅值都很大，对于那些未沿全线架设避雷线的35KV及以下的线路来说，首先必须在靠近变电所12km的线段上加装避雷线，使之成为进线端；对于全线有避雷线的110KV及以上的线路，也必须将靠近变电所的一段长2km的线路划为进线断。在一切进线断上都应加强加强防雷错书、提高耐雷水平，尽量减少在这一段线路上出现绕击或反击的次数。进入变电所的雷电过电压波将来自进线断以外的线路，它们在流过进线断时将因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；利用进线断来限制

46、流过避雷器的冲击电流幅值。雷电在通常情况下，都是向地面上高耸的物体，特别是金属物体放电。因此，在适当的位置装设适当高度的避雷针（线），就可以主动引导雷电向其放电，并通过接地装置将电荷泄入大地中，从而使电气设备或建筑物不致遭受雷击的危害。避雷针（线）能够提供一个空间保护范围。如果被保护的物体处在这个空间范围内，一般不会遭到雷击。避雷针（线）由接闪器、接地引下线和接地体（接地装置）三部分组成。避雷器实质上是一种放电器，其一端接某一相带电导体，另一端接地。正常运行时，避雷器的电阻呈无限大状态，不会对地短路；当雷电侵入波沿线路进入发电厂或变电所时，避雷器的电阻自动变得很小，使巨大的雷电冲击电流顺利入地

47、，此时避雷器两端电压并不高，不会危及被保护设备的绝缘。冲击大电流过后，在一小段时间内，由线路正常工作电压驱动的电流也经过避雷器入地。这时避雷器自动恢复成很大的电阻，于是电力系统又恢复了正常运行。避雷器与其所保护对象必须用伏秒特性来互相配合，才能达到预期效果。所谓伏秒特性就是避雷器或设备绝缘材料在一定电压波形作用下，击穿电压的峰值与击穿延迟时间的关系曲线。对电气设备最危险的是谐振过电压。在绝缘配合中并不考虑谐振过电压，否则代价太高了，而应在系统设计和运行中避免和消除产生谐振的条件。常见的避雷器有保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器及金属氧化锌避雷器。应用最为广泛的是阀式避雷器和氧化锌避雷器。根据电力

48、设备过电压保护设计技术规程的要求，变电站的每组母线上，都应安装避雷器，作为防止高压雷电波沿架空线路、设备侵入变电站的最主要措施。据变电站设备要求及主接线形式应在下列点装设避雷器：110KV、35KV、10KV母线各段母线上，主变中性点接地处。避雷器的选择应尽量按以下三个方面选择：(1) 按额定电压选择：避雷器的额定电压必须大于或等于安装处的电网额定电压。(2) 按工作环境温度选择：选择工作环境温度在-40至+40之间，适用高寒、高温工作环境设备。(3) 应首先采用高新技术产品，并有一定可靠运行记录的新产品。选用通流能力强，工频续流小，放电时间短，稳定性高，残压低的避雷器。 随着金属氧化物避雷器

49、的不断推广，我国绝大多数变电站已逐步用金属氧化物避雷器来替换掉原来的阀型避雷器，但也有不少变电站仍采用阀型避雷器。金属氧化物避雷器除了有较理想的非线性伏安特性外，还有不少优点。一是无间隙。在工作电压下，金属氧化物避雷器实际上相当一绝缘体，因而工作电压不会使氧化锌阀片烧坏，同时，因无间隙，故大大改善了陡波下的响应特性。二是无续流，故只要吸收过电压能量即可，这样，对金属氧化物避雷器的热容量的要求比阀型避雷器低得多。三是电气设备所受过电压可以降低。虽然10kA雷电流下的残压值两种避雷器相同，但阀型避雷器只在串联间隙放电后才可将电流泄放，而金属氧化物避雷器在整个过电压过程中都有电流流过，因此降低了作用

50、在变电站电气设备上的过电压。四是通流容量大，可以用来限制内部过电压。其次，金属氧化物避雷器体积小，重量轻，结构简单，运行维护方便，使用寿命也长，所以本设计中采用金属氧化物避雷器。本设计采用110kV配电装置构架上设避雷针，10kV配电装置设独立避雷针进行直接雷保护。为了防止反击，主编构架上不设置避雷针。在避雷器的选择上考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于磁吹避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本设计线路中采用氧化锌避雷器。其选择情况如下表所示：表5-1 避雷器选择结果电压等级（KV）型号额定电压（KV）工频放电电压（kV）预放电时间1.520的冲击放电电压不大

51、于（kV）110Y10W5-11011025534510FZ-10102645变压器中性点保护：由于本设计变压器中性点直接接地，在正常运行情况下，中性点将受到大气过电压和单相接地时暂时过电压的作用，所以，对于变压器中性点也应进行相应得避雷保护。对于本变电所的变压器中性点所选的保护避雷器为：FZ-110J。6 配电装置规划6.1 配电装置概述配电装置是发电厂的重要组成部分。它是由各种开关电器、保护电器、测量电器、母线和必要的辅助设备根据主接线图中的连接顺序组装而成，用来对电能进行汇集、分配和控制。配电装置分为屋内配电装置和屋外配电装置。在现场组装的配电装置，又称为装配式。在工厂预先把各种电器安装

52、在柜（屏）中，成套运至安装地点，则称为成套配电装置。此外还有新型的SF6全封闭组合电器构成的配电装置。屋内配电装置的特点是： (1) 由于允许安全净距小，可以分层布置，故占地面积较小；(2) 维修、操作、巡视在室内进行，比较方便，且不受气候影响；(3) 外界污秽空气不会影响电气设备，维修工作可以减轻；(4) 房屋建设投资较大。但35kV及以下电压等级可采用价格较低的户内型设备，减少一些设备投资。屋外配电装置的特点是： (1) 土建工程量和费用较少，建设周期短；(2) 扩建方便；(3) 相邻设备之间的距离较大，便于带电作业；(4) 设备露天运行条件较差，须加强绝缘；(5) 占地面积大；(6) 天气变化对设备维修和操作有较大影响。 成套配电装置的特点是： (1) 电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小，(2) 所有电器元件已经在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁。(3) 运行可靠性高，维护