采用半屋内GIS配电装置的TQ化肥厂kV降压变电所设计-毕业设计论文

摘要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计建设一座采用屋内GIS配电装置的TQ化肥厂110kV降压变电所。首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。同时在设计过程中还要进行主变继电保护的整定计算和防雷保护的设计，以保证本变电所能可靠安全的运行。关键词：降压变电所变压器电气主接线短路电流设备选择防雷继电保护

AbstractSubstationisanimportantpartofthepowersystem,whichdirectlyaffectstheentirepowersystem'ssecurityandeconomicoperation.It’sthemiddleparttocontactpowerplantsandtheuser,whichplaystheroleoftransformationanddistributionofelectricenergy.Electricalpowermainconnectionisthemajorcomponentofplantsubstation.Thedevelopmentofmainpowerlineisdirectlyrelatedtothechoiceofalltheelectricalequipment,powerdistributionequipmentlayout,relayprotectionandautomaticdeviceidentification,whichispartofthesizeofinvestmentoftheelectricalsubstationdecisivefactor.Thisdesignisapowerdistributionwiththehouse'sTQGIS110kVstep-downsubstationforfertilizerplant.First,accordingtotheeconomicandreliableoperationandflexiblerequirementsofthemainpowerlineitwillselectvariousvoltagelevelsofwiring,andaftertechnicalandeconomicaspectsinthecomparison,theoptimalflexiblewiringshouldbeselected.

Second,theshort-circuitcurrentcalculates.Accordingtothepointsitcalculatesshortcircuitcurrentandsteady-stateimpactofshort-circuitcurrent,anditssteady-statecurrentandtheimpactofshort-circuitcurrentvalueisobtainedfromthethree-phaseshort-circuitcalculationwhenshort-circuitoccursintheworkingbusofeveryvoltagelevel.Finally,accordingtothevoltageleveloftheratedvoltageandmaximumcontinuousoperatingcurrent,equipmentwillbeselected,andthenchecked.Atthesametimeinthedesignprocessthemaintransformer’srelayprotectionsettingcalculationanddesignoflightningprotectionwillbedonetoensurethesafetyofthereliableoperationofsubstation.Keywords：Step-downsubstationTransformerElectricalpowermainconnectionShort-circuitcurrentEquipmentselectionLightningprotectionRelayprotection

前言经过三年的系理论知识的学习及各种实习操作，并在老师精心培育下，对电力系统各部分有了初步的认识与了解。在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读《电力系统分析》、《发电厂电气主系统》和《电力系统继电保护》以及《高电压技术》等书籍，在指导老师的指导下，经过周密的计算和系统的分析，完成了此次毕业设计。毕业设计是一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，了解变电所设计的基本方法，了解变电所电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后从事供电技术工作奠定基础。目录摘要 Iabstract Ⅱ前言 III1绪论 12负荷分析计算及主变选择 23电气主接线设计 73.1对电气主接线的基本要求 73.2对电气主接线方案的初步设计 73.3几种方案的比较及最终接线 94短路电流计算 114.1画等值电路 114.2计算短路电流 124.3短路电流计算结果汇总 145配电装置的配置及主要电气设备的选择 155.1配电装置的配置 155.2选择导体和电气设备的一般原则 165.3110kV半屋内GIS配电装置的选择 195.46kV高压开关柜的选择 216电气总平面布置设计 317防雷保护设计 348继电保护整定及配置 38结论 45谢辞 46参考文献 47附录Ⅰ外文资料翻译 48A1.1译文：通过分析变压器中溶解气体而进行故障诊断的专家系统 48A1.2原文：AnExpertSystemforTransformerFaultDiagnosisUsingDissolvedGasAnalysis 52

1绪论电力负荷按其重要性可分为三类。一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设备损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。二级负荷：中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。在设计主接线时，对于一类负荷必须要两个独立的电源供电，并且当任何一个电源失去后，能保证对全部一类负荷不间断供电；对于二类负荷，一般要由两个独立电源供电，并且当任何一个电源失去后，能保证对大部分二类负荷的供电；对于三类负荷，一般只需一个电源供电。本变电所为TQ有天附近的大型化肥厂的新建变电所，供给本厂工业及生活用电，为一终端变电所，有两个电压等级，分别为110 kV和6kV。本变电所地位重要，一旦停电会造成化肥厂不能连续生产，生产紊乱，造成经济损失：此外，从电力系统接线图上看本变电所起着联系系统的作用，一定程度上保证了电力系统的稳定。本变电所110kV进出线共有两回，分别与系统S1和S2相连，穿越功率近期5MW，远景10MW；6kV线路近期9回，远景发展2回，每个负荷中都包含有一级负荷。对同名双回线路，应分别接在两段母线上。

2负荷分析计算及主变选择一、变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。(1)主变压器台数：1）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，变电所以装设两台变压器为宜。2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜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。(2)变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。(3)在330kV及以下电力系统中，一般选为三相压器，采用降压结构的线圈，排列成：铁芯—低压—中压—高压线圈，高与低之间阻抗最大。(4)绕组数和接线组别的确定：该变电所有两个电压等级，所以选用双绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV及以上电压等级，变压器绕组都采用YN连接，6kV采用Δ连接。(5)调压方式的选择：普通型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，有载调压变压器可以保证母线电压恒定，保证供电质量，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器副边电压保持一定范围的情况下，有载调压可以解决，因此选用有载调压变压器。(6)冷却方式的选择：主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却等。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。考虑到冷却系统的供电可靠性、要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。综合以上，本变电所为一终端变电所，考虑供电可靠性，采用两台主变压器。最大综合计算负荷的计算：式中——各出线的远景最大负荷；COSΦi——各出线的自然功率因数；Kt——同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在0.8~0.95之间；α%——线损率，取5%.由（2.2）得另由单台故障时（2.3）得查询双绕组电力变压器技术参数表，选择主变为SFZ7-16000/110，油浸风冷有载调压变压器，绕组材料为铜，额定容量为16000kVA，高压侧额定电压为110kV，低压侧额定电压为6.6kV，联接组别YNd11；阻抗电压10.5%。二、站用电设计在有两台及以上主变压器的变电站中，宜装设两台容量相同可互为备用的站用变压器。每台站用变压器容量按全站计算负荷选择。两台站用变压器可分别接自主变压器最低电压不同段母线，如有可靠的10kV~35kV电源联络线时，亦可一台接入联络线断路器的外侧。本变电所没有电源联络线，固本变电所采用两台站用变压器，其容量：50kVA；站用变压器应选用低损耗节能型产品。三、主变中性点接地方式设计1）110kV~500kV侧中性点直接接地。本变电所高压侧为110kV电压等级，可以采用全绝缘。2）6(10)kV~63kV侧中性点不接地或经消弧线圈接地；a、当单相接地故障电容电流采用消弧线圈。b、10kV在局部条件成熟的区域，可试用中性点经低电阻接地方式。的计算方法：架空线：（2.4）式中：系数—有架空地线取3.3；无架空地线取2.7；Ue—线电压kV；L—线路长度km。电缆：（2.5）表2.1：厂站母线增加的电容电流：电网电压kV61035631101816131210先假设本变电所6kV出线都是架空线，则有：（2.6）所以主变低压侧中性点不需要经消弧线圈接地，既不接地。四、无功补偿设计：1）无功补偿关系到电力系统的电压质量、安全及经济运行，无功补偿可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。2）电网的无功补偿应按分层分区和就地平衡原则配置，采取用户端分散就地补偿与地区变电站集中补偿相结合的方式，以利于降低电网损耗和有效控制电压质量。3）220千伏及110千伏变电站，应根据设计计算，配置适当容量的无功补偿装置，并满足在主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95；在低谷负荷时功率因数不应高于0.95，不低于0.92。4）一般情况下，220千伏变电站容性补偿容量按主变压器容量的10%~25%配置；110千伏及以下变电站容性无功补偿容量按主变压器容量的15%~30%配置。机组关停集中地区及电网末端地区新建变电站无功补偿容量宜按高限配置。5）110千伏变电站采用并联电容器补偿，补偿电容器分别安装在6~10千伏的分段母线上。6）变电站中主变低压侧所采用的并联电容器应根据占地、谐波等情况综合考虑，宜优先采用组合式电容器组，单只容量优先采用100千乏。在用地面积受限的地区，也可采用集合式电容组。在谐波严重的地点，宜采用组合式电容器组。7）110千伏变电站无功补偿（《河南电网发展技术原则》）（1）变电站低压电容器补偿按补偿主变损耗、留足备用的原则，经调相调压计算后，宜按如下配置：40兆伏安主变：2.4兆乏+3.6兆乏50兆伏安主变：3兆乏＋4.8兆乏63兆伏安主变：2×4.8兆乏（2）对于电缆出线较多的变电站，应考虑配置适当低压电抗器。本变电所为110kV变电所，则按主变容量的15％~30％来确定无功补偿装置的容量。此设计中主变容量为16000kVA*2=32000kVA，故并联电容器的容量为：4800kVar—9600kVar为宜，在此设计中取9600kVar。并联电容器装置的分组原则：1）并联电容器装置的分组主要由系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。2）对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置，不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同时投切。对于110kV—220kV、主变代有载调压装置的变电所，应按有载调压分组，并按电压或功率的要求实行自动投切。3）终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5％。并联电容器分组方式：1）并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。2）各种分组方式比较a、等差容量分组方式：由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到多种容量组合。既可用比等容量分组方式少的分组数目，达到更多种容量组合的要求，从而节约了回路设备数。但会在改变容量组合的操作过程中，会引起无功补偿功率较大的变化，并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作，断路器的检修间隔时间缩短，从而使电容器组退出运行的可能性增加。因而应用范围有限。b、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组：当某一并联电容器组因短路故障而切除时，将造成整个并联电容器装置退出运行。c、等容量分作方式，是应用较多的分作方式。综上所述，在本设计中，无功补偿装置分作方式采用等容量分组方式。并联电容器装置的接线并联电容器装置的基本接线分为星形（Y）和三角形（△）两种，星形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的相电压，而三角形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的线电压。经常使用的还有由星形派生出来的双星形，以便采用中性线不平衡电流保护，双星形台数为12的倍数，单星形台数为6的倍数。在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。本变电所应采用双星形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于6kV及以上的大容量并联电容器组。电容器个数：9600kVar÷100=96，则电容器个数应该为96个，每段母线装设48个，既共装设8个双星形。中性点接地方式：对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。并联电容器对6kV系统单相接地电流的影响6kV系统的中性点是不接地的，该变电站采用的并联电容器组的中性点也是不接地的，当发生单相接地故障时，构不成零序电流回路，所以不会对6kV系统造成影响。

3电气主接线设计3.1对电气主接线的基本要求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。3.1.1可靠性1)断路器检修时，能否不影响供电。2)断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I类负荷和大部分II类负荷的供电。3)发电厂、变电所全部停运的可能性。4)大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。3.1.2灵活性1)调度灵活2)检修安全、方便3)扩建方便3.1.3经济性1)投资省。2)主接线力求简单，以节省一次设备。3)二次回路简单。4)能限制短路电流，以便选择价廉的设备。5)占地面积小。6)电能损失少。主接线除应满足以上技术经济方面的基本要求外，还应有发展和扩建的可能性，以适应发电厂和变电所可能扩建的需要。3.2对电气主接线方案的初步设计6～220kV高压配电装置的基本接线方式：（1）有汇流母线的接线：单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁路隔离开关等。（2）无汇流母线的接线：变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。6-220kV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。采用分段单母线或双母线的110—220kV配电装置，当短路点不允许停电检修时，一般需设置旁路母线。对于屋内配电装置或采用SF6全封闭电器的配电装置，可不设旁母。35～6kV配电装置中，一般不设旁路母线，因为重要用户多是双回路供电，且断路器检修时间短，平均每年约2～3天。如线路断路器不允许停电检修时，可设置其它旁路设施。6—10kV配电装置，可不设旁路母线，对于初线回路数多或多数线路向用户单独供电，以及不允许停电的单母线、分段单母线的配电装置，可设置旁路母线，采用双母线6—10kV配电装置多不设旁路母线。对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。拟定可行的主接线方案2—3种，内容包括主变的形式，台数以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案。3.2.1110kV侧主接线设计本变电所110kV侧供电线路只有两回，线路较长，故选用单母线分段接线与内桥接线这两种方案进行比较。图3.1内桥接线图3.2单母线分段接线3.2.26kV侧主接线设计6～10kV系统中，出线在6回或以上时一般使用单母线分段接线形式，当用户要求不能停电时可装设旁路母线。故选用手车式单母线分段接线与单母线分段带旁母接线两种方案进行比较决定。图3.3手车式单母线分段接线图4.4单母线分段带旁母3.3几种方案的比较及最终接线表3.1：根据以上几点要求对主接线的初设方案进行比较，结果如下：110kV方案一：为“单母线分段接线”方案二：为“内桥接线”比单母线接线多投入一个断路器和两个隔离开关，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。优点：接线简单、清晰，使用开关量相对较少。线路正常投切或故障切除时不影响其他回路运行，具有一定的可靠性和灵活性。缺点：不适用于主变经常投切的情况，主变投切需要短时停电。6kV方案一：为“手车式单母线分段接线”方案二：为“单母线分段带旁母接线”同上所述，而且由于采用手车式开关柜，供电可靠性进一步提高，检修非常方便，只需要一个备用的手车式断路器即可。优点：具有单母线分段的全部优点，并在检修断路器时不至于中断对用户供电。供电可靠性高。缺点：占地面地大，刀闸多，投资较多。110kV侧只有两条进线，穿越功率并不是很大，且进线线路较长，故障率较高，考虑供电可靠性及经济性，故采用内桥接线。6kV侧方案一比较经济，而且现在多采用手车式开关柜，可靠性也较高，可以满足要求，故采用手车式单母线分段接线。

4短路电流计算4.1画等值电路图:4.1图4.2

图4.3短路电流按短路最严重情况计算。当选择最大运行方式时，短路电流是最大的。上图为短路等值电路及其化简过程，其中K1，K2为高压侧与低压侧三相短路时短路电流最大的点，由于低压侧分列运行发生三相短路时短路电流没有K2点的严重，固不予考虑。下面开始计算各回路电抗（取基准功率Sd=100MVAUd=Uav）根据任务书中的数据及所选变压器的参数有：图4.1中：（4.1）（4.2）（4.3）同理有（4.4）（4.5）此计算过程中略去了各元件的电阻、输电线路的电容和变压器的励磁支路。等值电路的化简如图4.2、图4.3所示，其中：（4.10）等值容量为4.2计算短路电流短路电流的计算方法有：同一变换法和个别变换法。本次计算用同一变换法，将电源合并成，求等值电抗。在合并过程中，需要注意：1)此电源对短路点的短路电流的变化规律是否相同或相近；2)距短路点的电气距离。说明：1)距短路点电气距离相差很大的电源，即使是同类型电源不能合并；2)直接接于短路点的发电机（或发电厂）应单独处理；3)无限大容量电源不能合并，必须单独计算。(4)等值电源的容量等于提供短路电流的所有电源的额定容量之和。对于短路点K1：等值电抗为计算电抗：发电机的纵轴次暂态电抗和归算到发电机额定容量的外接电抗标幺值之和。计算电抗为对于短路点K2：等值电抗为计算电抗为本变电所110kV侧后备保护时间取为4s，6kV侧后备保护时间取为2s。对于短路点K1、K2，由于电源对其的计算电抗Xjs>3.45，近似认为短路电流周期分量的幅值已不随时间变化，则有：110kV侧：6kV侧：4.3短路电流计算结果汇总表4.1：短路电流计算结果：短路点(A)(A)（A）（A）110kV母线1104.31104.31104.32816.06kV母线（并列）11703.711703.711703.729844.4

5配电装置的配置及主要电气设备的选择5.1配电装置的配置发电厂和变电站主接线中，所装开关电器、载留导体以及保护和测量电器等设备，按一定要求建设而成的电工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受电能和分配电能，发生故障时通过自动或手动操作，迅速切出故障部分，恢复正常运行。可以说，配电装置是具体实现电气主接线功能的重要装置。屋内外配电装置的最小安全净距1)最小安全净距的含义是：在此距离下，无论是处于最高工作电压之下，还是处于内外过电压之下，空气间隙均不致被击穿。2)敞露在空气中的屋内和外配电装置的各种间距中，最基本是：A1值：带电部分对接地之间的空间最小安全净距。A2值：不同相带电部分之间的空间最小安全净距。3)B、C、D、E等值均系在A1值基础上再考虑一些其他实际因素得出的。屋内外配电装置间隔的概念1）间隔：配电装置通常由数个不同的间隔组成，所谓间隔是指一个具有特定功能的完整的电气回路，包括断路器、隔离开关、电流互感器、高压熔断器、电压互感器、避雷器等中不同数量的电器设备。一般由架构（屋外配电装置）或隔板（或墙体）来分界，使不同电气回路互相隔离，故称为间隔。2）间隔的类型：根据其功能，间隔可分为进线（发电机、变压器引出线回路）间隔、出线间隔、旁路间隔、母联间隔、分段间隔、电压互感器和避雷器间隔等。对成套式配电装置，如果采用的是高压开关柜，则每个开关柜为一个间隔。3）列：各间隔依次排列起来即为列，屋外配电装置的布置通常按断路器的列数分为单列布置、双列布置和三列布置。采用高压开关柜的屋内配电装置则按开关柜布置的列数分为单列布置和双列布置。配电装置的要求1）配电装置的设计和建设，应认真贯彻国家的技术经济政策和有关规程的要求，特别注意应节约用地，争取不占或少占良田。2）保证运行安全和工作可靠。设备要注意合理选型，布置应力求整齐、清晰。3）便于检修、操作和巡视。4）便于扩建和安装。5）在保证上述条件下，应节约材料，减少投资。配电装置的分类及使用范围配电装置按电气设备装置的地点，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；按组装的方式，可分为在现场组装而成的装配式配电装置，以及在制造厂将开关电器等按接线要求组装成套后运至现场安装用的成套配电装置。屋内配电装置是将电气设备安装在屋内，它的特点是占地面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受污秽和气候条件影响较小；但需建造房屋，投资较大。屋外配电装置是将电气设备装置在屋外，它的特点是土建工程量小，投资小，建造工程短，易扩建，但占地面积大，运行维护条件较差，易受污秽和气候条件影响。在发电厂和变电所中，一般35kV及以下的配电装置采用屋内配电装置，110kV及以上的配电装置多采用屋外配电装置。但110kV及以上的配电装置，在严重污秽地区，如海边和化工厂区或大城市中心，当技术经济合理时，也可采用屋内配电装置。成套配电装置一般布置在屋内，特点是结构精密，占地面积小，建设期短，运行可靠，维护方便，但耗用钢材较多，造价较高。目前我国生产的3—35kV各种成套配电装置，在发电机和变电站中已广泛应用。由以上各种方案比较得：在本设计中，6kV采用屋内配电装置，手车式高压开关柜。.由于本变电所为给TQ化肥厂供电，为避免化学腐蚀，则110kV采用半屋内GIS配电装置。5.2选择导体和电气设备的一般原则电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。选择导体和电器的一般原则如下：1)应力求技术先进、安全适用、经济合理；2)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；3)应按当地环境条件校核；4)应与整个工程的建设标准协调一致；5)选择的导体品种不宜太多；6)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。设备的选择和校验电气设备和载流导体选择的一般条件（1）按正常工作条件选择A)额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压Ue≥Uew.B)额定电流：所选电气设备的额定电流IO，或载流导体的长期允许电流Iy，不得低于装设回路的最大持续工作电流Igmax。说明：计算回路的最大持续工作电流Imax时，应考虑回路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者。最大持续工作电流的计算如下：110kV侧主变压器进线110kV侧出线6kV主母线6kV母线分段回路6kV侧主变引下线110kV侧联络回路用户线路：合成氨尿素辅助车间包装生活区备用（2）按短路状态校验A.热稳定校验：当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值Qd≤Qy，Qd≤I2tt，t=tpr+tab校验裸导体的短路热稳定时，tpr宜采用主保护动作时间，如主保护有死区时，则采用能对该死区起保护作用的后备保护动作时间；校验电器的短路热稳定时，tpr宜采用后备保护动作时间。B.动稳定校验：ich≤idw，Ich≤Idw用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定。（3）按经济电流密度选择导体除配电装置的汇流母线外，较长导体的截面宜按经济电流密度选择，即：（4）按当地环境条件校验式中K——修正系数；—导体或电器长期发热允许最高温度；——安装地点周围环境温度；——额定环境温度。*周围环境温度的确定：裸导体屋外：最热月平均最高温度；屋内：最热月平均最高温度+5度。电器屋外：年最高温度；屋内：最热月平均最高温度+5度。（5）电晕电压校验1)导体的电晕放电会产生电能损耗、噪声、无线电干扰和金属腐蚀等不良影响。2)为了防止发生全面电晕，要求110kV及以上裸导体的电晕临界电压Ucr应大于其最高工作电压Umax，即：。说明：在海拔不超过1000m的地区：下列情况可不进行电晕电压校验：1)110kV采用了不小于LGJ-70型钢芯铝绞线和外径不小于φ20型管形导体时；2))220kV采用了不小于LGJ-300型钢芯铝绞线和外径不小于φ30型的管形导体时。5.3110kV半屋内GIS配电装置的选择本变电所高压侧为110kV，可以选择ZF7A-126型SF6全封闭组合电器（GIS），该电气设备为全三相共箱式结构，灵活的模块化设计可以满足各种主接线的布置，各功能单元间隔具有运输方便、安装调试周期短优点，一般间隔宽度为1.5米。ZF7A-126型GIS配电装置的断路器配用电动弹簧机构，隔离开关、接地开关、快速接地开关配用电动及电动弹簧机构。选型须注意事项1)该选型是按照双母线、单母线、内桥、线路变压器组主接线常见的方式，设计相应的间隔布置及基础要求。如果接线方式或布置结构变动，基础图相应变更。2)选型时请明确断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关配用机构类型。3)选型时请明确户内、户外产品，户外产品在表面涂装、防雨等方面技术要求与户内不同，价格有所区别。选型时请注意额定短时耐受电流、额定电流等主要技术参数选择，额定短时耐受电流31.5kA和额定短时耐受电流40kA，额定电流2000A和额定电流2500A以上产品有区别，如价格有所区别。表5.1：该产品主要技术参数序号名称单位参数1额定电压kV1262额定电流A2000、2500、31503额定频率Hz504额定短时耐受电流(3s)kA31.5、405额定峰值耐受电流(峰值)kA80、1006额定短路开断电流kA31.5、407额定短路关合电流(峰值)kA80、1008额定绝缘水平额定雷电冲击耐受电压短时工频耐受电压1minkVkV5502309SF6额定气压断路器气室其余气室MPa0.50.4设备参数的选择及校验本变电所110kV侧采用内桥形式的主接线，可以采用该形式的基础图。考虑防污，固该装置布置在屋内，3s额定短时耐受电流选择为31.5kA，额定电流选择为2000A。由短路电流计算可知该参数满足热、动稳定要求。断路器的三极灭弧室呈品字形布置装在一个底板上面后，共同放在一个金属外壳内，通过装在该底板下面的拐臂盒内的连动机构实现三极灭弧室的机械联动操作；该GIS的断路器为单断口结构，配电动弹簧操作机构，具有开断工作电流和各种故障电流的能力。该断路器额定开断电流选择31.5kA>，3s额定短路耐受电流为31.5kA，，额定峰值耐受电流和额定短路关合电流均选择为80kA>，由此可知该断路器满足热稳定、动稳定要求。三相共箱GIS的隔离开关是GIS的标准元件之一，本变电所选用普通隔离开关，配电同机构，在无负荷电流、故障电流情况下进行分合闸操作。在使用过程中，隔离开关又分为角型隔离开关和线性隔离开关，角型隔离开关主要用于主回路的直角拐弯隔离处；线性隔离开关主要用于主回路的直线隔离。接地开关选用普通接地开关，配电动操作机构，用作正常情况下的工作接地。接地开关一般与隔离开关组合在一起以缩小布置尺寸。隔离开关和接地开关3s额定短路耐受电流为31.5kA，，额定峰值耐受电流和额定短路关合电流均选择为80kA>，由此可知该隔离开关和接地开关满足热稳定、动稳定要求。氧化锌避雷器配有在线监测仪，可监测泄漏电流及记录放电次数，作为GIS的保护元件，它用于保护GIS电气设备绝缘免受雷电和部分操作过电压的损害。该避雷器额定电压有效值为100kV。电流互感器的线圈放置在金属壳体内，壳体内充额定压力的SF6气体，主绝缘是SF6气体和绝缘子。电流互感器在线路正常运行或短路故障时测量电流，给测量仪表和继电器保护提供电流参量。二次线圈分为测量和保护两种。根据正常时的最大持续工作电流可得本变电所电流互感器选择额定电流比为230/5A，精确等级为0.5，额定容量选择30VA。电压互感器为电磁式三绕组，额定电压比为kV，准确级选为0.5，额定负荷为100VA。GIS封闭组合电器所配的套管是一个标准元件，供架空线与GIS连接使用。当110kV出线与GIS配电装置连接时，需要悬挂在屋外的耐张绝缘子固定该出线，耐张绝缘子片数选为8。GIS装置与主变连接需要一段引接线，本变电所为半屋内装置，主变压器放在屋外，该段引接线可以选用钢芯铝绞线。该引接线极短，可选用截面与110kV出线相同的LGJ-185型，一定能满足热稳定要求。5.46kV高压开关柜的选择目前我国生产3～10kV及35kV两个系列的高压开关柜，按照开关柜的结构形式它们可分为固定式和手车式。手车式高压开关柜由以下几个分室构成：（1）手车室：它是开关柜的主体部分，安装在柜前的正中部。断路器及其操动机构、隔离插头均按长在手车上，操作电缆通过接插件引入手车。（2）主母线室：小室内三相矩形母线由支柱绝缘子固定，小室内还有与母线连接的隔离插座，断路器的隔离插头插入后在电路上即与母线连接。主母线室是封闭的，不已落入灰尘和短路，可靠性高。（3）出线室：里面装有出线侧隔离插座、电流互感器、引出电缆等。（4）仪表及电气室：测量仪表、信号继电器和继电保护压板等装于面板门上，小室内装设继电器、电能表、端子排、熔断器等。（5）小母线室：装有二次小母线和接线座。手车式高压开关柜封闭性能好，运行可靠，检修停车时间短，方便且安全，维护工作量小，广泛用于发电厂3～10kV厂用电系统，在降压变电所中也有应用。35kV成套开关柜一般也做成手车室。固定式高压开关柜的断路器固定于柜内，其封闭性差，体积较大，检修不够方便，但其经济性好，广泛用于中小型发电厂及其厂用电配电系统、各类变电所的6～10kV配电系统。本变电所6kV低压侧采用单母线分段接线，由于是向化肥厂这种对用电可靠性要求较高的负荷供电，所以低压侧选用手车室高压开关柜，不但可靠性高，而且检修方便，节约用地。高压开关柜型号的选择高压开关柜应实现电器和机械的“五防闭锁”，防止误操作，提高安全可靠性，“五防”的具体要求是：(1)防止误合、误分断路器。(2)防止带负荷分、合隔离开关。(3)防止带电挂接地线。(4)防止带接地线合闸。(5)防止误入带电间隔。本变电所6kV侧选用KYN28A-12型开关柜的单母线分段屋内配电装置,出线可选006号柜，电容器选006号柜，分段回路选012断路器柜（右联络）和055号隔离柜（左联络），电压互感器和避雷器选041，所用变压器选077号柜，双绕组变压器进线选028号柜。

表5.2各开关柜型号及装设的用电设备型号和参数回路名称1#所用电电容补偿合成氨1编号1234型号KYN28A-12028077006006断路器熔断器ZN63A-123150A40kARN1-6ZN63A-121250A31.5kAZN63A-121250A31.5kA电流互感器、电压互感器LZZBJ9-102000/5A5P20/0.2s/0.5LZZBJ9-10700/5A5P20/0.2s/0.5LZZBJ9-101000/5A5P20/0.2s/0.5接地刀JN15-10JN15-10JN15-10避雷器站用变SC-50/6/0.4回路名称尿素1TV避雷器辅助车间1包装1编号5678型号KYN28A-12006041006006断路器熔断器ZN63A-121250A31.5kARN2-6ZN63A-121250A31.5kAZN63A-121250A31.5kA电流互感器、电压互感器LZZBJ9-10600/5A5P20/0.2s/0.5JSZF-60.2/0.5LZZBJ9-10200/5A5P20/0.2s/0.5LZZBJ9-10200/5A5P20/0.2s/0.5接地刀JN15-10JN15-10JN15-10避雷器站用变TBP-10回路名称分段分段合成氨2尿素2编号9101112型号KYN28A-12012055006006断路器熔断器ZN63A-123150A40kAZN63A-121250A31.5kAZN63A-121250A31.5kA电流互感器、电压互感器LZZBJ9-101500/5A5P20/0.2s/0.5LZZBJ9-101000/5A5P20/0.2s/0.5LZZBJ9-10600/5A5P20/0.2s/0.5接地刀JN15-10JN15-10避雷器站用变回路名称辅助车间2TV避雷器包装2生活区编号13141516型号KYN28A-12006041006006断路器熔断器ZN63A-121250A31.5kARN2-6ZN63A-121250A31.5kAZN63A-121250A31.5kA电流互感器、电压互感器LZZBJ9-10200/5A5P20/0.2s/0.5JSZF-60.2/0.5LZZBJ9-10200/5A5P20/0.2s/0.5LZZBJ9-10150/5A5P20/0.2s/0.5接地刀JN15-10JN15-10JN15-10避雷器站用变TBP-10回路名称电容补偿所用电2#编号171819型号KYN28A-12006077028断路器熔断器ZN63A-121250A31.5kARN1-6ZN63A-123150A40kA电流互感器、电压互感器LZZBJ9-10700/5A5P20/0.2s/0.5LZZBJ9-102000/5A5P20/0.2s/0.5接地刀JN15-10JN15-10避雷器站用变SC-50/6/0.4主要设备校验：ZN63A—12型真空断路器的校验表5.2ZN63A—12型真空断路器的技术参数额定电压额定电流开断电流热稳定电流（4s）动稳定电流额定关合电流12KV1250A3150A31.5KA40kA31.5kA40kA80kA100kA说明：该型断路器固有分闸时间不大于50ms。线路侧断路器的额定开断电流，主变进线及分段回路断路器的额定开断电流。低压侧短路电流最大值为额定关合电流动稳定校验动稳定电流：ies1=80kA,ies2=100kA，ish=29.8444kA,ies>ish满足动稳定要求热稳定校验Qk=(2+10I2tk/2+I2tk)/12*t==274kA2s(5.15)满足热稳定要求。综合以上可得该断路器满足要求。熔断器的选择及技术参数对于所用变压器线路，其最大持续工作电流为装于此线路的熔断器额定电流选为7A。表5.3熔断器技术参数安装地型号额定电压额定电流最大开断容量最大开断电流备注所用变压器出线RN1—66kV7A200MV·A20kA保护所用变压器线路6kV电压互感器RN2—66kV0.5A1000MV·A——保护室内电压互感器开关柜母线的选择和校验KYN28A-12型开关柜装设的母线为LMY-2(100×10)型,参数为（基准环境温度为25℃），。本变电所所在地区最热月平均最高温度+32℃，由于是室内，按环境温度计算：满足长期发热要求。热稳定校验对导体进行校验时，选主保护动作时间，本变电所主保护动作时间为0.05s，真空断路器的燃弧时间为0.01s，固有分闸时间为0.05，则短路切除时间为0.11s：短路电流热效应短路前导体工作温度为相应的热稳定系数C值约为93，则有所选截面，能满足热稳定要求。主变低压侧进线选择和校验主变低压侧进线同样选择LMY-(100×10)型导体，双条三相水平布置，相间距离a=0.7m，支柱绝缘子跨距L=1.2m，由以上可得该选择肯定能满足热稳定要求。共振校验查表得频率系数，则 取动态应力系数，既不考虑共振影响。动稳定校验低压侧短路冲击电流相间电动力数值为相间应力数值为根据（是导体条轴中心距离）可以查得形状系数。条间电动力为最大允许衬垫跨距铝双条导体的取1300，则衬垫临界跨距为每跨选取一个衬垫时，，可以满足动稳定要求。支柱绝缘子的选择和校验半屋内配电装置变压器放在屋外，支柱绝缘子选户外型，，需选择高一电压等级的产品。选用ZS-20/8型，额定电压20kV，其高度H=350mm，抗弯破坏负荷为。可以满足动稳定要求。穿墙套管的选择和校验根据装设地点、工作电压及最大长期工作电流，选择CWLC2-10/2000型户外铝导体穿墙套管，其套管长度，5s热稳定电流为40kA。满足热稳定要求。满足动稳定要求。6kV侧负荷出线选择校验负荷离变电所较近，线长最大的才1.5km，所以考虑采用电力电缆。合成氨车间：该负荷最大为9000kW，功率因数为0.8，最大负荷利用小时数为6000h/年，当一回电缆线路故障时，要求另一回仍能供给80%的最大负荷。线路直埋地下，长度300m，电缆净距为200mm，土壤温度为20℃，热阻系数为120℃·cm/W，短路电流,短路切除时间为2s。正常情况下每回路的最大持续工作电流为（5.36）根据最大负荷利用小时数查图的J=0.65EMBEDEquation.3（5.37）直埋敷设一般选用钢带铠装电缆，每回路选用五根三芯油浸纸绝缘铝心铝包铠装防腐电缆，每根185，热阻系数80℃·cm/W时的允许载流量为，最高允许温度为65℃，额定环境温度为25℃.长期发热按一回电缆线路故障是转移过来的负荷校验，即（5.38）（5.39）满足长期发热要求。短路热效应Qk=(2+10I2tk/2+I2tk)/12*t==274kA2s短路前电缆工作温度（5.40）热稳定系数C为（5.41）（5.42）满足热稳定要求。电压损失校验（5.43）根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。其他负荷出线的选取方法与此相似，负荷出线导体选取的结果如下表所示。所用电和电容补偿回路的电缆选择要用到其最大持续工作电流，它们的计算方法如下。对于所用电其最大持续工作电流(5.44)电容补偿回路最大持续电流（5.45）表5.4负荷出线导体选择结果合成氨尿素辅助车间包装生活区所用变电容补偿三芯油浸纸绝缘铝心铝包钢带铠装3×1851×1851×1851×951×255×185接地刀闸的配置（1）为保证电气设备和母线检修安全，35kV及以上每段根据长度装设1—2组接地刀闸，两组刀闸间的距离应尽量保持适中，母线的接地刀闸装设在母线电压互感器的隔离开关上和母线隔离开关上，也可以装设在其它回路母线隔离开关上，也可以装设在其它回路母线隔离开关的基座上，必要时可设置独立式母线接地器。（2）63kV及以上配置装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜装配接地刀闸。（3）主变压器110kV进线隔离开关装设一组接地刀闸。本变电所接地刀闸的配置详见主接线图。

6电气总平面布置设计发电厂和变电所的电气总平面布置是全厂（所）总平面布置的重要组成部分。电气主接线反映了电气设备间的电气连接，而电气总平面布置则表示了电气设备的相对位置、连接方法、总体布局和定位，它直接影响了发电厂与变电所的安全、可靠运行。电气总平面布置由电气总平面布置图来表示，它是一张反映发电厂和变电所的电气设施全貌的俯视图，是设计和安装中的重要图纸之一。电气总平面布置是施工设计及其土建设计与施工的重要依据，因此在电气总平面布置图中应该将房屋等建筑物的尺寸，各种设备的定位尺寸，围墙的轮廓尺寸，各间隔的名称等均无遗漏的标出。此外，电气总平面布置图应将断面图中不能表达出来的尺寸如：相间距离、间隔宽度等尺寸标注清楚。变电所的类型较多，它们的设施不尽相同，因此总平面布置也有差异，但节省变电所的占地面积是共同的要求。（1）变压器主变是变电所内最大、最贵重的设备，它直接与各电压级配电装置相连，因此确定主变位置与布置方式对总平布置有很大影响，应首先安排好与主变有关的布置。主变的方位：主变方位与其各电压级引出线套管的位置关系密切。只有两个电）压级的变电所，通常将主变放在高低压配电装置之间，有三个电压级的变电所必须将主变高压引出线的套管对准其高压配电装置的进线间隔，因为高压架空线的转弯半径大，避免过大的转弯半径增大总占地面积。同时还要兼顾考虑主变其他电压级引出线的位置，尽量直接进入该电压级的配电装置，避免转弯歪斜。应尽量缩短主变低压引出线的距离，因为主变低压侧电压低、电流大，导体截面积大，缩短距离可以减少导体和支柱绝缘子的投资，降低导体的损耗。主变的间距：两台以上主变的变电所，主变放置在屋外，它们之间的间距不能小于2M。对油量大于2500kg的变压器放置在屋外时，为防止一台事故时危及另一台的安全，主变之间的距离要大于8M，否则需要在主变之间设置防火墙。主变油坑尺寸：主变实际上是放在油坑的导轨上，当屋外单个油箱的油量在1000kg以上时，应该设置可以容纳100%油量的储油坑，坑中铺厚度不小于250mm的卵石层，卵石的直径为50～80mm。储油坑的尺寸应该是主变外廓尺寸的每边加1M。（2）道路变电所的道路分为主要道路（大门至控制楼、主变压器的道路，需行驶大型平板车），次要道路（需行驶汽车的道路）和巡视及人行小道。大中型变电所中，为了用载重汽车搬运电气设备，一般要设置3.5m宽的环行道（次要道路）。通常由大门到主变前和到断路器要构成环行道，而且由大门到主控制室、主变压器的道路（主要道路）的宽度可以加宽到4～5m。变电所内道路的转弯半径不能小于7m，一般取7～7.5m。屋外配电装置的巡视及人行小道宽度为0.8～1m，也可以利用电缆沟的盖板做巡视通道。（3）主控制室主控制室的安排应该考虑美观、位置适中、便于和各电压级的配电装置联系，一般靠近大门，并应该考虑设置维修间、运行人员休息室等。（4）补偿电容器室考虑电容器易爆，不能与主控制室及其配电装置设置在同一室内，但应该尽量与同电压级配电装置靠近，以减少电缆的长度。（5）端子箱、配电箱与电缆沟断路器、电压互感器、电流互感器及主变旁边均应有端子箱，其二次电缆下电缆沟入主控制室，所以各个电压级配电装置都应有通往主控制室的电缆沟。配电箱是供检修用的动力电源。端子箱、配电箱与电缆沟在总平布置图上都应考虑。（6）大门与围墙大门应该考虑靠近公路，尽量避免再从公路到大门专门修路，而且主控制室应靠近大门。所区应设实体围墙，围墙高度为2.2～2.5m。（7）屋内外配电装置的设计图类型1)配置图配置图是把发电机回路、变压器回路、引出线回路、母线分段回路、母联回路以及电压互感器回路等，按电气主接线的连接顺序，分别布置在各层的间隔中，并示出走廊、间隔以及用图形符号表示出来母线和电器在各间隔中的位置，但不要求按比例尺寸绘制。配置图是在配电装置的基本型式确定以后，按照电气主接线进行总体布置的结果，为平面图、断面图的设计作必要的准备，它还用来分析配电装置的布置方案和统计主要设备的数量。2)平面图平面图是按比例画出房屋、间隔、通道走廊及出口等平面布置情况的图形，平面图上示出的间隔只是为了确定间隔部位和数目，所以可不必画出所装电器，但应标出各部位的尺寸。根据实际配电装置平面尺寸的大小，平面图的比例可选择1:50、1:100、1:200、1:300、1:500等，图幅可选择A3、A2、A1等。3)断面图断面图是表明所截取的配电装置间隔断面中，电气设备的相互连接及详细的结构布置尺寸的图形。它们均应按比例画出，并标出必要的尺寸。设计平面图和断面图时的主要依据是最小安全净距，并遵守配电装置设计规程的有关规定，要保证装置可靠地运行，操作维护及检修安全、便利。根据实际间隔断面尺寸的大小，断面图的比例可选择1:50、1:100等，图幅可选择A3或A2等。平面图和断面图是工程施工、设备安装的重要依据，也是运行及检修中重要的参考资料，必须清晰易读、正确无误、尺寸准确。对于分期建设的工程，配置图、平面图和断面图中的本期工程用实线绘制，远期工程用虚线绘制。（8）屋内配电装置的类型1)单层式：所有电气设备都布置在一层房屋内。它适用出线无电抗器的各种类型降压变电所，发电厂厂用电高压配电系统和小型发电厂。2)二层式：二层式结构是把各回路电气设备按设备的轻重分别布置在二层楼房内，断路器和电抗器布置在低层，母线和母线隔离开关在二层。适用于6～10kV出线带电抗器且设有发电机电压母线的中、小型发电厂和35～220kV屋内配电装置。3)三层式：是将各回路电气设备按设备的轻重，自上而下地分别布置在三层楼房内，母线和母线隔离开关布置在最高层，断路器布置在第二层，而笨重的电抗器布置在低层。适用于6～10kV出线带电抗器的情况。本变电所高压侧选用六氟化硫全封闭组合电器（简称GIS），其可靠性高，占地面积小，本变电所为化肥厂的新建变电所，为了防止化学腐蚀对配电装置的破坏，GIS放在屋内，低压侧为开关柜，则110kV和6kV屋内配电装置可采用两层式。为了减少建设面积，主变放在屋外；为避免主变高压侧和低压侧进线交叉，110kVGIS布置在二层，110kV进线采用三相共箱式封闭母线。由于采用二层布置和六氟化硫全封闭组合电器，尽管造价较高，但节省了占地面积，具有较高的可靠性。本变电所设计图详见附录Ⅱ：附图一：主接线图附图二：双层断面图附图三：110kV配电装置平面图附图四：电气总平面及配电装置一层平面布置图附图五：6kV配电装置平面图

7防雷保护设计避雷针、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措施。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，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：下列设施应装设直击雷保护装置：a)屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道；b)火力发电厂的烟囱、冷却塔和输煤系统的高建筑物；c)油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装卸油台、易燃材料仓库等建筑物；d)乙炔发生站、制氢站、露天氢气罐、氢气罐储存室、天然气调压站、天然气架空管道及其露天贮罐；e)多雷区的列车电站。独立避雷针(线)宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10Ω。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。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小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面，也可铺设混凝土地面。110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，宜装设独立避雷针。否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。除水力发电厂外，在变压器门型架构上和在离变压器主接地线小于15m的配电装置的架构上，当土壤电阻率大于350Ω·m时，不允许装设避雷针、避雷线；如不大于350Ω·m，则应根据方案比较确有经济效益，经过计算采取相应的防止反击措施，并至少遵守下列规定，方可在变压器门型架构上装设避雷针、避雷线：a)装在变压器门型架构上的避雷针应与接地网连接，并应沿不同方向引出3~4根放射形水平接地体，在每根水平接地体上离避雷针架构3m~5m处装设一根垂直接地体；b)直接在3kV~35kV变压器的所有绕组出线上或在离变压器电气距离不大于5m条件下装设阀式避雷器。c)高压侧电压35kV变电所，在变压器门型架构上装设避雷针时，变电所接地电阻不应超过4Ω(不包括架构基础的接地电阻)。110kV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，应装设集中接地装置。35kV、66kV配电装置，在土壤电阻率不大于500Ω·m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。在土壤电阻率大于500Ω·m的地区，避雷线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。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，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。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发电厂和变电所应采取措施防止或减少近区雷击闪络。未沿全线架设避雷线的35kV~110kV架空送电线路，应在变电所1km~2km的进线段架设避雷线。进线保护段上的避雷线保护角宜不超过20°，最大不应超过30°。具有架空进线的35kV及以上发电厂和变电所敞开式高压配电装置中氧化锌避雷器的配置：每组母线上应装设避雷器。避雷器与主变压器及其他被保护设备的电气距离超过参考值时，可在主变压器附近增设一组避雷器。有效接地系统中的中性点不接地的变压器，如中性点采用分级绝缘且未装设保护间隙，应在中性点装设雷电过电压保护装置，且宜选变压器中性点金属氧化物避雷器。如中性点采用全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行，也应在中性点装设雷电过电压保护装置。不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中的变压器中性点，一般不装设保护装置，但多雷区单进线变电所且变压器中性点引出时，宜装设保护装置；中性点接有消弧线圈的变压器，如有单进线运行可能，也应在中性点装设保护装置。该保护装置可任选金属氧化物避雷器或碳化硅普通阀式避雷器。与架空线路连接的三绕组自耦变压器、变压器(包括一台变压器与两台电机相连的三绕组变压器)的低压绕组如有开路运行的可能和发电厂双绕组变压器当发电机断开由高压侧倒送厂用电时，应在变压器低压绕组三相出线上装设阀式避雷器，以防来自高压绕组的雷电波的感应电压危及低压绕组绝缘；但如该绕组连有25m及以上金属外皮电缆段，则可不必装设避雷器。变电所的3kV~10kV配电装置(包括电力变压器)，应在每组母线和架空进线上装设氧化锌避雷器(分别采用电站和配电阀式避雷器)。母线上阀式避雷器与主变压器的电气距离不宜大于规定值。架空进线全部在厂区内，且受到其地建筑物屏蔽时，可只在母线上装设避雷器。有电缆段的架空线路，避雷器应装设在电缆头附近，其接地端应和电缆金属外皮相连。如各架空进线均有电缆段，则避雷器与主变压器的最大电气距离不受限制。（3）避雷器的配置：1)进出线设备外侧；2)所有母线上；3)变压器高压侧，尽量靠近变压器；4)变压器低压侧为Δ时，只装在B相；5)主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设；（4）避雷线的配置：1)ll0kV及以上线路沿全长架设避雷线；2)35kV雷电日较高应全长架设避雷线；3)10-35kV，一般设1～2km的进线段保护，以降低雷电波的陡度。本变电所高压侧为GIS成套配电装置，所以避雷器成套配备，其标称放电电流选为10kA，额定电压102kV，暂时过电压266kV，两个该参量的避雷器分别装在两个110kV进线上。110kV侧变压器中性点分别安装氧化锌避雷器和保护间隙，避雷器选用YH1.5W-13/176型号。6kV侧由于出线全部选用电缆，所以只需在两段母线上各装设一个氧化锌避雷器，选用TBP-10型。对于直击雷保护，由于110kV全线装设避雷线，而且本变电所采用半屋内配电装置双层布置的形式，负荷出线全部采用电缆埋入地中，所以只需要在屋顶铺设避雷带，使变压器在其保护范围内，保护主建筑物和主变压器避免直击雷。避雷带的保护范围的工程运算如下，采用如下滚球法计算：表7.1不同类别防雷建筑物的滚球半径建筑物的防雷类别滚球半径hr/m第一类防雷建筑物30第二类防雷建筑物45第三类防雷建筑物60GB50057第条三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。根据上述规范可知该变电所属于第二类防雷建筑物，滚球半径选为hr=45m，被保护物高度hx=5m（此高度满足主变压器的高度要求），避雷带支架高度选为0.2m，那么避雷带高度h=12.5m，根据公式得避雷带在hx高度上的保护宽度为：（7.1）该宽度足可以将主变压器包括在该避雷带的保护范围之内，所以满足防雷要求。

8继电保护整定及配置本次变电所继电保护只进行主变保护的设计，现在微机保护使用较为广泛，微机保护性能稳定，可靠性高，维护简单，本主变保护拟采用SD-8011(2)主变主保护装置（以下简称装置），该装置适用于110kV及以下电等级的三(二)圈变，作为变压器区内短路故障的主保护，可以提供如下保护功能：差动电流速断保护；二次谐波制动的比率差动保护；CT断线识别和闭锁比率差动功能；非电量保护。（1）保护原理1.1功能特点差动保护中各侧电流平衡补偿由软件完成，中低压侧电流平衡均以高压侧为基准。变压器各侧CT二次电流相位也由软件自动校正，即变压器各侧CT二次回路都应接成Y型，这样简化了CT二次接线，增加了可靠性，易于实现CT二次断线的准确可靠判别，同时对减小电流互感器的二次负荷和改善电流互感器的工作性能有很大好处。软件校正原理：图8.1或（8.1）或（8.2）或（8.3）经软件校正后，差动回路两侧电流同相位。由于各侧电流互感器的一次电流不等于变压器的额定电流，为使二次侧电流作用相同，则其他两侧或一侧电流需要乘以平衡系数。平衡系数的计算：1）计算各侧一次额定电流、、（8.4）2)计算各侧二次额定电流、、（8.5）3)计算各侧电流平衡系数或（8.6）1.2比率差动保护比率差动保护的动作特性如图，能可靠躲过外部故障时的不平衡电流。图8.2其中：Id为动作电流，Izd为制动电流，Icdset为差动电流起动值（最小动作值），K1，K2为比率差动制动系数，图中阴影部分为保护动作区。动作电流Id的计算：双卷变：（8.7）引入平衡系数后的动作电流为（8.8）三卷变：（8.9）引入平衡系数后的动作电流为