本次毕业设计是关于变电所的设计

本科生毕业设计（论文）PAGEI摘要本次毕业设计是关于变电所的设计，用于变电站的供配电。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。本次设计有两个电压等级，进行了负荷统计和功率因数的补偿，选用两台SF9-20000/60变压器，采用单母线分段的总降压变电所主接线，并进行了短路电流计算，供电线路的选择与校验，主要供电设备选择，继电保护设计，防雷设计，接地保护等。该设计根据设计任务书的要求，拟定了两套主接线方案，并根据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，最后采用了内桥式接线方案；选择供电线路和供电设备时，采用了先按正常运行条件选择，后按短路条件校验的方法；在继电保护设计环节中，该设计确定了继电保护装置，并对保护装置做出整定计算；最后，根据变电所的技术要求，确定了避雷针等防雷设备的技术参数，并对接地装置做出了计算。在设计过程中要绘制相关图纸，包括电气一次主接线图等重要图纸。关键词：变电所；电气主接线；短路计算；继电保护

AbstractThisgraduationprojectisaboutthetransformersubstationdesign,usesinthetransformersubstationsupplyingthepowerdistribution.Substationisanimportantpartofpowersystem，itdirectlyaffectsthewholepowersystemsafetyandeconomicaloperation.Itistheintermediatelinkofthepowerstationandusers.Thisgraduationprojecthastwovoltageclass,andhascarriedontheloadstatisticsandthepowerfactorcompensation.TwoSF9-20,000/60transformer,usesthesinglebusbarpartitionthetotalvoltagedroppingtransformersubstationmainwiring,theshort-circuitcurrentcomputation,supplyline'schoiceandtheverification,thechoicemaingeneratingplant,therelayprotectiondesign,anti-radardesign,groundprotectionandsoon.Thisdesignbasisdesignprojectdescription'srequest,hasdrawnuptwosetofmainwiringplans,andaccordingtothemainwiring'sessentialrequirements,provesvariousplanstechnicallythegoodandbadpoints,finallyhasusedinthebridge-typewiringplan;Whenchoicesupplylineandgeneratingplant,hasusedfirstaccordingtothenormaloperationconditionchoice,latteraccordingtoshortcircuitconditionverificationmethod;Intherelayprotectiondesignlink,thisdesignhaddeterminedtherelayprotectioninstallment,andmakestheinstallationcomputationtotheprotectivedevice;Finally,accordingtothetransformersubstationspecification,haddeterminedthelightningrodandsoonanti-radarequipment'stechnicalparameter,anddockedtheinstallmenttomakethecomputation.Mustdrawuptherelatedblueprintinthedesignprocess,includinganelectricalmainwiringdiagramandsoonimportantblueprint.Keywords：Substationdesign；Electricalwiring；Short-circuitcalculation

目录TOC\o"1-3"\f\h\z第1章绪论 1第2章负荷的计算及无功补偿 32.1设计原始资料 32.2负荷计算 32.3无功功率补偿容量计算 5第3章变压器台数及容量的确定 73.1主变压器台数与容量选择原则 73.2主变压器台数 73.3变压器容量的确定 8第4章主接线方案的确定 94.1主接线方案概述 94.2电气主接线的基本要求 94.3变电所的主接线方案比较 10第5章短路电流计算 145.1短路电流概述 145.2短路电流计算方法 145.2.1各元件的电抗值 155.2.2短路电流计算 15第6章电气设备的选择 186.1电气设备选择的概述 186.2导线截面选择 196.2.160kV线路截面选择 196.2.210kV线路截面选择 206.3高压断路器的选择 216.4隔离开关的选择 236.5电流互感器的选择 246.6电压互感器的选择 25第7章继电保护设计 277.1变电所对继电保护的基本要求 277.2配电线路保护 277.3变压器的保护 30第8章防雷和接地设计 378.1防雷设计 378.2防雷措施 378.3防雷计算 388.4接地及其它 418.4.1接地装置 418.4.2接地装置的整定计算 42第9章结论 44参考文献 45致谢 46附录Ⅰ电气主接线图 47附录Ⅱ外文文献 48PAGE57绪论随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面化、系统化，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益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。供电系统的设计是否合理，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，此外，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电所是电力系统的重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成，它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、经济的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，变电所必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是220kV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。本文设计的变电站为220kV变电站，其下级负荷为110kV及10kV级工业及它负荷。这些负荷不仅包括如冶炼厂、制药厂等工业部门，也有政府、医院等非工业部门。他们对供电的要求不同，但保证他们的供电可靠性级连续性是本变电站设计的目的。传统变电站一般都采用常规设备，二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等采用电磁式或晶体管式，体积大，设备笨重，因此，主控室占地面积较大。常规装置结构复杂，可靠性低，维护工作量大。随着国民经济的持续发展，人民的生活质量和生活水平不断提高家用电器越来越多的进入千家万户，人们对用电质量的要求越来越高。但是传统变电站缺乏科学的电能质量考核办法。传统变电站由于远动功能不全。一些遥测，遥信量无法实时送到调度中心，不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求。变电站本身又缺乏自动控制和调控手段，因此无法进行实时控制，不利于系统的安全稳定运行。在本变电站的设计中，分为对变电站做总体分析和负荷分析、变电站主变的选择、主接线、短路电流计算、电力系统继电保护等部分的分析计算，在设计中发现所用数据不够准确，特别是在电力系统继电保护是计算中，存在很大缺陷，力求在以后的设计中能够逐步趋于完善，相信不久能实现无人值班高度自动化以弥补传统变电站的缺陷。现在，随着大电网系统的建设，输电的电压等级越来越高，这一方面使降低损耗的需要，另一方面也是工业生产等负荷发展的需要。我国目前广泛采用的输电等级有110kV、220kV等级别，还有500kV级的输电线路也在迅速发展，所以220kV级的变电站在电力系统中的应用也十分广泛,并且伴随电力系统中所用电气元件产品诸如断路器、继电器、隔离开关等性能指标的提高，变电站的功能也会越来越完善，可靠性也会得到很大的提高。相信随着科技技术的发展和各种理论的应用更加趋于完善，220kV等级别的变电站也将承担电力系统中越来越多的任务。负荷的计算及无功补偿设计原始资料设计题目：三元变电所电气部分设计1、待设计变电所为该地区公用变电所，电压等级为60/10kV。2、本变电所60kV侧进线有二回，10kV侧出线有14回。3、所处地区地势平坦，海拔高度为400m，交通方便，周围空气无污染，最高气温38℃,最低气温-25℃，年平均气温10℃。4、其它技术条件：线损率取5%；负荷的同时系数取0.9；有功负荷率取0.75；无功负荷率取0.8；要求将功率因数补偿到0.9以上,10kV侧负荷如表2.1所示。表2.110kV侧负荷表序号负荷名称远期最大负荷（kW）功率因数重要负荷所占比例回路数出线方式Tmax1自来水公司54000.91802架空线50002化肥厂42000.89602架空线40003玩具厂35000.90302架空线45004制药厂28000.88602架空线45005望北一村29000.87652架空线40006林东一村20000.88701架空线60007东郊变15000.86101架空线40008西郊变10000.85101架空线40009望北二村15000.85101架空线4500负荷计算一．单组用电设备负荷计算（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）式中、、——该用户的有功、无功、视在功率计算负荷；——该用户的设备总额定容量，kW；——额定电压，V；——功率因素角的正切值；——该用户的计算负荷电流，A；——需用系数。二．多组用电设备负荷计算（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）（2-9）式中、、——全区总等效有功、无功、视在功率计算负荷；——全区总等效计算负荷电流；——全区总等效自然功率因素；、——同时系数，＝0.85，＝0.85总负荷计算如下：有功总负荷：无功总负荷：无功功率补偿容量计算1．无功补偿的意义无功因素降低了发电机和变压器的出力，增加了输电损耗和电压损失，因此必须提高用电户的功率因数（电力系统要求不低于0.9），减小电源系统的无功需求量。提高功率因数可以提高企业供电系统的供电能力；降低网络中的功率损耗；减小网络中的电压损失，提高供电质量；降低电能成本等。2．无功补偿容量电力系统要求：.初步取定补偿后的功率因素：，.,.取0.75，无功补偿的总容量为无功补偿后的总负荷为：1.变压器的功率损耗变压器的功率损耗包括有功功率和无功功率两部分。（1）有功功率损耗：（2-10）式中：——变压器的空载有功损耗，kW；——变压器的短路有功损耗，kW；——变压器的额定容量,kVA；——变压器无功补偿后的计算负荷,kVA。（2）无功功率损耗：（2-11）式中：——变压器的空载电流百分值；——变压器的短路电压百分值；——变压器的额定容量,kVA；——变压器无功补偿后的计算负荷,kVA。（3）在负荷计算中，当变压器规格型号尚未确定时，变压器的有功功率和无功功率还可按下列简化公式近似计算：（2-12）（2-13）估算如下：2.考虑变压器损耗后的高压侧总负荷功率因素满足不小于0.9的要求。变压器台数及容量的确定主变压器台数与容量选择原则总降压变电所中，向用户输送电能的变压器称为主变压器，根据设计规程规定：变电所中一般装设两台主变压器，如果有一个电源或变电所可由中、低压侧电力网取得备用电源，则也可装设一台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所中，当一台断开时，其余一台主变压器的容量一般应保证全部负荷的70%（但应保证用户的一类负荷和大部分二类负荷）获得供电，因此对于装有两台变压器的变电所，变压器额定容量可按下式选择：(3-1)式中：Sca－全厂的计算负荷这样，当一台变压器停用时，可保证对70%的负荷供电，考虑到变压器的过负荷能力为30%，则可保证对91%负荷的供电。因此，采用，对变电所保证重要负荷来说多数是可行的；但对一、二类负荷比重大的变电所还应校验。当一台变压器停用时，另一台主变压器是否能保证对全部一类负荷和大部分二类负荷供电。主变压器台数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，为保证供电可靠性，变电所一般设有两台主变压器。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，一般选三相为压器，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，该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110KV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，60KV采用Y形连接，10KV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，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，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。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。变压器容量的确定变压器的负荷率一般取70%～80%。每台按的75%选取：取定=20000kVA，故选取变压器型号为SF9-20000/60。其技术参数如下表3.1所示。表3.1SF9-20000/66技术参数型号额定容量(kVA)额定电压(kV)短路阻抗(％)损耗(kW)空载电流(％)联结组数量高压低压空载负载SF9-20000/60200006610.5913.250.41.1YN,d112根据变压器容量选择原则：按变电所建成后5~10年的规划负荷选择，并适当考虑远景10~20年的符合发展，确定本所变压器容量为两台20000kVA变压器。主接线方案的确定主接线方案概述电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站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。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由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，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。表示电气设备的原件与其相互间联接顺序的图称为接线图。接线图分为两类：即二次接线图及主接线图（原理接线图）。主接线图表示电能由电源分配至用户的主要电路。在此图上应表示出所有的电气设备。有时为了更好的说明电力系统的工作，也列入二次接线的元件。变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必需按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种保障人身安全的技术措施。可靠就是变电所的接线应满足不同类型符合的不中断供电要求。在分析电气主接线的可靠性时，要考虑变电站在系统中的地位和作用用户负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。灵活就是利用最少的切换，能适应不同的运行方式。电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活低进行运行方式的转换。灵活性，包括操作的方便性、调度的方便性和扩建的方便性经济是在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑，包括节省一次投资，占地面积少，电能损耗小。电气主接线的基本要求根据我国能源部规定：变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、变电所的规划容量、负荷性质、线路变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。电气主接线应根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性和电能质量。对三类用户以一个电源供电即可，对一类负荷和二类负荷占大多数的用户应由两个独立电源供电，其中任一电源必须在另一电源停止供电时，能保证向重要负荷供电。同时，在确定主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内。电气主接线应具有一定的灵活性和方便性，以适应电气装置的各种情况，不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，不中断对用户的供电或者减少停电的时间，缩小停电的范围，并且操作简便，误操作的可能性小。电气主接线应在满足上述技术要求的前提下，尽可能经济，尽量减少设备投资费和运行费，并相应注意节约占地面积和搬迁费用。具有发展和扩展的可能性。电气主接线在设计时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工方便。变电所的主接线方案比较变电所的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用以接收和分配电能，是供电系统的组成部分。它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数、容量等因素有关，所以变电所的主接线有多种形式。确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济等都有密切的关系，是变电所设计的重要任务之一。1.60kV侧接线方式的选择变电所进线方式有一回进线和双回进线两种。一回进线主要供给三级负荷的用电。当有一、二级负荷时应用双回进线。本设计的负荷有二级负荷，故此选用双回进线。在双回路、双变压器的供电系统中，共有四个元件，如果其中一个元件故障，另一元件同时也不能投入工作。为了补救这一缺陷，可采用灵活性较大桥形接线。桥形接线图分内桥（图4.1）和外桥（图4.2）两种。内桥用在并联工作时某一元件故障以减小电压损失。变压器需要经常切除和投入，以减少功率及电能的损失，则利用外桥比较方便。本变电所两台变压器互为暗备用不需要变压器的经常切入切出，因此本设计选择内桥接线方式。图4.1内桥接线图图4.2外桥接线图2.10kV侧接线方式的选择母线的接线方式：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母分段等。单母线方式的可靠性和灵活性都较低，母线及母线隔离开关发生故障将影响全部负荷的用电，直到故障全部消除为止。而查找和修理母线故障处和故障隔离开关时，必须停止整个系统的供电。因此本设计不予考虑。当重要负荷多时常采用双母线制，本设计中绝大多数都是三级负荷，只有极少数二级负荷，没有一级负荷，因此不予考虑。综上所述，本设计将对单母线分段和单母线分段带旁路进行比较选择。单母线分段和单母线分段带旁路电路图如图4.3、4.4所示。这两种方案中，主接线的一次侧相同，都是双回进线内桥接线。二次侧不同。因此只需对主接线二次侧进行比较就可。图4.3单母线分段接线图4.4单母线分段带旁路接线图4.3中二次侧采用单母线分段接线，提高了供电的可靠性和灵活性。在正常运行方式下，分段断路器合上，相当于单母线运行方式，系统接线简单、清晰，有利于继电保护配置。当一段母线故障时，其分段断路器在继电保护作用下，自动将故障点切除，而保证了另一段母线的正常运行，确保重要用户的正常用电。图4.4中二次侧采用单母线分段带旁路接线。是在单母线分段基础上增加旁路母线和旁路闸刀。其主要作用是减少母线故障或断路器检修时停电范围，提高系统供电可靠性，当需要检修断路器时，可合上旁路闸刀，然后断开需要检修的断路器和二侧闸刀。其操作方式简单，也不影响相应电气设备正常运行。在正常运行方式下，旁路母线不带电，类似于单母线分段运行方式。结合本变电所在系统中的地位，参照《35-110kV变电所设计规范》规定，本变电所主接线方式采用内桥式单母线分段的接线方式。电气主接线图见附录=3\*ROMANIII。变电所安装两台变压器，总容量为20000kVA；60kV侧为内桥接线方式，60kV进线为两回架空进线，此种接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建；10kV侧为单母线分段接线方式，出线14回，采用这种接线方式是用断路器将母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电，当一段母线发生故障，或线路断路器拒动时，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重要用户停电。短路电流计算短路电流概述在供电系统中，出现次数比较多的严重事故是短路。所谓短路是指供电系统中一切不正常的相与相或相与地在电气上被短接。为了更好的选择电气设备和载流导体，必须要用短路电流来校验其热稳定性和机械强度；在选择和继电保护装置时，用短路电流来整定计算，使之能快速切除故障；当短路电流过大造成设备选择困难或不够经济时，可采取限制短路电流的措施；另外根据计算出的短路电流，确定合理的主接线方案和主要运行方式等；短路电流计算是变电所设计中极为重要的一部分，这部分做的好坏将会影响到整个变电所的设计。短路电流计算方法短路电流计算方法包括有有名制法、图表法和标幺制法。对较复杂的高压供电系统，计算短路电流时采用标幺制法比较简便，所以本设计采用标幺制法进行短路计算。图5.1系统短路电流计算电路图各元件的电抗值（1）选基准值：基准容量基准电压基准电流 （2）计算电抗：1）电源电抗：电源1：当时当时电源2：当时当时2）主变压器电抗：由变压器参数表查得3）架空线路电抗：35kV以上的架空线电抗一般为=0.4/km电源1：电源2：短路电流计算（1）K1点短路电流计算：系统最大运行方式时，总电抗标幺值为：系统最小运行方式时，总电抗标幺值为：系统最大运行方式时，三相短路电流及短路容量为：系统最小运行方式时，三相短路电流及短路容量为:（2）K2点短路电计算：系统最大运行方式时，总电抗标幺值： 系统最小运行方式时，总电抗标幺值： 系统最大运行方式时，三相短路电流及短路容量为：系统最小运行方式时，三相短路电流及短路容量为：电气设备的选择电气设备选择的概述各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作，所以在选择时依然有相同的基本要求。在正常工作时，必须保证工作安全可靠、运行维护方便，投资经济合理。在短路情况下，能满足力稳定和热稳定的要求。正常工作情况下环境：产品制造上分户内型及户外型，户外型设备工作条件较差，选择时要注意。此外，还应考虑防腐蚀、防爆、防尘、防火等要求。电压：选择设备时应使装设地点的电路额定电压小于或等于设备的额定电压，即。但设备可在高于其铭牌表明的额定电压10~15%情况下安全运行。电流：电气设备铭牌上给出的额定电流是指周围空气温度为时电气设备长期允许通过的电流。选择设备或载流导体时应该满足以下条件按短路状态校验热稳定校验：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，It2t>Qk，tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（3～6kV厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。动稳定校验：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。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。应按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理与整个工程的建设标准应协调一致。同类设备应尽量减少种类。选用的新产品均应具有可靠的实验数据。设备的选择和校验。导线截面选择1．本设计采用架空线路。导线截面的选择对电网的技术、经济性能影响很大，在选择导线截面时，既要保证工矿企业供电的安全与可靠，又要充分利用导线的负荷能力。因此，只有综合考虑技术、经济效益，才能选出合理的导线截面。按经济电流密度选择输电线路和高压配电线路由于传输距离远、容量大、运行时间长、年运行费用高，导线截面一般按经济电流密度选，以保证年运行费用最低。按长时允许电流选择使导线在最大允许负荷电流下长时工作不致过热。按允许电压损失选择使线路电压损失低于允许值，以保证供电质量。按机械强度条件选择架空导线的最小允许截面如表6.1所示，此规定是为了防止架空导线受自然条件影响而发生断线。表6.1架空线路按机械强度要求的最小允许截面（mm2）导线材料种类3-10kV架空线路低压线路35kV及以上居民区非居民区铝及铝合金绞线35251635钢芯铝绞线25161635铜绞线25161635高压架空线路导线截面的选择，首先按经济电流密度初选，然后按其它条件进行校验，最后按各种条件中最大者选取。低压架空线路往往负荷电流较大，宜按电压损失条件或按长时允许电流条件选择导线截面，按其它条件进行校验。60kV线路截面选择本变电所有两条电源进线，电源1距离本所24km，电源2距离本所55.65km。变电所高压侧计算负荷，，。按经济电流密度选择:我国现行的经济电流密度如表6.2所示：表6.2经济电流密度Tmax/h经济电流A/mm2Tmax/h经济电流A/mm2材料1000-30003000-50005000以上裸导体铜32.251.75铝(钢芯铝线)1.651.150.9钢0.450.40.35钢芯纸绝缘电缆、橡皮绝缘电缆2.52.252铝芯电缆1.921.731.54按经济电流密度选择，先确定，查表6.2得架空铝母线经济电流密度，因此经济截面为按经济电流密度选择导线截面：考虑留有一定的裕量，选择标准截面250mm2，选LGJ—250型钢芯铝绞线。按长时允许电流校验(环境温度为25度)：环境温度为25度时LGJ—250型钢芯铝绞线的允许载流量为445A>87.47A，因此，LGJ—250型钢芯铝绞线满足校验要求。按机械强度选择校验：35kV以上的架空裸导线的最小允许截面，因此，LGJ—250型钢芯铝绞线满足校验要求。10kV线路截面选择按经济电流密度选择:1）按经济电流密度选择，先确定，查表6.2得架空铝母线经济电流密度,因此经济截面为按经济电流密度选择导线截面：考虑留有一定的裕量，选择标准截面1600mm2，选TMY-16010铝排。2）按长时允许电流校验(环境温度为25度)：环境温度为25度时TMY-16010型铝排的允许载流量1374.6A>549.75A，因此，TMY-10010型铝排符合检验要求。3）按机械强度选择校验：最小允许截面，因此，选TMY-16010型铝排满足校验要求。高压断路器的选择高压断路器主要是在电力系统发生故障时，自动而快速的将故障切除，以保证电力系统及设备的安全运行。主要分为多油断路器、少油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等。断路器及其操动机构应按下表所列的技术条件选择。表6.3断路器参数选择项目参数技术条件正常工作条件电压、电流、频率、机械负荷短路稳定性动稳定电流、热稳定电流和持续时间承受过电压能力对地和断口间的绝缘水平、泄露比距操作性能开端电流、短路关合电流、操作循环、操作次数、操作相数、分合闸时间及同期性、对过电压的限制、某些特需的开断电流、操动机构环境条件环境环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度环境保护噪音、电磁干扰对于断路器型式的选择，除应满足各项技术要求和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经过经济比较后确定。该变电所所选的是少油断路器，其综合条件满足要求，而且少油断路器是目前广为使用的一种产品。在校验断路器的断流能力时，应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间（继电保护动作时间与断路器固有分闸时间之和）的短路电流作为校验条件。高压断路器的选择与校验：一次侧的额定电压为60kV，长时最大工作电流为229.1A，初步选择型号为：LW9-72.5,其技术数据如表6.4所示。表6.4所选断路器技术数据型号额定电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）热稳定电流（kA）（4s）合闸时间(s)固有分闸时间(s)动稳定电流（kA）额定最大LW9-72.56672.5250031.531.50.50.280VS1-121112160040400.250.0650二次侧的额定电压为10kV，长时最大工作电流为1374.6A，初步选择型号为：VS1-12,其技术数据如表6.5所示。表6.5变电所高低压侧母线短路参数60kV母线K1点10kV母线K2点(kA)(kA)(MVA)(kA)(kA)(MVA)1.5283.9166.115.2313.3495.06动稳定检验：动稳定性符合要求。热稳定性检验：变压器一次侧断路器：由于变压器容量为10MVA，变压器设有差动保护，因此在差动保护范围内短路时，继电器的保护动作时限为0，此时假想时间。当短路发生在10kV母线上时，差动保护不动作（因不是其保护范围），此时过流保护动作时限为2s（比进线保护少一个时限级差0.5s），此时假想时间。故：K1点短路时：K2点短路时：热稳定性符合要求。变压器二次侧断路器：K2点短路时：热稳定性符合要求。断流容量检验：变压器一、二次侧均符合要求。隔离开关的选择隔离开关的主要作用是隔离电源，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，按短路电流检验其动、热稳定性。隔离开关的选择与校验：一次侧的额定电压为60kV，长时最大工作电流为229.1A，初步选择型号为：HGW5-66/1250,其技术数据如表6.6所示。表6.6所选隔离开关技术数据型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定电流（5S）（kA）极限通过电流（kA）峰值有效值HGW5-66/12506612508040020－GN19-40/2001120050－85动稳定性检验：动稳定性符合要求。热稳定性检验：最严重的情况是线路不并联运行，此时差动保护撤出，此时差动保护不起作用，当短路发生在QS1后，并在断路器QF1之前时，事故切除靠上一级的变电所的过流保护，继电器动作时限应比10.5kV进线的继电保护动作时限（2s）大两个时限级差即为3s。此时假想时间为。热稳定电流为：热稳定性符合要求。电流互感器的选择1．互感器的选择原则互感器按使用地点，电网电压与长期最大负荷电流来选择，并按短路条件校验动、热稳定性。此外还应根据二次设备要求选电流互感器的精确等级，并按二次阻抗对精确等级进行校验。对继电保护用的电流互感器应校验其10％误差倍数。具体步骤如下：额定电压应大于或等于电网电压；原边额定电流应大于或等于1.2～1.5倍的长时最大工作计算得：2.互感器的校验（1）电流互感器的选择与校验项目为电压、电流和短路电流的校验。一次侧的额定电压为66kV，长时最大工作电流为87.47kA,断流容量为166.11MVA，动稳定电流峰值为3.9kA，选择型号为：LZW-66,其额定电压为66kV，额定电流比为2150/5，1秒热定倍数为75，动稳定倍数为130。只要检验其动稳电流和热稳电流即可。其动稳定和热稳定公式如根据公式得,,满足动稳定性。根据公式得,，满足热稳定性。所以所选型号合格。（2）二次侧的额定电压为10.5V，长时最大工作电流为549.75A，断流容量为95.06MVA，动稳定电流峰值为35.85kA。选择型号为：LZZBJ19-10，其额定电压为11kV，额定电流比为400/5，1秒热定倍数为50，动稳定倍数为90.根据公式得,,满足热稳条件。根据公式得,，满足热稳定条件。所以所选型号合格。（3）用户出线上的电流互感器选用LA-10型电流互感器。表6.7所选电流互感器技术参数型号额定电压(kV)额定电流比（A）1s热稳定倍数动稳定倍数安装位置LZW-66662150/57513066kV母线LZZBJ19-1011400/5509010kV母线LA-1011300～400/590160用户出线电压互感器的选择电压互感器的选择与校验项目为电压的校验,只要取相同电压值的电压互感器即可。60kV采用JCC-60型各项技术性能优良，具有多种负荷及双重保护的特殊功能，用于60kV中性点有效接地的电力系统中作电压的测量、电能计算、继电保护和控制装置用。按电压互感器安装位置的工作电压来选择：=66kV10kV采用JDZ-10型电压互感器为双绕组（串级式）电压互感器，在10kV电力系统中作电压的测量、电能计算、继电保护和控制装置用。按电压互感器安装位置的工作电压来选择：=10kV表6.8所选电压互感器的技术数据型号额定电压kV额定变比在下列准确度等级下的额定容量kVA最大容量kVA0.5级1级3级JCC-6066-50010002000JDZ-101110000/10080150300500继电保护设计变电所对继电保护的基本要求供电系统在运行中由于绝缘老化，机械损伤，违章操作或外界的某些影响，可能发生故障和不正常的工作状态，即引起电流增大，电压和频率的变化超过允许范围，使供电系统的正常工作遭到破坏，严重影响生产，甚至造成巨大损失。某个部分的故障在极短时间内有可能影响整个供电系统，使事故扩大。所以切除故障的时间越短越好，往往要求低于1秒，甚至只有百分之几秒，这么短的时间，值班人员无论如何也是做不到的，只有借助于设备上的继电保护装置才能实现快速切断。对于短时间内危害不大的不正常工作状态（如过负荷、轻瓦斯、中性点不接地系统的单相接地等），可由继电保护装置发出信号，让值班人员酌情按有关规定进行处理。综上所述，继电保护装置的任务是在供电系统发生故障时，自动的，迅速的，有选择性的将故障设备从供电系统中切除，以避免事故扩大，并保护其它无故障部分迅速恢复正常运行。对不正常运行设备，也将由继电保护装置发出信号，以便运行人员采取相应措施。为了保证供电系统运行的安全和稳定，继电保护装置必须机构完好，并经常处于准备动作状态，这就要求运行和维修人员经常巡视做好维护检修工作。设计保护装置时，要尽量选择动作误差小，功率损耗少，动作后返回时间短，触点容量大，热稳定和动稳定性能好，构造简单，价格便宜的产品。对工厂企业变电所和供电系统而言，低压侧大都采用熔断器或自动空气断路器保护。高压侧由于负荷容量远小于电网容量，电压又在110kV以下，供电系统距离短，接线又比较简单，所以对保护装置要求不高，多采用机电式继电器组成的过电流和电流速断保护。高压电动机和较大容量变压器常采用纵联差动保护作为主保护，以过电流保护为后备保护，并配合温度监测和过负荷保护，后者还配备瓦斯保护。配电线路保护本毕业设计线路属于中性点不接地的小接地电流系统，通常采用过电流和电流速断保护，另外单设接地保护或绝缘监察装置。1.线路的过电流保护图7.1定时限过电流保护原理图线路发生短路故障时，线路中电流剧增，当时，继电保护装置动起来，并用送出信号的时间差保证动作的选择性。图8.1为过电流保护的原理图。保护装置的动作电流整定可使电流继电器动作的保护装置一次侧最小电流以表示，与之对应的继电器动作电流以表示，又称为保护装置二次侧动作电流。二者间关系可用下式表示：(7-1)继电器的动作电流为：(7-2)式中——可靠系数。DL型继电器取1.2，GL型取1.3；——继电器返回系数。DL型继电器取0.8，GL型取0.85；——过负荷（自起动）系数。一般由试验和经验确定，可取为1.5～3；——接线系数，两相两继电器式接法为1，两相一继电器式接法为；——电流互感器的变流比。保护装置灵敏度校验过流保护装置能否可靠地动作，还应校验灵敏系数，(7-3)——被保护线段末端最小两相短路电流。2.线路的电流速断保护定时限过电流保护的动作时限必须逐级增加，越靠近电源短路电流越大，而保护装置动作时限也越长，对设备绝缘非常不利。为此，在动作时限1s以上的保护中要加装瞬时动作的电流速断保护配合使用。图7.2为电流速断的保护原理图。图7.2电流速断保护原理图电流速断保护的整定计算电流保护的整定值，如果按躲过保护区外的最大短路电流原则来整定，即是把保护范围限制在被保护线路的一定区段内，就可以完全依靠提高动作电流的整定值获得选择性。因此可以做出无时限的瞬时动作保护，叫电流速断保护。电流速断保护动作电流可按下式计算：(7-4)继电器的动作电流为(7-5)式中——被保护线路末端的最大短路电流。电流速断保护的灵敏度校验：(7-6)3.线路的单相接地保护6-10kV属于中性点不接地的小接地电流系统。发生单相接地故障时，接地点流过全系统其它两相线路的全部对地电容电流。接地点的故障电流用(7-7)式中——全系统架空线路长度（km）——全系统电缆线路长度（km）——系统额定电压（kV）架空电力线路单相接地保护：继电器之动作电流为：(7-8)式中——可靠系数。取1.5—2（带时限）。——系统其它回路有接地故障时，被保护回路本身的对地电容电流。可用下式作近似估算：架空线路：=2.86（A）(7-9)——正常运行时，电流继电器中出现的不平衡电流（A），可用实验手段侧得。被保护回路发生单相接地故障时的灵敏系数,可用下式计算(7-10)变压器的保护电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备,它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果,同时大容量变压器也是非常贵重的设备,,因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。变压器故障一般分为内部故障和外部故障两种。内部故障是指变压器油箱内所发生的故障，如相间短路，绕组的层间或匝间短路，单相接地等。发生内部故障时，由于短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘，烧坏铁芯，而且将引起绝缘物质的剧烈气化，甚至引起油箱的爆炸。因此内部故障如不迅速排除，是十分危险的。变压器的外部故障是指引出线上绝缘套管相间短路和引出线接地等。外部故障也将使绕组和绝缘油迅速过热而老化。变压器的异常工作状态主要是指：由于外部线路短路和过负荷引起的电流增大，温度升高超过允许值和由于漏油等原因引起的油面降低等。根据上述故障类型和异常工作状态，变压器应装设下列保护。=1\*GB3①瓦斯保护防护油箱内的各种故障及油面降低。对于0.8MVA及以上的油侵式变压器和户内0.4MVA以上变压器,应装设瓦斯保护。轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳闸。=2\*GB3②纵联差动保护为反应变压器绕组和引线的相间短路,以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差保护或电流速断保护。对于3.5MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器,以及6.3MVA及以上的所用变压器,应装设纵差保护。=3\*GB3③过电流保护为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差保护(或电流速断保护)的后备应装设过电流保护.例如,复合电压起动过电流保护或负序过电流保护。=4\*GB3④过负荷保护防护过载而引起的电流增大。过负荷保护接于一相电流上，一般延时作用于信号。=5\*GB3⑤零序电流保护为反应大接地电流系统外部接地短路,应装设零序电流保护。1.变压器的瓦斯保护瓦斯保护是电力变压器内部故障的一种基本保护装置。当变压器发生内部故障时，短路电流和电弧的作用使绝缘和油受高热分解产生大量气体引起油面和油流的变化。它使装设在变压器油箱和油枕管道上的瓦斯继电器动作，实现瓦斯保护。装设瓦斯保护的变压器，要求将装瓦斯保护侧抬高1.5-2%。瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、结构简单、可靠性强、安装容易、能够反应变压器油箱内的各种保护。其缺点是不能反映油箱外部套管和引出线故障，因此瓦斯保护不能作为变压器的唯一保护装置，还需与其他保护装置相配合。如图7.3所示。图7.3瓦斯保护原理图2.变压器的过电流保护降压变电所的变压器，一般装设过电流保护。如果过电流保护的动作时限超过0.5s时，还需增设电流速断保护。由于保护装置装设在电源侧，因而既能反映外部故障，也可以作为变压器内部故障的后备保护。变压器的过电流保护，用来保护变压器外部短路时引起的过电流，同时又可作为变压器内部短路时瓦斯保护和差动保护的后备保护。为此，保护装置应装在电源侧。过电流保护动作以后，断开变压器两侧的断路器。变压器过电流保护的整定原则与线路过电流保护的整定原则相同，按躲开变压器一次侧可能出现的最大负荷电流来整定，即或(7-11)式中——变压器过电流保护装置一次动作电流；——变压器过电流保护装置中继电器动作电流；，——可靠系数与返回系数，采用DL型电流继电器时,；采用GL型继电器时取，。、——电流互感器变比与接线系数；——变压器装设过电流保护那一侧的额定电流；——变压器的过负荷倍数。一般可近似取，对综合性负载可取。变压器过流保护装置的灵敏度按变压器二次侧母线发生最小两相短路的条件校验，即(7-12)式中——系统最小运行方式时，二次侧母线两相短路的穿越电流（归算到一次的电流）。3.变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护是为了使运行人员掌握变压器正常运行时的过载情况，一般动作于信号。由于变压器的过负荷多数为三相对称的，因此过负荷保护只在一相上装设电流继电器。为了避免在短路故障和大电机起动等造成冲击电流情况下发生不必要的信号，需装设时间继电器，其动作时限应大于过电流保护的动作时限，一般定为9-15s。过负荷保护的动作电流应躲开变压器的额定电流，其整定为：(7-13)4.变压器的差动保护变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件：应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流。应躲过变压器的励磁涌流。在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大负荷时，差动保护不应动作。目前我国生产的差动保护继电器型式有电磁型的BCH系列、整流型的LCD系列和晶体管型的BCD系列。变压器保护常用的是BCD-2型差动继电器。图7.4为BCH-2型差动继电器组成的差动保护单相原理接线图。变压器差动保护使用的范围：两台6300kVA及以上的并联运行变压器；10000kVA及以上的单独运行变压器；容量为6300kVA及以上的发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器；容量为2000-8000kVA的变压器；当电流速断保护灵敏度不能满足要求时。变压器差动保护的整定计算纵联差动保护动作电流的整定原则灵敏度校验图7.4BCH-2型差动继电器组成的差动保护单相原理接线图5.差动保护的整定计算算出各侧额定一次电流,选出电流互感器的变比,确定二次回路额定电流和计算结果列于表7.10表7.10二次回路额定电流计算值名称各侧数值额定电压66kV10.5kV变压器一次额定电流(A)10000/(×66)=96.23A10000/(×10.5)=577.35A电流互感器的计算变比(×96.23)/5=166.68/5577.35/5选用电流互感器的变比200/51500/5电流互感器二次回路流入继电器的电流(A)(×96.23)/40=4.17A577.35/300=1.92A由表7.10可以看出,10.5kV侧的二次回路额定电流大于66kV侧,因此10.5kV侧为基本侧。计算保护装置基本侧10.5kV的动作电流:按躲开变压器外部短路时的最大不平衡电流：式中——可靠系数，取1.3——外部故障时最大短路电流的周期分量——电流互感器同型系数，型号相同是取0.5，型号不同时取1——电流互感器的容许最大相对误差，为0.1——变压器改变分接头调压所引起的相对误差，一般采用调压范围的一半，取5%——由于继电器的整定匝数与计算的不相等而产生的相对误差，初算时可取中间值0.5。按躲开变压器的励磁涌流:式中——可靠系数，取1.3——变压器的额定电流按躲开电流互感器二次回路断线时变压器的最大负荷:因为最大工作电流为74.1×66/10.5=466A,小于变压器额定电流577.35A，所以不考虑。取上述三个条件计算值中的最大者作为基本侧的动作电流，即：根据上面3个计算结果，一次侧动作电流为。确定基本侧线圈接线和匝数平衡线圈接于10.5kV侧,平衡线圈接于66kV侧。依据基本侧考虑，继电器动作电流为：基本侧计算线圈匝数为式中，是BCH-2型继电器的额定动作安匝。根据BCH-2内部实际接线,选线圈实用匝数为匝,差动线圈实用匝数匝,平衡线圈Ⅰ的匝数匝.确定66kV侧平衡线圈匝数：取66kV侧平衡线圈实际匝数。计算由于实际匝数与计算匝数不等产生的相对误差Δf：因为，故不需核算动作电流.计算最小灵敏系数：按最小运行方式下10.5kV侧两相短路校验.因为基本侧互感器二次额定电流最大,故非基本侧灵敏系数最小。10.5kV侧归算至66kV侧的最小短路电流为764.59A。检验灵敏度在10kV侧两相短路时的短路电流为（由短路计算得有）66kV侧流入继电器的电流灵敏度：满足要求。防雷和接地设计防雷设计变电所是电力系统重要组成部分,一旦变电所遭雷击或雷电波侵入,将造成大面积停电,给生产带来安全隐患和经济损失,给人民生活带来不便,这就要求变电所防雷系统设计要安全、灵敏、可靠。变电所的防雷设计总的原则应做到选型设备先进,保护系统灵敏、安全、可靠,设备维护方便。针对雷电侵害的3种形式,进行变电所的防雷设计,其中防直击雷和雷电波侵入是主要任务。防雷措施1．避雷针变电所的设备一旦遭受直接雷击，就可能造成设备的严重损坏，引起长时间的停电，其后果是十分严重的。因此，变电所内的设备和建筑物必须有完善的直接雷保护装置。可以根据条件合理地选用避雷针、避雷线和避雷器，进行直击雷保护。屋外配电装置一般都采用避雷针作为直击雷保护装置。2．避雷线进线保护的目的在于防止线路上落雷后雷电波侵入变电所，危害变电所的配电装置。大中型企业的35kV以上变电所的进线保护常采用如图9.1所示的防雷保护方案。图8.160kV变电所进线防雷保护方案35kV以上的电力线路一般不采用全线装设避雷线来防止直击雷，可以在进线段1～2km内架设避雷线，使该线段路免遭直接雷击，还可以使感应雷过电压产生在1～2km以外，靠进线段本身的阻抗起限流作业，降低雷电冲击的幅值。3．避雷器在供配电系统中，常常在变压器的高压侧装设阀型避雷器作为变压器的防雷保护。防雷计算本变电所设两支等高避雷针，避雷针的高度为30m。避雷针及保护范围单支避雷针的保护范围如图8.2所示。是以避雷针为轴的折线圆锥。从顶针向下做45度的斜线，构成锥形保护空间的上部；地面距针1.5h作半径，向避雷针0.75h高度处作连接线，与上部锥线相交，交点以下斜线构成保护空间的下半部。由图可见，避雷针在地面上的保护半径为1.5h。如果被保护的设备或建筑物高度为，则在高度为的水平面上，保护半径为：当时，(8-1)当时，(8-2)式中（8-1）、（8-2）中：被保护物高度(m)，本设计中变电所高度；避雷针有效高度(m),；避雷针安装高度(m)；由模拟实验和运行经验确定的高度影响系数。时，；时，。避雷针在水平面上的保护半径。本设计中变电所面积为10m30m，故取，，，则根据式（8-2）得得出。需要保护范围较大时，采用增加单支避雷针的高度扩大保护范围，往往不如采用两只比较低的避雷针进行联合保护有效。两只避雷针保护范围如图8.2所示。图8.2单支避雷针的保护范围图8.3两只等高避雷针的保护范围两针外侧的保护范围与单支避雷针相同。两针之间的保护范围按连接两针顶点1，2及中点O的圆弧确定。O点的高度由下式决定：(8-3)式中，两针之间的距离。则由式（8-3）可见，当两针距离增大到时，则，即两针之间不能够构成联合保护范围。两针在水平面上的保护范围即两针之间最小保护宽度的一半为：根据得所以两针之间最小保护的宽度为53.58m。避雷线及保护范围两支等高避雷线外侧的保护范围与单根避雷线相同；内侧保护范围的横截面，由经过两根避雷线及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定。本设计，避雷线的保护范围采用折线法计算。计算方法如下：当时(8-4)当时(8-5)式中（8-4）、（8-5）中：被保护物高度(m)，本设计中变电所高度；避雷线安装高度(m)；避雷线在水平面上的保护半径。、--避雷线计算系数。一般保护角选择在之间，角不同，、也不相同，它们之间的关系如表8.1所示。表8.1避雷线计算系表保护角0.360.470.531.641.531.42本设计中变电所面积为10m30m，故取，，，则根据式（9-2）得得出因此，本变电所在进线段1～2km内架设避雷线，高度为29m。避雷器常用的阀型避雷器有普通阀型避雷器、磁吹阀型避雷器和氧化锌阀型避雷器。普通阀型避雷器是指碳化硅阀式避雷器，其包括FZ和FS两种型号。FZ型多用于发电厂和变电所的电气设备防雷保护，FS型多用在配电线路上和配电变压器、开关设备的防雷保护上。因此，都选用FZ型。66kV母线上选FZ-60型避雷器，10.5kV母线上选FZ-10型避雷器，其参数见表8.2表8.2FZ型避雷器技术数据型号额定电压kV灭弧电压有效值kV工频放电电压有效值kV预放电时间1.5-20的冲击放电电压（kV幅值）不大于5、10kA冲击电流（波形10/20）下的残压（kV幅值）不小于不大于5kV小于10kV小于FZ-606670.5140173220227250FZ-101112.72631454550接地及其它接地装置接地装置由接地体和接地线两部分构成。接地体分为水平接地体和垂直接地体。垂直接地体通常采用直径50mm，长2～2.5m的钢管，打入地中与大地直接相连。水平接地体一般采用扁钢或角钢，将垂直接地体连接起来。连接于接地体与电气设备金属外壳之间的金属导线，称为接地线。接地线通常采用25mm4mm或40mm4mm的扁钢或直径16mm的圆钢。为了减少投资，还可以利用金属管道以及建筑物的钢筋混凝土基础等作为自然接地体，但易燃易爆的液体或气体管道除外。接地电阻是指接地体的散流电阻与接地线和接地体电阻的总和，其中接地体和接地线的电阻与散流电阻相比较小，可忽略不计。在同样的接地电流下，接地电阻越小，接触电压和跨步电压也越小，对人身越安全。变电所中通常用扁钢将若干接地体连接成一个整体构成接地网。接地网的布置形式有外引式和回路式。外引式将接地体引出户外处某处集中埋于地下，该方式安装方便，且较经济，但接地体附近地面电位分布不均匀，跨步电压较大，厂房内接触电压较大。另外，接地网的连接可靠性较差。因此，变电所中常采用回路式接地装置，回路式是将接地体围绕设备或建筑物四周打入地中，它使地面电位分布均匀，减小跨步电压，同时抬高了地面电位，减小了接触电压，安全性好，连接可靠。接地装置的整定计算1．确定工频接地电阻值我国60kV的高压系统采用中性点非直接接地方式。已知，60kV侧的架空线路长度为24KM。对于本变电所公共接地装置的接地电阻，应满足以下条件：（8-6）本变电所接地装置的接地电阻应为：2．接地装置的初步方案在变电所内设置以水平接地为主，垂直接地为辅的复合接地网。初步考虑围绕变电所建筑周围，距变电所外墙2-3。打入地下一圈直径为50、长为2.5的钢管接地体，每隔5m打入一根。主接地带采用-50×5镀锌扁钢，设备引下线采用-40×4镀锌扁钢，接地极采用Φ50×2500镀锌钢管，微机保护接地由接地主网经铜接地带单独引至，电缆沟内的电缆支架均应接地，接地线敷设方式为明敷与暗敷相结合。要求本变电所的接地电阻不大于4欧姆。3．计算单根钢管接地电阻（8-7）式（8-7）中为土壤电阻率，；为接地体长度，。4．确定接地钢管数和最后的接地方案根据，但考虑到管间的屏蔽效应，故试选30根直径为50、长为的钢管接地体，管间距为。以和查参考文献[6]，取。因此，（8-8）考虑到接地提的匀称布置，选用34根试选30根直径为50、长为，间距为的钢管接地体，用的扁钢连接，环型布置。5．计算冲击接地电阻冲击接地电阻是指雷电经接地装置泄放入地的接地电阻。冲击接地电阻按下式计算：（8-9）式（8-9）中为工频接地电阻值；为换算系数，对于时取冲击接地电阻。结论本论文的题目是三元变电所电气部分初步设计，电压等级为60/10kV。本设计对工厂供电这一技术领域进行了研究和工程设计，讲述了变电所初步设计的要求方法、内容和步骤。设计的内容包括负荷计算、无功补偿、变压器台数及容量的选择、主接线方案的确定、短路计算、电气设备选择与校验、继电保护设计和防雷设计等。本设计首先根据原始资料所提供的内容进行了负荷计算及无功功率补偿的计算。其结果为总有功为21080kW，总无功为11678kvar，无功补偿容量为14576.8kvar。根据负荷计算的结果确定了两台型号为SF9-20000/60的变压器，根据计算所选变压器容量为20000kVA。按照主接线的设计原则确定了主接线的几种接线方案，全面分析论证，通过技术经济比较，最后确定