兰州市龚家湾220kv变电站一次部分设计

绪论随着中国经济的逐年发展，我国不同类型的变电站对用电的质量要求各有不同，为了使用电高峰时期出现电力超负荷运行的问题[1]，变电站的电气部分系统在架设回路线路时不要选择单一线路模式。应该结合220kV变电站实际建筑布局及建筑本身结构进行调整，选择最优的供电模式，保证电量的供应和用户实际用电相匹配。在电气部分系统的电路运行中，当其中某一条线路的电力运行出现困难时，可以自主将电力负荷转移到其他线路中，以此来保证电气部分设计方案的准确性。中小型城市变电站是城市化和工业现代化的产物，因为人们生活水平的提高，各种各样的家用电子设备进入人们的日常生活，人们的日常生活中对电能的需求更加大，对供应电能质量的要求也更加高。经济、实用、安全、节能环保的电气部分系统成为提升用户生活用电质量的有力保证。变电站电气部分系统设计方案要严格遵守国家变电站电气部分设计规则要求，满足当地城市发展规划的要求和当地电力部门的要求，并且要与国家能源电力发展规划相适应。中国近些年来，有许许多多的电气行业的人才在努力做好中国与国际电工委员会标准的联系。在浅谈用户变电站电气部分的设计问题中针对现今大部分城镇用户变电站的电气部分设计方法大多存在过量设计的问题，说明了城镇用户变电站的供变电设计方案所存在的问题和缺陷，主要的大部分问题都集中在220kV电气设备的选择和回路设计两个方面，而在解决方案中提出选择适宜的短路设备，回路保护装置则以非选择类型的断路设备为主。这会对我国电气工程自动化行业的发展提供有利地条件和优势，使中国的电气工程型人才也得到更多实现自我、表现自我的机会。本文研究内容有：变电站负荷计算，是在220kV变电站基本负荷的计算的基础上进行的计算，因为考虑到用户变电站内各用户的基本负荷。写出负荷的统计表、负荷计算表达式。选择220kV变电站主变压器的数量和类型。主要是通过电源进入的位置，考虑变压器放置的各种条件，通过所计算的负荷从而确定变压器的数量和类型，从而可以选择合适的变压器类型以及数量，非常有利于降低经济成本，对于电能运行过程更加经济。设计220kV变电站的电气主接线的方案，设计2个电气主接线方案进行全方位综合性的对比，从而选出一个好的设计方案。根据变电站输电线路中回路的个数，负荷要求的等级和负荷计算的数值进行综合分析然后确定主变压器数量，从而得到变压器每一侧连接线的方式。短路电流的计算，短路电流运算一般选择标幺值法，为了在设计电气主接线时确定接线方式是否采取限制短路电流计算。选择和检验所需的电气设备，包括：低压设备、高压设备、电力线路。完成变电站电气一次部分的设计，防雷保护绘制电气主接线图1张。

原始资料分析1.1原始数据资料本次设计的变电站为地区性220kV降压变电站,有三个电压等级220kV、110kV、10kV。220kV进线4回。高压侧电源（双回架空线）来自附近发电厂和上级变电站，距离为180km。110kV负荷有8个，10kV侧有4个用户，共出线10回，如图1.1所示。图1.1带点变电所与上级电网接线图变电站地理环境：1.本所地处未开垦的荒地，地形较为陡峭，交通方便，无大气污染。2.当地年平均气温为11.2℃，最高温度为49.6℃，最低温度为-18.7℃。甘肃地区平均炎热日数（最高气温>25℃）为78天，平均炎热日数（最高气温>38℃）为15天。3.当地年平均相对湿度为32%，年最高湿度为42%。4.当地年平均降水量为15mm。5.当地一年中的主要风向为西北，一年中最多大风日数61天。通过上述的数据我们可以了解到，在当地是属于一个地势相对较高，环境相对恶劣且常年处于较为干旱的状态，在再考虑到当地的独特地势，地处黄土高原边，所以土质松软且常年都有沙尘暴的袭扰不管是对于变电站的设计还是选址都需要经过慎重的决定。在选址的时候尽可能的选择地势较为平缓，土质并不是很柔软的地方进行建厂的选址，同时也需要考虑交通的便捷，而且应为地处黄土高原旁边所以常年都有沙尘暴，尤其是对于设备的选择，不仅要具有一定的高原性能同时还需要满足设备维修的简便性，以及设备对于抗风沙能力的选择，都需要进行一定的考虑，所以建造变电站前期的选址有非常重要的意义，对于前期的地理位置和环境有了最基础的了解以后，在进行选址和设备选择的时候，就会选择符合该地区气候条件，气候状况，以及特殊需求有一定的适应性。同时我们在设计变电站的过程中也会有针对性的进行设计从而更加符合该地区变电站的基本需求。这也是前期需要做的最重要的事情，根据我们的数据分析以及结合当地的气候给出最合适的地址，才能够进行下一步。1.2国内外对比国内：伴随着我国城镇化进度持续加大，城市用户人口大量增加，220kV变电站电气部分设计的重要性日益增加。在变电站的设计当中，变电站电气部分设计的好与坏将对整个建筑的安全性和经济性都有非常大的影响也关乎变电站是否可以正常运行。一个可以运行的变电站设计是需要将变电站运行时的安全、可靠进行保证，同时也能够响应国家号召不浪费能源、提高电能应用精准性的一种方式。随着我国电力技术和科技的不断进步和快速的发展，变电站电气技术已经有了许多新的部门产生新加入的有电力、电子、网络、计算机、通信等技术领域，进行全方位的合作，各行业之间相互的进步也使得我们的电力水平不断地上升，各种不同类型的电子和电气设备充满了人们的日常生活。[2]电能在现代社会中占据的地位并不亚于其他任何产品的重要性，电能是工业现代化生产和发展进程的主要能源和动力，一个优秀的变电站设计对工业现代化的发展是非常重要的，电能不仅可以转化为其他能源供工业的发展，风力，水力也能转化为电能供用户用电，也可以供其他产业用电。在当今世界各类能源紧缩的情况之下，一个优秀的变电站电气部分的设计不仅可以缓解用电量的紧张还可以节约能源，保护环境。自从我国改革开放，城镇用户开始住进的中小型民用变电站，由于农村用户大量涌进城市，更是加剧了变电站的建设，在这种现象下，提高变电站电气部分设计显得尤为重要。国外：一个行业的蓬勃发展是和这个行业相关的其他行业一起发展的结果，变电站建筑电气行业技术的发展也是电气设计技术和建筑技术的发展，在变电站电气设计问题及对策[2]中对于变电站电气部分设计用电负荷量预测以及电力设备选配不合理，线路设计不科学，变电线路布局不规范的原因，寻找改进方法，保证电气部分设计方案符合电力部门规定标准，不仅解决了220kV变电站电气部分设计中电气设备不合理的问题，还提高电气部分设计的质量问题。在郑州市金兰湾220kV变电站电气工程的设计研究中对变电站电气部分设计是以变电站的负荷电力级别区分和运算负荷的基本量、包括电源供电以及电压电流、高压电力设备、低压电力设备、导线的类型选定、电气照明等等内容进行设计选择，实现电网系统的电力可以顺利通过输电、变电和变电这三个过程的环节输送给所有用户。近些年来，国外科技技术和经济的高速发展，推动了电气技术行业的长远发展，不仅如此，还同时推动了建筑电气技术的快速发展。[3]在高压电气行业电气部分线路设计的探讨中为了提高电气部分线路的设计水准，故而从超高压电气部分线路设计着手，讨论了国外目前的电气部分线路设计，并对超高压电气施工建设进行了分析讨论。在现代先进科学技术发展的广泛使用中，更加大力增进了超高压电气技术的创新与发展。超高压电气技术的智能化、数字化、网络化逐渐加强加大。在分布式电源和差别动态电价的变电网设计中在这项研究中，设立了一个考虑电压分布控制、差分电价和动态电价的变电网设计模型。目的是在需求和电气设备参数不确定的情况下最大化变电网的利润和创新，并慢慢实现对超高压电气技术的自动化工程。2负荷计算2.1负荷计算所谓负荷，就是根据导线的发热程度来确定电气部件的负荷，通常在充电30分钟后，导线的温度就会变得比较稳定，这时就可以用“半小时最大负荷”来表达。在此基础上，用P30、Q30、S30和I30表示。在系统中，计算设备的负荷一般有两种方法可以选择，一种是要求系数法，还有一种是二项式法，第一种系数法是最常用的，也是最实用的一种，它的适用范围很广，主要是在电力设备数量多，设备容量相差不大的场合。二项式方法的适用范围狭窄，有一定的限制，主要适用于设备数量不多，但各装置的能力差异很大的场合[4]。因此，不管采用何种方式，都必须对电力系统进行正确的归类和归类，以方便今后的负荷计算。以下是根据最初的设计数据，计算出各建筑与店铺的承载能力。在计算荷载时，通常采用需求系数方法。利用负载计算法进行负载计算，不仅简单，而且应用范围广，特别是在某些负载可以稳定运行的情况下。这种方法一般都是用在变电站供电和供电的初步设计上。常用计算公式见式（2.1）-（2.6）：（2.1）（2.2）（2.3）（2.4）（2.5）（2.6）式中P——有功功率，MW；cosθ——功率因数；S——视在功率，VA。Q——无功功率，Var。I——电流，A。2.1.1110kV负荷计算110kV负荷分布情况如下表2.1所示：表2.1110kV侧负荷表负荷名称最大负荷（MW）功率因数回路数出线方式变电站1250.92架空线路变电站2250.912架空线路变电站3180.892架空线路变电站4250.92架空线路变电站5250.922架空线路零件加工厂250.882电缆炼钢厂350.872电缆工业厂150.931电缆2.1.210kV负荷计算10kV侧有四个用户，共出线10回，如下表2.2所示：负荷名称最大负荷（MW）功率因数回路数负荷1150.92负荷2100.92负荷3150.92负荷4100.92表2.210kV负荷数据表那么结合110kV以及10kV的计算结果可知，整个变电站低压侧的负荷的计算结果如下：最终负荷计算表如下表2.3所示：表2.3负荷计算数据表序号车间最大功率（MW）功率因素有功（MW）tanΦ无功（MVar）视在功率（MVA）1变电站1250.925.000.4812.1127.782变电站2250.9125.000.4611.5027.503变电站3180.8918.000.519.1820.204变电站4250.925.000.4812.1127.785变电站5250.9225.000.4310.6427.176零件加工厂250.8825.000.5413.5028.417炼钢厂350.8735.000.5619.8540.098工业厂150.9315.000.436.2615.179负荷1150.915.000.487.2616.672负荷2100.910.000.484.8411.113负荷3150.915.000.487.2616.674负荷4100.910.000.484.8411.1111全站合计243.00243.00117.69261.932.2无功补偿电力系统作为电源点，在提供有功功率的同时，也同步提供无功功率，而后者会不可避免地带来额外损耗[5]。而电机通常为感性负载，故而电力作业时往往多为感性负荷，这便容易导致功率因数达不到标准。基于此，以容性负荷来对感性电流进行一定的抵消，便能有效提升功率因数从而使其满足标准要求。所用到的公式（2.7）（2.8）所示：（2.7）（2.8）式中——有功功率损耗——电压降基于以上公式，可以发现，无功的减少对于电网整体运作有良好的提升作用，能在有效降低电压降的同时，减少有功的功率损耗，从而让电压保持更高的质量，充分体现整体变电站设计的经济性。对于功率因数这一关键指标，电力部门有相对明确的标准，通常是在0.95以上，即[6]。但在实际作业过程中，系统负荷的功率因素往往无法达到这个基础标准，需要提高其功率因数数值。对此可以通过加装容性设备来对部分感性无功进行补偿如图2.3所示。图2.3无功补偿示意图假设需要补偿的无功是，有功是P，那么有：补偿前的功率因数：而假设补偿后的无功为Q2，功率因数为cosθ=0.95，则则计算得到的要进行补偿的无功有：接下来对电容器进行型号选择，初选为型号BW10.5-3600，其参数如下表2.4补偿电容器的参数表型号额定电压/kV容量kVarBW10.5-360010.53600则需要的补偿电容器台数为：向上取整，台数为：N=6台。实际补偿之后的无功功率计算公式：校验的目的是重新计算补偿后的视在功率，并计算补偿后的功率因数是否达标。经计算，补偿以后功率因数将变成了0.954，满足了设计中功率因数大于0.95的设计目的。3主变压器选型3.1主变压器台数和容量选择为了保证供电的可靠性，为了防止主变压器的故障或维修而造成的电力供应中断，一般都会在供电系统中设置两个主变[7]。若有三台以上的主变被安装，供电和分配的可靠性会大大提高，但整个变电站的复杂性和投资也会随之提高。与此同时，变电网和电力供应系统的复杂程度也在不断提高，维修、切换操作也越来越复杂。同时，双主变的失效概率也很小，适用于大容量的扩容。所以，在这种电气部分中，选用两个主变压器是完全可以达到的，本变电站计算负荷高达261.93MVA，因此可考虑配置2台主变。若某变压器已停机，则应考虑该变压器的容量应在容许超负荷范围内，以保证使用者一次及二次负荷。所以，将各变压器的最大功率值确定为最大供电功率，若一台变压器被切断，剩余的变压器仍能保证总负荷的60%~70%。也就是说。因为一般的电力系统中，非临界负荷占到了25%左右，所以可以利用公式来计算主要的负荷。一般主变选型时，需要选择大一点，留有一定裕度，根据书上所列主变常见大小容量，选择主变容量为180MVA。3.2主变压器绕组数的确定在不同的供电方式下，在变压器两端绕组能提供的电力到达且超过15%，或者在低压端没有负荷，但需将无功补偿装置置于电气部分。在变电系统中，采用从高电压到低电压的方式，可以采用将双绕组变压器直接从高电压降到低电压，以化简电压级别或降低反复降压能力。而该变压器的电压等级是220kV/110kV/10kV三个电压等级，所以要采用三绕组变压器才能满足要求。3.3主变压器绕组组别按照电力工程的电气设计规范及有关规范，变压器绕组应采用与电网电压相匹配的方式，否则不能并联。在电力系统中，变压器线圈Y和Δ（也标为d）有两种连接方法，为了保证三次谐波的消除，线圈中的一个必须是Δ。中国220kV以上的电压等级通常为大电流接地。因此，在6—10kV侧采用一种Δ型连接方式，本设计中的主变压器绕组的连接方式为：YN、yn0，d11。3.4主变压器的调压方式在电力系统的运行中，一般状况下，每个部分的电压都不可以超过设备被允许的最高的电压数值，而变电站一次侧母线的电压则必须满足额定电压数量的95%到100%。现在可以调节电压的方法有两种，一种是没有负载的调压方式，另一种是含有负载的调压方式。第一个方法没有办法进行负载的转变，也可以理解为只能在断电的情况下才可以使用，才能够改变电压，这种方式通常不能够达到供电可靠性的要求，也不能被应用[8]。而有载调压变压器则可以用来补偿这种缺点，通常情况下，我们的有载调压变压器可以调节的范围是±5%，而还有一些特定的变压器的调压范围可以达到10%。在本文中分析可以得出，从用户一侧的负荷可以观察到，电压变化是较为大的，因此需要选择合适的负载调节进行调压，从而可以满足我们设计基本需求，也可以保证设计的合理性，但属于较高电压的变电变压器，可选择有载调压方式。3.5主变压器的冷却方式根据不同的工况、不同的容量，现有的主变制冷方法有油浸式自然风冷、强迫风冷、强迫油循环风冷。通常，中型或小型变压器采用自然风冷制冷，其具有高的可靠性，但其散热效率一般，占用空间大。由于大容量变压器的发热，所以采用强制油循环风冷却，即在原有的风冷式基础上加一台风扇。在风机的作用下，散热更好，占地更少，但也有风扇等附属设备，会有一定的损耗，可靠性也没有天然风冷却高。在此，为了改善变压器的可靠性，采用自然风冷的方法，既能达到要求的制冷效果，又便于维修，运行安全可靠。3.6主变型号及中性点接地方式变电站内安装了2台主变，为了控制短路电流大小，在工作时，将一个主变的中性点接地。因此，其主要变型的技术指标有以下几点：变压器型号选择：SFSZ11-180000kVA/220kV各个电压等级的容量比：180000/180000kVA电压比：（220±1.25×8%）/115/10.5kV主变连接组别：YN，yn0，d11阻抗电压百分比：U高-中=12.5%；U高-低=14.8%；U中-低=6.78%

4电气主接线设计4.1主接线设计概述一次主接线是一种用来进行电力输送和供电的线路，按其功能需要，将其连接到母线上，形成一种用于大电流、高电压的电力网络。按作业次序排列，对电气或全电气的各组成部分及其相互间的联系进行了详尽的展示，已经成为电力系统中一项十分重要的工程[9]。一次主接线的设计，必须满足电网稳定性、经济性、灵活性。主接线的设计代表了发电厂或者是变电站电气部分的整体骨架，是电力系统重要的结构组成部分，可以直接影响变电站在使用时的可靠性、灵活性和安全性并且对电气的选择、配电装置分布、自动装置的设计和控制方式的拟定都有决定性的关系。可靠性。可靠性是主接线设计的首要考虑方向。也就是说，必须要保证电力供应的稳定，也就是说，不能随意的断电。在可靠性的选取上，应该从多方面考虑，多方面的需求。灵活性。用一句通俗的话来说，就是在我们要改变电力设备的运行状况时，值班人员必须要做到既方便又快速，又不能过于僵硬，要有一定的操作空间和方式。经济性。这一点很好理解，简单来说就是，只要达到了最基本的需求，那就是不能投入过多，也不能花费过多。具体来说，所选用的设备应尽可能地减少，可靠性越高，占用的空间越小。总体来说，这是一种全局最优的方法，在满足相应的需求时，投入最小。4.2220kV电气主接线设计本文变电站是一个220kV变电站，它是由两条220kV的架空线路，分别由上级的区域变电所提供。主变采用了2台主变。因此220kV侧有两种方案可供选择。方案一：单母分段接线。使用单母分段的连接方法进行结构。其优势在于其投资较少、经济效益显著，而其不足之处在于其具有较低的可靠性和高的灵活性，如图4.1所示。图4.1单母分段接线方式方案二：用双母线接线方式来进行设计。有两条母线，两条母线之间用母联进行连接，所有的出线，分别均匀地布置在两条母线上，优点是运行可靠，操作灵活，如图4.2所示。图4.2双母接线对于一个即将建设的变电站来说，它的进线不能经常的被切断，也不能经常的被停电，所以在这里，采用单母分段连接是比较合理的，单母分段接线具有占地面积小，投资省等优点，但可靠性不如双母接线。综合上述结果，考虑到220kV电压等级较高，重要性不言而喻，且线路条数较多，要用双母接线才可满足可靠的供电性。最后选定方案二：双母线接线。4.3110kV电气主接线设计110kV在变电站中是属于中压侧的，这种电压等级的输电线路主要用于下一级的变电站和工厂用的。因此110kV侧有两种方案可供选择。方案一：单母分段接线。从负荷分析来看，这些负荷都不是什么大负荷，出线条数也不是特别多，所以在不考虑电力供应的情况下，可以采用单母分段接线，具体示意图如下图4.3所示：图4.3单母分段接线方式方案二：单母分段带旁路母线的接线方式。在此，由于输出的路线以及数量并不多，为了保证电源的供电可靠性，还可以使用单母分段带旁路母线的接线方式。缺点是设备数量多、投入大，如图4.4所示。图4.4单母分段带旁母在此，考虑到线路回路数量不是特别多，而且现在断路器基本上都是SF6断路器，其检修的可靠性已大为增加[10]，为了确保供电的可靠，建议采取方案一：单母线分段接线的方案。4.410kV电气主接线设计10kV作为变电站中电压等级最低的一侧，和用户端直接关联的，因此也有两种方案可供选择。方案一：单母分段接线。从负荷分析来看，这些负荷主要是工厂和事业单位，出线条数相对较多，所以在充分考虑电力供应的情况下，可以采用单母分段接线，具体示意图如下图4.5所示：图4.5单母分段接线方式方案二：单母接线。对于一个正在建设的变电站来说，不能经常的被切断，也不能经常的被停电，所以在这里，采用一条母线的接线方式，下面的图就是这样的线路，如图4.6所示。图4.6单母接线方式10kV侧的主接线设计，考虑到单母分段接线具有更高的可靠性、更灵活、更能满足变电站的可靠性需求，而且总体操作灵活度更高，建议选择方案一。4.5最终主接线设计方案最终的主接线图如下图4.7所示：图4.7主接线图

5短路电流计算5.1高压侧短路计算三相实用短路电流计算，一般取值基准容量，高压侧220kV和低压侧的110kV与10kV的基准电压分布取值：，，那么就能够计算出基准电流的大小是：这里由于能力和时间有限，就以最为严重的三相短路电流为例来进行计算。220kV系统的短路阻抗标幺值：220kV进线线路的短路阻抗标幺值有如下公式：主变的短路阻抗标幺值： 则画出短路阻抗系统图如下图5.1所示：图5.1整体等值电路图5.2220kV侧短路电流计算220kV短路阻抗系统图如下图5.2所示图5.2220kV短路等值电路图当K1点发生短路是，转移阻抗为： 短路电流标幺值： 短路电流的有效值：短路冲击电流有： 全电流最大有效值：短路容量5.3110kV侧短路电流计算110kV短路阻抗系统图如下图5.3所示图5.3110kV短路阻等值电路图当k2点发生短路是，转移阻抗为： 短路电流标幺值： 短路电流的有效值：短路冲击电流有： 全电流最大有效值： 短路容量5.410kV侧短路电流计算10kV短路阻抗系统图如下图5.4所示图5.410kV短路阻抗值电路图当K3点发生短路是，转移阻抗为：短路电流标幺值： 短路电流的有效值：短路冲击电流有： 全电流最大有效值： 短路容量：5.5短路电流计算结果最终的计算结果如下表5.1所示通过统计表我们可以直观的看出短路电流的各项数据从而进行分析。表5.1短路电流统计表K12310.257.224.3565K21150.518.110.79455K310.55.563.8338455

6电气部分电气设备选型6.1220kV侧主要设备选型6.1.1母线选型220kV侧最大的流过电流有：220kV电压等级比较高，为减少电晕放电，可采用管状的铝质导体作为母线，根据其流过的电流大小，计算其横截面积：由插值法可以计算得到横截面积大小：那么可以将母线横截面积选为400mm2，有即能够满足要求。6.1.2断路器的选择满足电压条件满足电流条件 因此，可将断路器选型为LW6-220，其性能参数见下表：表6.1220kV断路器性能参数表20动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.1.3隔离开关的选择满足电压条件满足电流条件 因此，可将隔离开关选型为GW4-220，其性能参数见下表：表6.2220kV隔离开关性能参数表1000A动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.1.4电流互感器选型满足电压条件满足电流条件 可选择电流互感器型号为LCWB6-220，其性能参数见下表：表6.3220kV电流互感器参数表2201200动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验 这里，因此能够满足热稳定性校验。6.1.5电压互感器选择满足电压条件电压互感器是并联在电路当中，正常运行时并无大电流流过，因此不需要校验电流方面，也就是不需要校验热稳定性和动稳定性[11],主要涉及内容是一次侧和二次侧的变比以及准确级的选定。这里可选择户外敞开式的互感器，型号为TYD-220。一次侧电压和二次侧电压分别如下选择：其具体参数如下表所示：表6.4220kV电压互感器参数表6.2110kV侧主要设备选型6.2.1母线选型110kV侧最大的流过电流有：110kV电压等级比较高，为减少电晕放电，可采用管状的铝质导体作为母线，根据其流过的电流大小，计算其横截面积：由插值法可以计算得到横截面积大小：那么可以将母线横截面积选为400mm2，有即能够满足要求。6.1.2断路器的选择满足电压条件满足电流条件 因此，可将断路器选型为LW6-110，其性能参数见下表：表6.5110kV断路器性能参数表3535动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.1.3隔离开关的选择满足电压条件满足电流条件 因此，可将隔离开关选型为GW4-110，其性能参数见下表：表6.7110kV隔离开关性能参数表2000A动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.1.4电流互感器选型满足电压条件满足电流条件 可选择电流互感器型号为LCWB6-110，其性能参数见下表：表6.8110kV电流互感器参数表1000动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.1.5电压互感器选择满足电压条件电压互感器是并联在电路当中，正常运行时并无大电流流过，因此不需要校验电流方面，也就是不需要校验热稳定性和动稳定性[12]，主要涉及内容是一次侧和二次侧的变比以及准确级的选定。这里可选择户外敞开式的互感器，型号为TYD-110。一次侧电压和二次侧电压分别如下选择：其具体参数如下表所示：表6.9110kV电压互感器参数表6.310kV侧主要设备选型6.3.1母线选型10kV侧最大的流过电流有：10kV电压等级比较高，为减少电晕放电，可采用硬质的矩形铜作为母线，根据其流过的电流大小，计算其横截面积：由插值法可以计算得到横截面积大小：那么可以将硬铜母线横截面积选为1400mm2，有即能够满足要求。6.3.2断路器的选择满足电压条件满足电流条件 因此，可将断路器选型为ZN-10.5，其性能参数见下表：表6.1010kV断路器性能参数表2.5480动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.3.2隔离开关的选择1.满足电压条件2.满足电流条件 因此，可将隔离开关选型为GN-10，其性能参数见下表：表6.1110kV隔离开关性能参数表65003.动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。4.热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.3.4电流互感器选型满足电压条件满足电流条件可选择电流互感器型号为LB-10，其性能参数见下表：表6.1210kV电流互感器参数表6500动稳定性校验断路器要能够断开其最大短路冲击电流，有如下： 这里，因此能够满足动稳定性校验。热稳定性校验这里，因此能够满足热稳定性校验。6.3.5电压互感器选择满足电压条件电压互感器是并联在电路当中，正常运行时并无大电流流过，因此不需要校验电流方面，也就是不需要校验热稳定性和动稳定性，主要涉及内容是一次侧和二次侧的变比以及准确级的选定。这里可选择户外敞开式的互感器[13]，型号为JDZJ-10。一次侧电压和二次侧电压分别如下选择：其具体参数如下表所示：表6.1310kV电压互感器参数表

7防雷和接地保护7.1直击雷保护正如之前所说，如果电力供应系统被雷击而中断，将会给用户带来极大的不便，从而对国家的经济发展产生不利的影响。所以，在供电、变电系统的设计中，要确保供电、变电系统不被雷击，也就是要做好防雷工作，确保供电、变电系统的安全、稳定。为避免直接的闪电对供电和变电系统造成损害，也是为了防止对供电检修人员造成生命危险，所以需要进行防雷保护[14]。同时还应该采用较为安全的防雷保护这样才能对检修维护人员起到保护作用，也是为了在遭受雷击时不会出现电场或电弧从而造成变电站设备的损坏，所以需要采用2至3个高度33米的框架式避雷器，以达到对电网的直接防护，以达到对供电和变电的全面防护。下图为单根球式避雷器防护距离的示意图。图7.1单根避雷器滚球法的保护范围示意图为了避免雷击，所有的避雷针都要与接地网及邻近的接地装置有效地相连。在接地时，接地导线与地面接地接头的长度应不小于15米，以便能起到防雷作用。根据不同的电压水平，所提供的避雷器、避雷针和集中接地设备的接地电阻应小于10欧姆[15]。此供电与分配装置的避雷器的安装位置及相应的防护。7.2接地现场实测结果显示，该电气部分站的土壤电阻值为200欧姆。针对车站的地形及周边环境的特点，采用多个不同间距的接地网架作为接地手段。在布设接地网时，应尽量采用天然的接地方式，如建筑物及周边的井道，以减少接地电阻[16]。经计算，在布设接地格栅后，其接地电阻为2.1欧姆左右，但仍不能达到1.2欧姆的接触电位需求，因而必须进一步减小接地电阻。这种设计采用了深井钻井，降低了地线的阻力。经计算，在输变电系统附近钻孔4个40米深的地孔，使接地电阻降低至0.85欧姆，达到了接触电位的要求。由于各地区的土壤电阻率不同，计算结果与实测数据有一定的偏差。在工程完工后，要对实际的接地电阻进行测量如图7.2所示。图7.2不等距接地网布置图依据测得的地阻值，应进一步考虑减小电阻的方法，并根据测量结果，采取相应的改进措施，如提高电容器的绝缘强度。在电力供应和分配区入口，通常会有沥青路面或边缘调整带，以保证供电和分配人员的人身安全[17]。下表显示了均匀压力带的埋入深度。如表7.1所示表7.1均压带的埋设深度与间距的关系表b1(m)b2(m)h1(m)h2(m)1211.524.511.5361.52均压带的埋设方式如下图7.3所示：图7.3帽沿式均压带埋设方式图7.3接地极和接地线的设计及避雷器的选型接地导线的最小截面应符合以下条件，这取决于接地导线的耐热稳定性：通常，热镀锌扁铁的年腐蚀速率为，选择50X8热镀锌板，40年后，其截面为故能满足40年的腐蚀要求，可选择50×8热镀锌扁铁。在不考虑腐蚀的情况下，按照热稳定性的需要，其接地极的横截面不应该小于接地线的70%，因此，在此，接地极的最小截面为250mm2，可以选择热镀锌钢板。避雷器是通过限制电压的一种设备，实际上是一个放电器，与其他被保护的用电设备一起并联，当作用电压超过一定值时，避雷器就会第一时间放电，限制电压从而起到保护电压的作用如表7.2所示。型号额定电压（kV）灭弧电压（kV）工频放电电压（kV）冲击放电电压峰值（kv）FZ-220J220200448536630FZ-110J110100224268310FZ-10J104184104134表7.2避雷器参数表

结论本文在阐述了变电站电气部分研究的目的、意义之后，对变电站电气部分进行了概括性的阐述，并在此基础上对变电站电气部分进行了负荷的计算，并对其进行了详细、安全、经济的设计。完成了无功补偿的计算以及主变压器的型号选择。面对不同电压等级的线路，采用AutoCAD绘制了每个电压侧的一次主接线图。220kV侧采用双母接