110kV变电所电气一次专业系统设计

110kV变电所电气一次系统设计摘要电能是现代城市发展关键能源和动力。伴随现代文明发展和进步，社会生产和生活对电能供给质量和管理提出了越来越高要求。城市供电系统关键部分是变电所。所以，设计和建造一个安全、经济变电所，是极为关键。本设计拟建设一座110kV降压变电所。变电所设计除了重视变电所设计基础计算外，对于主接线选择和论证等全部作了充足说明，其关键内容包含：变电所主接线方案选择；变电所主变压器台数、容量和型式确实定；短路电流计算；关键电气设备选择（断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，母线及进出线，避雷器）。另外，绘制了电气主接线图，断面图、防雷接地及平面部署图。图纸规格和布图规范全部根据了电力系统相关图纸要求来进行绘制。关键词：变电所电气主接线电气设备选择防雷及接地目录TOC\o"1-3"\h\u32076摘要 1254661电气主接线设计 4116971.1电气主接线设计标准和要求 4220721.1.1电气主接线设计标准 437851.1.2对主接线设计基础要求 5142311.2电气主接线设计步骤 6191671.3变电所电气主接线设计 762421.3.1原始资料及分析 7185501.3.2变电所电气主接线设计 887881.4变电所自用电接线设计 10313841.4.1对所用电源要求 1050271.4.2所用电源引接 11104151.4.3所用电接线及供电方法 11143201.4.4变电所自用电接线 1146592主变及所用变选择 11209332.1概述 11134852.2主变压器台数选择 12166522.3主变压器容量选择 12283782.3.1变电所负荷计算 12220452.3.2变电所主变及所用变容量确实定 13209892.4绕组数和接线组别确实定 13323412.5调压方法选择 14150012.6冷却方法选择 1477663短路电流计算 14215523.1概述 14203223.2短路电流计算目标及假设 1519743.2.1短路电流计算是变电站电气设计中一个关键步骤。 1583043.2.2短路电流计算通常要求 1548213.2.3短路计算基础假设 15166073.2.4基准值计算 16138893.3短路电流计算步骤 16271434关键电气设备选择 1770764.1通常标准 17179004.2高压开关电器选择 18225074.2.1选择条件 18176254.2.2隔离开关配置 19217564.3互感器选择 1983844.3.1电流互感器选择 2015644.3.2电压互感器选择 2111554.4导体选择和校验 2193605屋内外配电装置设计 23160186防雷及接地系统设计 24241276.1雷电过电压形成和危害 24249716.2电气设备防雷保护 24282536.3避雷针保护范围计算及避雷器保护配置 2527456.3避雷器选择和配置 2862416.4接地设计 2814436.4.1接地设计标准 29327356.4.2接地网型式选择及优劣分析 2937总平面部署设计 29276427.1变电所总平面部署要求 29115647.2本变电站电气设备部署 30152368设计计算书 31265308.1短路电流计算 31140908.2关键电气设备选择 335068.2.1各回路最大连续工作电流计算 33183008.2.2断路器和隔离开关选择和校验 3370168.2.3电流互感器选择及校验 3549518.2.4电压互感器选择及校验 37189798.2.5导体选择和校验 3773978.2.6避雷器选择 401623变电所主体设备型号表 413914致谢 429545参考文件 431电气主接线设计电气主接线是发电厂、变电所设计主体。采取何种主接线形式，和电力系统原始资料，发电厂、变电所本身运行可靠性、灵活性和经济性要求等亲密相关，而且对电气设备选择、配电装置部署、继电保护和控制方法拟订全部有较大影响。所以，主接线设计必需依据电力系统、发电厂或变电所具体情况，全方面分析，正确处理好各方面关系，经过技术经济比较，合理选择主接线方法。1.1电气主接线设计标准和要求1.1.1电气主接线设计标准1、

电气主接线基础标准为：电气主接线基础标准是以设计任务书为依据，以国家经济建设方针、政策、技术要求、标准为准绳，结合工程实际情况，在确保供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，努力争取设备元件和设计优异性和可靠性，坚持可靠、优异、适用、经济、美观标准。在工程设计中，经上级主管部门同意设计任务书或委托书是必不可少。设计主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展余地。(1)接线方法：对于变电所电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采取断路器较少或不用断路器接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采取线路分支接线。在110kV～220kV配电装置中，当出线为2回时，通常采取桥形接线；当出线不超出4回时，通常采取分段单母线接线。在枢纽变电所中，当110～220kV出线在4回及以上时，通常采取双母接线。在大容量变电所中，为了限制6～10kV出线上短路电流，通常可采取下列方法：①变压器分列运行；②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；③采取低压侧为分裂绕组变压器；④出线上装设电抗器。(2)断路器设置依据电气接线方法，每回线路均应设有对应数量断路器，用以完成切、合电路任务。(3)为正确选择接线和设备，必需进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷平衡。当缺乏足够资料时，可采取下列数据：①最小负荷为最大负荷60～70%，如关键是农业负荷时则宜取20～30%；②负荷同时率取0.85～0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95～1；③功率因数通常取0.8；④线损平均取5%。1.1.2对主接线设计基础要求电气主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性和发展性等四个方面要求，其具体要求以下：1、可靠性：安全可靠是电力生产首要任务，确保供电可靠和电能质量是对主接线最基础要求，而且也是电力生产和分配首要要求。主接线可靠性应依据变电所在电力系统中地位，变电所计划容量、负荷性质、线路和变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。供电可靠是电力生产和分配首要要求，电气主接线也必需满足这个要求。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：1）断路器检修时，能否不影响供电；2）线路、断路器或母线故障时，和母线检修时，停运出线回路数多少和停电时间长短，和能否确保对关键用户供电；3）变电所全部停运可能性。2、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时灵活性。主接线应努力争取简单可靠，灵活合理，以节省断路器、隔离开头、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。要能限制短路电流，方便于选择价格合理电气设备或轻型电器。要求电能损失少，经济合理地选择主变压器型式、容量、台数，要避免因两次变压而增加电能损失。主接线灵活性要求有以下几方面：1）调度灵活，操作简便：应能灵活投入（或切除）一些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方法下调度要求；2）检修安全：应能方便停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网正常运行及对用户供电；3）扩建方便：应能轻易从早期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短情况下，投入新装变压器或线路而不相互干扰，且一次和二次设备等所需改造最少。3、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求前提下做到经济合理。在满足技术要求前提下，做到经济合理。1）投资省：主接线应简单清楚，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方法不过于复杂，以利于运行并节省二次设备和电缆投资；要合适限制短路电流，以选择价格合理电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采取直降式（110/6～10kV）变压器，以质量可靠简易电器替换高压断路器；2）占地面积小：电气主接线设计要为配电装置部署发明条件，方便节省用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用；3）电能损耗少：在变电所中，正常运行时，电能损耗关键来自变压器。应经济合理选择主变压器型式、容量和台数，尽可能避免两次变压而增加电能损耗。4、发展性：主接线能够轻易地从早期接线方法过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短情况下，完成过渡期改扩建，且对一次和二次部分改动工作量最少。1.2电气主接线设计步骤电气主接线具体设计步骤以下：1、分析原始资料①本工程情况包含变电所类型，设计计划容量（近期，远景），主变台数及容量，最大负荷利用小时数及可能运行方法等。②电力系统情况包含电力系统近期及远景发展计划（5～），变电所在电力系统中位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景和电力系统连接方法和各级电压中性点接地方法等。主变压器中性点接地方法是一个综合性问题。它和电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等相关，直接影响电网绝缘水平、系统供电可靠性和连续性、主变压器运行安全和对通信线路干扰等。中国通常对35kV及以下电压电力系统采取中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统；对110kV及以上高压系统，皆采取中性点直接接地系统，又称大电流接地系统。③负荷情况包含负荷性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷原始资料是设计主接线基础数据，电力负荷估计工作是电力计划工作关键组成部分，也是电力计划基础。对电力负荷估计不仅应有短期负荷估计，还应有中长久负荷估计，对电力负荷估计正确性，直接关系着发电厂和变电所电气主接线设计结果质量，一个优良设计，应能经受目前及较长远时间（5～）检验。④环境条件包含当地气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等原因，对主接线中电气设备选择和配电装置实施全部有影响。尤其是中国土地广阔，各地气象、地理条件相差甚大，应给予重视。⑤设备制造情况这往往是设计能否成立关键前提，为使所设计主接线含有可行性，必需对各关键电气设备性能、制造能力和供货情况、价格等资料聚集并分析比较，确保设计优异性、经济性和可行性。2、主接线方案确实定和选择依据设计任务书要求，在原始资料分析基础上，依据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量和母线结构等不一样考虑，可确定出若干个主接线方案（本期和远期）。依据对主接线基础要求，从技术上论证并淘汰部分显著不合理方案，最终保留2～3个技术上相当，又全部能满足任务书要求方案，再进行经济比较，结合最新技术，最终确定出在技术上合理、经济上可行最终方案。确定主接线方案具体步骤以下：1)依据变电所和电网具体情况，初步确定出若干技术可行接线方案。2)选择主变压器台数、容量、型式、参数及运行方法。3)确定各电压等级基础接线型式。4)确定自用电接入点、电压等级、供电方法等。5)对上述各部分进行合理组合，拟出3~5个初步方案，再结合主接线基础要求对各方案进行技术分析比较，确定出两三个很好待选方案。6)对待选方案进行经济比较，确定最终主接线方案。在进行主接线方案技术比较时，需要考虑主接线方案能够确保系统稳定性、确保供电可靠性和电能质量、运行安全和灵活性、自动化程度、新设备新技术应用和扩建可能性等。3、短路电流计算为了选择合理电气设备，需依据选定电气主接线进行短路电流计算。1）关键电气设备配置和选择按设计标准对隔离开关、互感器、避雷器等进行配置，并选择断路器、隔离开关、母线等型号规格。2）绘制电气主接线图将最终确定主接线方案，按要求绘制相关图纸，通常包含电气主接线图、平面部署图、断面图等。1.3变电所电气主接线设计1.3.1原始资料及分析1、原始资料变电所类型：110kV降压变电所电压等级：110/10kV负荷情况：10kV侧：最大25MW，最小14MW，Tmax=4800小时，cosφ=0.85出现情况：110kV：2回（架空线）10kV：10回（电缆）系统情况:（1）110kV母线短路电流标幺值为20（UB=Uav，SB=100MVA）；（2）10kV对端无电源。所用电率：0.5%环境条件：最高温度40℃,最低温度-25℃，年平均温度20℃；土壤电阻率ρ﹤400欧米当地雷暴日40日/年2、原始资料分析资料分析在变电所设计之前，因地制宜地分析变电所容量、装机台数、负荷性质和在系统中地位等原始资料，而且查阅国家相关政策及技术规范，是整个变电所设计基础。这为后续变电所主接线确定和合理选择主变压器容量及结构提供了关键依据。此次毕业设计所提供课题是110kV变电所电气一次系统设计，该变电所是一座降压变电所。变电全部110kV、10kV两个电压等级，一次性设计并建成。其中110kV侧有两回来自电网架空供电线路。10kV侧出线十回，最大负荷25MW，最小负荷14MW，Tmax=4800小时，cosφ=0.85。依据以上情况分析可知，系统直接经过110kV侧母线向变电所主变压器供电，全部负荷经过10kV侧出线分配出去。考虑到该变电所供电负荷关键性，应选择两台相同容量主变压器，以提升供电可靠性。本变电所和电力系统连接情况，图1-11.3.2变电所电气主接线设计依据对原始资料分析，可有以下电气主接线设计：1、110kV侧主接线方法确定《35～110kV变电所设计规范》要求，35～110kV线路为两回及以下时，宜采取桥形、线路变压器组或线路分支接线。超出两回时，宜采取扩大桥形、单母线或分段单母线接线。35～63kV线路为8回及以上时，亦可采取双母线接线。110kV线路为6回其以上时，宜采取双母线接线。在采取单母线、分段单母线或双母线35～110kV主接线中，当不许可停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电所110kV进线为2回。因本变电所属区域性降压变电所，且供电负荷比较关键，所以，110kV侧主接线形式可选择为单母线或桥形接线。

（1）当选择单母线时优点：接线简单清楚，设备少，操作方便，便于扩建和采取成套配电装置。缺点：此种接线可靠性和灵活性较差，在任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。适用范围：110～200kV配电装置出线回路数不超出两回，35～63kV，配电装置出线回路数不超出3回，6～10kV配电装置出线回路数不超出5回，才采取单母线接线方法，故不选择单母接线。（2）当选择桥形接线时当只有两台变压器和两条输电线路时，采取桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需常常切除时，采取内桥式接线。当变压器故障时，需停对应线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行要求需常常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器，不致引发系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修时使用。当线路故障时需停对应变压器。桥形接线含有接线简单清楚、设备少、造价低、易于发展成为单母分段或双母线接线等优点。比较上述两种方案：单母线即使接线简单清楚，设备少，操作方便，便于扩建和采取成套配电装置，此种接线可靠性和灵活性较差，在任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电，故不采取单母线接线；而桥形接线接线简单清楚、设备少、造价低、易于发展成为单母分段或双母线接线等优点，兼顾了可靠性和灵活性。又因本变电所属于区域性降压变电所，没有穿越功率，故110kV侧应选择内桥接线。2、10kV侧主接线方法确定依据原始资料分析可知，10kV侧出线为十回，且供电负荷较大。6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采取单母线分段接线，为提升可靠性还可装设旁路母线。当选择单母线分段接线时优点：用断路器对母线分段后，对关键用户可从不一样段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线故障后分段断路器自动将故障切除，确保正常段母线不间断供电和不致使关键用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时该段母线回路全部要在检修期间停电；当出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时要向两个方向均衡扩建。适用范围：6～10kV配电装置出线回路为6回及以上时；35～63kV配电装置出线回路数为4～8回时；110～220kV配电装置出线回数为3～4回时。（2）当选择单母分段带旁路母线接线时优点：不会造成全所停电，调度灵活，确保对关键用户供电，任一出线断路器故障或检修时能够用旁路断路器代路送电，使线路不停电；且占地面积小，设备投资少。缺点:此种接线多装了价格较高断路器和隔离开关，增大了投资。单母分段带旁路母线接线满足可靠性和灵活性要求，投资也比双母线接线少。比较上述两种方案：单母分段接线当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，确保正常段母线不间断供电，不致使关键用户停电，可提升供电可靠性和灵活性。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，确保正常段母线不间断供电，不致使关键用户停电，可提升供电可靠性和灵活性。单母分段带旁路母线即使使用设备较少，降低了投资，设置旁路设施目标也是为了降低在断路器检修时对用户供电影响，但在本变电站中110kV侧采取SF6断路器时，因SF6断路器检修周期可长达5～甚至20年，故可无须装设旁路母线，这么又会降低供电可靠性，故不易采取；故10kV侧应选择单母分段接线。1.4变电所自用电接线设计1.4.1对所用电源要求据相关技术规程，对35～110kV变电所所用电源有以下要求：有两台及以上主变时，宜装设两台容量相同、可互为备用所用工作变压器，每台工作所用变按全所计算负荷选择，两台所用变压器可分别由主变最低电压等级不一样母线段引接，如有可靠6～35kV电源联络线，也可将一台接于联络线断路器外侧；如能从变电所外引入可靠低压所用备用电源时，亦可装设一台所用变压器。只有一回电源进线时，假如采取交流控制电源，宜在电源进线断路器外侧装设一台所用变压器；假如采取直流控制电源，而且主变为自冷式时，可在主变最低电压等级母线上装设一台所用变压器。1.4.2所用电源引接（1）当所内有较低电压母线时，通常均由较低电压母线上引接1～2台所用变压器，这种引接方法含有经济性和可靠性较高特点。（2）当有可靠6～35kV电源联络线，将一台所用变压器接于联络线断路器外侧，更能确保所用电不间断供电，这种引接方法对采取交流操作变电所及取消蓄电池而采取硅整流或复式整流装置取得直流电源变电所尤为必需。1.4.3所用电接线及供电方法（1）所用电系统采取380/220V中性点直接接地三相四线制，动力和照明适用一个电源。（2）所用电母线采取按工作变压器划分分段单母线，相邻两段工作母线间可配置分段断路器或联络断路器，各段同时供电、分列运行。因为其负荷许可短时停电，工作母线段间不装设自动投入装置，以避免备用电源投合在故障母线上时扩大为全部所用电停电事故。1.4.4变电所自用电接线依据所用电源引接要求，考虑到经济性和可靠性本变电所从10kV母线不一样段上引接2台所用变压器，考虑到单母线分段接线简单、清楚、操作方便，投资少等特点，所用电380/220V侧接线方法选择单母线分段接线。2主变及所用变选择2.1概述在各级电压等级变电所中，变压器是变电所中关键电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或两种电压等级之间交换功率关键任务，同时兼顾电力系统负荷增加情况，并依据电力系统5～发展计划综合分析，合理选择，不然，将造成经济技术上不合理。假如主变压器容量造过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充足发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长久在过负荷中运行，影响主变压器寿命和电力系统稳定性。所以，确定合理变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行确保。《35～110kV变电所设计规范》要求，主变压器台数和容量，应依据地域供电条件、负荷性质、用电容量和运行方法等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器变电所，当断开一台时，其它主变压器容量不应小于70%全部负荷，并应确保用户一、二级负荷。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦和分裂变压器等，在选择主变压器时，要依据原始资料和设计变电所本身特点，在满足可靠性前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器容量，同时要考虑到该变电因以后扩建情况来选择主变压器台数及容量。 2.2主变压器台数选择由原始资料可知，我们此次所设计变电所是110kV降压变电所，它是以110kV受功率为主。把所受功率经过主变传输至10kV母线上。若全所停电后，将影响整个供电区域供电，所以选择主变台数时，要确保供电可靠性。为了确保供电可靠性，和配合电气主接线设计方案，同时避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中通常装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所可靠性即使有所提升，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护复杂性，和带来维护和倒闸操作等很多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷增加和扩建，而当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可负担70%负荷确保全变电所正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提升供电可靠性。2.3主变压器容量选择主变容量通常按变电所建成近期负荷，5～计划负荷选择，并合适考虑远期10～20年负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应该和城市计划相结合，该所近期和远期负荷全部给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变容量，依据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变压器容量，对于相关键负荷变电所，应考虑当一台变压器停运时，其它变压器容量在过负荷能力后许可时间内，应确保用户一级和二级负荷，对通常性能变电所，当一台主变压器停运时，其它变压器容量应确保全部负荷70%～80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。2.3.1变电所负荷计算要选择主变压器和所用变压器容量，确定变压器各出线侧最大连续工作电流。首先必需要计算各侧负荷，包含10kV侧负荷和所用电负荷。（1）10kV侧负荷计算10kV侧负荷容量可由以下公式得出：式中10kV侧负荷容量（kVA）；最大负荷（kW）;功率因数。所以10kV侧负荷容量为主变总容量为：（2）所用电负荷计算依据原始资料中所用电率为0.5%，所以所用负荷为：2.3.2变电所主变及所用变容量确实定由以上对变电所负荷计算可得变电所两台主变每台主变容量为：两台所用变每台容量为：故选两台25000kVA主变压器及两台160kVA所用变压器就能够满足负荷要求。2.4绕组数和接线组别确实定该变电全部两个电压等级，所以选择双绕组变压器，连接方法必需和系统电压相位一致，不然不能并列运行。电力系统采取绕组连接方法只有星形“Y”和三角形“D”两种，所以，变压器三相绕组连接方法应依据具体工程来确定，中国110kV及以上电压，变压器三相绕组全部采取“YN”连接；35kV全部采取“Y”连接，其中性点多经过消弧线圈接地；35kV以下高压电压，变压器三相绕组全部采取“D”连接。若变压器低压侧电压等级为380/220V，则三相绕组采取“yn0”连接。《35～110kV变电所设计规范》要求，在有两台及以上主变压器变电所中，宜装设两台容量相同可互为备用所用变压器，分别接到母线不一样分段上。变电所所用负荷，通常全部比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电所关键负荷是变压器冷却装置、直流系统中充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具和采暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量全部不太大，所以变电所所用电压只需0.4kV一级，采取动力和照明混合供电方法。所以本变电所主变绕组连接方法为：110kV侧“YN”；10kV侧“D”；所用变压器绕组连接方法为：10kV侧“Y”；0.4kV侧“yn0”。2.5调压方法选择为了确保变电所供电质量，电压必需维持在许可范围内。经过变压器分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。一般型变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求改变趋势和实际相反（如逆调压）时，仅靠调整一般变压器分接头方法就无法满足要求。另外，一般变压器调整很不方便，而有载调压变压器能够处理这些问题。它调压范围可达30%，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，确保供电质量情况下，有载调压变压器，能够实现，尤其是在时尚方向不固定，而要求变压器能够副边电压保持一定范围时，有载调压可处理，所以选择有载调压变压器比较适宜。2.6冷却方法选择主变压器通常采取冷却方法有：自然风冷、强迫空气冷却、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却、水内冷。考虑到冷却系统供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方法，当容量大于等于8000kVA时，选择强迫空气冷。最终主变选择三相风冷双绕组有载调压变压器，参数以下：型号额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组标号空载损耗（kW）负载损耗（kW）阻抗电压（%）空载电流（%）高压低压SFZ9-25000/11025000/25000110±8×1.25%10.5YNd1121.2110.710.50.46所用变选择S9系列三相油侵铜绕组变压器，其参数以下表：额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组标号损耗（kW）阻抗电压（%）空载电流（%）高压低压空载负载16010.50.4Yyn00.42.241.43短路电流计算3.1概述电力系统电气设备，在其运行中全部必需考虑到可能发生多种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险故障是发生多种形式短路，因为短路会破坏电气设备正常运行，对用户正常供电造成影响。短路是电力系统严重故障，所谓短路，是指一切不正常相和相之间或相和地（对于中性点接地系统）发生通路情况。在三相系统中，可能发生短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相和正常运行时一样仍处于对称状态，其它类型短路全部是不对称短路。电力系统运行经验表明，在多种类型短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路机会最少。但三相短路即使极少发生，其情况较严重，应给以足够重视。所以，我们全部采取三相短路来计算短路电流，并检验电气设备稳定性。3.2短路电流计算目标及假设3.2.1短路电流计算是变电站电气设计中一个关键步骤。其计算目标是：1）在选择电气主接线时，为了比较多种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流方法等，均需进行必需短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了确保设备在正常运行和故障情况下全部能安全、可靠地工作，同时又努力争取节省资金，这就需要进行全方面短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线相间和相对地安全距离。4）在选择继电保护方法和进行整定计算时，需以多种短路时短路电流为依据。5）按接地装置设计，也需用短路电流。3.2.2短路电流计算通常要求1）验算导体和电器动稳定、热稳定和电器开断电流所用短路电流，应按工程设计计划容量计算，并考虑电力系统远景发展计划（通常为本期工程建成后5～）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流正常接线方法，而不应按仅在切换过程中可能并列运行接线方法。2）选择导体和电器用短路电流，在电气连接网络中，应考虑含有反馈作用异步电机影响和电容赔偿装置放电电流影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路计算短路点，应按选择在正常接线方法时短路电流为最大地点。4）导体和电器动稳定、热稳定和电器开断电流通常按三相短路验算。3.2.3短路计算基础假设1）正常工作时，三相系统对称运行；2）全部电源电动势相位角相同；3）电力系统中各元件磁路不饱和，即带铁芯电气设备电抗值不随电流大小发生改变；4）不考虑短路点电弧阻抗和变压器励磁电流；5）元件电阻略去，输电线路电容略去不计，及不计负荷影响；6）系统短路时是金属性短路。3.2.4基准值计算高压短路电流计算通常只计算各元件电抗，采取标幺值进行计算，为了计算方便选择以下基准值：基准容量：Sj=100MVA基准电压：Uj=Uav=1.05Un（其中Uav为平均额定电压；Un为电力线路额定电压。）依据此式算出变电站两个电压等级平均额定电压分别为：10.5、115kV。当基准容量Sj（MVA）和基准电压Uj（kV）选定后，基准电流Ij（kA）和基准电抗Xj（Ω）便已决定：基准电流：基准电抗：3.3短路电流计算步骤短路电流计算步骤：1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量衰减求出电流对短路点电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：（其中为电源对短路点等值电抗标幺值）有名值：5）计算短路冲击电流值，短路全电流最大有效值，短路容量短路冲击电流值：（其中为冲击系数，变电站母线上取）短路全电流最大有效值：短路容量：（其中为短路点正常额定电压）在标幺值计算中，取基准电压,则有：利用这一关系，短路功率就很轻易由短路电流求得：6）列出短路电流计算结果具体结果见设计计算书。4关键电气设备选择4.1通常标准因为电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,所以它们选择校验项目和方法也全部完全不相同。不过，电气设备和载流导体在正常运行和短路时全部必需可靠地工作，为此，它们选择全部有一个共同标准。电气设备选择通常标准为：1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下要求并考虑远景发展；2.应满足安装地点和当地环境条件校核；3.应努力争取技术优异和经济合理；4.同类设备应尽可能降低品种；5.和整个工程建设标准协调一致；6.选择新产品均应含有可靠试验数据并经正式签署合格特殊情下选择未经正式判定新产品应经上级同意。技术条件：选择高压电器，应能在长久工作条件下和发生过电压、过电流情况下保持正常运行。1.电压选择电器许可最高工作电压Umax不得低于该回路最高运行电压UNSmax,即，Umax≥UNSmax2.电流选择电气设备额定电流IN不得低于所在回路在多种可能运行方法下最大连续工作电流Imax，即IN≥Imax校验通常标准：1.电器在选定后应按最大可能经过最大短路电流进行动、热稳定校验，校验短路电流通常取最严重情况短路电流；2.用熔断器保护电器可不校验热稳定；3.短路热稳定条件式中Qk——在计算时间td内，短路电流热效应（kA2·S）；Qp——短路电流周期分量热效应（kA2·S）；Qap——短路电流非周期分量热效应（kA2·S）；It——t秒内设备许可经过热稳定电流有效值（kA）；t——电气设备许可经过热稳定电流时间（s）；——次暂态短路电流周期分量有效值（kA）；在无限大容量电力系统中次暂态电流等于短路电流；——td/2时刻短路电流周期分量有效值（kA）；——td时刻短路电流周期分量有效值（kA）；td——短路热效应计算时间（s），td=tpr+tab；其中，tpr是继电保护动作时间，tab是断路器分闸时间；T——非周期分量等效时间，和短路点及短路时间td相关。4.动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应能力，称动稳定。满足动稳定条件是：式中——短路冲击电流峰值及其有效值（kA）；——电气设备许可经过动稳定电流峰值和有效值（kA）。4.2高压开关电器选择4.2.1选择条件选择高压断路器、高压隔离开关和高压负荷开关长久工作条件基础相同，区分在于它们短路校验内容不一样，如隔离开关和负荷开关不校验短路开断电流。1、种类和型式选择：依据用途、安装地点、安装方法、结构类型和价格原因等综合条件合理选择高压开关电器。2、额定电压选择：开关电器额定电压应等于或大于安装地点电网额定电压，即UN≥UNs3额定电流选择：开关电器额定电流应等于或大于经过断路器，隔离开关长久最大负荷电流，即IN≥Imax4、断路器开断电流选择：断路器许可开断电流INbr应大于或等于断路器实际开断时间次暂态短路电流，即≥5、动稳定校验开关电器许可动稳定电流峰值ies应大于或等于流过开关三相短路冲击电流ik，即ies≥ik6、热稳定校验开关电器t秒热稳定电流It算出许可热效应大于或等于经过开关短路电流热效应，即≥Qk4.2.2隔离开关配置隔离开关，配制在主接线上时，确保了线路及设备检修形成显著断口，和带电部分隔离，因为隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必需遵照倒闸操作次序。隔离开关配置：1）断路器两侧均应配置隔离开关，方便在断路器检修时形成显著断口，和电源侧隔离；2）中性点直接接地一般型变压器均应经过隔离开关接地；3）接在母线上避雷器和电压互感器宜适用一组隔离开关，为了确保电器和母线检修安全，每段母上宜装设1—2组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧隔离开关和线路隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽可能选择一侧或两侧带接地刀闸隔离开关；4）接在变压器引出线或中性点上避雷器可不装设隔离开关；5）当馈电线用户侧设有电源时，断路器通往用户那一侧，能够不装设隔离开关，但如费用不大，为了预防雷电产生过电压，也能够装设。4.3互感器选择互感器包含电压互感器（TV）和电流互感器（TA），是一次系统和二次系统间联络元件，用以交换电压和电流，分别向测量仪表、继电器电压线圈和电流线圈供电，反应电气设备正常运行和故障情况。1、互感器作用有：1）将一次回路高电压和大电流变为二次回路标准标准值。使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格廉价，便于屏内安装。2）使二次设备和高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而确保了设备和人身安全。2电流互感器特点：1）一次绕组串联在电路中，而且匝数极少，故一次绕组中电流完全取决于被测量电路负荷，而和二次电流大小无关；2）电流互感器二次绕组所接仪表电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。3、电压互感器特点：1）容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高安全系数；2）二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态运行，即开路状态。4、互感器配置：1）为满足测量和保护装置需要，在变压器、出线、母线分段及全部断路器回路中均装设电流互感器；2）在未设断路器下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器中性点；3）对直接接地系统，通常按三相配制。对三相非直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；4）6－220kV电压等级每组主母线三相上应装设电压互感器；5）当需要监视和检测线路相关电压时，出线侧一相上应装设电压互感器。4.3.1电流互感器选择1、按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次额定电压和电流必需满足：UN≥UNs；IN≥Imax式中UNs——电流互感器所在电网额定电压（kA）；UN、IN——电流互感器一次额定电压和电流；Imax——电流互感器一次回路最大工作电流（A）。2、电流互感器种类和形式选择在选择互感器时，应依据安装地点（如屋内、屋外）和安装方法（如穿墙式、支持式、装入式等）选择。35kV以下屋内配电装置电流互感器，依据安装使用条件及产品情况，采取瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置通常采取油浸式绝缘结构独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采取套管电流互感器，以节省投资，降低占地。3、热稳定检验电流互感器热稳定能力常以1s许可经过热稳定电流或一次额定电流IN1倍数Kt来表示，故热稳定校验式为：≥Qk或（KtIN1）2≥Qk4、动稳定校验电流互感器常以许可经过动稳定电流或一次额定电流最大值（IN1）倍数Kes（动稳定电流倍数）表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验：EQ\A()\R(,2)ies≥iM或≥iM4.3.2电压互感器选择1、按一次回路额定电压选择为了确保电压互感器安全和在要求正确度等级下运行，电压互感器一次绕组所接系统电压UNs应在1.16~0.85UNI范围内变动，满足下列条件，即：0.85UNI<UNs<1.2UNI2、种类和形式选择电压互感器中分类和形式应依据安装地点和使用条件进行选择。比如：在6～235kV屋内配电装置中通常采取油浸式或浇注式；110～220kV配电装置，通常采取串级式电磁式电压互感器；在200kV及其以上配电装置，当容量和正确度等级满足要求时，通常采取电容式电压互感器。3、热稳定和动稳定校验TV和电网并联，当系统发生短路时，TV本身不遭受短路电流作用，所以不校验热稳定和动稳定。4.4导体选择和校验1、导体材料、类型和部署方法通常采取铝或铝合金材料作为导体材料。常见软导线有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于330kV及以上配电装置。矩形导体通常只用于35kV及以下、电流在4000A及以下配电装置中。槽形导体通常见于4000～8000A配电装置中。管形导体用于8000A及以上大电流母线上，或用于110kV及以上配电装置中。导体散热和机械强度和导体部署方法相关。导体部署方法应依据载流量大小、短路电流水平和配电装置具体情况而定。2、导体截面选择导体截面可按长久发烧许可电流或经济电流密度选择。除配电装置汇流母线外，对于年负荷利用小时数大、传输容量大、长度在20m以上导体，其截面通常按经济电流密度来选择。按导体长久发烧许可电流选择。其计算式为：KIal≥Imax式中Imax——导体所在回路中最大连续工作电流；Ial——在额定环境温度θ0=25℃时导体许可电流；K——和实际温度和海拔相关综合修正系数。（2）按经济电流密度选择。按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。对应不一样种类导体和不一样最大负荷利用小时数Tmax，将有一个年计算费用最低电流密度，称为经济电流密度J。导体经济截面为下式：式中Imax——正常工作时最大连续工作电流。应尽可能选择靠近上式计算标准截面。当无适宜规格导体时，为节省投资，许可选择小于经济截面导体。按经济电流密度选择导体截面许可电流还必需满足KIal≥Imax。3电晕电压校验电晕放电将引发电晕损耗、无线电干扰、噪声和金属腐蚀等很多不利影响。当110kV所选导线截面积大于50mm2时，可不作电晕电压校验。矩形导体不作电晕电压校验。4、热稳定校验校验式为：式中C——热稳定系数，C值和导体材料及工作温度相关。所选截面应大于等于Smin。5、硬导体动稳定校验单条矩形导体组成母线应力计算。根据导体在支柱绝缘子上固定形式，通常假定导体为自由支撑在绝缘子上多跨距、匀载荷梁。在电动力作用下，导体所受最大弯矩M为：M=fphl2/10式中fph——单位长度导体上所受相间电动力，N/m；l——支持导体支柱绝缘子间跨距，m。当跨距数等于2时，导体所受最大弯矩为：M=fphl2/8导体最大相间计算应力为：σph=M/W=fphl2/(10W)式中W——导体对垂直于作用力方向轴截面系数。求出导体应力不应超出导体材料许可应力，即σph≤σp5屋内外配电装置设计配电装置是发电厂和变电所关键组成部分。它是按主接线要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必需辅助设备组成，用来接收和分配电能配电装置按电气设备装置地点不一样，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方法，又可分为由电气设备在现场组装配电装置（称为配式配电装置）和成套配电装置。配电装置应满足基础要求：确保运行可靠；便于操作、巡视和检验；确保工作人员安全；努力争取提升经济性；含有扩建可能。配电装置类型及特点配电装置按电气设备装设地点不一样，可分为屋内配电装置和屋外配电装置;按其组装方法，又可分为装配式和成套式。一、屋内配电装置特点：因为许可安全净距小能够分层部署，故占地面积较小；维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；外界污秽空气对电气设备影响较小，可降低维护工作量；房屋建筑投资大。二、屋外配电装置特点：土建工程量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘；外界气象改变对设备维修和操作有影响。三、成套配电装置特点：电气设备部署在封闭或半封闭金属外壳中，相间和对地距离能够缩小，结构紧凑，占地面积小；全部电器元件已在工厂组装成一整体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬运；运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高。配电装置选择：本变电所两个电压等级：即110kV、10kV，依据《电力工程电气设计手册》要求，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV以下配电装置多采取屋内配电装置，故本所110kV采取屋外配电装置，10kV采取屋内配电装置。依据电气设备和母线部署高度，屋外配电装置能够分为中型、半高型和高型等。一、中型配电装置：中型配电装置全部电器全部安装在同一水平面内，并装在一定高度基础上，使带电部分对地保持必需高度，方便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在水平面稍高于电器所在水平面。这种部署特点是：部署比较清楚，不易误操作，运行可靠，施工和维修全部比较方便，构架高度较低，抗震性能很好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地域及不占良田和土石方工程量不大地方，并宜在地震烈度较高地域建用。这种部署是中国屋外配电装置普遍采取一个方法，而且运行方面和安装枪修方面积累了比较丰富经验。二、半高型配电装置，它是特母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备部署在母线下面，含有部署紧凑、清楚、占地少等特点，其钢材消耗和一般中型相近，优点有：（1）占地面积约在中型部署降低30%；（2）节省了用地，降低高层检修工作量；（3）旁路母线和主母线采取不等高部署实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。三、高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下部署，母线下面没有电气设备。该型配电装置断路器为双列部署，两个回路适用一个间隔，所以可大大缩小占地面积，约为一般中型5%，但其耗钢多，安装检修及运行纵条件均较差，通常适用下列情况：（1）配电装置设在高产农田或地少人多地域；（2）原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；（3）场地狭窄或需要大量开挖。此次所设计变电站是降压变电站，对建筑面积没有特殊要求，所以该变电所110kV和10kV电压等级均采取一般中型配电装置。若采取半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，此次设计变电所110kV采取一般中型屋外配电装置。6防雷及接地系统设计在电力系统中除了内部过电压影响系统供电可靠性,还有大气过电压,就是所说雷击过电压。雷电过电压会使电气设备发生损坏，造成停电事故。为确保电力系统正常安全可靠运行，必需做好电力系统大气过电压保护。6.1雷电过电压形成和危害1、直击雷:雷电直接对电气设备或建筑物进行放电，称为直接雷击或直击雷。直击雷过电压右引发数万安培强大雷电流经过被击物体而入地，产生破坏性很大热效应和机械效应，击坏设备，引发火灾，甚至造成人身伤亡。2、感应雷:雷电落在电气设备周围或雷动在电气设备上方移动时，经过无暇感应或电磁感应在电气设备上展现出数万乃至数千万伏感应过电压，称作感应雷或间接雷击。3、入侵雷:当输电线路上遭受直接雷或感应雷产生雷电波侵入发电厂或变电所，产生过电压击坏电气设备，称为雷电波入侵或入侵雷，因为雷电波侵入造成雷害事故占全部雷害事故二分之一以上，所以需采取尤其方法。6.2电气设备防雷保护因为电气设备结构和工作性质不一样，所采取方法也不一样。1、发电厂和变电所防雷保护:发电厂和变电所电气设备对直击雷防护关键采取避雷针；对入侵雷防护采取进线保护和避雷保护综合方法，即用进线保护限制雷电流幅值和陡度，用避雷器限制雷电过电压同值。2、架空输电线路防雷保护:输电线路采取装设避雷线方法预防线路遭受直击雷引发跳闸次数，可采取系统中性点经消弧线圈接地工作方法，为避免雷击跳闸造成供电中止。可采取自动重合闸装置。3、直配旋转电机防雷保护:在完善进线保护同时，还应采取性能良好阀型避雷器或金属氧化物避雷器，来保护电机主绝缘，同时还应考虑装设电容器和中性点避避雷器，以保护匝间绝缘和中性点绝缘。4、配电网防雷保护:除了对配电变压器高低压侧和柱上断路器必需装设避雷器或放电间隙保护外，对配电线路本身关键应合适提升其绝缘水平，应广泛采取重合闸，以降低断线和停电事故。发电厂是电力系统心脏，万一发生损坏设备事故，往往会带来严重后果，造成重大损失。设计中关键对发电机、变压器组、线路防雷保护进行配置。6.3避雷针保护范围计算及避雷器保护配置1、避雷针保护范围避雷针组成要素：接闪器、引下线、接地体。避雷针保护范围以它对直击雷所保护空间来表示。单支避雷针保护范围图所表示。图中：h──避雷针高度；hx──被保护物高度；hα──避雷针有效高度,hα＝h－hx；rx──对应hα避雷针有效保护半径,m。rx计算方法：当hx≥h/2时，当hx＜h/2时，式中,h──避雷针高度；hα──避雷针有效高度；p──高度影响系数，h≤30m时为1；30＜h≤120m时为；h＞120m时按120m计算。图6-1单支避雷针保护范围两支或两支以上避雷针保护范围计算方法可参考电力工程电气设计手册。在对较大面积变电所进行保护时，采取等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。所以，为了对本站覆盖，采取四支避雷针。共选择四支均为60米高避雷针，分别放在变电所四个角处，均为独立避雷针。，其中P为高度影响系数，当初，P=1。当初，P=h为避雷针高度，hx为被保护物高度，h0为两根避雷针之间保护最低高度，bx为两圆间最窄宽度。为保护半径。2、进行防雷保护校验：占地170m×110m，针距围墙10m，示意图以下：图6-2其中D1为150m，D2为90m，D3为174.9m。D1=150m，D2=90m，mmD3=174.9m，mmm所以所选防雷满足要求。3、避雷器常见避雷器有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。避雷器用于限制由线路侵入雷电波对变电所内电气设备造成过电压，其通常装设在各段母线和架空线进出口处。避雷器和被保护设备距离愈近愈好，并装在冲击波侵入方向。必需时用下式计算许可最大保护距离。式中,Lmax──避雷器和被保护设备最大保护距离，m；α──冲击波波头陡度，对6~35kV系统取；v──雷电冲击传输速度，；Uchf──避雷器冲击放电电压，kV；Ujcf──被保护设备绝缘冲击耐压值，kV。如缺乏相关数据，可按5倍额定电压计算。4、安全保护接地预防人员间接触电，将电气设备外露可导电部分接地。安全保护系统有以下几类：a.IT系统在中性点不接地系统中，将电气设备不带电金属部分和接地体良好连接。b.TN系统在中性点直接接地系统中，将电气设备不带电金属部分和系统中性点用保护线良好连接。c.TT系统在中性点直接接地系统中，将电气设备外壳部分和和系统接地无关接地体连接。d.共同接地和反复接地6.3避雷器选择和配置1、在选择避雷器型号时，应考虑被保护电器绝缘水平和使用特点，按下表选择。表7-1型号型式应用范围FS配电用一般阀型10kV及以下配电系统、电缆终端盒FZ电站用一般阀型3～220kV发电厂、变电站配电装置FCZ电站用磁吹阀型1、330kV及以下配电装置2、220kV及以下需要限制操作过电压配电装置3、降低绝缘配电装置4、部署场所尤其狭窄或高烈度地震区5、一些变压器中性点FCX线路型磁吹阀型330kV及以下配电装置出线上FCD旋转电机用磁吹阀型发电机、调相机等，户内安装Y系列金属氧化物（氧化锌）阀型1、同FCZ、FCX和FCD型磁吹阀型避雷器应用范围2、并联电容器组、串联电容器组3、高压电缆4、变压器和电抗器中性点5、全封闭组合电器6、频繁切合电动机型号含义：F——阀型避雷器；S——配电所用；Z——发电厂、变电所用；C——磁吹；D——旋转电机用；J——中性点直接接地。2、避雷器参数（1）额定电压：避雷器额定电压应和系统额定电压一致（2）灭弧电压：根据使用情况，校验避雷器安装地点可能出现最大导线对地电压，是否等于或小于避雷器最大许可电压（灭弧电压）。在中性点非直接接地电网中应不低于设备最高运行线电压。在中性点直接接地电网中应取设备最高运行线电压80%。（3）工频放电电压：在中性点绝缘或经阻抗接地电网中，工频放电电压通常应大于最大运行相电压3.5倍。在中性点直接接地电网，工频放电电压应大于最大运行相电压3倍。工频放电电压大于灭弧电压1.8倍。（4）冲击放电电压和残压：通常国产阀型避雷器保护特征和多种电气绝缘均可配合，故此项校验从略。6.4接地设计伴随电力事业快速发展，电力系统中对接地装置要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所正常运行，更包含到人身和设备安全。然而因为接地网设计考虑不全方面、施工不精细、测试不正确等原因，多年来，发生了多起地网引发事故，有不仅烧毁了一次设备，而且还经过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统安全稳定运行起到很关键作用。6.4.1接地设计标准按接地装置内、外发生接地故障时，经接地装置流入地中最大短路电流所造成接地电位升高及地面电位分布不致于危及人员和设备安全，将变电站范围接触电位差和跨步电位差限制在安全值之内标准，进行本变电站接地装置设计。1)、因为变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置接地》中R≤/I是很困难。现行标准和原接地规程有一个很显著区分是对接地电阻值不再要求要达成0.5Ω，而是许可放宽到5Ω，但这不是说通常情况下，接地电阻全部能够采取5Ω，接地电阻放宽是有附加条件，即：预防转移电位引发危害，应采取多种隔离方法;考虑短路电流非周期分量影响，当接地网电位升高时，3-10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏;应采取均压方法，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求,施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。2)、在接地故障电流较大情况下，为了满足以上要求，还是得把接地电阻值尽可能减小。接地电阻合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而应依据工程具体条件，在满足附加条件要求情况下，不超出5Ω全部是合格。6.4.2接地网型式选择及优劣分析220kV及以下变电站地网网格部署采取长孔网或方孔网，接地带部署按经验设计，水平接地带间距通常为5m～8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周围和水平接地带交叉点设置2.5m～3m垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网和垂直接地极相结合复合式地网。长孔和方孔地网网格部署尺寸按经验确定，没有辅助计算程序和对计算结果进行分析，设计简单而粗略。因为接地网边缘部分导体散流大约是中心部分3～4倍，所以，地网边缘部分电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网电位分布不均匀。接地钢材用量多，经济性差。在220kV及以下变电工程中采取长孔网或方孔网，因为入地故障电流相对较小，地网面积不大，缺点不太突出。7总平面部署设计7.1变电所总平面部署要求依据《变电所总部署设计技术要求》SDGJ63—84等1.0.1条要求：变电所总平面部署必需全方面落实现行各项技术经济政策精心设计，努力创新，因地制宜，合理部署，充足利用荒地，坡地，劣地，不占或少占良田，认真做好技术经济论证，选择最好设计方案，提升经济效益，为安全运行发明条件。应在满足安全运行前提下，尽可能简化。(1)屋外配电装置要考虑道路设置：依据《变电所总平面设计技术要求》SDG63—84：a.所外道路应利用已经有道路或现成道路。b.当路基宽度小于5.5m时且道路亮端不能经过时，合适位置设置错车道。c.所外道路宜采取中级路面，依据施工条件可采取次高级路面。d.所内路面宽度为3.5m；220kV及以上变电所，有所大门至主空楼、主变前和调相机各路面可宽至4—5m。e.所内道路转弯半径大于7m。(2)依据各侧、各回路相序排列尽可能一致标准。按面向出线，由远到近，由上到下为A、B、C相。(3)《高压配电装置技术规程》SDJ5-85第4.4.4条要求：储油池和挡油板长度尺寸通常较设备外廓尺寸每边对应大1m。储油池内通常铺设厚度大于250mm卵石层（卵石直径为50—80mm）。(4)《高压配电装置技术规程》SDJ5-85第4.4.6条要求：油量在2500kg以上变压器或电抗器和油量在600kg以上充油设备之间其防火净距大于5m。(5)依据《变电所总部署设计技术要求》SDGJ63-84第3.2.1条：主控楼位置在便于运行人员相互联络，便于巡视检验和观察屋外设备和降低电缆长度，避开噪音影响地段，在可部署主配电装置一侧，配电装置之间结合前面设施进行部署。(6)端子箱、配电箱电缆沟位置：电缆沟应在各条母线下方，然后通向主控室，端子箱在电缆沟旁。(7)围墙和大门：《变电所总部署设计技术要求》SDGJ63—84：第3.5.1条：所区应设置实体围墙，围墙高度为2.2—2.5m。第3.5.4条：所区大门应采取钢门，门宽应满足运输所内大型设备要求。赔偿电容器位置：它应部署在变电所年主导风向下风侧，装置应设维护通道，其宽度不宜小于1200毫米，装置为户内时，维护通道可设在户外，电容器构架和墙间设维修走廊时，其宽度不宜小于1000毫米，电容器和其它生产建筑物连接部署时，其间应设防火墙。7.2本变电站电气设备部署本变电所关键由110kV屋外配电装置，主变压器、主控制室及10kV屋内配电装置和辅助设施组成，屋外配电装置在整个变电所部署中占主导地位，占地面积大，本全部110kV和10kV各电压等级，将110kV配电装置部署在北侧，10kV配电装置部署在南侧，这么各配电装置位置和出线方向相对应，能够确保出线顺畅，避免出线交叉跨越，两台主变在电压等级配电中间，方便于高中低压侧引线连接，便于运行人员监视控制，主控制楼部署在10kV屋内配电装置并排在南侧，有利于监视110kV及主变。1)110kV高压配电装置采取屋外一般中型部署、断路器单列部署，且共有3个间隔，间隔宽度为14米，进线2个间隔，母联断路器占一个间隔。2）10kV高压配电装置采取屋内配电装置,且采取两层式。3)道路因设备运输和消防需要，主控楼、主变110kV侧配电装置处铺设环形行车道路，路宽4米，“丁”型、“十”字路口弧形铺设，各配电装置主母线之间道路宽3米，为方便运行人员操作巡视检修电器设备，屋外配电装置内设0.8～1米环形小道，电缆沟盖板也可作为部分巡视小道，行车道路弧形处转弯半径大于7米。8设计计算书8.1短路电流计算1、变电站等值电路图2、基准值在短路计算基础假设前提下，选择Sj=100MVA，Uj为各级电压平均值Uav（115、10.5）,则：基准电流：110kV侧Ij1=0.5kA；10kV侧Ij2=5.5kA。基准电抗:110kV侧Xj1=132.25Ω；10kV侧Xj2=1.1Ω。3、系统电抗标幺值由原始材料可知，110kV母线短路电流标幺值为20，依据短路电流标幺值计算公式得，在Sj=100MVA下，系统电抗X0*=0.05。4、主变电抗标幺值计算所选主变型号为SFZ9-25000/110，其阻抗电压（%）分别为：Uk%=10.5。则绕组得电抗标幺值为:6、三相短路电流计算（1）110kV母线上发生三相短路时等值电路以下图：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：短路冲击电流值为：短路全电流最大有效值为：短路容量为：（2）10kV母线上发生三相短路时等值电路以下图：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：短路冲击电流值为：短路全电流最大有效值为：短路容量为：7、短路电流计算结果以下表：短路点编号基准电压Uj(kV)基准电流Ij（kA）短路电流短路冲击电流值iM（kA）全电流最大有效值IM（kA）短路容量Sd（MVA）标幺值Idi*（kA）有名值Idi（kA）公式d11150.5201025.45215.2d210.55.53.8521.17553.8932.1863858.2关键电气设备选择8.2.1各回路最大连续工作电流计算（1）110kV侧：主变入口及母线：（2）10kV侧：主变出口及母线：8.2.2断路器和隔离开关选择和校验考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备无油化目标，且因为SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途断路器。故在110kV侧采取六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器因为其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧正确，所须操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。所以被大量使用于35kV及以下电压等级中。所以，10kV侧采取真空断路器。（1）110kV侧断路器和隔离开关选择和校验1）额定电压选择：UN≥UNs=110kV2）额定电流选择：IN≥Imax=0.162kA3）断路器开断电流选择：≥=Id1=10kA因110kV进线最大连续工作电流不可能大于主变出口处，为了尽可能降低同类设备不一样型号给日常运行、检修及试验带来不便，所以110kV侧将选择同类型110kV路器和隔离开关。依据以上计算，能够初步选择110kV断路器和隔离开关型号，其参数见下表：断路器参数：型号额定电压/kV最高工作电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA额定短时耐受电流（4s）/kA额定峰值耐受电流/kA额定关合电流峰值/kA额定合闸时间/s全开断时间/sLW25-126110126125031.531.580800.10.06隔离开关参数：型号额定电压/kV最高工作电压/kV额定电流/A动稳定电流/kA热稳定电流/kA备注GW4-110G11012612508031.5双柱式4）动稳定校验断路器：ies=80(kA)≥ik=iM1=25.452(kA)隔离开关：ies=80(kA)≥ik=iM1=25.452(kA)所以动稳定校验合格。5）热稳定校验因为所选断路器全开断时间为0.06s,小于0.08s，所以该断路器为高速断路器，所以:td=0.1s,T=0.05s短路电流热效应为：断路器：隔离开关：所以热稳定校验合格。（2）10kV侧断路器和隔离开关选择和校验1）额定电压选择：UN≥UNs=10kV2）额定电流选择：IN≥Imax=1.783kA3）断路器开断电流选择：≥=Id2=21.175kA因10kV出线最大连续工作电流不可能大于主变出口处，为了尽可能降低同类设备不一样型号给日常运行、检修及试验带来不便，所以10kV侧将选择同类型10kV路器和隔离开关。依据以上计算，能够初步选择10kV断路器和隔离开关型号，其参数见下表：断路器参数：型号额定电压/kV最高工作电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA额定短时耐受电流（4s）/kA额定峰值耐受电流/kA额定关合电流峰值/kA额定合闸时间/s全开断时间/sZN28-121012505080800.060.03隔离开关参数：型号额定电压/kV最高工作电压/kV额定电流/A动稳定电流/kA热稳定电流/kA备注GN22-101011.5100404）动稳定校验断路器：ies=80(kA)≥ik=iM2=53.89(kA)隔离开关：ies=100kA)≥ik=iM2=53.89(kA)所以动稳定校验合格。5）热稳定校验因为所选断路器全开断时间为0.03s,小于0.08s，所以该断路器为高速断路器，所以:td=0.1s,T=0.05s短路电流热效应为：断路器：隔离开关：所以热稳定校验合格。8.2.3电流互感器选择及校验（1）110kV进线及变压器侧电流互感器选择及校验1）按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次额定电压和电流必需满足：UN≥UNs=110kV；IN≥Imax=0.162kA初步选择电流互感器型号参数以下：型号额定电流（A）级次组合额定输出（VA）10%倍数一次电流750A1s热稳定电流kA动稳定电流kALIB-110G2×200/50.5/10P/10P40152153.52）热稳定检验故热稳定检验合格3）动稳定校验EQ\A()\R(,2)故动稳定检验合格（3）10kV出线、变压器侧及母线侧电流互感器选择及校验1）按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次额定电压和电流必需满足：UN≥UNs=10kV；IN≥Imax=1.783kA初步选择电流互感器型号参数以下：型号额定电流（A）级次组合正确级次二次负荷（Ω）10%倍数1s热稳定倍数1s动稳定倍数LMC-10/50.5/30.5/31.2/232/5751002）热稳定检验故热稳定检验合格3）动稳定校验EQ\A()\R(,2)故动稳定检验合格8.2.4电压互感器选择及校验（1）110kV母线电压互感器选择1）按一次回路额定电压选择UNI0.85UNI<UNs<1.2UNIUNs=110kV；UNI=110kV2）按二次回路额定电压选择UN2：UN2=3）正确等级：1级选择JCC2-110型，以下表所表示：型号额定变比在下列正确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)1级3级单相(屋外式)JCC2-1105001000（2）10kV母线电压互感器选择1）按一次回路额定电压选择UNI0.85UNI<UNs<1.2UNIUNs=10kVUNI=10kV2）按二次回路额定电压选择UN2：UN2=3）正确等级：1级选择JDZJ-10型，以下表所表示：型号额定变比在下列正确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)1级3级单相(屋内式)JDZJ-10601503008.2.5导体选择和校验（1）110kV侧母线及进线选择和校验1）导体材料、类型和部署方法依据设计说明选择钢芯铝绞线，所以无须进行动稳定校验。2）导体截面选择依据原始资料叙述，11