35KV煤矿变电所涉及

第一章绪论1.1变电站的发展背景随着电网的规模的迅速扩大，电压等级和自动化水平的不断提高，供电部门为适应市场机制，加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的重点问题。发展形式要求城乡变电站尽快实现无人值班。因此，在发达国家或地区的电网中。无人值班变电站已从35～110kv扩大到了220kv，甚至向更高电压等级的变电站方向发展，由此可见无人值班变电站是大势所趋。在我国，无人值班运行管理不是个新话题，早在50年代末60年代初，许多供电局就曾进行过变电站无人值班的试点，当时采用的是原苏联的技术，并且风行一时，但后来由于技术的不完善，还有管理和认识上的种种原因。多少地区没有坚持下去。80年代以后，随着自动化技术的发展和完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高。郑州、深圳、大连、广州等地区出现了大量的无人值班变电站，就据有关资料介绍，到1996年底，全国已有600余座无人值班变电站。而到1997年底已达到1000余座。近年来，随着电网的发展，原电力工业部和国家电力公司先后颁布了有关变电站无人值班工作的意见和要求。目前有关无人值班变电站设计规程正在编写之中，不久即将正式颁发，这些文件的颁布与实施必然大大推动变电站无人值班工作更快发展。1.2变电站的设计原则（1）变电所的设计必须贯彻执行党的有关方针、政策.设计中应不断终结实践经验,在保证安全运行、经济合理的条件下,力求接线简化,布置紧凑和逐步提高自动化水平.并积极慎重地采用新技术.（2）变电所应根据5～10年电力系统发展规划进行设计,枢纽变电所连接的电源数和回路数,还应该根据电力系统运行完全和经济等条件确定.（3）所址选择:1)所址的选择应符合下列要求:①接近负荷中心;②不占或少占农田;③便于各级电压线路的引入和引出,架空线路走廊应与所址同时确定.④交通运输方便.⑤尽量不设在空气污秽地区,否则采用防污措施或设在污秽源上风道.⑥所址不应为积水淹没,并有足够排洪设施.⑦生活和生产用水的可靠水源.⑧确实所址时应考虑对邻近设施的影响.2)为了减少所占面积或地区面积受到限制时,配电装置中尽量采用少占地的电网或布置采用高型或半高型方式等.3)管线的布置:各地下管线方间和地下管线与建筑物,构筑物,道路之间最小净距,应根据敷设和检修的要求.建设物的基础的构造,管线的埋设深度,检修的位置及当地其他条件确定其最小距可参照,《变电所设计技术规程》的“附录-”所列数值.4)所区内、外通道.变电所应有道路与外部公路连接,其路面宽度一般不小于3.5米,变电所内应设置环行道路或回车道、环行道,路面宽度一般为3米,由变电所大厅至主变电器的道路可适当加宽.变电所内应设巡视小道,并可利用电缆沟盖板作为部分巡视小道。.1.3本文主要研究内容及要解决的问题有：变压器选择确定变电所主接线短路电流计算电气设备选择确定室外设备布置方式防雷保护设计第二章变压器选择主变容量和台数的选择，应根据《电力系统设计规程》、SDT-85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证应该所全部负荷的70%。在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级符合。若变电所其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可少装设一台主变压器。变压器是按照电磁感应原理，将一种交变电压变为另一种交变电压的电气设备在供用电系统中，电力变压器的主要作用是根据电力系统的运行需要，将交流发电机输出的电压升高，使电能输送到需要用的远方负荷中心，然后通过降压变压器降低电压供用户使用。因此，电力变压器在电能的传输，分配和使用中都具有重要意义。同时，变压器在电气的测量、控制等方面，也有广泛的应用。[3]2．1主变压器台数、容量的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。变电所中主变压器一般采用三相变压器，其容量应根据今后5～10年的发展规划进行选择。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，每台变压器额定容量可按下式选择：（2.1）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。2．2主变压器型式选择原则在工业企业用户的总降压变电所中，由于供电电源电压一般不超过110KV，因此一般都选用三相变压器。三相变压器相对单相变压器来说，投资少，占地面积小，运行损耗小，维修工作量也小。当某此高压供电的工业企业用户厂区内出现三个电压等级时，是采用三绕组变压器还是双绕组变压器要通过技术经济比较决定。一般若采用三绕组变压器。其中某个绕组的传送功率小于该变压器额定容量的15%。而使该绕组未能充分利用时，还是选用两台双绕组变压比较合理。2．3确定主变压器台数、容量2．3．1主变压器台数为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源的一级负荷，另有备用电源保证供电时，可少装设一台主变，对大型枢纽变电所，割据工程的具体情况，应装设2~4台主变。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60%~75%2．3．2主变压器容量总容量（2.2）单台变压器容量（2.3）式中：———变压器低压侧总有功、无功计算负荷（kw，k.var）注：=（2.3）（2.5）——所有线路的功率损耗之和（kw）——所有线路的无功损耗之和（k.var）——所有负荷有功功率之和（kw）——所有负荷无功功率之和（k.var）——有功负荷同时率——无功负荷同时率根据单台变压器容量，可选出主变压器型号。（1）各厂变压器容量：1、粮食加工厂（单回路）2、针织器材厂（单回路） 3、工艺制品厂（单回路）4、棉纺织厂（双回路）5、印染厂（单回路）6、化工厂（双回路）7、造纸厂（双回路）（2）线路损耗的总功率：（3）所有负荷总有功功率、无功功率：（4）变压器低压侧总有功、无功计算负荷：=（5）单台变压器容量2．3．3变压器型号选择两台容量相同的主变压器，型号为SF9—12500/35参数如下表2-1：表2-1主变压器SF9-12500/35Table2-1ThemaintransformerSF9-12500/35额定电压（kv）高压（kv）35±8*1.25%空载电流（%）1.0低压（kv）6.610.511负载损耗（kw）59850空载损耗（kw）16800连接组别YN，d11阻抗电压（%）9.0轨距（mm）1475第三章．确定变电所主接线变电所电气主接线指变电所的变压器，输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力笑纹接线组成中的一个重要组成部分。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的影响。3．1对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。1、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。2、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。3、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。4、具有发展和扩展的可能性。[6]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。3．2变电所主接线设计原则1、考虑变电所在电力系统中的作用和地位变电所在电力系统中的作用和地位是决定主接线的主要因素，变电所是枢纽变电所，地区变电所，终端变电所，企业变电所还是分支变电所。由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性，灵活性，经济性的要求也不同。2、考虑近期和远期的发展规模变电所主要接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷来说，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，（应保证全部负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络），应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。4、考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高。因此，其对主接线的可靠性，灵活性的要求也高，而容量小的变电所，对其主接线的可靠性、灵活性的要求低。5、考虑备用容量的有无和大小对主接线影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3．3变电所主接线的设计步骤主接线的设计是一项繁琐而复杂的工作，影响因素较多且相互制约，往往要多次反复修正，最后才能完成。如认为可以一举成功设计出非常理想的，或是在任何情况下都能能用的主接线，既不现实，也不可能，一般设计步骤如下：1、对设计依据和原始资料进行综合分析；2、确定主变压器的容量和台数，拟定可能采用的主接线形式；3、所用的电源的引接；4、论证是否需要限制短路电流，并采取相应措施；5、对选用的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。3．4主接线的选择由《电力工程电气设备手册》：6—10KV配电装置的出现回路数不超过5回；35—63KV配电装置的出线回路不超过3回；适用单母线接线。6—10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，35—63KV配电装置出线回路数为4—8回时，适用单母分段接线。6—10KV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时，适35—63KV配电装置，当出线回路数超过8回时或连接的电源较多负荷较大时适用双母线接线。内桥接线适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较故障率较高情况。外桥接线适用于较小容量的发电厂变电所，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外侨接线。根据上述以及本变电所所处系统和负荷性质的要求，初步确定主接线方案：第一种方案是一次侧（35KV侧）采用单母接线形式，二次侧（10KV侧）采用单母分段的接线形式；第二种方案是一次侧（35KV侧）采用外桥接线形式，二次侧（10KV侧）采用单母分段的接线形式。两种种方案主接线图：图3-1方案图Fig3-1PrograminFigure第一种方案的特点：一次侧（35KV侧）采用单母接线形式二次侧（10KV侧）采用单母分段的接线形式此种方案的特点：优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线母线故障时，全部回路仍需要短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。第二种方案的特点：一次侧（35KV侧）采用桥形接线形式二次侧（10KV侧）采用单母分段接线形式、此种方案的特点：优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运3．5主接线的确定：两种方案进行比较：以上两种方案，主接线的二次侧相同，所以只比较一次就行了从经济性上看，单母线接线简单设备少，可以节省投资，经济性好，但桥形接线只了3台断路器，比具有4条回路的单母线节省了1台断路器，并且没有母线，投资要省的多。从可靠性上看，单母线的设备出现故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成整条回路的停电，而桥形接线在变压器或切除、投入时，要使相应线路短时停电，可靠性要高从灵活性来看，操作时，单母线由于隔离开关和断路器数目之多，操作相当繁琐，过程较复杂，桥形接线操作较灵活，并且它特别容易发展为单母线分段或双母线接线。综上所述，方案二选为此变电所的主接线形式。第四章．短路电流计算4．1短路的定义及类型所谓“短路”是指电力系统正常支行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的接通。在正常运行时，除中性点以外，相与相或相与地之间是绝缘的。在三相系统中短路的基本形式有：三相短路－；两相短路－；单相接地短路－；两相接地短路－。4．2计算短路电流的目的1．

作为选择电气设备（断路器、隔离开关、绝缘子、母线、电缆等）的依据；2．继电保护的设计和整定；3．电气主接线方案的确定；4．进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作影响等。4．3短路的原因形成短路的原因很多，主要有以下几个方面：1．元件损坏。例如设备绝缘材料老化，设计制造，安装及维护不良等所千万的设备缺陷发展成短路。2．气象条件恶化。例如雷击过电压造成的闪络放电，由于风灾引起架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等。3．

人员过失。例如运行人员带负荷接隔离开关，检修线路或设备之后未拆除接地线就合闸供电等。4．其它原因。例如挖沟损伤电缆，鸟兽，风筝跨接在载流裸导体上等。4.4短路点的选取待设计变电所短路电流的选取取为五点,分别在高压侧选取两点,和在低压侧选取三点,并对其进行比较。[7]1.高压侧短路点的选取取、点。2.低压侧短路点的选取取、、点。4．5短路电流的计算1．假设＝100MVA，式中：—基准容量（MV.A）—基准电压（KV）—各电压级的平均额定电压（KV）注：＝（4．1）式中：—各级额定电压KV2．根据短路容量，求出总电抗标么值（4．2）（4．3）式中：—短路容量标么值—短路容量（MV.A）—总电抗标么值3．求变压器电抗标么值（4．4）式中：—变压器电抗标么值—变压器短路电压百分比—变压器额定容量（MV.A）注：两台同型号变压器并联，总电抗标么值为单台的一半。4．求线路电抗标么值（4．5）式中：—线路电抗标么值—线路电抗(Ω)注：1、两条同型号架空线并联，总电抗标么值为单条的一半。2、这里规定每千米线路电抗为0.4Ω5．

求短路电流标么值（4．6）式中：—短路电流标么值—电源点至短路点处总电抗标么值（1）已知d点短路时系统短路容量,则d点短路容量标幺值（2）部分电抗标幺值:（3）总系统电抗标幺值:（4）一次变压器的电抗标幺值：（因为两台相同所以只算一台即可）（5）20Km线路电抗标幺值：（6）所选变压器的电抗标幺值：（因为两台相同所以只算一台即可）6．求短路电流（4．7）式中：—短路电流有效值（KA）7．

求冲击短路电流（4．8）式中：—冲击短路电流（KA）注：短路发生在一般的高压电力网时，因电抗比电阻要大得多，取=1.8，=2.55；当短路发生在大容量电力网或发电机附近时，取=1.9，=2.,69；短路发生在发电厂高压母线时，取=1.85，=2.,62；短路发生在低压电网时，取1～1.3，=（1～1.84）。短路点选择如图4-1：1．K-1点：图4-1短路点图Fig4-1Short-circuitpointfigure2．K-2点：==3.9494由于K-1点、K-2点的等值图相同，故两点可作为一个等值图，如图4-2：图4-2k-2点Fig4-2k-2point3．K-3点：=网络等值图如图4-3：图4-3k-3点Fig4-3k-3point4．K-4点：=5．K-5点：=由于K-4点、K-5点的等值图相同，故两点可作为一个等值图，如图4-4 8．确定运行方式：由于主接线的形式为外桥单母分段形式，运行方式可由桥断路器与分段断路器的关合确定为四种运行方式即（开合、合合、合开、开开），然后比较这四种运行方式下的短路电流的大小，短路电流大的确定为该短路点的运行方式。根据表4-1四种运行方式下短路电流标幺值的式子，比较大小确定运行方式：K-1点（合、合）、K-2点（合、合）、K-3点（合、开）、K-4点（合、合）K-5点（合、合）。[8]图4-4k-4点k-5点Fig4-4k-4pointk-5point表4-1运行方式Table4-1operationmode运行方式K-1点短路电流标幺值K-2点短路电流标幺值K-3点短路电流标幺值桥连断路器分段断路器合合合开开合0开开0K-4点短路电流标幺值K-5点短路电流标幺值00第五章．电气设备选择电气主接线的配电装置是由各种电气设备连接而成。正确地选择电气设备是保证电网安全、经济运行的重要条件，在选择电气设备时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠地前提下，尽量采用新技术并注意节约投资，选择合适的电气设备。5．1电气设备选择的一般原则1、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；2、应按当地环境条件校核；3、应力求技术先进和经济合理；4、与整个工程的建设标准应协调一致5、同类设备应尽量减少品种；6、电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热、动稳定。5．2断路器的选择在各种电压等级变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备，高压断路器的工作最为繁重，地位最为关键，结构最为复杂，在电力系统运行中，对断路器的要求是比较高的，不但要在正常条件上有足够的接通和开断电力负荷电流的能力。而且要求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。5．2．1断路器的作用高压断路器主要作用：正常运行时，用来接通和开断电路中的负荷电流；在故障时，用来断开电路中的短路电流，切除故障电路，按照重合闸要求还能关合短路电流。5．2．2对断路器的要求1、断路器在额定条件下，应能长期可靠地工作；2、应具有足够的断路能力；3具有足够的关合能力；4、具有尽可能短的开断时间；5、结构简单，价格低廉。5．2．3断路器选用的一般原则3～35KV的配电系统上，目前主要用三种断路器：油断器，磁吹断路器，真空断路器。多油断路器逐渐被淘汰，使用多的是少油断路器，真空断路器结构紧凑，尺寸小，维修量小，动作噪音小，应用范围在不断扩大。磁吹断路器是比较高经的断路器，国外在发电厂、变电所等重要网络中已被普遍采用。在60KV电压等级中，目前我国主要采用少油断路器。110、220、330、500KV电压等级中主要是少油断路器，真空断路器和SF6断路器。[9]SF6断路器和全封闭组合电器正处于发展阶段，其使用范围正在逐步扩大，究竟选用哪一种断路器，通常是根据类型特点，使用条件，使用经验和习惯诸方面来加以权衡。按使用条件和使用范围选择：（1）用于一次变电所的断路器。一次变电所属于超高压或特高压系统。所以，其额定电压高。在传输容量一定时，其额定电流小，通常为1000～4000A。因此，其所采用的断路器与发电厂相比是高电压，小电流的断路器。要求断路器动作可靠，能快速的，自动重合闸，并且能开断近距，失步反相，异相接地故障，以及能够切断空载变压器，空载长线，发展性故障。（2）配电断路器。这种断路器主要应用于配电网。其种类多，使用量大，使用在配电网中的断路器的形式有多油、少油、压缩空气、磁吹、真空、自产气等各种断路器。5．2．4断路器的选择过程1、型式和种类的选择选择高压户外少油型2、按额定电压选择≥（5．1）式中：—高压断路器的额定电压（KV）—电网额定电压（KV）3、按额定电流≥（5．2）式中：—高压断路器的额定电流（A）—该回路的最大持续电流（A）4、

按开断电流选择＞（5．3）式中：—高压断路器的额定开断电流（KA）—短路电流同期分量有效值（KA）5、

按关合电流选择≥（5．4）式中：—断路器的短路关合电流（KA）—短路电流最大冲击值（KA）6、

按动稳定校验≥（5．5）式中：—高压断路器的动稳定电流幅值（KA）7、按热稳定校验时，首先应合理地确定短路电流持续时间（5．6）式中：—继电保护动作时间；—断路器全开断时间（0.08-0.12S）注：6-10KV情况下取4S。≥（5．7）式中：—高压断路器允许的发热量(KA)2.S—短路电流的发热量(KA)2.S5．2．5断路器的分类和型号1、断路器分类按照安装地点可分为户内式、户外式。按照使用的灭弧介质可分为真空断路器、SF6断路器，油断路器，压缩真空断路器等。按操动机构可分为手动式、电磁式、液压式、弹簧式和液压弹簧式等类型。2、断路器的型号序号1：产器名称S－少油D－多油K－空气L－SF6Z－真空C－磁吹；2：安装场所N－户内式W－户外式；3：设计序号用数字表示；4：额定电压（KV）；5：补充工作特性G－改进型F－分相操作，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为断流能力代号；6：额定电流（A）；7：额定开断电流（KA）。实际断路器的选择 1、35KV侧断路器的选择及校验：根据安装地点的工作电压，最大长期工作电流选择工作地点的工作电压为35KV,制造厂所保证断路器的最高工作电压应大于35KV由此根据工作电压和工作电流以及户外工作条件，本设计可初步选用型号为LWW9-35型断路器表5-1SW2-35/1000型断路器有关技术数据表Table5-1TheSW2-35/1000circuitbreakerTechnicaldatasheet型号额定电流A额定电压KV额定开断电流KA额定关合电流KA额定动稳定电流KA4S热稳定电流KA固有分闸时间SLWW9-3510003531.5808031.5≤0.03 短路电流：冲击电流：由于K-2点的短路电流比K-1点的大，所以只要K-2点满足要求，K-1点必然满足所以只用K-2点的短路电流就可以了。校验：表5—235KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表Table5-2the35kvcircuitbreakerofthetechnicaldataandthecalculateddata计算数据LWW9-35断路器额定值电网电压=35KV额定电压KV长期最大工作电流=120.281KA额定电流=1000A短路电流同期分量有效值=3.6192KA额定开断电流=31.5KA冲击电流额定关合电流=80KA短路冲击电流动稳定电流=80KA热效应：=热稳定：由上表数据得，所选断路器满足要求，高压侧均采用此型号断路器。注：LWW9－35型，高压六氟化硫断路器、额定电压35KV；2、10KV侧出口、分段断路器的选择及校验：根据安装地点的工作电压，最大长期工作电流选择由此根据工作电压和工作电流以及户外工作条件，本设计可初步选用型号为ZN4－10/1000型断路器有关技术数据见表5-3表5-3ZN4－10/1000型断路器有关技术数据表Table5-3theZN4-10/1000breakerrelevanttechnicaldatasheets型号额定电流A额定电压KV额定开断电流KA极限峰值电流KA4S热稳定电流KA固有分闸时间SZN4-10/100010001017.34417.3≤0.05 短路电流：冲击电流：由于K-3点的短路电流比K-5点的大，所以只要K-3点满足要求，K-5点必然满足所以只用K-3点的短路电流就可以了。校验：表5—410KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表Table5-410kvcircuitbreakerofthetechnicaldataandthecalculateddata计算数据ZN4-10/1000断路器额定值电网电压=10KV额定电压=10KV长期最大工作电流=721.689KA额定电流=1000A短路电流同期分量有效值=8.9671KA额定开断电流=17.3KA冲击电流额定关合电流=44KA短路冲击电流动稳定电流=44KA热效应：=热稳定：由上表数据得，所选断路器满足要求。注：ZN4－10/1000型，真空断路器、额定电压10KV、额定电流1000A[11]3、10KV侧出线断路器的选择校验：根据安装地点的工作电压，最大长期工作电流选择由此根据工作电压和工作电流以及户外工作条件，本设计可初步选用型号为SN10-10型断路器。有关技术数据见表5-5表5-5SN10-10断路器Table5-5SN10-10Breaker型号额定电流A额定电压KV额定开断电流KA极限峰值电流KA4S热稳定电流KA固有分闸时间SSN10-1010001028.971290.06 注：SN10-10型表示少油、户内额定电压为10KV的断路器。短路电流：冲击电流：校验：表5—610KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表Table5-610kvcircuitbreakerofthetechnicaldataandthecalculateddata计算数据SN10-10断路器额定值电网电压=10KV额定电压=10KV长期最大工作电流=721.689KA额定电流=1000A短路电流同期分量有效值=8.9671KA额定开断电流=28.9KA冲击电流额定关合电流=71KA短路冲击电流动稳定电流=71KA热效应：热稳定：由上表数据得，所选断路器满足要求5．3隔离开关选择隔离开关是一种最简单的高压工关，类似低压闸刀开关，在实际中也有称为闸刀的。由于隔离开关没有专门的来弧装置，不能用来开断负荷电流和短路电流。5．3．1隔离开关作用：1、

隔离电压；2、切换电路；3、切合小电流。5．3．2对隔离开关的要求1、有明显断开点，根据断开点可判明被检修的电气设备和载流导体确已与电网隔离；2、断口应有足够可靠的绝缘强度，断开后动、静触头间应有足够的电气距离，保证在最大工作电压和过电压条件下断口不被击穿；相间和相对地也应有足够的绝缘水平；3、具有足够的动、热稳定性，能承受短路电流所产生的发热和电动力；4、结构简单，分合闸动作灵活可靠；5、

隔离开关与断路器配合使用时，应具有机械的或电气的连锁装置，以保证断路器和隔离开关之间正常操作顺序；6、

隔离开关带有接地刀闸时，主刀闸与接地闸刀之间也应设有机械的或电气的连锁装置，以保证二者之间的动作顺序。5．3．3隔离开关选择过程1

按额定条件选择电压条件≥（5．9）电流条件≥（5．10）2

按短路条件校验热稳定≥（5．11）动稳定≥（5．12）5．3．4隔离开关分类和型号1、隔离开关的分类（1）

按绝缘支柱的数目可分为：单术式、双柱式、和三柱式三种；（2）

按闸刀的运行方式可分为：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式四种；（3）

按装设地点分：户内式、户外式；（4）

按是否带接发刀闸可分为：有接地刀闸和无接地刀闸两种；（5）

按极数多少可分为：单极式和三极式两种；（6）

按配用的操动机构可分为：手动、电动和气动等；（7）

按用途可分为：一般用、快速分闸用和变压器中性点用。2、隔离开关型号序号1：产品名称G－隔离开关J－接地开关2：安装场所N－户内式W－户外式3：设计序号用数字表示4：额定电压（KV）5：补充工作特性D－带接地刀闸G－改进型K－快分型T－统一设计W－防污型6：额定电流（A）7：极限通过峰值电流（KA）实际隔离开关的选择1、35KV侧的隔离开关选择及校验：根据安装地点的工作电压和最大长期工作电流选择工作地点的工作电压为35KV,制造厂所保证断路器的最高工作电压应大于35KV由此根据工作电压和工作电流以及户外工作条件，本设计可初步选用型号为GW4-35型。有关技术数据见表5-7表5-735KV隔离开关有关技术数据表Table5-735kvrelevanttechnicaldatasheetsforisolationswitch 型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）（S）GW4-35353505015．8（4）注：GW4－35隔离开关、户外、额定电压35KV。校验：表5-835KV隔离开关各项技术数据与各项计算数据比较表Table5-835kvrelevanttechnicalofthetechnicaldataandthecalculateddata计算数据GW4-35技术数据电网电压=35KV额定电压=35KV长期最大工作电流=120.282A额定电流=350A短路冲击电流动稳定电流=50KA热效应：=热稳定由上表数据得，所选隔离开关满足要求，高压侧均采用该型号隔离开关。2、10KV侧隔离开关的选择根据安装地点的工作电压和最大长期工作电流选择工作地点的工作电压为10KV,制造厂所保证断路器的最高工作电压应大于10KV由此根据工作电压和工作电流以及户外工作条件，本设计可初步选用型号为GN1-10。有关技术数据见表5-9表5-910KV隔离开关有关技术数据表Table5-910kvrelevanttechnicaldatasheetsforisolationswitch型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(KA)（S）GN1-101010008026（10）注：1、GN1-10隔离开关、户内、设计序号为1、额定电压10KV2、10KV侧短路点K-4出的短路电流最大所以，用该点选择校验隔离开关必定满足其他短路点。校验：表5-1010KV隔离开关各项技术数据与各项计算数据比较:Table5-1010kvrelevanttechnicalofthetechnicaldataandthecalculateddata计算数据GN1-10隔离开关额定值电网电压=10KV额定电压=10KV长期最大工作电流=721.689KA额定电流=1000A短路冲击电流动稳定电流=80KA热效应：热稳定：由上表数据得，所选隔离开关满足要求，低压侧均采用该型号隔离开关。5．4互感器选择互感器是电力系统中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回信息的传感器。互感器将高电流，大电流按比例变成低电压和小电流，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。[12]为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。5．4．1互感器的作用：1、将高电压变为低电压（100V），大电流变为小电流（5A）；2、使测量二次回路与二次回路高电压和大电流实施电气隔离，以保证测量工作人员和仪表设备的安全；3、

采用互感器后可使仪表制造标准化，而不用被测量电压高低和电流大小来设计仪表；4、

取出零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。5．4．2电压互感器选择1、种类和型式选择应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。在6～35KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器。2、一次额定电压和二次额定电压选择电压互感器一次绕组额定电压，应根据互感器的接线方式来确定其相电压或相间电压。电压互感器二次绕组额定电压通常是供额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用。3、容量和准确级选择根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所选仪表的准确级和容量，选择互感器的准确级和额定容量。说明：由于互感器与电网并联，当系统发生短路时，互感器本身不遭受短路电流的作用，因此，不需校验动、热稳定。4、电压互感器分类及型号（1）

分类：①

按用途分：测量用电压互感器和保护用电压互感器；②

按安装地点分：户内型和户外开型；③

根据电压变换原理分：电容式、光电式、电磁式；④

根据结构不同分：单级式、串级式。（2）

型号序号：1、产品名称J－电压互感器2、相数D－单相S－三相3、绕组外绝缘介质J－变压器油G－空气（干式）Z－浇注式固体形Q－气体4、结构特征X－带备用电压绕组B－三柱芯带补偿绕组W－五柱芯每相三绕组C－串级式带备用电压绕组5．4．3电压互感器使用注意事项1、按要求的相序进行接线，防止接错极性，引起某一相电压升高倍；2、

电压互感器二次侧应可靠接地，以保证人身及仪表的安全；3、电压互感器二次侧严禁短路。实际电压互感器的选择1、35KV侧电压互感器的选择：电压互感器的种类及型式应根据安装地点和使用条件进行选择，35KV采用JDC-35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35KV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：=35KV本设计选用JDC-35型电压互感器有关技术数据见表5-11。表5—1135KV侧电压互感器有关技术数据表Table5-1135kvrelevanttechnicaldatasheetsforvoltagetransformer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VA最大容量VA0.5级1级3级JDC-3535-50010002000注：JDC-35型：额定电压35KV，单相、串级式带备用电压绕组式电压互感器。10KV侧电压互感器的选择：电压互感器的种类及型式应根据安装地点和使用条件进行选择，10KV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。[13]按电压互感器安装位置的工作电压来选择：=10KV本设计选用JDZ-10型电压互感器有关技术数据见表5-12。表5-1210KV侧电压互感器有关技术数据表Table5-12relevanttechnicaldatasheetsforvoltagetransformer型号额定电压KV额定变比在下列准确度等级下额定容量VA最大容量VA0.5级1级3级JDZ-101010000/10080150300500注：JDZ-10型：额定电压10KV、单相、浇注式固体形电压互感器。5．4．4电流互感器的选择（1）型式选择35kV以下屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。在有条件时，如回路有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资、减少占地。选用母线式电流互感器时，应注意校核窗口允许穿过的母线尺寸。（2）额定电压的确定

电流互感器的额定电压应与被测线路的电压相适应，即≥。

（3）额定变比的确定

通常根据电流互感器所接一次负荷来确定额定一次电流，即:

（5．13）式中—电流互感器的额定电压（kV）

P1—电流互感器所接的一次电力负荷（kVA）

—平均功率因数，一般按=0.8计算

电流互感器的额定变比则由额定一次电流与额定二次电流的比值决定。（4）准确度等级的确定

根据电能计量装置技术管理规程（DL/T448-2000）规定，运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要程度，分为I、II、III、IV、V五类，不同类别的电能计量装置对电流互感器准确度等级的要求也不同。电能表必须用0.5级的电流互感器，3级和10级的电流互感器用于一般的测量和某些继电保护，B、C级电流互感器则为继电保护专用。（5）热稳定校验≥(5．14)式中：—1s热稳定倍数—电流互感器一次额定电流(KA)（6）动稳定校验≥(5．15)式中：—动稳定倍数（7）电流互感器的型号L—电流互感器Z—支柱式Z—浇注绝缘B—带保护级J—加大容量使用注意事项

1）应避免继电保护和电能计量用的电流互感器并用，否则会因继电保护的要求而致使电流互感器的变比选择过大，影响电能计量的准确度。对于计费用户，应设置专用的计量电流互感器或选用有计量绕组的电流互感器。

2）电流互感器的一次绕组和被测线路串联，二次绕组和电测仪表串联，接线时必须注意电流互感器的极性，只有极性连接正确，才能准确测量和计量。

3）电流互感器二次绕组不允许开路。

4）电流互感器二次侧应有一端可靠接地，且接地点只有一个。以防止一、二次侧绝缘击穿时，造成对人身和设备的损坏。实际电流互感器的选择1、35KV侧电流互感器的选择及校验根据电流互感器的工作电压和最大工作电流选择，工作电压=35KV最大长期工作电流：35KV侧的进出线上电流互感器均用LCW-35型。有关技术数据见表5-13。表5—1335KV侧电流互感器有关技术数据表Table5-1335kvrelevanttechnicaldatasheetsforcurrenttransformer型号额定电流比（A）级次组合准确度1s热稳定倍数动稳定倍数LCW-35200/50．575150注：LCW-35，含义为电流互感器，瓷绝缘，户外，额定电压35KV；热稳定检验：=（）=225×10A·S＞=满足热稳定要求。动稳定校验：=＞经校验满足动稳定要求，高压侧均采用此型号互感器。2、10KV侧电流互感器的选择及校验根据电流互感器的工作电压和最大工作电流选择，电网电压=10KV流过最大负荷出线的电流：10KV侧的进出线上电流互感器均采用LA-10型电流互感器，用于额定频率为50HZ，额定电压为10KV的电力系统中作电流、电能测量和继电保护用，有关技术数据见表5-12。表5-1410KV侧电流互感器有关技术数据表Table5-1410kvrelevanttechnicaldatasheetsforcurrenttransformer型号额定电流比（A）级次组合准确度1s热稳定倍数动稳定倍数LA-101000/50．55090注：LA-10，含义为电流互感器，穿墙式，额定电压10KV。热稳定检验：=（）=250×10A·S＞满足热稳定要求。动稳定校验：=＞经校验满足动稳定要求。5．5高压开关柜的选择5．5．1高压开关柜的设计原则6-35kv高压开关柜主要用于6-35kv的电力系统中,作电能的接受、分配的通、断和监视及保护之用。高压开关柜主要分固定式和手车式两种。就结构而言又分为开启式、半封闭式.就使用环境而言,[14]又有户内、户外之分。就操作方式而言,有电磁操作机构、弹簧操作机构和手动操作机构。选择高压开关柜要根据使用环境决定户内还是户外型。根据开关柜数量多少和可靠性的要求,确定使用固定式还是手车式开关柜。固定式开关柜的价格便宜,对开关柜台数少的变电所应尽量选用固定式开关柜。结合本变电所主接线方案,结合控制、计量、保护信号等方面要求选择10kv侧开关柜,使设备的型号尽量做到统一。5．5．2高压开关柜的型号序号：1、产品名称G—高压开关柜2、形式固定式和移开式3、设计序号用数字表示4、额定电压3、6、10KV5、断路器种类Z—真空6、操动形式T—弹簧操动D—电磁操动7、额定工作电流（A）8、额定热稳定电流（KA）9、主电路方案编号高压开关柜选择本设计10KV采用屋内配电装置，把所有的开关设备都安装在屋内开关柜内。开关柜选择GG—1A型固定式金属封闭高压开关柜。型号意义如下：GG-1A（FⅡ）||||||||||—————环境特征|||||||||———————操动机构代号||||||||—————————主电路方案编号|||||||———————————母线系统（单母线不标注）||||||—————————————断路器代号|||||———————————————简易五防||||—————————————————统一设计特征|||—————————————————设计序号||——————————————————固定式|———————————————————高压开关柜表5—15开关柜内主要设备：Table5-15Switchcabinetequipment方案编号GG-1A（FⅡ）Z08GG-1A（FⅡ）08GG-1A（FⅡ）Z09GG-1A（FⅡ）Z09主电路方案单线图额定电压（KV）10用途受电馈电左联右联额定电流（A）50-120050-1200600、1000、1200600、1000、1200主电路主要高压电器隔离开关GN1-10GN1-10GN1-10GN1-10真空断路器ZN4-10ZN4-10少油断路器SN10-10电流互感器LA-10LA-10LA-10避雷器FZ-10外型尺寸(mm)1218×3100×1225方案编号GG-1A（FⅡ）101主电路方案单线图额定电压（KV）10用途所用变额定电流（A）600、1000、1200主电路主要高压电器隔离开关GN1-10真空断路器少油断路器电流互感器避雷器FZ-10外型尺寸(mm)1218×3100×1225注：本次设计所选的开关柜为固定式，带简易五防的开关柜。5．6汇流母线的选择5．6．1母线材料、类型和布置方式1、母线材料有铜和铝。铜的机械强度高，电阻率低，抗腐蚀性能好是首选的母线材料，但是在工业和国防上的用途广泛，还因储量不多，价格较贵，所以一般情况下，尽可能以铝代替铜。2、常用母线有矩形、槽形和管形。单条矩形母线导体截面最大不超过1250㎜2，以减小集肤效应，使用于大电流时，可将2－4条矩形导体并列使用，矩形导体一般只用于35KV及以下，电流在4000A及以下的配电装置中。3、矩形导体的散热和机械强度与导体布置方式有关。三相系统平行布置时，若矩形导体的长边垂直布置（竖放）方式，散热较好，载流量大，但机械强度较低；若矩形导体的长边呈水平布置（平放），则与前者相反。因此，导体的布置方式应根据载流量的大小，短路电流水平和配电装置的具体情况而定。注：本设计采用铝材料，矩形母线，水平布置，导线平放。5．6．2导线截面选择除配电装置的汇流母线及较短导体（20m以下）按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济电流密度法选择。本次设计选用的是汇流母线所以按最大长期工作电流选择≤（5.16）式中：—修正系数—相对于母线允许温度和标准环境条件下导体长期允许电流（A）5．6．3电晕电压校验只有在110KV及以上电压等级时才需要校验电晕电压，因为本母线电压等级为10KV，所以不用校验。（5.17）式中：—导体最小截面积㎜2，—热稳定系数—短路电流有效值（A）—短路计算时间（S）—集肤效应系数（5.18）式中：—正常运行时导体的最高温度—允许长期工作载流量说明：根据值，查不同工作温度下裸导体的值。5．6．4动稳定校验≤（5.19）式中：—导体最大相间应力（Mpa）—导体材料允许应力（Mpa）注：硬铝允许应力为69Mpa，硬铜允许应力为40Mpa。（5.20）式中：—导体所受的最大弯距（N.m）—导体对垂直于作用力言论自由轴的截面系数（m3）（5.21）式中：—单位长度导体上的受相间电动力（N/M）—导体支柱绝缘子间的跨距（M）（5.22）（5.23）式中：—短路冲击电流（A）—矩形导体厚度（m）—矩形导体宽度（m）—相间距（m）注：本设计根据选用的高压开关柜，所取距离。1、母线所在回路的最大长期工作电流：拟选矩形铝母线LMY35×8平放布置技术参数如表5-16表5-16平放布置技术参数Table5-16Flatlayoutparameters导体尺寸h×b单条长期允许载流量（A）平放竖放35×89951082注：LMY35×8表示截面积是35×8硬铝母线2、母线校验：（1）电晕校验：只有在110KV及以上电压等级才需要校验电晕电压所以在此不必进行此项校验。（2）热稳定校验：正常运行时导体的最高温度：==56.73℃查《供用电工程》表10-1得出C值为89，集肤效应系数取1。按热稳定要求的导体最小截面为：=<638=504校验合格。（3）动稳定校验：导体所受的最大弯距：=导体对垂直于作用力言论自由轴的截面系数：=导体最大相间应力：<69校验合格。第六章．确定室外设备布置方式高压配电装置和设计原则及要求：配电装置是指发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器，载流导体和辅助设备按照一定要求建造而成的，用来接受和分配电能的电工建筑物。配电装置的形式与电气主接线、周围环境等因素有关，分为屋内配电装置和屋外配电装置两种。配电装置是变电所的一个重要组成部分，电能的汇集和分配是通过各级电压的配电装置实现的，因此，在设计配电装置时应满足以下的要求：（1）保证工作的可靠性和防火性的要求。（2）保证工作人员的人身安全。（3）保证操作、维护、检修的方便。在保证安全可靠的条件下，应尽量降低配电装置的造价，减少有色金属和钢材的消耗，并应减少占地面积，除此之外配电装置还应有扩建的可能性。配电装置的整个结构尺寸是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定的。各种间隔距离中最基本的是空气中的最小安全净距，在这一距离下，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。屋内、外配电装置中各项安全净距尺寸，在《高压配电装置设计技术规程》中被分为A、B、C、D、E五项，作为设计配电装置时的根据，其中A值是基础，其余各值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而得。各项净距数值可查阅有关规程。在配电装置的具体设计中，应遵循《电力工业管理法规》、《高压配电装置设计技术规程》、《建筑设计防火规范》等有关规定，高压配电装置设计的一般原则：（1）节约用电。（2）运行安全和操作巡视方便。（3）便于检修和安装。（4）节约材料，降低造价。屋外配电装置与屋内配电装置的比较，所具有的特点：（1）屋外配电装置的土建工程量少，施工时间短，节省建筑材料，降低了基建投资。（2）相邻回路电器之间的距离较大，大大减少了事故蔓延的危险性。（3）巡视检查清楚，便于扩建和设备更新。（4）维护操作不方便因为隔离开关的操作以及对各种开关电器的巡视检查，在任何天气条件都必须在露天进行。（5）占地面积大。屋外配电装置根据电器和母线布置的高度可分为中型、高型和半高型等型式。中型配电装置是所有开关电器都安装在较低的基础和支架上，母线一般采用铰线和悬垂绝缘子串组成，悬挂在门型构架上，母线水平面高于开关电器的水平面。高型配电装置是指开关电器分别安装在几个水平面内，断路器安装在地面基础支架上，母线隔离开关在断路器之上，主母线又在母线隔离开关之上或两组母线上下重叠，母线一般采用绞线和悬垂绝缘子串悬挂在构架上。其特点是布置紧凑、集中，占地面积小，操作维护条件较差两组母线隔离开关分层操作，路径较长，易引起误操作。半高型配电装置指其布置处于中型和高型配电装置之间，既仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置。此外，还要设置搬运通道，为了便于变压器等笨重的设备。当变压器的油量超过1000公斤时，为了防止事故时，油的燃烧和蔓延，应在其下面设置能容纳20%油量的储油池，储油池的尺寸一般比变压器外壳尺寸大1米，池内铺设厚度不小于250mm由《规程》，35KV及以下应建设屋内配电装置。屋外配电装置不需建造房屋，投资较少。设计高压配电装置时，还应遵循以下设计原则：（1）节约用地。（2）运行安全和操作巡视方便。（3）考虑检修和安装条件。（4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行。（5）节约三材，降低造价。（6）注意设备选型。第七章．防雷保护设计7.1变电所直击雷的过电压保护在制定过电压保护方案时，必须认真贯彻执行党的有关方针和政策，根据雷电活动情况和地形、地质、气象情况，以及电力网结构型式和运行方式等，结合运行经验，进行全面分析和技术经济比较，做到技术先进，经济合理，符合电力系统和电力设备安全经济运行的要求。7.2变电所直击雷保护的基本原则1、所有户外配电装置，较高建筑物以及易燃易爆装置，都应处于避雷针的保护范围之内，以免直接接受到雷击。2、被保护物之间应有一定的距离，以免雷击避雷针时造成反击，即从避雷针至被保护设备发生放电。对于60KV及以上的配电装置，由于绝缘水平较高，不易造成反击，为了降低造价并便于布置，可将避雷针装设在门型构架上。3、变电所的主厂房上一般不装设避雷针，以免发生感应或反击使继电保护动作或造成剧院损坏。但在变压器门形构架上，不得装设避雷针。4、确定避雷针的布置时，首先应考虑利用照明灯塔，同时满足避雷针与配电装置带电部分在地中和空气中有最小距离的要求，即每支避雷针距离构架5m以上，其接地线在地下与设备接地线相距3m以上。7.3避雷针的设计1、避雷针的选择及单支避雷针保护范围=+（7.1）当时，（7.2）当时，（7.3）式中保护半径，单位m。被保护物高度，单位m。避雷针高度，单位m。高度影响系数。a三支避雷针所形成的三角形顶点圆的直径或者是以4根针为顶点的四角形对角线。注意：当避雷针高度时，；当时，2、两支等高避雷针联合保护范围为确定两支避雷针之间的保护范围，须先求出圆弧最低点0外的高度，可按下式计算：（7.4）式中高度影响系数。D两支避雷针间距离，单位m。查《电力工程电气设备手册》850页得知，高度为的水平面上保护范围的一侧最小宽度，可按下式计算：当时，（7.5）当时，（7.6）当时，（7.7）3、多支等高避雷针