《BL220kV变电站电气一次部分初步设计》18000字（论文）

IV第一部分设计说明书1原始资料1.1变电所性质：220kV地方性降压变电所。1.2所址条件：位于有色金属矿区，同时为附近城市供电。所区地势属半山区，海拔300m，交通比较便利，有铁路、公路经过。最高气温+35℃,最低温度-35℃,年平均温度+5℃,最大风速20m/s，覆冰厚度5mm，地震烈度<6级，土壤电阻率400Ω.m，雷电日25，周围环境较好，不受污染的影响，冻土深度1.0m，主导风向夏东风，冬北风。1.3负荷资料：1）35KV侧一共10回架空出线，最大综合负荷28MW，cosф=0.85。2）10KV侧一共12回电缆出线，最大综合负荷24MW，cosф=0.8。1.4系统情况：1.5原始资料分析以上是我毕业设计的全部原始资料，下面对它进行分析，首先我们确定本变电站电气主接线的接线形式，确定好自己的主接线形式后再对本变电站所需的两台主变压器进行选择，继而求出短路电流，根据短路电流的计算结果对本变电站的主要电气设备进行选择和校验，从而完成毕业设计的全部内容。本变电站共3个电压等级有220kV、35kV、10kV,其中220kV两条出线、35kV有10条出线、而10kV有12条出线。下面是我毕业设计的全部内容。2电气主接线设计电气设备主动连接线主要用途是在泛指在火力发电厂、变电所、电力系统中,为充分满足企业预定的特大功率电压传送和设备运行等功能要求而自行设计的、表明输送高压线与电气设备之间相互连接联动关系的用于传送高压电能的接线电路。电气输配主要连接线以燃气电源线的进线和电气引出的母线连接为基本中间环节,以电源母线为主要中间环节连接构成的新型电能电气输配集成电路。2.1电气主接线定义一般在深入研究电路主接线设计方案和实际运行接线方式时,为了清晰和方便,通常将三相集成电路接线图描绘成四相单线图。在我们绘制载波主要的接线电路全图时,将载波互感器、避雷器、电容器、中性点检测设备以及载波通信用的各个通道高频加工阻波元件(也可简称高频通道阻波器)等也一一给表示了出来。对一个大型电厂而言,电气化的主要连接线在进行电厂工程的设计时应从电厂供电的可靠性、运行的灵活性和使用的方便性、经济性、发展性还和电厂扩建的最大可能性等几个方面进行多次综合分析比较后作出确定。正常和紧急事故发生情况下的供电和送电接线情况都能在它的各种接线处理方式中准确反映。电气端次主线的接线线图又称之为电气一次线的接口布线图。2.2电气主接线基本形式对于电气主接线的形式主要有：有母线接线方式和无母线接线方式。其中有母线接线方式包括单母线接线方式、分段单母线接线方式、双母线接线方式等。无母线接线包括线路-变压器组单元接线方式、桥式接线方式等。下面对上述各种接线方式做出分类。电气主接线基本形式:(1)有母线接线①单母线接线②分段单母线接线③双母线接线(2)无母线的主接线①线路-变压器组单元接线②桥式接线在上述这些电气主接线方式中，双母线接线方式可靠性最高，但不是最经济，而无母线接线方式相反，可靠性较低，但经济性较高。在本变电站电气主接线的设计中，既要考虑可靠性又要考虑经济性，综合考虑最终确定本变电站的电气主接线方式。2.3电气主接线应满足的基本要求(1)铁路牵引变电所、铁路运输变电所相关电气设备主线连接应根据综合分析考虑线路电源电流进线运行情况(电源有无短路穿越电流通过)、负荷重要使用程度、主线和变压器安装容量和设备台数,以及电源进线和连接馈电输出线的各回路设备数量、断路器和设备用转换方式和相关电气设备使用特点等相关条件进行确定,并保证具有具备相应的安全性和可靠性、运行灵活和使用经济性。(2)面向具有一级铁路电力传动负荷的铁路牵引变电所,向交通运输工业生产、安全环卫等一级铁路电力传动负荷连续供电的二级铁路牵引变电所,城市轨道快速交通线和降压牵引变电所(请参见铁路电力传动负荷、电力线和牵引传动负荷)之间应有两回路相互独立的不同电源电流进线,每路不同电源电流进线之间应能够地保证对全部电力负荷的连续供电。没有一级以上电力使用负荷的高速铁路及输变、配电所,应有一回路可靠的电源进线备用电源,有进线条件可用时宜考虑设置两回路可靠进线备用电源。(3)主供电变压器的工作台数和供电容量要求能充分满足其在规划期间消除供电过载负荷的最大需要,并能充分满足规划当供电变压器发生故障或需要检修时消除供电过载负荷的最大需要。在三相绕组交流铁路牵引变电所和高速铁路牵引变电所中,当线路出现三级交流电压且三次中压或三级低压侧流的负荷容量超过交流变压器内部额定输出容量的15%时,通常我们应考虑采用三绕组交流变压器来作为主流的变压器。(4)按导轨电力系统无功功率就地平衡的技术要求,交流铁路牵引变电所和高速铁路牵引变、配电控制所需各别分两个层次分别装设一台并联交流电容电压补偿控制设备与设置相应配电主接线器及配电补偿单元。为有效改善谐波注入交流电力电系统的交流谐波综合含量,交流高压牵引变电所用的牵引交流电压侧线的母线,还可能需要分别考虑一个接入交流无电有功、谐波综合类型并联谐波补偿回路装置的电回路(请参见并联综合谐波补偿回路装置)。对于直流制式为千线电的集气化高速铁路,为有效减轻直流12相间的脉动直流电压而使牵引网络的负荷对沿线所有平行直流通信线路的谐波干扰造成影响,需在各线牵引变电所直流正、负牵引母线间分别设置550Hz、650Hz等不带谐波的直流并联自动滤波控制回路。(5)分析电源回路进(进或出)出接线回路电压控制等级及其应用回路电参数、断路器及设备用转换方式和设备检修生命周期,对我国电气设备主要连接线各种形式的应用选择等具有重大战略影响。当使用交、直流电源牵引变电所35kV-220kV较大电压的交流电源旁路进线为两回路时,宜选择采用双条带t形多段分支旁路接线或带双桥形分支接线的作为主接线,当电源进(进或出)出母线不允许超过四或三回路及以上时,可选择采用单线型母线或方形分段单母线的作为主接线;而当进(进或出)出母线为四或三回路及以上时,宜选择采用一条带分段旁路连接母线的方形分段旁路单线或母线作为主接线。对于长期有两路交流电源并联断路运行的6kV-10kV高速铁路运行地区的输变、配电所,宜考虑采用一个带隔离断路器的可分段的单线或母线进行接线;对于电源断路进线装置为—型的主一级设备时,分段断路开关装置可考虑采用二级隔离断路开关。无任何地方使用电源的燃气铁路(包括站、段)燃气发电所,装机容量一般在2000kV/A以下,额定能源电压应设定为400V或5.3kV,其他的电气线路主接线宜选择采用单或双母线或采用隔离电源开关或用分段的单或双母线进行接线。(6)对于交、直流快速牵引变电所采用牵引过载负荷侧机和电气线路接线器的形式,应根据变电主机和变压器组的类型(单相、三相或其他)及容器数量、断路器或直流快速变压开关器的类型和各种备用连接方式、馈线头的数目和连接线路的的全年平均运输量或者全年客流量等等因素进行确定。一般宜尽量采用单母路接线一个分段的方式接线,当单个馈线回路数在四个多回路以上时,应尽量采用单母路接线一个分段的并带一个旁路连接母线的方式接线。2.4本变电站电气主接线设计2.4.1220kV电压侧接线本变电站经过查阅资料可选择双母线接线方式或单母线分段接线方式这两种方案，同时本变电站负荷为地区性负荷。变电站220kV侧，为单母线分段接线。经一番分析、筛选后,我选定以下两个解决方案,如下所图2.4.1.1和图2.4.1.2。图2.4.1.1单母线分段接线图2.4.1.2双母线分段接线对照两种方案，然后进行综合比较。通过两种方案的比较，单母线分段接线明显合理，单母线分段接线在经济上占优势。通过最后分析，决定选单母线分段接线方式为设计的最终方案。2.4.235kV电压侧接线本变压器电站在35kV时设有10回,故障时可分别采用双母路中线旁路分段方式接线和单母路中线旁路分段方式接线,而且我们要保证在供电线路的检修停电时对其他线路没有任何影响,所以我们在采用单母线路有旁路分段方式接线和采用双母线路有旁路分段方式接线时,增加旁路和双母线就不成问题。经一番分析、筛选后,我选定以下两个解决方案,如下所图2.4.2.1和图2.4.2.2。图2.4.2.1单母线分段带旁路接线图2.4.2.2双母线分段接线经两种应用方案一览比较，选定单母线分段带旁路接线的接线方式。2.4.310kV电压侧接线本类型变电站10kV侧供电线路为12回,可选择采用双回的母线方式接线或采用单母线的分段方式接线,经数据分析综合筛选后可选出适用如下两种接线方案,如所示图2.4.3.1和图2.4.3.2所示。图2.4.3.1单母线分段接线图2.4.3.2双母线接线经两种解决方案进行比较,选定单母线分段接线方式。2.4.5站用电接线根据《站用电设计规范》3.4.2可知,站场专用电气中低压空调系统额定输出电压一般采用220V/380V。站内专用电压器母线一般采用按两路工作交流变压器方式划分的单供电母线进行接线,相邻两段站用工作变压母线同时进行供电后并分列接线运行。两段自动工作线的母线间隙均不应分别装设自动信号投入控制装置。当任一台自动工作备用变压器线段失电或者退出时,备用工作变压器线段应能自动快速供电切换至同时失电的一台工作变压母线段上并继续进行供电。一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故在此文中不作详细比较,直接建议选用单母式接线或者分段式的接线解决方式。2.4.6结论对于个电压等级的接线方式有如下总结：220kV电压侧选用单母线分段接线方式。35kV电压侧，共10回架空出线，选用单母线分段带旁路接线方式。10kV电压侧，共12回电缆出线，选用单母线分段接线方式。3主变压器选择主变压器,简称主变,变压器中的容量大小应根据每台计算机的负荷进行选择。经过翻阅资料得知,主线路变压器的数量和视在功率,应根据其主变压器所在的实际环境条件等一系列条件来综合考虑，最后来确定主变压器的选择。在装有两台主变压器的时候根据要求，应该满足在其中一台停运时，另一台满足其的70%，同时还要保证对一级和二级负荷的供电，主直流变压器各线侧应采用三线圈直流变压器。而配电装置的结构则直接受两台主变压器的影响。3.1主变压器容量确定变压器的大容量配置应根据每台计算机的负荷进行选择。确定一台家用变压器的最大容量时,应首先考虑确定一台变压器的最大负荷率。变压器负荷当空气过载负荷损耗率值等于空载负荷率值的平方值并乘以额定负载容量损耗时负荷效率最高,在空载效率达到最高点直流变压器的空载负荷率一般为63%-67%之间,对平稳空载负荷进行供电的单或多台直流变压器,负荷率一般在85%左右。但这仅仅仅只是从储能节电的一个角度考虑出发分析得出的一个结论,是不够全面的。值得仔细考虑的重要预算元素之外还有关于运行费和变压器的各种其他经济管理费用,包括固定资产管理投资、年度的运行费、折旧费、税金、保险费和一些其他名义项目的管理费用。选择使用变压器设备容量时,适当选择提高使用变压器的工作负荷率以至于减少使用变压器的工作台数或设备容量,即不会牺牲系统运行时的效率,降低一次性的投资,也只是一种合理选择。当一台安装中并且有两台及以上小型主动逆变时,每台主变容量的最大选择程度则是在两台变压器中的任何一台主变压器停止时要保证另一台的容量或是视在功率达到70%，既然不需要正确选择主电源变压器最大容量,确定了主变压器各个输出线侧的最大额定持续直流工作输出电流。首先计算35kV和10kV的计算负荷。35kV负荷:最大综合负荷28MW,cosф=0.85,由如下公式（3.1）求出电压等级的计算负荷。 Sc=Kt/cosф(1+a%) 式（3.1）Sc：某电压等级计算负荷Kt:同时系数（35kV取0.9，10kV取0.85，站用电取0.85）a%：该电压等级的线损率取5%通过以上求得，Sc=31.129MVA。10kV负荷:最大综合负荷24MW，cosф=0.8求得Sc=26.775MVA。由此可知S总31.129+26.775=57.904MVA，各自承担28.952MVA。当一台停运时，另一台则承担60%故选两台25MVA的主变压器即可。3.2主变压器台数确定对于国内的一般变电所，都会装设有两台主变压器，从而来保证其变电所的供电，大型机用超高压供电枢纽上的变电所,为尽量减小单独一台主变容量,可同时装设2~4台主机用变压器。为了能保证电力供电网的可靠性,一般电网应该安装设有两台主备用变压器,若只有一条备用电源电流进线,或一个变电所人员可由一个低压侧面向电网直接取得一条备用交流电源时,可以安装另外一台主备用变压器。若绝大部分交流负荷功能为三级交流负荷,其少量的二级交流负荷功能可由连接邻近一个低压区的电力网直接取得作为备用交流电源时,可考虑装置另一台主交流变压器。根据本电力变电站总体设计,需要选用其中两台主短路变压器,并列短路运行且输出容量基本相等。3.3主变压器形式及调压方式选择改变电力变压器的分压和接头(如在双绕组高压电力驱动变压器中在高压三绕组电力变压器中在高压侧和绕组中压侧一般同时设有多个分压器接头),其中使用无需负载调节分压器的变压器和可分开的接头因其开关装置无具有灭火电弧保护能力,必须使用停电的可调分压器接头。分体式接头件的数目少,通常也只有UN5%、UN2*2.5%两种。有载自动调压器的变压器接头可以采用带有主负荷自动调节器或分离式接头,分接头数目多,通常有UN3*2.5%、UN4*2%。变压器的直流电压切换调整方式是用高压分离电接高压开关用来切换整个变压器的分离电接头,改变整个变压器两端高压侧板的绕组匝数,从而通过改变其电压变比来源而实现的,切换调压方式主要有两种:一种方式是不具有带电调压切换,称为无载直流调压,调整功率范围一般在+5%以内,另一种方式是没有带电或负载直流切换,称为不带有载直流调压,调整功率范围最大可达30%,但其结构复杂,价格较贵。为有效保证火力发电厂的高压供电系统质量,本工程变电站主机和变压器的两个高压侧接头应分别设置不大于带电的可切换的分离式接头调压开关,即通过高压无源负载自动调压系统实现能源电压自动调整,范围为士2*2.5%。有载整流调压它的整流调整调压范围较大,而且既要向供电系统外部传输输出功率,因此本变电站设计选用有载调压变压器。通过以上对变压器的选择,故可选择两台SFPSZ7-31500/220变压器。主变压器参数如下表（3.1）所示型号额定容量额定电压（kV）空载电流（%）空载损耗(kV）负载损耗（kW）阻抗电压（%）高压中压低压高中高低中低高中高低低中连接组标号SFPSZ7-31500/22031500230±8*1.5%38.510.50.50.251051128510.517.56.5YN，yn0,d11主变压器参数（3.1）4短路电路计算4.1短路电流计算的意义及重要性短路电流计算为了有效修正由于电源故障或电路连接错误而在开关电路中连接造成电流短路时所可能产生的过短路电流。电力系统在正常运行中相与相之间或介于相与地(或中性线)之间的当发生非正常的相连接(短路)时由其流过的连接电流也被称为正常短路连接电流。在三相对应系统中可能发生移动短路的基本条件类型主要有四种三相对应短路、两相对应短路、单相对应随地移动短路和两相对应随地移动短路。三相供电短路因为在短路时的三相供电回路依旧保持是对称的,故此又称为对称三相短路。其他几种三相短路均可能使三相连接电路不对称,故又统称为不对称三相短路。在两个中性点直接碰触接地的短路电网中,以一相对一触地的接点短路电网故障为最多,约等于占全部接地短路电网故障的90%。在中性接触点非直接或间接地的大型电力传输网络中,短路器的故障主要表现是各种垂直相间接的短路。发生电源短路时,由于短路电源器和供电器的回路电流阻抗的减小以及突然发生短路时的暂态过程,使发生短路电源回路电流中的额定电流大大幅度增加,可能还会超过供电回路的全部额定电流许多倍。短路产生电流的范围大小主要取决于电源短路接触点距离和电源的内部电气短路距离。造成短路的原因有设备绝缘损坏。例如老化、污闪、雾闪、盐碱击穿。外力破坏。例如雷击、鸟害、动物接触、人员或植物距离太近。设备机械损伤。例如疲劳严重.断线、倒塔．倒杆、电动力太大拉断导线。运行人员误操作、带地线合隔离开关、带负荷拉隔离开关。还有其他的一些相关原因。同时短路又伴随着很大危害:短路电流的弧光高温直接烧坏电气设备。短路电流造成的大电动力破坏其它设备，造成连续的短路发生。电压太低影响用户的正常供电。引起发电机组相互失去同步，造成稳定破坏，导致大面积停电。短路持续时间太长会造成发电设备的损坏。不对称短路会对通信。铁路、邮电产生干扰，危及通信部门人身设备安全。破坏整个短路电力系统稳定性和运行的安全可能性愈大4.2短路电流计算步骤(1)根据确定一台计算机的条件,画一台计算机的电路结构图。①准确计算短路条件:系统短路运行工作方式,短路发生地点、短路事件类型和系统短路后续应采取的保护措施。②系统运行投入方式:供电系统中需要投入的包括发电、输电、变电、用电等等设备的多少以及它们之间的相互连接运行情况。③根据系统计算主要目的确定系统实际运行计算方式,画作出相应的系统计算表和电路结构图。④选择的电气设备:需要选择正常电气运行时的方式比如画图和计算电路图;⑤电流短路点的选取使被试者选择供电设备自动通过的各个短路点中电流最大的短路点。⑥不同继电保护方式整定:比较不同继电运行保护方式,取最严重的。(2)如图画等值控制电路,计算相关参数,分别如图画各段各电路的节点及所对应的电路等值控制电路。(3)利用网络化简,分别依次求出一个短路点至各一个等值短路电源点之间的总短路电抗。①星—角变换公式角—星变换公式②针对等值短路电源进行归并计算,同一种类型且直接至短路点的其他电气导线距离大致基本相等的短路电源可进行归并,至短路点电气距离较远的其他同一种类型或不同电源类型的短路电源可进行归并,直接连于一个短路电源点上的其他同一种类型电动发电机电源可进行归并。4.3本变电站短路电流计算对于本变电站做出如下图4.3.1所示等效电路图。图4.3.1等效电路图（1）220KV侧短路计算（d1）简化等效图如下（2）35KV侧短路计算（d2)简化等效图如下（3）10KV侧短路计算（d3)简化图如下5主要电气设备选择5.1电气设备选择的一般技术条件每一样的主要电气设备的使用不同、其使用条件也不尽相同。所以他们的选择和校验及额定方法也不尽相同,但是除了某些特殊的校验选择项和检验额定项目外,大多数民用电气设备中都具有必须同时满足的共同校验选择项和校验额定项目,也就是按正常短路工作电压条件分别选择额定工作电压和校验额定电流,按照正常短路工作条件选择校验热稳定和热启动稳定。电气设备的分类选择使用应必须遵循的基本原则第一是按使用工作位置环境及正常使用工作原理条件分别选择使用电气设备,根据使用电气设备装置的使用位置,使用工作环境和正常工作原理条件,选择使用电气设备使用型号,按额定工作电压大小选择电气设备的额定工作电压,按最大输出负荷工作电流大小选择使用电气设备的额定电流。按不同短路电气条件分别进行短路电气设备的动稳定性和热稳定校验。5.1.1正常工作条件选择(1)电气设备额定工作电压值该该如何选择,电气设备及其所在供电回路的最高额定运行工作电压一般不得超过高于其他电气设备的回路允许最高额定工作电压。一般来说可以按低于电气设备的额定工作电压,或un,但不得高或低于其设备所在公用电网的额定工作电压,或UNS的基本条件要求来确定选择一种电气设备,如下式(5.1)所示。UNUNS式（5.1）(2)长期工作发热额定电流的各种数量如何选择,电气设备的长期工作发热额定电流大于in在额定最大工作电流环境下的工作温度下,长期不得大于同时允许电气设备电流通过的工作额定电流,为了使它能够完全满足长期设备使用时的发热电流回路工作条件,应按它的工作额定电流in数量选择,但不得大于超过长期小于电气设备工作所在地的发热电流回路最大电流值或者在持续额定电流条件工作时的额定电流并在大于Imax的额定电流条件下再一次进行额定电流数量选择即如式(5.2)所示。INImax式（5.2）5.1.2短路条件校验(1)电流短路热效应稳定能力校验,一般电器热稳定度的校验条件是设备电器短时允许的热量要大于短路所产生的热量，热最高稳定温度校验的一个实质作用是为了使通用电气设备能够承受发生短路较大电流和过热效应时的短时允许发热最高稳定温度不大于超过短时最高温度允许发热温度。导体通常按最小导体截面的方法对其校验过程如下式(5.3)所示。SSmin=1/c式（5.3）(2)电气短路时的动稳定校验，校验动稳定用的是短路发生后0.01秒时的短路电流的瞬时值，称为冲击电流。因为这是短路电流的瞬时值最大，破坏最严重。电气回路断路故障时，电气设备将流过很大的短路电流，并产生很大的电动力，使得电气设备元件受到很大的破坏力，此电动力与短路电流的峰值成正比。所以电气设备的强度应当能够抵御这种电动力的破坏，这个强度极限折算到能够承受短路电流峰值，就是电气设备动稳定电流（峰值)。硬导体的动稳定校验条件如下所示(5.4)所示。max式（5.4）5.1.3短路电流计算条件(1)短路容量计算对于容量和电流接线,按本供电工程的总体设计规划要对容量进行计算,并充分考虑未来电力系统的发展远景规划,接线方式应该尽可能用的是短路发生最大电流短路产生电流的正常容量接线计算方式。(2)短路导线种类一般按严重三相导线短路情况验算,若其他严重短路导线形式较多的三相导线短路严重时,则种类应按严重短路情况进行验算。(3)各个短路电流计算点,在正常使用接线计算方式时,通过各个电气设备的电流短路计算电流数量为最大的一个短路计算点。5.2电流互感器的选择种类和安装形式可供选择,根据产品安装使用地点不同可分别选择屋内和屋外式。根据用户安装操作方式不同可自行选择自动支持式、装入式和自动穿墙式。根据一次性的绕组匝数不同可分别选择一个单匝、多个单匝、和一个母线式单匝。额定工作电压公式选择法的公式描述如下(5.5)UNUNS式（5.5）额定电流的选择公式如下（5.6）INImax式（5.6）电流电压互感器的二次回路额定电流可根据二次回路设计要求抉择选用5A或1A。110kV及以上工作电压一定等级的一次电流绕组互感器,其一次电流绕组常设可统计成两个,可以通过点或串、并联方式实现不同的绕组额定电流百分比。热源的稳定电流校验,对一个带有一次供电绕组的稳定电流校验互感器，热源的稳定电流校验工作条件描述如下式(5.7)所示。I2Qk式（5.7）动稳定校验，内部动稳定校验条件如下式（5.8）所示。iesish式（5.8）对那些采用硬件与导线进行连接的瓷帽绝缘体和电流电动互感器,相间接的电动力直接作用其在陶瓷帽上,因此通常需要外部的电动稳定性等条件进行校验。准确级的选择根据电流互感器测量时误差大小或使用的区别,发电厂和变电所中电流互感器的精度可以分为0.2、0.5、1、3级及P级和TP级。用于电能测量的电流互感器,准确级一般不得少于0.5级,500kV宜考虑采用0.2级,供运行检测和监视仪表使用的电流互感器,准确级一般不应少于1级,供粗略测量和监视仪表使用的电流互感器,准确级至少可用3级。稳态保护使用的电流互感器一般选择本变电站电流互感器选择:220kV的电源线路侧和电源变压器侧均应当选用LCWB6-220型瓷片式绝缘户外驱动电流电压互感器。35kV的电流线路侧面也可以通过选择选用LZZB8-35型型或支柱式、LRD-35、LR-35型型或装入支柱式电流电压互感器,校验线路是否完全测试符合。35kV直流变压器侧面还可以任意选用各种LRD-35、LR-35型的电流装入主动式电流稳定互感器,校验电流是否完全稳定符合。10kV电源线路侧和电源变压器侧均分别选用采用LA-10型电流穿墙装置式电流电压互感器,校验测试结果完全检验符合。P级,暂态保护使用的电流互感器一般选择TP级。5.3电压互感器的选择种类及使用形式的多种选择,60-20kV一般主要采用用于油浸树脂绝缘或用于树脂与热浇注材料绝缘的电磁式绝缘电压电流互感器,35-110kV一般主要采用用于油浸树脂绝缘的电磁式绝缘电压电流互感器。11kV及以上的中低电压电流互感器选用当电源容量和工作精度两个等级都不可能完全满足要求时,一般可以选择高压电容式或低电压电流互感器。需要直接进行电流测量的电压零序直流电压时,6-20kV时也可以通过考虑直接采用三相五柱式五锥三绕组零序电压电流互感器,或三台单相式五柱三绕组零序电压电流互感器。额定相、线电压的一般选择,一次供电绕组同时接于同一相线额定电压时,一次供电绕组额定相线电压一般选UNS,一次供电绕组同时接于同一相线额定电压时,一次供电绕组额定相线电压一般选UNS。电压电流互感器不一定需要对内部额定电流自动选择及内部动热电流稳定性进行校验,因为内部电压电流互感器的二次过载负荷电流阻抗很大,二次负荷电流很小,不一定需要考虑存在针对额定电流的自动选择等等问题,外部造成电网电压短路的额定电流不通过内部电压电流互感器,故也不一定需要对电网短路的动热稳定性电流进行自动校验。准确级如何选择,发电厂和电力变电所中能源电压变化互感器的准确级一般可以区别分为0.2、0.5、1、3级及3p和6p。为了有效保证电压互感器专用测量电压计算机的测量精度,电压专用互感器的电压精度范围应当不得低于互感器专用测量电压计算机的电压精度。二次额定负荷容量校验,为了充分保证校验所选的额定电压电流互感器元件具有准确级,其最大相二次额定负荷容量s2应不不得超过校验所选的准确级及其中的相应额定负荷容量,公式如下式(5.9)S2SN2式（5.9）本变压器电站的输入电压电流互感器类型选择220kV并在输入和输送出线均衡时采用了YTYD220/3型成套直流电容式输入电压电流互感器,校验测试结果不能完全正确。220kV电流母线测试采用JDCF-220型采用单相瓷材料绝缘层抗电压电流互感器,校验测试结果完全测试符合。35kV线在母线上必须选用JDZXW-35型专用单相环保臭氧空气浇注机的绝缘元件电压器和传感器,校验线路是否完全通电符合。10kV型在母线上分别选用了SJSZX1-10F型三相高压环氧空气浇注机及绝缘元件电压符合互感器,校验母线是否完全电压符合。5.4开关电器选择5.4.1高压断路器选择断路器应当符合所需要满足的基本条件:在正常合闸工作运行中应为优质的导体,不但必须能长期地通过大负荷的电流,即使是通过了短路的电流,也必须保证它具备一个足够的热稳定性与驱动稳定。在跳闸工作状态下,其相对于传统的高压变频器而言,其绝缘特点是非常优越。应当具备足够的切断能力及尽可能缩短的分阶时间。应有尽可能长的工作机械寿命及电气使用寿命,并且要求其结构简单、体积小、重量轻、安装和维护方便。种类和形式选择，安装地点分为屋内和屋外。种类分为SF6、真空。额定电压选择公式如（5.10）。UNUNS式（5.10）额定电流选择公式如（5.11）。INImax式（5.11）额定开断电流选择公式如（5.12）。INBRIK式（5.12）额定关合电流选择公式如（5.13）。iNclish式（5.13）热稳定校验公式如（5.14）。I2QK式（5.14）动稳定校验公式如（5.15）。iesish式（5.15）在产品设计时应该考虑并做到维护断路器的质量选型又充分考虑到维护设备的使用可靠性和使用经济性。对于本规范地区各户外变电站220kV室内线路侧和户外变压器侧分别需要选择一个LW11-220型号和SF6户外电源断路器。35kV电源线路侧和电源变压器侧设置选用ZW7-40.5型专用真空户外电源断路器。10kV时在线路侧两端应当尽量选用ZNZN12-10真空高压断路器。10kV.在变压器侧:可以选择一个GFC-10A手车式高压开关柜。5.4.1高压隔离开关隔离开关的类型应该根据其所在的安装位置,配电设备的布置特征等进行选择。由于隔离开关没有灭弧保护装置,所以对于隔离开关不需要额定的开合电流和关合电流选择,但需要进行额定电压、额定电流的选择及动、热稳定校验。本变电站隔离开关选择,220kV开关选择GW5-220III/1000-80。35kV选择GW4-35D/1000-83。5.4.1高压熔断器型号及规格种类产品可选择型号有特殊低压管式熔断器,无特殊填料高压封闭口的管式高压熔断器,有特殊填料高压封闭口的管式高压熔断器。有两种高压高温熔断器,分为户内室外高压高温熔断器和户外室内高压高温熔断器。额定来源电压的电流选择和其他隔离电源开关的电压选择使用方法及其形式一样。额定电流保护是广泛指一个具有额定熔体电压额定电流的电压保护35kV及以下的大型电力直流变压器和小型电力直流电容器,公式如下式(5.16)和(5.17)所示。INS=KImax式（5.16）INS=KINC式（5.17）高压熔断器不必进行任何动热稳定校验。熔断器足实就是充电保护继承充电器中最简单的一种,它主要就是用于熔断保护各种电气设备电路不受电流过载和产生短路的大电流。本变电站设计对于35kV母线的电压互感器选用RXW-35/0.5型户外跌落式高压熔断器进行保护,校验符合。对于10kV母线的电压互感器选择RN2-10/0.5型户内限流式高压熔断器进行保护,校验是否符合。5.5支柱绝缘子和穿墙套管选择5.5.1支柱绝缘子选择支柱的穿墙绝缘子和导体穿墙支撑套管可以作为穿墙裸导体对地面的绝缘及穿墙支撑子的固定。支柱就是绝缘子的材料选择,支柱上的绝缘子一般只能同时承受一个导体的额定电压、电动力和正常的导体机械传动荷载,不会出现产生过大发热量的问题。种类及安装形式的使用选择,屋内型材和支柱的使用绝缘子由轻钢瓷件和用中性水泥浆或胶合剂直接安装于轻钢瓷件两端的轻钢铁铁帽底座和位于钢铁帽两端的部分共同组成。胶装的制作方式大致可以再细分为外部环形胶状,内部环形胶装,联合内部胶装以及绝缘子。屋外型的屋内支柱连接绝缘子主要类型有几种屋外型的屋内支柱连接绝缘子一般采用棒式连接绝缘子,需要反向倒挂时候也可以考虑采用反向悬挂式的屋外支柱连接绝缘子。额定输出电压的几种选择公式如下式(5.18)所示。UNUNS式（5.18）支柱的绝缘子不需要对额定电流进行选择及热稳定性校验。支柱绝缘子的电动稳定校验在两侧相邻跨导体的电动力时应为两侧相邻跨的导体电动力总和的一半,即如下式(5.19)所示。Fmax=F1+F2/2=1.73L1+L2/2a*i2*10-7式（5.19）5.5.1穿墙套管选择其种类及形式的选择,按照所需要装设的位置,大致分为房间屋内式和室外型。根据其用途,可以考虑选择带导体的穿墙套管和不采用铝合金导体穿墙的套管,屋内的配电设备一般都会选择带有铝合金导体的穿墙套管。额定工作电压的选择要求同支柱绝缘子要求相同。额定电流的选择公式如下图所示。(5.20)所示。母线式穿墙套管本身并非带导体,没有任何额定的电流可以选择的问题,但是我们应该检查窗口所能允许通过的母线大小。INImax式（5.20）母线型号的穿墙支柱套管不稳定需要直接进行热的动稳定温度校验,动稳定温度校验计算公式与穿墙支柱管和绝缘子管的动稳定温度校验计算公式相同。5.6各级电压母线的选择对于各级电压母线的选择，有以下原则:选择母线的材料、结构和布置;选择母线截面尺寸;检查母线的热稳定性和动态稳定性，以防短路;对于35kV以上的母线，应检查当地晴朗天气条件下是否有电晕现象;对于重要母线和大电流母线，由于电网母线振动，为了避免共振，应对母线的材料、结构和布置进行检查;选择母线截面尺寸;检查母线的热稳定性和动态稳定性，以防短路;对于35kV以上的母线，应检查当地晴朗天气条件下是否有电晕现象;对于重要母线和大电流母线，由于电网母线振动，为了避免谐振，应检查母线的自振频率。6防雷保护设计6.1变电所的防雷保护要求变电所主要作为连接多条不同输电信号线路的连接交叉点和整个供电传输系统的连接枢纽。变电所的安全防雷线路保护和普通输电所的线路保护相比,要求更严格,措施也更严密、可靠。变电所的线路雷害停电事故的可能严重性往往比其他输电站的线路高,往往雷害会直接导致室内大面积线路停电。变电线路设备的内部元件绝缘保护水平往往比输电线路的外部元件绝缘水平要低,而且没有自动和恢复的保护能力。6.2变电所的直击雷防护变电所的直接冲击雷电及防护管理措施:根据变电所正在装设的新型避雷针或新型避雷线,我国绝大多数的大型变电所都已经采用了新型避雷针,但国内外正在建设新建的500kV型的变电所也装设有一些正在采用的新型避雷针。避雷针的主要安装方式包括:独立的避雷针,具有一个专用支座和接地器,其中的接地电阻一般不可能超过10欧。构架上的避雷针,安装与配电构架上,并于变电所的地网相连。雷击避雷针或避雷线时,不应对受保护的物体进行反击。根据我国的规程要求:110kV及以上的配电设备,一般在构架上装设避雷针,但在土壤电阻率值大于1000欧姆每平方米的地区,宜在此之上装设独立的避雷针。60kV的配电设备在土壤电阻率值大于500欧母每平方米时容许使用构架式避雷针。35kV及以下的配电设备,不允许在配电构架上安装避雷针。同时,变压器门型构架上也不应该装设避雷针。避雷针与其他主接地网之间的地下和地面连接点应安装在连接架上。变压器地下接地线与其他地下主接地网之间的地下和地上接地连接点，地下接地体之间的连接距离不应小于15m。独立的高压避雷针一般来说不应直接建设在普通车辆和其他行人经常无法使用时或者可以禁止通行的危险区域,避雷针和它们之间的高压接地安全保护装置与其连接到达的道路上或者出入口之间的接地距离也一般不应小于超过不得小于3米,否则就要及时采取均匀高压接地措施,或者不能是直接铺设多层沥青水泥砂浆或砾石面的地面,也不能可以或者是直接铺设多层钢筋混凝土的水泥地面。6.2.1独立避雷针与被保护物体的空气间距和地中距离空气间距:SK0.2Ri+0.1h地中距离:Sd0.3Ri式中:Ri为独立避雷针的冲击电阻。h：高度在一般的情况下,空气中心间距离不宜小于5米,地中间距离也不应小于3米。6.3变电所的侵入波防护防止侵入波危害的主要保护措施:避雷器与进线保护相结合。避雷器的作用是限制侵入过电压的波幅值。避雷器实现这一功能的三个前提是所有电压波下的电压秒和绝缘保护特性的良好协调,避雷器的伏秒特性都是在处于绝缘伏秒的保护状态之下。保证避雷器在受到保护后的残压小于被保护绝缘时产生的冲击式电气。被保护的绝缘必须在避雷器范围内。避雷器漏电保护功能分析,一般仅在各个类型变电所的线路母线上必须安装至少一台专用避雷器,这样,避雷器和各个别的电气设备之间就不可避免地也就需要沿着两条相应的供电连接线之间划出一定量的距离,称之为各个电气设备位置的固定距离。变压器上的有源电压Ub具有两种振荡曲线性质,其中位于振荡曲线轴上的是位于避雷器上的残压Ub。只要距离变压器上距离器与避雷器之间还有一定的所在距离,则其距离所受避雷冲击产生电压最大量的值必然比距离避雷器的产生残压高,变电器上所在距离变压器上的距离所受避雷冲击产生电压最大量的值等于Um的公式及其定义结果如下式(6.1)所示。Um=Ub+2al/V式（6.1）当雷电波入侵公用变电所时,若雷电变压器上部所受到的最大电波冲击时的电压电阻值Um远远小于其本身的多次雷电截波时的耐压电阻值uj,则不会直接发生雷电事故,反之,则很有可能会直接造成多次雷电灾害发生事故。因此,为了有效率地保证仪器设备安全,必须正确做到:UmUj。当空气侵入电磁波的移动坡度一定时,避雷器和空气变压器之间的一个电气残压距离就越大,变压器上的空气电压就可能会大大高出压在避雷器上的电气残压。为了有效率地限制电源变压器上的绝缘电压,以免随时发生重大绝缘电气击穿漏电事故,就必须严格规定与电源变压器之间电流允许的最大绝缘电气电流距离应为lm。公式如下式(6.2)所示。Lm==式（6.2）式中:Uj为交电变压器多次转动截波时所耐压的数值,Ub则为避雷器截波残压,a为进波的时间陡度,a’为进波的空间陡度,V为雷电波传播速度。由上式所述可知,最大允许电气距离和进波陡度成正反比,在我们选择主变压器避雷器位置在母线上的具体设备和安装地点时,应当严格遵循确保的重点,兼顾普通变电所的基本原则,在诸多变电所设备中,需要确保的地点无疑是主变压器。6.4进线段保护雷电侵入波流过避雷器的进线段时,因为受到冲击产生的电晕而使其发生衰减和变形,降低了波前的陡度和幅值,限制了流过避雷器的冲击和电流幅值。为加强对进线路段的防雷保护,在对35kV-110kV未沿全线架设避雷线的铁路须同时架设其他避雷线。对全线上架设有避雷器的高压变电站,在出入口或进线路内可以采用缩短保护角、降低杆塔接线电阻等方法。变电所的线路断路器在断开的情况下,由于雷电对侵入波的完全反射而直接发生绝缘击穿,是断路器损坏的主要原因之一。为此,常用的做法是在线路断路器的线路侧装设一组金属氧化物避雷器。从限制进波陡度的要求来确定应有的进线段长度,如另amax为侵入波陡度的允许值,则需要的进线段陡度公式如下式(6.3)所示。Lp=U/amax(0.5+0.008U/hc)式（6.3）式中:U作为点的进和出线段行波的初始对地幅值,通常我们认为可取其幅值相当于点的进和出线段的连接起端和出线路的电绝缘的50%作为冲击线和闪络线的电压并取U50%,hc为每一个点的进和出线段终端导线的平均对地高度。流经整个避雷线的电流冲击力和电流量的幅值计算公式列表如下式(6.4)所示。IFV=2U50%-nUR/Z式（6.4）式中:U50%为连接避雷器所与线路连接绝缘的50%电电冲击率为闪络线路电压,UR为连接避雷器的线路残压,n为线路变电所与在母线上线路连接的总数及线路绝缘条数,Z为进线段线路的波阻抗。第二部分设计计算书7主变压器容量确定计算电力系统负荷的确定，对于选择变电站主变压器容量，电源布点以及电力网的接线方案设计等，都是非常重要的，电力负荷应在调查和计算的基础上进行，对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行。对于远景负荷，应在电力系统及工农业生产发展远景规划的基础之上，进行负荷预测，负荷发展的水平往往需要多次计算，认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复计算与综合平衡，力求切合实际。要选择主变压器和站用变压器的容量,确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷。35kV负荷:最大综合负荷28MW，cosф=0.85，求出电压等级计算负荷Sc：Sc=Kt/cosф(1+a%)=0.9*32.94*1.05=31.129MVA。Kt:同时系数（35kV取0.9，10kV取0.85，站用电取0.85）a%：该电压等级的线损率取5%10kV负荷:最大综合负荷24MW，cosф=0.8，求得Sc：Sc=Kt/cosф(1+a%)=0.85*30*1.05=26.775MVA。无功补偿：将10kV的cosф=0.8提升至cosф=0.9则：S=Pcosф=S=Pcosф=220kV负荷：S220kV=S35kV+S10kV=27.78+31.129=58.909MVA8短路电流计算画出短路电流计算电气主接线等效图如图7.2.1所示。图7.2.1电气主接线等效电路图SB=1000MVA,UB取平均额定电压，220kV侧取231kV，35KV侧取37kV，10kV侧取10.5kV；r取0.4Ω/km；主变US12%=10.5%,US13%=17.5%,US23%=6.5%SB=1000MVA,UB1=231kv,UB2=37kv,UB3=10.5kv，r=0.4Ω/KM。有基准电流:标幺值：（1）220KV侧短路计算（d1）简化等效图如下无穷大系统直接计算：短路冲击电流：

全电流：短路容量：

（2）35KV侧短路计算（d2)简化等效图如下无穷大系统直接计算：无穷大系统直接计算：短路冲击电流：

全电流：短路容量：

（3）10KV侧短路计算（d3)简化图如下无穷大系统直接计算：无穷大系统直接计算：短路冲击电流：

全电流：短路容量：

9线路及变压器最大长期工作电流计算9.1各回路最大持续工作电流根据公式式中Smax:各电压侧负荷容量Ue:各电压等级额定电压Imax:最大持续工作电流Smax=√3*Ue*Imax*Imax=Smax/√3*Ue*则10kV：Imax=24/√335kV:Imax=28/√3220kV:Imax=52/√39.2主变进线最大长期工作电流计算10kV:Imax=1.05S√3U=35kV:Imax=1.05S√3U=220kV:Imax=1.05S√3U10电气设备选择及校验计算各电压等级正常条件及短路条件如下：220kV：Imax=160A，IK1=10.5675kA，ish=34.47kA35kV：Imax=577A，IK1=4.8006kA，ish=12.59kA10kV：Imax=1530A，IK1=4.858kA，ish=12.79kA本变电站设计校验电器的热稳定和开断能力的短路计算时间取4s。10.1电流互感器的校验220kV电流互感器:选用LCWB6-220型电流互感器。一次回路额定电压和电流符合。符合。热稳定校验：符合。动稳定校验：符合。35kV电流互感器:线路侧选用LZZB8-35型电流互感器一次回路额定电压和电流UN1=UNS=35KV,符合;符合;热稳定校验：符合；动稳定校验：√2*IN*Kes=42.42kA>ish符合；10kV电流互感器:选用LZZBJ9-10型电流互感器。一次回路额定电压和电流UN1=UNS=10KV符合;IN1>Imax=1630A符合;热稳定校验：Qk=Qp=7.589（kA）2·sQk=Qp=4∗4.858212I2Qk符合；动稳定校验：√2*IN*Kes=254.52kA>ish符合；10.2电压互感器的校验电压互感器可不验算动稳定和热稳定。220kV电压互感器:出线电压互感器选用TYD-220成套电容式电压互感器，母线电压互感器选用JDCF-220单相瓷绝缘电压互感器。一次回路电压:符合；二次回路电压:110/√3V，符合；35kV电压互感器:母线电压互感器选用JDZXW-35单相环氧浇注绝缘电压互感器一次回路电压:符合；二次回路电压:110V，符合；10kV电压互感器:母线电压互感器选用JSZK1-10F三相相环氧浇注绝缘电压互感器。一次回路电压:符合；二次回路电压:110V，符合10.3断路器的校验220kV线路侧及变压器侧选用LW11-220型户外SF6断路器。额定电压：符合；额定电流：符合；额定开断电流：符合；额定关合电流：符合动稳定校验：符合；热稳定校验：符合；35kV线路侧及变压器侧选用ZW7-40.5型户外真空断路器。额定电压：符合；额定电流：符合；额定开断电流：符合；额定关合电流：符合；动稳定校验：符合；热稳定校验：符合；10kV变压器侧选用LN2-10六氟化硫断路器。额定电压：符合