220kV变电站设计 (1)

'220kV终端变电站电气主接线及配电装置设计专题内容：设计题目220kV终端变电站电气一次系统设计变电站设计参数：220kV最终两回进出线电压（kV）站用电率（％）电源距离（km）Tmax（h）系统容量（MVA）Xd*2200.6565600035000.45负荷数总负荷（MW）距离（km）电缆距离（km）cosФ110kV35kV110kV35kV110kV35kV35kV40.8546653050201设计自然条件：海拔：，本地区污秽等级：级，地震烈度：级，最大风速：，最高气温：，最低气温：，平均温度：设计（论文）指导教师（签字）：主管人（签字）：69 摘要220KV终端变电所工程电气一次初步设计，主要包括以下内容：在对各种电气主接线比较后确定本站的电气主接线，主变压器和厂用变压器的选择，再进行短路电流计算，根据短路计算结果表选择导体和一次主要设备，画出主接线图，剖面图、防雷配置图和保护配置图。关键词：主接线短路计算设备选择防雷保护前言69 一设计目的意义毕业设计是在完成全部专业课程的基础上的最后一个理论与实践相联系的一个重要教学环节；是全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合训练；是培养学生综合素质和实践能力的过程。对培养工作态度、作风和独立能力具有深远的影响。通过毕业设计，可以培养我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神。本次所设计的课题是某220KV变电所电气初步设计，该变电所是一个地区性终端变电电所，它主要担任110KV及35KV两电压等级功率输送，把接受功率全部送往110KV侧和35KV侧线路。系统容量Sxt=3500MVA；系统电抗Xxt=0.45；与系统连接的线路长度65km；COS=0.85；110KV出线4条；总负荷65WM；最大设备利用小时Tmax=6000h。35KV侧出线有6条，总负荷为30WM，同时35KV侧作为站用电源接两台变，互为备用，110KV到负荷地的距离为50KM，35KV到负荷地的距离为20KM电缆。接题目后，先审题，然后根据题目的要求查了大量的资料。第一步，拟订初步的主接线图，列出可能的主接线形式，各种方案进行比较，最后确定两个最有可能的主接线形式，再做经济性比较，最终确定方案。第二步，经过精确的计算，然后选择了主变压器和厂用变压器。第三步，短路计算和做短路计算结果表。第四步，导体和设备的选择及其校验，做设备结果表。第五步，继电保护，配电装置和防雷接地的布置，通过这次设计将理论与实践结合，更好的理解电气一次部分的设计原理。69 通过毕业设计应达到以下要求：熟悉国家能源开发的方针政策和有关技术规程、规定、导则等，树立工程设计必须安全、可靠、经济的观点；巩固并充实所学基础理论和专业知识，能够灵活应用，解决实际问题；初步掌握电气工程专业工程的设计流程和方法，独立完成工程设计、工程计算、工程绘图、编写工程技术文件等相关设计任务，并能通过答辩；培养严肃认真、实事求是和刻苦钻研的作风。二设计原始资料分析本次的设计任务是：设计一座220／110/35KV终端变电站的电气主接线和配电装置，防雷保护和接地装置、继电保护的配置规划。设计的重点是对变电站电主接线的拟定以及配电装置的布置。设计的内容包括`：1、电气主接线方案的设计；2、短路电流计算；3、导体、电气设备选择及校验；4、设计配电装置；5、设计防雷保护和接地装置6、继电保护的配置规划；7、按设计方案绘制电气一次主接线图、配电装置的平面布置图、断面图以及防雷图(图纸见附页)；8、写设计说明书一份。本次设计已知的基本条件：变电站的设计题目：设计一座110／35/10KV通过变电站的电气一次部分。110KV出线有4回出线（末端无电源），其总负荷为65MW，35kV出线6回，总负荷为30MW。1、系统容量：Sxt=3500MVA；2、系统电抗：Xxt=0.45；3、与系统连接的线路长度65km；4、最大设备利用小时Tmax=6000h；569 、站址海拔：<1000m；6、地震烈度：7度以下；7、本地污秽等级：2级；8、年最高气温38℃；年平均气温15℃；月平均最低气温-2℃；9、风速：2.5m/s；10、功率因数为：0.85。通过对变电所原始资料的分析，根据设计任务书的要、要求，利用相关论文和参考资料，并结合设计工具书进行了电气主接线方案的论证与技术经济比较，同时对可能引起系统故障的短路情况进行了计算；另外由电气设备的选择校验技术条件和设计要求，用短路电流的计算结果，选择并校验了导体和电气设备；并根据变电站的类型和总体布置对选定的主接线方案进行高压配电装置设计，进一步查阅电测量仪表技术规程，对仪表规划设计，对主设备进行保护规划配置设计，进行避雷器的选择，接地网的设计。最终对本次设计的相关部分展开专题综述。编制了设计说明书，计算书，绘制了主接线图，平面图和断面图。第一章电气一次主接线设计一.主接线的方案初步设计（一）原始资料分析已知待设计变电站：系统容量Sxt=3500MVA；系统电抗Xxt=0.6；与系统连接的线路长度35km；COS=0.85；110KV出线4条；总负荷65WM；最大设备利用小时Tmax=6000h。35KV侧出线有6条，总负荷为30WM，同时35KV侧作为厂用电源接两台厂用变，互为暗备用，变电站不受场地限制，按标准状态设计。通过对原始资69 的分析，查阅相关设计手册，依据设计任务书提供的技术参数，进行主接线方案的初步比较。据以上资料分析，该变电站属地区通过变电站，对所属电网的供电可靠与否有十分重要的作用，全站停电后，将引起区域电网解列。依据《发电厂电气部分》P21页，对重要变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足I类和II类负荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应满足全部负荷的70%-80%。通过对原始资料的分析，查阅相关设计手册，结合该站供电负荷情况，220KV系统电源进线选择两条。依据设计任务书提供的技术参数，进行主接线方案的初步比较。（二）主接线方案的初步比较。1、220kV侧主接线选择(表-1)方案名称优点缺点适用范围备注1、单母线接线①接线简单清晰、设备少，②投资小、运行操作方便，③有利扩建和采用成套设备①可靠性、灵活性较差，②不利于设备检修，③不能满足对Ⅰ、Ⅱ类负荷供电可靠性的要求出线回路少的中小型变电站母线故障时全站失压，无法满足该站可靠性要求。2、双母线接线①供电可靠②调度灵活③扩建方便④便于扩建。轮流检修母线时，不会停止对用户的供电，工作母线发生故障时，能利用备用母线①增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关。②当母线故障检修，隔离开关作为倒换操作电器，易误操适用于大中型变电站、110～220KV配电装置出线回路数为5回及以上出线。不适用于本站。69 使无故障电路迅速恢复正常工作。作，为避免误操作，需在隔离开关和断路器间装设连锁装置。③出线断路器检修或故障时，线路无法供电。4、单母线分段①用断路器把母线分段后，重要用户可以从不同段进行供电，即两个电源供电②任意母线故障，分段断路器自动切除故障回路，保证正常段母线不间断供电，不致重要用户停电。①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停。②当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。③扩建时需向两个方向均衡扩建。适用于出线回路数为3～4回的中型容量变电站。适于本站2、110KV侧主接线选择110KV出线4条，负荷65MW(表-2)方案名称优点缺点适用范围备注1、单母线分段①断路器把母线分段，对重要用户可从不同段进行供电，即两个电源供电②当一母线段发生故障，分段断路器自动切除故障段，保证正常段母线继续间断，不使重要用户停电，由此提高供电的可靠性和灵活性。①段数多故障停电范围就小，但断路器多且供电容量较小，配电装置增多，运行复杂②当一母线段或其隔离开关故障检修时，该段母线的回路在检修期间内停。③当出线为双回路时，架空线路常出现交叉跨越。④扩建时需向两个方向均衡扩建。适用于110～220KV配电装置中，线路为3～4回路。可靠性能满足本站。69 2、双母线接线①供电可靠，轮流检修母线时，不会停止对用户的供电，工作母线发生故障时，能利用备用母线使无故障电路迅速恢复正常工作。②调度灵活③便于扩建。使用设备多，配电装置复杂，投资较多，易发生误操作，设备检修期间可靠性有所降低。适用于110KV出线为5回及以上变电站。不适用于本站出线。3、母联兼作旁路断路器节约专用盘路断路器和配电装置间隔整定复杂，增加母联断路器的负担和隔离开关切换工作量。当电站为系统的主要连接点时，有可能减弱其联系，占地面积大、投资大。适用于110KV及以上大中型变电站5回及以下出线。不适用于本站出线。但本厂可不装设旁路4、双母线带旁路接线①加装旁路母线则可避免检修断路器时造成短时停电，②运行操作方便，不影响双母线正常运行6回以上出线必装设一台专用旁路断路器，增加了投资和配电装置的占地面积。适用于110KV及以上大中型变电站5回及以上出线。不适用于本站出线。但本厂可不装设旁路3、35KV侧主接线选择方案名称优点缺点适用范围备注单母线接线形式接线简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便，有利于扩建和采用成套设备。可靠性，灵活性差，不利于设备检修，不能满足对Ⅰ，Ⅱ类负荷供电可靠性的要求。适用于出线回路少，并且没有重要负荷的变电站。当母线故障时，全站停电，无法满足该站可靠性要求。69 单母线分段接线对重要用户可以从不同段进行供电，任意母线故障时，分段断路器将自动切除故障回路，供电的可靠性和灵活性较高。单一段母线或隔离开关故障或检修时，该母线上的回路都将停电。扩建时需从两个方向均匀扩建，出线较多时会出现交叉。广泛用于中小容量的变电站的6～10kV接线中，重要负荷的出线较多、供电容量较大时不予采用该接线形式能满足可靠性要求。双母线接线形式有两条母线后，可以在正常时轮换检修母线，而不致使供电中断，检修母线隔离开关时，不需要检修的回路可以正常工作，调度灵活，扩建方便。设备多，投资大，配电装置复杂，容易发生误操作。适用于35～60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时。不适用于本站。带旁路母线的双母线接线形式供电可靠，装设旁路后使得检修与它相连的任意回路的断路器时，该回路都不停电，运行操作方便，不影响双母线正常运行。大大增加了投资，使用设备多。适用于出线数6回及以上。从可靠性上分析适用本站，但本站可不装设旁路和双母线本设计是设计终端变电站，有三个电压等级，220kV，110kV，35kV。110kV侧有4条负荷数，总负荷为65MW，35kV侧有6条负荷数，总负荷为30MW，由负荷数可以确定该变电所主接线采用以下两种方案：方案一69 220kV采用单母分段接线方式，当变压器发生故障或运行需要切除时，只需要断开本回路的断路器，单母分段接线使用与于线路较短，变压器按经济运行需要经常切换且有穿越功率经过的变电所的功能。110kV母线上近期负荷为4回出线，采用单母接线形式，根据《发电厂电气部分》可知，35~60KV配电装置中，当线路为3回以上的，一般采用单母线或单母线分段接线。若连接电源较多，出线较多，负荷较大时，可采用双母接线形式。35kV采用单母分段接线方式，根据《电力工程电气设计手册》第一册可知，在10~35KV配电装置中，线路在6回及以上时，一般采用单母分段的接线方式，当短路电流较大，出线回数较多，功率较大等情况时，可采用双母分段接线形式。通常，不设旁路断路器。其接线特点：1）110kV采用外桥接线方式，当变压器发生故障或运行需要切除时，只需要断开本回路的断路器，外桥接线使用与于线路较短，变压器按经济运行需要经常切换且有穿越功率经过的变电所。2）35kV采用单母接线形式，供电可靠，轮流检修母线时，会停止对用户的供电，工作母线发生故障时，能利用备用母线使无故障电路迅速恢复正常工作。3）10kV出线比较多，所以也采用单母分段形式。单母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到相同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积大，一般当连接的进出线回路数在11回及以上时，一般采用分段接线形式。69 方案二110kV采用内桥接线方式，当变压器发生故障或运行需要切除时，只需要断开本回路的断路器，内桥接线使用与于线路较短，变压器按经济运行需要经常切换且有穿越功率经过的变电所。35kV母线上近期负荷为6回出线，易采用双母接线形式，根据《电力工程电气设计手册》第一册可知，35~60kV配电装置中，当线路为3回以上的，一般采用单母线或单母线分段接线。若连接电源较多，出线较多，负荷较大时，可采用双母接线形式。10kV可采用单母分段接线方式，根据《电力工程电气设计手册》第一册可知，在6~10kV配电装置中，线路在6回以上时，一般采用单母分段的接线方式。其接线特点：1）110kV采用外桥接线方式，当变压器发生故障或运行需要切除时，只需要断开本回路的断路器，外桥接线使用与于线路较短，变压器按经济运行需要经常切换且有穿越功率经过的变电所。2）35kV采用双母接线形式，供电可靠，轮流检修母线时，不会停止对用户的供电，工作母线发生故障时，能利用备用母线使无故障电路迅速恢复正常工作。69 3）35kV侧采用单母线分段的接线形式，用断路器把母线分段后，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，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。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。二方案的经济比较：可靠性：两种接线形式110kV和35kV侧接线方式是一样的，区别就在10kV侧上，第一种方案采用双母线分段接线形式，可靠性比较高，检修一母线时，不会停止对用户连续供电，而且还可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的。灵活性：两种方案扩建都比较的方便，且操作比较的简便。经济性：第二种方案经济性要好点，因为只有一条母线，节省了投资，还少了隔离开关，间隔的布置和继电保护的配置都简单。69 总结：因为首先要保证可靠性，综上所述变电站的主接线图在220kV侧、110kV侧、35kV侧都采用单母分段的方案。三最优电气主接线图绘制（详见220kV变电站主接线图）四主变压器和厂用变压器的选择1.主变台数由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区220kV通过变电所，它是以220kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kV及35kV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。69 为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，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的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。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。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器，确定该站主变台数为2台。根据前述和变电站电气主接线，确定该站主变台数为2台。2、容量根据设计任务书所给的出线负荷和所选的接线方式，选择容量及型号相同的2台主变，容量按如下公式确定：主变容量SN≧来确定SN：所要选则的主变容量Sjs：按0.8倍的经验公式计算容量P1：110kV供出有功负荷P2：35kV供出有功负荷3、根据《电力工程电气设计手册》电气一次部份第1册第272页，因所给条件没有说明运输的特别限制，按正常运输条件选则，故选择三相电力变压器。4、绕组数的确定在电力系统中，三个及以上不同电压等级需要互相连接时，或具有三种电压的降压变电站，需要由高压向中压和低压供电，或高压和中压向低压供电时，应选用三绕组变压器，故选用三绕组变压器。5、连接组别的确定变压器三相的接线组别必须和电力系统的相位一致，否则，不允许并列运行。我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”连接。根据系统和或机组的同步并列要求及限制三次谐波对电源的影响因数，所以，该站主变连接组别选定为：YN，yn，d1169 6、根据以上分析条件，查《电力工程电气设计手册》电气一次部份1上册P240选择：SSPS-90000/220型变压器，参数如下：额定容量（kVA）额定电压（kV）阻抗电压（%）90000/90000/90000高压中压低压高-中高-低中-低220±8×1.2512138.514247.5空载损耗（kW）88接线组别YN，yn，d11短路损耗（kW）280（高－中）质量（吨）油重40空载电流（%）0.8器身74.3参考价格（万元）120运输重量129外形尺寸14426×3080×7205总质量1519轨距（横向/纵向）2000×2/1435贵阳变压器厂二、站用变的选择：2、站用变压器容量按下式确定：式中：——厂用变计算负荷（MVA）——中压侧负荷（MW）——低压侧负荷（MW）—变电站平均功率因数该站站用变考虑室外布置，则站用变压器容量的选择条件为：=式中：——站用变容量（kVA）69 ——布置系数，室外布置时取1.04，室内布置时取1.04——温度校正系数，室外布置时取0.97，室内布置时取0.99查《电力工程电气设计手册》电气一次部份1上册P399页选用S9—800型标准变压器两台，额定容量800kVA，高压侧电压38.5±5%kV，低压侧电压0.4kV，联接组别为Yyn0，其相关电气技术参数列表如下：额定容量（kVA）额定电压（kV）阻抗电压（%）8800高压低压空载损耗（W）38.5±5%0.4短路损耗（W）接线组别Y，yn0质量油重685公斤空载电流（%）器身1615公斤外形尺寸2310×1215×2662总质量2525公斤第二章　短路电流计算1.各元件参数计算作如下图所示等值电路图，取基准容量，导线平均电阻取R＝0.4Ω/km，按已知条件作各元件的阻抗计算：69 ①系统阻抗：②电源线路阻抗：③主变三侧阻抗：由主变参数可知：，则④110kV出线阻抗：69 ⑤35kV出线阻抗：⑥站用变电抗：2、各点短路电流的计算：①点短路：转移电抗：计算电抗：＜3查《电力工程电气设计手册》电气一次部份1上册P135表则有名值：，69 冲击电流：短路容量：全电流最大值：②点短路：转移电抗：计算电抗：＞3此时可将系统等效为无限大系统，短路电流不衰减冲击电流：短路容量：全电流最大值：③点短路：转移电抗：计算电抗：＞3此时可将系统等效为无限大系统，短路电流不衰减69 冲击电流：短路容量：全电流最大值：④点短路：转移电抗：计算电抗：＞3此时可将系统等效为无限大系统，短路电流不衰减冲击电流：短路容量：全电流最大值：⑤点短路：转移电抗：69 计算电抗：＞3此时可将系统等效为无限大系统，短路电流不衰减冲击电流：短路容量：全电流最大值：⑥点短路：转移电抗：计算电抗：＞3此时可将系统等效为无限大系统，短路电流不衰减冲击电流：短路容量：全电流最大值：三、短路电流热效应计算(采用辛卜生公式计算)：1、辛卜生公式69 短路电流带来的发热量：(kA2)——辛卜生公式——短路校验时间——继电保护动作时间——断路器全开断时间因为本设计为220kV通过变，所以取tk=4S，而规程规定tk＞1S时，可不计，此时，完全采用辛卜生公式进行计算。2、各短路电流发热量的计算：从前面的计算中可看知d2、d3、d4、d5、d6点的都大于3，，，则：。69 一、制作短路计算结果表：短路点计算值d1d2d3d4d5d6UN220110350．435115Xd0.03740.1780.178910.1780.76290.3299Xjs1.3096.2626.262356.2626.70211.55I""(kA)6.491.4038.7214.192.041.52I1(kA)7.3011.4038.7214.192.041.52I2(kA)7.3451.4038.7214.192.041.52ish(kA)6.5493.87822.2436.185.23.88Ich(kA)9.7992.1213.1721.423.082.29Sd(MVA)2472.949534.59528.69.83123.66289.59Qk(kA2S)104.833.94152.08402.78.324.6269 第三章　电器设备及导体的选择§3-1电器设备及导体选择的一般要求断路器最主要的作用是正常时用来接通或断开电路中的负荷电流，故障时用来切断短路电流，起到控制和保护的作用。因此，断路器的开断能力是表明其性能的基本指标。断路器按其灭弧介质和灭弧方式，分为多油断路器、少油断路器、压缩空气断路、SF6断路器、真空断路器等。SF6断路器虽然价格相对较高，但因其运行噪音低、维护工作量小、不检修间隔期长，运行稳定、安全可靠，目前在电力系统被广泛应用。§3-2　最大长期工作电流的计算为了能按正常工作情况选择电气设备，首先必须进行各选择点最大长期工作电流的计算。　1、因为在主接线中220kV采用单母线分段，所以进线通过电流Imax1按下公式计算，其中k=1.5，n为进线回路数2：2、桥通过最大长期工作电流Imax23、主变220kV侧通过最大长期工作电流Imax34、主变110kV侧通过最大长期工作电流Imax45、主变35kV侧通过最大长期工作电流Imax569 6、110kV母线通过最大长期工作电流Imax67、35kV母线通过最大长期工作电流Imax78、110kV出线通过最大长期工作电流Imax89、35kV出线通过最大长期工作电流Imax910、35kV站用变引流线通过最大长期工作电流Imax1011、站用变400V出线通过最大长期工作电流Imax1112、绘制最大长期工作电流分布图：69 §3-3　导体的选择与校验一、220kV导体的选择：1、因220kV采用的是单母线接线，均为非汇流母线，按经济电流密度选择：∴采用软导体由《发电厂电气部分》P114图4-26查得，时，LGJ、LGJQ型钢芯铝绞线的经济电流密度J=0.92A/mm2(下同)查《电力工程电气设计手册上册》P412附表8-4得导体型号LGJ-210/10的钢芯铝绞线,，+70℃时，Ial为577A。2、热稳定校验：工作温度69 软导体取集肤效应系数Ks=1由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得，θ=20.110C时，热稳定系数C=99∴热稳定校验合格4、动稳定校验：软导体不进行动稳定校验所以220kV导体均选择为LGJ-210/10的钢芯铝绞线。二、主变35kV侧引流导体选择:1、导体选择：因是汇流母线，不按经济电流密度选择∴选择硬铝矩形导体单条平放,由《发电厂电气部分》P114图4-26查得，时，查《电力工程电气设计手册上册》P334表8-3，选择铝材矩形导体，参数如下：截面尺寸（mm）双槽导体截面（mm2）集肤效应系数KS导体载流量（A）截面系数WY0（cm3）惯性半径ry0（cm）hb125810001.0819202、电晕校验：电压等级低于110kV,且硬导体截面远大于70mm2，可不进行电晕校验。3、热稳定校验:由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得，θ=62。350C时，热稳定系数C=89∴热稳定校验合格4、动稳定校验:69 自振频率:ri—为惯性半径L—为导体支柱绝缘子间的跨距,取1.8m—为材料系数,铝取fm不在35～60的范围内,所选矩形导体振动系数β=1条间应力单位长度上的电动力(下式中,a为导体的相间距离,取1m)相间应力总应力(硬铝的最大允许应力为)∴动稳定校验合格再用求最大跨距法校验:相间允许应力:矩形导体截面系数W=2Wy,绝缘子间最大跨距:＞1.8米动稳定校验也合格69 所以，所选导体合格。2.35kV站用变的400V出线导体选择导体选择：因为非汇流母线，按经济电流密度选择∴选择硬铝矩形导体单条平放,由《发电厂电气部分》P114图4-26查得，时，查《电力工程电气设计手册上册》P334表8-3，选择铝材矩形导体，参数如下：截面尺寸（mm）矩形导体截面（mm2）集肤效应系数KS导体载流量（A）截面系数WY0（cm3）惯性半径ry0（cm）hb8086401.0412492、电晕校验：电压等级低于110kV,且硬导体截面远大于70mm2，可不进行电晕校验。3、热稳定校验:由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得，θ=62。350C时，热稳定系数C=87∴热稳定校验合格4、动稳定校验:自振频率:ri—为惯性半径L—为导体支柱绝缘子间的跨距,取1.2m69 —为材料系数,铝取fm不在35～60的范围内,所选矩形导体振动系数β=1条间应力单位长度上的电动力(下式中,a为导体的相间距离,取1m)相间应力总应力(硬铝的最大允许应力为)∴动稳定校验合格再用求最大跨距法校验:相间允许应力:矩形导体截面系数W=2Wy,绝缘子间最大跨距:＞1.2米动稳定校验也合格所以，所选导体合格。§3-4　电器设备的选择与校验一、断路器的选择：断断路器的选择必须满足以下五个条件：69 （1）、额定电压：；（2）、额定电流：；（3）、额定开断电流：；（4）、热稳定校验：；（5）、通过电流极值：。按以上五个条件，采用表格直接进行各断路器的选择和校验：1、220kV侧高压进线、分段和出线断路器的选择：查《常用高低压电器手册》P524页得SW6－220/1200　型断路器的相关参数：计算值设备参数220220kV175．981200A6.4921kA104.831200×2（KA）16.5455（kA）2、110kV母联和主变压器断路器选择：查《电力工程电器设备手册》P673页得.SW4－110/1000断路器的相关参数：计算值设备参数110110kV566.871000（A）1.40318.4534.5918.42×3=2976.75（KA）69 3.57855（kA）3、110kV出线断路器的选择：查《电力工程电器设备手册》P673页得SW4－110/1000断路器的相关参数：计算值设备参数110110kV691600（A）3.2888043.2431.52×3=2976.75（KA）8.3880（kA）4、主变35kV侧及母联断路器的选择：查《常用高低压电器手册》P509页得LW6－63　型断路器的相关参数计算值设备参数3563kV1781.592500（A）8.7231.5152.082500×4（KA）22.2480（kA）5、35kV出线断路器的选择查《电力工程电器设备手册》得SW2—35/600的相关参数：计算值设备参数69 3535kV116.44600（A）2.046.68.32600×2（KA）5.217（kA）6、35kV站用变高压侧断路器的选择，查《电力工程电器设备手册》得SW—35/1000的相关参数：计算值设备参数3535kV13.851000（A）14.1924.8402.71000×2（KA）36.1863.4（kA）7、站变低压侧断路器的选择，查《供电实用手册》选用DW914（AH）系列框架式自动空气开关DW914－4000（AH－40C），主要参数：计算值设备参数0.40.661212.47400014.19509.831000069 21.42100二、隔离开关的选择:隔离开关的选择基本上同断路器，见参数表项目参数技术条件正常工作条件电压、电流、频率、机械荷载短路稳定性动、热稳定电流和持续时间承受过电压的能力对地和断口间的绝缘水平、泄漏比距操作性能分合小电流、旁路电流和母线环流、单柱式隔离开关的接触区、接地刀、操作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、地震烈度环保电磁干扰本设计在选择隔离开关时仍延用相应断路器的计算数据，并按以下四个必须条件进行选择和校验：（1）、额定电压：；（2）、额定电流：；（3）、热稳定校验：；（4）、极限电流：。1、220kV隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P569页选择双接地GW4－220D/1000-80隔离开关相关参数：计算值GW4－220D2220220kV175.981000A69 104.831000×2（KA）16.580（kA）1、110kV母联和主变压器断路器两侧隔离开关选择：查《常用高低压电器手册》P569页选择双接地GW4－110D隔离开关相关参数：计算值GW4－110D2110110kV429.81250（A）43.24212×5=2205（KA）8.3855（kA）3.110kV出线断路器两侧隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P569页选择双接地GW4－110D隔离开关（相关参数：计算值GW4－110D110110kV566.871000（A）534.593.57880（kA）2、主变35kV侧及母联断路器两侧隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P566页选择双接地GW12－35隔离开关相关参数：69 计算值设备参数3535kV1781.594000（A）152.0822.24125（kA）1、35kV出线断路器两侧隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P566页选择双接地SW2－35/600隔离开关相关参数：计算值设备参数3535kV116.44600（A）8.325.272（kA）2、35kV站用变高压侧断路器两侧隔离开关的选择，查《常用高低压电器手册》P566页选择双接地SW2－35/1000隔离开关相关参数：计算值设备参数3535kV13.8600（A）402.769 14.1972kA）三、互感器的选择：（一）、电流互感器的选择电流互感器配置的一般原则：为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器中、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地的系统，一般按三相配置，对于中性点非直接接地的系统依具体情况按两相或三相配置。对于保护用电流互感器的装设地点应尽量能消除保护装置的死区来设置。为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器器通常布电流互感器选择参数按下表考虑：项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压，一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械负荷短路稳定性动稳定倍数、热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距环境条件环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度（1）、一次回路的额定电压和额定电流：；额定电流：；为了确保所供仪表的准确度，电流互感器的一次侧电流应尽量与最大工作电流接近。（2）、二次额定电流的选择　电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。（本设计均选择5A）（3）、电流互感器的种类和型式的选择　应根据安装地点和安装方式选择其型式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。69 （4）、电流互感器的准确度级和额定容量的选择　为了确保所供仪表的准确度，电流互感器的准确度级不得低于所供仪表的准确度级。为了保证互感器的准确度级，其二次所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量SN2。即：SN2＞S2＝IN22Z2L（5）、热稳定和动稳定的校验：热稳定校验：It2t＞Qk或IN12＞Qk　　　（t=1）内部动稳定的校验：ies＞ish或√2IN1kes＞　ish对瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度即外部动稳定：外部动稳定应满足：Fal＞0.5×1.73×10－7ish2L/a　（N）如是瓷绝缘母线型电流互感器用下式：Fal＞1.73×10－7ish2Lc/a　（N）1、220kV进线电流互感器的选择：（1）因Imax1=175.83A，查发电厂电气部分P273页附表8选用户外防污型瓷绝缘LCW2-220W型电流互感器，参数如下:额定电流比级次组合准确级次二次负荷1S热稳定电流动稳定电流2×200/50.2/0.50.5280kA80kA（2）、二次负荷校验：220kV进线电流互感器采用完全星形接线，二次侧表计配置图如下：可见：电流表3只，有功功率表1只，无功功率表1只，三相三线有功电度表1只，三相三线无功电度表1只。69 电流互器二次各相负荷列表：仪表名称及型号A相B相C相电流表46DL1-A0．350．350．35有功功率表46D1-W0．60．6无功功率表46D1-VAR0．60．6有功电能表DS10．50．5无功电能表DX10．50．5总计2．551．451．45选择最大负荷阻抗相A相进行负荷校验：电流互感器的额定负荷：即：注:Z接触由于不能准确测量，通常可取0.1Ω，采用完全星形接线L＝150m，铜芯导线电阻率ρ＝1.75×10－8Ω/m。选择电流互感器二次侧导线的截面应，考虑机械强度选用标准截面2.5的铜芯导线。（3）、热稳定校验：==158.92It2t=31.5×1=992.5(kA2S)＞Qk=104.83(kA2S)所以热稳定校验合格。（4）、内部动稳定校验:69 ＞=16.541合格所以所选电流互感器满足要求。2、110kV出线电流互感器的选择：（1）、因Imax8=69.5A，查发电厂电气部分P273页附表8选用户外防污型瓷绝缘LCWD-110型电流互感器，参数如下:额定电流比级次组合准确级次二次负荷1S热稳定电流倍数动稳定电流倍数2×50/50.50.51.275130（2）、二次负荷校验：110kV出线电流互感器采用完全星形接线，二次侧表计配置图如下：可见：电流表3只，有功功率表1只，无功功率表1只，三相三线有功电度表1只，三相三线无功电度表1只。电流互器二次各相负荷列表：仪表名称及型号A相B相C相电流表46DL1-A0．350．350．35有功功率表46D1-W0．60．6无功功率表46D1-VAR0．60．6有功电能表DS10．50．5无功电能表DX10．50．5总计2．551．451．45选择最大负荷阻抗相A相进行负荷校验：69 电流互感器的额定负荷：即：注:Z接触由于不能准确测量，通常可取0.1Ω，采用完全星形接线L＝150m，铜芯导线电阻率ρ＝1.75×10－8Ω/m。选择电流互感器二次侧导线的截面应，考虑机械强度选用标准截面2的铜芯导线。（3）、热稳定校验：==43.24（ktIN1）2=（75×0.1）2=56.25(kA2S)＞Qk2=43.24(kA2S)所以热稳定校验合格。（4）、内部动稳定校验:kesIN1=×0.1×130=18.38(kA)＞ish=8.38(kA)合格所以所选电流互感器满足要求。（二）、电压互感器的选择由于本设计资料有限，仅按以下必须满足的三个条件技术条件进行选择：（1）、额定电压：；（2）、准确级不低于0.5级，并与相应电流互感器相配合；（3）、对二次侧最大负荷进行校验。需要注意两点：①69 表计的种类与电流互感器要对应；②表计的个数要按回路数来计算。1、220kV侧测量电压互感器：由于回路接有计费电能表，并考虑与电流互感器相配合，应选用0.5准确度级，查《发电厂电气部分》P274页选电容式YDR-220型电压互感器，参数如下：最大容量初级绕组次级绕组辅助绕组0.5级负荷1200VA220/kV0.1/kV0.1kV150VA220kV侧电压互感器二次侧表计配置：有功功率表2只，无功功率表2只，有功电度表2只，无功电度表2只，电压表1只，频率表1只。实际接线如下图：各相负荷统计如下（查《发电厂电气部分》P274附表10）：仪表名称及型号每线圈消耗功率（VA）仪表电压线圈仪表数目AB相BC相有功功率表46D1-W0.6121.21.2无功功率表46D1-VAR0.51211有功电能表DS11.50.380.92521.142.7751.142.775无功电能表DX11.50.380.92521.142.7751.142.775频率表46L1-Hz1.2111.2电压表46L1-V0.3110.3总计5.685.554.785.55据上表求出不完全星形部分负荷为：69 由电气设备P161页表5－11公式有A相负荷为:B相负荷为:　C相负荷为:从以上的计算结果可知B相负荷最大，所以就按B相的负荷进行校验：所以，所选的电压互感器满足要求。四、支柱绝缘子的选择69 （一）、绝缘子选择概述：高压电瓷主要包括：悬式绝缘子、支柱绝缘子二种。悬式绝缘子主要用于室外布置的软导线（架空母线），支柱绝缘子主要用于室内外布置的硬导体（铝排）。支柱绝缘子配置原则：屋内时，一般采用联合胶装的多棱式支柱绝缘子。屋外时，一般采用棒式支柱绝缘子。支柱绝缘子应按额定电压和类型选择，并进行短路时的动稳定校验。对于悬式绝缘子，不需校验动稳定。选择悬式绝缘子主要考证的参数有：绝缘水平和泄漏比距，其最终的目的是选择合适的绝缘子类型及组合片数。3～35kV支柱绝缘子宜采用高一级的产品。支柱绝缘子选择的具体技术条件如下：1、按电压选择：2、按动稳定校验：Fed—绝缘子抗弯破坏负荷（牛）Fmax—短路时作用在绝缘子上的最大力，当三相母线布置在同一平面时，中间相母线受的电动力最大：其Fmax=1.73Lcich2×10-7/a（牛）；（a—母线相间距离（m）；Lc—计算跨度；（二）、按上述要求进行35kV户外支柱绝缘子的选择。因为需查资料有限，均查《发电厂电气部份》P271页选ZPC-35户外针式支柱绝缘子，参数如下：Ue海拔机械破坏负荷H351000m12250N400按不同的使用分别进行校验1、主变压器35kV侧导体用户外支柱绝缘子所用导体的截面尺寸：=69 在这里取L=1.8,a=1，发生短路时绝缘子受力为：此时作用在顶套上的作用力是：其H1――绝缘子底部到导体水平中心线的高度（mm）b――导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体b＝18mm，平放矩形和槽形导体b＝12mm，此处选择的是平放，所以b＝12mm。经校验：ZPC-35型屋外支柱绝缘子能满足主变压器35kV侧导体的使用要求。2、35kV侧母线导体用户外支柱绝缘子：所用单条矩形截面尺寸：h×b=125×8在这里取L=1.8,a=1，发生短路时绝缘子受力为：此时作用在顶套上的作用力是：其H1――绝缘子底部到导体水平中心线的高度（mm）b――导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体b＝18mm，平放矩形和槽形导体b＝12mm，此处选择的是平放，所以b＝12mm。经校验：ZPC-35型屋外支柱绝缘子能满足35kV母线的使用要求。（三）按第（一）条要求进行站用变低压出线用支柱绝缘子的选择：1、查《发电厂电气部份》P271页选ZC-10户内外胶装支柱绝缘子，参数如下：Ue海拔机械破坏负荷H101000m12250N2252、校验69 所用单条矩形截面尺寸：=在这里取L=1.5,a=0.5，发生短路时绝缘子受力为：此时作用在顶套上的作用力是：其H1――绝缘子底部到导体水平中心线的高度（mm）b――导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体b＝18mm，平放矩形和槽形导体b＝12mm，此处选择的是平放，所以b＝12mm。所以经校验：ZC-10型户内外胶装支柱绝缘子能满足站用变400V出线的使用要求。五、熔断器的选择：熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。为节约投资，接于变电站35kV及以下电压等级母线上的电压互感器常采用高压熔断器进行保护，而不需另外装设断路器。高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流、和选择性等项来选择和校验。1、按电压选择：2、按额定电流：a、熔管额定电流应大于等于熔体的额定电流b、熔体的额定电流满足回路最大工作电流3、按开断电流进行校验：69 对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达到最大值之前已截断，可不计非周期分量的影响，而采瞬时值进行校验。4、选择性校验：为了保证前后两级间或熔断器与电源、负荷保护装置间动作的选择性，应进行其选择性校验。对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压和断流容量两项来选择。一般不做短路校验。本设计只选择35kV电压互感器用的高压熔断器，电压互感器程开路运行状态，额定电流选择0.5A即可，查《发电厂电气部份》P275，选择RW10－35型户外限流式熔断器，其具体参数如下表：安装地点型号额定电压（kV）额定电流（A）断流容量（MVA）最大分断电流有效值（A）最小切断电流过电压倍数35kV电压互感器RW10-35350.5200028≤2.5Un校验开断电流：§3-5电气设备选择成果表一、电气设备选择成果表：序号设备名称型号1.主变压器SsPS-90000/2202.站用变压器S9-800/0.469 1.220kV进线断路器SW6-220Ie＝1200A2.主变220kV侧断路器3.主变110kV侧断路器SW4-110Ie＝1000A4.110kV出线断路器5.110kV母联断路器6.主变35kV侧断路器LW6-63Ie＝2500A7.35kV母联断路器8.35kV出线断路器SW8-35/1000Ie＝1000A9.站用变高压侧断路器SW2-35/1000　Ie＝1000A10.站用变低压侧断路器DW914－4000（AH－40C）Ie＝4000A11.220kV进线及主变侧隔离开关GW4-220/1000　　　Ie＝1000A12.110kV母联和主变压器侧隔离开关GW4-110D/1000　Ie＝1000AGW4－110D　Ie＝1000A13.110kV出线隔离开关14.主变35kV侧及母联两侧隔离开关GW12－35　　Ie＝4000A15.35kV出线隔离开关GW4－35　　Ie＝600A16.站用变高压侧隔离开关GW5－35D　　Ie＝600A17.站用变低压侧隔离开关HS121500/30　Ie＝1500A18.220kV进线、主变侧导体（钢芯铝绞线）LGJ-210/10　　19.21.69 1.主变110kV侧导体（钢芯铝绞线）LGJ-185/25　　2.110kV汇流母线导体（钢芯铝绞线）LGJ-185/25　　3.110kV出线导体（钢芯铝绞线）LGJ-120/40　　4.主变35kV侧引流导体(单条矩形铝导体)H×b=125×85.35kV汇流母线导体(单条矩形铝导体)H×b=125×86.35kV出线导体（钢芯铝绞线）LGJ-120/70　7.站用变高压侧引流线（钢芯铝绞线）LGJ-50/　8.站用变低压侧引流线（单条矩形铝导体）H×b=80×89.主变压器35kV侧导体用户外支柱绝缘子ZPC-35户外针式支柱绝缘子10.35kV侧母线导体用户外支柱绝缘子ZPC-35户外针式支柱绝缘子11.站用变低压出线用支柱绝缘子ZC-10户内外胶装支柱绝缘子12.220kV测量、保护用PTYDR-22013.110kV测量、保护用PTYDR-11014.35kV测量、保护用PTJDJJ-3515.220kV出线、测量保护CTLCWB2-220W16.110kV出线、测量保护CTLCWD-11017.35kV出线、测量保护CTLCW-3518.35kV电压互感器用的高压熔断器RW10－3569 69 第四章　配电装置设计配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，又开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。§4-1配电装置类型及特点配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式。屋外配电装置，根据电器和母线布置的高度，又可分为中型、半高型和高型。中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面上安全活动；中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。高型和半高型配电装置的母线和电器部分装在几个不同高度的水平面上，并重叠布置。凡是将一组母线与另一组母线重叠布置的称为高型配电装置。如果仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置，则称为半高型配电装置。由于高型和半高型配电装置可大量节省占地面积，因此，高型和半高型布置得到较广泛的应用。配电装置按装设地点分屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式。一、各种类型配电装置的特点1、屋内式配电装置的特点：①、屋内配电装置允许安全净距小，可分层布置，使占地面积小；②、维护、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；③、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量；④、房屋建筑投资较大；2、屋外式配电装置的特点：①、土建工作量和费用较小，建设周期短；②、扩建比较方便；69 ③、相邻设备间距较大，便于带电作业；④、占地面积大；⑤、受外界环境影响，设备运行条件差，须加强绝缘；⑥、不良气候对设备维修和操作有影响；3、成套式配电装置的特点：①、电器布置在封闭、半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；②、所有电气元件已在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；③、运行可靠性高，维护方便；④、耗用钢材较多，造价较高；二、配电装置的基本要求配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况和环境条件，因地制宜、节约土地、并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35kV及以下的配电装置宜采用屋内式；110kV及以上多为屋外式。配电装置应满足以下基本要求：1）、配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，如节约土地等。2）、保证运行可靠。按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离；3）、便于检修、巡视和操作；4）、在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价；5）、安装和扩建方便。6）、配电装置的最小安全距离220kV屋外配电装置的安全净距69 符号A1A2B1B2CD安全净距（㎜）180020002550190043003800三、设计的基本步骤：（1）、根据配电装置的电压等级、电器的形式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境条件等因数选择配电装置的形式；（2）、拟订配电装置的配置图；（3）、按照所选设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便等要求，遵照《配电装置设计技术规程》的有关规定，并参照各种配电装置的典型设计。§4-2配电装置的设计所设计变电站有220kV、110kV、35kV三个电压等级。均采用屋外方式布置，以钢筋混凝土电环形杆和镀锌钢梁组成构架。各电压等级的布置如下：220kV侧：中型配电装置，在运行、维护和检修方面的有许多优点：占地面积仅为中型的50％。本站220kV屋外配电装置优先采用中型布置。110kV侧：半高型配电装置虽节约占地面积不如中型配电装置，但运行施工条件稍有改善，所用钢材耗用也比高型配电装置少，基于此采用室外中型布置。35kV侧：35kV部份在运行中操作较为频繁，故障率高，维修机会增加，而因本站没有对地点进行限制，为了便于站内设备的操作、维修，采用户外普通中型布置。主变压器下设贮油池，其尺寸比主变外廓大1m，池内铺设厚度不小于25cm的鹅卵石层。为运输和消防的需要，在主要设备近旁铺设宽3m的行车道。第五章防雷保护设计§5-1变电站防雷概述变电站是电力系统的枢纽网络，一旦发生雷害事故，往往导致变压器等重要电气设备的损坏，并可能造成全站对外送电，严重影响电网和电站的安全和经济效益。所以变电站的防雷保护必须很可靠。69 电气设备在运行过程中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能产生振荡，积聚而引起的内部过电压两种。雷电过电压又可分为直击雷过电压，感应雷过电压和侵入雷电波过电压三种；内部过电压分工频过电压，谐振过电压和操作过电压。为保证电力设备和人身的安全，电气设备宜接地或接零。发电厂、变电所的直击雷过电压保护，可采用避雷针、避雷线、避雷带和钢筋焊接成网等。一、下列设施应装设直击雷保护装置：1.屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道。2.烟囱、冷却塔和输煤系统的高建筑物。3.油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装卸油台、大型变压器修理间、易燃材料仓库等建筑物。4.乙炔发生站、制氢站、露天氢气罐、氢气罐储存室、天然气调压站、天然气架空管道及其露天贮罐。5.多雷区的列车电站。6.微波塔机房和大型计算机房。7.雷电活动特殊强烈地区的主厂房、主控制室和高压屋内配殿装置室。8.无钢筋的砖木结构的主厂房。二、可不装设直击雷保护装置的设施：1.发电厂有钢筋结构的主厂房，主控制室和配电装置室。为保护其它设备而装设的避雷针，不宜装在独立的主控制室和35KV及以下的高压屋内配电装置室的顶上。2.已在相邻高建筑物保护范围内的建筑物或设备。3.发电厂的煤厂三、直击雷保护的措施：1、对主厂房需装设的直击雷保护，或为保护其他设备而在主厂房上装设的避雷针，应采取如下措施：（1）加强分流：用扁钢将所有避雷针水平连接起来，并与主厂房柱内钢筋焊接成一体。在适当地方接引下线，一般应每隔10～20m引一根。引下线数目尽可能多些。69 防止反击：设备的接地点尽量远离避雷针接地引下线的入地点；避雷针接地引下线尽量远离电气设备；为了防止引下线向发电机回路发生反击而可能危及发电机绝缘，宜在靠近避雷针引下线的发电机出口处装设一组避雷器。装设集中接地装置：上述接地应与总接地网连接，并在连接处加装集中接地装置，其工频接地电阻应不大于10。（2）主控制楼（室）或网络控制楼及屋内配电装置直击雷的保护措施：1）若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地。2）若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地。3）若结构为非导电的屋顶时，采用避雷带保护。该避雷带的网格为8～10m，每隔10～20m设引上述的接地可与总接地网连接，并在连接处加装集中接地装置，其接地电阻应不大于10。（3）峡谷地区的发电厂、变电所宜用避雷线保护（4）建筑物屋顶上的设备金属外壳、电缆外皮和建筑物金属构件，均应接地。（5）上述需装设直击雷保护装置的设施，其接地可利用发电厂、变电所的主接地网，但应在直击雷保护装置附近装设集中接地装置。（6）对于六氟化硫全封闭变电所，不需要专门设立避雷针、避雷线，而是利用六氟化硫全封闭组合电器的金属筒作为接闪器，并将其接地即可．对其引出线敞露部分或混合变电所中的露天母线等，则应设避雷针、避雷线予以保护。。因线路落雷比较频繁，所以沿线路侵入的雷电波是造成变电压站雷害事故的主要原因。由线路侵入的雷电波电压受到线路绝缘的限制，其峰值不可能超过线路绝缘的闪络电压。但线路绝缘水平比发电厂电气设备的绝缘水平高。若不采取专门的防护措施，势必造成电气设备的损坏事故。对入侵波防护的主要措施是在变电站内安装避雷器以限制电气设备上的过电压峰值，同时在变电站的出线段上采取辅助措施以限制流过避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。一、避雷针的配置原则69 （一）电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω的地区，宜装设独立的避雷针。（二）独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。（三）35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。（四）在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点的距离很难达到不小于15m的要求。二、避雷器的配置原则（一）配电装置的每组母线上，应装设避雷器。（二）旁路母线上是否应装设避雷器，应根据在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。（三）220kV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。（四）220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（五）三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器。（六）110kV～220kV线路侧一般不装设避雷器。§5-2避雷器的选择为了防止雷电侵入波损坏电气设备，应从两方面采取保护措施：①在变电站各级电压母线上安装避雷器；②220kV、110kV架空线路上装设防雷线。69 无间隙氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护设备。在正常运行电压时，氧化锌电阻阀片呈现极高的电阻，通过它的电流只有微安级。当系统出现危害电气设备的过电压时．它具有优良的非线性特性和陡波响应特性，使其有较低的陡坡残压和操作波残压。在绝缘配合上增大了陡波、操作波下的保护裕度。氧化锌避雷器特别适用于多回线路、电容器组、电缆等波阻抗低的系统。氧化锌电阻片线性系数高达30一50，在标称电流动作负载时无续流,吸收的能量少，大大改善了避雷器耐受多重雷击的能力。此外，它的通流能力大，耐受暂时工频过电压的能力强。因此此次设计各电压等级皆采用氧化锌避雷器。一、避雷器的选择和校验根据被保护设备的绝缘水平和使用条件，选择避雷器的型式、额定电压等，并按照使用情况校验所选避雷器的灭弧电压和工频放电电压等。即：（1）、灭弧电压：＞；（2）、工频放电电压下限：；（3）、工频放电电压上限：＞和残压：＜。氧化锌避雷器的选择及结果表型号安装地点系统额定电压有效值(kV)技术参数避雷器额定电压(kV)雷电冲击电流下残压（不大于（kV）操作冲击电流下残压（不大于（kV）外形尺寸（Ф外径×高mm）Y10W1—228/565220kV进线和主变220kV侧220228520565Ф320×2670Y10W1—108/268110kV出线和主变110kV侧108110295268Ф320×2670Y10W1—42/12635kV母线、出线3542____126Ф310×975§5-3避雷针的设计根据5-1节防雷所述，为防止雷电波直击变电所设备及其架构、电气建筑物，本站直击雷防护在变电所四角设四支等高避雷针联合保护，冲击接地电阻不超过10Ω。根据设计所给的220kV进线2回、110kV出线4回，35kV出线6回。220kV进线69 间隔间距离按12m考虑、110kV出线间隔间距按9m、35kV出线间隔间距按7m考虑，全站电气设备最高点220kV龙门架高度14m。为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气距离Sk不宜小于5m，独立避雷针接地装置与地网之间的地中距离Sd不宜小于3m，为避免反击，避雷针应距变电所5m，则相邻避雷针的间距为：b=6×7+10=52m，a=4×9+5=41m，保护范围按b×a＝50×40米考虑。设变电站避雷针高度h＝30米独立避雷针四座，分设于变电站场地角，保护范围计算如下：（1）、单支避雷针保护范围变电站最高构架为220kV龙门架，高度14米，变电站保护高按此高度设计，可以保证全站的有效防雷。（时，P=1）（2）、两针间保护范围的确定1#—2#针间距离D=50m两针间的最低保护高（米）两针间保护高平面上的最小宽度（米）2#—3#针间距离D=40m两针间的最低保护高（米）两针间保护高平面上的最小宽度69 （米）1#—3#针间距离m两针间的最低保护高（米）两针间保护高平面上的最小宽度（米）从以上计算可知四座避雷针保护最低点为h03=20.86米＞hx=14，则有h03－hx＝6.86米，从而避雷针高度可确定为30－6＝24米，此时可有：h01=16.86mbx1=2.86mh02=18.29mbx2=4.29mh03=14.86mbx3=0.86m变电站共设置有避雷针四座，按矩形方式布置，由以上1#、2#、3#针之间保护范围的计算结果可以看出，三针两两间保护高hx平面内最小宽度rx均大于零。而1#、3#、4#针两两间保护高hx平面内最小宽rx与1#、2#、3#针相同，因此，所设四基24米高避雷针可以保护整个变电站。变电站避雷针保护范围见图02。69 §5-4内部过电压一、工频过电压工频过电压常发生在故障引起的长线切合过程中，幅值不高，在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，约为工频电压的1.73倍，在中性点直接接地系统中一般不允许超过1.5倍。工频过电压持续时间较长，对电气设备绝缘及运行有影响。工频过电压对220kV及以下电网的电气设备没有危险，本设计变电站不作考虑。二、操作过电压在发生故障时或操作时，电网中的电容、电感等储能元件工作状态发生突变，产生充电再充电或能量转换的过渡过程，电压强制分量叠加以暂态分量形成操作过电压。其作用时间在几毫秒到数十秒之间，一般不超过4倍工频电压。本设计不作要求三、谐振过电压保护在一定电源的作用下，电网中的电感、电容元件受到操作或故障的激发，使得某一自由振荡频率与外加强迫频率相等，形成周期性或准周期性的剧烈振荡，电压振幅急剧上升，出现严重谐振过电压。这种过电压持续时间较长，甚至可以稳定存在，直到破坏谐振条件为止。谐振过电压可在各级电网中发生，危及绝缘、烧毁设备，破坏保护设备的保护性能。为限制35kV不接地系统产生的谐振过电压，在35kV电压互感器高压侧中性点上装设消谐装置。型号：RXQ1-35§5-5接地设计全站设主接地网和避雷针接地网。主接地网以水平接地带为主、垂直接地体为辅且边缘闭合的复合接地网。网内设置井字型均压带，在避雷器和主变压器附近设置集中的接地极以利雷电冲击波散流。主接地网的接地电阻在任何时候不应大于0.5Ω（满足综自要求），如不满足要求则需采取化学等降阻措施。69 避雷针设独立的接地网，以垂直接地体为主，辅以水平条带，接地电阻不大于10Ω。如不满足可利用接地带接入主接地网，但接地带地中距要求大于15米。水平接地带采用50mm×6mm的热镀锌扁钢，垂直接地体采用63×63×6mm的热镀锌角钢。接地体间凡焊接处应作防腐处理。第六章继电保护配置继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。69 §6-1继电保护的基本任务自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行；反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发信号，减负荷或跳闸。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。动作于跳闸的继电保护，在技术上应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。此外，还应考虑从国民经济的整体利益出发，按被保护元件在电力系统中的作用和地位来确定保护方式。而不能只从保护装置本身的投资来考虑，这是因为保护不完善或不可靠而给国民经济造成的损失，一般都远远超过即使是最复杂的保护装置的投资。同时还要注意，对较为次要电气元件，也不应该装设过于复杂和昂贵的保护装置。§6-2继电保护配置根据设计任务书和继电保护设计技术规程要求，本次所设计变电站电气设备继电保护和自动装置配置情况如下一、主变压器继电保护1、主保护纵差保护：作为变压器的主保护，反应变压器外部故障，如绝缘套管及其引出线上发生的单相接地短路等，动作于跳主变三侧。瓦斯保护：作为变压器的主保护，反应变压器内部故障，如油箱内匝间短路、及油面降低等，轻瓦斯保护动作于发信，重瓦斯动作于跳主变三侧。主保护动作于无时限切除三侧断路器。2、后备保护220kV侧复合电压闭锁过电流保护（双时限），以较短的时限跳桥连断路器，较长的时限跳线路断路器、主变中、低压侧断路器。保护区延长作为中、低压侧母线后备保护。69 防止变压器外部相间短路并作为差动和瓦斯保护的后备的过电流保护动作于跳主变三侧断路器220kV中性点直接接地零序过流保护，第一时限跳高压侧，第二时限跳三侧。220kV中性点不直接接地零序过流保护，第一时限跳高压侧，第二时限跳三侧。110kV侧复合电压闭锁的方向过电流保护，带时限跳三侧断路器。防止变压器外部相间短路并作为差动和瓦斯保护的后备的过电流保护，第一时限跳分段断路器，第二时限跳本侧断路器。保护区延长作为该电压等级出线后备保护。35kV侧复合电压闭锁的方向过电流保护，带时限跳三侧断路器。防止变压器外部相间短路并作为差动和瓦斯保护的后备的过电流保护，第一时限跳分段断路器，第二时限跳本侧断路器。保护区延长作为该电压等级出线后备保护。3、发信保护过负荷保护：主变压器三侧均装设动作于发信的过负荷保护，轻瓦斯保护、温度异常、压力异常动作于发了预告信号。4、其他保护：如主变油面温度高绕、组温变高作用于延时发信号，达到时定时限时跳主变三侧。二、母线继电保护：220kV、110kV母线保护1、母差保护：母线的主保护，反映母线相间故障，作用于无时限跳母线两侧断路器及母联断路器。2、复合电压起动的过电流保护：母线的后备保护，作用于延时跳母线两线两侧断路器及母联断路器。3、电流回路断线闭锁保护：在电流互感器二次回路断线时发出信号。4、断路器失灵保护：后备保护，在断路器拒动时起动，其动作时间大于断路器跳闸时间及保护装置返回时间之和，作用于跳闸。（仅220kV装设）三、线路继电保护69 （一）220kV线路保护：1、闭锁式高频保护：输电线路主保护，全相运行条件下能正确反应各种不对称短路。在三短路时，只要不对称时间大于5—7ms，保护可以动作，作用于线路断路器跳闸。2、三段式距离保护：输电线路主保护，反映输电线路相间故障，根据故障点距变电站距离的远近选择相应的运作段及时限，作用于线路断路器跳闸。3、零序保护：输电线路主保护，反映输电线路单相故障，根据故障电流的大小来动作。4、断路器失灵保护跳闸（二）、110kV线路保护：1、三段式距离保护：输电线路主保护，反映输电线路相间故障，根据故障点距变电站距离的远近选择相应的运作段及时限，作用于线路断路器跳闸。2、零序保护：输电线路主保护，反映输电线路单相故障，根据故障电流的大小动作。（三）、35kV线路保护：1、限时电流速断：当线路上的电流超过一定的允许值，该保护立即动作切除故障，跳开断路器。2、过流保护：当线路发生相间故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，有选择性的切除故障线路。四、其它保护1、站用变设速断、过流保护动作于跳开回路高压侧断路器；五、安全自动装置1、自动重合闸装置220kV装设综合自动重合闸，110kV、35kV线路设置检查同期或检查无电压三相一次重合闸；2、自动低频减载装置69 根据系统需要，110kV、35kV馈线线路上装设自动低频减载装置。3、自动故障记录装置根据系统需要，220kV、110kV、均装设自动故障录波记录装置。4、35kV不接地系统母线设小接地选线装置。§6-3继电保护的配置图绘制见附图03所示。69 结　论本设计牢牢把握住给定的原始参数并严格遵照设计任务书的要求，按照科学的流程和步骤进行了各方面的论述和计算，完成了一个变电站主要部份的初步组合。在实施过程中，力求印证相关专业知识和基本原理并紧密结合工程实际。对主变和站用变的选择、短路电流计算、电器和导体的选择校验等需要定量分析的部分力求做到精确细致，对配电装置的设计、继电保护配置等只做了定性分析，但也力求做到论证严密，论据可靠。在知识的提炼和糅合、总结上得到了提高上，取得了较大的收益。本次设计在指导老师的悉心指导，避免了许多失误和错漏，节约了设计时间。本设计成果距离工程实际要求还相差甚远，要想有自己作品被采用的可能还需付出长远的努力。不足之处请老师多多批评指正。69 总结与体会我国电力工业飞速发展，给云南电网带来了前所未有的发展机遇和挑战，电力体制改革为我们每一个电力人提供了广阔的表演舞台，但同时超高压、远距离、大电网等所带来的一系列问题，也切实需要一批懂理论、有实践经验的电力人来驾御这个飞速发展的电网。三年的大学的课程恰好给我提供了又一次理论提高的机会，特别是毕业设计，使我对电力系统又有了新的认识，如何运用所学的知识解决实际工程技术问题的方法，为我能成为驾御飞速发展电网的电力人增加了一个重要的砝码。这次毕业设计前前后后历时一月，期间听课、请教、查资料、计算、论述、绘图、修改、作电子文档等等，想起来历历在目。回顾这些，虽然有些辛苦，但收益却很大，具体总结起来有以下几点：1、“温故且知新”，长期以来由于所从事的工作虽然没有离开专业，但许多只是概念性的，通过此次设计，查阅了许多专业书籍和文献，有些是曾学过的，有些是未曾好好学的。学过的又温习巩固了一下，没好好学过的则凡是要用到的都认真自学，明白了其所以然。2、学以致用，通过毕业设计的锤炼，逼迫着自己把所学用到实际的工作应用中去，学会了把所学的知识与工程有机地结合起来。3、能力得到了自我提高和超越，通过本次设计，可较为系统的掌握电力系统的相关专业知识，学会系统地、更加全面的考虑问题。建立了较为深刻的工程概念，体会到一种“合纵连横”的感觉。1、增长了见识，更加了解工程设计的过程及目的：即初步可行性研究——协助编制项目建议书——可行性研究；——协助编制设计任务书；(5)初步设计——施工图设计。本次进行了初步设计，按设计任务书给出的条件，做出设计说明书（含计算书）并绘制了前期图纸，为以后的进一步学习和工作打下了坚实的基础。谢　辞毕业设计即将结束，我衷心的感谢在设计期间给予指导、帮助和支持的各位老师、同学和朋友，尤其是单老师，是他69 对知识的综合运用、对新知识的学习、解决工程问题认真劲感染了我，在他耐心的指导下，很多知识由不懂变得清晰，由陌生边得熟悉，使我受益匪浅。同时使自己在精神和品质方面的锻炼有了进一步的提高，对工程与社会、经济、文化、环境等关系的认知也更深了一层。同时，也要感谢认真评阅我的毕业论文，仔细对我提问的教师，让我对课题有了更深层次的认识。最后，更要感谢同事们，没有彼此交换思想的讨论也就没有论文的产生，从他们身上我学到了很多东西，取别人之长补己之短，相处是愉快的，也是受益匪浅的。衷心的感谢！69 参考文献1.水利电力部西北电力设计院编，电力工程电气设计手册（电气一次部分）[M]，北京：水利电力出版社，1994.2.水电站机电设计手册编写组.水电站机电设计手册（电气一次）[M].北京：水利电力出版社，1982.3.电力工业部西北电力设计院编.电力工程电气设备手册（电气一次部分）[M]，北京：中国电力出版社，1998.4.电力工业部电力规划总院编.电力系统设计手册[M]，北京：中国电力出版社，1998.5.丁毓山.发电厂设计（10~220kV）[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1993.6.丁毓山、雷振山.中小型发电厂实用设计手册[M]，北京：中国水利水电出版社，2000.7.中国计划出版社编.电气标准规范条文说明汇编[S].北京：中国计划出版社，1999.[1]熊信银，朱永利，范锡普著.发电厂电气部分（第三版）.北京：中国电力出版社，2004.8.范锡普主编.发电厂电气部分（第二版）.北京：水利电力出版社，1995.9.陈珩编.电力系统稳态分析(第三版).北京：中国电力出版社，2007.10.李光琦编.电力系统暂态分析(第三版).北京：中国电力出版社，2007.11.电力工业部西北电力设计院《电力工程电气设备手册1》电气一次部分上册中国电力出版社199812.电力工业部西北电力设计院《电力工程电气设备手册1》电气一次部分下册中国电力出版社199813、西北电力设计院《电力工程电气设计手册》14.东南大学《电机学》15.、东南大学《电力系统稳态分析》《电力系统暂态分析》16.天津大学《电力系统继电保护原理》17.上海市电子电器技术协会《常用高低压电器手册》18.、四川出版社《供电实用手册》19、华北电力学院主编《电力系统故障分析》20、重庆大学《高电压技术》69'