110kV变电站设计毕业论文.docx

'110kV变电站设计毕业论文目录第一章绪论.......................................................................................................................................31.1变电站设计的原因和目的以及原则..................................................................................31.2变电站的基本情况..............................................................................................................31.2.1原始资料....................................................................................................................31.2.2所选地址及环境........................................................................................................4第二章负荷计算及变压器选择.......................................................................................................52.1负荷计算..............................................................................................................................52.1.1负荷资料...................................................................................................................52.1.2负荷计算...................................................................................................................52.2主变的选择..........................................................................................................................62.2.1主变压器容量和台数的确定..............................................................................72.2.2主变压器型式的确定..........................................................................................72.2.3主变压器阻抗的选择...........................................................................................82.3站用变压器的选择..............................................................................................................82.3.1站用变台数的确定..............................................................................................82.3.2站用变的容量确定..................................................................................................92.4无功补偿..............................................................................................................................92.4.1补偿作用...................................................................................................................92.4.2无功补偿容量及电容器接线方式........................................................................10第三章变电站主接线形式.............................................................................................................113.1变电站主接线的要求及原则...........................................................................................113.1.1设计要求.................................................................................................................113.1.2设计原则.................................................................................................................123.2变电站主接线形式的选取...............................................................................................133.2.1110kV侧主接线方案选取.....................................................................................133.2.235kV侧主接线方案选取........................................................................................153.2.310kV侧主接线方案选取.......................................................................................16第四章短路电流的计算.................................................................................................................194.1短路电流计算的目的........................................................................................................194.2短路电流计算....................................................................................................................194.2.1各元件电抗计算及等值电路图............................................................................194.2.2110kV母线侧短路电流的计算..............................................................................214.2.335kV母线侧短路电流的计算................................................................................214.2.410kV母线侧短路电流的计算................................................................................22第五章电气设备的选择.................................................................................................................255.1电气设备选择的一般原则...............................................................................................255.2载流导体的选择................................................................................................................255.3断路器和隔离开关的选择...............................................................................................285.4电流互感器的选择............................................................................................................351 5.5电压互感器的选择............................................................................................................375.6高压熔断器选择................................................................................................................38第六章配电装置.............................................................................................................................396.1配电装置概述....................................................................................................................396.2变电站各电压等级采用的配电装置...............................................................................396.2.1110kV配电装置......................................................................................................396.2.235kV-10kV配电装置...............................................................................................40第七章接地及接地网的设计........................................................................................................407.1允许接地电阻的计算（变电站接地电阻的设计）........................................................417.2允许接触电势及跨步电势的计算....................................................................................417.3接地电阻的计算.................................................................................................................427.3.1单根接地体接地电阻的计算.................................................................................427.3.2变电站接地网电阻的计算.....................................................................................427.3.3接触电势Ej及跨步电势Ek的计算........................................................................43第8章防雷设计.............................................................................................................................458.1防侵入波设计.....................................................................................................................458.2防直击雷用避雷针的设计................................................................................................458.2.1单根避雷针的计算.................................................................................................468.2.2多根避雷针保护范围的计算.................................................................................46第九章变电站设计投资概算及变电站年运行费用的计算........................................................479.1变电站投资概算.................................................................................................................479.2电站的年运行费用计算....................................................................................................48总结...................................................................................................................................................50致谢...................................................................................................................................................51参考资料...........................................................................................................................................522 第一章绪论变电站是电力系统的重要组成部分它直接影响整个电力系统的安全与经济运行是联系发电厂和用户的中间环节起着变换和分配电能的作用。1.1变电站设计的原因和目的以及原则毕业设计是本专业教学计划中的重要环节。此次毕业设计的目的是通过变电所设计实践综合运用所学知识贯彻执行我国电力工业有关方针政策理论联系实践锻炼独立分析和解决电力工程设计问题的能力。该变电站主要是为营口市开发区盼盼工业园区供电和服务的,并支持当工农业的持续发展使初具规模的旅游事业上一新台阶改善和提高该境内人民的物质和文化生活。本变电所属新建110kV区域性终端变电站,主要满足该地区工业用电。变电站的设计应根据工程的5—10年发展规划进行做到远近结合、以近为主正确处理近期建设与远景发展的关系适当考虑扩建的可能性。必须从全局出发、统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件结合国情合理地确定设计方案必须节约用地的原则。本站的设计是在国家和地方的规划下进行的是以设计任务书为依据以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳结合工程实际情况在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下兼顾运行、维护方便尽可能地节省投资、就近取材力争设备元件和设计的先进性与可靠性。1.2变电站的基本情况1.2.1原始资料为满足城镇负荷日益增长的需要提高对用户供电的可靠性和电能质量,根据系统发展规划拟建设一座110/35/10kV的区域性终端变电站、设计原始资料要求如下:1)电压等级：110/35/10kV2）设计容量：拟设计安装两台主变压器。3）进出线及负荷情况3 ①110kV侧，110kV侧进出线共4回,其中两回为进线，最大负荷利用时间为4200h。②35kV侧，35kV侧出线共4回，最大负荷利用时间为4000h。③l0kV侧，l0kV侧出线共计8回，无电源进线最大负荷利用时间为5000h。④系统阻抗值为S=100MVA时的值。1.2.2所选地址及环境变电站位于城市的工业区附近，交通运输方便，海拔400M，地势平坦，公路交通方便，无污染源，夏季最高温度零上38度，冬季最低气温为-15度，年平均气温为零上15度，最大风速为20m/s，覆冰厚度为5mm，土壤电阻率为<50Ω，冻土厚度为0.7m，主导风向，夏季为东南风，冬季为西北风。4 第二章负荷计算及变压器选择2.1负荷计算2.1.1负荷资料站用电负荷见表2-1，变电站主要负荷见表2-2表2-1站用电负荷统计序号名称负荷值(kW)功率因数1主充电机250.882浮充电机4.50.853主变通风0.150.734蓄电池及装置通风30.885检修间实验160.86载波远动0.960.697照明208采暖及其他16表2-2变电站负荷统计电压等级线路功率因数最大负荷值(MW)化工厂0.916.54铝厂0.876.5335kV水厂0.885.05钢厂0.855.57机械厂0.922.04齿轮厂0.891.75电台0.871.92纺织厂0.861.8810kV食品加工厂0.931.93木材厂0.881.48皮革厂0.881.74自来水厂0.91.762.1.2负荷计算负荷计算采用：需用系数法计算电力负荷。公式如下：22PKP；QPtan；SPQ；IS/3UcadNEcacacacacacacaN最大负荷时：1、35KV出线侧负荷计算QPtan=6.54tan(arccos0.91)=2.98L1L15 QPtan=6.53tan(arccos0.87)=3.70L2L2QPtan=5.05tan(arccos0.88)=2.72L3L3QPtan=5.57tan(arccos0.85)=3.45L4L42、10kV出线侧负荷计算""QPtan=2.04tan(arccos0.92)=0.87L1L1""QPtan=1.75tan(arccos0.89)=0.90L2L2""QPtan=1.92tan(arccos0.87)=1.09L3L3""QPtan=1.88tan(arccos0.86)=1.12L4L4""QPtan=1.93tan(arccos0.93)=0.76L5L5""QPtan=1.48tan(arccos0.88)=0.80L6L6""QPtan=1.74tan(arccos0.88)=0.94L7L7""QPtan=1.76tan(arccos0.90)=0.85L8L8于是母线侧的总负荷为："PcmaxKD1PcKD2Pc=0.85(6.54+6.53+5.05+5.57)+0.8(2.04+1.75+1.92+1.88+1.93+1.48+1.74+1.76)=31.74MW"QcmaxKD1QcKD2Qc=0.85(2.98+3.70+2.72+3.45)+0.8(0.87+0.90+1.09+1.12+0.76+0.800.94+0.85)=16.78Wvar则系统的计算负荷为：最大运行方式下：2222SPQ31.7416.78=35.9MVAcmaxcmaxcmax2.2主变的选择主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。以下分别根据本次设计进行详细的阐述。6 2.2.1主变压器容量和台数的确定主变压器的容量一般按变电所建成5-lO年的规划负荷选取,并适当的考虑到远期10-20年的负荷发展。再者,可根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站,应考虑当一台主变故障或检修停运时,其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内,应能保证用户的一级和二级负荷,一般性变电所,应能保证全部负荷的70%。2222根据负荷计算：SPQ31.7416.78=35.9MVA，主变压器cmaxcmaxcmax的台数，对于大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。故选择两台31500kVA主变压器。2.2.2主变压器型式的确定变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的变电所均应选用三相变压器，对具有三种电压的变电所，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上时，采用三绕组变压器，本变电站变压器各侧绕组的功率均已达到了总容量的15%，故选三相三绕组变压器。(1)绕组连接方式选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形。如何组合要根据具体工程来确定，我国ll0kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接35k，采用Y连接35kV以下电压等级、变压器绕组都采用△连接，所以本变电所主变压器绕组连接方式为Y/Y/。0(2)调压方式的选择普通型的变压器调压范围很小,仅为±5%而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如逆调压)时,仅靠调整普通变压器的分接头就无法满足要求,有载调压它的调整范围较大,一般在15%以上。而且，既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现。因此选用有载调压变压器。7 2.2.3主变压器阻抗的选择对于三绕组变压器目前在制造上有两种基本的组合方式即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、所以高、低压侧阻抗最大。根据以上综合比较所选主变压器的特性数据如下:形式:SFSZL—31500/ll0；各侧容量比为：100/l00/507连接组别号：Y，yn0，d11n调压范围为：高压ll0±8×1.25%kV中压38.5±2×2.5%kV低压10.5kV阻抗电压为：高—中：10.5高—低：18中—低：6.5结构形式为：降压结构空载损耗(kW)：50.3负载损耗(kW)：175空载电流(%)：1.42.3站用变压器的选择变电所的所用电是变电所的重要负荷。因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。2.3.1站用变台数的确定一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用。如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。8 2.3.2站用变的容量确定所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近似计算：22PKP；QPtan；SPQ；IS/3UcadNEcacacacacacacaN2222根据负荷计算：SPQ31.7416.78=78.041KVAcmaxcmaxcmax型号:SL—80/l0；容量：80kVA7连接组别号：Y，yn0调压范围为：高压±5%中压38.5±2×2.5%kV阻抗电压为(%)：4结构形式为：降压结构空载损耗(kW)：270负载损耗(kW)：1650空载电流(%):2.42.4无功补偿无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。无功补偿方式有两种，即高压集中补偿和低压分散补偿本所是地区变电所采用10kV侧补偿方式，补偿装置分类：串联补偿装置和并联补偿装置。2.4.1补偿作用(1)对110kV及以下电网中的串联电容补偿装置,用以减少线路电压降,降低受端电压波动,提高供电电压,在闭合电网中,改善潮流分布,减少有功损耗。(2)在变电所中,并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧,对调相机,并联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压器并接于需补偿无功的变电所、换流站的母线上,也可连接在变电所110kV电压母线上。(3)补偿装置设置于发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站中大部分连接在这些厂站母线上,也有的补偿装置是关联或串联在线路上。9 2.4.2无功补偿容量及电容器接线方式本设计采用并联电容器作为无功补偿装置。(1)无功补偿装置容量的确定现场经验一般按主变容量的10%-15%来确定无功补偿装置的容量。此设计中主变容量为31500KVA故并联电容器的容量为:3150KVA—4725KVA为宜,在此设计中取4725KVA。(2)并联电容器装置的接线并联电容器装置的基本接线分为星形(Y)和三角形()两种。经常使用的还有由星形派生出来的双星形。在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。本设计采用双星形接线。因为双星形接线更简单,而且可靠性、灵敏性都高对电网通讯不会造成干扰,适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。中性点接地方式:对该变电所进行无功补偿。主要是补偿主变和负荷的无功功率。因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。10 第三章变电站主接线形式3.1变电站主接线的要求及原则3.1.1设计要求电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证。通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。(1)可靠性对于一般技术系统来说,可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统,其可靠性用可靠度表示,即主接线无故障工作时间所占的比例。主接线可靠性的具体要求:1路器检修时。不宜影响对系统的供电。②断路器或母线故障。以及母线或母线隔离井关抢修时,尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对I、II类负荷的供电。2量避免发电厂或变电站全部停电。3装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求。(2)灵活性①调度灵活,操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路,灵活的调配电源和负荷,满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。②检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。③扩建方便。在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。(3)经济性11 可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾。即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。①投资省。主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资，应适当限制短路电流，以便选择轻型电器设备，对110kV及以下的终端或分支变电所，应推广采用直降式[110/(6-l0)kV]变电所和质量可靠的简易电器(如熔断器)代替高压断路器。②年运行费小。年远行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起。因此，要合理地选择变压器的型式、容量、台数。③占地面积小。主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地相节省构架、导线、绝缘子及安装费用。④在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。3.1.2设计原则(1)变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。(2)在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，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、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。(3)6-10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式线路在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。(4)110-220kV配电装置中，线路在4回以上时一般采用双母线接线。(5)当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。12 3.2变电站主接线形式的选取3.2.1110kV侧主接线方案选取设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.3条和第3.2.4条：110kV线路为六回及以上时，宜采用双母线接线，在采用单母线，分段单母线或双母线的35—ll0kV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。故预选方案为：双母接线和双母线带旁母接线。方案一、双母线接线如图3-1图3-1双母线接线1、优点(1)供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组导线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关只停该回路。(2)调度灵活。各个电源和各个回路负荷可任意切换，分配到任意母线上工作能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。(3)扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置以致连接不同的母线时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。13 (4)便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2、缺点(1)增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关。(2)当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。3、适用范围(1)6—l0kV配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。(2)35—63kV，回路总数超过8回，或连接电源较多，回路负荷较大时。(3)ll0—220kV，出线回路在5回及以上时，或当ll0—220kV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。方案二、单母线分段接线如图3-2图3-2单母线分段接线1、优点(1)用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。(2)安全性、可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。2、缺点(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间停电。14 (2)扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。(3)当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。3、适用范围(1)6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。(2)35-63KV配电装置出线回路数为4-8回时。(3)110-220配电装置出线回路数为3-4回时。方案比较：方案一相对方案二调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。所以当该母线或母线隔离开关故障或检修时该母线上的回路不需要停电保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。而且方案一在扩建时比方案二方便，在有双回架空线时也不会导致出线交叉跨越。通过对以上两种方案比较结合现代科学进步新型断路器的停电检修周期延长，没有必要考虑停电检修断路器，结合经济建设的需要。在满足要求的前提下，尽可能节约设备的投资故待设计的变电所110kV接线选取方案一，双母线接线，即能满足要求。3.2.235kV侧主接线方案选取根据任务书要求，35kV侧进出线共6回，本期4回，每回最大负荷7500KVA。同样本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第23条：35kV—60kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线为2回以上时，一般采用单母线或分段单母线的接线。方案一、单母线分段接线如图3-3图3-3单母线分段接线1、优点15 (1)用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。(2)安全性、可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。2、缺点(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间停电。(2)扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。(3)当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。方案二、单母线接线如图3-4图3-4单母线接线由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。结论：35kV侧采用单母线分段接线。3.2.310kV侧主接线方案选取根据任务书要求，l0kV侧进出线共计6回，留两回为备用间隔，据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.5条：当变电所装有两台主变压器时，6—l0kV侧宜采用单母分段接线，线路为l2回及以上时，也可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。故预选方案为：单母线分段接线或分段单母线的接线。16 方案一、单母线分段接线如图3-5图3-5单母线分段接线1、优点(1)用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。(2)安全性、可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段，切除保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。2、缺点(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间停电。(2)扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。(3)当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。方案二、单母线接线如图3-6图3-6单母线接线由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。17 结论：10kV侧采用单母线分段接线。18 第四章短路电流的计算4.1短路电流计算的目的(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。(5)按接地装置的设计，也需用短路电流。4.2短路电流计算为选择ll0kV-35kV-l0kV配电装置的电器和导体，需计算在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，变电站用电回路共选3个短路点。即d1、d2、d3。系统为无限大容量，选S=100MVA。j4.2.1各元件电抗计算及等值电路图等值电路图及其各元件电抗计算为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的等值网络。常常采用的方法有：网络等值变换、利用网络的对称性简化、并联电源支路的合并和分布系数法四种。根据本次设计所选主接线方式和长期运行方式(两台主变压器并联运行)对网络图进行简化。绘制网络等值电路如下图4-1：19 图4-1短流计算网络等值电路图线路电抗的计算：2XXS/Ujj22XXS/U=(0.4/2)×(100/115)×40=0.06L1L1jj22XXS/U2=(0.4/2)×(100/115)×18=0.0272L2L1jj变压器电抗的计算：XU%S/100Sed1jj根据所选主变压器型号，查表得：阻抗电压分别为：U%18U%10.5U%6.5131223U%(U%U%U%)/2=(10.5+18-6.5)/2=11s1121323U%(U%U%U%)/2=(10.5+6.5-18)/2=0s2121323U%(U%U%U%)/2=(18+6.5-10.5)/2=7s3121323阻抗的标么值：XU%S/100Se=(11×100)/(100×31.5)=0.3491s1jjXU%S/100Se=02s2jjXU%S/100Se=(7×100)/(100×31.5)=0.2223s3jj20 4.2.2110kV母线侧短路电流的计算1、d点短路：U=115Kv1p等值电路如图：图4-2d点短路电流等值电路图1d点转移阻抗：1S对d点：X=0.0611L1S对d点：X=0.027221L2S、S总的转移阻抗：X=0.06//0.0272=0.018612d1短路电流标么值：I1/X=1/0.0186=53.76d1d1有名值：IIS/3U=(53.76×100)/（3×115）=26.99d1d1jp冲击值：i2.55I=2.55×26.99=68.825chd1短路容量：S3UI=3×115×26.99=5376.025d1pd1全电流最大有效值:I1.52I=1.52×26.99=41.025chd14.2.335kV母线侧短路电流的计算d点短路:U=37kV2p等值电路如图：21 图4-3d点短路电流等值电路图2d点的转移阻抗：2S对d点：X=0.0612L1S对d点：X=0.027222L2S、S对d点：X（X//X）+X+X=0.1931122d2L1L212标么值：I1/X=1/0.1931=5.179d2d2有名值：IIS/3U=(5.179×100)/（3×37）=8.081d2d2jp冲击值：i2.55I=2.55×8.081=20.607chd2短路容量：S3UI=3×37×8.081=517.878d2pd2全电流最大有效值:I1.52I=1.52×8.081=12.283chd24.2.410kV母线侧短路电流的计算d点短路:U=10.5kV3p等值电路如图：22 图4-4d点短路电流等值电路图3d点的转移阻抗：3S对d点：X=0.0613L1S对d点：X=0.027223L2S、S对d点：X（X//X）+X+X=0.3041123d3L1L213标么值：I1/X=1/0.3041=3.288d3d3有名值：IIS/3U=(3.288×100)/（3×10.5）=18.081(KA)d3d3jp冲击值：i2.55I=46.108chd3短路容量：S3UI=3×10.5×18.081=328.831d3pd3全电流最大有效值:I1.52I=1.52×18.081=27.483chd3短流计算结果统计如下表4-1所示：表4-1短流计算统计表短路形式三相短路短路点编号d1d2d3基准电流0.5021.565.499基准电压1153710.5计算电抗全标么值0.01860.19310.3041短路电流计算标么值53.765.1793.288短路电流计算有名值26.998.80118.08123 短路冲击电流68.82520.60746.108全电流最大有效值41.02512.28327.483短路容量(MVA)5376.025517.878328.83124 第五章电气设备的选择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)应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致。(3)同类设备应尽量减少器种。(4)所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、贯穿以铝铜、节约占地等国策。选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据,并经主管部门鉴定合格。(5)在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择选择并按短路情况校验其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。(6)验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计容量计算并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。(7)所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。5.2载流导体的选择本次载流导体设计包含两部分：软导体、硬导体。对于ll0kV、35kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用软导体，对于l0kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用硬导体。下面分别进行选取:(1)110KV侧①110kV侧主母线对于ll0KV侧主母线按照发热选取，本次设计的110kV侧的电源进线为两回，一回最大可输送60000kVA负荷，最大持续工作电流按最大负荷算：I1.05I1.05S/3U=（1.05×60000）/（3×110）=330.66(A)gmaxee查设备手册表选择LGJ—185/10钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。25 ②110kV侧主变压器引接线：110kV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算,按经济电流密度进行选取。I1.05I1.05S/3U=（1.05×31500）/（3×110）=173.6(A)gmaxee2T=4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为J1.2A/mm，max2SI/J=173.6/1.2=144.67(mm)jgmax查设备手册表选择LGJ—185/10钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。③110kV侧出线：110kV侧出线：I1.05I1.05S/3U=（1.05×35000）/（3×110）=192.89(A)gmaxee2T=4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为J1.2A/mm，max2SI/J=192.89/1.2=160.74(mm)jgmax查设备手册表选择LGJ—150/25钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。(2)35kV侧①35kV侧主母线对于35kV侧主母线按照发热选取，本次设计的35kV侧一回最大可输送7500kVA负荷，主变压器的容量为31500kVA，所以最大持续工作电流按最大负荷主要变压器的持续工作电流计算：I1.05I1.05S/3U=（1.05×31500）/（3×35）=545.61(A)gmaxee查设备手册表选择LGJ—185钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为552A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。②35kV侧主变压器引接线：35kV侧主变压器引接线的选择同上。③35kV侧出线：35kV侧出线：26 I1.05I1.05S/3U=（1.05×7500）/（3×35）=129.9(A)gmaxee2T=4000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为J1.24A/mm，max2SI/J=129.9/1.24=104.76(mm)jgmax查设备手册表选择LGJ-95/15钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为357A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。(3)10kV侧①10kV侧主母线I1.05I1.05S/3U=（1.05×31500/2）/（3×10）=954.79(A)gmaxee查设备手册表选择63×8单片矩形铝母平放，平放时长期允许载流量为995A。按d点短路条件校验：3热稳定的校验:C:为热稳定系数T=保护时间+全分闸时间=1.5+0.1=1.6S"222222QT(I10II)/12=1.6×(18.0812+10×18.0812+18.0812)/12=523t/2t如果短路电流切除时间T，导体的发热主要由周期分量来决定，在此情况下可1s2以不计非周期分量的影响。所以：QQ=523KASKP0查表得，当硬铝在工作温度为70C时取C=872SQK/C=266.79mmminKs22所选矩形母线63×8=504mm>266.79mm，故满足热稳定要求。动稳定的校验：取支持跨距：L=1m相间距离：a=50cm=0.5m，震动系数：=12-3-32-93截面系数：Wbh/6=8×10×(63*10)/6=5292×10m227-732M1.73iL10/8a=1.73×10(27.483*10)×1/8×0.5=32.667Nmch96M/W32.667/529210=6.17×106硬铝的最大允许应为=70×10(pa)，故能满足要求。max27 ②10kV侧主变压器引接线同10KV主母线。③10KV侧出线：I1.05I1.05S/3U=（1.05×1900）/（3×10）=115.18(A)gmaxee2T=5000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为J1.06A/mm，max2SI/J=115.18/1.06=108.66(mm)jgmax查设备手册表选择LGJ-95/15钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。5.3断路器和隔离开关的选择(1)110KV侧①110kV侧断路器的选择：d点的短路参数：1"i=68.825(kA)；II=26.99(kA)；U=110KV；cheI1.05I1.05S/3U=（1.05×60000）/（3×110）=330.66(A)gmaxee查设备手册试选LW35-l26型六氟化硫断路器。LW35—l26型六氟化硫断路器参数如下：额定电压：U=126kV；额定电流：I=3l50A；三秒热稳定电流：I=40kA；额eerw3定短路开断电流:I=31.5kA；额定峰值耐受电流：II=l00kA；额定短kdmaxdw路关合电流：100kA动稳定校验：I330.66(A)Igmaxei68.825(kA)i100(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：QQQkpnpT=保护时间+全分闸时间=0.5+0.1=0.6s"222222QT(I10II)/12=0.6×(26.99+10×26.99+26.99)/12=437.076t/2t28 "2QIT查表得：T=0.05np2Q=26.99×0.05=36.423np2Q=437.076+36.423=473.499(kAS)k222Q=IT=40×3=4800(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受k所以，所选断路器满足要求。②110kV侧隔离开关的选择：U110kVI=330.66(A)egmax查设备手册试选GW110型隔离开关，参数如下：7额定电压：U=110kV；额定电流：I=600A；动稳定电流：I=55kA；5s热稳定eedw电流：14kA动稳定校验：I413.33(A)Igmaxei23.705(kA)i55(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：2Q=51.85+4.32=56.17(kAS)d222Q=IT=40×3=4800(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受d所选隔离开关满足要求。(2)35KV侧①35kV侧断路器的选择：I1.05I1.05S/3U=（1.05×31500）/（3×35）=545.60(A)gmaxee2d点的短路参数：29 "i=20.607(kA)；II=8.081(kA)；U=35KV；che查设备手册试选ZW40.5型真空断路器。8ZW40.5型真空断路器参数如下：8额定电压：U=40.5kV；额定电流：I=2000A；三秒热稳定电流：I=20kAeerw3额定短路开断电流:I=31.5kA；额定峰值耐受电流：II=50kA；kdmaxdw动稳定校验：I545.60(A)Igmaxei20.607(kA)i50(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：QQQkpnpT=保护时间+全分闸时间=0.5+0.1=0.6s"222222QT(I10II)/12=0.6×(8.081+10×8.081+8.081)/12=39.18t/2t"2QIT查表得：T=0.05np2Q=8.081×0.05=3.265np2Q=39.18+3.265=42.445(kAS)k222Q=IT=20×3=1200(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受k所以，所选断路器满足要求。②35kV侧隔离开关的选择：U35kVI=545.60(A)egmax查设备手册试选GW35(D)型隔离开关，参数如下：14额定电压：U=35kV；额定电流：I=1250A；动稳定电流：I=40kA；2s热稳定eedw电流：16kA30 动稳定校验：I545.60(A)Igmaxei20.07(kA)i40(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：2Q=39.18+3.265=42.445(kAS)d222Q=IT=16×2=512(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受d所选隔离开关满足要求。(2)35KV侧①35kV侧断路器的选择：I1.05I1.05S/3U=（1.05×31500）/（3×35）=545.60(A)gmaxeed点的短路参数：2"i=20.607(kA)；II=8.081(kA)；U=35KV；che查设备手册试选ZW40.5型真空断路器。8ZW40.5型真空断路器参数如下：8额定电压：U=40.5kV；额定电流：I=2000A；三秒热稳定电流：I=20kAeerw3额定短路开断电流:I=31.5kA；额定峰值耐受电流：II=50kA；kdmaxdw动稳定校验：I545.60(A)Igmaxei20.607(kA)i50(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：QQQkpnpT=保护时间+全分闸时间=0.5+0.1=0.6s31 "222222QT(I10II)/12=0.6×(8.081+10×8.081+8.081)/12=39.18t/2t"2QIT查表得：T=0.05np2Q=8.081×0.05=3.265np2Q=39.18+3.265=42.445(kAS)k222Q=IT=20×3=1200(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受k所以，所选断路器满足要求。②35kV侧隔离开关的选择：U35kVI=545.60(A)egmax查设备手册试选GW35(D)型隔离开关，参数如下：14额定电压：U=35kV；额定电流：I=1250A；动稳定电流：I=40kA；2s热稳定eedw电流：16kA动稳定校验：I545.60(A)Igmaxei20.07(kA)i40(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：2Q=39.18+3.265=42.445(kAS)d222Q=IT=16×2=512(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受d所选隔离开关满足要求。(3)10KV侧①10kV侧断路器的选择：I1.05I1.05S/3U=（1.05×31500）/（3×10）=954.79(A)gmaxee32 d点的短路参数：3"i=46.108(kA)；II=18.081(kA)；U=10KV；che由于10kV选用为户内成套设备，根据厂家提供的型号，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。断路器型号为ZN63A-12/T1250A-31.5其参数如下：额定电压：U=12kV；额定电流：I=1250A；额定短路开断电流:I=31.5kA；eekd额定峰值耐受电流：II=80kA；额定短路关合电流:80kA；maxdw动稳定校验：I954.78(A)Igmaxei46.108(kA)i80(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：QQQkpnpT=保护时间+全分闸时间=1.9+0.1=2s"222222QT(I10II)/12=0.6×(18.081+10×18.081+18.081)/12=653.85t/2t"2QIT查表得：T=0.05np2Q=18.081×0.05=16.35np2Q=653.85+16.35=670.20(kAS)k222Q=IT=31.5×4=3969(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受k所以，所选断路器满足要求。②10kV侧出线断路器的选择：I1.05I1.05S/3U=（1.05×1900）/（3×10）=115.18(A)gmaxeed点的短路参数：333 "i=46.108(kA)；II=18.081(kA)；U=10KV；che由于10kV选用为户内成套设备，根据厂家提供的型号，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。断路器型号为ZN63A-12/T1250A-20其参数如下：额定电压：U=12kV；额定电流：I=630A；额定短路开断电流:I=20kA；额eekd定峰值耐受电流：II=50kA；额定短路关合电流:50kA；maxdw动稳定校验：I115.18(A)Igmaxei46.108(kA)i50(kA)chdw动稳定校验合格。热稳定校验：QQQkpnpT=保护时间+全分闸时间=1.9+0.1=2s"222222QT(I10II)/12=0.6×(18.081+10×18.081+18.081)/12=653.85t/2t"2QIT查表得：T=0.05np2Q=18.081×0.05=16.35np2Q=653.85+16.35=670.20(kAS)k222Q=IT=20×4=1600(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受k所选断路器满足要求。主变中性点隔离开关选取中性点专用型号：GW8—60型主要参数：额定电压U=110V；额定电流：I=400A；动稳定电流:I=15.5kA；eedw10s热稳定电流：4.2kA；断路器、隔离开关选取结果见表4-2表4-2断路器、隔离开关34 参数安装热稳型号额定额定动稳定地点定电电压电流电流流断LW35-126110kV侧126315010040路ZW8-40.535kV侧40.520005020器ZN63A-12/T1250-31.510kV变主侧1212508031.5ZN63A-12/T630-2010kV出线侧126305020隔GW7-110110kV侧1006005514离GW14-35(D)35kV侧3512504016开关GW8-110主变中性点60400154.25.4电流互感器的选择(1)110kV主变压器侧：I=(1.05×31500)/(3×110)=173.6(A)gmaxU=110kVe选取：LVQB-110,300/5，0.5/D/10P电流互感器参数：1秒热稳定电流：40kA动稳定电流：100kA动稳定校验：i=68.825kAi100kAchch动稳定校验合格。热稳定校验：2Q=473.499(kAS)d222Q=IT=40×1=1600(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受d35 (2)110kV进线侧：I=(1.05×60000)/(3×110)=330.66(A)gmaxU=110kVe选取：LVQB-110,400/5，0.5/5P/10P，校验同上(3)110kV出线侧：I=(1.05×35000)/(3×110)=192.89(A)gmaxU=110kVe选取：LVQB-110,300/5，0.5/5P/10P，校验同上(4)35kV主变压器侧：I=(1.05×31500)/(3×35)=545.61(A)gmaxU=35kVe选取：LZZB7-35,600/5，0.5/D/10P，电流互感器参数：短时热稳定电流：31.5kA动稳定电流：80kA动稳定校验：i=20.607kAi80kAchch动稳定校验合格。热稳定校验：2Q=42.445(kAS)d222Q=IT=31.5×1=992.25(kAS)承受rwrwQ>Q热稳定校验合格。承受d(5)35kV出线侧：I=(1.05×7500)/(3×35)=129.94(A)gmaxU=35kVe选取：LZZB7-35,300/5，0.5/D/10P，(6)10kV主变压器侧：I=(1.05×31500/2)/(3×10)=945.8(A)gmax36 U=10kVe选取：LMZ-12/1500/5电流互感器参数：雷击冲击耐受电压(kV):75短时工频耐受电压(kV):42(7)10kV出线侧：I=(1.05×1900)/(3×10)=115.18(A)gmaxU=10kVe10kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套使用的型号:LZZBJ1-12/150/5电流互感器参数：雷电冲击耐受电压(kV),755.5电压互感器的选择电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。(1)3-20kV配电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。(2)35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。(3)ll0kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。根据上述条件，选择如下：110kV母线选单相、串级式、户外式电压互感器。35kV母线选单相、户外式电压互感器。10kV母线成套设备配套电压互感器。电压互感器选择结果见表5-1所示：37 各级次额定容量额定电压(kV)安装台(VA)型号地点数辅助0.5原线圈副线圈1级3级线圈级JCC2110Kv110/0.1/20.15001000-110母线33JDJJ35kV0.1/0.1/235/3150250600-35母线33JDZJ10kV0.1/0.1/210/35080200-10母线335.6高压熔断器选择变电所35kV电压互感器和l0kV电压互感器以及所用变压器都用高压熔断器进行保护不需装设断路器保护电压互感器的熔断器需按额定电压和开断电流进行选取。IIIgmax熔丝底座I=(1.05×l25)/(3×l0)=7.58(A)gmax(1)所用变压器高压侧熔断器属成套设备选用RN-10型熔断器进行保护。1(2)35kV电压互感器选取RW-35型高压熔断器。9(3)l0kV电压互感器属成套设备，选取RN-10型高压熔断器。高压熔断器选择结2果如表5-2所示：表5-2高压熔断器额定电压额定电流最大分段型号安装地点备注(kV)(kA)电流保护电压互RW-3535KvYH350.5609感器38 保护电压互RN-1010KvYH100.5602感器第六章配电装置6.1配电装置概述配电装置是电气—次接线的工程实施。选择安装场地、布置设备、每个设备的固定、设备之间的连接。电缆沟道及运输道路的分布等问题对完成一次接线并使之具有优良的技术经济性影响极大。配电装置的设计必须满足下述基本要求：(1)安全可靠。首先应保证运行与检修人员的安全、使运行人员巡视与检修人员检修时与带电体边缘有足够的安全距离，同时还要考虑设备运输时不致与带电体之间发生放电现象。必须考虑到事故发生时限制事故扩大的措施。(2)在符合规程规定的条件下，与国家经济发展相同步，改善运行与检修的条件。(3)防震、防污。我国部分地区属地层地区，因此应考虑防震措施。以确保电力系统的安全，发生地层灾害时迅速恢复电力供应对保护人民的安全，恢复生产具有十分重要的意义。配电装置应防止电厂自身及周围工厂排废的污染，应根据污秽等级确定扩大屋内配电装置使用的电压等级(一般清洁地区跟用于35kV及以下电压级)或采取其它的措施。(4)考虑扩建。热电厂和变电站往往需要扩建，除近期已确定的扩建工程外，在可能的情况下，应为尚难预料的远期扩建留有余地。(5)节省投资，减少占地。在保证前述四项要求的前题下，依靠精心设计，使用经实践证明可靠的新技术、新材料以降低投资和减少占地。在土地紧张的情况下，占地可能成为设计配电装置的主要制约因素。6.2变电站各电压等级采用的配电装置6.2.1110kV配电装置采用户外双列布置，进线采用悬挂式软母线，进出线架构高10米间隔宽度39 均8米，母线及进出线相间距离为2.2米。6.2.235kV-10kV配电装置采用双层屋内配电装置，10kV在一楼，采用CP800型中置式金属铠装高压开关柜，单母线分段，双列布置，10kV出线均为电缆出线。35kV在二楼，采用KYN-35Z型金属铠装高压开关柜，单列布置，35kV均为架空进出线。第七章接地及接地网的设计接地就是把电气设备的某一部分通过接地装置与大地连接起来。接地又分为工作接地和保护接地，工作接地是电力系统正常工作需要的接地，如大接地电流系统中性点接地。保护接地是在故障情况下可能呈现危险对地电压的金属部分接地，如电力设备的金属外壳必须接地。图7.1变电站平面布置图40 7.1允许接地电阻的计算（变电站接地电阻的设计）对大接地接地系统，根据接地规程规定，接地电阻为R允=2000/I式中：I-接地的短路电流，当I＞4kA时允许接地电阻R＜0.5Ω。110kV电压级为大电流接地系统，单相接地短路电流一般比三相短路电流小，再考虑110kV架空地线的分流，此处取3I0=4kA。对小电流接地系统：250高压设备的接地装置要求R10I120高低压设备共用的接地装置R10I式中：R—考虑到季节变化的最大接地电阻；I—单相接地时的电容电流低压电气设备，要求R<4Ω。7.2允许接触电势及跨步电势的计算2以能量为允许限度的电击时间和心室颤动电流的关系式It=0.027；I0.165t。据此，人体受到电击时允许接触电势和跨步电势分别为：大接地电流系统的接触电势和跨步电势根据规程规定Ej250+1.25t=250+0.25×60=265(V)Ek250+t=250+60=310(V)式中：E—接触电势，V；E—跨步电势，V；t-接地故障切除时间，一般取jk1sec；—土壤电阻率，粘土取60Ωm小电流接地系统接触电视和跨步电势为：E=50+0.05=50+0.05×60=53(V)j允E=50+0.2=50+0.02×60=51.2(V)k允41 7.3接地电阻的计算7.3.1单根接地体接地电阻的计算一般多利用埋设地下的金属水管、建筑物和构筑的地下结构与电缆金属外皮等，作为自然接地体，在变电站没建成前无法利用次类金属物，就是可资利用，对于大短路接地电流系统，也是应专门装设人工接地体，其接地电阻不能大于1Ω。单根标准接地体可用镀锌等边或不等边角铁，也可用镀锌圆管，一般长度为2.5m。计算接地电阻的公式为：R2LLn4Ld式中：d-接地体的等效直径cm；L-接地体的长度cm。这里的等效直径d，如利用圆管就是管径（mm）；如利用等边角钢，可由下式求得：d=0.84b，b—角钢的边宽，mm。本设计将选用40×40×4的镀锌角钢作为接地体，其等效半径为0.84×40mm（或利用直径为40mm的圆管）。以上计算接地电阻的公式可简化为：RK式中：K—系数，可查《电力工程设计手册》（1）第391页，表7-7，对于40×-440×4的镀锌角钢，此值为36.3×10。于是单根镀锌角钢的接地电阻为：-4R=36.3×10×60Ωm=0.22Ω＜0.5Ω7.3.2变电站接地网电阻的计算变电站接地网是在变电站的范围内，在地下0.6～0.8m深处埋入接地网带，网孔距一般为5～10m，在接地带的下方每隔5m~10m打下一根标准垂直接地体。2将整个接地体看成一个大平板。当接地网的面积大于100m时，接地网电阻的计算公式为：R=0.5ρ/√A(Ω)222式中：A-接地网的面积m，变电站的面积A=110×80m=8800m.土壤电阻率42 ρ=60Ωm，变电站的接地电阻为：R=0.5ρ/√A(Ω)=0.5×60Ωm/√8800=0.32Ω<0.5Ω满足要求。7.3.3接触电势Ej及跨步电势Ek的计算当短路电流流经接地网入地时在接地网电阻上的压降为;E=IRW其中：R—接地网接地电阻值，Ω。定义：接触系数：j=EE；跨步系数KEEjwkkw所以：接触电势EKE；跨步电势EKE；接触系数的计算：jjwkkwKKKKjndA式中：K—均压带根数的影响系数.方孔网，当n＞10，K=0.55/n+0.105nnKd—均压带等效直径（扁钢d=1/2L截面的长边）d影响系数。方孔网，Kd=1.2-10d.K—变电站接地网的面积A的影响系数，当A＞16时，A2K=1.23-9.20/A。A为地网面积（m）A表7.1接触系数取值表。系数长孔网方孔网备注0.97/n+0.0691.03/n+0.047n≥9Kn0.545/n+0.1370.55/n+0.105n≥10K1.01.2—10dd为直径（m）dK1.23-（9.2/A），Ａ地网面积（ｍ２A）A＞１６22该变电站的面积A=80×110m、均压带截面为20×4mm、扁钢的等效直径d=1/2L=0.1m,均压带的间距约为10m，均压带的总长为1030m，周长380m。接触系数：接地带根数n=140.559.020.55Kj=KnKdKA=(+0.105)×1×1.23−=+0.105×1×nA149.021.23−=0.16880043 短路电流流经接地网入地时在接地网电阻上的压降为;2Ew=ΙR=4kA×0.32=1.288kV接触电势为：Ej=Kj×Ew=0.16×1.28kV=204V<265V满足要求跨步系数的计算跨步系数计算公式：L−L10.48L10.611030−3800.48L10.61Kk=1.28LA0.25+L9.02A==1.28(1030∜8800+L9.02√8800)=0.072lnlnd0.1式中L—均压带的总长度（m）L1—均压带的周长（m）2A—接地网的面积（m）D—均压带的等效直径（m）变电站的跨步电势为：Ek=KkEw=0.072×1.28kV=92V<310V满足要求发电厂、变电所的电气设备的接地引下线应进行热稳定校验，以便验算其导体截面是否合适。接地网一般采用40×4的镀锌扁钢。未考虑腐蚀时，热稳定校验的公式：Ig4kA22St=2=80mm<40×4=160mmgCe70式中：Sg—接地线的最小截面；Ig—流过接地线的短路电流稳定值，按系统最大运行方式确定；te—短路的等效持续时间零序后备保护的动作时间，取2sec；C—接地材料的热稳定系数，根据材料种类、性能及最高允许温度和短路前接地线的初始温度确定（一般取40℃）。在大接地短路电流系统中，钢材取C=70、铜导体取C=210。变电站接地网的布置如图7.2所示。44 图7.2变电站接地网布置图第8章防雷设计8.1防侵入波设计110kV电压级进线全线加装避雷线，侵入波斜角.35kV电压级出线加装2km的避雷线的进线段,侵入波的倾斜角。在有多条进出线的条件下，自参考书5-3第247页表7-10查得从避雷器到被保护变压器的最大允许距离：110kV电压级为160m、35kV电压级为90m，从变电站的平面布置图可以看出是满足要求的。8.2防直击雷用避雷针的设计根据规程110kV的构架可以安装避雷针，因而本变电站在110kV构架上安45 装两根25m避雷针，另装4根25m独立避雷针。一般避雷针保护范围内的被保护物高度不超过8m。满足防护直击雷的要求。8.2.1单根避雷针的计算当h12h时避雷针的保护范围：xRxhhxphap式中：Rx—避雷针在hx水平面上的保护半径，m；h—避雷针高度，m；hx—避雷针保护物的高度，m；h—避雷针保护的有效高度，m；p—避雷针高度修正系a数，当h30m时，p1；当30mh120m时，p5.5h；若h120m时，暂按h120m计算。当h12h时xRx1.5h2hxp==1.5×25-2×8=21.5m8.2.2多根避雷针保护范围的计算HhD7p=25—70/7=15m0式中：H—两根避雷针之间保护范围上部边缘最低点高度，m；D—两避雷针之0间的距离，m；两根针间h水平面上保护范围的一般最小宽度，以下式求取：x当h12h时,bhhx0xx0当hx12h00时,bx1.5h0hxb=1.5×15m--2×8=6.5mx两根避雷针最大距离70m时，连线外侧的最小保护范围6.5m，则三根避雷针组成的三角形内8m的设备都会被保护。防护直击雷保护如图4.13所示。46 图8.1变电站直击雷（避雷针）的保护范围图第九章变电站设计投资概算及变电站年运行费用的计算9.1变电站投资概算包括：设备费、建设费（土地费）、安装运输保管费及调试等费用。若采“电气工程专业毕业设计指南，电力系统分册”数据，应加大50以上。110kV:每个进出线间隔设备及安装费为58.1万元，全部费用为58.1×9=500万元。35kV:每个进出线间隔设备及安装费为18.8万元，全部费用为18.8×11=206万元。10kV:每个进出线间隔设备及安装费为9.1万元全部费用为9.19.1×18=163万元。2×40MVA三相三绕组变压器招标价：250×2=500万元。主要设备费共计约1400万元。概算：根据规定概算是设备费的1.9倍。概算为1400万元×1.9=2660万元47 9.2电站的年运行费用计算通常包括四个部分，即设备折旧费、设备大小修费、设备维护管理费、年电能损耗费。变压器年损耗费：铁损和铜损两部分。固定损耗铁损：A0=527.4MWh；变动损耗铜损：利用变电站最大负荷利用小时数T=5000h及相应的功率因数cos=0.9，查表得，最大损耗时间Ts=3400h乘以变压器最大负荷时的损耗(三个绕组分别求).三绕组变压器两两绕组的损耗为200kW,每个绕组的损耗为100kW.变压器最大负荷时的铜损耗功率为：222Pdmax2PdIL1Ie1IL2Ie2IL3Ie3式中：II—110kV最大负荷时输出电流/主变压器额定输出电流；L1e1II35kV侧最大负荷时输出电流/主变压器额定输出电流；L2e2II—10kV侧最大负荷时输出电流/主变压器额定输出电流。L3e3从本设计知：S35=6×5MW×O.9×0.6/0.8=20.25MVAS10=10×2MW×O.9×0.7/0.8=15.75MVA所以II=20.25/40MAL2e2II=15.75/40MAL3e3II=（20.25+15.75）/40MAL1e1222Pdmax=2×100kW[（20.25/40）+（15.75/40）+（36/40）]=200[0.26+0.155+0.9]=200×1.32=264kW损耗：变压器一年的损耗：4A=P×8760+P×4000=60×8760kWh+264×3400kWh=142.5×100dkWh=0.5元/kWh.则变电站的年运行费用为：48 112ZA=[（4.8+1.4）/100]×2660+0.5×142.5100=236.2万元式中：—基本折旧率，取4.8%；—大修率，取1.4%；Z-投资费。1249 总结经过近一个月的努力，毕业设计终于完成了。毕业设计是对四年来所学知识的综合考察，不仅要求全面掌握所学知识，还要能够综合运用，并结合自学有关知识才能完成。通过本次毕业设计，掌握了110kV变电站的设计的过程。这是对所学知识进行的一次实践，使电气专业知识得到巩固和加深逐步提高了解决问题的能力。但在本次设计中仍有存在不足与疏漏，将在以后的工作、学习中扬长避短发扬严谨的科学态度，使所学到的知识不断的升华。在设计过程中，得到了老师和同学们的指导和帮助，设计才得以顺利的进行。有了这次毕业设计的经历，为我今后的工作也垫定了基础。50 致谢通过此次毕业设计，加深了我所学的电气工程专业知识，为今后顺利的开展工作打下良好的基础，特别是对认识问题、分析问题、解决问题的能力有了较大的提高。本次毕业设计也是对我整个学习阶段的一次综合测试。在毕业设计过程中衷心的感谢王玉梅老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议。他那严谨求实的教学作风、诲人不倦的耐心，给我留下了难以磨灭的印象。同时，我还要感谢河南理工大学大学带过我们的所有老师，你们对待知识严谨求实的态度、一丝不苟的工作作风，使我受益匪浅。在此我对你们表示最衷心的感谢。我将在今后的工作中不断追求新知识、继续努力不辜负老师们对我们悉心的培养。51 参考资料1、电力工程设计手册。上海科学技术出版社2、电力工程设计手册。上海科学技术出版社3、电力工程电气设计手册，水利电力部西北电力设计院编4、发电厂电气部分，中国电力出版社5、电力系统分析上、下。华中理工大学出版社6、煤矿电工手册。煤矿工业出版社7、电力工程。华中科技大学出版社8、供电技术。煤炭工业出版社9、变电所设计。辽宁科学技术出版社10、变电所所址选择和布置。水利电力出版社11、电力设备接地设计技术规程SDJ8-97。水利电力出版社12、电力设备过电压保护设计规程SDJ7-79。水利电力出版社13、变电所总布置设计技术规定，SDGJ63-84。中国电力出版社14、电力系统技术导则，试行，SD131-84。中国电力出版社15、高电压配电装置设计技术规程SDJ5-85。中国电力出版社52'