110kv变电站设计 毕业设计 (2)

'广西电力职业技术学院电力工程系毕业设计说明书题目110kV变电站设计专业发电厂及电力系统班级电力903学号201090312学生姓名指导教师2011年12月14日48-48- 前言毕业设计是高等工程教育最重要的实践性教学环节，它是由我们独立完成的一项综合性、创造性、设计性的大型作业。开展毕业设计课题至关重要并具有深远的意义，不仅培养我们分析和解决各种实际问题的能力，也进一步巩固、深化和扩展所学的专业理论知识。我们这次设计的主要内容是对某110kV降压变电站的电气部分进行初步设计,包括了：负荷统计分析、主变的选择、电气主接线方案选择、短路电流的计算、电气设备的选择和校验、继电保护的选择及CAD制图等内容。经过五个星期的努力，我们A1组终于完成了这次毕业设计。在此过程中，我们从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，我们有了不少的收获，巩固了在大学期间的专业知识，并对以前的基础理解的更加透彻，掌握的更加熟练；锻炼了自己的实际应用能力，将课本上学到的理论知识和实际生产联系了起来；增强了自己独立解决问题的能力以及团队合作精神，培养实事求是、全面科学、严肃认真的工作作风，为今后从事本专业工作打下坚实牢固的基础。但由于时间和水平的局限，设计中难免会有不妥之处，敬请老师多批评指导。48-48- 目录前言第1章毕业设计任务书11.1.设计题目11.2.所址概况11.3.负荷资料：11.4.毕业设计的任务：11.5.毕业设计的成果要求：2第2章主变压器的选择32.1.负荷计算32.2.变压器台数的确定32.3.主变容量的确定42.4.主变相数的选择42.5.主变绕组数量42.6.主变型号的选择52.7.连接组别的选择52.8.变压器冷却方式选择5第3章电气主接线的选择73.1.电气主接线的基本要求73.2.主接线的接线方式选择73.2.1110kV侧主接线选择方案93.2.235kV侧主接线方案选择103.2.310kV侧主接线方案选择113.2.4变电站主接线图11第4章短路电流计算134.1.概述134.2.短路计算的目的及假设134.2.1.短路计算的目的134.2.2.短路电流计算的一般规定134.2.3.短路计算基本假设144.2.4.基准值的选取144.2.5.短路电流计算的步骤144.3.三相短路的计算164.3.1母联断开和闭合时110kV侧的情况是一样的164.3.235kV侧174.3.310kV侧194.3.4结论2048-48- 第5章电气设备选择215.1.概述215.1.1.一般原则215.1.2.技术条件215.2.断路器的选择225.2.1对断路器的基本要求225.2.2断路器选择225.3.隔离开关的选择275.3.1隔离开关的作用275.3.2隔离开关的选择275.4.互感器的选择315.4.1.互感器的概述315.4.2.电流互感器选择315.5．母线的选择365.6.电缆的选择38第六章保护416.1.继电保护配置规划416.1.1.变压器的继电保护：416.1.2.主变压器保护：416.2.防雷保护及其配置426.2.2.主接地网446.6.3.主变中性点放电间隙保护44主要参考文献、资料：46致谢47附录14848-48- 第1章毕业设计任务书1.1.设计题目某110kV降压变电站电气部分初步设计1.2.所址概况110kV变电站坐落在一个工业园，有2回线与系统相连，变电站与系统的架空线长度50km，系统最大方式容量为3000MVA，相应的系统电抗为0.46，系统最小方式容量为2500MVA,系统电抗为0.4（以系统容量及电压为基准的标幺值）。变电站地址条件较好，地势较为平坦，属于5级地震区，冻土层深1.8m，复冰厚度10mm，最大风速25m/s，年平均温度＋5℃，最高气温＋38℃，最低气温－1℃。1.3.负荷资料：表1-135kV负荷情况表用户名容量（MVA）负荷性质距离（km）水泥厂10215化肥厂10210机械厂10112钢铁厂5112表1-210kV负荷情况表用户容量（MVA）负荷性质线路类型距离（km）自来水厂51架空2糖厂3.52架空2医院1.01电缆1.5纺织厂3.03架空2农机厂3.02架空1造纸厂1.02架空2市政府2.52电缆11.4.毕业设计的任务：1）进行技术、经济比较，选择电气主接线方案。2）选择变压器的台数、容量、型号、参数。48-48- 3）计算短路电流，选择电气设备（断路器、隔离开关、母线、电压互感器、电流互感器、避雷器）。4）变电站主接线图1张。1.5.毕业设计的成果要求：1）变电所电气主接线图1张（A3纸）（包括避雷器、电流互感器、电压互感器等的配置）。（要求电气CAD出图）。2）设计说明书一份（包括短路电流计算的过程及等值电路图）。48-48- 第2章主变压器的选择主变压器的选择与变压器的台数、形式、连接组别、电压等级、调压等级、冷却方式、运输条件以及变电站的容量有关。它的确定除了依据基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年的发展规划，输送功率大小、馈线回路数、电压等级及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。根据变电站所带负荷性质和电网结构来确定主变压器的容量。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电站的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电站的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。2.1.负荷计算1、35kV侧负荷统计一类负荷：二类负荷：2、10kV侧负荷统计一类负荷：二类负荷：三类负荷：表2-1负荷统计表电压等级一类负荷(MVA)二类负荷(MVA)三类负荷(MVA)35kV1520010kV6103小计21303汇总54(MVA)2.2.变压器台数的确定1、选择原则（1）对于只供电给二类，三类负荷的变电站，原则上只装设一台变压器。48-48- （2）对于供电负荷较大的城市变电站或有一类负荷的变电站，应选用两台相同容量的主变压器。2、主变压器台数的选择根据原始资料可知，本次所设的变电站是110kV降压变电站，所设计变电站的电压等级为三个等级，分别为110kV、35kV、10kV，供电负荷大，一类二类负荷占大部分，属于有一类负荷的重要变电站。根据规定选择两台主变时供电可靠性较高，所以选用两台主变压器。2.3.主变容量的确定1．确定原则：主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。2.容量确定：根据变电站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，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的60%～70%，S=54MVA或者用户的一类负荷和二类负荷。由于上述条件限制，所以，两台主变压器各自承担27MVA，当一台停运时，另一台则承担60%的负荷，单台变压器运行也要满足一级和二级负荷的供电需要，10+10+10+5+5+3.5+1+3+1+2.5=51MVA。故选择两台63MVA的主变压器就可以满足负荷要求2.4.主变相数的选择在330kV及以下的发电厂和变电所中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的3台单相式投资小，占地少，损耗小，同时配电装置结构比较简单，运行维护比较方便。如果受到制造、运输条件等条件的限制时，可选用单相变压器组。而我们所设计的变电站，地址条件较好，不存在运输条件限制问题，故选择三相电力变压器2.5.主变绕组数量绕组的形式主要有双绕组和三绕组规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电路和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。三绕组变压器通常应用下列场合：（1）在发电厂内。除发动机电压外，有两种升高电压与系统连接或向用户供电。（2）在具有三种电压等级的降压变电站中，需要向高压中压和低压供电或高压和中压向低压供电。48-48- （3）在枢纽变电站中，两种不同的电压等级的系统需要相互连接。（4）在星形—星形接线的变压器中，需要一个三角形连接的等三绕组。本待建变电站具有110kV，35kV，10kV三个电压等级，所以拟用三绕组变压器。2.6.主变型号的选择本待建变压器有一、二类负荷，当调整电压时，需要带负荷调整。所以采用有载调压变压器，SFSZ9-63000/110,额定容量63000kVA，高压121kV，中压38.5kV，低压10.5kV。表2-2主变压器型号及相关参数变压器型号额容量额定电压（kV）空载损耗kW负载损耗（kW）阻抗电压(%)空载电流（%）高压中压低压高中高低中低高中高低中低SFSZ9-63000/11063000110±8×1.25%38.5±2×2.5%10.551.5270.0降压型高中：10.5高低：17.5中低：6.50.32注：该型号变压器为三绕组有载调压变压器，在电网电压波动时，它能在负荷运行条件下自动或手动调压，保持输出电压的稳定，从而提高供电质量。2.7.连接组别的选择变压器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型和三角型。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用星型连接；35kV亦采用星型连接，其中性点多通过消弧线圈接地，故本变电站110kV侧采用星型接线，35kV侧采用星型连接，10kV侧采用三角型接线。即可确定本110kV降压变电站所选择变压器绕组接线方式为接线。2.8.变压器冷却方式选择（1）自然风冷却。无风扇，仅借助冷却器（又称散热器）热辐射和空气自然对流，额定容量在10000kVA及以下。（2）强迫空气冷却。简称风冷式，在冷却器间加装数台电风扇，使油迅速冷却，额定容量在8000kVA。48-48- （3）强迫油循环风冷却。采用潜油泵强迫油循环，并用风扇对油管进行冷却，额定容量在40000kVA及以上。（4）强迫油循环水冷却。采用潜油泵强迫油循环，并用水对油管进行冷却，额定容量在120000kVA及以上。由于铜质量不过关，国内已很少应用。（5）强迫油循环导向冷却。采用潜油泵将油压入线圈之间、线饼之间和铁芯预先设计好的油道中进行冷却。（6）水内冷。将纯水注入空心绕组中，借助水的不断循环，将变压器的热量带走。根据待设计变电站主变的容量为63000kVA，为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，又简单、经济，所以选用强迫油循环风冷却方式48-48- 第3章电气主接线的选择3.1.电气主接线的基本要求1、可靠性。安全可靠是电力生产的首要任务，衡量电气主接线运行可靠性的一般准则：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或者母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间并要求保证对一级负荷和大部分二级负荷的供电；（3）尽量避免变电所全部停运。2、灵活性。投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便，调度灵活：（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路。（2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备进行检修而不致影响电力系统的运行，和对用户的供电。（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。3、经济性。(1)投资少；(2)占地面积小；(3)电能损耗小；(4)发展性好。3.2.主接线的接线方式选择表3-1主接线常用基本接线方式接线方式优点缺点适用范围单母线接线单母线接线简单、清晰，采用设备少，操作方便，投资少，便于扩建。（1）供电可靠性和灵活性较差，在母线及母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作需使整个配电装置停电；（2）引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。适用于不重要负荷和中、小容量的水电站和变电站中。单母线分段接线（1）当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作。（2）（1）当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作。（2）任一支路断路器检修时，该支路必须停止工作。（3(1)6～10kV，每段母线容量不超过25MW；35kV配电装置的出线回路数为4～8回为宜。（2）110kV48-48- 两段母线可看成是两个独立的电源，提高供电可靠性，可对重要用户供电。）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。配电装置的出线回路数为小于8回。单母线分段带旁路母线接线与单母线分段相比，唯一的好处是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。（1）增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。（2）旁路断路器代替个回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。（3）保护及二次回路接线复杂。(1)用于出线不多，容量不大的中、小型发电厂；(2)35～110kV变电站；（3）主要用于电压为6～10kV出线较多的而且对重要负荷供电的装置中。双母线接线（1）可靠性高。（2）灵活性好。（3）扩建方便。（1）检修出线断路器时该支路仍然会停电。（2）设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积较大。（1）电压为6～10kV短路容量大、有出线电抗器的装置。（2）电压为35～60kV出线超过8回或电源较多、负荷较大的装置。（3）电压为110kV～220kV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置出线为4回及以上的装置。双母线分段接线具有更高的可靠性和更大的灵活性。增加母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大。（1）电压为220kV进出线为10～14回的装置。（2）电压为6～10kV进出线回路数或母线上电源较多、输出功率较大、短路电流较大的装置。桥形接线桥形接线配电装置的结构比较简单，造价便宜，运行中具有一定的可靠性、灵活性、便于扩展。（1）内桥接线正常运行时变压器操作复杂。同时，出现断路器故障或检修时，造成该回路停电。(2)线路投入与切除时，操作复杂。在具有两台主变压器的双回线路中变电站中得到广泛应用。48-48- 3.2.1110kV侧主接线选择方案根据《发电厂变电站电气设备》中可有：当有两台主变压器和两回线路时可采用桥式接，桥式接线可分为内桥接线和外桥接线，以后随着发展，过渡到单母线分段和双母线接线。本变电站110kV侧有两回进线，初步拟定方案为桥式接线,即有内桥和外桥接线两种方案。图3-2方案1内桥接线图3-3方案2外桥接线方案1内桥接线特点：(1)线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。(2)正常运行时变压器操作复杂。(3)桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系；同时，出现断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。内桥接线使用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换的运行方式的变电站中。方案2外桥接线特点：(1)变压器操作方便。(2)线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电。(3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电。此外，在实际接线中可采用设内跨条来提高运行灵活性。外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的变电站中。48-48- 以上两种方案比较：两种方案均具有接线简单清晰、设备少、造价低、易于发展成为单母线分段或双母线接线，为了节省投资，变电站建设初期，可先采用桥形接线，并预留位置，随着发展逐步建成单母线分段或双母线接线。结合原始材料可知待设计变电所有两回进线两回出线，线路为50km属于短距离输电线路，所以110kV侧采用外桥接线方式。注：①长距离输电线路-----线路长度超过300km以上；②中距离输电线路-----线路长度在100km以上，300km以下的架空输电线路和不超过100km的电缆线路；③短距离输电线路-----线路长度不超过100km。3.2.235kV侧主接线方案选择根据实际情况初步拟定三种方案，如下各图所示：图3-4依据以上三种接线方式的特点作出主接线方案比较如下表所示：接线方式单母线分段接线（方案1）单母线接线（方案2）单母分段带旁路接线（方案3）优、缺点(1)一段母线故障停止工作，另一段母线仍可工作。两段接线可提高供电可靠性。(2)当一段母线故障时，该母线上所有支路必须断开，停电范围较大；任一支路断路器检修时，该支路必须停电(1)单母线接线简单、清晰，采用设备少，操作方便，投资少，便于扩建。(2)可靠性和灵活性较差。在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都停电，引出线的断路器检修时，该支路要停电。(1)单母线分段相比，唯一的好处是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。(2)增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。48-48- (3)旁路断路器代替个回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。(4)保护及二次回路接线复杂。技术比较可靠性较好较差高灵活性较好较差较好维护性较好较差较好二次保护一般简单复杂经济比较略有增加投资少投资大结论通过以上的比较，单母线分段接线方式与单母线接线方式在可靠性和灵活性方面比单母线较好，维护方便性好。经济方面有点增加，但不起主导地位；单母线分段接线方式与单母分段带旁路接线相比，在可靠性、灵活性和维护方面都差不多，但是单母分段带旁路接线增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。所以综合考虑，选择单母线分段接线（方案1）较为合理。选择方案单母线分段接线（方案1）3.2.310kV侧主接线方案选择10kV侧主接线方案选择的分析过程同35kV侧主接线方案选择相同，故选择单母线分段接线比较合理3.2.4变电站主接线图根据以上分析结果得出变电站主接线图3-5所示48-48- 48-48- 第4章短路电流计算4.1.概述所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。主要有三相短路、两相短路和单相短路。一般情况下，三相短路电流都大于两相和单相短路电流。短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠性。选择电气设备时，通常用三相短路电流；校验继电保护动作灵敏度时用两相短路、单相短路电流或或单相接地电流。工程设计中主要计算三相短路电流。4.2.短路计算的目的及假设4.2.1.短路计算的目的1、选择电气设备：电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的校验是以短路电流计算结果为依据的。2、继电保护的配置和整定：系统中影配置继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析算。3、电气主接线方案的比较和选择：在发电厂和变电站的主接线设计中，比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。4、通信干扰：在设计110kV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。5、短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。4.2.2.短路电流计算的一般规定1、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，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5-10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导部电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。48-48- 4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。4.2.3.短路计算基本假设短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：1、正常工作时，三相系统对称运行。2、所有的电源的电动势相位角相同。3、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。5、元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。6、输电线路的电容略去不计。4.2.4.基准值的选取每个元件电气量的标幺值的基准值都可以任意选定。若选取的基准功率为和基准电压为，由于4个电气量仅两个是独立量，其基准电流和基准电抗可通过功率关系和欧姆定律求得，即和。4.2.5.短路电流计算的步骤1.短路点的选择一般发生在母线上的短路电流较大，故短路点选择在各侧的母线上。考虑10kV和35kV侧母联断开与闭合的情况，故作出短路系统电抗标幺值等效电路图，母联断开时如图4-1所示，母联闭合时如图4-2所示。图4-1标幺值等效电路图图4-2标幺值等效电路图48-48- 2.元件电抗求各元件的电抗标幺值：变电站与系统的架空线长度50km，系统最大方式容量为3000MVA，相应的系统电抗为0.46。(1)系统最大运行方式下的阻抗计算(2)线路总阻抗计(3)变压器各侧阻抗计算高压侧：中压侧：低压侧：变压器容量为48-48- 4.3.三相短路的计算4.3.1母联断开和闭合时110kV侧的情况是一样的系统到110kV侧当在（）处发生三相短路时最大运行方式下，作出等值电路图如下图4-3所示图4-3标幺值等效电路图电源至短路点的总电抗的标幺值为：系统电阻为：电源至短路点的总电阻：所以110kV侧为有限大系统T=0s时。短路周期分量的有效值：短路冲击电流：短路最大有效值：短路容量：T=0.1s时。短路周期分量的有效值：48-48- 短路冲击电流：短路最大有效值：短路容量：T=4s时，短路周期分量的有效值：短路冲击电流：短路最大有效值：短路容量：4.3.235kV侧母联闭合时当在处发生三相短路时最大运行方式下，作出等值电路图如下图4-4所示图4-4标幺值等效电路图电源至短路点的总电抗的标幺值为：电源至短路点的总电阻：48-48- 所以35kV侧是无限大系统短路周期分量的有效值：标幺值：有名值：短路冲击电流：短路最大有效值：短路容量：母联断开时当在处发生三相短路时最大运行方式下，作出等值电路图如下图4-5所示图4-5标幺值等效电路图电源至短路点的总电抗的标幺值为：短路周期分量的有效值：标幺值：有名值：短路冲击电流：短路最大有效值：48-48- 短路容量：4.3.310kV侧1、母联闭合时当在处发生三相短路时最大运行方式下，作出等值电路图如下图4-6所示图4-6标幺值等效电路图电源至短路点的总电抗的标幺值为：电源至短路点的总电阻：所以10kV侧是无限大系统短路周期分量的有效值：标幺值：有名值：短路冲击电流：48-48- 短路最大有效值：短路容量：2、母联断开时当在处发生三相短路时最大运行方式下，作出等值电路图如下图4-7所示图4-7标幺值等效电路图电源至短路点的总电抗的标幺值为：短路周期分量的有效值：标幺值：有名值：短路冲击电流：短路最大有效值：短路容量：4.3.4结论经过以上计算的结果，从中可以知道，当母联闭合时在最大运行方式下的三相短路电流值最大，所以根据母联闭合时在最大运行方式下的三相短路电流来选择并校验电气设备。48-48- 第5章电气设备选择5.1.概述电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时必须符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。5.1.1.一般原则1、设备按照主接线形式进行配置2、按装置位置及系统正常运行情况进行选择，按短路情况进行校验3、所选择设备在系统中最恶劣运行方式下仍能可靠工作，动作。4、同类设备尽量同一型号，便于设备的维护，订货和相互备用5、考虑近期5年发展的要求5.1.2.技术条件正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。1、按正常工作条件选择电气设备（1）额定电压通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1～1.15倍，而电气设备所在电网的运行电压波动，一般不超过电网的额定电压的1.15倍。即(电网额定电压)（2）额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理方式下的最大持续工作电流。2、按短路状态校验（1）短路热稳定校验短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定的条件为。48-48- 式中--短路电流产生的热效应；、t--电气设备允许通过的热稳定电流和时间。（2）动稳定校验动稳定是电器承受短路电流机械效应的能力。满足动稳定的条件为或。式中--短路冲击电流幅值及其有效值；--电气设备允许通过的动稳定电流幅值及其有效值。5.2.断路器的选择5.2.1对断路器的基本要求1、工作可靠。断路器应能在规定的运行条件下长期可靠地工作，并能在正常和故障情况下准确无误的完成关合和开断电路的指令，其拒动或误动都将造成严重的后果。2、具有足够的开断能力。断路器的开断能力是只能够安全切断最大短路电流的能力，它主要决定于断路器的灭弧性能，并保证具有足够的热稳定和动稳定。3、具有自动重合闸性能、输电线路的短路故障大多都是临时性的。为了提高电力系统运行的稳定性和供电可靠性，线路保护多采用自动重合闸方式。4、结构简单，经济合理。在满足安全、可靠的同时，还考虑到经济性，故要求断路器的结构力求简单、尺寸小、重量轻、价格合理。5.2.2断路器选择1、110kV侧断路器选择110kV侧最大持续工作电流式中--指变电站总负荷的容量，MVA。110kV侧电压等级下的三相短路电流周期分量有效值为kA，冲击电流最大值为kA。根据电流值查附表初步选型号为LW24-126的断路器，其技术参数如下表5-1所示：48-48- 表5-1110kV侧的断路器参数表型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定短时耐受电流kA（4s）额定峰值耐受流（kA）额定关合电流（kA）额定合闸时间（s）全开时间（s）LW24-126110126125031.531.580800.10.06（1）断路器最高工作电压126kV大于系统额定电压110kV；（2）断路器额定电流﹥最大持续持续工作；（3）断路器额定开断电流﹥三相短路周期分量有效值（4）动稳定校验额定峰值耐受电流，短路冲击电流最大值，即满足要求。（5）热稳定校验设,其中(为保护动作时间，为断路器分闸时间。)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值，则有时间内短路电流的热效应则，即满足要求。故LW24-126的断路器，可满足技术条件要求2、35kV侧断路器选择35kV侧最大持续工作电流式中--指变电站35kV侧总负荷的容量，MVA。35kV侧电压等级下的三相短路电流周期分量有效值为，冲击电流最大值为。48-48- 根据电流值查附表初步选型号为ZN12-40.5的断路器，其技术参数如下表5-2所示：表5-235kV侧的断路器参数表型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定短时耐受电流kA（4s）额定峰值耐受电流（kA）额定关合电流（kA）额定合闸时间（s）全开断时间（s）ZN12-40.53540.51250252563630.10.06（1）断路器最高工作电压40.5kV大于系统额定电压35kV；（2）断路器额定电流﹥最大持续持续工作（3）断路器额定开断电流﹥三相短路周期分量有效值（4）动稳定校验额定峰值耐受电流，短路冲击电流最大值，即满足要求。（5）热稳定校验设,其中(为保护动作时间，为断路器分闸时间。)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值时间内短路电流的热效应则，即满足要求。故ZN12-40.5的断路器，可满足技术条件要求。3、10kV侧断路器选择10kV侧最大持续工作电流式中--指变电站10kV侧总负荷的容量，MVA。10kV侧电压等级下的三相短路电流周期分量有效值为，冲击电流最大值为。48-48- 根据电流值查附表初步选型号为ZN11-12的断路器，其技术参数如下表5-3所示：表5-310kV侧的断路器参数表型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定短时耐受电流kA（4s）额定峰值耐受流（kA）额定关合电流（kA）额定合闸时（s）全开断时间（s）ZN12-121012125031.531.580800.060.03（1）断路器最高工作电压12kV大于系统额定电压10kV；（2）断路器额定电流﹥最大持续持续工作；（3）断路器额定开断电流﹥三相短路周期分量有效值；（4）动稳定校验：额定峰值耐受电流，短路冲击电流最大值，即满足要求。（5）热稳定校验：设,其中(为保护动作时间，为断路器分闸时间)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值时间内短路电流的热效应则，即满足要求，故ZN12-12的断路器符合要求。4、选择校验结果列表如下48-48- 表5-4110kV侧断路器校验项目计算参数选择LW24-126校验结果工作电压kV系统电压110额定电压110合格最大持续工作电流A最大持续工作电流297.60额定电流1250合格动稳定校验kA短路冲击电流最大值14.45额定峰值耐受电流80合格热稳定校短路电流的热效应129.53969合格额定开断电流（kA）三相短路周期分量有效值5.678额定开断电流31.5合格表5-535kV侧断路器校验项目计算参数选择ZN12-40.5校验结果工作电压kV系统电压35额定电压35合格最大持续工作电流A最大持续工作电流606.21额定电流1250合格动稳定校验kA短路冲击电流最大值22.88额定峰值耐受电流63合格热稳定校短路电流的热效应323.282500合格额定开断电流（kA）三相短路周期分量有效值8.99额定开断电流25合格表5-610kV侧断路器校验项目计算参数选择ZN12-12校验结果工作电压（kV）系统电压10额定电压10合格最大持续工作电流A最大持续工作电流1151.8额定电流1250合格动稳定校验kA短路冲击电流最大值61.02额定峰值耐受电流80合格热稳定校短路电流的热效应2298.423969合格额定开断电流（kA）三相短路周期分量有效值23.97额定开断电流31.5合格48-48- 5.3.隔离开关的选择5.3.1隔离开关的作用高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电气设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备；其作用如下：（1）隔离电源、保证安全，利用隔离开关将高压电气装置中需要检修的部分与其它带电部分可靠隔离。使工作人员可以安全的进行作业，不影响其余部分的正常工作。（2）倒闸操作，隔离开关经常用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作。（3）接通或切断小电流电路，可以利用隔离开关接通或切断下列电路：电压互感器、避雷器、长度不超过10km的35kV空载线路或长度不超过5km的10kV空载线路、35kV/1000kVA及以下和110kV/3200kVA以下的空载变压器。隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术、经济比较，再根据其校验计算结果后确定。5.3.2隔离开关的选择1、110kV侧隔离开关的选择110kV侧最大持续工作电流式中--指变电站10kV侧总负荷的容量，MVA。110kV侧三相短路电流周期分量有效值kA，冲击电流kA。根据电流值查附表初步选型号为GW5-110D／630的隔离开关。其技术参数如下表5-7所示：表5-7110kV侧的隔离开关参数表型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定试验电流kA（4s）GW5-110D／6301101266305020（1）隔离开关额定电压110kV等于系统额定电压110kV；（2）隔离开关额定电流﹥最大持续持续工作；48-48- （3）动稳定校验动稳定电流，短路冲击电流最大值，即满足要求。（4）热稳定校验设,其中(为保护动作时间，为断路器分闸时间。)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值时间内短路电流的热效应则，即满足要求，故选择GW5-110D／630的隔离开关2、35kV侧隔离开关选择35kV侧最大持续工作电流式中--指变电站35kV侧总负荷的容量，MVA。35kV侧三相短路电流周期分量有效值，冲击电流根据电流值查附表初步选型号为GN16-35G／1250的隔离开关，其技术参数如下表5-8所示：表5-835kV侧的隔离开关参数表型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定试验电流kA（4s）GN16-35／1250353712506325（1）隔离开关额定电压35kV等于系统额定电压35kV；（2）隔离开关额定电流﹥最大持续持续工作；（3）动稳定校验动稳定电流，短路冲击电流最大值，即满足要求。（4）热稳定校验48-48- 设,其中(为保护动作时间，为断路器分闸时间。)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值时间内短路电流的热效应，则，即满足要求，故选择GN16-35／1250的隔离开关。3、10kV侧隔离开关选择10kV侧最大持续工作电流式中--指变电站10kV侧总负荷的容量，MVA。10kV侧三相短路电流周期分量有效值，冲击电流根据电流值查附表初步选型号为GN22-10／2000的隔离开关，其技术参数如下表5-9所示：表5-910kV侧的隔离开关参数表型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）动稳定电流（kA）热稳定试验电流k（4s）GN22-10／20001010.5200010040（1）隔离开关额定电压10kV等于系统额定电压10kV；（2）隔离开关额定电流﹥最大持续持续工作（3）动稳定校验动稳定电流，短路冲击电流最大值kA，即满足要求。（4）热稳定校验设,其中(为保护动作时间，为断路器分闸时间。)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值48-48- 时间内短路电流的热效应，则，即满足要求。故GN22-10／2000的隔离开关，可满足技术条件要求。4、选择校验结果列表：表5-10110kV侧隔离开关校验项目计算参数选择GW5-110D／600校验结果工作电压kV系统电压110额定电压110合格最大持续工作电流A最大持续工作电流297.60额定电流630合格动稳定校验kA短路冲击电流最大值14.45动稳定电流50合格热稳定校验短路电流的热效应129.51600合格表5-1135kV侧隔离开关校验项目计算参数选择GN16-35／1250校验结果工作电压kV系统电压35额定电压35合格最大持续工作电流A最大持续工作电流606.12额定电流1250合格动稳定校验kA短路冲击电流最大值22.88动稳定电流63合格热稳定校验短路电流的热效应323.282500合格表5-1210kV侧隔离开关校验项目计算参数选择GN22-10／2000校验结果工作电压（kV）系统电压10额定电压10合格最大持续工作电流A最大持续工作电流1151.8额定电流2000合格动稳定校验kA短路冲击电流最大值61.02动稳定电流100合格热稳定校验短路电流的热效应2298.426400合格48-48- 5.4.互感器的选择5.4.1.互感器的概述互感器是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号也反映一次系统地工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。互感器包括电流互感器和电压互感器两类。前者将大电流变成规定的小电流（5A或1A）；后者将高电压变成规定的低电压（100V）。测量仪表和继电器的线圈与互感器的二次线圈相连，互感器的二次线圈应有可靠的接地。采用互感器的目的，除了将二次回路与一次回路隔离，以保证运行人员和设备的安全外，还使由它供电的二次设备标准化、小型化，从而个给运行维护提供方便。5.4.2.电流互感器选择在110kV侧每条进线路上和变压器110kV侧与断路器之间装设四组三相电流互感器，一组用于测量，一组用于计量，一组用于保护，另一组备用。在变压器35kV侧及其每条出线路上和母联断路器分别装设三组电流互感器，一组用于测量，一组用于保护，另一组计量。在变压器10kV侧及其每条线路和母联断路器上分别装设两组电流互感器，只装在线路的A、C相上，在不同的线路发生两点接地故障时，可统计2/3的几率只切除一条线路，另一条线路可继续运行，提高供电可靠性，而且比三相都安装电流互感器简单经济，在中性点非直接接地系统中，广泛采用两只在A、C相上安装电流互感器的形式。1.110kV侧电流互感器的选择(1)110kV侧属于户外配电装置(2)110kV侧额定电压=110kV(3)110kV侧最大持续工作电流式中--指变电站110kV侧总负荷的容量，MVA。110kV侧三相短路电流周期分量有效值，冲击电流根据电流值查附表初步选型号为LB1-110W1／300的电流互感器，其技术参数如下表5-13所示：48-48- 表5-13110kV侧的电流互感器参数表型号额定电流(A)级别组合额定输出VA10%倍数1s热稳定试验电流kA1s动稳定电流kALB1-110W1／3002300/50.5/10P/10P/10P40152155(4)热稳定校验>符合要求(5)动稳定校验>符合要求通过以上校验可知，选择LB1-110W1／300电流互感器符合要求2.35kV侧电流互感器的选择(1)35kV侧属于户内配电装置(2)35kV侧额定电压=35kV(3)35kV侧最大持续工作电流式中--指变电站35kV侧总负荷的容量，MVA。35kV侧三相短路电流周期分量有效值，冲击电流根据电流值查附表初步选型号为LAB-35／800的电流互感器，其技术参数如下表5-14所示：48-48- 表5-1435kV侧的电流互感器参数表型号额定电流(A)级别组合额定输出VA10%倍数1s热稳定试验电流kA1s动稳定电流kALAB-35／8002800/50.5/10P0.2/10P401516.542(4)热稳定校验>符合要求(5)动稳定校验>符合要求通过以上校验可知，选择LAB-35／800电流互感器符合要求3.10kV侧电流互感器的选择(1)10kV侧属于户内配电装置(2)10kV侧额定电压=10kV(3)10kV侧最大持续工作电流式中--指变电站10kV侧总负荷的容量，MVA。10kV侧三相短路电流周期分量有效值，冲击电流根据电流值查附表初步选型号为LMC-10／1500的电流互感器，其技术参数如下表5-15所示：48-48- 表5-1510kV侧的电流互感器参数表型号额定电流(A)级别组合准确度等级10%倍数1s热稳定试验电流kA1s动稳定电流kALBJ-10／15001500/50.5/D395090(4)热稳定校验>符合要求(5)动稳定校验>符合要求通过以上校验可知，选择LBJ-10／1500电流互感器符合要求5.4.3.电压互感器选择1.110kV侧电压互感器的选择（1）一次回路额定电压应满足：，其中（2）户外，110kV一般采用窜级式电磁式电压互感器（3）准确度（先不考虑容量)（4）单相式根据以上要求及参照电压互感器生产规格选定TV，其技术参数如下表5-16所示：48-48- 表5-16110kV侧的电压互感器参数表型号额定变比在下列准确度等级下额定容量（VA)最大容量（VA）1级3级2000JCC1-11050010002.35kV侧电压互感器的选择（1）一次回路额定电压应满足：，其中（2）户内，35kV一般采用窜级式电磁式电压互感器（3）准确度（先不考虑容量)（4）单相式根据以上要求及参照电压互感器生产规格选定TV，其技术参数如下表5-17所示：表5-1735kV侧的电压互感器参数表型号额定变比在下列准确度等级下额定容量（VA)最大容量（VA）0.5级1级3级1000JDX7-351502505003.10kV侧电压互感器的选择（1）一次回路额定电压应满足：，其中（2）户内，10kV一般采用窜级式电磁式电压互感器（3）准确度（先不考虑容量)（4）单相式根据以上要求及参照电压互感器生产规格选定TV，其技术参数如下表5-18所示：表5-1810kV侧的电压互感器参数表型号额定变比最大容量（VA）48-48- 在下列准确度等级下额定容量（VA)0.5级1级3级960JSJW-1012020048035kV及10kV系统中性点为非有效接地需装设绝缘监察装置5.5．母线的选择敞露母线一般按下列各项进行选择和校验：导体材料、类型和敷设方法；导体截面；机械强度；电晕；热稳定；动稳定。1、35kV侧母线的选择(1)35kV侧最大持续工作电流式中--指变电站总负荷容量，MVA。(2)按长期发热允许电流选择导体的截面。经查《发电厂电气部分》书附表2-1，选用3条63mm矩形铝母线进行平放，平放时，。经查表温度系数，则(3)热稳定校验：假设母线保护时间为0.05s,根据选择的断路器查表可知断路器全断的时间为0.06s。短路持续时间：周期分量的热效应：因t<1s，故应计算非周期分量的热效应：所以正常运行时导体的温度：查表得C=97.48-48- 满足热稳定的要求所选母线满足热稳定校验条件要求。则所选母线为3条LMY-63mm矩形铝母线。2、10kV侧母线的选择(1)10kV侧最大持续工作电流式中--指变电站总负荷容量，(2)按长期发热允许电流选择导体的截面。经查《发电厂电气部分》书附表2-1，选用3条63mm矩形铝母线进行平放，平放时，。经查表温度系数，则(3)热稳定校验假设母线保护时间为0.05s,根据选择的断路器查表可知断路器全断的时间为0.03s。短路持续时间：周期分量的热效应：因t<1s，故应计算非周期分量的热效应：所以正常运行时导体的温度：查表得C=91.48-48- 满足热稳定的要求所选母线满足热稳定校验条件要求。则所选母线为3条LMY-63mm矩形铝母线。5.6.电缆的选择电缆则按额定电压、电晕导体材料、类型和敷设方法、导体截面及允许的电压降选择和校验。35kV及以下，一般用三相铝芯电缆；110kV及以上采用单相充油电缆；直埋地下，一般选用钢带铠装电缆；敷设在高差较大地点，应采用不滴流或塑料电缆。根据上面所述10kV线路采用直埋方式，即选用铝芯钢带铠装电缆。1、医院侧的电缆选择：（1）额定电压的选择为：（2）按经济电流密度和最大持续工作电流选择截面S。式中--指变电站10kV侧电缆出线最大负荷容量，MVA。根据本变电站负荷的性质，经查阅相关手册可得变电站最大负荷利用小时数为5000h以上，则可以查出电缆经济电流密度J=0.9A／mm。根据以上数据，经查《发电厂电气部分》书附表2-4，选用10kV，的阻燃交联聚乙烯铝芯钢带铠装电缆。每根电缆S=50mm,时，。，环境温度为38℃时，查表得电缆的载流量的修正系数为0.853。当电缆间取200mm时查表得二根并排修正系统为=0.92，土壤热阻修正系数=0.88。允许载流量：48-48- 满足长期发热要求（3）热温度校验假设母线保护时间为0.05s,根据选择的断路器查表可知断路器全断的时间为0.03s。短路持续时间：<1s，所以要考虑非周期分量的影响。周期分量的热效应：非周期分量的热效应：所以短路前电缆的最高运行温度：查表得，热稳定系数C=93，热稳定所需要的最小截面为：满足热稳定故选用10kV的的阻燃交联聚乙烯铝芯钢带铠装电缆满足要求。市政府侧的电缆选择：（1）额定电压的选择为：（2）按经济电流密度和最大持续工作电流选择截面S。式中--指变电站10kV侧电缆出线最大负荷容量，MVA。根据本变电站负荷的性质，经查阅相关手册可得变电站最大负荷利用小时数为5000h以上，则可以查出电缆经济电流密度J=0.9A／mm。根据以上数据，经查《发电厂电气部分》书附表2-4，选用10kV，48-48- 的阻燃交联聚乙烯铝芯钢带铠装电缆。每根电缆S=120mm,时，。，环境温度为38℃时，查表得电缆的载流量的修正系数为。当电缆间取200mm时查表得二根并排修正系统为，土壤热阻修正系数。允许载流量：满足长期发热要求（3）热温度校验假设母线保护时间为0.05s,根据选择的断路器查表可知断路器全断的时间为0.03s。短路持续时间：<1s，所以要考虑非周期分量的影响。周期分量的热效应：非周期分量的热效应：所以短路前电缆的最高运行温度：查表得，热稳定系数C=83，热稳定所需要的最小截面为：48-48- 第六章保护6.1.继电保护配置规划继电保护装置是一种能反映电力系统中电气元件发生的故障或不正常工作状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。6.1.1.变压器的继电保护：（1）气体保护又称瓦斯保护。反映变压器内部气体上升、油温下降，保护装置应瞬时作用于信号；当产生大量的瓦斯时，瓦斯保护应动作于断开变压器各电源侧断路器。（2）纵联差动保护或电流速断保护，反映变压器绕组和引出线相间短路及绕组匝间短路的纵联差动保护。（3）相间短路后备保护。反应外部相间短路引起的过电流和作为气体保护、纵联差动保护或电力速断保护的后备保护。①过电流保护，用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑短路时可能出现的过负荷。②复合电压（包括负序电压及线电压）启动的过电流保护。③负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护，用于6300kVA及以上的升压变压器。（4）零序电流保护。反映外部接地短路。（5）过负荷保护。为了防止变压器在超过允许负载能力下运行。（6）过励磁保护。反应500kV及以上变压器过励磁。6.1.2.主变压器保护：（1）变压器主保护①气体保护对于容量为800kVA及以上的油浸式变压器以及容量为400kVA及以上的车间内油浸式变压器，应装设气体保护。本变电站实际情况为容量是800kVA及以上的油浸式变压器，故装设气体保护。②变压器纵联差动或电流速断保护48-48- 气体保护动作迅速，灵敏度高。但它不能反映油箱外的引线和套管上的任何故障，因此必须与变压器纵差保护（或电流速断保护）配合，共同作为变压器的主保护。当容量为6300kVA以下的变压器，可装设电流速断保护作为变压器相间短路保护的主保护。当容量为6300kVA以上的变压器，应装设纵联差动保护作为变压器的主保护而以过电流保护作为其后备保护。本变电站实际情况为容量是6300kV·A以上的变压器，故装设纵联差动。（2）变压器相间短路后备保护①对于单侧电源的变压器。后备保护装设于电源侧，作为差动保护、瓦斯保护的后备或相邻元件的后备。②对于多侧电源的变压器，变压器各侧均应装设后备保护。本变电站属于降压变且只有一侧有电源，故在变压器电源侧装设过电流保护。（3）变压器过负荷保护对于双绕组升压变压器，过负荷保护通常装设在低压侧。对于双绕组降压变压器，过负荷保护装设在高压侧。对仅一侧有电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组容量相等，只装于电源侧；若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。对于两侧都有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设过负荷保护。结合本变电站实际情况，则在主变电源侧装设过负荷保护。（4）变压器接地短路的零序后备保护当变电站并列运行的变压器中性点固定接地运行时，其接地保护一般采用零序电流保护；当变压器中性点即既可直接接地运行又在系统不失去接地点的情况下切换为不接地运行时，根据其中性点有无放电间隙，其接地保护一般采用零序电流保护、零序电压保护及间隙零序电流保护。本变电站变压器中性点即既可直接接地运行又在系统不失去接地点的情况下切换为不接地运行，且中性点有放电间隙，则装设零序电流保护、零序电压保护和间隙零序电流保护。6.2.防雷保护及其配置1.防雷保护的必要：变电站是电力系统的中心环节，在这里安装有许多重要的电气设备，如电力变压器、高压断路器等各种高压一次设备。这些设备一旦发生雷击破坏，将造成大面积的停电，同时这些设备比较贵重，损坏后修复又不很容易，会造成很大的经济损失，因此变电站的防雷保护要求十分可靠。1、输电线路可能出现雷电过电压的种类（1）直击雷产生的过电压48-48- 雷直击于变电站的电气设备，防止这种直击雷过电压的主要措施是装设专门的避雷针或是悬挂避雷线。中小6-10kV变电所的建筑不高，一般厂房较低的，通常不需另装设避雷针。（2）雷电感应产生的过电压输电线路上直接落雷或由于雷电感应而产生的过电压波，沿着输电线路袭入变电所，防止侵入雷电波的保护，输电线路受直击雷后，雷电波沿导线运动至变电站，需装设阀型避雷器等保护。2.变电站的直击雷保护1、避雷针装设的基本原则（1）被保护设备包括露天配置及变电所中一些重要的隔离设备和建筑物。所有的被保护物都应该处在避雷针的保护范围之内，使其免遭直击雷。（2）在主控制室配电装置的房顶上不宜装设避雷针，主要原因是在这些建筑物上装设避雷针后，防止反击雷有很大困难。（3）在有爆炸危险的建筑物上，严谨装设避雷针。2、配置结果避雷针按安装方式避雷针可分为独立避雷针和构架避雷针。（1）独立避雷针适用于（35kV及以下的配电装置）对于35kV及以下的配电装置，由于绝缘水平低，为了避免反击的危害，应架设独立避雷器，其接地装置与主接地网分开埋设。独立避雷器与相邻配电装置构架及其接地装置在空气中及地下应保持足够的距离。本变电站为防止直击雷的危害，35kV和10kV的配电装置采用独立避雷针，其接地装置与主接地网分开埋设。独立避雷器与相邻配电装置构架及其接地装置在空气中及地下应保持足够的距离。（2）构架避雷针（适用于110kV及以上的配电装置）对于110kV及以上的配电装置，可以将避雷针装设在配电装置的构架上,为了确保变电站中最重要而绝缘又较弱的设备---主变压器的绝缘免受反击的威胁，要求在装设避雷针的构架附近埋设辅助集中接地装置，且长度不得小于15mm。本变电站为防止直击雷的危害，110kV侧配电装置将避雷针装设在配电装置的构架上。3.变电站入侵波的保护变电站中限制雷电入侵波过电压的主要措施是装设避雷器。雷电波入侵(高电位侵入)是指架空线路遭受雷击或感应雷的影响,在线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的50%-70%48-48- 是由于这种雷电波侵入造成的。为防止线路侵入雷电波的过电压，在110kV及35kV和10kV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，本变电站在主变110kV、35kV侧中性点装设氧化锌避雷器。在110kV进线及35kV和10kV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。35kV和10kV出线根据规定装设氧化锌避雷器保护。4.变电站的进线段保护当雷击35kV及以上变电站附近的线路，产生向变电站入侵的雷击过电压波时，流过避雷器的雷击电流可能超过5kA，因此对靠近变电站1～2km的一段线路（进线段）必须加强防雷保护。具体做法是:对未沿全线架设避雷线的35～110kV线路，在进线段内架设避雷线；对全线装有避雷线的线路，也将靠近变电站1～2km的线段列为进线段保护。进线段应具有较高的耐雷水平，避雷线的保护角一般不超过。这样，雷击进线段线路时发生反击和绕击的概率将大大减小，可防止或减少在进线段内形成入侵波。对于本变电站35～110kV线路未沿全线装设避雷线，在进线段内架设避雷线加强防雷保护。6.2.2.主接地网人工接地网应围绕设备区域连成闭合形状，并在其中敷设若干水平均压带。因接地网边角外部电位梯度较高，边角处应做成圆弧形，且圆弧半径不宜小于均压带间距的一半；在35kV及以上变电所接地网边缘上经常有人出入的走道处，应在该走道下不同深度敷设两条与接地网相连的“帽檐式”均压带。可见其分布较单接地体均匀得多，但如果配电装置的面积较大，则电位分布仍很不均匀；可见配电装置内的电位分布已变得很均匀，入口处的电位分布也大大改善。接地网的埋深不宜小于0.6m,在冻土地区应敷设在冻土层以下，以免受到机械损伤，并可减少夏季水分蒸发和冬季土壤表层冻结对接地电阻的影响。6.6.3.主变中性点放电间隙保护1.放电间隙，主要是为保护避雷器的．当雷击电压超过避雷器所能保护的值时，为防止避雷器被击穿损坏，装设放电间隙．当有很高的雷击电压时，间隙被击穿放电，从而保护了避雷器．至于之间如何配合，要依避雷器的防雷电压而定．2.防止接地变跳闸后，高压侧故障中性点出现危险过电压3.110kV48-48- 及以上系统中性点的间隙保护主要是：为了防止过电压！因为在这种电压等级的设备由于绝缘投资的问题所以都采用分级绝缘，在靠近中性点的地方绝缘等级比较低。如果发生过电压的话会造成设备损坏，间隙保护可以起到作用，但是又由于中性点接地的选择问题一个系统不要有太多的中性点接地，所以有的变压器的中性点接地刀闸没有合上（保护的配置原因）。在这时候如果由于变压器本身发生过电压的话就会由间隙保护实现对变压器的保护，原理就是电压击穿，在一定电压下他的间隙就会击穿，把电压引向大地。间隙保护可以起到变压器绕组绝缘的作用，当系统出现过电压（大气过电压、操作过电压、谐振过电压、雷击过电压等）时，间隙被击穿时由零序保护动作、间隙未被击穿时有过电压保护动作切除变压器。48-48- 主要参考文献、资料：1.电气工程设计手册2.牟道槐.发电厂变电站电气部分.重庆大学出版社.1996年3.姚春球.发电厂电气部分中国电力出版社.2007年4.马永翔.发电厂变电所电气部分北京大学出版社.2010年5.熊信银.发电厂电气部分.中国电力出版社.2004年6.肖艳萍.发电厂变电站电气设备.中国电力出版社.2007年7.杜文学.电力系统.中国电力出版社.2006年8.常美生.高电压技术.中国电力出版社.2007年9.沈诗佳.电力系统继电保护及二次回路.中国电力出版社.2007年48-48- 致谢本次毕业设计已接近尾声，这次110kV变电站的设计几乎涵盖了大学所学的全部知识。这一个月中我们组经过了讨论、收集资料、设计、绘图、审核等一系列过程，让我们对过去所学过的大部分课程知识有了综合的运用。变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我们做到了学以致用，是设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下，能综合自己的思路去设计。在设计期间，我们动手查阅了大量的资料。一方面，充分的检验自己的设计能力，丰富了我们在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该行业工作打下来了坚实的基础；另一方面，使我们体会到了从事设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我们最大的收获就是学到了变电站的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，设计虽然完成了，但是我们只是掌握了变电站设计中很少的一部分知识，还有很多深奥的专业知识等着我们去挖掘、去探索、去学习。我们也会在今后的工作学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自身的发展打下坚实的基础。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免会出现错误，请老师批评指正。在设计期间，老师给予我们悉心的指导，帮助我们解决了很多的困难，使我们能顺利的完成设计。如今让我们有许多收获和设计的成就感，这些都离不开李含霜老师教过我们《电气设备》、李元庆老师教过《电力系统》、杨波和潘光贵老师教过《继电保护》、宁日红老师教过《微机保护》、马莉莉老师教过《高电压技术》、曾毅老师教过《变电站综合自动化》、陆向阳老师教过《高电压设备试验》、王亚忠老师教过《电路分析》及其他多位老师。在此非常感谢老师们教导，愿老师们身体健康、工作顺利。最后，我们在此感谢两位毕业设计指导老师，赵树宗老师和蔡红梅老师。祝两位老师身体健康、工作顺利。48-48- 附录148-48-'