35kv降压变电站设计电力系统毕业设计

'重庆技术学院专科生毕业设计题目：35kV降压变电站设计系别电气工程系专业发电厂及电力系统 目录第一章引言…………………………………………………………………41.1原始资料分析……………………………………………………5第二章电气主接线的设计…………………………………………………42.1电气主接线设计概述…………………………………………………42.2电气主接线的基本形式及特点………………………………………52.3电气主接线的选择……………………………………………………7第三章主变器的选择………………………………………………………113.1　主变台数的确定……………………………………………………113.2　主变相数的选择……………………………………………………113.3　主变压器选择的结果………………………………………………12第四章短路电流计算………………………………………………………144.1电路各元件、参数、标幺值的计算………………………………144.2三相短路电流计算…………………………………………………14　第五章电气设备选择………………………………………………………175.1断路器、隔离开关的选择变压器保护………………………………165.2电流互感器的选择母线保护…………………………………………255.3电压互感器的选择……………………………………………………315.4导体的选择和校验自动装置…………………………………………335.5互感器在主接线中的配置……………………………………………38第六章高压配电系统及配电装置的设计…………………………………356.1配电装置的要求………………………………………………………356.2配电装置的分类………………………………………………………366.3配电装置的应用………………………………………………………366.4屋内配电装置布置原则………………………………………………386.5本设计中配电装置的确定…………………………………………40第七章　防雷和接地设计……………………………………………………417.1防雷设计……………………………………………………………467.2接地设计……………………………………………………………46第八章　继电保护配置………………………………………………………478.1变压器的保护配置…………………………………………………47 8.2母线的保护配置…………………………………………………………47第九章　设计总结…………………………………………………………………49第十章　致谢…………………………………………………………………………………49第十一章　参考文献……………………………………………………………………………51 一引言电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70年代，电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是电力发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过发电动力装置转换成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。1.1原始资料简要分析1.建设规模：该变电所电压等级为35/10KV10KV进出线8回根据建厂规模，对本变电站的电气主接线进行设计确定出2~3种方案，进行技术和经济比较，确定出最优方案。2.该地区的负荷情况：10KV恻的出现容量为6400kw,每条容量为800kw3.系统短路容量为无穷大根据以上两系统的短路容量，可计算两系统的综合电抗标幺值。进而进行短路电流的计算。收集国内外电气设备的现状和发展趋势，了解设备和导体选择的条件，对本变电站进行电气设备和导体的选择。4.本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为：10KV侧Tmax=4000小时/年根据以上最大负荷小时数，可查表得出导体经济电流密度，进而按照经济电流密度进行母线截面的选择。5.所址概括：该变电所地势交平，交通便利，环境无污染，位于市郊区荒土地。根据以上所址概述，可了解到该设计中变电所的周边环境情况，可推测该所地处平原地区，占地面积大，由此根据变电所配电系统和配电装置的设计原则，对本变电所进行高压配电系统及配电装置设计，接近负荷中心，则要求供电的可靠性，调度的灵活性更高。二电气主接线的设计发电厂和变电站的电气主接线是指由发电机，变压器，断路器，隔离开关，互感器，母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产，汇集和分配电能的电路。电气主接线又城为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置，继电保护配置，自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性，灵活性和经济性起决定性的作用。2.1电气主接线设计概述2.1.1对电气主接线的基本要求⑴电气主接线应根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性和电能质量，对Ⅲ类负荷单个电源供电即可。对Ⅰ类负荷和Ⅱ类负荷占大多数的用户应由两个独立电源供电，其中任一电源必须在另一个电源不能供电时，能保证向重要负荷供电。电压和频率是电能质量的基本指标，在确定电气主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内。 ⑵电气主接线应具有一定的灵活性和方便性，一适应电气装置的各种运行状态。不仅要求在正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活，简便，迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。⑶电气主接线应在满足上述要求的前提下，尽可能经济。应尽量减少设备投资费用和运行费用并尽量减少占地面积，同时注意搬迁费用，安装费用和外汇费用。⑷具有发展和扩建的可能性。电气主接线在设计时应尽量留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到从初期接线过度到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，是其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下完成过度的实施。2.1.2变电所电气主接线的设计原则变电所主接线的设计必须满足上述四个基本要求，以设计任务书为依据，一国家经济建设方针，政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点，准确的掌握基础资料，做到及要技术先进又要经济使用。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的。它将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，给出所设计的变电所的容量，电压等级，出线回路数。主要是负荷要求，电流系统参数和对变电所的而具体要求，以及设计的内容和范围，这些原始资料是设计的依据，必须进行详细的分析和研究，从而可以初步拟定一些主接线方案，国家方针政策，技术规范和标准是根据国家实际状况，结合电流工业的技术特点而制定的准则，设计时必须严格遵循。结合对主接线的基本要求，设计的主接线应供电可靠，灵活，经济，留有扩建和发展的余地。设计时，在进行论证分析阶段，更应该辩证的同意供电可靠性与经济性的关系，以使设计的主接线具有先进性和可靠性。在满足运行要求使，变压器高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线。旁路设施可按主接线基本形式中所述的情况设置。2.1.3电气主接线的设计步骤电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，经历可行性研究阶段，技术设计阶段和施工设计等四个阶段，在各阶段中随要求，任务的不同，其深度，广度也有所差异，但总的设计思路，方法和步骤相同。⑴对变电站进行综合分析：①变电所的情况，包括变电所的类型，在电力系统中的地位和作用，近期及远景规划容量，近期和远景与电力系统的连接方式和各级电压中性点接地方式，最大负荷利用小时数及可能运行的方式等。②负荷情况，包括负荷的性质及地理位置、输电电压等级、出线回数及输送容量等。电力负荷的原始资料室设计主接线的基础数据，应在电力负荷预测的基础上确定，其准确性直接影响主接线的设计质量。③环境条件，包括当地的气温，湿度，风向，水文，递质，海拔高度及地震等因素，这些对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响，必须予以重视；此外对重型设备的运输，也应充分考虑。④ 设备情况，为使所设计的主接线可行，必须对各主要电器的性能，制造能力，供货情况和价格等资料汇集并进行分析比较，保证设计具有先进性和可行性。⑵确定变压器的容量和台数变电所主变压器的容量，一般应按5—10年规划负荷来选择，根据城市规划，负荷性质、电网结构等综合考虑确定，对重要变电所，应考虑当一台变压器停运时；其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电所，当1台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%至80%。变电所主变的台数，对于枢纽变电所在中，低压测以形成环网的情况下，以设置2台主变压器为宜；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器，以提高供电可靠性。⑶主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在变电站资料分析的基础上，根据对电源和出线回数，电压等级，变压器台数，容量以及母线结构等，可拟定出若干个主接线方案，依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3各技术相当，又都能满足任务要求的方案，在进行经济比较，对于在系统中占有重要地位的大容量变电所的主接线，还应进行可靠性定量分析计算比较，最终确定在技术上合理，经济上可行的最终方案。⑷所用电源的引线，确定所用电源的引线方式。⑸短路电流计算和主要电气选择，对所选的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。⑹绘制电气主接线图，对最终确定的主接线，按工程要求绘制工程图。2.2主接线的基本接线形式及其特点电气主接线的型式是多种多样的，按有无母线可分为有母线型的主接线和无母线型的主接线两大类。2.2.1有母线型的电气主接线1、单母线接线及单母线分段接线（1）单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便和采用成套配电装置。缺点：①可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。②调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：①6～10kV配电装置的出线回路数不超过5回；②35～63kV配电装置的出线回路数不超过3回；③110～220kV配电装置的出线回路数不超过两回。 （2）单母分段接线单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。单母线分段接线的缺点是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内停电；当出线为双回路时，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。（3）单母线带旁路母线的接线为了检修出线断路器，但不中断对该出线的供电，可增设旁路母线。当检修电源回路断路器期间不允许断开电源时，旁路母线还可以与电源回路连接，此时还需在电源回路加装旁路隔离开关。有了旁路母线，提高了供电的可靠性，但旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化，另外检修母线或母线故障期间中断供电。2、双母线接线及分段接线（1）双母线接线双母接线有两组母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。由于有了两组母线，时运行的可靠性和灵活性大为提高。其优点主要有：①检修母线时不影响正常供电；②检修任一组母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属回路和与此隔离开关相连的该组母线，其他回路均可通过另一组母线继续运行；③工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；④检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替检修的断路器，回路只需短时停电；⑤调度灵活；⑥扩建方便等特点。缺点:①在倒母线的操作过程中，隔离开关作为操作电器，容易发生误操作；②检修任一回路的断路器或母线故障时，仍将短时停电；③所使用的设备多（母线隔离开关的数目多），并且使配电装置结构复杂，所以经济性能差。（2）双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。这种接线具有单母线分段和双母线的特点，较双母线接线具有更高的可靠性和灵活性。正常运行时工作母线工作，备用母线不工作，它是单母线分段接线方式，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路倒至备用母线上，即可恢复供电，这样，只是部分短时停电，而不必短期停电，仍是单母线分段运行方式。 双母线分段接线主要用于大容量进出线较多的配电装置中，如220KV进出线达10～14回时，就可采用双母线三分段的接线。在330～500KV的配电装置中，也有采用双母线四分段的。（3）双母线带旁路母线的接线为了不停电检修出线断路器，双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这种接线运行操作方便，不影响双母线正常运行，但多装了一组断路器和隔离开关，增加了投资和配电装置的占地面积，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。2.2.2无母线型的电气主接线无母线型的电气主接线在电源与引出线之间或接线中各元件之间没有母线连接，常用的有桥型接线、多角形接线和单元接线。1、桥型接线适用于仅有两台变压器和两条引出线的发电厂和变电所中。因此，它不适合本设计中对主接线进出线的要求。2、多角形接线没有集中地母线，相当于将单母线用断路器按电源和引出线的数目分段，且连接成环形的接线。这种接线一般适用于最终规模已确定的110kV及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜。多角形接线的缺点之一就是扩建困难，因此，此接线型式亦不适合本设计的要求。3、单元接线一般适用于只有一台变压器和一回线路时的小容量终端变电所和小容量的农村变电所，因此，此接线也不适合本设计的要求。2.3电气主接线的选择根据对原始资料的分析以及对主接线的认识，现列出以下三种主接线方案。方案一：10KV侧单母线分段接线。10KV进出线8回，可向重要用户采用双回路供电。选择单母线分段接线方式。方案二：10KV侧单母线带旁路母线接线。10KV侧单母线带旁路母线接线，检修出线断路器时，可不中断对该出线的供电，提高了供电的可靠性。方案三：10KV侧单母线分段接线。现对三种方案列表2-1比较如下：表2-1电气主接线方案比较 项目方案可靠性灵活性经济性方案一：35KV侧单母线分段接线可靠性高1.检修、调试相对灵活；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。设备相对多，投资较大，经济性较差，但对供电可靠性的特殊需要是必要的。方案二：、35KV侧单母线带旁路母线接线。1.可靠性较高；2.单母线带旁路母线接线，检修母线或母线故障期间中断供电。1.灵活性较好；2.扩建方便1.设备相对多，投资较大；2.旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化方案三：35KV侧单母线接线。1.可靠性高；2.结构简单，有一定的供电可靠性1.各电压级接线方式灵活性都好；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。1.设备相对少，投资较小；2.减少占地面积。综合考虑三种电气主接线的可靠性，灵活性和经济性，结合实际情况，确定第三种种方案为设计的最终方案. 三主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。3.1主变压器台数和容量的确定3.1.1主变压器台数的确定（1）对大城市郊区的一次变电所，在中、低侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。（3）对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。根据以上主变压器台数的选择原则以及本设计的要求，该变电所装设2台主变压器。3.1.2主变压器容量的选择主变压器容量的确定原则（1）主变压器容量一般按变电所建成后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。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）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所，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后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。根据主变压器容量的确定原则，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%，可以确定单台变压器的额定容量。S总的容量为800*8=6400kwA综合考虑以上选择原则和本变电所的负荷情况，确定变电所单台主变压器的额定容量：SN=4000KVA.3.2主变压器型式的选择3.2.1主变压器相数的的选择选择主变压器的相数，需考虑如下原则：1、当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。 2、当发电厂与系统连接的电压为500KV时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升压到500KV的，宜选用三相变压器。3、对于500KV变电所，除需考虑运输条件外，应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。对于容量、阻抗、电压等技术参数相同的两台或多台主变压器，首先应考虑共用一台备用相。备用相是否需要采用隔离开关和切换母线与工作相相连接，可根据备用相在替代工作相的投入过程中，是否允许较长时间停电和变电所的布置条件等工程具体情况确定之。根据以上选择原则以及原始资料分析，本变电站选用双绕组变压器作为主变压器。3.2.2绕组数量和连接方式的选择在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。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丫和△，我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。本设计中变电所具有两种电压等级，即35kV和10kV，需选用二绕组变压器，变压器绕组的连接方式为丫/△3.3主变压器的选择结果查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的额定容量为4000KVA。这里选择三绕组变压器，所选变压器的技术参数如下所示：型号：GB-4000/35额定容量(kVA)：4000额定电压（kV）:高压—35±8×1.25%；；低压—10.5连接组标号：Yd11空载损耗(kW)：4.52负载损耗（kW）：28.80 阻抗电压（%）：高-低：22.8所以选择两台GB-4000/35型变压器为主变压器。 四短路电流计算高压短路电流计算一般只计及各元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的电抗，采用标幺值计算。在为选择电气设备而进行的短路电流计算中，如果系统阻抗（即等值电源阻抗）不超过短路回路总阻抗的5%～10%，就可以不考虑系统阻抗，将系统作为“无限大”电力系统处理，按这种假设所求得的短路电流虽较实际值偏大一些，但不会引起显著误差以致影响所选电气设备的型式。另外，由于按无限大电力系统计算得到的短路电流是电气装置所通过的最大短路电流，因此，在初步估算装置通过的最大短路电流或缺乏必需的系统参数时，都可认为短路回路所接的电源容量是无限大电力系统。本系统作无限大电源系统。4.1电路各元件参数标幺值的计算⑴主变压器的各绕组电抗标幺值计算如下：取，计算各元件参数，做等值电路。发电机：4.2三相短路电流计算4.2.135KV母线发生三相短路时的短路电流计算：短路点对电源的电抗为:短路电流周期分量的标幺值为： 短路点的短路电流周期分量的有名值为：取冲击系数为1.80，短路冲击电流有名值为：短路电流的最大有效值：短路容量：4.2.210KV母线发生三相短路时的短路电流计算：图及简化过程如下图4-2所示。图4-3等效电路图及化简过程短路点对电源的电抗为:短路电流周期分量的标幺值为：短路点的短路电流周期分量的有名值为：取冲击系数为1.80，短路冲击电流有名值为：短路电流的最大有效值： 短路容量：短路电流计算结果列表于4-1下：表4-1短路电流计算结果表短路点基准电压(kV)短路电流(kA)冲击电流(kA)短路容量(MVA)K1359.9430.95172K2109.7530.36168 五导体和电气设备的选择正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。电气设备选择的一般原则：（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）与整个工程的建设标准应协调一致；（5）同类设备应尽量减少品种；（6）扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；（7）选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表5-1所示：表5-1高压电气技术条件序号电器名称额定电压（kA）额定电流(A额定容量(kVA)机械荷载(N)额定开断电流(kA)短路稳定性绝缘水平热稳定动稳定1断路器√√√√√√√2隔离开关√√√√√√ 3组合电器√√√√√√4负荷开关√√√√√√5熔断器√√√√√√6电流互感器√√√√√√7电压互感器√√√8电抗器√√√√√√9消弧线圈√√√√√10避雷器√√√√11封闭电器√√√√√√√12穿墙套管√√√√√√13绝缘子√√√√5.1断路器和隔离开关的选择断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并在经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，现一般选用真空、SF6、少油和压缩空气等断路器作为10kV～220kV的开关电器。表5-2高压断路器、隔离开关的选择及其校验项目项目额定电压额定电流开断电流额定关合电流热稳定动稳定高压断路器隔离开关―― 同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，其型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合技术经济比较后确定。5.1.135kV主变侧Ⅰ：主变断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流：具体选择及校验过程如下：（1）额定电压选择：（2）额定电流选择：（3）额定开端电流选择：选择LW8—35/1600，技术数据如下表5-9所示：表5-9技术数据表型号额定工作电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定关合电流（峰值）（kA）4s热稳定电流（kA）额定动稳定电流（峰值）（kA）全开断时间(s)固有分闸时间(s)LW8-35/16003540.51600256320630.10.06（4）热稳定校验：，设主保护和后备保护的动作时间为0s和1.5s，则热稳定计算时间：因为是无限大电源系统，所以所以，，满足热稳定校验。（5）动稳定校验： 因为，所以满足动稳定校验。其具体参数如下5-10表：表5-10具体参数表由表可知，所选断路器满足选择要求Ⅲ：主变侧隔离开关的选择与校验（1）额定电压选择：（2）额定电流选择：选择GW5—35/1600，其技术参数如下5-12表。表5-12GW5—35/1600技术参数表型号额定电压kV额定电流A5s热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）GW5—35/16003516002050（3）热稳定校验：因为，所以，满足热稳定校验。（4）动稳定校验：具体参数如下5-13表： 表5-13具体参数表计算数据GW5—35/160035kV35kV826.66A1600A132.62200030.95kA50kA由表可知，所选隔离开关满足选择要求。5.1.210kV主变侧Ⅰ:主变10kV侧断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流：具体选择及校验过程如下：（1）额定电压选择：（2）额定电流选择：（3）额定开断电流选择：选择LW3—10型断路器，其技术数据如下表5-14所示：表5-14技术数据表型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）4s热稳定电流（kA）额定动稳定电流（峰值）（kA）合闸时间(s)分闸时间(s) LW3—101011.530008820≤0.06≤0.04（4）热稳定校验：设主保护和后备保护的动作时间为0s和1.5s，则校验短路热稳定的计算时间：因为是无限大电源系统，所以所以，，满足热稳定校验。（5）动稳定校验：因为，所以满足热稳定校验。具体参数如下表5-15所示。表5-15具体参数表计算数据LW3—1010kV10kV2427A3000A1.62kA8kA9.36kA20kA134.92由表可知，所选断路器满足选择要求。Ⅱ:主变隔离开关的选择与校验流过回路的最大持续工作电流: （1）额定电压选择：（2）额定电流选择：选择GN10-10/3000型隔离开关，其技术参数如下5-16表：表5-16GN10-10/3000技术参数表型号额定电压kV额定电流A5s热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）GN10-10/300010300075160（3）热稳定校验：因为所以，满足热稳定校验。（4）动稳定校验：，所以，满足动稳定校验。具体参数如下5-17表：表5-17具体参数表计算数据GN10-10/300010kV10kV2427A3000A 134.9223.75kA160kA由表可知，所选隔离开关满足选择要求。3.10kV母联断路器及隔离开关的选择与校验选用LW3—10型六氟化硫断路器和GN10-10/3000型隔离开关。5.2电流互感器的选择电流互感器按以下技术条件进行选择：一、按一次回路额定电压和电流选择电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足：式中二、电流互感器种类和型式的选择在选择时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择型式。35kV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，常用L(C)系列。35kV屋内配电装置常采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构，如LZ系列的树脂浇注绝缘结构只适用于屋内配电装置。三、准确级的选择互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级，0.5～1级的电流互感器用于变电所的测量仪表，电能表必须用0.5级的电流互感器。四、热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流来表示，故热稳定按下式校验：五、动稳定校验 电流互感器的内部动稳定性常以额定动稳定倍数表示，校验式如下：外部动稳定校验主要是校验互感器出线端受到的短路作用力不超过允许值。有的产品样本未标明出线端部运行作用力，而只给出动稳定倍数。一般是在相间距离为40cm，计算长度为50cm的条件下取得的。按下式校验：5.2.135KV侧电流互感器的选择：Ⅰ：主变侧电流互感器的选择：（1）按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足：（2）电流互感器种类和型式选择采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，安装地点是屋外。（3）准确级的选择作电流、电能测量及继电保护用，准确级选择0.5级。综上，初选LCWD1—35/1200型电流互感器，其技术数据如下表5-20所示：表5-20技术数据表型号额定电流（A）级次组合准确级次二次负荷（Ω）10%倍数1S热稳定倍数（倍）动稳定倍数（倍）0.5级1级3级二次负荷（Ω）倍数（倍） LCWD1-35/120012000.5/B0.5/B2215452.5×45（4）热稳定校验：所以，满足热稳定校验。（5）动稳定校验：⑴内部动稳定校验：因为所以，满足内部动稳定校验。⑵外部动稳定校验：所以，满足外部动稳定校验。综上，所以LCWD2—35/1200满足要求。具体数据见下5-21表：表5-21具体数据表数据项目LCWD1—35/1200计算数据35kV35kV1200A639.36A134.92 76140kA25.23kA87.514.915.2.310KV侧电流互感器的选择1、主变35kV侧断路器的选择与校验流过回路的最大持续工作电流:（1）额定电压选择：（2）额定电流选择：（3）额定开断电流选择：（2）电流互感器种类和型式选择35KV以下屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，常用L（C）系列。树脂浇注绝缘的LZ系列只适用于35KV屋内配电装置。采用树脂浇注绝缘结构的电流互感器，安装地点是屋内。（3）准确级的选择作电流、电能测量及继电保护用，准确级选择0.5级。选择LZZB10-12（Q）/2000型电流互感器，本型电流互感器为环氧树脂浇注绝缘全封闭支柱式结构。适用于额定电压为35kV及以下，额定频率为50Hz或60Hz的户内电力系统中作电流、电能计量和继电保护使用。本产品的特点为动热稳定参数高，二次输出容量大，绝缘性能稳定，耐污秽等，可完全取代LCZ-35Q、LZZ-35Q等老式同类产品。该型互感器为支柱式结构，采用环氧树脂浇注，属大爬距加强型绝缘，耐污秽，耐潮湿，适合污染重湿度大的地区使用。是全封闭式浇注结构。该产品具有高动热稳定性，适合短路电流较大的系统。其技术数据如下表5-22所示：表5-22技术数据表 型号准确级次额定二次负荷cosφ=0.9（滞后）（VA）1S热稳定电流（KA有效值）动稳定电流（KA峰值）0.20.5LZZB10-100.2/0.510152152.5（4）热稳定校验：所以，满足热稳定校验。（5）动稳定校验：。,所以满足动稳定校验。2、10kV母联电流互感器的选择由于10kV母联只在一台主变停运时才有大电流通过，与10kV母线侧电流互感器相同，所以同样选择LZZB10-10/3000型电流互感器。5.3电压互感器的选择电压互感器的选择和配置按下列条件：型式：35kV～110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器；220kV及以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。按一次回路电压选择：按二次回路电压选择：二次回路电压必须满足测量电压为100V。电压互感器接线不同，二次电压各不相同。准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。 5.3.135kV侧母线电压互感器的选择型式：采用串级绝缘瓷箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。额定电压：准确等级：用于保护，测量、计量用，其准确等级为0.5级。查《发电厂电气部分》，选定PT的型号为：JDX6-35型。5.3.310kV母线设备电压互感器的选择型式：采用油浸式绝缘结构电磁式PT，供电压、电能和功率测量以及继电保护用。额定电压：准确等级：用于保护、测量以及计量用，其准确等级为0.5级。查《发电厂电气部分》，选定PT型号：JDX—105.4导体的选择与校验母线一般按母线材料、类型和布置方式；导体截面；电晕；热稳定；动稳定；共振频率等项进行选择与校验。母线一般为硬母线，而架空线则是软导线。常用的硬母线截面有矩形、槽型和管型。单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点，一般用于工作电流小于2000A的回路中。矩形母线为了增加散热面积，将矩形的厚和高的差距加大，在相同截面情况下，散热面积增大，但同时应兼顾机械强度和集肤效应的影响，通常厚与高的比例取1∕5～1/12。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面积最大不超过。当工作电流超过最大截面单条母线允许电流时，可将几条矩形母线并列使用，但是由于邻近效应和散热的影响，多条母线并列的运行载流量并不成比例增加，故一般避免采用4条以上矩形母线并列。矩形母线常用于35KV及以下，电流在4000A及以下的配电装置中。槽形母线机械强度好，载流量较大，散热条件好，集肤效应系数小，安装也比较方便，在回路持续电流为4000～8000A时，一般用双槽形导体，大于上述电流值时，由于会引起钢件结构严重发热，故不推荐使用。管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可通水和通风冷却，因此，可用在8000A以上的大电流母线。户外配电装置使用管形导体，具有占地面积小、结构简明、布置清晰等优点。另外，由于圆形表面光滑，电晕放电电压高，因此可用于110KV及以上的配电装置中。母线截面的选择：除配电装置的汇流母线及较短导体（20m 以下）按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济电流密度选择。按经济电流密度选择母线截面可使年综合费用最低。年综合费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投资和折旧费、利息等，综合这些因素，使年综合费用最小时所对应的母线截面称为经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。本设计母线的截面按经济电流密度选择。母线的经济截面可由下式决定：式中——经济截面（）；J——经济电流密度（）。经济电流密度J与年最大负荷利用小时数Tmax有关，本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为：35kV侧Tmax=4000小时/年5.4.135kV母线的选择与校验按经济电流密度选择导体截面积：正常工作时的最大长期工作电流：查经济电流密度曲线，当Tmax=4000h时，经济电流密度，则选择LF21圆管形铝锰合金导体作为母线，其技术数据如下表5-24所示：表5-24技术数据表导体尺寸D1∕D2(mm)导体截面()导体最高允许温度为下值时的载流量(A)截面系数W()惯性半径惯性矩J()质量（kg/m）70℃80℃φ80∕729541900154517.32.6969.42.6 1）当环境温度为40℃时，导体最高允许温度为70℃时，查表得综合修正系数为K=0.81,则按长期发热允许电流校验：（2）热稳定校验。正常运行时导体温度：℃查《电力工程电气设计手册》表8—9，《供用电工程》表9—1，C=95,则满足短路时发热的最小导体截面为：所以满足热稳定要求。5.4.310KV母线的选择与校验按经济电流密度选择导体截面积：正常工作时的最大长期工作电流：查经济电流密度曲线，当Tmax=4000h时，经济电流密度，则查《电力工程电气设备手册-电气一次部分》及《电力工程电气设计手册-电气一次部分》中表，选取二片矩形硬铝导体并列使用，矩形母线的布置采取截面的长边垂直布置，以提高导体的散热率。相关数据如下：导体尺寸b×h(mm×mm):2(125×10)；导体截面S():2500；集肤效应系数：Kf=1.45；竖放允许电流：3152A（1）当环境温度为40℃时，导体最高允许温度为70℃时，查表得综合修正系数为K=0.81,则按长期发热允许电流校验（2）热稳定校验。正常运行时导体温度： ℃查《电力工程电气设计手册》表8—9，得C=91,则满足短路时发热的最小导体截面为：所以满足热稳定要求。（3）动稳定校验导体短路时产生的机械应力一般均按三相短路校验。校验应满足的要求为：①对于三相导体布置在同一平面的矩形导体，相间应力按下式计算：式中l——绝缘子间跨距（cm）；a——相间距离（cm）；W——导体的截面系数（），见《电力工程电气设计手册——电气一次部分》表8-12及8-13；β——振动系数相间距离：a=0.5m，冲击电流：绝缘子的最大允许跨距取绝缘子跨距l=1.5m。对于三相母线布置在同一平面，母线的自振频率为： 式中可见f在35～155Hz范围内，应考虑振动系数，查《供用电工程》表8-14的曲线，对应f=80.24Hz,β=1.32。则相间作用应力为：②母线同相两条间作用应力计算如下：当每相为两片时，片间中心距离为a=2b（根据《供用电工程》中描述），则，时，由矩形导体形状系数曲线得，，增加片间衬垫的数量可以减少各片间的应力，但会使母线散热条件变坏，根据经验一般每隔30～50cm设一衬垫，所以衬垫跨距可取，则短路时同相导体片间相互作用的应力为：所以，满足动稳定校验要求。综上，所选的二片矩形硬铝导体满足要求5.5互感器在主接线中的配置互感器在主接线中的配置如下所述：1、电压互感器的配置：（1）母线。除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置； （2）线路。35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压，进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器；（3）变压器。变压器低压侧有时为了满足同期和继电保护的要求，设有一组电压互感器。2、电流互感器的配置:（1）为了满足测量和保护配置的需要，在变压器、出线、母线分段及母联断路器、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系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依具体情况按二相或三相配置；（2）保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的死区来设置。如有两组断路器，应尽可能设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中；（3）电流互感器通常布置断路器的出线或变压器侧，即尽可能不在紧靠母线侧装设电流互感器。。 六高压配电系统及配电装置设计高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。变电所的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时必须满足以下四点要求：（1）节约用地；（2）运行安全和操作巡视方便；（3）便于检修和安装；（4）节约材料，降低造价。6.1配电装置的要求配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量装置，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置，是发电厂和变电站的重要组成部分，其作用是在正常情况运行下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此，配电装置应满足下述基本要求。1、保证运行可靠配电装置中引起事故的主要原因是，绝缘子因污秽而闪络，隔离开关因误操作而发生相间短路，断路器因开断能力不足而发生爆炸等。因此，要按照系统和自然条件以及有关规程要求合理选择电气设备，使选用电气设备具有正确的技术参数，保证具有足够的安全净距；还应采取防火、防爆、蓄油和排油措施，考虑设备防水、防风、抗震、耐污等性能。2、便于操作、巡视和检修配电装置的结构应使操作集中，尽可能避免运行人员在操作一个回路时需要走几层楼或几条走廊。配电装置的结构和布置应力求整齐、清晰，便于操作巡视和检修；还应装设防误操作的闭锁装置及连锁装置，以防带负荷拉合隔离开关、带电拉接地线、误拉合断路器、误入屋内有电间隔。3、保证工作人员安全为了保证工作安全，对配电装置应采取一系列措施，例如用隔墙把相邻电路的设备隔开，以保证电气设备检修时安全；设置遮拦；留出安全距离，以防触及带电部分；设置适当的安全出口；设备外壳和底座都采用保护接地等；在建筑结构等方面还应考虑防火等安全措施。 4、力求提高经济性在满足上述要求的前提下，电气设备的布置应紧凑，节省占地面积，节约钢材、水泥和有色金属等原材料，并降低造价。5、具有扩建可能要根据发电厂和变电站的具体情况，分析是否有发展和扩建的可能。如有，在配电装置结构和占地面积等方面要留有余地。6.2配电装置的分类配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装着和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电气组装而成的称为装配配电装置；在制造厂按要求预先将开关电气、互感器等组成各种电路成套后运至现场安装使用的称为成套配电装置。（1）屋内配电装置的特点：①由于允许安装净距小和可以分层布置而使占地面积较小；②维修、巡视和操作在室内进行，可减小维护工作量，不受气候影响；③外界污秽空气对电气设备影响较小，可以减少维护工作量；④房屋建筑投资较大，建设周期长，但可采用价格较低的户内型设备。（2）屋外配电装置的特点：①土建工作量和费用较小，建设周期短；②与屋内配电装置相比，扩建比较方便；③相邻设备之间距离较大，便于带电作业；④与屋内配电装置相比，占地面积大；⑤受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；⑥不良气候对设备维修和操作有影响。（3）成套配电设备的特点：①电气设备布置在封闭或半封闭的金属（外壳或金属框架）中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；②所有电气设备已在工厂组装成一体，如SF6全封闭组合电器、开关柜等，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。6.3配电装置的应用在发电厂和变电所中，35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，其中3～10kV的大多采用成套配电装置；110kV及以上的配电装置大多采用屋外配电装置；对110～220kV配电装置有特殊要求时，如建于城市中心或处于严重污秽地区时，也可以采用屋内配电装置。成套配电装置一般布置在屋内，目前我国生产的3～35kV的各种成套配电装置，在发电厂和变电所中已被广泛采用，110～500kV的SF6全封闭组合电器也得到应用。6.4配电装置的设计要求及步骤1、高压配电装置的设计要求⑴满足安全净距的要求： 屋外配电装置的安全净距亦不应小于规定数值，并按规定标准进行校验。屋外电气设备外绝缘体最低部位距地小于2.5m时，应装设固定遮拦。屋外配电装置使用软导线时，带电部分至接地部分和不同相的带电部分之间的最小电气距离，应根据外过电压和风偏，内过电压和风偏，最大工作电压、短路摇摆和风偏三种条件进行校验，并采用其中最大数值。屋外配电装置带电部分的上面或下面，不应有照明、通信和信号线路架空跨越或穿过。屋内配电装置的安全净距不应小于规定数值，并按规定标准进行校验。屋内电气设备外绝缘体最低部位距地小于2.3m时，应装设固定遮拦。屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷的照明或动力线路跨越。配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定其安全净距。⑵施工、运行和检修的要求：①施工要求。配电装置的结构在满足安全运行的前提下应尽量予以简化，并考虑构架的标准化和工厂化，减少架构的类型，以达到节约材料、缩短工期的目的；设计时，要考虑安装检修时设备搬运及起吊的便利；还应考虑土建施工误差，保证电气安全净距的要求，一般不宜选用规程规定的最小值，而应留有适当的裕度（5cm左右），这在屋内配电装置的设计中更要引起重视。②运行要求。各级电压配电装置之间，以及他们和各种建（构）筑物之间的距离和相对位置，应按最终规模统筹规划，充分考虑运行的安全和便利。③检修要求。应考虑到检修方便要求。电压为110KV及以上的屋外配电装置，应视其在系统中的地位、接线方式、配电装置型式以及该地区的检修经验等情况，考虑带电作业的要求。为保证检修人员在检修电气设备及母线时的安全，屋内配电装置间隔内硬导体及接地线上，应留有接触面和连接端子，以便于安装携带式接地线。⑶噪声的允许标准及限制措施：配电装置中的主要噪声源是主变压器、电抗器及电晕放电。我国规定有人值班的生产建筑最高允许连续噪声级的最大值为90dB（A），控制室为65dB（A）。我国《城市区域环境噪声标准》中规定：受噪声影响人的居住或工作建筑物外1m处的噪声级，白天不大于65dB（A），晚上不大于55dB（A）。因此，配电装置布置要尽量远离职工宿舍或居民区，保持足够的间距，以满足职工宿舍或居民区对噪声的要求。⑷静电感应的场强水平和限制措施：在高压输电线路或配电装置的母线下和电气设备附近有对地绝缘的导电物体时，由于电容耦合感应而产生电压。当上述被感应物体接地时，就产生感应电流。这种感应通称为静电感应。鉴于感应电压和感应电流与空间场强的密切关系，故实用中常以空间场强来衡量某处的静电感应水平。所谓空间场强，是指离地面1.5m处的空间电场强度。对于220KV变电所，测得其空间场强一般不超过5kV/m以内，因此认为静电感应问题并不突出。关于静电感应的限制措施，设计时应注意：①尽量不要在电气设备上方设置软导线；②对平行跨导体的相序排列要避免同相布置，尽量减少同相母线交叉与同相转角布置，以免场强直接叠加；③当技术经济合理时，可适当提高电器及引线安装高度；④控制箱等操作设备尽量布置在场强较低区，必要时可增设屏蔽线或设备屏蔽环等。 2、配电装置设计的基本步骤⑴选择配电装置的型式。选择时应考虑配电装置的电压等级、电气设备的型式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境条件等因素。⑵配电装置的型式确定后，接着拟定配电装置的配置图。⑶按照所选电气设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便等要求，遵照配电装置设计有关技术规程的规定，并参考各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置平面图和断面图。6.5屋内配电装置的布置原则1、总体布置⑴尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流，但有时为了连接的方便，根据主厂房或变电所的布置而将变压器间隔设在每段母线的端部。⑵同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围。⑶较重的设备（如电抗器）布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。⑷充分利用间隔的位置。⑸设备对应布置，便于操作。⑹有利于扩建。间隔内设备的布置尺寸除满足最小安全净距外，还应考虑设备的安装和检修条件，进而确定间隔的宽度和高度。设计时，布置尺寸可参考一些典型方案进行。2、屋内配电装置的设备布置⑴母线及隔离开关母线通常装在配电装置的上部，一般呈水平布置、垂直布置和直角三角形布置。水平布置不如垂直布置便于观察，但建筑部分简单，可降低建筑物的高度，安装比较容易，因此在中、小容量变电所的配电装置中采用较多。垂直布置时，相间距离可以取得较大，无需增加间隔深度；支柱绝缘子装在水平间隔板上，绝缘子间的距离可取较小值。因此，垂直布置的母线结构可获得较高的机械强度；但垂直布置的结构复杂，并增加建筑高度。垂直布置可用于20kV以下、短路电流很大的配电装置中。直角三角形布置的结构紧凑，可充分利用间隔的高度和深度，但三相为非对称布置，外部短路时，各项母线和绝缘子机械强度均不相同。这种布置方式可用于6～35KV大、中容量的配电装置中。母线相间距离a决定于相间电压，并考虑短路时母线和绝缘子的机械强度和安装条件。35KV配电装置中母线水平布置时，相间距离a约为500mm。在负荷变动或温度变化时，硬母线将会胀缩，如母线很长，又是固定连接，则在母线、绝缘子和套管中可能会产生危险的应力。为了将它消除，必须按规定加装母线补偿器。不同材料的导体相互连接时，应采取措施，防止产生电化腐蚀。 母线隔离开关，通常设在母线的下方。为了防止带负荷误拉隔离开关引起飞弧造成母线短路，在双母线布置的屋内配电装置中，母线与母线隔离开关之间宜装设耐火隔板。两层以上的配电装置中，母线隔离开关宜单独布置在一个小室内。为了确保设备及工作人员的安全，屋内配电装置应设置防止误拉合隔离开关、带接地线合闸、带电合接地开关、误拉合断路器、误入带电间隔等（五防）电气误操作事故的闭锁装置。⑵断路器及其操动机构断路器通常装设在单独的小室内。断路器的操动机构设在操作通道内。手动操作机构和轻型远距离控制的操动机构均装在壁上，重型远距离的操动机构则落地装在混凝土基础上。⑶互感器和避雷器电流互感器无论是干式或油浸式，都可和断路器放在同一小室内。穿墙式电流互感器应尽可能作为穿墙套管使用。电压互感器都经隔离开关和熔断器（110KV及以上只用隔离开关）接到母线上，须占用专用的间隔，但同一时间内，可以装设几台不同用途的电压互感器。当母线上接有架空线路时，母线上应装避雷器。由于避雷器体积不大，通常与电压互感器共占用一个间隔（相互之间应以隔层隔开），并可共用一组隔离开关。（4）电缆隧道及电缆沟。电缆隧道及电缆沟是用来放置电缆的。电缆隧道为封闭狭长的构筑物，高1.8m以上，两侧设有数层敷设电缆的支架，可放置较多的电缆，人在隧道内能方便地进行电缆的敷设和维修工作，但其造价较高，一般用于大型电厂。电缆沟则为有盖板的沟道，沟宽与深均不足1m，可容纳的电缆数量较少，敷设和维修电缆必须揭开水泥盖板，很不方便，且沟内容易积灰和积水，但土建施工简单，造价较低，常为变电站和中、小型发电厂所采用。国内外有不少发电厂，将电缆吊在天花板下，以节约电缆沟。为使电力电缆发生事故时不致影响控制电缆，一般将电力电缆与控制电缆分开排列在过道两侧。如布置在一侧时，控制电缆应尽量布置在下面，并用耐火隔板与电力电缆隔开。（5）配电装置室的通道和出口：配电装置的布置应便于设备操作、检修和搬运，故需设置必要的通道。凡用来维护和搬运各种电器的通道，称为维护通道；如通道内设有断路器（或隔离开关）的操动机构、就地控制屏等，称为操作通道；仅和防爆小室相通的通道，称为防爆通道。配电装置室内各种通道的最小宽度（净距）应符合规程要求。为了保证工作人员的安全及工作的方便，不同长度的屋内配电装置室，应有一定数目的出口。长度小于7m时，可设置一个出口；长度大于7m时，应有两个出口（最好设在两端）；当长度大于60m时，在中部适当的地方再增加一个出口。配电装置室出口的们应向外开，并应装弹簧锁；相邻配电装置室之间如有门时，应能向两个方向开启。（6）配电装置室的采光和通风。配电装置室可以开窗采光和通风，但应采取防止雨雪、风沙、污秽和小动物入室内的措施。配电装置室应按事故排烟要求，装设足够的事故通风装置。 6.6本设计中配电装置的确定本变电所两个电压等级：即35kV、10kV，根据《电力工程电气设计手册》规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所35kV侧采用屋外配电装置，10kV采用屋内配电装置。1、本设计中35kV采用分相中型配电装置，将母线隔离开关直接布置在各相母线的下方。分相中型配电装置硬管母线配合剪刀式（或伸缩式）隔离开关方案，布置清晰、美观，可省去大量构架，较普通中型配电装置节约用地31.6%左右，节省钢材16.7%左右，运行维护和安装检修均比较方便，并具有较高的可靠性和较强的抗震能力。2、10kV屋内配电装置与屋外配电装置相比较，在经济上两者总投资基本接近，因屋内式电气投资较屋外式略少，而土建投资又稍高于屋外式；但屋内式具有节约用地（较屋外普通中型配电装置可节约70%～75%的土地）、便于运行维护、防污性能好等优点，因此在选型时一般采用屋内配电装置。布置型式采用两层式，所用设备分别布置在两层中，第一层布置断路器，第二层布置母线、隔离开关等较轻设备，这种布置方式与三层式相比，其造价较低、运行和检修较方便， 七防雷和接地的设计电气设备在运行中承受的过电压，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类型。按其产生原因，它们又可分为以下几类：雷电过电压分为直击雷过电压、感应雷过电压和侵入雷电波过电压；内部过电压包括工频过电压（长线电容效应、不对称接地故障以及甩负荷）、谐振过电压以及操作过电压（操作电容负荷过电压、操作电感负荷过电压、解裂过电压和间歇电弧过电压）。7.1防雷设计7.1.1变电站的直击雷保护为了避免变电站的电气设备及其他建筑物遭受直接雷击，需要装设避雷针或避雷线，使被保护物体处于避雷针或避雷线的保护范围之内；同时还要求雷击避雷针或避雷线时，不应对被保护物发生反击。（一）变电站应装设直击雷保护装置的设施1．屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道；2．油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装设油台、大型变压器修理间、易燃材料仓库等建筑物；3．雷电活动特殊强烈地区的主厂房、主控制室和高压屋内配电装置室。（二）直击雷保护的措施1.对主厂房需装设的直击雷保护，或为了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；（2）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；（3）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10Ω。2.主控制室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）屋顶为钢筋混泥土结构，将其钢筋焊接成网接地。综上，对变电所必须进行防雷保护的对象和措施，可见下7-1表： 表7-1变电所必须进行防雷保护的对象和措施建筑物及构筑物名称建筑物的结构特点防雷措施屋外安装的变压器装设独立避雷针屋外组合导线及母线桥装设独立避雷针；在不能装设独立避雷针时，考虑在附近主厂房屋顶装设避雷针主控制楼（室）金属结构金属架构接地但在雷电活动特殊强烈地区应设独立避雷针钢筋混泥土结构钢筋焊接成网并接地屋内配电装置钢筋混泥土结构钢筋焊接成网并接地变压器检修间钢筋混泥土结构钢筋焊接成网接地35KV屋内配电装置上装设独立避雷针进行直接保护，钢筋混泥土结构焊接成网并接地，为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。7.1.2变电站的侵入雷电波保护（一）配置原则变电站采用避雷针保护后，电气设备几乎可以免受直接雷击。而在与变电站相连的长达数十、数百公里的输电线路上，虽然有避雷线保护，但由于雷电的绕击和反击，仍然会危及变电站中的电气设备。雷击线路时无论发生绕击还是反击，都会自雷击点产生向变电站方向传播的入侵电压波，入侵电压波的最大幅值等于线路绝缘的冲击放电电压，而变电站电气设备的绝缘水平通常低于低压线路的绝缘水平，因此入侵波对变电站的电气设备会构成严重威胁。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。在母线上装设避雷器是限制雷电入侵波过电压的主要措施。对于220 kV及以下的一般变电站，无论变电站的电气主接线形式如何，实际上只要保证每一段可能单独运行的母线上都装有一组避雷器，就可以使整个变电站得到保护。只有当母线或设备连接线很长的大型变电站，或靠近大跨越、高杆塔的特殊变电站，经过计算或验证证明以上布置不能满足要求时，才需要考虑是否在适当位置增设避雷器。根据避雷器的配置原则，本设计中配电装置的每组母线上，应装设避雷器。此外，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间。避雷器的类型选择为阀式避雷器。（二）避雷器的选择1、磁吹阀式避雷器的电气参数如下：（1）额定电压Ube：避雷器的额定电压应与其安装地点系统的额定电压等级相同。（2）灭弧电压Umi：对35kV及以下的中性点不接地系统，灭弧电压取为最高工作线电压的100%～110%；对110kV及以上的中性点直接接地系统，灭弧电压取为系统最大工作线电压的80%。（3）工频放电电压Ugf：指在工频电压作用下，避雷器发生放电的电压值。在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最大运行相电压的3.5倍；在中性点直接接地的电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。（4）残压Ubc：按计算来确定。（5）冲击放电电压Uchfs：我国生产的避雷器其冲击放电电压与5kA的残压基本相同。2、避雷器的选择与校验1）35KV侧避雷器的选择和校验①型式的选择根据规程及本设计，选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。②额定电压的选择：因此选FCZ-35避雷器，其参数如下表7-3所示。③灭弧电压校验： 最高工作电压：直接接地：KV，满足要求。表7-3避雷器参数型号额定电压（kV）灭弧电压有效值（kV）工频放电电压有效值（kV）冲击放电电峰值（1.5/20）不大于（kV）冲击残压不大于（kV）不小于不大于FCZ-3535126255290345365④工频放电电压校验：下限值：上限值：＜290kV上、下限值均满足要求。⑤残压校验：＜365KV，满足要求。⑥冲击放电电压校验：＜345KV，满足要求。综上，所选FCZ-35型避雷器满足要求。（3）10KV侧避雷器的选择和校验①型式的选择根据规程及本设计，选用FS3系列普通阀式避雷器。①额定电压的选择： 因此选FZ-35避雷器，其参数如下7-4表表7-4避雷器参数型号额定电压（kV）灭弧电压有效值（kV）工频放电电压有效值（kV）不小于冲击放电电峰值（1.5/20）不大于（kV）冲击残压不大于（kV）FS3-1012.712.7265050③灭弧电压校验：最高工作电压：非直接接地：④工频放电电压校验：下限值：下限值均满足要求。⑤残压校验：⑥冲击放电电压校综上，所选FS3-10型避雷器满足要求。7.1.3变压器的防雷保护主变压器35kV侧中性点是直接接地，因而需在中性点装设雷电过电压保护装置，选用金属氧化物避雷器。10kV侧中性点不有效接地，其中性点采用全绝缘，运行经验表明不加保护时的故障率很低，故一般不需保护。所用变压器高、低压侧均需装设阀式避雷器避雷器。 7.1.4内部过电压保护内部过电压是指由于短路器操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，从而引起电网电磁能量的转化或积累所造成的电压升高。内部过电压可分为操作过电压和暂时过电压两类。操作过电压的持续时间一般很短（0.1s以内），采用某些限压装置和其他技术措施加以限制。暂时过电压持续的时间一般较长，应采用相应的措施加以限制。如为了限制电弧接地过电压对设备绝缘的威胁，本设计主变压器35kV侧采用中性点直接接地的方式，这样单相接地将会造成很大的单相短路电流，断路器将立即跳闸而切断故障，经过一段短时间歇，让故障点电弧熄灭后再自动合闸，如能成功，可立即恢复送电；如不能成功，断路器将再次跳闸，不会出现断续电弧现象，可限制电弧接地过电压。7.2接地设计7.2.1接地概述接地就是将需要接地的部分与大地相连。根据接地目的接地可分为防雷接地、工作接地和保护接地等。而与大地的连接都是靠接地装置来实现，接地装置由埋入地中的接地体和引下线构成。变电站的接地装置除了减小接地电阻，以降低雷电流或短路电流通过时其上的电位升高的作用，而且还有均衡地面电位分布、降低接触电位差和跨电位差的作用。而变电所中防雷接地是关键，防雷设备限压功能的发挥离不开良好的接地。防雷接地是将雷电流安全导入大地进行的姐弟，避雷针、避雷器的接地就是防雷接地。就防雷保护而言，其接地电阻都不能超过国家有关标准规定的数值。影响接地装置接地电阻的主要因素是土壤电阻率、接地装置的形状和尺寸，接地电阻可通过相关的公式计算。按接地装置内、外发生接地故障时，经接地装置流入地中的最大短路电流所造成的接地电位升高及地面的电位分布不致于危及人员和设备的安全，将变电站范围的接触电位差和跨步电位差限制在安全值之内的原则，进行本变电站接地装置的设计。 八保护配置变电所保护配置的基本任务是：（1）当系统中某电气元件发生故障时，保护能自动、快速、有选择地将故障元件从系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行；（2）当系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。对保护配置的基本要求是：选择性、速动性、灵敏性以及可靠性，即保护四性。8.1变压器的保护配置电力变压器在电力系统中的地位非常重要，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行严重后果，变压器在运行中有可能出现各种类型的故障和不正常运行状态，因此必须根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。变压器发生故障时，必将对电网和变压器带来危害，必须将其从电力系统中切除。变压器处于不正常运行状态时，保护应发出信号。为了保证电力系统安全稳定运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围，按照GB——1993《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，变压器应按照以下保护装置：1、气体保护。当变压器绕组发生匝数很少的匝间短路或严重漏油时，纵差动保护不会动作，而气体保护能动作；当绕组断线，因通过的是穿越性电流，此时纵差动保护不会动作，由于断线处电弧的作用，气体保护能反应动作；此外，气体保护还能作为变压器油箱内短路故障时纵差动保护后备保护。2、纵联差动保护。变压器装设纵联差动保护，要求保护能快速切除保护区内的短路故障。3、过电流保护。为了防止外部短路引起的过电流，并作为变压器相间短路的后备保护，在变压器三侧装设过电流保护。保护装置安装在变压器的电源侧，当发生内部故障时，若主保护拒动，应有过电流保护经延时动作于断开变压器各侧的断路器。4、零序电流保护。对于中性点直接接地运行的变压器，装设零序电流保护，当系统发生接地故障时，保护动作后以短时限跳开母联断路器或分段断路器，以长时限跳开变压器两侧断路器。5、过负荷保护。变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，带时限动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。8.2母线的保护配置变电所中的母线是电力系统中的一个重要组成元件，它起着汇总和分配电能的作用，因此必须保证母线的安全可靠运行。母线故障的类型主要是单相接地和相间短路故障。为切除母线故障，可采用两种方式：1、利用母线上其他供电元件的保护装置来切除故障； 1、装设专门的母线保护，装设差动保护就可以满足要求。 九总结本设计为35kV变电所设计，是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了35kV变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。通过本次毕业设计，达到了巩固理论知识，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉电气主接线，电力系统的潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力，成为一专多能的高层次复合型人才。 谢辞经过十几天的努力和查资料，今天终于完成了毕业设计，本设计的顺利完成，自己付出了许多劳动，但与老师的细心指导是分不开的，在过程中体现了老师渊博的专业知识，更体现了老师宽厚待人的品质。在设计过程中不但学会了勤奋求实的工作精神。更学到了宽厚待人的品质，这一切对都将在我以后的工作生涯当中指导我努力，借此机会向关心我的所有老师朋友表达最真心的感谢。三年的努力与付出，随着论文的完成让在大学的生活得以画下了完美的句号。带着我的收获走进社会。 参考文献[1]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气一次部分[M].中国电力出版社，1989[2]应敏华，程乃蕾，常美生.供用电工程.北京：中国电力出版社，2006.9[3]卓乐友.电力工程电气设计200例.北京：中国电力出版社，2004[4]宋继成.220～500kV变电所电气主接线设计.北京：中国电力出版社，2004[5]苏小林，阎晓霞.电力系统分析.北京：中国电力出版社，2007[6]李光琦.电力系统暂态分析.3版.北京：中国电力出版社，2007[7]西安交通大学，电力工业部西北电力设计院等编著.短路电流实用计算法.北京：中国电力出版社，1982[8]电力工业部西北电力设计院.电力工程电气设备手册电气一次部分上、下册[M].北京：中国电力出版社，1998[9]黄伟，付艮秀.电能计量技术.2版.北京：中国电力出版社，2007[10]常美生，张小兰.高电压技术.北京：中国电力出版社，2006.11[11]谷水清，李凤荣.电力系统继电保护.北京：中国电力出版社，2005 谢辞经过十几天的努力和查资料，今天终于完成了毕业设计，本设计的顺利完成，自己付出了许多劳动，但与腾老师的细心指导是分不开的，在过程中体现了腾老师渊博的专业知识，更体现了腾老师宽厚待人的品质。在设计过程中不但学会了勤奋求实的工作精神。更学到了宽厚待人的品质，这一切对都将在我以后的工作生涯当中指导我努力，借此机会向关心我的所有老师朋友表达最真心的感谢。三年的努力与付出，随着论文的完成让在大学的生活得以画下了完美的句号。带着我的收获走进社会。'