《kv变电站设计》word版

'西安交通大学继续教育学院毕业论文前言电能在现代社会中是最方便，也是最重要的能源。因此合理的设计220kV变电站是个很重要的问题，电力要先行于经济的发展，这样才能给经济留有足够的发展空间，需要我们予以高度重视。本次设计的主要内容是220kV变电站设计，通过去图书馆借阅资料，了解主要的设备选取和短路电流的整定计算，从中让我学习了很多书本上没有的东西，这对我以后的工作至关重要。随着大电网建设的逐步推进，一方面是要大力加强电源建设，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开、竞价上网，并建立起规范的电力市场。有竞争才有进步的空间，我们不能固步自封，随着1000kV特高压的示范工程的推广，我国电力的发展水平已经跃居世界前列。作为一名电力工作人员，我一定要把基本的知识融会贯通。通过我们的努力，我坚信，在接下来的时间里，中国的电力工业必能持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文摘  要本设计书主要介绍了220kV区域变电所电气一次部分的设计内容和设计方法。设计的内容有220kV区域变电所的电气主接线的选择，主变压器、所用变压器的选择，母线、断路器和隔离开关的选择，互感器的配置，220kV、110kV、35kV线路的选择和短路电流的计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。 关键词：变电站，主接线，变压器    ABSTRACT The design of the book introduces the regional 220kV electrical substation design a part of the content and design. The design of the contents of the electrical substation 220kV main regional cable choice, the main transformer, the transformer used in the choice of bus, circuit breakers and isolation switch option, the configuration of transformer, 220kV, 110kV, 35kV line choice and short-circuit current calculations. The design of the main high pressure also had a choice of electrical equipment and computing, such as circuit breakers, isolating switches, voltage transformers, current transformers and so on. In addition, a lightning protection design and computing, increased the safety of the entire substation. Keywords: substation; main connection; transformer67 西安交通大学继续教育学院毕业论文目录第一章原始资料分析51.1设计任务51.2原始资料5第二章主变压器的选择72.1概述72.2主变压器台数的选择72.3主变压器容量的选择82.4主变压器型号的选择82.5所用变压器的选择12第三章电气主接线选择143.1概述143.2主接线的选择173.3所用电接线的选择19第四章短路电流计算214.1短路计算的目的及假设214.2短路电流计算24第五章电气设备与母线的选择285.1概述285.1.1电气设备选择的一般规则285.1.2电气选择的条件285.210kV电压等级电抗器的选择305.3高压断路器和隔离开关的选择325.3.1断路器的选择325.3.2隔离开关的选择355.4互感器的选择375.4.1电流互感器的选择385.4.2电压互感器的选择385.4.3互感器的选择结果表4167 西安交通大学继续教育学院毕业论文5.5母线的选择425.5.1裸导体的选择及校验原则425.5.2220kV侧母线的选择445.5.3110kV侧母线的选择455.5.410kV硬母线选择46第六章配电装置496.1概述496.1.1配电装置特点496.1.2配电装置的基本要求496.1.3配电装置的最小安全净距506.1.4配电装置的设计原则及步骤536.2屋内配电装置536.2.1屋内配电装置的总体布置原则546.2.2屋内配电装置的布置546.3屋外配电装置55第七章防雷保护567.1直击雷防护577.3雷电过电压的防护60第八章毕业小结65第九章参考文献66第十章图纸6767 西安交通大学继续教育学院毕业论文第一章原始资料分析1.1设计任务由于洛阳南部电网的迅速发展，伊川、汝阳、嵩县的供电就慢慢有了很大的缺口，因此需要在水寨附件建一座变电站，起点供电和联络作用。根据电力系统规划需新建一座220kV区域变电所，该所变电站建成后与110kV和220kV电网相连，近期10kV没有出线，只带站用电和无功补偿装置。1.2原始资料1、按规划要求，该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。220kV出线9回（其中备用2回），110kV出线12回（其中备用2回）。2、110kV侧作为一些地区变电所进线。Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回出线负荷为3000kVA，变电站总的所用最大负荷为,250kVA。3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：220kV侧0.93800小时/年110kV侧0.854200小时/年10kV侧0.89760小时/年4、220kV和110kV侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间分别为2s、1.5s。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文5、系统阻抗：220kV侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220kV母线侧阻抗为0.16(=100MVA)，110kV侧电源容量为1000MVA，归算至本所110kV母线侧阻抗为0.32（=100MVA），10kV侧没有电源。6、该地区最热月平均温度为38℃，年平均气温20℃，绝对最高气温为40℃，土壤温度为18℃，海拔100m。7、该变电所位于市郊半山坡上，地势比较高，无洪涝现象。交通便利，由于附件有几座火电厂和工业群，环境污染比较严重。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文第一章主变压器的选择2.1概述变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5～10年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，运行和检修不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。2.2主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊220kV降压变电站，它是以220kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kV及10kV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。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文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，且投资和占用面积增大，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.3主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%～80%。该变电站是按70%全部负荷来选择。即：（0.7～0.8）∕(MVA)—变电所最大负荷，MVA，n—变电所主变压器台数由于变电所最大负荷为180，因此主变压器容量为：（0.7～0.8）×180∕（2-1）=（126～144）(MVA)在满足可靠性的前提下，结合经济性，选择容量为150MVA的主变压器。2.4主变压器型号的选择2.4.1主变压器相数的选择67 西安交通大学继续教育学院毕业论文当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。2.4.2绕组数的选择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，该所选择三绕组变压器。2.4.3主变调压方式的选择调压方式分为两种，不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常只有10%（±2×2.5%），另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。2.4.4连接组别的选择和中性点接地方式的设计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有星形“Y”和三角形“D”67 西安交通大学继续教育学院毕业论文。在变电站中，一般考虑系统的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。根据原始资料，本站选用YNyn0d11连接组别。在63kV及以下的系统，由于单相接地时，接地电流小，采用不接地的运行方式较为适宜。电压为110kV系统，为了减少设备和线路的投资，大多不采用中性点经消弧线圈的接地方式。目前我国220kV及以上都采用中性点直接接地的运行方式。220kV、110kV接地设备有隔离开关、避雷器和保护间隙(在QF非全相运行时，工频电压升高)，可选用避雷器额定电压不低于变压器最大工作相电压的避雷器保护，也可用棒间隙保护。综上所述，本设计中的主变220kV、110kV中性点均采用直接接地的运行方式。在本所中选用无隙的氧化锌避雷器，防止雷电入侵波对中性点绝缘的危害。2.4.5主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻视，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。2.4.6主变型号选择根据以上条件选择，确定采用型号为SFPSZ7-150000/220的220kV三绕组有载调压电力变压器，其具体参数如下：表2-1型号SFPSZ7-150000/220额定容量kVA1500000容量比（%）100∕100∕50空载电流（%）0.8损耗(kw)空载短路144480额定电压(kV)高压中压低压220±8×1.25%12111联接组标号YN，yn0，d11阻抗电压％高－中高－低中－低12.622.07.6型号中各符号表示意义：从左至右为S：三相F：风冷却P：强迫油循环S：三绕组Z：有载调压67 西安交通大学继续教育学院毕业论文7：性能水平号120000：额定容量220：电压等级2.5所用变压器的选择2.5.1所用变压器台数的选择220kV变电站，有两台及以上主变压器时，宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同、互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台工作变压器按全所计算负荷选择。根据本次设计的情况，选用两台容量相同的站用变压器。2.5.2所用变压器容量的选择所用变压器容量（kVA）的计算公式为：式中—所用动力负荷换算系数，一般取0.85、、—所用动力、电热、照明负荷之和，KW。由于本次设计的变电站总的所用最大负荷为250kVA，所以≥250kVA，根据经济性、可靠性、灵活性，又由于这次选择关系到以后近20年的发展，一台检修的时候怕另一台长时间高大负荷运行比较危险，因此选择=400kVA的所用变压器。2.5.3所用变压器型号的选择根据以上分析计算，查表，本次设计所用变选用型号为S7—400∕10的干式变压器。表2-2型号额定容（kVA）额定电压(kV)连接组损耗（KW）67 西安交通大学继续教育学院毕业论文空载电流（%）阻抗电压(%)高压低压空载短路S7-400/10400100.4DYn110.481.861.04S：三相7：特殊用途或特殊结构代号400：额定容量400kVA10：电压等级10kV第三章电气主接线选择67 西安交通大学继续教育学院毕业论文3.1概述变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。一个变电所的电气主接线因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。3.1.1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，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对重要用户的供电；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。2、灵活性：主接线应满足在调度、检修、事故处理及扩建时的灵活性。3、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省（2）占地面积小（3）电能损失少。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文电气主接线的可靠性、灵活性、经济性是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。3.1.2主接线选择的主要原则1.变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。根据变电所在系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。2.变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求，还应满足电网出故障时应处理的要求。3.各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。4.近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。5.在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。3.1.3主接线的类型单母线接线优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。使用范围：一般适应一台主变的以下情况。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。③110kV～220kV配电装置的出线路数不超过2回。单母分段接线67 西安交通大学继续教育学院毕业论文优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，另外，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。缺点：当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：①6～10kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。②35～63kV配电装置的出线回路数为4～8回时。③110kV～220kV配电装置的出线路数为3～4回时。单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。双母线接线优点：具有供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验。缺点：增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。适用范围：①6～10kV配电装置当短路电流较大，出线需要装设电抗器时。②35～63kV配电装置的出线回路数超过8回路时。③110kV～220kV配电装置的出线回路数为5回及以上时。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文5.双母线分段带旁路接线优点：出线回路数较多时，提高了双母线工作的可靠性和灵活性缺点：占地面积大，增加投资适用范围：110kV出线在6回以上，220kV出线在4回以上时，宜采用带专用旁路QF的旁路母线。但当采用可靠性较高的SF6断路器时可不设置旁路母线。3.2主接线的选择3.2.1220kV侧表3-1方案项目方案Ⅰ双母线接线方案Ⅱ双母线接线带旁路可靠性母线检修时，电源和出线可继续工作，不会中断对用户供电。检修任一母线QS，只需断开这一回路。工作母线故障时，所有回路能迅速恢复工作任一出现故障或检修，均不致停电，其他任何QF故障或检修都不会中断供电。灵活性运行调度灵活，但二次接线和继电保护较复杂67 西安交通大学继续教育学院毕业论文母联QF可以断开运行，一组母线工作，另一组母线备用。也可以闭合母联QF，双母线同时工作经济性经济性较好，便于扩建设备多，占地面积大，投资大由以上比较结果，经过综合判断，定性分析，220kV侧主接线宜采用方案Ⅰ。3.2.2110kV侧表3-2方案项目方案Ⅰ双母线接线方案Ⅱ双母带旁路接线可靠性较高的可靠性可靠性很高灵活性灵活性较高灵活性很高经济性经济性较好，便于扩建增加了设备和投资由以上比较结果，经过综合判断，由于资金有限，定性分析，110kV侧主接线宜采用方案1。3.2.310kV侧表3-3方案项目方案Ⅰ单母分段接线方案Ⅱ单母接线67 西安交通大学继续教育学院毕业论文可靠性可以是重要负荷从不同的母线分段取得，可靠性较高可靠性不高，任一元件故障或检修均使该回路停电灵活性分段QF可以接通及断开运行，灵活性较高灵活性差经济性设备和投资增加设备少，投资小由以上比较结果，经过定性分析，10kV侧主接线宜采用方案Ⅰ。综合以上分析可知，根据设计任务书的原始资料可知：该变电所220kV侧采用双母线接线方式，110kV侧采用双母接线方式，10kV侧用单母线分段接线方式。3.3所用电接线的选择所用电接线应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进、安全、经济地运行。3.3.1所用电源引接方式当所内有较低电压母线时,一般均较低电压母线上引接1～2个所用变压器,这一所用电源引接方式具有经济和可靠性较高的特点。当有可靠的6～35kV电源联络线时，可将一台所用变压器接到联络变压器外侧，更能保证所用电的不间断供电。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文由主变压器第三绕组引接,所用变压器高压侧要选用大断流容量的开关设备，否则要加装限流电抗器。3.3.2所用电接线的确定由于本所内有较低电压（10kV）母线时,所以从10kV母线上引接2台所用变压器,分别接于10kV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时运行当一台故障时另一台能承受变电所的全部负荷。10kV南南母线10kV图3-1第四章短路电流计算4.1短路计算的目的及假设67 西安交通大学继续教育学院毕业论文短路是电力系统中最严重的故障，他能破坏对用户的正常供电和电气设备正常工作，因此变电所电气部分的设计和运行，都必须靠到可能发生的各种故障情况，本设计以三相对称短路情况作为分析计算。4.1.1短路电流计算的目的电力系统发生短路时，电压严重下降，可能破坏各电厂并联运行的稳定性，使整个系统被解列成为几个异步运行的部分，这时某些发电厂可能过负荷，因而使频率下降，供电频率下降导致包括锅炉给水的水泵电动机在内的所有异步电动机转速下降，锅炉打不进水，发电厂出力也进一步下降，直至无法运行。为了保证发电厂的运行，不得不切除一部分负荷。短路时电压下降的越大持续时间越长，破坏整个系统稳定运行的可能性越大。为了保证电力系统安全可靠运行，减轻短路的影响，必须努力设法消除可能引起短路的隐患，还必须快速切除故障部分，使系统电压在较短时间内恢复到正常值，为此，可采用快速动作的继电保护和断电器，在发电厂应装设自动电压调整器，还可以采用限制短路电流的措施，如装设电抗器。4.1.2短路电流计算的一般规定计算短路电流的目的是为了在电器装置的设计中用来选择电气设备、选择限制短路电流的方式、设计继电保护装置和分析电力系统的故障等,选择电气设备时，一般只需近似计算该设备的最大可能三相短路电流值，设计继电保护和分析电力系统故障时,必须计算各种短路情况下系统各支路中的电流和各点的电压。考虑到现代电力系统的实际情况，要进行极准确的短路计算非常复杂的，同时对决大部分实际问题，并不需要十分精确的计算结果，为了使计算简化,多采用近似计算方法。这种方法是建立在一系列假定的基础上的，并且使计算结果稍微偏大一点,一般误差为10-15%,计算短路电流的基本假设如下：①认为在短路过程中，所以发电机的转速相同，电势相位相同，即发电机无摇摆现象。②不考虑磁系统的饱和，因此可以认为短路回路各元件的感抗为常数，这将使短路电流的计算分析大大简化，并可应用重叠原理。变压器的励磁电流略去不计。所有元件的电容略去不计。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文认为三相系统是对称的.元件的电阻一般忽略不计，以简化计算，对电压为1kV以上的高压装置，这种假设是合理的，因为这些装置中，各元件的电阻比它们的电抗小的多，对短路电流周期分量的计算影响小,只有当回路中电阻很大时才考虑，例如很长的架空线路和电缆线路，一般当短路回路中总电阻R∑大于总电抗的三分之一时，在计算周期分量时才考虑电阻，在计算短路电流周期分量时，为了确定衰减时间常数要考虑个元件的电阻，计算电压为1kV一下低压装置总的短路时因为元件的电阻较大，除了考虑电抗之外，还必须计算电阻。4.2短路电流计算的步骤⑴各电厂电抗标幺值A棉山电厂：B伊川二电厂：C曙光变电站：D伊川二电厂：⑵主变各绕组的等值电抗标幺值67 西安交通大学继续教育学院毕业论文⑶各线路等值电抗标幺值(取架空输电线路单位电抗为XL=0.4Ω/km)（4）总的短路等值电路图图4-1短路等值电路总图（5）220kV母线短路点d1的短路电流计算⑴220kV母线短路等值电路图如图4.2和4.3。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文图4-2220kV母线短路等值电路图1图4-3220kV母线短路等值电路图2⑵各电厂对短路点d1的转移电抗值⑶将A、B两厂合并，求其对短路点d1的转移电抗值67 西安交通大学继续教育学院毕业论文⑷将C、D两厂合并，求其对短路点d1的转移电抗值⑸将A、B、C、D四厂合并，求其对短路点d1的转移电抗值⑹四厂合并后对短路点d1的计算电抗为⑺通过查计算曲线得0～4s内不同时间短路电流标幺值，然后求其有名值表4-1短路点d1的短路电流表时间(s)00.511.5234标幺值0.4090.4090.4100.4100.4100.4100.410有名（kA）6.7766.7766.7936.7936.7936.7936.793（6）110kV母线短路点d2的短路电流计算⑴等值电路图如图4.4和图4.5。图4-4110kV母线短路等值电路图1图4-5110kV母线短路等值电路图267 西安交通大学继续教育学院毕业论文⑵全部电厂（站）对短路点d2的转移电抗值及计算电抗值转移电抗：计算电抗：⑶通过查计算曲线得到0～4s内不同时间短路电流标幺值，然后求其有名值表4-2短路点d2的短路电流表时间(s)00.511.5234标幺值0.180.180.180.180.180.180.18有名值（kA）5.9645.9645.9645.9645.9645.9645.964（7）10kV母线短路点d3的短路电流计算（未装设电抗器之时）a、等值电路图如图4.6和图4.7。图4-610kV母线短路等值电路图1图4-710kV母线短路等值电路图2b、全部电厂对短路点d2的转移电抗值及计算电抗值67 西安交通大学继续教育学院毕业论文转移电抗：计算电抗：c、通过查计算曲线得到0～4s内不同时间短路电流标幺值，然后求其有名值短路电流标幺值计算公式：有名值计算公式：表4-3短路点d3的短路电流表时间(s)00.511.5234标幺值0.1030.1030.1030.1030.1030.1030.103有名值（kA）37.3837.3837.3837.3837.3837.3837.38第五章电气设备与母线的选择5.1概述导体和电气设备的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程的实际情况，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。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下都能保持正常运行。5.1.1电气设备选择的一般规则⑴应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；⑵应按当地环境条件校核；⑶应力求技术先进和经济合理；⑷与整个工程的建设标准应协调一致；⑸同类设备应尽量减少品种；⑹选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。5.1.2电气选择的条件正确的选择电器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，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。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却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。⑴按正常工作条件选择电气设备①额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即Ualm≥Usm一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220kV及以下时为1.15UN；额定电压是330～500kV时是1.1UN。而实际电网的最高运行电压Usm一般不会超过电网额定电压的1.1UNs，因此在选择电器时，一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择,即UN≥UNs67 西安交通大学继续教育学院毕业论文②额定电流电器的额定电流IN是指在额定周围环境温度θ0下，电器的长期允许电流。IN不应该小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN≥Imax由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%～80%；出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。③按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。我国目前生产的电器使用的额定环境温度θ0＝＋40℃，如周围环境温度高于＋40℃（但≤＋60℃）时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8％进行修正，当环境温度低于＋40℃时，环境温度每降低1℃，额定电流可增加0.5％，但其最大电流不得超过额定电流的20%。⑵按短路状态校验①短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部分的温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为：It2t≥Qk；式中Qk—短路电流产生的热效应It、t—电器允许通过的热稳定电流和时间。②电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文满足动稳定条件为：Ies≥Ish；式中Ish—短路冲击电流有效值；Ies—电器允许的动稳定电流的有效值。5.210kV电压等级电抗器的选择⑴额定电压和额定电流的选择⑵电抗百分数的选择①按将短路电流限制到一定数值的要求来选择。设要求将电抗器后的短路电流限制到。以额定参数下的百分电抗表示，则应选择电抗器的百分电抗为式中——基准电压；——基准电流；；——电源至电抗器前的系统电抗标幺值；。曾选用4%的电抗，但校验中不符合要求，现该选XKGKL—10—2000—6型电抗器，其中。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文图5-1加电抗器后10kV侧的等值电路图②正常运行时电压损失校验。普通电抗器在运行时，电抗器的≤5%，考虑到电抗器电阻很小，且主要是由电流的无功分量产生，故电压损失为:③母线残压校验。当线路电抗器后短路时，母线残压应不低于电网电压额定值的60%～70%，即～70%）其中装设电抗器后，系统对短路点d3的转移阻抗为：，从而计算电抗为，短路电流标幺值为：67 西安交通大学继续教育学院毕业论文，短路电流有名值为：。5.3高压断路器和隔离开关的选择5.3.1断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在变电所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常以继电保护的方式配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35kV～220kV一般采用SF6断路器。10kV采用少油断路器。⑴220kV电压等级断路器的选择1）额定电压和电流选择①额定电压UN=220kV；②额定电流IN=2kA；其中；故有：IN≥Imax。2）开断电流的选择高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I"进行选择,即INbr≥I"。INbr=40kA≥I"=6.776kA3）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl不应小于短路电流最大冲击值Ish，即INcl≥Ish；INcl=100kA≥Ish=kimI"=6.776KA××1.85=17.725kA67 西安交通大学继续教育学院毕业论文4）热稳定校验It2t≥Qk；取Tk(短路切除时间)=4s；Qk=(+10I22+I42)×Tk/12=（6.7762+10×6.7932+6.7932）×4/12=184.503(kA)2·sIt2t=402×4=6400(kA)2·s5）动稳定校验ies=100kA≥ish=17.725kA⑵110kV电压等级断路器的选择1）额定电压和电流选择①额定电压UN=110kV；②额定电流IN=3kA；其中；故有：IN≥Imax。2）开断电流的选择高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I"进行选择,即INbr≥I"。INbr=40kA≥I"=5.964kA3）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl不应小于短路电流最大冲击值Ish，即INcl≥Ish；INcl=100kA≥Ish=kimI"=5.964kA××1.85=15.601kA4）热稳定校验It2t≥Qk；取tk(短路切除时间)=4s；Qk=(+10I22+I42)×Tk/12=(5.9642+10×5.9642+5.9642)×4/12=142.277(kA)2·sIt2t=402×4=6400(kA)2·s5）动稳定校验ies=100kA≥ish=15.601kA⑶10kV电压等级断路器的选择67 西安交通大学继续教育学院毕业论文1）额定电压和电流选择①额定电压UN=10kV；②额定电流IN=3kA；其中；故有：IN≥Imax。2）开断电流的选择高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I"进行选择,即INbr≥I"。INbr=31.5kA≥I"=24.315kA3）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl不应小于短路电流最大冲击值Ish，即INcl≥Ish；INcl=80kA≥Ish=kimI"=24.315kA××1.85=63.606kA4）热稳定校验It2t≥Qk；取tk(短路切除时间)=4s；Qk=(+10I22+I42)×Tk/12=(24.3152+10×24.3152+24.3152)×4/12=2364.877(kA)2·sIt2t=31.52×4=3967(kA)2·s5）动稳定校验ies=80kA≥ish=63.606kA。5.3.2隔离开关的选择隔离开关配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。送电时首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。隔离开关的配置：①断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；②中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；③67 西安交通大学继续教育学院毕业论文接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设1—2组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；④按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；⑤当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。⑴220kV电压等隔离开关选择1）额定电压和电流选择①额定电压UN=220kV；②额定电流IN=1.6kA；其中；故有：IN≥Imax。2）热稳定校验It2t≥Qk，取tk(短路切除时间)=3sQk=(+10I1.52+I32)×Tk/12=(6.7762+10×6.7932+6.7932)×3/12=138.377(kA)2·sIt2t=402×3=4800(kA)2·s3）动稳定校验ies=100kA≥ish=kimI"=6.776kA××1.85=17.725kA⑵110kV电压等级隔离开关选择1）额定电压和电流选择①额定电压UN=110kV；②额定电流IN=1.6kA；其中；故有：IN≥Imax。2）热稳定校验It2t≥Qk，取tk(短路切除时间)=3s；Qk=(+10I1.52+I32)×Tk/12=(5.9642+10×5.9642+5.9642)×3/12=106.708(kA)2·sIt2t=402×3=4800(kA)2·s67 西安交通大学继续教育学院毕业论文3）动稳定校验ies=100kA≥ish=kimI"=5.964kA××1.85=15.601kA⑶10kV电压等级隔离开关的选择1）额定电压和电流选择①额定电压UN=10kV；②额定电流IN=3.15kA；其中；故有：IN≥Imax。2）热稳定校验It2t≥Qk，取tk(短路切除时间)=4s；Qk=(+10I22+I42)×Tk/12=(24.3152+10×24.3152+24.3152)×4/12=2364.877(kA)2·sIt2t=502×4=10000(kA)2·s3）动稳定校验ies=125kA≥ish=kimI"=24.315kA××1.85=63.606kA表5-1断路器、隔离开关选择的结果表器件电压等级(kV)型号额定电压(kV)最高电压(kV)额定短路开断电流（kA）额定关合电流（kA）额定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)4S热稳定电流(kA)断路器220LW12-2202202524010031.510030110LW11-110(P)110126401001.61004010SN10-101011.531.58038031.5隔离220GW6-220G2202521.61004067 西安交通大学继续教育学院毕业论文开关110GW6-110G1101261.61004010GN25-10/31501011.53.15125505.4互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用是：⑴将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。⑵使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。5.4.1电流互感器的选择⑴概论1）电流互感器的特点：①一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关；②电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。2）一次额定电流的选择①在现在电流互感器的一次额定电流应大于所在回路可能出现的最大的负荷电流。确定最大负荷电流时，应考虑回路可能出现的过负荷、近5年之内负荷的增长等情况。如果没有条件确定最大负荷电流时，也可以考虑与所在回路的其他电气设备，如断路器、隔离开关等设备的额定电流相谐调一致。②应满足短时热稳定、动稳定电流的要求。一般来说，电流互感器的一次额定电流越大，所能承受的短时热稳定和动稳定电流值也越大。有的电流互感器所在回路正常电流并不大，但短路电流很大，为了满足短时热稳定、动稳定电流的要求，不得不加大电流互感器的一次额定电流。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文③由同一母线引出的各回路，电流互感器的变比尽可能相同，以方便维护和实现母线差动保护。④选取的电流互感器一次额定电流值应与国际规定的一次电流标准值相一致，尽量不采用非标准值。3）二次额定电流的选择GB1208—1987规定标准的电流互感器二次电流为1A和5A。电流互感器的二次额定电流采用1A还是5A，需经技术经济比较确定。采用1A时，电流互感器本身的投资略有增加，而电流互感器回路的控制电缆投资减少；相反，采用5A时，电流互感器本身的投资降低，而二次电缆的投资会增加。一般来说，在220kV及以下电压等级小容量变电所，特别是户内变电所中，220kV回路数不多，而10～66kV回路数较多，电缆长度较短。按规定，电流回路电缆不得小于2.5mm2，采用数字式保护和测量表计，电路回路功耗很小，采用2.5mm2电缆就可满足要求，因此电流互感器二次额定电流采用5A是经济的。在220kV及以上电压等级大型变电所，220kV及以上回路数较多，电流回路电缆较长，采用5A导线截面要大于2.5mm2，电流互感器二次额定电流采用1A是经济的。⑵220kV电压等级电流互感器的选择1）一次回路额定电压和电流的选择①额定电压UN=220kV；②额定电流I1N≥Imax=444A。2）热稳定和动稳定校验①只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳定校验式为It2≥Qk或（KtI1N）≥QkQk=(+10I0.5+I12)×T1/12=(6.7762+10×6.7762+6.7932)×1/12=45.933(kA)2·sIt2=31.52=992.25(kA)2·s67 西安交通大学继续教育学院毕业论文②内部动稳定校验式为ies≥ish或I1NKes≥ish式中ies、Kes——电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。ies=80kA≥ish=17.725kA；符合要求。⑶110kV电压等级电流互感器的选择1）一次回路额定电压和电流的选择①额定电压UN=110kV；②额定电流I1N≥Imax=794.92A。2）热稳定和动稳定校验①只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳定校验式为It2≥Qk或（KtI1N）≥QkQk=(+10I0.5+I12)×T1/12=(5.9642+10×5.9642+5.9642)×1/12=35.369(kA)2·sIt2=31.52=992.25(kA)2·s②内部动稳定校验式为ies≥ish或I1NKes≥ish式中ies、Kes——电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。ies=80kA≥ish=15.601kA；符合要求。⑷10kV电压等级电流互感器的选择1）一次回路额定电压和电流的选择67 西安交通大学继续教育学院毕业论文①额定电压UN=10kV；②额定电流I1N≥Imax=2.014kA。2）热稳定和动稳定校验①只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳定校验式为It2≥Qk或（KtI1N）≥QkQk=(+10I0.5+I12)×T1/12=(24.3152+10×24.3152+24.3152)×1/12=788.292(kA)2·sIt2=552=3025(kA)2·s②内部动稳定校验式为ies≥ish或I1NKes≥ish式中ies、Kes——电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。ies=136kA≥ish=63.606kA；符合要求。5.4.2电压互感器的选择⑴压互感器的准确级和容量。电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，功率负荷因数为额定值时，电压误差的最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。⑵按一次回路电压选择。为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.1～0.9）范围内变动，即应满足：1.1>>0.9⑶67 西安交通大学继续教育学院毕业论文按二次回路电压选择。电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。各电压等级均采用电容式电压互感器。5.4.3互感器的选择结果表表5-2电流互感器选择的结果表电压等级（kV）型号额定电压比（kV）二次绕组准确级220kVLB1—220W1600/5测量0.2保护10P剩余10P110kVLCWB6—110W11500/5测量0.5保护10P剩余10P10kVLDZJ1—101500/5测量0.5保护10P剩余10P表5-3电压互感器选择的结果表电压等级（kV）型号额定电压比（kV）二次绕组准确级220kVTYD220/—0.005H测量0.5保护3P剩余3P110kVTYD110/—0.005H测量0.5保护3P剩余3P10kVJDZX—10（GY）测量0.567 西安交通大学继续教育学院毕业论文保护0.5剩余0.55.5母线的选择5.5.1裸导体的选择及校验原则5.5.1.1母线选型载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35kV及以下，电流在4000A及以下的配电设备中;槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于4000-8000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110kV及以配电装置母线。 110kV及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。5.5.1.2截面选择   ①软母线的截面选择按照经济电流密度选择的母线都能满足导体长期发热条件，故按经济电流密度选择 67 西安交通大学继续教育学院毕业论文式中——正常工作时的最大持续工作电流；——经济电流密度。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数，将有不同取值。②硬母线的截面选择。硬母线一般用于电压较低的配电装置中，所以，可以按最大持续工作电流选择导线截面积式中——母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量。——温度修正系数。5.5.2220kV侧母线的选择⑴母线最大负荷持续工作电流。⑵按经济电流密度选择（取），。按以上计算选择和设计任务要求可选择2LGJ-400型钢芯铝绞线，其集肤系数=1，最高允许温度为70℃，长期允许载流量为1920A，基准温度为25℃，考虑到环境温度的修正系数，＞⑶运行时导体的最高温度67 西安交通大学继续教育学院毕业论文查表得C=95，满足短路时发热的最小导体截面（取），满足要求。⑷按电晕电压校验=234.848kV,满足要求。⑸动稳态校验（N5取2.86,L取单位长度1米，a取4米）5.5.3110kV侧母线的选择⑴母线最大负荷持续工作电流。⑵按经济电流密度选择（取），。按以上计算选择和设计任务要求也可选择2LGJ-400型钢芯铝绞线，其集肤系数=1，最高允许温度为70℃，长期允许载流量为1920A，基准温度为25℃，考虑到环境温度的修正系数，67 西安交通大学继续教育学院毕业论文＞⑶运行时导体的最高温度（热稳态校验）查表得C=95，满足短路时发热的最小导体截面（取），满足要求。⑷按电晕电压校验=234.848kV,满足要求。⑸动稳态校验（N5取2.86,L取单位长度1米，a取2.2米）5.5.410kV硬母线选择⑴母线截面选择1）按导体长期发热允许电流或允许载流量选择，查资料，选用2条100mm10mm矩形铝导体，竖放允许电流为2840A，集肤效应系数=1.5，当最高环境温度为38℃时，可查得温度修正系数为=0.83，则67 西安交通大学继续教育学院毕业论文A＞，符合要求。2）按经济电流密度选择＜，符合要求。⑵热稳定校验。正常运行导体温度为：℃，查得C=91，满足热稳定的导体的最小截面为⑶动稳定校验1）导体自由频率＞2）母线应力计算①母线相间应力计算单位长度上的电动力为：；导体截面系数为：67 西安交通大学继续教育学院毕业论文；相间应力为：。②同相条间应力计算单位长度条间电动力为：；临界跨距：；母线衬垫间的距离必须小于临界跨距。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文第六章配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用。它是根据电气主接线的连接方式，由开关电器，保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是再正常运行情况下，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。6.1概述6.1.1配电装置特点配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。⑴屋内配电装置的特点：①由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；②67 西安交通大学继续教育学院毕业论文维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；③外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；④房屋建筑投资大。⑵屋外配电装置的特点：①土建工程量和费用较少，建设周期短；②扩建比较方便；③相邻设备之间距离较大，便于带电作业；④占地面积大；⑤受外界空气影响，设备露天运行条件较差，须加强绝缘；⑥外界天气变化对设备维修和操作有较大影响。6.1.2配电装置的基本要求⑴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、和排污措施，考虑设备防冰、防冻、防风、抗震、耐污等性能。⑵便于检修、巡视和操作配电装置的结构使操作集中，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，以防带负荷拉隔离开关、带接地线合闸、带电挂接地线、误拉合断路器、误入屋内有电间隔。⑶保证工作人员的安全为了保证工作人员的安全，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的安全；装设遮拦，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。⑷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。⑸具有扩建的可能性要根据变电所的具体情况，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。6.1.3配电装置的最小安全净距67 西安交通大学继续教育学院毕业论文表6-1屋外配电装置的安全净距（单位:mm）符号适用范围额定电压（kV）3-1015-203563110J110220J330J500JA11、带电部分至接地部分之间2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处与遮栏上方带电部分之间200300400650900101080025003800A21、不同相的带电部分之间2、断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间20030040065010001100200028004300B11、设备运输时，其外部至无遮栏带电部分之间2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间3、栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间4、带电作业时的带电部分至接地部分之间95010501150140016501750255032504550B21、网状遮栏至带电部分之间3004005007501000110019002600390067 西安交通大学继续教育学院毕业论文C1、无遮栏裸导体至地面之间2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间270028002900310034003500430050007500D1、平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间220023002400260029003000380045005800注：110J、220J、330J、500J系指中性点直接接地网为了满足配电装置运行和检修的需要，各带电设备之间应相隔一定的距离。配电装置的整个结构尺寸、检修、维护和运输的安全电气距离等因素而决定的。对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对接地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距。工程上采用的相间距离和对地距离，通常大于表7.1和表7.2所列的数值。表6-2屋内配电装置的安全净距(单位:mm)符号适用范围额定电压（kV）361015203560110J110220JA11、带电部分至接地部分之间2、网状和极状遮栏向上延伸线距地2.3m处当遮栏上方带电部分之间75100125150180300550850950180067 西安交通大学继续教育学院毕业论文A21、不同相的带电部分之间2、断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间7510012515018030055090010002000B11、栅状遮栏至带电部分之间2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间82585087590093010501300160017002550B2网状遮栏至带电部分之间17520022525028040065095010501900C无遮栏裸导体至地（楼）面之间2375240024252450248026002850315032504100D平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间1875190019251950198021002350265027503600E通向屋外的出线套管至屋外通道的路面4000400040004000400040004500500050005500注：110J、220J系指中性点直接接地网6.1.4配电装置的设计原则及步骤⑴配电装置的设计原则配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统、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、运行可靠和维护方便。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文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下述要求：①节约用地；②运行安全和操作巡视方便；③方便检修和安装；④保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；⑤节约三材，降低造价。⑵配电装置设计的基本步骤1）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。2）配电装置的型式确定后，接着拟定配电装置的配电图。3）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。6.2屋内配电装置本变电所中有三个电压等级：即220kV、110kV、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220kV及110kV采用屋外配电装置，10kV采用屋内配电装置。6.2.1屋内配电装置的总体布置原则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，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了满足表7.1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，布置尺寸可参照一些典型方案进行。6.2.2屋内配电装置的布置67 西安交通大学继续教育学院毕业论文⑴母线及隔离开关1）10kV母线采用单母分段的接线方式，装设在配电装置的上部，才用水平布置，如图7.1，其中的a=350mm。图6-1母线水平布置方式2）母线隔离开关设在母线的下方。⑵断路器及其操作机构断路器设在单独的小室内，断路器的操作机构设在操作通道内。⑶所用变压器所用变压器安装在有防爆墙的小室内。为了防火安全，还设置了贮油和挡油设施。⑷互感器和避雷器1）电流互感器和断路器放在同一小室内，电压互感器都经熔断器和隔离开关接到母线上，占有专用的间隔，但同一间隔内，可装设几台不同用途的电压互感器。2）避雷器与电压互感器占用一个间隔，并共一组隔离开关。⑸电抗器图6-2电抗器水平布置方式电抗器采用三相水平布置，如图7.2，且布置在封闭小室的第一层。⑹10kV屋内配电装置配置图见附录4。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文6.3屋外配电装置本变电所中有三个电压等级：即220kV、110kV、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220kV及110kV采用屋外配电装置，10kV采用屋内配电装置。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、半高型和高型等。⑴中型配电装置：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安全地活动，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。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震强度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。⑵半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高，将断路器、电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：①占地面积约在中型布置减少30%；②节省了用地，减少高层检修工作量；③旁路母线与主母线采用不等高布置实现进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。⑶高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下重叠布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的50%，但其耗钢量较多，安装检修及运行纵条件均较差，一般适用下列情况：①配电装置设在高产农田或地少人多的地区；②原有配电装置需要扩充，而场地受到限制；③场地狭窄或需要大量开挖。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文本次所设计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所220kV及110kV电压等级均采用普通中型配电装置，采用普通中型布置，具有运行维护、检修方便且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修方面都积累了比较丰富的经验。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。所以，本次设计的变电所，应用普通中型屋外配电装置。第七章防雷保护7.1直击雷防护在制订发电厂变电站的过电压保护方案时，必须严格执行《电力设备过电压保护设计技术规程》。为了防止雷直击变电所，本设计采用避雷针进行保护，避雷针与被保护物之间的距离应满足以下两个基本原则：（1）应使发电厂，变电所内所有被保护设备置于避雷针（线）的保护范围以内，以免遭受直接雷击。（2）当雷直击于避雷针（线）时会在避雷针（线）上产生很高的对地电压，所以必须采取措施防止反击发生，才能实现良好的保护，对于１１０kＶ及以上的变电所，由于电气设备的绝缘水平较高，在土壤电阻率不高的地区不易发生反击，因此一般允许将避难所雷针装设在配电构架上。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文（3）用避雷针进行直击雷保护时，应使需要保护的所有设备和建筑物都处于避雷针保护范围之内。在确定避雷针的位置及安装时，应满意下列规定的要求：第1节独立避雷针与被保护物之间应保护一定的空间距离，以免雷击避雷革时，引起反击事故，在一般情况下，空间距离不应小于５m，为了降低雷击避雷针时感应过电压的影响，在条件许可时，此距离宜适当增加。（2）避雷针的接地与被保护物体的接地体之间也应保持一定的地中距离，一般情况下不应小于３m。（3）35kＶ及以下的配电装置，因为其绝缘水平较低，故其架构或房顶不宜装避雷针，在变压器的门型构架上也不应装设避雷针、避雷线。（4）对60kＶ及以上配电装置，因电气设备或母线绝缘水平较高不易造成反击，为了降低在建设上的投资并便于布置，允许将避雷针装设在门型构架或房顶上，但不能装在主变压器的门型构架上。（5）独立避雷针不应设在经常通行的地方，距道路不应小于３m。（6）为防止雷击避雷针时，雷电波沿线路侵入室内，危及安全，凡照明线，广播线，天线或电话线等严禁架设在独立的避雷针上。（7）若利用独立避雷针构架安装照明灯时，照明灯电源线路必须采用铠装或铅包电缆或是穿入金属管的导线，并要直接理入地中１０m以上，然后才允许与35kV及以下配电装置的接地网相连接。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文7.2避雷针的保护范围本变电站内设计装设四支避雷针，装设高度３５m，其具体位置(见防雷保护图)。变电站内被保护物体最大高度12.1m，在12.1m高度的水平面上单根避雷针保护半径为Ｒx＝（1.5Ｈ－２Ｈx）P式中：Rx－－避雷针在高度Ｈx水平面上的保护半径（m）Hx――被保护物体高度（m）H――避雷针高度（m）P――高度影响系数两支避雷针的保护截面图见（防雷保护图）。两只避雷针间保护范围上部边缘最低点的高度，D表示两避雷针间的距离，AB两针间m,同理可算出：BC两针间h0=23mCD两针间h0=25.8mAD两针间h0=19.6mAC两针间h0=17mBD两针间h0=20m两只避雷针间保护范围一侧的最小宽度,当任意两支避雷针满足时，就可以说明，A、B、C、D组成的四角形范围内都能够受保护，详见（防雷保护图）。AB两针间67 西安交通大学继续教育学院毕业论文m,同理求出：BC两针间CD两针间AD两针间AC两针间BD两针间经过以上数据分析，都满足，所以该避雷针的布置方案满足设计要求。7.3雷电过电压的防护7.3.1概述变电站的雷电过电压，主要是侵入雷电波过电压，也就是线路上的直击雷或感应雷过电压行波沿导线传导至变电所，由于变配电所有大量的配电设备，侵入雷电波过电压对这些设备的绝缘构成了威胁，由雷电过电压行波行至变电所后，传输通道的特性发生变化，最明显的变化就是电气设备的波阻抗与传输线路的波阻抗不一致，使波的行为复杂化，再由于避雷针动作前后对过电压行波产生的不同作用，更使问题变得复杂化，因此对变配电所过电压及其防护的精确计算工是一个极为复杂的问题，因此这里化作定性的讨论。7.3.2避雷器67 西安交通大学继续教育学院毕业论文避雷器的作用是限制过电压以保护电器设备，它实质上是一个放电器，当雷侵入波或操过过电压超过某一电压值时，避雷器将先于与其并联的被保护设备放电，使过电压值被限制，从而使电气设备得到有效保护。1、对避雷器的基本要求：对于大接地电流系统，只要有一相存在工频续流，就相当于单相短路对于小接地系统，若两相或三相同时存在工频续流，则相当于相间短路，因此避雷器必须切断工频续流以消防工频短路，才能保证系统迅速恢复正常运行，因此，对避雷器有以下基本要求：（1）在过电压作用下，避雷器应该先于被保护设备放电，这主要靠两者之间的伏秒特性配合来实现。（2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以使在工频续流第一次过零点时就能够迅速地切断工频续流。2、各种避雷器的主要应用场合（1）保护间隙和管式避雷器的作用是限制线路上的雷电过电压，主要用于线路的过电压保护，保护间隙主要用10kV以下低压配电网线路的保护，管式避雷器主要用于发电厂、变电站进线段保护。（2）阀式避雷器和金属氧化物避雷器主要用于发电厂和变电站中的过电压保护。3、为了使避雷器可靠地保护设备，首先必须满足以下条件：（1）避雷器的伏秒特性应能与被保护设备配合，在任何过电压波形下，避雷器伏秒特性都应在被保护物绝缘伏秒特性之下。（2）避雷器的残压要低于被保护设备的冲击击穿电压。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文根据上面的讨论可知，一般采用阀式或金属氧化物避雷器对变电站设备进行保护，避雷器一般安装在母线上，应昼靠近变压器和其他设备，避雷器与所有被保护设备的电气距离均不能超过其最大允许值，若不能满足要求，则应增设避雷器，本设计220kV侧、110kV侧采用阀式避雷器，10kV侧采用氧化锌避雷器。4、变电站的进线段保护进线段保护是指在进入变电站有1—2km这一段架空线路上加强防雷措施，因此将这段线路称为进线段。进线段保护的目的，一是要降低雷电流幅值，二是要降低雷电波陡度，因阀式避雷器的通流容量是有限的，且残压与电流大小相关，因此减少雷电流幅值很有必要，而被保护设备上电压高出避雷器的部分与雷电波陡度成正比，或者说保护最大允许距离与雷电波陡度成反比，因此降低雷电波陡度是有好处的。7.3.3避雷器的选择1、阀式避雷器选择的主要求参数如下：（1）额定电压：指与避雷器安装处电力系统电压等级的额定电压，避雷器只能安装在与其额定电压相应的电压等级上。（2）灭弧电压：67 西安交通大学继续教育学院毕业论文为保证工频续流电弧在每一次过零时间靠熄灭，所允许加在避雷器上的最高工频电压，避雷器的灭弧电压应大于其安装处相导体上可能出现的最高工频电压，这个可能出现的最高工频电压与系统中性点，运行线，不正常运行或故障类型等有关，当系统处于正常运行状态下发生过电压使避雷器动作时，避雷器状在相电压下灭弧，若避雷器动作时系统内同时有不对称短路，则全相的对地电压有可能高于相电压，这时避雷器就必须在高于相电压的条件下灭弧。（3）工频放电电压：指能使避雷器发生放电的工频电压下限值范围，工频你放电电压的取值应有一定的确范围，工频放电电压与冲击放电电压相关，工频放电电压过高，意味着冲击放电电压也高，将使避雷器的保护性能变差，工频放电电压又与灭弧电压相关，工频带放电电压过低，将使避雷器灭弧电压也低，导致不能可靠切断工频续流，另外普通阀式避雷器不允许内部过电压动作，工频放电电压过低意味着避雷器可能在内部过电压下动作，导致避雷器因流过持续的短路电流而发生爆炸，或断路器跳闸，因此规定：在中性点不接地系统中，避雷器工频放电电压应高于系统最大工作相电压3.5倍，而在中性点直接接地系统中，工频放电电压应高于系统中最大工作相压电压3.0倍。（4）冲击放电电压：67 西安交通大学继续教育学院毕业论文指在标准冲击波作用下避雷器的放电电压，冲击放电电压低于被保护设备绝缘在同样冲击波形作用下的冲击击穿电压，我国生产的避雷器，其冲击放电电压与5kA（330kV以上为10kV）下的残压基本相等。（5）残压：指冲击放电电流通过避雷器时在阀片电阻上产生的电压降，我国现行标准规定：通过避雷器的额定雷击冲击电流，220kV及以下系统取5kV，330kV及以上系统取为10kA，其波形统一取为8/20us，（波头时间/波尾时间），因此避雷器的残压都是统一指在上述标准电流作用下阀片电阻上的压降，避雷器是通过放电来限制过电压的，残压表明了它能将过电压限制在何种程度，换句话说，对被保护设备，即使避雷器可靠动作，设备上也要承受大小等于残压的那么一个电压，因此残压越低越好。（6）保护比：避雷器残压与灭弧电压幅值之比，保护比小，说明残压低，灭弧电压高。（7）切断比：避雷器工频放电电压下限与灭弧电压幅值之比，切断比是表明火花间隙，灭弧能力的一个技术指标，流值越趋向于1，说明火花间隙的灭弧能力越强。以上各参数中，前五个为基础指标参数，后两个为导出指标。2、选择避雷器型号参数：67 西安交通大学继续教育学院毕业论文表7-1型号额定电压（kV）灭弧电压工频电压冲击放电电压峰值小于(kV)FCZ3-220J220200340≤Ug≤390520FCZ3-110J110100170≤Ug≤195250YC-101012．726≤Ug≤3145第八章毕业小结经过两个多月的毕业设计，使我明白了一个道理：工程越大，对团队协作的能力要求就越大。刚开始老师给题目之后，我觉得这不是很简单吗，以前也有类似的题目，所以我就独自开始了属于自己的旅程。本以为自己算的很小心，一定无懈可击，可拿到老师面前，还是漏洞百出，经过老师的精心指导，算了一遍又一遍的课题，终于有了眉目。其实我觉得不是我不够细心，只是自己的而思维不开阔，老师的头脑都是比较睿智的，看问题都是比较全面，而我是用不够成熟,片面的眼光看问题，当然有些东西，有些条件都给忽略了，导致只是短路电流就算了好几遍。谢谢老师对我们的倾囊相授，我一定会谨记您的教会，把工作做到实处。一个人的能力是有限的，有些时候和同事交流一下自己的心得，对自己的认识有时也是一个飞跃。三个臭皮匠，顶个诸葛亮就是这个道理。67 西安交通大学继续教育学院毕业论文也许自己忽略的东西，正是那个同学刚好熟悉的东西，所以接下来就是我们一起去讨论，一起去自习的时候。效率很高，在短路电流计算完之前，不到一个星期就弄完了，虽然有些东西还不太熟悉，但心中还是有一种成就感。这次毕业设计对我的人生很重要，使我懂得了不要想当然，一切从实际出发；使我懂得了怎样使自己办事效率更高；使我懂得了怎样和同事协作。我从中学得的不仅是知识，还有一种是做事的精神。第九章参考文献1、熊信银.发电厂电气部分.北京：中国电力出版社.2004.2、刘振亚.国家电网公司输变电工程设计110kV/220kV变电站分册.北京：中国电力出版社.2006.3、丁毓山.10-220kV变电所设计.沈阳：辽宁科学技术出版社.1993.4、能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册.北京水利水电出版社.19895、西北电力设计院，东北电力设计院.电力工程设计手册（1、2、3、4分册）.上海：上海科学技术出版社.1980.67 西安交通大学继续教育学院毕业论文67 西安交通大学继续教育学院毕业论文第十章图纸67 西安交通大学继续教育学院毕业论文67'