110kV变电所一次部分初步设计论文

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1、键入文字中原工学院键入文字毕业设计(论文)论文题目：110kV变电所一次部分初步设计毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允

2、许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、

3、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘要本文针对110kV地方降压变电站进行电气一次部分设计，系统经双回路给变电站供电，

4、并分别以35kV和10kV的电压向附近用电客户供电，其中35kV出线4回，10kV出线24回。本设计主要包括原始资料的分析；负荷计算与主变压器的选择；电气主接线设计及技术经济性比较，短路电流计算，变电所电气设备的选择及校验（包括电力电缆、母线、隔离开关、断路器及电流互感器、电压互感器等）；配电装置设计和防雷和接地保护设计等。为了满足社会发展的需要,变电站一般是按照本地区510年后用电量满负荷的容量进行设计，不必为将来因为容量小而再重建或扩容。变电站形式上采用独立变电站，其中主变压器采用满足需求的三绕组变压器，一次设备的选取都充分考虑了生产的需要。在防雷上采用通用的防雷设计方法。在保证供电可靠性

5、的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。通过一次设计到位，可以为今后电网的扩充等减少投资，并为变电站的安全稳定供电提供保障。关键词：110KV变电站；主接线方案；设备选择与校验；配电装置；防雷 目 录中文摘要11 前 言41.1 概述41.2 原始资料分析42 主变压器的选择62.1台数62.2 容量62.3 调压方式73 电气主接线设计83.1电气主接线的设计原则83.2 主接线设计应考虑的基本问题83.3 变电所各接线方式的适用范围93.4 电气主接线方案的比较与确定104 短路电流计算124.1 短路电流的概述124.2 短路计算点的选择124.3 短路电流计算方法134.4 短路电流计

6、算结果135 电气设备的选择与校验145.1母线155.2 断路器的选择175.3 隔离开关的选择195.4 电流互感器的选择215.5 电压互感器235.6 熔断器246 配电装置设计266.1 配电装置概述266.2 配电装置的选择267 防雷保护设计287.1 防雷保护概述287.2 避雷针的选择及校验29致 谢35参考资料361 前 言1.1 概述根据要求，本文所设计的变电站担负工农业生产及城乡生活用电，根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：1）、系统设计应在国家经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源

7、，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。2）、系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。依据上述技术规程要求和工程实例情况，同时参考了电气一次部分设计手册、电气一次部分设备手册等资料，本文进行变电站电气

8、一次部分的设计工作。1.2 原始资料分析根据任务书资料，本文设计的变电站相关情况如下：1. 变电站类型110Kv降压变电站；2. 电压等级110/35/10kV；3. 出线回路数110kV 侧 2 回，35kV 侧 4回，10kV 侧 24回；4.负荷情况35kV侧:最大20MW ,最小15MW ,Tmax=3800h,；10kV侧:最大25MW ,最小10MW ,Tmax=3500h,；5.负荷性质工农业生产及城乡生活用电；6.系统情况1） 系统经双回路给变电站供电；2） 系统110kV母线短路容量为4500MVA；3） 系统110kV母线电压满足常调压要求；5.环境条件年最高气温40，最低

9、-5；海拔200m；雷暴日30日/年；土质黏土，电阻率小于250欧.米。2 主变压器的选择变压器是变电站的主要设备，它担负者交换网络电压，进行电力传输的重要任务，它的容量代表了变电站在系统的位置。它的选择关系到供电的可靠性和运行的经济性，关系到电缆设备的选择和系统的稳定运行，它是变电站的核心设备。正确合理的选择主变压器的台数、容量和类型是电力系统规划和变电站主接线设计的一个重要问题。变压器是一种静止的电器，运行实验证明，它的工作是比较可靠的，一般寿命为20年，事故率小，通常设计时不考虑设置专用备用变压器，如果变压器容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增加占地面积而且增加了运行电能的损耗，设备

10、未能充分发挥经济效益，若容量选择过小将会影响变电站 负荷的需要，这在技术上是不合理的。主变压器的容量和台数的确定，还应跟据电力系统的510年发展规划，输送功率大小，出线回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。2.1台数为保证供电可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响供电，变电站中一般装设两台主变压器。因该变电站“以双回110KV架空输电线路”与上级变电站联系，且为工农业生产及城乡生活用电，因此，适用两台主变压器。2.2 容量我国对变电站主变压器容量的选择（包括装设一台，两台或以上主变压器）也充分考虑。利用变压器的正常和事故情况下的过负荷能力，对于装设两台及以上主变压器的

11、变电站，规定主变压器容量按照5-10年电力系统发展规划，并当停用一台主变压器时，需保证全部负荷的6070%。同时，应保证用户的一般负荷和大部分二级负荷，以免对设备，人身，和生产造成重大损失。变电站一般安装两台主变压器，通常按SH=0.6PM选择每台主变压器的容量。因本所最大负荷为20/0.85+25/0.85=52.94MVA。所以主变压器按SH=0.6PM的计算容量为SH=0.652.94=31.76MVA。根据变压器的容量“最终应选取靠近的国家系列标准规格”的原则，确定主变压器的选择容量为50MVA，此时能保证一台主变压器停运时，对占总负荷66%的类负荷的供电。2.3 调压方式有载调压变压

12、器能在额定容量范围内带负荷调整电压，调压范围大，可以减小和避免电压大幅度波动；无载调压变压器只能在停电时改变分接头位置，对供电可靠性有影响。综合考虑，本所采用有载调压方式。综上所述，最终确定变压器的型号为：SFSZ10-50000/110，接线组别：YN,yno.d11,额定电压：110/38.5/10.5kV,技术参数如下表2-1所示：表2-1 主变技术参数型号额定容量kVA额定电压kV联结组标号空载损耗kW负载损耗kW空载电流%短路阻抗%SFSZ10-50000/11050000高压H.V：11081.25%中压M.V:38.522.5%低压L.V:10.5YN,yn0,d1149.842

13、12.500.54高-中:10.5高-低:17-18中-低:6.53 电气主接线设计电气主接线是由高压电气通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络。它代表了变电站电气部分的主体结构，大电力系统结构的组成部分。它在影响运行的可靠性，灵活性并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟订都有决定性的关系。3.1电气主接线的设计原则主接线的设计是一个综合性的问题，其设计原则应以设计任务书为依据。以国家经济建设方针，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并进全面综合分析，以确定主要技术指标，做到既符合技术要求，有经济实用。1、

14、保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力生产的首要任务，主接线的接线方式许保证供电可靠性，衡量主接线可靠性的标志是：（1） 断路器检修时，是否影响供电。（2） 线路，断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，停匀回路数的多少和停运时间的长短，以及能否保证对.类用户的供电。（3） 尽量避免变电站全部停运的可能性。2、 具有一定的灵活性和方便性主接线应能适应各种运行状态，在系统故障，电气设备故障或检修时能适应 调度的要求，灵活，简便，迅速的倒换运行方式，使停电时间最短，影响最小。3、 具有经济性主接线在满足上述要求的前提下，做到经济合理，既投资省，占地面积小，电能损耗小，这就要求主接线

15、应简单清楚，以节约一次设备的投资，主接线的设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积小，并且合理选择主变压器的型号，避免两次变压而增加投资。4、 具有发展和扩建的可能性3.2 主接线设计应考虑的基本问题1、变电所在系统中的地位和作用 本设计变电所为地方降压变电所，主要满足该地区工农业生产以及人民生活用电要求。2、电压等级及出线回路数电压等级为110/35/10kV，出线回路数如下：110kV 进线2回；35kV 出线4回；10kV 出线24回。3、主要电气设备的特点本设计变电所中变压器2台SFSZ10-50000/110型有载调压变压器额定电压110/38.5/10.5kV 接线组别Ynyn0d

16、114、配电装置的选型配电装置的设计应根据电力负荷性质及容量、环境条件和运行、安装维修等要求合理的选用设备和制定布置方案，必须坚持节约用地的原则。配电装置分类如下：屋内型：三层式 双层式 单层式屋外型：高型 半高型 普通中型110kV配电装置一般采用屋外型；35kV配电装置可采用屋内型，防污性能好，便于运行维护，节约用地；10kV配电装置一般为屋内布置，可采用手车式开关柜。5、所址环境条件年最高温度为30，年最低温度为-5，雷暴日数为30日/年。3.3 变电所各接线方式的适用范围变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、

17、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。(1)当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。(2) 35110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。(3) 在采用单母线、分段单母线或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110kV线路为6回及以上，3563kV线路为8回及以上时，可装设专用

18、的旁路断路器。主变压器35110kV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。(4) 当变电所装有两台主变压器时，610kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。(5) 当需限制变电所610kV线路的短路电流时，可采用变压器分列运行、采用高阻抗变压器、 在变压器回路中装设电抗器等方式。(6) 接在母线上的避雷器和电压互感器，可合用一组隔离开关。对接在变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。3.4 电气主接线方案的比较与确定根据以上

19、电气主接线原则及适用范围，结合本任务实际情况，对变电站电气主接线进行了选择并从技术经济等方面进行了确定。1、110kV侧电气主接线方案由原始资料知，110kV采用双回路供电，因此可采用单母分段接线。其中单母分段接线具有接线简单，设备少；工作可靠灵活，使用电器少，装置简单，清晰，建造费用低；容易发展为单母分段式双母线接线等优点。适用于较小容量的发电厂，变电站，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。但缺点是主变压器的切除和投入较复杂，需操作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；断路器检修时，两个回路需要解裂运行，出现断路器检修时，线路需较长时间停运；可靠性不是很高，隔离开关作为操作电流，

20、增加了误操作的可能性。从原始资料看，本站为终端变电站，本所的负荷波动小于，不随负荷变动经常切换变压器；因此适用单母分段比较合适。综合上述分析，110KV侧电气主接线采用单母分段接线。2、35kV侧电气主接线方案由原始资料知，35kV侧由4回出线，因此可采用单母分段或双母线接线。单母线分段接线的优点是接线简单，清晰，便于操作，使用设备少，占地面积小，有利于扩建，投资少。段数越多故障停电率越小，有较高的供电可靠性和灵活性，隔离开关不作为操作电器，故障机率小双母线接线的优点是供电可靠性高，调度灵活扩建方便，运用于大中型变电站中35KV-63KV配电装置，出线回路数超过8回时，或所接电源较多时，负荷较

21、大时。缺点是在倒母线时，隔离开关作为操作电器，增加了故障几率，降低了供电可靠性。且采用的隔离开关较多，增加了投资，本所35KV出线回数是只有4回，不宜采用。经过比较分析，单母线分段接线经济，也可以保证足够的可靠性，灵活性，因此35KV侧电气主接线采用单母分段接线。3、10kV侧电气主接线方案根据原始资料可知，10kV侧出线为24回，回路数较多，可采用单母分段或双母线接线。由于单母分段虽然可以保证当一条母线检修或者故障时其他母线的正常工作，但由于负荷回路较多所以不能保证足够的安全供电。因此10KV侧主接线采用双母线接线方式。4 短路电流计算电力系统的设计和运行都必须考虑到可能发生的故障和不正常运

22、行方式。因为它们会破坏电气设备的正常运行和用户的正常供电。短路是电力系统经常发生的故障，短路电流直接影响电气设备的安全，危及电力系统的安全稳定运行，计算短路电流的目的是为了在电气装置的设计中选择电气设备，选择限制短路电流的方式和分析电力系统的故障。4.1 短路电流的概述为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受任意突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击，同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关短路器跳闸。继电保护装置的整定和短路器的选择，也需要准确的短路电流数据。最大短路电流应用在

23、设备热稳定校验，开关电器开断电流及继电保护整定等，而冲击电流应用在设备的动稳定校验；最小运行方式的最小短路电流作为继电保护灵敏度校验；短路容量应用在开关电器的开断能力校验。短路过程是一种暂态过程，影响电力系统暂态过程的因素很多，若在实际计算中把所有的因素多考虑，是十分复杂。因此，在满足工程要求的前提下，为了简化计算，通常采取一些合理的假设，采用近似的方法对短路电流进行计算。计算出的短路电流比实际稍大，但最大误差一般不超过1%15%，这对工程准确度来说是允许的。短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称短路，造成的危害最为严重，但发现的机会较少。其他短路为不对称短路，包括单相短路、单相接地

24、短路、两相短路、两相短路接地.其中虽然三相接地短路发生的机会最少,但产生的短路电流最大，故只计算本变电所中的三相短路这一类故障。4.2 短路计算点的选择在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流最大的点称为短路计算点。本站短路计算点可选择在：110kV母线上、35kV母线上、10kV母线上3个短路计算点，如果10kV母线上的短路电流较小，且配电装置采用高压开关柜，出线为电缆，为保证系统的稳定性不加出线电抗器，所以不对10kV出线电抗器后做短路电流就算。4.3 短路电流计算方法采用运算曲线法求取任意时刻的短路电流可以从以下步骤进行：(1) 画出以标幺值电抗表示的等值电路图（取Sd=100MVA，U

25、d=Uav），原始网络中所有的负荷均以为是断开的（直接接地在短路点处的大容量电动机除外）。(2) 进行等值的网络简化，最终要简化成各个电源与短路点之间都是只经过一个电抗直接相连。这个相连电抗就称为该电源对短路点的“转移电抗”。(3) 将“转移电抗”分别换算成一各自的电源总容量为基准容量的新标幺值，即为各电源到短路点的“计算阻抗”Xca。(4) 将各电源供给的短路电流标幺值乘以各自的电源基准值（分别以各自的电源总容量和短路点平均电压为基准值算出），就得到短路点处由各电源供给的短路电流周期分量有名值。(5) 将电源点供出的电路电流有名值相加，就得到了短路点总的三相短路电流有名值；同样可求出三相短路

26、冲击电流有名值。4.4 短路电流计算结果按照任务书的要求和主接线的性质，通过计算（计算书附后），现将选择的各短路点的短路电流列于表4-1。表41 短路电流计算结果5 电气设备的选择与校验电气设备选择是变电站电气设计的主要内容之一,正确地选择电气设备是使电气注解县和配电装置达到安全,经济运行的重要条件。在进行电气选择时,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。尽管电力系统中各种电气的作用和工作条件不一样,具体选择方法也不同,但对它们的基本要求却是一致的,电气要能可靠的工作,必须接正常工作条件进行选择,并接短路状态来校验热稳定和动稳定。

27、一、电气设备选择的一般原则1.应满足正常运行、检修、短路和过电压情况的要求，并考虑远景的发展；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.同类产品应尽量减少品种；6.选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。二、电气设备校验的一般原则1.电气设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验，校验短路电流一般取最严重情况的短路电流。2.用熔断器保护的电气设备可不校验热稳定。3.短路的热稳定条件 短路电流周期分量热效应，；次暂态短路电流，；时周期分量有效值，；时周期分量有效值，； 短路持续时间，。4.动稳定校验电动力稳定是导体和电

28、器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是： 式中， 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的峰值和有效值5.1母线母线选择的一般原则要考虑持续工作电流、经济电流密度、短路热稳定校验、短路动稳定校验等方面。常用导体材料有铜，铝，铝合金，铜的电阻率低，强度大，抗腐蚀能力强，是很好的导体材料，但它的用途广，价格高，因此铜导体只用于持续工作电流大的场所，铝的电阻率虽比铜大，但密度小，我国铝储量丰富，价低，因此，一般选铝和铝合金材料为导体材料。 1、母线截面的选择配电装置汇流母线的截面按长期允许电流选择，所选截面的长期允许电流大于装设回路中最大持续工作电流，即： IyImax

29、IyKIye Iye基准环境条件下的允许电流；K 综合系数2、电晕电压校验110kV及以上母线应进行电晕电压校验。因为电晕放电将引起电晕损耗通讯干扰及金属腐蚀等不利现象。进行电晕电压校验时应满足电晕临界电压大于母线安装处的最高工作电压。3、热稳定校验 热稳定最小允许截面Smin Smin= /c 所选择母线截面，热稳定校验满足：S/c S所选择的母线截面 mm2 Qd短路电流效应kA2.s C热稳定系数 4、动稳定校验 当跨距大于2时 M=F（3）l/10 F（3）三相短路时中间相母线上的最大动力，N l:绝缘之间的距离，m 母线材料的计算应力：js=M/Wjs 计算应力 Pa W母线截面抗弯

30、距 m母线空防时： W=b2h/6m3 母线平放时 W=bh3/6m3所得计算条件应满足：js=js+ 母线材料的最大允许应力。因此，1）110KV母线的选择：采用经济电流密度导线截面，Sj=Imax/J(mm2)J导线的经济电流密度。已知：Ug=110kv 总，容量S=2X100MVA，Igmax=1.05x(55/0.85+35/0.85)/1103=0.584kA=584A由Tmax=（17X3800+16X3500）/（17+16）=3654h查表得J=1.05，Sj= Igmax/J=584/1.05=556.19mm2，考虑以后发展，允许选用稍大于经济截面的导线，因此110KV母线

31、选用为：LGJQ-700，查表知IY=1500A（+700C）。110KV母线的校验：a.按最大工作电流校验 KQ=（70-28）/（70-25）1/2=0.97（KQ：温度修正系数，华北地区，年度最高月平均最高气温为+300C）IYKQ=1500X0.97=1455Imax=1.05X2X100/ J3=1102A满足要求b.短路热稳定校验：应满足SI00tk1/2/Cc.比值，铝取5T 由前面计算可知：I00=5.02KA=5020A， tk=1.56ss=160mm25020x1.561/2/87=72.1 mm2 满足要求2）35KV母线的选择：采用经济电流密度选择导线截面，Sj=Im

32、ax/J(mm2)已知：Ug=35kv Igmax=(1.05x55/0.85)/353=1.120KA=1120A由Tmax=3800h，查表得J=1.1，因此，Sj= Igmax/J=1120/1.1=1018mm2因此，35KV母线选用为：LGJQ-500X2，查表知IY=950X2=1900A35KV母线的校验：a.按最大工作电流校验KQ=0.97IYKQ=1900X0.97=1843Imax=1.05X100000/ 35J3=1732.1A满足要求b.短路热稳定校验：应满足SI00tk1/2/C由前可知：I00=7560A， tk=1.56ss=500X4=2000mm27560x

33、1.561/2/87=108.5 mm2 满足要求3）10KV母线的选择：已知：Ug=10kv Igmax=(1.05x35/0.85)/10J3=2.496KA=2496A由Fmax=3500h 查表得J=0.84 因此，Sj= Igmax/J=2496/0.84=2971mm210KV母线选用为：LMY-125X10X3条，查表知IY=3725A（+700C）10KV母线的校验：a. IYKQ=3725X0.97=3613.25Imax=1.05X100000X0.5/ =3031A满足要求b.短路热稳定校验：应满足SI00tk1/2/C由前可知：I00=29260A， tk=1.56ss

34、=2500mm229260x1.561/2/87=420 mm2 满足要求c.动稳定校验：最大机械应力：gmax=17.3ich2X10-3X L2/aw(N/cm)本设计中w=0.167bh2 ,其中b为母线厚度（cm），h为母线宽度。L=140cm，a=40cm，w=0.167X2X12.52=52.19最大机械应力：Sm1x=17.3ich2X10-3X L2/aw(N/cm)=17.3X44.22X1X10-3X1402/52.1940=317.3(N/cm)查表知：铝质硬母线SY=6860(N/cm) SY=Smax满足要求表51 各电压等级母线选择电压等级母线型号110kVLGJQ

35、-70035kVLGJQ-500X210kVLMY-125X10X35.2 断路器的选择断路器作为切断和接通正常情况下高压电路中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障事与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电源，防止事故扩大，保证系统的安全运行。在选择断路器时，应满足以下基本要求：1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。4.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。在确定断路器参数时，应满足：1.断路器的额

36、定电压不小于装设电路所在电网的额定电压。2.断路器的额定电流不小于通过断路器最大持续工作电流。3.断路器的额定关合电流不小于短路冲击电流。4.断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来选择，即。5.动稳定应满足条件是短路冲击电流应不大于断路器的电动稳定电流（峰值），即 。6.热稳定应满足条件是短路热效应应不大于为路器在Ts时间的允许热效应，即 。同时，考虑到拟建变电站的可靠性、经济性、方便运行维护和实现变电站的无人值班化目标。在110kV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用

37、可靠。少油断路器由于其油量少、体积小、防爆性能好、耗用钢材少、可频繁操作、使用寿命和检修周期长，动作快，燃弧时间短、与开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，价格便宜等特点。因而被广泛用于10110kV的电压等级中。所以，10kV侧采用真空断路器。在本设计中，由于110KV进线:Imax=2x1.05Ie=2x1.05x100000/(110)=1102.2A，主变35KV进线: Imax=1.05Ie=1.05x100000/(x35)=1732.1A，35KV分段: Imax=1.05Ie=1.05x100000/(35)=1732.1A，35KV进线:假定10

38、0-300A。主变10KV进线: Imax=1.05Ie=1.05x100000x0.5/(10)=3031.1A10KV出线: 假定Imax=100-1000A根据上述选择条件和短路电流计算结果表初步选择的短路器及其参数见表5-2：表5-2断路器及其参数对所选断路器进行校验如下：(1)动稳定校验:校验公式:iesich110KV: ies=50KAich=9.022KA满足动稳定要求35KV: ies=63KAich=13.862KA满足动稳定要求10KV进线分段: ies=80KAich=39.645KA满足动稳定要求10KV出线: ies=63KAich=39.645KA满足动稳定要求(

39、2)热稳定校验:a. 110kv断路器设备保护动作时间:tpr=1.5s 固有分闸时间:tm=0.04s灭弧时间:ta=0.02s开断计算时间:tk=tpr+ta+tm=1.5+0.04+0.02=1.56s同期合量热效应:QP=I2tk=5.022x1.56=39.31KA2S由于tk=1.56s1s(以下相同,不在重复)因此,不考虑非周期分量热效应,短路电流引起的热效应: QK= QP=39.31 KA2SIt2t=202x4=1600 KA2SIt2t= QK满足热稳定要求b. 35kv断路器开断时间: tk=1.56s短路电流引起的热效应QK= QP=7.562X1.56=89.16

40、KA2SIt2t=252x4=2500 KA2SQK满足热稳定要求c. 10KV断路器开断时间: tk=1.55s短路电流引起的热效应QK= QP=29.262X1.55=1327 KA2S10KV进线分段:It2t=31.52x4=3969 KA2SQK满足热稳定要求10KV出线It2t=252x4=2500 KA2SQK满足热稳定要求计算参数与断路器实际参数对照见表5-3:表5-3计算参数与断路器实际参数对照由上表可知所有断路器均满足要求。5.3 隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。在选择隔离开关时，应满足以下基本要求：

41、1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。在确定隔离开关参数时，应遵循以下原则：1.隔离开关的额定电压应大于装设电路所在电网额定电压。2.隔离开关的额定电流应大于装设电路最大持续工作电流。3.动稳定校验应满足

42、的条件为：。4.热稳定校验应满足的条件为：。5.根据对隔离开关操作控制的要求，选择配用的操动机构。在本设计中，根据配电装置的布置特点和作用要求等因素，进行综合的技术经济比较后确定了各电压等级的隔离开关型号如表5-4所示。表54 各电压等级隔离开关的选择用途型号额定电压(kV)额定电流(A)额定峰值耐受电流(kA)额定短时耐受电流(kA)110KGW4-110IDW11012505020(4S)35KVGW4-35W3525006325(4S)10kVGN-10106005220(4s)对所选择的隔离开关进行校验如下：1）110kv侧隔离开关的校验1.电压： ，=110KV，满足要求。2.电流：

43、A ，A， ，满足要求。3.动稳定校验：=9.022kA，=80kA， 满足要求。4.热稳定校验： KA2S 取t=1.2s KA2S ，满足要求。2）35kv侧隔离开关的校验1.电压： ，=35KV，满足要求。2.电流：A ，Ie=1250A， ，满足要求。3.动稳定校验：=13.862kA，=80kA， 满足要求。4.热稳定校验： KA2S 取t=1.2s KA2S ，满足要求。3）10kv侧隔离开关的校验1.电压： KV，=10KV，满足要求。2.电流：A，Ie=600A，满足要求。 3.动稳定校验：=39.645KA，=52KA， ，满足要求。4.热稳定校验：KA2S 取t=1.2s

44、KA2S ，满足要求。5.4 电流互感器的选择电流互感器的作用为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用。在选择电流互感器时，要遵循以下选择原则： 1）、电流互感器的额定电压不小于安装地区的电网额定电压。2）、额定电流不小于流过电流互感器的长期最大负荷电流。3）、35KV以上一般采用屋外式，10KV采用屋内式。4）、动稳定校验：流过电流互感器最大三相冲击电流与额定电流振幅比，应小于等于动稳定倍数Kdw即ichJ2I1nkdw或者流过电流互感器最大三相

45、冲击、电流小于等于动稳定电流ies即ichies5）、热稳定校验：产品归除的1秒钟热稳定倍数比，或1秒钟热稳定电流，要求最大三相或二相短路电流，发热不小于允许发热，即QkI1nkt或QkIt2在选择电流互感器的型式时，根据安装地点选择户内或户外，安装使用条件等选用电流互感器的型式。610kV室内配电装置，可选用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流户感器；35kV以上配电装置，一般选用油锓瓷箱式绝缘结构的电流互感器。同时还要考虑环境条件的影响，如环境温度，最大风速，相对湿度等。表5-5 所选电流互感器及其参数对所选电流互感器进行校验，如下：(1)动稳定校验：校验公式：iesich 110KV：ie

46、s=80KAich=9.022KA满足动稳定条件35KV：ies=80KAich=13.862KA满足动稳定条件ies=187.5X1500A=281.25KAich=13.862KA满足动稳定条件10KV：ies=250KAich=39.645KA满足动稳定条件ies=80KAich=39.645KA满足动稳定条件(2)稳定校验：a.110kv侧TA计算开断时间：tk=tpr+tin=1.5+0.02+0.04=1.56s短路电流引起的热效应：Qk=Qp=5.022x1.56=39.31 KA2SIt2=31.52=992.25 KA2S39.31 KA2S= Qk满足热稳定条件b. 35k

47、v侧TA计算开断时间：tk=tpr+tin=1.5+0.02+0.04=1.56s短路电流引起的热效应：Qk=Qp=7.562x1.56=89.16 KA2SIt2=31.52=992.25 KA2S89.16 KA2S= Qk满足热稳定条件c10kv侧TA开断时间tk=1.55s短路电流引起的热效应：Qk=Qp=29.262x1.55=1327 KA2SIt2=402=1600 KA2S1327KA2S= Qk满足热稳定条件It2=1002=10000 KA2S1327KA2S= Qk满足热稳定条件计算参数与TA实际参数对照见表5-6：表5-6计算参数与TA实际参数对照由上表可知所有TA均满

48、足要求。5.5 电压互感器电压互感器作为一种电压变换装置，有电压变换和隔离两重作用，它将高压回路或低压回路的高电压转变为低电压（一般为100V），供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用在选择电压互感器时，应根据额定电压，确定使用户内或户外结构型式。一般110KV及以上电压等级采用三个单相电压互感器，接成Y/Y/-12，根据不同用途确定电压互感器等级，它的精确度等级分0.2，0.5，1.0，3.0，其中，0.2用语精密测量，0.5级和1.0级一般用于发配电设备的测量和保护，计量电度表应用0.2级，3.0级用于非精细测量，根据以上原则查产品目录表选用。同时考虑环境温度，最大风速，相对湿度

49、，海拔高度，地震烈度等因素的影响。在确定电压互感器型式时，还应满足以下原则：1.620KV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五柱式电压互感器。2.35110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。3.220kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。4. 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组。根据以上要求，结合本设计，所选的电压互感器如表5-7所示。表5-7 电压互感器的型式 电压等级型式额定变比最大容量11

50、0kVYDR110/0.1kV2000VA35kVJDJJ35/0.1kV1200VA10kVJDZJ-10/0.1kV400VA5.6 熔断器熔断器是用来保护电气设备免受过载和短路电流损害的保护电器。屋内型高压熔断器在变电站中常用于保护电力电容器，配电线路和变压器，PT等。使其在短路过负荷时免受损坏，熔断器接额定电压，额定电流，额定开断电流和选择性等来选择或校验。在本设计中，由于110KV侧电压互感器引线相间距离较大，引起相间故障的可能性较小，再加上110KV系统为中性点，直接接地系每相PT不可能长期承受线电压，因此，设计不考虑设置熔断器。用于保护PT的高压熔断器宜选用限流式熔断器，其工作电

51、压不得低于也不宜高于系统额定电压，电压为35KV以下的，户内采用RN2型，其熔件接机械强度选择，必须满足熔断器额定电压和断流能力的要求，根据以上原则，保护PT的限流式高压熔断器选择条件见表5-8：表5-8 保护PT的限流式高压熔断器选择条件查产品手册选择为： (1)保护35KVPT的熔断器选择RXW0-35/0.5型，户外限流式熔断器，其技术参数为：额定电压：35KV，额定电流0.5A最大断流容量：1000MVA（SCL（3）=481.2MVA）(2)保护10KVPT的熔断器选RN2-10/0.5型，户内限流式熔断器其技术参数为：额定电压：10KV，额定电流0.5A最大断流容量：1000MVA

52、（SCL（3）=532.1MVA）6 配电装置设计6.1 配电装置概述配电装置是变电站的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，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，用来接受和分配电能的装置。配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，配电装置的型式选择，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，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。从设计角度看，配电装置应满足以下要求：(1) 安全净距离要求，(2) 满足施工和检修要求，(3) 满足噪声限制标准， (4) 限制静电和场强水平，满足有关要求.屋内配电装置由于安全净距小、可以分层布置而使占地面积

53、较小；维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；外界污秽空气对电气影响较小，可减少维护工作量；但房屋建筑投资较大。 屋外配电装置土建工作量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间的距离较大，便于带电作业；但其占地面积较大；受外界影响较大，设备运行条件差，必须加强绝缘；不良气候对设备的维修和操作有影响。成套配电装置的电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；所有电器元件已经在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；运行可靠性高，维护方便；但耗用钢材较多，造价较高。6.2 配电装置的选择配电装置型式的选择，应考

54、虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂、变电所中，35kV及以下的配电装置宜采用屋内式；110kV及以上多为屋外式。当在污秽地区或市区建110kV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内式，在上述地区若技术经济合理时，220KV配电装置也可以采用屋内型。根据以上要求和本站的具体情况，本站110KV，35KV配电装置采用屋外式配电装置，10KV侧采用室内成套的配电装置。7 防雷保护设计7.1 防雷保护概述发电厂和变电站发生雷害事故，往往会导致变压器、发电机等重要电气设备损坏，并造成大面积停电。因此发电厂、变电

55、站的防雷保护必须是十分可靠的。雷害一分为两方面：一是雷直击于发电厂、变电站；二是雷击输电线路后产生向发电厂、变电站入侵的雷电波。避雷器选择应按照：1.按系统的额定电压和接地方式来选择避雷器的额定电压。2.按标称电流选择避雷器残压（5kA，10kA，20kA，1kA）。在设计时，110kV电压级可以采用独立避雷针或构架避雷针，35kV及以下电压级只能用独立避雷针。在设计避雷针时，要遵循以下原则：1. 独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。在高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接

56、地体的长度不得小于15m。独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面。2. 110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000m的地区，宜装设独立避雷针，否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施。60kV的配电装置，允许将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于500m的地区宜装设独立避雷针。35kV及以上高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分

57、间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主变地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线。3. 110kV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000m的地区，应装设集中接地装置。35kV至60kV配电装置，在土壤电阻率不大于500m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。在土壤电阻率大于500m的地区，避雷线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的

58、保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。其中，单支避雷针保护范围：1.当时，2.当时，式中 避雷针在水平面上的保护半径，；避雷针的高度，；被保护特的高度，；避雷针的有效高度，；当30，=1；当30120，； 两支等高避雷针的保护范围：1.两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。2.两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧确定，圆弧半径为 式中 两针间保护范围上部边缘最低点高度，；两避雷针间的距离，。 多支等高避雷针保护范围：1.三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围分别按两支等高避雷针的方法确定。2.四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，

59、分别按三支等高避雷针的方法计算。应妥善采用独立避雷针和构架避雷针，其联合保护范围应覆盖全所保护对象。对于110KV及以上的配电装置，可以将避雷针架设在配电装置的构架上。7.2 避雷针的选择及校验本设计变电所选择4根避雷针h1,h2=24 m，h3,h4=30 m分别布置于变电所四角。本设计变电所设计大小为5970063000。顺时针顺序编号依次为#1、#2、#4、#3。取保护高度分别为hx=10m。p=1。（1）保护计算书避雷针名称: 1#-2#避雷针距离=35.8mh=min(24,24)=24mh2=max(24,24)=24mh24=30m, p=1避雷针保护高度hx: 10mha=24

60、-10=14mrx=(1.5*h - 2*hx)*P=(1.5*24 - 2*10)*1.000=16mx=dDist/ha/p=35.8/14/1.000=2.555y=hx/h*10=10/24*10=4.167查bx曲线:X=2,Y=4,a=0.980X=3,Y=4,b=0.860X=2,Y=5,c=0.900X=3,Y=5,d=0.800插值运算:d1=(b-a)*(x-X)+a=(0.860-0.980)*(2.555-2)+0.980=0.913d2=(d-c)*(x-X)+c=(0.800-0.900)*(2.555-2)+0.900=0.845d3=(d1-d2)*(Y-y)+d1=(0.913-0.845)*(4-4.167)+0.913=0.902bx=d3*ha*p=0.902*14*1.000=12.6m避雷针名称: 1#-3#避雷针距离=56.3mh=min(24,29.9)=24mh2=max(24,29.9)=29.9mh24=30m, p=1避雷针保护高度hx: 10mha=24-10=14mrx=(1.5*h - 2*hx)*P=(1.5*24