35KV变电站课程设计.

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1、电力系统及电气设备概论课程设计35KV变电站自用电的设计学院： 专业：班级： 姓名： 学号： 摘要随着国民经济的快速发展和现代工业建设的不断推动，对电力系统的要求也在不断提高，因此对于电力系统的重要组成部分-电房的设计也要不断推陈出新，因为只有这样才能满意不断增长的用电负荷要求，以及适应困难多变的用电环境。对于企业而言，进行技术革新，提高产品的利用率，降低产品的能耗，就显得更加尤为重要。本次毕业设计是35kV变电站自用电设计，主要是针对中原地区的用电需求，该地区供电电压低，对地方经济的协调发展具有特别重要的意义。本次毕业设计是从工程的角度动身，依照工厂供电系统设计的原则和方法，同时遵循国家的最

2、新标准和设计规范，在分析任务书上规定的负荷资料同时，并结合实际生产的详细状况，综合考虑各个方面的要素，从而确定电气主接线的设计以及主变压器的容量，台数、接线方式以及中性点运行方式。然后在此基础上对系统进行短路点设置，从而进行短路电流计算，并依据其计算结果对断路器、互感器、熔断器等高压电器以及母线、架空线路进行选型和校验。此外还要对整个系统进行接地装置和防雷规划，从而完成电气部分设计。关键词：设计，电气主接线，短路电流计算，设备选型1 绪论1.1 本课题的背景与意义电力工业是国民经济发展的基础工业和先行工业，为国民经济快速、稳定发展供应足够的动力，其发展水平可以说是反映国家经济发展水平的重要标记

3、之一。电房是电力系统的一个重要组成部分，是电力系统中变换电压、接受和安排电能、限制电力流向和调整电压的电力设施，是电力系统中电能传输必不行少的环节。建设一个高质量的供电系统，有利于工业的快速发展，可以大大增加产量，提高劳动生产率，改善工人的劳动条件，加强爱护措施，有利于实现生产过程自动化。因此，本课题的设计对于发展工业生产，实现工业现代化，具有特别重要的意义。1.2 本课题的现状与发展电网的探讨，国外一些发达国家进行得比中国要早的多，因此其技术也领先于中国。对于这一领域，电力系统变电所综合自动化，是当今社会发展的趋势。变电所综合自动化系统就是将变电所的继电爱护装置、限制装置、测量装置、信号装置

4、综合为一体，以全微机化的新型二次设备替代机电式的二次设备，用不同的模块化软件实现机电式二次设备的各种功能，用计算机局部网络通信替代大量信号电缆的连接，通过人机接口设备实现变电所的综合自动化管理、监视、测量、限制及打印记录等全部功能，以实现功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化。国外变电站综合自动化系统的探讨工作始于70年头，在1975年日本就起先探讨用于配电变电站的数字限制，并于1980年起先商品化。之后世界各国越来越重视这方面的探讨工作，参加的国家和公司越来越多，如德国西门子公司、ABB公司、AEG公司，美国的GE公司、西屋公司，法国的阿尔斯通公司等。其中德国西门子公司于19

5、85年研制胜利第一套综合自动化LSA678系统，此后在德国和欧洲接连投运了300多套该系统。在我国，随着经济的蓬勃发展，电网的规模越来越大，电压越来越高，因而要求更多地接受远方集中限制，即接受自动化限制模式，以提高劳动生产率和运行牢靠性，这样也干脆促进了我国对变电站综合自动化的探讨。依据国家电力公司对农村电网建设与改造技术原则的总体要求，电网建设与改造要同调度自动化、配电自动化、变电所无人值班、无功优化结合起来，以逐步实现电网自动化。近几年来，大规模集成电路技术和通信技术迅猛发展，16位、32位单片机及Pentium微处理器问世，网络技术，现场总线等的出现，使得变电站综合自动化系统的功能不断完

6、善。2 主接线的设计2.1 电气主接线的设计原则在选择电气主接线型式时，应以下列各点作为设计依据：（1）发电厂、变电所在电力系统的地位和作用；（2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模；（3）负荷大小和重要性；（4）系统备用容量大小；（5）系统专业对电气主接线供应的详细资料。2.2 电气主接线的设计要求对于电气主接线的要求，大致有以下几点：（1）牢靠性：主接线的接线形式必需保证供电牢靠，这是其最基本的要求。在分析牢靠性时要考虑到发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用，用户的负荷性质和类别，设备制造水同等等。牢靠性要求有以下几方面： 断路器检修时，不影响对系统的供电； 断路器或母线故障以及母线检修

7、时，尽量削减停电回路数和停电时间，并对一级负荷和大部分二级负荷保持不间断供电； 尽量避开发电厂、变电所全部停电的可能性； 大型机组突然停运时，尽可能保持对电力系统的稳定运行。（2） 敏捷性：电气主接线要能适应各种运行状态，并能敏捷地进行运行方式的转换。对于敏捷性的要求有： 调度时，可敏捷的投入和切除发电机、变压器及线路，调配电源和负荷，满意系统在各种运行方式的调度； 检修时，可便利的停运断路器、母线及其继电爱护设备，不致影响电力网的运行； 扩建时，简洁从初期接线过渡到最终接线，改造工作量较少，尽可能不影响连续供电或停电时间较短。（3）经济性：电气主接线应当在满意牢靠性和敏捷性的基础上，再考虑其

8、经济性。经济性的要求如下： 投资省，电气主接线应简洁清楚，尽量节约一次、二次设备和限制电缆投资，尽量限制短路电流，选择价格合理的电气设备； 占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创建条件，尽量使占地面积减小； 电能损耗少，经济合理的选择变压器的型式（如双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量和台数，避开因两次变压而增加电能损失。2.3 方案的拟订及比较2.3.1 方案一 单母线接线图2-1 单母线接线G电源进线；QF断路器； W母线；QS隔离开关；QE接地开关；WL出线只有一组母线的接线称为单母线接线。在变电所中，其供电电源是变压器或高压进线回路。单母线接线中母线既可以保证电源并列工作，也可

9、以保证任何一条出线都可以从电源G1或G2中获得电能。每条回路中都装有断路器和隔离开关，可以开断或接通电路。各回路输送功率不肯定会相等，应尽量使负荷均衡地安排到母线上，以削减功率在母线上的传输。优点：接线简洁清楚，设备较少，经济性好，操作比较便利，便于扩建和接受成套配电装置。缺点：牢靠性和敏捷性较差，当主要电气元件出现故障或进行检修时，必需断开它所接的电源，全部回路均要停止运行，这样会使整个配电装置停电。此外，单母线接线调度不便利，电源只能并列运行，而不能分列运行，若线路侧发生短路时，有较大的短路电流产生。2.3.2 方案二 单母线分段接线图2-2 单母线分段接线单母线分段接线对重要用户来说可以

10、从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。单母线是用分段断路器QFD进行分段的，为了防止因电源断开而引起的停电，可以在分段断路器QFD上安装备用电源自动投入装置，这样在任一分段的电源断开时，会将QFD自动接通。优点：供电牢靠性较高，单母线分段有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，而正常段母线则接着供电，这样保证不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线内停止供电。若出线为双回路时，常使架空出线呈交叉跨越，使整个母线系统牢靠性受到限制。此外占地面地大，投资较多。2.3.3 方案三 单母线分段带旁路母线接线图2-3 单母线分段带

11、旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线常接受以分段断路器兼作旁路断路器的接线。两段母线均可带旁路母线，正常运行时旁路母线W2不带电，以单母线分段方式进行。当QF1作为旁路断路器运行时，1、2段母线可分别按单母线方式运行，也可以通过隔离开关QS5合并为单母线运行。优点：供电牢靠性和敏捷性高。增设旁路母线可以在检修出线断路器时不会中断该回路供电。缺点：增设旁路母线，即多装了价格高的断路器和隔离开关，增加了投资，占地面积大，操作也相对困难。2.3.4 方案四 桥形接线图2-4 桥形接线（1）内桥线路的特点： 线路操作便利； 正常运行时变压器操作困难； 桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元间失

12、去联系。内桥接线试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须要常常切换运行方式的发电厂和变电站中。（2）外桥接线的特点： 变压器操作便利； 线路投入与切除时，操作困难； 桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元之间失去联系。外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短，故障可能性较小和变压器须要常常切换，且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。2.4 电气主接线选择2.4.1 负荷等级划分依据用电设备在工业生产中的作用，以及供电中断对人身和设备平安的影响，电力负荷通常可分为三个等级：一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失；二级负荷：中断

13、供电将造成设备局部破坏，或生产流程紊乱且需较长时间才能复原，或大量产品报废、重要产品大量减产造成较大经济损失；三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷。 2.4.2 方案分析对于方案一，单母线接线牢靠性低，当母线故障时，各出线均要全部停电，因此不能满意一级负荷供电的要求，故不接受；对于方案四，桥形接线只适合二进二出的状况，而本工程是四条进线三回出线，因此也并不适合；对于方案二和方案三来说，都可以保证供电的牢靠性，方案二适合3560kV主接线时，出线回路小于8回；方案三适合进出线不多，容量不大的中小型发电厂和电压为35110kV的变电所，均符合主接线设计的要求，相比之下，方案三的供电牢靠性要

14、比方案二高，但由于加设旁路母线也带来了倒闸操作困难等负面影响，即方案三敏捷性要低于方案二。从经济性来讲，方案三多了旁路母线，即多装了断路器和隔离开关，其投资大大超过了方案二，且依据参考文献7可知：当635kV配电装置接受手车式高压开关柜时，不宜设置旁路母线。因此综合考虑，本设计的主接线为单母线分段形式。3 变压器的设计3.1 主变压器台数的选择在有一、二级负荷的变电所中，宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。若变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。（1）对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的状况下，变电所以装设两台主变为

15、宜；（2）一般状况下220kV及以下的变电所装设2台主变压器。本工程的负荷为一级负荷，而且不止一条进线，因此确定本设计选用两台主变压器。3.2 主变压器容量的选择依据工程上对本变电所供电负荷的资料，最大负荷可达6300kW，此外还要考虑到主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择。 因此可预估10年后满意最大负荷的主变压器容量为： （3-1）式中：Kt负荷同时率（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85），本设计取0.9；%负荷年增长率，本设计取6%； n年限，本设计取10；%电压等级电网的线损率，一般取5%；P各用户的最大

16、负荷； cos功率因数。 在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器。如能从变电所外引入一个牢靠的低压备用所用电源时，亦可装设一台所用变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并保证用户的一、二级负荷。因此本设计中：0.611846.46kVA=7107.876 kVA变压器的型号为SZ10-8000/35，即额定容量为8000kVA。3.3主变压器型式的选择3.3.1 相数选择容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的

17、三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简洁，运行维护较便利。因此本项目35kV电房设计在满意供电牢靠性的前提下，为削减投资，故选用三相变压器。3.3.2 绕组数选择国内电力系统中接受的变压器按其绕组数分有双绕组一般式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等变压器，对深化引进负荷中心，具有干脆从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或削减重复降压容量，可接受双绕组变压器。本设计变电全部35kV、10kV两个电压等级且是一座降压变电所，宜选用双绕组一般式变压器。3.3.3 绕组连接方式选择变压器绕组连接方式必需和系统电压相位一样，否则不能并列运行。电力系统中接受的绕组连接方

18、式只有“Y”连接和“D”连接，在我国110kV及以上电压侧，变压器三相绕组都接受“YN”连接，35kV侧接受“Y”接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都接受“D”连接。为了考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，依据以上绕组连接方式的原则，本设计选用“Y，d11”常规连接的变压器连接组别。3.3.4 调压方式选择为了确保变电所供电量，电压必需维持在允许范围内，这就要求对变压器进行调压。所谓的调压是通过用分接开关切换变压器的分接头，变更变压器高压侧绕组匝数，从而变更其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，变压器分接头较少

19、，且必需在停电状况下才能调整，调整范围通常在22.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，变压器分接头较多，且分接头可带负荷调整，调整范围可达30%，但其结构较困难，价格较贵，并且有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。依据本设计变压器配置，应选用无载调压。3.3.5 冷却方式选择（1）自然风冷却：一般适用于7500kVA及以下小容量变压器，为使热量散发到空气中，装有片状或管型辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。（2）强迫空气冷却：容量10000kVA的变压器，在绝缘允许的油箱尺寸下，当有辐射器的散热装置仍达不到要求时，常接受人工风冷。在辐射器管间加装数台电动风扇

20、，用风吹冷却器，使油快速冷却，加速热量散出，风扇的启停可以自动限制，亦可人工操作。（2）强迫油循环水冷却：在单方面加强表面冷却还达不到预期的冷却效果时，可接受潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行冷却，把变压器中热量带走。在水源足够的条件下，接受这种冷却方式散热效率高，有利于节约材料、削减变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有关附件且对冷却器的密封性能要求较高。（4）强迫油循环导向风冷却：利用潜油泵将冷油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油管中，使铁芯和绕组中的热量干脆由具有肯定流速的油带走，二变压器上层热油用潜油泵抽出，经过水冷却器冷却后，再由潜油泵注入变压器油箱底部，构成变压器的油循环。（5）水内

21、冷变压器：变压器绕组用空心导体制成，在运行中将纯水注入空心绕组中，借助水的不断循环将变压器中热量带走，但水系统比较困难且变压器价格比较高。本设计变电所主变压器的容量为8000kVA，依据上述资料，为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，且又简洁、经济，因此选用强迫空气冷却方式。3.4 站用变压器的设计站用变压器的选择主要考虑高压变压器和启动备用变压器的选择，其内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。为了正确选择站用变压器容量，首先应对主要用电设备的容量、数量及运行方式有肯定的了解，最终确定变压器的容量。（1） 额定电压站用电压器的额定电压应依据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压

22、确定，变压器一、二次额定电压必需与引接电源电压和网络的电压相一样。本变电站的站用变压器接在高压侧，所以选择35/0.4kV 。（2） 台数和型式本次设计选择一台双绕组的站用变压器。（3） 容量的确定本次设计的站用电负荷已经给定为45kVA，查表可选择变压器型号为：S9 -50/35，其参数如下：表3-1 站用变压器型式额定容量(kVA)高压(kV)高压调整范围（%）低压(kV)连接组空载损耗（kW）短路损耗（kW）短路电压(%)空载电流(%)503550.4Y，yn00.302.036.51.84 短路电流的计算4.1 短路电流计算的基本假设考虑到现代电力系统的实际状况，要进行精确的短路计算是

23、相当困难的，同时对解决大部分实际问题，并不要求特别精确的计算结果。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流好用计算，其计算结果稍偏大。短路电流好用计算的基本假设如下：（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）电力系统中全部电源的电动势相位、相角相同；（3）电力系统中的全部电源都在额定负荷下运行；（4）变压器的励磁电流和电阻、架空线的电阻和相对地电容均略去，都用纯电抗表示；（5）电力系统中各元件的磁路不饱和；（6）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。4.2 短路电流计算过程4.2.1 短路点的设置短路电流计算的主要目的之一是为了选择电气设备并进行相关的校验，本设计是依据三相短路进行短路电流

24、计算。在主接线中可能发生最大短路电流的短路电流计算点有2个，即10kV母线短路（K1点），35kV母线短路（K2点）。详细如下图所示：图4-1 短路点设置图依据工程资料，令：（1）电力系统：S=；（2） 架空线路（即进线1、2）：单位电抗值：，线路长： L=10km； （3）变压器容量：，短路阻抗：。4.2.2 求各元件的电抗标么值选取基准容量，基准电压，令=100MVA， 变压器： （4-1）线路： （4-2）（1）当K1点发生短路时，等值电路图如下：图4-2 K1点等值电路图最大运行方式下电源至短路点的总电抗为： （4-3）无限大容量电源： 短路电流周期重量的标么值： （4-4）短路电流值

25、： （4-5）冲击电流值： （4-6）式中为冲击系数，这里取1.8短路全电流最大有效值：（4-7）短路容量： （4-8） 最小运行方式下电源至短路点的总电抗为： （4-9）无限大容量电源： 短路电流周期重量的标么值： （4-10）短路电流值： （4-11）冲击电流值： （4-12）短路全电流最大有效值：（4-13）短路容量： （4-14）（2）当K2点发生短路时，等值电路图如下：图4-3 K2点等值电路图最大运行方式下电源至短路点的总电抗为： （4-15）无限大容量电源： 短路电流周期重量的标么值： （4-16）短路电流值： （4-17）冲击电流值： （4-18）短路全电流最大有效值：（4-1

26、9）短路容量： （4-20）最小运行方式下电源至短路点的总电抗为： 无限大容量电源： 短路电流周期重量的标么值：（4-21）短路电流值： （4-22）冲击电流值： （4-23）短路全电流最大有效值：（4-24）短路容量： （4-25）5 电气设备的选择与校验5.1 电气设备选型的原则由于电气设备及载流导体用途和工作条件的不同，因此它们的选择条件和校验项目也并不相同。但是其在正常运行和短路时都必需牢靠地工作，这样其选择具有共同的原则：（1）应满意正常运行、短路等各种状况下牢靠性的要求并考虑远期发展；（2）应满意运用环境条件的校核；（3）应力求技术先进及经济合理；（4）与工程的建设标准协调相对应。

27、5.2 断路器的选择与校验断路器是电力系统中最重要的开关设备，其具有完善的灭弧装置，能够熄灭在开断电路时所产生的电弧。因此断路器不仅可以在正常状况下切断高压电路的空载电流和负载电流，而且可以在系统发生故障时，能够和爱护装置、自动装置相协作，快速地切除故障电流，以削减停电范围，防止事故扩大，保证系统平安运行。5.2.1 断路器的选择（1）种类与型式的选择依据断路器接受的灭弧介质及其工作原理不同，可分为油断路器（多油和少油）、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。断路器型式的选择，要依据实际工程的详细状况，应在全面了解其运用环境的基础上，结合产品的价格和运行设备的运用状况加以确定。对于断路器

28、型式的选择，一般可按下表所列原则进行选型。表5-1 断路器选择条件安装运用场合可选择的主要型式需留意的技术特点配电装置35kV及以下少油断路器真空断路器多油断路器用量大，留意经济好用性，多用于屋内或成套高压开关柜内，接受多油或老型号少油断路器需留意产品质量和重合闸影响。电缆线路开断应无重燃35kV220kV少油断路器SF6断路器空气断路器开断220kV空载长线时，过电压水平不应超过允许值，开断无重燃，有时断路器的两侧为互不联系的电源330kV及以上少油断路器SF6断路器空气断路器当接受单相重合闸或综合重合闸时，断路器应能分项操作，考虑适应多种开断的要求，断路器要能在肯定程度上限制操作过电压，开

29、断无重燃，分合闸时间要短，技术条件要求较轻的场合可用少油型综合考虑，本设计选择真空断路器。（2） 额定电压选择： ：断路器的工作电压； ：电网工作电压。本工程：=35kV（3） 额定电流选择： ：断路器的额定电流； ：最大持续工作电流。35kV侧高压断路器的最大长期工作电流计算如下：限制8000kVA变压器的断路器: （5-1）限制母线分段的断路器，其最大长期工作电流一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流，因此： （5-2）（4）开断电流的选择： ：断路器的额定开断电流，即在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流； ：断路器实际开断时间t秒的短路电流周期重量。本工程：=10.6

30、88kA （5）短路关合电流的选择： ：断路器的额定关合电流； ：三相短路电流的冲击值。本工程：27.203kA。通过以上数据的分析，可选择型号为ZW7-40.5的真空断路器，其详细参数见下表：表5-2 断路器的型式型号额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）额定短时耐受电流（kA）额定峰值耐受电流（kA）额定关合电流（kA）分闸时间（ms）合闸时间（ms）ZW7-40.540.5 2000 31.5 kA31.5(4S)80 80 206520755.2.2 断路器的校验（1）断路器短路热稳定校验校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度

31、不应超过材料的最高允许值。热稳定的计算时间： （5-3）式中： 后备爱护动作时间，本设计取3秒； 断路器固有分闸时间，本设计取0.04秒； 断路器开断电弧持续时间，本设计取0.04秒。 周期重量热效应： （5-4）由于1s，故不计非周期重量热效应，短路电流引起的热效应断路器： 因此，即符合要求。（2）断路器的动稳定校验动稳定是电气设备承受短路电流机械效应的实力。断路器额定峰值耐受电流：=80kA，而冲击电流：=27.203kA。因此，即符合要求。5.3 隔离开关选择与校验隔离开关是高压开关的一种，主要用于隔离电源、起着平安爱护的作用。因为没有特地的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是

32、它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器协作运用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应依据配电装置的布置特点和运用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。5.3.1 隔离开关的选择表5-3 隔离开关的型式型号额定电压（kV）额定电流（A）极限通过电流峰值（kA）热稳定电流（kA）操动机构型号GW4-40.5（D）40.512505020（4S）CS17G5.3.2 隔离开关的校验（1）隔离开关短路热稳定校验由断路器选型可知短路电流引起的热效应： 隔离开关：因此 ，即符合要求。（2）隔离开关的动稳定校验隔离开关额定峰值耐受电流：

33、=50kA，而冲击电流：=27.203kA因此，即符合要求。5.4 高压熔断器的选择和校验熔断器是最简洁的爱护电器，它用来爱护电气设备免受过载电流的损害，高压熔断器在变电所中常用于爱护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于爱护电压互感器。（1）额定电压选择：（2）额定电流的选择：式中：熔断器的额定电流；熔体的额定电流。依据上述条件，高压熔断器初选结果见下表：表5-4 高压熔断器的型式型号额定电压(kV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RW10-35/0.5350.52000爱护电压互感器（3）开断电流校验 对于没有限流作用的熔断器选择时用冲击电流有效值校验，对于有限流作用的熔断器

34、选择时，因为在电流过最大值之前已截断，故可不计非周期重量的影响，而接受校验。 （5-5）故符合要求。5.5 电压互感器的选择和校验电压互感器的选择是依据额定电压、装置种类、构造型式、精确度以及按副边负载选择。而副边负荷是在确定二次回路方案以后方可计算。故互感器初选型式如下表所示：表5-5 电压互感器的型式型号额定电压（kV）副绕组1额定容量（VA）最大容量（VA）备注原绕组副绕组协助绕组0.513JDN6-35350.11502505001000进线用JDXF-3535/0.1/0.1/31502505001000母线用由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，互感器本身并不遭遇短路电流的作

35、用，因此不须要进行动稳定和热稳定的校验。5.6 电流互感器的选择和校验5.6.1 电流互感器的选择（1）结构类型选择依据配电装置的类型相应选择户内或户外式的电流互感器，一般状况下，35kV以下为户内式，而35kV及以上电压等级为户外式或装入式（装入到变压器或断路器的套管内）。（2）额定电压和额定电流的选择 额定电压选择： ：电流互感器的额定电压； ：电网的额定电压等级。 额定电流选择： ：电流互感器的一次额定电流； ：回路的最大工作电流。（3）电流互感器精确级和额定容量的选择为了保证测量仪表的精确度，互感器的精确级不得低于所供测量仪表的精确级。为了保证互感器的精确级，互感器二次侧所接负荷应不大

36、于该精确级所规定的额定容量，即：电流互感器初选的型号见下表：表5-6 电流互感器的型式型号技术参数电流比级次组合KdKtLR、LRB-35400/50.2s/0.5/10P13575/1sLR、LRB-35300/50.2s/0.5/10P13575/1s5.6.2 电流互感器的校验（1）热稳定校验短路电流引起的热效应：电流互感器热效应：=300A；=75；t=1s=1=506.25 （5-6）可得： 故符合要求。（2）动稳定校验短路电流冲击值： =27.203(kA)电流互感器动稳定：K=135；=300A； 可得：故符合要求。同理可知，所选电流互感器均符合要求。5.7 母线及架空线的选择和

37、校验5.7.1 母线的选择与校验5.7.1.1 母线的选择（按长期发热允许电流选择）本设计为屋外配电装置，故母线初选接受钢芯铝绞线LGJ的软母线。主母线上最大持续工作电流不超过两台主变压器的最大工作电流，因此母线最大持续电流： （5-7）按最大持续工作电流选择查设备手册选LGJ型钢芯铝绞线，其标称截面为240/30，LGJ钢芯铝绞线规格及长期允许载流量如下表所示：表5-7 母线的型式LGJ-240/30钢芯铝绞线参数标准载面积()导线结构计算截面积（）铝线钢芯根数直径根数直径铝线钢芯总计240/30243.6072.40244.2931.67275.96外径()直流电阻不大于（/km）计算拉断

38、力（N）计算重量（kg/km）交货长度不小于（m）长期允许载流量（A）708021.600.118175620922.22000655662温度修正系数： （5-8）式中： 导体长期发热允许最高温度 ； 导体额定环境温度和安装地点实际环境温度。LGJ-240母线：5.7.1.2 母线的校验（1）电晕电压校验35kV及以下线路，导线表面电场强度小，通常不会产生电晕，因此不考虑电晕损耗。（2）机械强度校验钢芯铝绞线按机械强度的最小截面为25，所以导线截面远大于此值，满意平安要求。（3）热稳定校验按热稳定校验的导体最小截面为：式中： 集肤效应系数；C热稳定系数，； （5-9）查表可得C=97，因此：

39、 （5-10）故符合要求。5.7.2 35kV架空线路的选择与校验5.7.2.1 35kV架空线路的选择（按经济电流密度选择）正常时每回线供一台变压器则： （5-11）依据资料年最大负荷利用小时数Tmax：5500小时，由下表可得J=0.9。表5-8 导线和电缆的经济电流密度 （）线路类型导线材质最大负荷年利用小时数（h）3000以内3000-50005000以上架空线路铜3.002.251.75铝1.651.150.90电缆线路铜2.502.522.00铝1.921.731.54经济截面积： （5-12）依据计算出来的查母线规格表选择接近的标准截面积，一般在电站侧考虑节约投资，选择比稍小的标

40、准截面积，而在配电网侧选择偏大的截面。因此本设计选取LGJ-150/25mm2。其规格及长期允许载流量如下表所示：表5-9 架空线的型式LGJ-240/30钢芯铝绞线参数标准载面积()导线结构计算截面积（）铝线钢芯根数直径根数直径铝线钢芯总计150/25262.7072.10148.8624.25173.1外径()直流电阻不大于（/km）计算拉断力（N）计算重量（kg/km）交货长度不小于（m）长期允许载流量（A）708017.100.193954110501.020004784875.7.2.2 35kV架空线路的校验（按最大长期工作电流校验）（1）发热条件的校验 （5-13）故符合要求。

41、（2）允许电压损失校验电压损失：（5-14）式中：U、L-线路工作电压和长度； -功率因数； r、x-单位长度的电阻与电抗。因此：故符合要求。（3）热稳定校验按热稳定校验的导体最小截面为：= =52.206150（5-15）故符合要求。5.8 电气设备选型汇总依据上述几个章节的分析，现将所选电气设备的型号与校验参数进行汇总比较，详细数据如下表所示：表5-10 电气设备选型校验比照表电气设备热稳定动稳定 （kA）开断实力（kA）导体最小截面（）允许电压损失351.8427.20327.203200.9652.2065%断路器39691600-隔离开关8050- 高压熔断器-57.143-电压互感

42、器-电流互感器506.2557.276-母线-240-架空线-1502.45% 6 接地装置与防雷设计6.1 接地概述变电所的接地装置干脆关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的平安。若接地装置设计考虑不全面、测试不精确，将会导致多起事故，不仅烧毁一次设备，甚至还通过二次限制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，因此接地装置对电力系统的平安稳定运行起到特别重要的作用。6.1.1 接地的要求对于接地的要求大致有以下几点：（1）为保证人身平安，全部的电气设备，都应装设接地装置，并将电气设备外壳接地；（2）应设置一个总的接地装置，这样可以将各种电气设备接地；（3）在接地装置有困难时，允许用绝缘台来维护

43、电气设备，但应防止同时和电气设备的不接地部分及地有连接的建筑物相接触；（4） 电气设备的人工接地体应尽可能的使在电气设备所在地点旁边对地电压安排匀称；（5）设计接地装置时，应考虑到一年四季中，均能保证接地电阻的要求值11。6.1.2 接地的种类对于接地可分成三种：(1)工作接地：依据电力系统的正常运行方式的须要而将网络的某一点接地。(2)爱护接地：为了人身平安而将高压电气设备的金属外壳接地。(3)防雷接地：为了削减雷电流流过时引起的电位上升，运用防雷爱护装置的接地。6.2 防雷设计雷电所引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严峻的危害，因此，在变电所和高压输电线路中必需实行有效的防

44、雷措施，以保证电器设备的平安。运行阅历证明，当前变电所中接受的防雷爱护措施是牢靠的，但是雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有统计性，故防雷措施也是相对的，而不是肯定的。6.2.1 避雷器的选择对于避雷器的选择可按下列步骤进行：（1）型式选择：避雷器的类型主要有爱护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。爱护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段的爱护。阀型避雷器和氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的爱护。阀型避雷器分为一般型和磁吹型两类，一般的熄弧完全依靠间隙的自然熄弧实力，没有实行强迫熄弧的措施，其阀片的热容量有限，不能承受较长时间的过电压冲击电流

45、的作用。磁吹型利用磁吹电弧来强迫熄弧，其单个间隙的熄弧实力较高，能在较高的复原电压下切断较大的工频续流，故串联的间隙和阀片的数目都较少，因而其冲击放电电压和残片较低，爱护性能较好。氧化锌避雷器具有很志向的非线性伏安特性，并且具有无间隙；无续流；电气设备所受过电压可以降低；通流容量大的优点8。（2）额定电压选择：避雷器的额定电压应与系统额定电压一样。本设计选择氧化锌避雷器，其型号参数见下表：表6-1 避雷器的型式产品型号额定电压(kV)系统标称电压(kV)持续运行电压(kV)直流参考电压(kV)5kA雷电冲击电流下的残压(kV)2ms波通流容量(A) 4/10us大电流冲击耐受(kA) 总高(m

46、m)YH5WZ-51/127513541.073.013440065635YH5WX-51/134513543.280.0150400656906.2.2 直击雷爱护6.2.2.1 爱护对象 变电所的雷击目的物，按下述原则分类：A类：电工装置，包括屋内外配电装置、主限制楼、组合导线和母线桥等。B类：须要实行防雷措施的建筑物和构筑物，按着在发生火花时能否引起爆炸或火灾，以及由此可能引起破坏范围又可分为三类：B-类：凡是在建筑物或构筑物长期保存或常常 发生瓦斯、蒸汽、尘埃与空气的混合物，可能引起电火花发生爆炸，以及引起房屋破坏和人生事故者；B-类：同B-类条件，但在因电火花发生爆炸时，不致引起巨大

47、的破坏或人身事故者；B-类：凡遭遇直击雷时，仅有火灾及机械破坏危害，且对建筑物内部的人有危害者。C类：不需特地防雷爱护的建筑物和构筑物12。6.2.2.2 防雷措施防直击雷最常用的措施是装设避雷针，它是由金属制成，比被爱护设备高且有良好的接地装置，其作用是将雷吸引到自己身上并平安导入地中，从而爱护了旁边比它矮的设备、建筑免受雷击。(1) 对于35kV的配电装置为防止雷击时引起反击闪络的可能，一般接受独立避雷针进行爱护。如须要将避雷针装在构架上时，配电装置接地网的接地电阻，不得大于1。(2) 对主控室而言： 若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地； 若屋顶有钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊

48、接成网接地； 若结构为非导电体屋顶时接受避雷爱护，避雷带的网格为810m，每格1020m设引下线接地。(3) 在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。6.2.3 感应雷爱护感应雷是在输电线路上干脆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。（1）进线段爱护进线段爱护的作用是使雷电不干脆击在导线上，且利用进线段本身阻抗来限制雷电电流幅值，利用导线的电晕衰耗来降低雷电波陡度。全线无雷电的35kV（少雷或轻雷区）的架空线路，在变电所进线段1-2kM长度内应进行干脆雷击爱护，如下图所示：图6-1 避雷器爱护图（2）变压器及电气设备的爱护变压器及主要电气设备的爱护可在其配电装置内装设阀型避雷器或氧化物避雷器。避雷器与变压器及其他被爱护电气设备的电气距离愈短，爱护效果愈好。避雷器可设置在配电装置中心位置，在任何运行方式下全部电气设备都应在避雷器爱护范围内。结论随着时间的消逝，本次毕业设计已接近尾声，在这次设计中我获益良多也感受深刻。毕业设计可以说是对高校四年所学学问进行一次浓缩和升华，不仅如此，它还将理论与实际相结合，是我们这些高校生在步入社会前的一次难得的体验。本次毕设让我对以往的学问进行了一次系统的梳理，对其有了更为深刻的理解，同时也在实际生产中更好的去应用这些学问，可以说本次毕设对我在今后的工作岗位上打下了坚实的基础。