毕业设计变电所60KV一次变电所设计

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1、 毕业设计说明书引言随着电网规模的迅速扩大，电压等级和自动化水平的不断提高，供电部门为适应市场机制，加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的重点问题。发展形式要求城乡变电站尽快实现无人值班。从国内外电网发展的情况看，变电站采取无人值班是电网的科学管理水平和科技进步的重要标志。因此，在发达国家或地区的电网中，无人值班的变电站已从35110KV扩大到了220KV，甚至向更高电压等级的变电站方向发展，由此可见无人值班变电站是大势所趋。在我国，无人值班运行管理不是个新话题，早在50年代末60年代初，许多供电局就曾进行过变电站无人值班的试点，当时采用的是原苏联的技术，并且风行一时，但后来由于技

2、术的不完善，还有管理和认识上的种种原因。多少地区没有坚持下去。80年代以后，随着自动化技术的发展和完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高。郑州、深圳、大连、广州等地区出现了大量的无人值班变电站，就有关资料介绍，到1996年底，全国已有600余座无人值班变电站。而到1997年底已达到1000余座。近年来，随着电网的发展，原电力工业部和国家电力公司先后颁布了有关变电站无人值班工作的意见和要求。目前有关无人值班变电站设计规程正在编写之中，不久即将正式颁布，这些文件的颁布与实施必然大大推动变电站无人值班工作更快发展。 待设计变电所是60/10KV地区一般性变电所，分别有近期负荷和远期负荷两种负荷方

3、案。其10KV侧供电负荷出线共有14回，重要负荷占55%，为了保证供电的可靠性和一次满足远期负荷的要求，本设计将按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证该变电所能够长期可靠供电。本设计是我们在校期间进行的一次比较系统，具体，完整的颇为重要的设计，它是我们将在学校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合，在我们的大学生活中占有极其重要的作用，是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计（或研究）的综合性训练。也是我们将来走向工作岗位为奠定良好基石的实践。通过毕业设计，可以培养我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新能力，增强工

4、程观念，以便更好地适应工作的需要。第一章 设计总则根据变电所设计技术规程SDJ2-791. 变电所的设计必须贯彻执行党和国家的有关方针，政策，设计中不断总结实践经验，在保证安全运行，经济合理的条件中，力求接线简化，布置紧凑和逐步提高自动化水平，并积极慎重地采用新技术。2. 变电所应根据510年电力系统发展规划进行设计。枢纽变电所连接的电源数和回路数，还应根据电力系统运行安全和经济等条件确定。3. 变电所的所址应符合下列要求：1） 接近负荷中心；2） 不占或多占农田；3） 便于各级电压的引入和引出；4） 交通运输方便；5） 具有适宜的地址条件（例如避开断层，滑坡，塌陷区，溶洞等地带）；6） 尽量

5、不设在空气污染地区，否则应采取防污措施或设在污染源的上风侧；7） 具有生产和生活用水的可靠性水源，适当考虑员工的方便；8） 确定所址时，应考虑对邻近设施的影响；。4. 所内建筑物，建筑物的布置应紧凑合理，充分利用地形，并应考虑扩建的方便。5. 尽量利用原有的自然地形，减少土石方量，且不致造成扩建时填挖土石的困难，建筑物的标高，基础和管线的埋深，应相互配合。建筑物的屋内地面一般高出屋外150300mm，并根据地质条件考虑沉降量。第二章 原始资料分析设计题目：新星60KV降压变电所电气部分设计自然条件及原始资料：1、设计的变电所位于某工业区附近，主要以工业负荷为主，又带部分城市公用负荷。电压等极为

6、60/10KV，60KV侧有2回进线，10KV侧有14条出线，均为架空线路。2、变电所所处地区地势平坦，出线方便，交通运输方便。最高气温+39，最低气温14，年平均气温9。3、分析资料，画出系统网络图，确定设计思路。该变电所的自然条件良好，因此不必对自然条件及周边环境进行考虑。第三章 主变压器的选择(一)、变压器的选择原则DJD-88规程中有关规定1、主变压器的台数和容量的选择应根据电力系统设计技术规程SDJ161-85有关规定和审批的电力规划决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证该所全部负荷的70%，在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和

7、二级负荷。若变电所所有其他的能源可保证主变停运后的用户的一级负荷侧可装设一台主变压器。2、与电力系统连接的220330KV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。3、根据电力负荷的发展及潮流的变化，信号系统，短路电流系统稳定，系统继电保护，对通信线路的影响，调压和设备制造等条件允许时，应采取自耦变压器。4、在220330KV具有三种电压等级的变电所中，若通过主变各侧的绕组的功率达到该变电所的额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用。5、主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ-161的有关规定。(二)、主变压器台数的确定：1、选定原则：为了保证供电可

8、靠性，变电所一般应装设两台以上主变压器，当变电所装设两台以上变压器时，每台容量的选择应按照其中一台停运时，其余容量至少能保证一级负荷为变电所全部负荷的60-70。通常一次变电所采用75，二次变电所采用60。2、 据要求选两台主变压器。（三）、主变压器形式的选择：1、主变采用三相变压器若因制造和运输条件的限制，在220KV的变电所中，可采用单相变压器组，当装设一组单相变压器组时，应考虑备用相，当变压器超过一组，且各组的容量满足全所负荷的75%时，可装备用相。2、当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器。对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应该注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常

9、在短期内是可以回收的。3、与两个中性点直接接地系统的变压器，除低压负荷较大或与高中压间的潮流不定的情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。4、具有三种电压等级的变电所。例如220KV，110KV，35KV，一般采用三绕组变压器。(四)、主变压器容量的确定：根据发电厂变电所电气接线和布置中规定：主变压器的容量应满足电气系统510年内的近期规划。变电所的变压器额定容量按S=0.7Pm 选择。按负荷确定单台容量：由原始数据可知：负荷同时系数K=0.9； 变电所功率因数COS=0.95；有功负荷率=0.75；=0.80根据负荷表求出：PMAX=39800KW QMAX=13081.6Kavr

10、由于线路中有损耗，所以提高5%PMAX = 37611 KW QMAX =12362 kvar SMAX =39591 KVA变电所装设两台主变压器，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证该所全部负荷的70，所以： SB=0.7 SMAX =27713 KVA查设备书选择变压器的型号为：SF731500/60 具体的参数如下表：型号： SF731500/60 联结组别：YNd.11 分接头：6022.5额定容量额定电压空载损耗短路损耗空载电流百分值短路电流百分值31500KVA60KVPo =38.5KWPK=141.0KWI0 %=0.8%Uk %=9%主变压器铭牌的选定：根据计算容量可选

11、变压器的铭牌为：型 号：SF731500/60（有载调压变压器）查变压器型号手册可知道变压器符号的规定：S F 7 315000 / 60 额定电压60千伏 额定容量31500千瓦 设计序号 7 风冷 三相第四章 变电所电气主接线的选择一、电气主接线的设计原则：1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线形式的主要因素。变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，将影响到它们的主接线形式。由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2、 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据未来510

12、年间电力系统的发展进行规划。根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和分布并分析各种可能的运行方式来确定主接线的形状以及所连接电源数和出线回数。3、 考虑负荷的重要性，分段和出线回数的多少对主接线的影响。对一级负荷必须有两个独立电源供电，且当一个电源失电后应保证一级负荷不间断供电；对二级负荷一般也要有两个电源供电，三级负荷一般只需一个电源供电。a) 考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数对变电所主接线的选择将产生直接影响。通常对大型变电所由于其传输容量大，对供电可靠性要求高。因此其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。b) 考虑备用容量是为了保证可靠供电适应负荷突增，设备检修

13、故障停运情况下的应急要求。4、 变电所电气主接线的注意事项a) 对电气主接线根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性和电能质量。对三类用户以一个电源供电即可。对一类负荷和二类负荷较多的用户应由两个以上的独立电源供电，这样才能保证重要负荷的供电。同时，在确定主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内。b) 电气主接线应具有一定的灵活性和方便性，以适应电气装置的各种工作情况。不仅正常运行时能安全供电，而且在系统故障或设备检修故障时，不中断对用户的供电或者减少停电时间，缩小停电范围；并且操作简便，误操作的可能性小。c) 电气主接线应满足上述技术要求的前提下，尽可能经济，尽量减少设备投资费用，并相应节约

14、占地面积和搬迁费用。d) 具有发展和扩建的可能性。电气主接线在设计时应留有发展余地，不仅要考虑现实接线，还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工方便。二、本变电所的设计方案1、60KV侧主接线方案的拟定根据原始资料的分析初步拟定主接线的方案有两种：(1) 单母线分段接线(2)单母线接线方案比较如下所示单母分段接线单母线接线单母分段接线单母线接线可靠性1、当一段母线发生故障时可保证非故障段母线正常供电。2、10KV及60KV母线检修将导致一半负荷停电。3、可能出现全部断电的情况。4、接线形状简单清晰设备少设备本身故障率小。1、当母线与隔离开关故障或检修时，将造成整个配电装置停电。2、当断路器检修时，将

15、在整个期间中断该进出线的工作。灵活性1、运行方式相对简单2、扩建方便3、切换线路较方便1、接线不够灵活可靠。2、便于扩建和采用成套的配电装置。经济性1、设备相对较少，投资少，年费用少。2、占地面积较小。1、接线简单清晰。2、采用设备少，投资少。3、占地面积小。结论分析在以上两个方案中：(1)、可靠性：方案1比方案2好。(2)、经济性：方案2：占地面积小，使用设备少。年检修费用少，一次投资相对比较方案1少，即经济性好。(3)、灵活性：方案1：接线投入切除相对比较方便。而方案2：接线不够灵活，不便于元件的投入切除。通过定性分析，考虑待设计的变电所主要负荷是工业负荷因此要保证供电可靠性和待扩建等因素

16、，所选主接线方案为方案1。即：单母分段接线方案。2、10KV侧电气主接线方案选择根据原始资料及其分析初步拟定主接线方案有两种：(1)：单母线分段。 (2)：单母线分段带旁路母线。方案的比较如下图所示：单母线分段单母分段带旁路单母线分段单母分段带旁路可靠性1、当一段母线发生故障时可保证非故障段母线正常供电。2、10KV及60KV母线检修将导致一半负荷停电。3、可能出现全部断电的情况。4、接线形状简单清晰设备少设备本身故障率小。1、采用旁母带负荷可以进行断路器不停电检修。2、在任一段母线故障的情况下可由旁路对母线负荷供电不致使负荷中断供电。灵活性1、运行方式相对简单2、扩建方便3、切换线路较方便1

17、、操作相对复杂。2、调度灵活性较好3、易于扩建和发展4、带旁路方式灵活经济性1、设备相对较少，投资少，年费用少。2、占地面积较小。1、 投资较大。2、 设备数量多。3、 占地面积大。结论分析：（1）、在上面的表中方案1与方案2的比较已经很清晰。在选择方案的时候我们即要看到我们变电所的未来发展又要兼顾经济性方案。2中虽然很适合未来的发展，但根据我们变电所的实际情况出发，我们只是一个地区性质的小变电所，即一个小型的公用变电所，投资大反而失去了意义。而方案1中的经济性才是我们考虑的首要因素。（2）、依据变电所设计一书中，出线在15回以下就使用单母线分段接线。它虽然灵活性和可靠性差一点，但考虑我们对重

18、要负荷有两条线路进行供电。如果一段检修，另一段仍可以照运行，而两段同时出现问题的时候毕竟很少。（3）、综合考虑多种因素，决定选择方案1单母线分段接线。所选用的主接线方案60KV侧主接线方式：采用单母分段接线法10KV侧主接线方式；采用单母线分段接线第五章 补偿电容器的选择工矿企业的生产用耗电设备多为感性负荷，除电源用有功功率之外，还有大量的无功功率由电源到负荷往返交换，导致功率因数降低，从而造成了下述不利影响。引起线路电流增大，使供电设备的容量不能充分利用，降低了供电能力。电流增大，使设备和线路的功率损耗和电能损耗急剧增加、线路电压损失增大，影响负荷端的电压质量。对发电机而言，无功功率电流增加

19、，使电机的风去磁能力增加，端电压降低，使发电机达不到预定的出力。综上所述，无功功率对电源及工矿企业内部供电系统都有不良影响，从节约电能改变配电设备利用情况和提高电能质量等方面考虑，必须设法减少负荷无功功率带来的不利影响，为此需要安装无功补偿装置。设置补偿装置时，应由系统专业根据电网电压、系统稳定性、有功分配、无功平衡、调相调压、以及限制谐波电压、潜供电流、暂时过电压等因素，提出补偿装置的设置地点、种类、型式、容量和电压等级。电气专业要从安装的自然环境条件、装置的接线方式、布置型式、控制保护方式、设备的技术条件，以及避免或限制补偿装置引起的操作过电压和谐振过电压等角度出发，予以配合。功率因数计算

20、静电电容器补偿容量的计算补偿前计算负荷的自然功率因数为：补偿后的计算负荷功率因数为：静电电容器无功补偿容量为：Pca-有功计算负荷Qca-无功计算负荷Qc-无功补偿容量Pc-补偿率-补偿前后的功率因数由于本次设计的功率因数大于0.9，所以不需要补偿。第六章 短路电流计算一、短路电流计算的目的： 1、电气主接线的比选 2、选择导体和电容 3、确定中性点接地方式 4、计算软导体的短路摇摆 5、确定分裂导线间隔棒间距 6、验算接地装置的接触电压和跨步电压 7、选择继电保护装置和进行整定计算二、短路的原因和短路的定义产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭雷

21、击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较小的阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。三、短路和种类三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。三相短路是对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是对称的。只是线路中电流增大、电压降低而已，而电流和电压之间的相位差一般也较正常工作情况时大。除了三相短路之外，其它类型的短路皆为不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相角也不相同。运行经验表明：在中性点直

22、接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的6570；两相短路约占115；两相接地短路约占1020；三相短路约占5。四、电力系统短路电流的计算条件：1、 考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流。2、 元件的计算数据取额定值。3、 输电线路的电容略去不计。4、 除计算短路电流的衰减时间常数和低电压的短路电流外，元件的电阻略去不计。五、短路电流的计算步骤1、根据任务书中给出的系统网络图画出等值网络图2、根据网络图中给出的原始数据计算各元件的等值电抗值取SB=100MVA ；UAV=UB 发电机参数的计算：XG*=XD”SB/SN 线路参数的计算：XL*=XLSB/UAV2.N 变压器参数的

23、计算：XT*=UK%SB/100SN 附：线路中的每千米线路阻抗取X=0.4/KM 3、短路点不同所以要分别对短路点K1K2K3 进行计算，其中K1为60KV侧母线短路；K2为10KV侧两台变压器并列运行时的母线短路；K3为10KV侧当两台变压器中有一台停运时的母线短路。 根据短路点的不同，在计算的过程中需要运用” -” 变换公式的简化网络结构，分别计算出K1K2K3的转移阻抗，然后将其合并、化简求系统到短路点的等值阻抗。 将其转换成有名值(利用公式XCA1=X求*SN/SB ) 查供用电工程中的表分别求出0S、4S时的短路电流，继而求出冲击电流，全阻抗电流为以后的运算做好准备。第七章 高压电

24、气设备的选择一、选择的一般问题高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理电器，以保证系统安全、可靠、经济运行条件。（1）、应满足正常工作状态下的电压和电流的要求。（2）、应满足安装地点和使用的环境条件要求。（3）、应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求。（4）、电流互感器的选择应符合其负载和准确度级别。 二、60KV侧高压电气设备的选择（一）、高压断路器的选择（60KV侧）1、断路器的种类及形式的选择断路器作用：高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护电器。由于它具有完善的灭弧装置，不仅可以用来正常情况下接通和断开各种负荷电路，而且在故障情况下能自动迅速

25、的开断故障电流，还能实现自动重合闸的功能。根据本设计中变电所的要求，断路器的类型应该以最大运行方式下的最大短路电流作为依据。电压等级为60KV则一般安装在屋外形式为少油断路器。本设计选择型号为：SW263型断路器。2、额定电压的选择 UN=UMNE UN所选断路器的额定电压（KV） UMNE系统的额定电压（KV）3、额定电流的选择 IN=IMAX IN 所选断路器的额定电压2500A IMAX最大持续工作电流均满足条件4、开断电流的选择INOC=I”INOC高压断路器的额定开断电流I”次暂态电流（2S时的短路电流）根据条件可知所选断路器INOC 应大于等于I” ，I”在60KV侧发生三相短路时

26、的计算值。5、短路关合电流的选择ICE=ishICE 所选断路器额定关合电流ish 短路电流最大冲击值（KA）均满足要求6、热稳定校验Ih2t= QK Ih2t:4S时通过的热稳定电流的热效应7、动稳定的校验ish=UN.ne （2）、额定电流IN=IW.MAX（3）、热稳定的校验（4）、动稳定的校验根据断路器的有关参数查电工产品目录查出：GW5-63额定电压额定电流动稳定电流峰值热稳定电流63KV1600A80KA4S 80(三)、高压侧电压互感器的选择电压互感器的选择是根据额定电压，装置种类、构造、形式、准确度等级来选择的。所选择的型号如下表所示：类型最大容量额定电压(KV剩余电压绕组二次

27、负荷(VAJDCF63型2000VA初级绕组次级绕组0.1/30.2级0.5级3P级1级66/30.1/350400100400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受短路电流的作用，因此不需要校验动稳定性与热稳定性。(四)、高压侧电流互感器的选择1、电流互感器应按下列技术条件选择：电流互感器的一次额定电压和电流必须满足： UNUN.ne IN=IW.MAX 式中 UN.ne 是电流互感器所在电力网的额定电流 UN 、IN 是电流互感器的一次额定电压和电流IW.MAX 是电流互感器一次回路最大工作电流2、电流互感器种类和形式选择选择互感器应根据安装地点（如屋内、或屋外）安装

28、方式（如穿墙、支持式、装入式）选择其形式。3、选择电流互感器的准确级和额定容量根据任务书上规定本设计选择的电流互感器型号为LCWD60具体参数如下表所示：额定电压 60KV额定电流比次级组合准确级次额定二次组抗器300/5D/1D/10.5级1级3级1S热稳定倍数动稳定倍数油质量总质量1.247515085100L C W D 60 电压等级 带接地刀闸 户外 瓷绝缘 电流互感4、热稳定校验 (KhINI)2I2teq(或QK)5、动稳定校验 2INIKFish 三、10KV侧高压电气设备的选择本次设计10KV侧主要选择KYW10Z型高压开关柜。K Y N 310 额定电压 设计序号 户内式

29、手车式 金属铠装开头柜（一）用途：KYW10Z移开式金属封闭高压开关柜适用于交流50HZ，额定电压3、6、10KV，额定电流3000A及以下的单母线电力系统中，作为接受和分配电能的户内配电设备使用。（二）结构特点如下：1、铠装式金属封闭开关柜，是交流金属封闭开关柜中防护特性最好的。2、开关柜的外壳和每个小室之间的隔板为接地的包薄纲板，防护等级为IP20，可有效的防止人体和外界固体带电部位和触及运动部分，可保证人身安全和设备可靠运行。3、在对任何一个小室检修时，只要断开与相邻的电源，在其他小室不停电的情况下，可确保检修安全。4、断路器手车室，母线室，电缆室有压力释放通道和释放门，因故障产生电弧时

30、，电弧产生的高压气体可经释放通道和释放门排出柜外，以避免高压气体危及人身安全和事故扩大。5、具有“五种防误操作”既防止带负荷抽出或插入一次隔离触头；防止接地开关闭合接入电源；防止手车在工作位置时，带电关合接地开关；防止误入带电间隔；防止误分误合断路器。6、柜内设置了接地导体，并与柜外一专用接地螺柱连通，柜体骨架，门，盖板，活动连板，断路器手车骨架与接地导体连通，一次电缆头的接地采用了具有关合80KA电流能力的接地开关，接地系统具有能通过与断路器相同的动，热稳定电流和热稳定时间。7、柜内相间，相对地的空气不小于125mm复合绝缘中带电体距绝缘件的空气不小于30mm。8、主母线室用金属板封闭，主母

31、线的连通用穿墙管来完成，主母线室同时装设两组母线，后面一组为系统主母线，前面一组母线可完成柜顶进线和上联络功能，开关柜的下联母线一般都可以到向左或向右联络，或同时左右联络。 （三）、工作条件：1、10KV时，海拔高度不超过1000米。2、周围环境温度-540摄时度。3、空气相对湿度不大于90%（25度）。4、无火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈震动的场所。本次设计所选开关柜如下：KYN310/11Z额定工作电流（A）3000主电路主要高压电器高压真空断路器ZN28101操动机构CD101电流互感器LZZB1102接地开关JN4-101KYN310/89Z额定工作电流（A）2500主电路主

32、要高压电器高压熔断器RN2103电压互感器JDZJ3技术参数表：断路器型号：ZN28额定工作电压10KV最高工作电压12KV额定工作电流3150A操作循环40KA(分-180s合分-180s)额定关合电流100KA操动机构型式CD交直流额定开断电流40KA满额开断次数30动稳定电流130KA合闸时间200ms热稳定电流40KA固有分闸时间100ms热稳定时间4S机械寿命次数1000四、母线的选择配电装置中的母线，应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：1、母线材料、截面形状和布置方式；2、母线截面尺寸；3、电晕；4、热稳定；5、动稳定；6、共振频率。（一）、母线材料、截面形状和布置方式选择母线

33、一般采用导电率高的铝、铜型材制成。由于铝的成本低，现在除对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部，或采用硬铝导体穿墙套管有困难，以及对铝有较严重腐蚀的场所才采用铜导体外，不便使用铝母线。常见的硬母线截面形状为矩形、槽形和管形。矩形截面的优点是散热面大，并且便于固定和连接，但电流的集肤效应强烈。我国最大的单片矩形母线承载的工作电流可达2KA左右。当工作电流较大时，可采用24片组成多条矩形母线。但是受邻近效应的影响，4片矩形母线的载流能力一般不超过6KA。因此，矩形母线常被用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60MVA及以下的降压变压器10.5KV侧的引出线及其配电装置。槽形

34、截面母线具有机械强度好、载流量大、集肤效应小的特点。当回路正常工作电流在48KA时，一般采用槽形母线。管形母线同样具有机械强度高、集肤效应小的特点，且其电晕放电电压较高，管内可通风或通水进行冷却，从而使载流量大。因此，管形母线可用于8KA以上的大电流母线和100KV及以上的配电装置母线。母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关。母线按照其布置方式可分为支持式和悬挂式。支持式是适合母线工作电压的支持绝缘子把母线固定在钢构架或墙板等建筑物上。常见的布置方式有水平布置、垂直布置和三角形布置。悬挂式是用悬挂绝缘子把母线吊挂在建筑物上。常见的布置方式为三相垂直排列、水平排列和等边三角形排列。(二)母

35、线截面尺寸选择（1） 为了保证母线的长期安全运行，母线导体在额定环境温度和导体正常发热允许最高温度下的允许电流，经过修正后的数值应大于或等于流过导体的最大持续工作电流 ，即：式中 K综合修正系数（2）为了考虑母线长期运行的经济性，除了配电装置的汇流母线以及断续运行或长度在20m以下的母线外，一般均应按经济电流密度选择导体的截面，这样可使年计算费用最低。经济电流密度的大小和导体的种类和最大年负荷利用小时数有关。导体的经济截面 计算公式为：式中 -正常工作时的最大持续工作电流 -经济电流密度 由于按经济电流密度选择的截面是在总费用的最低点，在该点附近总费用随截面积变化不明显。因此，选择时如果导体截

36、面积无合适的数值时，允许选用略小于按经济电流密度求得的截面积。（三）电晕电压校验电晕放电会造成电晕损耗、无线电干扰、噪音和金属腐蚀等许多危害。因此，110220KV裸母线晴天不发生可见电晕的条件是：电晕临界电压 应大于最高工作电压 即： 对于330500KV超高压配电装置，电晕是选择导线的控制条件。要求在1.1倍最高工作相电压下，晴天夜晚不应出现可见电晕。选择母线时应综合考虑导体直径、分裂间距和相间距离等条件，经过技术经济比较，确定最佳方案。（四）热稳定校验按照上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。裸导体热稳定校验公式为：S式中 S-所选导体截面； -根据热稳定条件决定的导

37、体最小允许截面； -短路电流热效应； C-热稳定系数；（五）动稳定校验由于硬母线都安装在支持绝缘子上，当短路冲击电流通过母线时，电动力将使母线产生弯曲应力.按照母线与绝缘子、金具的连接特点，母线的每个支持点都属于简支。在跨数很多、母线所受载荷是同向均匀分布电动力的情况下，可以把母线作为自由支承在绝缘子上的多跨距、载荷均匀分布的连续梁来考虑。选取绝缘子的跨度L=1200mm，相间距250mm。当跨距数等于2时，母线所受最大弯距为：母线最大相间计算弯曲应力：（Pa）式中，W为母线对垂直于作用力方向轴的截面系数（或称抗弯距）。矩形母线水平布置时，W=；垂直布置时，W=。当三相母线水平布置且相间距离为

38、a（m）时，三相短路的最大电动力为：（N）式中 三相短路冲击电流值（A）若按式求出的母线最大相间计算应力不超过母线材料的允许应力，即：（Pa）则认为母线的动稳定是满足要求的。本次设计所选设备一览表：60KV侧断路器SW663电流互感器LCWD60隔离开关GW563电压互感器JDCF63母线LGJ24010KV侧高压开关柜KYN310/11Z断路器ZN2810电流互感器LZZB110KYN310/11Z电压互感器JDZJ10母线硬母线第八章 防雷保护的设计变电所是电力系统的重要组成部分。如果发生雷击事故，可能会使变压器及其他电器等主要设备发生损坏，造成大面积停电，严重地影响国民经济和人民生活，因

39、此，对变电所的防雷保护，必须十分可靠。变电所的雷害事故可来自两个方面，一是雷击于变电所的导线或设备，二是雷击于线路后沿线路向变电所传来雷电波。对于直击雷的保护是采用避雷针或避雷线。我国运行经验证明，凡装设有符合规程要求的避雷针的变电所，可认为是完全可靠的。由于线路绝缘水平较高，线路落雷频繁，所以沿线路入侵的雷电波幅值会很大，如不采用防护措施势必造成变电所内电器设备绝缘损坏。所以变电所对雷击进行波的防护是非常重要的任务，其主要的防护措施是在变电所内装设阀型避雷器，以限制入侵雷电波幅值，同时在变电所进线上，设置进线保护段以限制流过阀型避雷器的雷电波和限制入侵雷电波的陡度。为了防止雷直击变电所可以装

40、设避雷针，装设避雷针的原则是：（1）所有被保护设备（电气设备，烟囱，冷却水塔，水电厂的水工建筑、易燃易爆装置等）均可处于避雷针的保护范围之内，以免遭受雷击。此外，对于变电所进线的最后一档线路，也应包括在避雷针的保护范围之内。对于35KV及以下的变电所，因其绝缘水平较低，故不允许避雷针装在配电构架上，以免发生反击，需架设独立的避雷针，并应满足不发生反击的要求。（2）当雷击避雷针时，雷电流通过避雷针入地，使避雷针对地电位升高，此时应防止避雷针至被保护设备发生反击。变电所母线上必须装设阀型避雷器，以限制雷电波入侵时的过电压，这是变电所防雷保护的基本措施之一。由于避雷器直接接在变压器旁，故变压器上的过

41、电压波形与避雷器上电压波形相同。若变压器的冲击放电电压和5KA下的线压，则变压器可得到可靠的保护。变电所中有很多电气设备，不可能在每个设备旁边都装设一组避雷器，一般只在变电所母线上装设避雷器。由于变压器是变电所中最重要的设备，因此避雷器应尽量靠近变压器，这样避雷器离开变压器和各电气设备都有一长度不等的距离。为了保证变压器上电压不超过一定的允许值，变压器与避雷器之间的距离不能太远，即避雷器有一定的保护距离。变电所内所有电气设备都应受到避雷器的保护，即它们与避雷器间的电气距离应在允许值之内。对于中性点比接地或经消弧线圈接地的系统，变压器是全绝缘的，即中性点处的绝缘与相线端绝缘水平相同，由于三相来波

42、的概率很小，且大多波来自线路较远处，其陡度很小，变电所进线不止一条，非雷击的进线起了分流作用，变压器绝缘也有一定欲度等原因，所以有关规程规定，3560KV变压器中性点一般不需要保护。1.变电所的保护对象A类：电工装置B类：需要采取防雷措施的建筑物和构筑物2.电工装置的防雷保护（1）电压为110KV以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置的构架上，对于35-60KV的配电装置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针保护。（2）电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型构架上。（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

43、雷针。（4）主控室及屋内配电装置对直击雷的防雷措施如下：若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地。若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地。若结构为非导体的屋顶时，采用避雷带保护，该避雷带的网格为8-10m。每隔10-20设引下线接地。3.雷电过电压保护主要是：（1）防止雷电直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进行保护。（2）对于60KV及以下的电气设备，应尽量减小感应过电压， 一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体，增大电气设备对电容或采用阀型避雷器保护。（3）防止从线路侵入的雷电波过电压对电器设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。4.防

44、雷保护措施（1）在变电所的四角分别安装一支20米高的避雷针。（2）在60KVI、段母线分别安装一组避雷器。（3）在10 KVI、段母线分别安装一组避雷器。（4）在主变中性点安装一台避雷器。（5）在60KV电源进线，采用避雷线保护。避雷针的选择1、单支避雷针的保护范围： 当高度在水平面上的保护范围的半径可按下式计算： 当时， 当时，式中，h避雷针的高度（m） p高度影响系数时，p=130h120m时，2、双支等高避雷针的保护范围： 两针外侧的保护范围可按单针计算方法确定，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0的圆弧来确定，0点的高度按下式计算：D两针间的距离（m）p高度影响系

45、数一般两针间的距离与针高之比不宜大于5（注：两针间的距离必须小于7hp，当被保护物高度为时，两针间的距离应小于 ）3、三支等高针的保护范围： 三支针形成的三角形的外侧保护范围，应分别按两支等高针的计算方法确定。如在三角形内被保护物高度水平面上，各相邻避雷针保护范围的一侧最小宽度 ，则全部面积受到保护。4、多支避雷针的保护范围按下列方法确定：（1） 将多支避雷针的多边形划分为若干个三支避雷针的三角形，划分时，必须是相邻的三支避雷针。（2） 每三支避雷针，其相邻两支保护范围的一侧最小宽度时，则全部面积才能受到保护。（3） 多支避雷针的外侧保护范围，应分别按不等高（或等高）两针保护范围方法确定。FZ

46、型号为普通阀型避雷器，用于保护相应在额定电压的交流变配电站设备的绝缘，免受大气过电压的损害。FZ型的使用情况：温度在40之间，户外式的且海技不过1000m；无污染地区，符合了设计书之要求。F Z 10 额定电压 电站用 阀式避雷器本设计60KV侧选用FZ60型，具体型号参见下表：灭弧电压有效值工频放电电压有效值冲击放电电压峰值（15/20S及1.5/40S）I 不大于（KV）8/20S雷电冲击波残压峰值不小于不大于5KA10KA70.5KV14017322022725010KV侧选用FZ10型，具体型号参见下表：灭弧电压有效值工频放电电压有效值冲击放电电压峰值（15/20S及1.5/40S）I

47、 不大于（KV）8/20S雷电冲击波残压峰值不小于不大于5KA10KA12.7KV2631454550第九章 高压配电装置规划设计一、高压配电装置规划设计的一般原则1、节约用电。2、运行安全和巡视方便。3、便于检修和安装。4、节约材料，降低造价。二、设计要求1、满足安全净距的要求。2、满足施工、运行和检修的要求：（1）、电压等级为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、配电装置形式以及该地区的检修经验情况考虑带电作业的要求。（2）、为保证检修人员在检修电器及母线时的安全，电压为6.3KV及以上的配电装置，对断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧，宜配置接地刀闸，每段

48、母线上宜装接地刀闸。（3）、屋外配电装置的通道宽度宜取0.8-1.0m，也可以利用电缆沟盖板作为巡视小道。（4）、大型变电所的屋外配电装置的周围宜装高度不低于1.5m的围栏，防止任意进入。三、配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备、载流导体、保护和测量电器以及其他必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电器设备装置地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置。1、 屋内配电装置按其布置形式的不同，一般可分为三层装配式布置、双层装配式布置、单层装配式布置、单层装配与成套混合式布置和双层装配与成套混合布置。2、 屋外配电装置根据电气设备和母线的

49、布置高度，屋外配电装置可分为低型、中型、半高型和高型等中型配电装置又分为普通中型配电装置和分相中型配电装置。 普通中型配电装置：电气设备都安装在地面的支架上，布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工运行和检修比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价较低。它最大的缺点是占地面积过大，近年来已被其他能节约用地的各种配电装置所代替。 分相中型配电装置：分相中型配电装置与普通中型配电装置相比，不同点是将断路器一侧的母线隔离开关分解为A、B、C三相，每相隔离开关直接布置在各相母线下方，母线引下线直接从分相隔离开关支柱和支持式绝缘子引到断路器，从而取消了复杂的双层构架，布置更加清晰，悬式绝

50、缘子串数量也减少了二分之一，使正常的检修和维护工作量相应减少。单柱式隔离开关采用分相布置后，可使主变压器进线间隔只需单层进线构架，避免了在电器设备上方出现双层软导线的情况。此外，该种方案还使整个配电装置取消了中央门形构架。除了具有节省占地面积的优点外，还简化了土建结构，减少了土建材料和电气材料的消耗。四、设备配置 1、隔离开关的配置：（1）、接在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。（2）、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。（3）、断路器两侧均应配隔离开关，以便检修断路器时隔离电流。（4）、中性点直接接地普通型变压器均应配隔离开关。 2、接地刀闸的配置：（1）、为保证

51、电器和母线的检修安全，35KV以上的每段母线根据长度宜装设1-2组接地刀闸。两组刀闸间距适中，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器隔离开关上和母联开关上，也可装于其它母线回路。（2）、63KV及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜装接地刀闸。双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸。（3）、旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。（4）、63KV及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地刀闸。 3、电压互感器的配置：（1）、电压互感器的配置和数量与主接线有关，应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。（2）、当需监视和检测线路侧有无电压时，出线

52、侧的一组上应装设电压互感器。（3）、60-220KV电压等级的每组母线的三相应装电压互感器。4、电流互感器的配置：（1）、凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动化的要求。（2）、在未装设断路器的发电机和变压器中性点上应装电流互感器。（3）、对中性点直接接地系统，一般按三相配置：对非直接接地系统，依具体要求配置两相或三相。5、避雷器的配置：（1）、配电装置每组母线上应装设避雷器，但进出线都装设避雷器的除外。（2）、220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（3）、下列情况下的变压器中性点应设避雷器： 中性点直接接地系统中，

53、变压器中性点分级绝缘且有隔离开关。 不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点。110KV-220KV线路侧一般不装设避雷器。配电装置的选择 配电装置的选择必须贯彻国家基本方针和技术经济政策； 合理选用设备，在布置上力求整齐、清晰，满足对设备和人身的安全要求，保证运行的可靠性；保证操作维护的方便性；在保证安全的前提下，采取有效措施，减少钢材、木材和水泥的消耗，努力降低造价，节省占地面积。便于安装和扩建。五、本设计采用的配电装置根据上述规定，本设计采用普通中型配电装置。它虽然没有分相中型配电装置节省占地面积，简化土建材料等优点，但是它布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工运行和检

54、修比较方便，构架高度较低，抗震性能较好。第十章 自动装置的设计一、电力系统自动装置的设计应根据运行需要考虑使用效果和利用率等因素合理的确定方案同时还应该充分发挥原有自动装置的作用。自动装置应满足可靠性、选择性、灵敏性、和速动性。自动装置应力求简单、可靠使用的元件和触点尽量少、接线简单便于运行维护。二、自动重合闸的装设 所谓自动重合闸，就是当线路因短路故障被保护装置断开后，经过预定的短暂时间如0.5S左右，由自动重合闸装置使故障线路的断路器再重新投入。如果故障已经消除，重合后的线路就及时恢复继续运行，这种情况称为重合闸成功。如果是持续性故障，即当断路器重新投入后，故障仍然存在，则由保护装置使之再

55、次断开，这种情况称为重合闸不成功。自动重合闸的装设可以按下列规程装设：1、 60KV及以上的架空线和电缆与架空线的混合线路当断路器时应装设自动重合闸。旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段为断路器一般也应装设自动重合闸。2、电力变压器和母线必要时可装设自动重合闸110KV以下单侧电源线路的自动重合闸按下列规定装设： 一般采用三相一次重合闸 当断路器断流容量允许时下列线路可采用两次重合闸： 无经常值班人员变电所引出的单回线。 给重要负荷供电且无备用电源的单回线路。3、自动重合闸装置应符合下列要求：重合闸的动作速度应尽可能的快，但又必须大于断路器传动机构从跳闸状态恢复到准备好合闸状态所必须的时间以

56、及故障点的绝缘去游离所必须的时间。用控制开关或通过摇控器将断路器断开时自动重合闸均不应动作。自动重合闸装置的动作次数应符合预先规定。当断路器不在正常状态时自动重合闸不应动作应将自动重合闸装置闭锁。自动重合闸装置在动作完成后能自动复归，即自动地回复到准备好再次动作的状态。本次变电所设计60KV侧和10KV侧应采用三相一次重合闸，分段断路器采用自动重合闸。三、备用电源和备用设备自动投入备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源因故障被断开以后能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不致停电的一种装置，简称BZJ装置。一般在下列情况下装设1、发电厂的厂用电和变电所的所用电。2、由双电源供电的变电所其中一个电源经常断开作为备用。3、降压变电所内装设有备用变压器或互为备用的母线段。4、生产过程中的某些重要的机组第十一章 变电所器继电保护设计继电保护的设计应以合理的运行方式和故障类型作为