毕业设计（论文）220kV降压变电站电气部分设计.doc

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1、I摘摘 要要展望未来，我国能否在本世纪中叶基本实现现代化，相当大的程度上取决于能源。电力工业是国民经济的基础，是重要的支柱产业，它与国家的兴衰和人民的安康有着密切的关系，随着经济的发展和现代工业的建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。变电站作为电能传输与控制的枢纽必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。本设计讨论的是220kV 变电站电气部分设计（一次系统） ，首先根据原始资料进行分析，负荷计算选择主变压器，然后在此基础上进

2、行主接线设计，再进行短路计算，导体和电气设备的选择，最后进行防雷接地设计。关键词：变电站； 负荷计算； 短路电流； 设备选择； 1目 录前言前言 .1 1第一章第一章 负荷计算和主变压器的选择负荷计算和主变压器的选择 .2 21.1 负荷计算 .21.2 主变压器的选择原则 .31.2.1 主变压器台数的选择.31.2.2 主变压器容量的选择.41.2.3 主变压器型式和结构的选择.41.3 主变压器的确定 .5第二章第二章 电气主接线的设计电气主接线的设计 .6 62.1 电气主接线的概述 .62.2 电气主接线的基本要求 .62.3 电气主接线设计的原则 .62.4 电气主接线的方案选择

3、.72.4.1 方案拟定.7主接线图附后主接线图附后 .8第三章第三章 电气部分短路计算电气部分短路计算 .8 83.1 短路故障的危害.83.2 短路电流计算的目的 .93.3 短路电流计算的内容 .103.4 短路电流计算方法 .103.5 三相短路电流周期分量起始值的计算 .103.5.1 短路电流计算的基准值.103.5.2 网络模型.113.5.3 三相短路电流周期分量起始值的计算步骤.11第四章第四章 电气设备的选择电气设备的选择 .1124.1 断路器和隔离开关的选择原则 .164.1.1 断路器的选择.164.1.2 隔离开关的选择.174.2 110KV 侧断路器隔离开关的选

4、择与校验 .184.2.1 110KV 主变压器侧断路器的选择与校验.184.2.2 主变压器侧隔离开关的选择与校验.194.3 10KV 侧断路器隔离开关的选择与校验 .204.3.1 主变压器侧断路器的选择与校验.204.4 220KV 侧断路器隔离开关的选择与校验 .224.4.1 主变压器侧断路器的选择与校验.224.4.2 220KV 主变压器侧隔离开关的选择与校验.244.5 互感器的选择.244.5.1 电流互感器的选择.254.6 电压互感器的选择.314.7 母线及变压器下引线的选择与验.33第五章第五章 防雷及过电压保护装置设计防雷及过电压保护装置设计 .38385.1 避

5、雷针 .385.2 避雷器 .405.3 防雷接地 .415.4 变电所的防雷保护 .415.5 变电所的进线段保护 .425.6 接地装置 .43总结总结 .4444参考文献参考文献 .45451前言电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度，是衡量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。党的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲，实现这个宏伟目标，需要强有力的电力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要优质高效的电力服务。本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对主接线的选择及比较、负荷计算和主变压器的选择及短路电流的计算

6、、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 220kV 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“发电厂电气部分”课程的理论知识，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

7、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。2220kV 降压变电站电气部分初步设计一、设计题目：220kV 降压变电站电气部分初步设计二、待建变电站原始资料1、设计变电站在城市近郊，向开发区的炼钢厂和铝厂供电，在变电站附近还有地区负荷。2、确定本变电站的电压等级为 220kV/110kV/10kV，220kV 是本变电站的电源电压，110kV 和 10kV 是二次电压。3、待设计变电站的电源，由对侧 220kV 变电站双回线路及一系统双回线路送到变电站；在中压侧 110kV 母线，送出 2 回线路至炼钢厂，2 回线路至铝厂；在低压侧 10kV 母线，送出 11 回线

8、路至地区负荷。4、该变电站的地址，地势平坦，交通方便。5、该地区年最高气温 40，最热月平均最高气温 30。三、用户负荷统计资料如下（kW）： 表 1、110kV 用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷（kW）cos回路数重要负荷百分数（%）1炼钢厂250000.952 652铝厂300000.952 70 表 2、10kV 用户负荷统计资料 序号用户名称最大负荷（kW）cos回路数重要负荷百分数（%）1矿机厂20000.852 502 机械厂20000.852 45 33汽车厂20000.852724电机厂16000.852365炼油厂16000.852766饲料厂16000.85 1 0 最

9、大负荷利用小时数 T=5600h,同时率取 0.9，线路损耗取 6%。四、待设计变电站与电力系统那个的连接图见附图一五、设计任务：1、选择本变电站主变的台数、容量和型号；2、设计本变电站的电气主接线；3、进行必要的短路电流计算；4、选择和校验所需的电气设备；5、选择和校验 10kV 硬母线；六、设计图纸要求： 绘制变电站电气主接线图； 第一章 负荷计算和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4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。本章是对变电站主变压器的选择。1.1 负荷

10、计算负荷计算的必要性：为一个企业或用户供电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量变压器等问题，这就需要进行负荷的统计和计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置，选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。对于用电户或一组用电设备，当在大负荷运行时，所安装的所有用电设备（不包括备用）不可能全部同时运行，也不可能全部以额定负荷运行，再加之线路在输送电力时必有一定的损耗，而用电设备本身也有损耗，故不能将所有设备的额定容量简单相加来作为用电户或设备组的最大负荷，必须要对相加所得到的总额定容量打一定的折扣。NP所谓需用系数法就是利用需用系数来确定用电户或用电设备组计算负荷的方法。

11、其实质是用一个小于 1 的需用系数对用电设备组的总额定容量打一定dKNP的折扣，使确定的计算负荷比较接近该组设备从电网中取用的最大半小时平均负caP荷。其基本计算公式为maxPcadNPKP110KV 侧负荷的统计：铝 厂： MVAMWSD58.3195. 0/30炼钢厂： MVAMWSC32.2695. 0/2510KV 侧负荷的统计:矿机厂：MVAMWSE353. 285. 0/2机械厂：MVAMWSF353. 285. 0/2汽车厂：MVAMWSG353. 285. 0/2电机厂：MVAMWSH88. 185. 0/6 . 1炼油厂：MVAMWSI88. 185. 0/6 . 1饲料厂：

12、MVAMWSJ88. 185. 0/6 . 15110KV 总负荷：MVAMVAS9 .57)58.3132.26(11010 KV 总负荷: MVAMVAS7 .123)88. 1353. 2(10 1.2 主变压器的选择原则根据 220KV-500KV 变电所设计规程（DL/T 5218-2005）准则规定:主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 5-10 年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，

13、而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投资。1.2.1 主变压器台数的选择1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压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。1.2.2 主变压器容量的选择根据 220KV-500KV 变电所设计规程（DL/T 5218-2005）准则

14、规定: (1)主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，适当考虑到远期 1020 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6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其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。(4)还需考虑同时率 0.9 和线路损耗 6%的影响：MVAeeSSS15.728

15、 . 006. 19 . 0)9 . 0.9579 . 07 .12(8 . 006. 19 . 0)9 . 09 . 0(8.00508. 0510110总1.2.3 主变压器型式和结构的选择以下参考电力工程电气设计手册第 5-2 主变压器型式的选择(1)相数容量为 300MW 及以下机组单元接线的变压器和 330kV 及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。(2)绕组数与结构分为普分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。电力变压器按每电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕

16、组等型式；按电磁结构相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构在发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于 3 台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。(3)绕组接线组别变压器三绕组的接线组别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” 。在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组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。(4)调压方式为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调

17、整。7切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于 220kV 及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。(5)冷却方式电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。1.3 主变压器的确定该变电站供应有较多的一级用户,综上所述，则采用两台变压器。选用三绕组变压器，查手册，选出的设备如下表： 表 3-1 SFPZT-900

18、00/220 型变压器技术参数SFPZT-90000/220 型调压变压器阻抗电压负载损耗电压%额定容量MVA高-中高-低中-低高-中高-低中-低空载损耗kW空载电流%高中低90000/90000/4500013.421.37.24244663191100.52208*1.5%12110.5变压器的校验：按十年规划进行校验：MVAeeSSS03.777 . 006. 19 . 0)9 . 0.9579 . 07 .12(7 . 006. 19 . 0)9 . 09 . 0(8.001008. 01010110总显见，满足要求。8 第二章 电气主接线的设计2.1 电气主接线的概述电气主接线是由电

19、气设备通过连接线，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，故又称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、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定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。2.2 电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。这三者是一个综合概念，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

20、作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。2.3 电气主接线设计的原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则。以上参考电力工程电气设计手册第 2-1 主接线的设计原则92.4 电气主接线的方案选择2.4.1 方案拟定（1）单母线分段接线优点：单母线用分段断路器进行分段，对重要用户尅有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

21、，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，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,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。（2）双母线接线优点：供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。其次是调度灵活，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。最后就是扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源盒负荷自由自合分配，在施工

22、中也不会造成原有回路停电。缺点：接线复杂,设备多,母线故障有短时停电。根据电气设备设计手册中的以上选择原则，可知： 10 KV 侧总容量：S总=11.9MVASKAtIt）（22239694.531S)(26082KAQk满足热稳定校验要求。 5 动稳定校验KAies55KAish3 .1122满足校验要求4.3 10kV 侧断路器隔离开关的选择与校验4.3.1 主变压器侧断路器的选择与校验矿机厂、机械厂、汽车厂：AI8 .13585. 0103/2000max 电机厂、炼油厂、饲料厂：AImzx6 .10885. 0103/16001.额定电压选择： KAUUNSN102.额定电流选择： A

23、IIMAXN8 .1353按照以上选择 GFC-11 型开关柜型号额定电压（Kv）额定电流（A）断流容量（Kv/MVA）操作方式母线系统外形尺寸GFC-1110200010/300电磁弹簧操动机构单母线800*1250*20004.4 220kV 断路器隔离开关的选择与校验4.4.1 220KV 主变压器侧断路器的选择与校验05. 1maxIAUSNN9491103/36000005. 13/考虑变压器的过载能力，1.05 为变压器的过载能力系数。 1.额定电压选择：KAUUNSN220232.额定电流选择：AIIMAXN9493.开断电流选择：KAIINbr9 .10选择 LW25-252T

24、 型六氟化硫断路器，技术参数如下表：动稳定电流峰值 kA热稳定电流 kA型号额定电压 kV额 定电流 kA额定短路开断电流峰值4s全开断时间LW25-252T220250050125400.064 热稳定校验：2tkI tQSKAtIt222)(6400440电弧持续时间为 0.1ssstk163. 103. 01 . 05 . 1不计非周期热效应SKAQK22)(260863. 1402tI tkQ满足热稳校验要求。5.动稳定校验KAiKAishes.910125满足动稳定的校验。 244.4.2 220KV 主变压器侧隔离开关的选择与校验1.额定电压选择：KVUUNSN2202.额定电流选

25、择： AIIMAXN9493 极限过电流选择：KAIIshes.910选择 GW10-252W 型隔离开关，技术参数如下表：动稳定电流峰值 kA热稳定电流 kA型号额定电压 kV额定电流 A峰值4sGW10-252W22025005031.54.短路热稳定校验：=2608SKAtIt）（2223969431.5kQSKA2）（满足热稳定要求5.动稳定校验KAiKAishes.91050满足校验要求。4.5 互感器的选择根据导体和电器选择设计技术规程（DL/T5222-2005）15、16 条规定进行选择：互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，互感器将高电压

26、、大电流按比例变成低电压（）和小电流100,100/3（5，1A） ，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。互感器包括电流互感器和电压互感器两大类。互感器电流互感器电压互感器25特点一次绕组串在电路中，且匝数少，电流互感器在近于短路状态下运行容量小 ，近似于一台小容量变压器，电压互感器在近于空载状态下运行4.5.1 电流互感器的选择电流互感器的作用是将一次回路中的大电流转换为 1A 或 5A 的小电流以满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。1）种类和型式的选择电流互感器根据使用环境可分为室内式室外式,根据结构可分为瓷绝缘结构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线

27、式单匝贯穿式复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式。2）一次回路额定电压的选择一次回路额定电压应满足：NUNNsUU3）一次额定电流的选择为确保所供仪表的准确度，电流互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。 1.Nlo mII4)准确等级先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。电流互感器的准确级应不小于二次侧所接仪表的准确级。5）二次负荷 22()nnnSIZVA式中， 22()nnnSIZVA2222nnSIZ6）动稳定校验26动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验,对于母线从窗口

28、穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定。由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验。esshii外部动稳定校验式： 20.5 0.173alshLFia允许作用在电流互感器端部的最大机械力，由制造厂提供，N；alF电流互感器出线端部至最近一个母线支持绝缘子之间的跨离，m；L相间距离，m；a系数，表示电流互感器瓷套端部仅承受相邻绝缘子跨距上短路电动力的一0.5半。若产品样本未标明出线端部的允许应力，而给出特定相间距离和出alF40acm线端部至相邻支持绝缘子的距离为基础的动稳定倍数时，则其动稳定50LcmesK的校验式为1212esNshK K KIi当回路相间距离时，当相间距离时；1K0.4

29、am11K 0.4am10.4aK 当电流互感器一次绕组出线端部至相邻支持绝缘子的距离时2K0.5Lm，当时，时则。21K 0.5Lm20.8K 0.2Lm21.15K 当电流互感器为瓷绝缘母线式时，产品样本一般给出电流互感器端部瓷帽处的允许应力值，则其动稳定可按下式校验2720.17alshLFia相间距离；a母线相互作用段的计算长度，,其中为电流互感器瓷帽端L12()/ 2LLL1L至相邻支持绝缘子的距离，m，为电流互感器两端瓷帽的距离，m。2L对于环氧树脂浇注的母线式电流互感器如型，可不校验其动稳定。2LM7）热稳定校验电流互感器的热稳定性一般用热稳定倍数表示，一般是 1s 时间内的热稳

30、定tsK电流与其额定电流之比值。因此，电流互感器可根据下式校验热稳定，即tsI2NI221()NtsiIKIt热稳定时间为 1s 时的电流互感器的热稳定倍数；tsK电流互感器一次侧的额定电流，A。2NI一220kV 侧电流互感器的选择220kV 侧 CT 的选择一次回路电压：220nguukV一次回路电流： AIIgN9041根据以上两项，选 GW10-252W 电流互感器，其参数如下：动稳定电流峰值 kA热稳定电流 kA型号额定电压 kV额定电流 A峰值4s28GW10-252W22025005031.5变压器 220kV 侧 CT 的选择一次回路电压：220nguukV一次回路电流： AI

31、IgN9041根据以上两项，选 GW10-252W 电流互感器动稳定电流峰值 kA热稳定电流 kA型号额定电压 kV额定电流 A峰值4sGW10-252W22025005031.5二110kV 侧的电流互感器的选择主变中 110kV 的 CT 的选择：一次回路电压：KVuugn110一次回路电流： AIIgN5851根据以上两项，选户外 LCLWB-110 电流互感器，其参数如下：二次负荷电流互感器型号额定电流A级次组合电流比准确等级10%倍数1S 热稳定动稳定290.11310二次负荷倍数电流倍数电流倍数LCLWB-110200-600-1500/5-0.6-110kV 侧 CT 的选择一次

32、回路电压：KVuugn110一次回路电流：AIIgN5851根据以上两项，选LCWB6-110电流互感器，其参数如下：二次负荷准确等级10%倍数1S 热稳定动稳定0.20.51电流互感器型号额定电流比 A二次级组合准确级次二次负荷倍数电流倍数电流倍数LCWB6-1105002502/55P40/5P40/5P40/5P40-2-2VA1015p30-75-三10kV 侧电流互感器的选择变压器 10KV 侧 CT 的选择：30一次回路电压：KVuugn10一次回路电流：AIIgN14481由此得，初选 LMZB-10 电流互感器，其参数如下：表 6-10 LMZB-10技术参数额定二次负荷参数设

33、备额定电流比A0.51B2s 热稳定电流 kA动稳定电流峰值 kALMZB-101200-3000/50.40.40.64010010KV 母线侧 CT 的选择同变压器 10KV 侧 CT 的选择。4.6 电压互感器的选择 电压互感器是把一次回路高电压呀转换为 100V 的电压,以满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件。1）种类和型式选择应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。620kV 屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35kV110kV 配电装置一般采用干式结构的电压互感器；220KV

34、 级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，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。312）额定电压和电流的选择1 一次额定电压1NNsUU2 二次额定电压：按下表进行选择二次额定电压绕组二次绕组二次辅助绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中心用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压100100/3100100/33 准确级规程规定，用于变压器，所用馈线，出线等回路中的电度表，供所有计算电费的电度表，其准确等级要求为 0.5 级，供运行监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，期

35、准确等级要求一般为 1 级，在电压二次回路上，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确等级。4 电压互感器的容量不小于二次侧负荷的容量2222211(cos )(sin )NSSSSS 仪表的视在功率，VA；1S仪表的功率因数角。一 220kV 母线设备电压互感器的选择型式：采用电容式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。32电压：额定一次电压：12220220 /3nnUkVUV准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为 0.5 级，查相关设计手册，选择 PT 的型号：TY220/。045.003 额定变比：KV1 . 0/31 .

36、 0/31 . 0/3220二 110kV 母线设备电压互感器的选择型式：采用电容式式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。电压：额定一次电压： 1110nUkV21103nUV准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为 0.5 级。选定 PT 的型号为：TYD110/1.003 额定变比为：KV31 . 0/31 . 0/31 . 0/3110三10kV 母线设备电压互感器的选择型式：采用干式结构 PT，用于同步、测量仪表和保护装置。电压：额定一次电压：12100.1nnUkVUkV准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为 0.5 级。选定 PT 型号： JDJ-10额定变比为

37、：KV31 . 0/31 . 0/31 . 0/3104.7 母线及变压器引下线选择与校验以下根据电气设备设计手册第十三章第一节进行选择：4.7.1 导体截面选择导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。对年负荷利用小时数大（通常指） ，传输容量大，长度在 20m 以上hT5000max33的导体，如发电机、电压器的连接导体其截面一般按经济电流密度选择。而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量不大，故可按长期允许电流来选择。1. 按导体长期发热允许电流选择按导体长期发热允许电流选择，则计算式为：alKIImax综合修正系数 K 计算为： )/(0alalK2. 按经济电流密度选

38、择按经济电流密度选择导体截面可是年计算费用降低。不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度，成为经济电流maxT密度。各种铝导体的经济电流密度如图所示。导体的经济截面为：J176JS)(/2maxmmJISJJ 经电力行业标准图 E1.6 铜.铝母线经济电流密度(P=0.2 元/KWh)中曲线 4 查得J=0.4(A/)2mm一 （1） 10KV 变压器引下线的选择与校验根据经济电流密度选择： 1.考虑十年规划后 10KV 母线所带的负荷为：MVAeeSSmx34.26*9 .1110*08. 00m:为分布系数；x：年数；：初始负荷0S两台变压器正常工作电流：A

39、USIav1448)5 .10*3/(34.263/单台变压器正常工作电流：AI7242/1448)(18104 . 0/724/2mmJISJ所以 10KV 侧变压器引下线应选双条 10*100，载流量为。AIal27962.热稳定校验34综合修正系数：943. 0)2570/()3070()/()(0alalK正常运行时导体温度02.282796/724*)2570(25/)(222max200IIalal查电力工程电气设计手册表 6-12 得 C=99当变压器对侧发生短路时，在对侧保护失灵的情况下变压器保护的开断时间stttk06. 15 . 0206. 0KAI5 . 6)2303/(

40、500176. 5k10KV 侧： KVI56.139)5 .103/(500176. 53 . 153. 02/* IIkt 有名值： 2/ktIKAUSIavNtk74.35)5 .103/(5003 . 13/2/*35. 106. 1* IIkt 有名值：ktIKAUSIavNtk11.37)5 .103/(50035. 13/*1. )(297012/06. 1)11.3774.351056.139(12/)10(222222/2SKAtIIIQkttkkk则满足短路时发热的最小截面:100026min64.73799/8 . 1102970/mmCkQSfk2mm满足要求。（2）

41、10KV 侧母线选择与校验按最大允许工作电流进行选择： 1.每段母线承担的电流为 I=724A，选择矩形导体，长期载流量为2.3mm663AIal9522.10KV 母线校验（1）热稳定校验由上已知：K=0.943正常运行时导体温度3.05152/972425702522）（查电力工程电气设计手册表 6-12 知 C=95当变压器对侧发生短路时，在对侧保护失灵的情况下变压器保护的开断时间为stttk06. 15 . 0206. 035)(297012/06. 1)11.3774.351056.139(12/)10(222222/2SKAtIIIQkttkkk 100026min64.73799

42、/8 . 1102970/mmCkQSfk2mm满足热稳定要求。（2）动稳定校验导体质量：mKghbpmm/07. 127000063. 0063. 0导体的截面惯性矩：46331008. 212/063. 00063. 012/mbhJ导体的一阶自振频率：铝导体的频率系数一般为 N =3.56fHZHZmEJLNff13591.205107. 1/1008. 2107)8 . 0/56. 3(/)/(610221因为单条导体一般为：35-135HZ，可见对单母线不计共振影响。冲击电流KAish54.165 . 628 . 1母线间的应力计算：mNiaLfshph/93.1816540)5 .

43、 0/8 . 0(1073. 1)/(1073. 12727按所采用的放置母线方式,抗弯矩为：36221025. 83/0063. 0063. 03/mbhwPawLfphph662210147. 0)1025. 810/(8 . 093.1810/铝导体的最大应力一般为：70Pa,所以动稳定满足要求。610二 （1） 110KV 侧变压器引下线选择与校验按经济电流密度进行选择： 1.考虑十年规划后 110KV 母线所带的负荷为：MVAeeSSmx1.61168.6521008. 00两台变压器正常工作电流：AUSIav585)115*3/(1.61163/单台变压器正常工作电流：AI.529

44、22/585)(5.27314 . 0/.5292/2mmJISJ所以 110KV 侧变压器引下线应选双条 LHBGJQ，标称截面 400，允许载流量为2mm。AIal573362.热稳定校验综合修正系数：943. 0)2570/()3070()/()(0alalK正常运行时导体温度73.36573/5 .292)2570(25/)(222max200IIalal查电力工程电气设计手册表 6-12 得 C=99当变压器对侧发生短路时，在对侧保护失灵的情况下变压器保护的开断时间为stttk06. 15 . 0206. 0KAI572. 5)2303/(50044. 4k有名值： 2/ktIKAU

45、SIavNtk89. 4)1153/(50095. 13/2/*92. 106. 1* IIkt 有名值：ktIKAUSIavNtk82. 4)1153/(50092. 13/*sKAtIIIQkttkkk222222/)(15.3412/06. 1)82. 489. 41015.11(12/)10(2则满足短路时发热的最小截面：226min40072.399/5 . 11015.34/mmmmCKQSfk满足要求。（2）110KV 侧母线选择与校验由于时间紧迫，任务书所给的参数并不齐全，无法考虑到附冰、天气、导体自重等因素的影响，所以根据以往经验按以下方法进行选择校验。 1.每段母线承担的电

46、流为 I=292.5A，选择管形导体，70下的允许载流100/110量为，导体截面为 1649AIal25692mm2.110KV 母线校验（1）热稳定校验由上已知：K=0.943正常运行时导体温度49.31770/5 .29225702522）（查电力工程电气设计手册表 6-12 知 C=99当变压器对侧发生短路时，在对侧保护失灵的情况下变压器保护的开断时间为37stttk06. 15 . 0206. 0sKAtIIIQkttkkk222222/)(15.3412/06. 1)82. 489. 41015.11(12/)10(2则满足短路时发热的最小截面:226min29478.3199/5

47、 . 1106 . 6/mmmmCkQSfk满足要求。由于所选导体的外径大于发生电晕的最小外径，所以不必进行电晕校验。三 （1） 220KV 侧变压器引下线选择与校验按经济电流密度进行选择：1.由发电厂流入变电所 C 的传输功率为，从变电所 C 传到 220KVMW5402270系统的传输功率为，所以在 220KV 侧母线上的穿越功率为MVA180290540-180=360MVA。正常工作电流：AIN904)2303/(360222604 . 0/904mmSj则 220KV 侧变压器引下线应选择管型，导体截面 2705，允许载流量16/11302mm为 3511A。2.热稳定校验综合修正系

48、数：943. 0)2570/()3070()/()(0alalK正常运行时导体温度5.7253511/452)2570(25/)(222max200IIalal查电力工程电气设计手册表 6-12 得 C=99当变压器侧发生短路时，在对侧保护失灵的情况下变压器保护的全开断时间为stttk6.505 . 006. 0 KVI663. 395. 228. 02/* IIkt 2/ktIKAUSIavNtk7 . 3)2303/(50095. 23/2/*45. 206. 1* IIkt 有名值：ktIKAUSIavNtk1 . 3)2303/(50045. 23/*381sKAtIIIQkttkkk

49、222222/)(13.1412/06. 1)1 . 37 . 310663. 3(12/)10(2则满足短路时发热的最小截面：226min5005 .4699/5 . 11013.14/mmmmCkQSfk满足要求。（2）220KV 母线的选择与校验由于时间紧迫，任务书所给的参数并不齐全，无法考虑到附冰、天气、导体自重等因素的影响，所以根据以往经验按以下方法进行选择校验。1.选择（按最大允许工作电流进行选择）流过 220KV 母线的最大工作电流AAIg970361)23032/(3608 . 0max所以应选择管型，导体截面 1806，允许载流量为 2782A。110/1202mm2.校验因

50、电压等级较高、相间距离较大，所以不需进行动稳定校验。61970/868)2570(25/)(222max200IIalal查电力工程电气设计手册表 6-12 得 C=91226min2733 .4191/11013.14/mmmmCkQSfk满足热稳定要求。由于所选导体的外径大于发生电晕的最小外径，所以不必进行电晕校验。39第五章 防雷及过电压保护装置设计防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有:避雷针避雷线避雷器和防雷接地等装置。5.1 避雷针避雷针的保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变,在避雷针的顶端形成局部场强集中的空

51、间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针放电,再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免受雷击。在对较大面积的变电所进行保护时,采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。因此，为了对本站覆盖,采用四支避雷针。被保护变电所总长 108.5m,宽 79.5m,查手册，门型架构高 15m.避雷针的摆放如图所示。108.579.51234；123479.5DDm2314108.5DDm22max79.5108.5135Dm07Dhh所以,需要避雷针的高度为: h1351534.37hm40四只避雷针分成两个三只避雷针选择.验算:首先,验算 123 号避雷针对保护的高度:12 号针之间的高

52、度： 079.534.323157hmm23 号针之间的高度：0108.534.318.8157hmm13 号针之间的高度: 22079.5108.534.334.3 1915.3157hmm由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。对保护宽度:12 号针的保护宽度: 01.5()1.5 (23 15)120 xxbhh23 号针之间的宽度:01.5()1.5 (18.5 15)5.250 xxbhh由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。所以,123 针是满足要求的。由于 4 针的摆放是长方形,所以，134 针也是满足要求的。即,四只高度选为 35m的避雷针能保护整个变电所。5.2 避雷器避雷

53、器是一种过电压限制器,它实质上是过电压能量的接受器,它与别保护设备并联运行,当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压,保护电气设备.在电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)。41 灭弧电压有效值的选择:电压等级 kV10110-220灭弧电压有效值100%NU80%NU查手册,选出如下设备:工频放电电压 kV型号额定电压 kV 灭弧电压 kV冲击放电电压 kV灭弧电压选择 kVFZ-10101184104134

54、10FZ-110J1101002242683101100.888FZ-220J2202004485366302200.81765.3 防雷接地电力系统的接地按其功用可分三类:工作接地、保护接地、防雷接地。根据 DL/T5222-2005 规程规定第 20 条进行选择计算：由此可见,接地电阻取较合适。10查接地装置(冲击系数)与(接地装置的冲击利用系数)表,选用一字形的接地ii体。查得: 0.45iiiRR(式中:冲击电流下的电阻;工频电流下的电阻)iRR0.45 104.5iR 425.4 变电所的防雷保护对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压

55、幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和辅设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针(线)之间留有一定距离，因为雷直击避雷针(线)瞬间的地电位可能提高。如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线)对电气设备的反击或闪络。逆闪络一旦出现,高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏。为了避免这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。按实际运行经验校验后，我国标准 目前推荐和应满足下式要求

56、:1d2d120.20.1 ,0.3iidRh dR5.5 变电所的进线段保护变电所限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器,避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制,使变压器受到保护。为了限制侵入波的陡度和幅值,使避雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段。若没有次线段，雷直击变电所附近导线时,流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的,因此,对于这种线路,在靠近变电所的一段进线上,必须加装避雷线或避雷针,以减少变电所的雷害事故。其作用是降低陡度和限制电流。5.6 接地装置无论是工作接地还是保护接地，都是经过接地装置与大地连接，接地装置包括接地体和接地线两部分。431）接地体（网） 待设计变电所为

57、长方形，则接地网也可取为长方形，若取直径为 48mm，长为250cm 的钢管作接地体，埋深 0.8m,接地体之间连接一般用镀锌扁钢，应保证接地地电阻。4R 2）接地线接地线是连接接地体和电气设备接地部分的金属部分的金属导体，一般接地采用截面积不小于的扁钢，直径不 应小于的圆钢。4*12mmmm6mm 44 电气设备选择一览表设备名称设备型号安装位置备注断路器LW25-252T220KV 母线隔离开关GW10-252W220KV 母线 隔离开关GW10-252WD220KV 母线带接地刀的变压器引下线LHBJQ-500母线至变压器220KV 侧母线110120母线断路器LW11-110110KV

58、 母线110KV隔离开关GW13-220110KV 分段隔离开关GW10-110110KV 母线电流互感器LGBJ-110110KV 变压器侧变压器引下线LHBG-400母线至变压器母线/100110母线母线130母线电压互感器JDG-10线路侧10 KV变压器引下10*100 矩形铝母线至变压45线导体器母线63*6.3母线避雷器FZ-主变中性点总结经过两个多月的时间，我顺利的完成了这次毕业设计。从总体上来说，我对自己的成果还是比较满意的，也基本上达到了老师的要求。本设计只是理论上的设计，离实际工程设计还很远，而且本设计只涉及到一次部分，没有提到二次部分，所以设计还不完善，有一定的漏洞。而且

59、由于本人经历、阅历、实际操作能力有限。难免存在一些不近人意的地方，请各位老师指点。通过本次设计，不仅丰富了我的专业知识，还让我深深体会到了认识事物的过程。从拿到题目，再查阅资料，对题目进行设计、论证、修改到设计的完成。体现了理论联系实际的重要性。更重要的是这次设计让我学会了让自己独立完成一件事情，为将来参加工作做好基础。46 参考文献1熊信银.发电厂电气部分.北京：中国电力出版社，20042火力发电厂厂用电设计技术规定. 北京：中国电力出版社,20023电力工程电气设备手册（上册）.北京：中国电力出版社，20004电力工程电气设备手册（下册）.北京：中国电力出版社，20005电力工程电气设计手册（上册）.北京：北京：中国电力出版社，2000 6电力工程电气设计手册（下册）.北京：北京：中国电力出版社，2000 7注册电气工程师（发输变电专业） （上）.北京：北京：中国电力出版社，2000 8注册电气工程师（发输变电专业） （下）.北京：北京：中国电力出版社，2000