220KV变电站的电气部分设计供电毕业论文

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1、目 录绪 论1第1章 变电站类型及负荷情况21.1 概述21.2 变电站的作用和主要设备组成21.3 变电站的种类31.4 负荷分析4第2章 主变压器容量台数及形式的选择52.1 概述52.2 主变压器的选择5第3章 主接线设计93.1概述93.2 电气主接线的一般要求和主要原则93.3 主接线方案设计10第4章 短路电流计算基础164.1 概述164.2 短路电流的计算16第5章 电气设备的选择195.1 概述195.2 电气设备的选择和校验195.3 断路器的选择215.4 互感器的选择255.5 熔断器的选择27第6章 配电装置和总平面布置设计296.1 概述296.2 配电装置设计30

2、6.3 总平面布置设计31第7章 防雷保护设计337.1 概述337.2 防雷保护33第8章 结 论37致 谢38参考文献39- 绪 论随着经济的发展和现代工业的迅速崛起，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，因此也对供电设计有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送和保护等功能，然

3、后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与输送的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现在电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电站的结构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。本次设计主要是电气部分的初步设计，它主要包括变电所类型，负荷情况分析，主变容量、台数和型号选择，主接线选择，短路电流的计算，电气设备的选择，配电装置布置、防雷保护设计等。在主接线设计中，在220KV侧我们把两种接线方式在经济性，灵活性，可靠性三个方面进行比较，最后选择220KV侧选用双母线带旁路母线，在110KV

4、侧我们选用单母线分段接线。第1章 变电站类型及负荷情况1.1 概述该变电站除供地区负荷外,还承担邻近变电所能量传输。根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：第1.0.2条：系统设计应在国家计划经济的指导下，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，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。第1.0.6条：系统设计的设计

5、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。该变电站是枢纽变电站，与系统联系较为紧密，在整个系统中占有重要地位。1.2 变电站的作用和主要设备组成水力、火力以及和核能等发出的电能，由于经济上的原因把电压升高，用输电线送到变电站，在这里将电压降低，用输电线再送到其它变电站，或通过输电线和配电线路送到用户。这样，在变电站除了把输电线送来的电压和电流进行变换，集中和分配外，为了使电能的质量良好以及设备安全，还要进行电压调整电力潮流控制以

6、及输配电线和变电站的保护。一、 变电站主要设备变电站为了起到电能再分配的作用，有主变压器、母线、开关设备、控制装置、互感器、避雷器、调相器设备和其它设备组成。(1)变压器主变压器是变换电压的主要设备。一般在变电站用于降低电压。变压器由单相变压器和三相变压器。一般使用经济上有利的三相变压器，单相变压器仅在高电压、大容量的500 KV变电站等由于受到搬运上的限制而被采用。(2)输电线和开关设备在变电站内汇集着许多集中和分配电力的输配电线，与主变压器一起接在母线上，在每一条线路的引出口除装设断路器和隔离开关。断路器通常用于电路的送出、停止或切换，当输、配电设备发生事故时则用来自动切断。隔离开关用于输

7、、配电线路时，变压器和断路器等进行保护，检修时把他们从回路中断开，有时用来切换母线环。(3)控制装置与互感器控制装置是变电站的中枢神经，通过它值班员监视设备的运行状态，根据需要进行设备的操作以及联合互感器进行电压、电流和功率的测量。互感器主要测量于仪器：将高电压、大电流转换成低电压、小电流进行测量。(4)避雷器避雷器是把系统中如雷电和操作过电压之类的异常电压抑制在规定值以内，从而保护以主变压器为主的机器设备。(5)其它设备变电站内除上述设备外，还有接地、屏蔽装置、站内电源蓄电池和照明设备等其它各种设备。1.3 变电站的种类变电站是电力系统的中间环节，根据在电力系统的地位和作用，可分为以下几类：

8、一、 枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330KV以上，联系多个电源，出线回路多，变电容量大，全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解，枢纽变电站对电力系统的运行稳定和可靠性起着重要作用。二、 中间变电站中间变电站位于系统主干环形线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般在330KV220KV汇集处，23个电源和若干干线路，高电压侧的穿越功率为主，同时降压向地区用户供电，电站停电后，将引起区域电网的瓦解。三、地区变电站地区变电站是一个地区和一个中小城市的主要变电站，电压等级一般为220KV，全站停电后将造成该地区和城市供电的紊乱。四、 企业变电站企业变电站是大中型企业的专用变电

9、站，电压一般在35KV220KV，12回进线。根据电力系统规划，本变电所的规模如下:电压等级：220/110KV。线路回数：220KV 8回出线，110KV2回出线，最终发展4回出线。该变电站除供地区负荷外，还承担临近变电站能量传输，根据以上原始资料分析，我们确定该变电站类型为枢纽变电站。1.4 负荷分析由原始资料分析可得出负荷情况如下表：表1-1 负荷分析季节名称最大负荷MVA最小负荷MVA最大负荷功率因数最小负荷功率因数（h）夏季1401100.790.85400冬季1201000.850.855400第2章 主变压器容量台数及形式的选择2.1 概述在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所

10、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510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，给运行和检修带来不便，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。 在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所

11、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。 选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。 2.2 主变压器的选择2.2.1主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本220KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110KV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。 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，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及

12、用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担 70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.2.2主变压器容量的选择（一）主变压器选择的原则(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，并适当考虑远期1020年的负荷发展。(2)根据变电所带负荷的性质和电网结构来器确定主变压器的容量，对于有重要的负荷的变电所，应当考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允

13、许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一台主变停运时，其他变电器容量应能保证全部负荷的70%80%。该变电所是按 70%全部负荷来选择。(3)为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变压器，有条件的应考虑装设三台主变压器的可能性。(4)变电所一般应优先考虑采用三相绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备较相应的两台绕组变压器要少的多。（二）主变容量的确定根据选择原则确定所选主变的台数为二台，每台主变额定容量为Sn。当一台主变压器停运时，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。220KV侧负荷的最大容量计算：S1max=140/

14、0.8=175MVA110KV侧负荷的最大容量计算：S2max=120/0.85=141.2MVA通过变压器容量计算：Sn=150MVA2.2.3主变压器型式的选择一 、主变压器相数的选择 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。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。故本次设计的变电所选用三相变压器。二、绕组数的选择 由于题中给出变压器高压侧220KV，低压侧110KV,由于找不出这样电压等级的变压器，所以我

15、们可以预订符合要求的变压器。三、 主变调压方式的选择 为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV 及以上网络电压应符合以下标准：(1)枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的 11.3 倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。 (2)电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。 调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压

16、，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。四、 连接组别的选择 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。双绕组变压器的接线组别一般为Y0，d11和Yn，d11由以上综合分析可确定本次设计变压器绕组的接线方式采用Yn, d11。五、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

17、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。所以，选择强迫油循环风冷却。 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，220KV变电所中一般装设两台或两台以上主变压器。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，配电设备，用电保护较复杂，且投资增大。考虑到两台主变同时发生故障机率小，因此可采用两台，选择容量时应满足当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。 六、变压器的技术参数根据以上条件选择，可以选择主变

18、压器型号为 SFPSZ7-120000/220 的 220KV双绕组电力变压器，变压器具体参数如下 ：表2-1 变压器的技术参数型号SSPL2-120000/220 联接组标号Yn，d11 空载电流%0.8 额定电压(KV)高压低压额定容量MVA22081.25%阻抗电压14型号中个符号表示意义： 从左至右 S：三相 S:双绕组P：强迫油循环 L：有载调压 2：性能水平号 120000：额定容量 220：电压等级 七、电抗器的选择电抗器是电力系统中用于限制短路电流、无功补偿和移相等的电感性高压电器。按其绕组内有无主铁心分为铁心式电抗器和空心式电抗器。当电路中发生短路时会产生很大的短路电流，对电

19、气设备会产生危害。因此，为减小其对设备的危害，应在电路中加入电抗器，以增大阻抗，减小短路电流。按其作用可分为：限流电抗器。串联于电路中，以限制短路电流的数值。并联电抗器。一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。通信电抗器。又称阻波器。串联在兼作通信线路用的输电线路中，用以阻挡载波信号，使之进入接收设备。消弧电抗器。又称消弧线圈。接于三相变压器的中性点与地之间，用以在三相电网的一相接地时供给电感性电流，以补偿流过接地点的电容性电流，使电弧不易起燃，从而消除由于电弧多次重燃引起的过电压。滤波电抗器。用于整流电路中减少直流电流上纹波的幅值；也可与电容器构成对某种频率能发生共振的电路，以消

20、除电力电路某次谐波的电压或电流。经分析，本设计应用变低出线电抗器的型号为XKGKL-10-3500-10。第3章 主接线设计3.1概述变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路 、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。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。变电所

21、电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。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。3.2 电气主接线的一般要求和主要原则3.2.1电气主接线的一般要求(1)应按电源情况、负荷性质、容量大小及邻近变配电所联系等因素确定主接线型式。力求简单可靠，维护方便，使用灵活

22、，便于发展。(2)架空进线避雷器设在靠近变压器的架空进线处；电缆进线的避雷器设在进线开关后的母线上。(3)一段母线设一组电压互感器。当分段的单母线在正常运行时不为分段，亦可仅设一组电压互感器。(4)设在母线上的电压互感器及避雷器可合用一组隔离开关。(5)按电业局要求必须设置高压计费时，则必须在计费处装设电流互感器及电压互感器专柜。(6)在所以进出线回路上按指示计量、继电保护的要求装设电流互感器。(7)单电源的主接线，可以仅在断路器靠电源侧、装设隔离开关或隔离触头。(8) 在电源进线上应装设带电指示装置。若采用真空断路器时，为防止操作过电压，应在供电变压器的1035KV 线路上装设阻容吸收器或氧

23、化锌避雷器。另外，对电气主接线还要求可靠性、灵活性、经济性，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作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。例如，系统中的超高压、大容量枢纽变电所，因停电会对系统和用户造成的损失较小，故对其主接线的经济性就特别重视。3.2.2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，

24、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。3.3 主接线方案设计3.3.1方案拟定及技术比较一、单母线分段优点:母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源，一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作。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。通过该接线优缺点的分析,可见,方案一中

25、35KV采用此接线方式，其优点是当一母线发生故障时,分段断路器能自动把故障切除,保证正常段母线不间断供电和不至于造成用户停电。缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,接在该母线上的回路都要在检修期间停电,所以,该接线方式对于35KV侧可以考虑。另一方面是考虑到地区性一般变电所对经济性的考虑。二、 双母线接线优点:供电可靠,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;调度灵活;扩建方便。缺点:接线复杂,设备多,母线故障有短时停电。通过该接线优缺点的分析,可见,在方案一和方案二中的应用此接线方式,主要是因为它对供电可靠性的保证.也就是说,当一母线故障或检修的时候，由

26、母联断路器向另一母线充电,直到完成母线转换过后，在断开母联断路器,使原工作母线退出运行。缺点是当母线故障或检修的时候,会有短时停电，但是对于方案中的用户侧是可以考虑的。三、双母线带旁路母线优点：供电性高，运行的灵活性高。缺点：所选用的设备较多，占地面积大，经济性较差。通过该接线优缺点的分析,可见,在方案一应用此接线方式,主要是因为它对供电可靠性的保证.即是说,如果两条母线都发生故障或需要检修时，由旁路母线充当电源，直到完成母线转换过后，在断开母联断路器,使原工作母线退出运行.缺点是所选用的设备较多，占地面积大，经济性较差，但是对于方案中的用户侧是可以考虑的。表3-1 方案一与方案二的比较方案2

27、20KV110KV主变台数方案一双母线带旁路母线单母线分段2方案二双母线分段双母线2方案一:图3-1 方案一主接线方案二:图3-2 方案二主接线3.3.2方案的经济性比较一、从电气设备的数目及配电装置上进行比较表3-2 电气设备的比较方 案项 目方案一方案二220KV侧双母线带旁路母线双母线分段110KV侧单母线分段双母线主变台数22断路器的数目220KV79110KV1010隔离开关的数目220KV2422110KV1818二、 计算综合投资（1）Z(1) (元)式中: 为主体设备的综合投资,包括变压器高压断路器高压隔离开关及配电装置等设备的中和投资; 为不明显的附加费用比例系数,一般220

28、取70,110取90.（2）主体设备的综合投资如下主变的详情主变容量（MVA）每台主变的参考价格(万元/台)变压器的投资(万元)24082028201640220KV侧型断路器每台断路器的参数价格(万元/台)方案一断路器投资(万元)方案二断路器的投资(万元)10571057359105945220KV侧型隔离开关每台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资 (万元)方案二隔离开关的投资(万元)5.5245.5132225.5121110KV侧型断路器每台断路器的参数价格(万元/台)方案一断路器投资(万元)方案二断路器的投资(万元)6510656501065650110KV侧型隔离开关每

29、台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资(万元)方案二隔离开关的投资(万元)2.5182.545182.545每台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资(万元)方案二隔离开关的投资(万元)1.7161.727.2271.745.9配电装置接线方式单母分段双母线双母线带旁路母线双母分段投资(万元)56094018001200综合投资方案一方案二主体设备总投资 (万元)2820735132650451800560556228209451216504512009405541综合投资 (万元)Z(1)5562(1+0.7)=9455.4Z(1)5541（10.7）9419.7三、计

30、算年运行费用U: UaA(万元)又 在正常情况下,两台相同型号的,正常的变压器所消耗的电能损耗aA应差不多,总体来说, 略大于,在此情况下,我们应该优先选用安全可靠,便于检修的方案,所以我们还是选用方案一.第4章 短路电流计算基础4.1 概述短路电流计算在变电所的电气设计中是一个非常重要的环节，计算短路电流是合理选取各种电气设备的前提条件。 在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三

31、相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。4.2 短路电流的计算4.2.1选择继电保护装置和整定计算在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。4.2.2短路电流计算的内容(1) 短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。(2) 短路时间

32、的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。(3) 短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的 。4.2.3短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。一、标幺值法标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以

33、省去不同电压等级间电气参量的折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。二、有名值法有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于1KV以下低压供电系统短路电流的计算。其短路电流计算结果为：表4-1 短路电流计算结果计算参数短路点短路电流有名值（KA）冲击电流（KA）220KV2.797.11110KV3.358.524.2.4短路电流的计算短路电流的计算通常采用近似标幺值计算。取 =100MW，220kv级的，110级的。计算各元件参数标幺值，作出等值电路，由第二章所选主变压器（双绕组）可得，其阻抗电压百分比为14。变压器绕组对应的标幺值：有题已知条件可知系统电抗：系统的

34、等值电路图如下所示：图4-1 系统等值电路图（1）点短路时，等效电路图为：图4-2 d1短路点等效电路 则次暂态电流标幺值为 次暂态电流有名值为：则冲击短路电流为：（2）点短路时，系统的等效图为：图4-3 d2短路点电路等效图则总电抗则次暂态电流标幺值为次暂态电流有名值为：则冲击短路电流为：第5章 电气设备的选择5.1 概述电气设备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导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，应根据工程实际情在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合理的电气设备。 电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，

35、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、过电流况下保持正常运行。5.2 电气设备的选择和校验5.2.1按正常工作条件选择电气设备一、一般原则 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的 应按当地环境条件校核； 应力求技术先进和经济合理； 选择导体时应尽量减少品种； 扩建工程应尽量使新老电器的型号一致； 选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 二、 额定电压电气设备所在电网

36、的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。因此，在电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择。即三、 额定电流 电气设备的额定电流是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该贿赂在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即：四、环境条件对设备选择的影响当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆水度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。五、机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。5.2.2电气设备校验一

37、、一般原则(1)电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。(2)用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。二、短路热稳定校验短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件: 式中：短路电流产生的热效应、t电气设备允许通过的热稳定的电流和时间三、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，也称动

38、稳定。满足动稳定的条件为： 式中：短路冲击电流幅值电气设备允许通过的动稳定电流幅值 四、短路计算时间验算热稳定的短路计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即：一般取保护装置的后备保护动作时间五、 绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。但所选电器的绝缘水平低于国家规定的 标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。5.2.3断路器、隔离开关的选择表5-1 断路器隔离开关的选择条件项目参数技术条件正常工作条件电压电流频率机械荷载电路稳定性动稳定电流热稳定电流和

39、持续时间承受过电压能力对地和断口间的绝缘水平泄漏比距操作性能开断电流短路关合电流操作循环操作次数操作相数分合时间及周期性对过电压的限制某些的开断电流操作机构环境条件环境环境温度日温差最大风速相对湿度污秽海拔高度地震强度环境保护噪声电磁干扰5.3 断路器的选择5.3.1断路器种类 采用的灭弧介质可分为油断路器（多油、少油）、断路器、真空断路器、压缩空气断路器等。选用少油断路器，是因为运行经验丰富，易于维护，噪声低。5.3.2额定电压和额定电流，由下式确定:各母线的最大电流如下表：表5-2 母线的最大电流母线220KV110KV（A）式中：，分别为电气设备和电网的额定电压，KV，分别为电气设备的额

40、定电流和电网的最大负荷电流A由此可以初步选定：表5-3 所选断路各参数电压等级断路器型号额定电流(A)额定开断电流(KA)动稳定电流峰值(KA)热稳定电流峰值（KA）额定闭合电流（KA）220KVLW2-220250031.58031.580110KVLW4-110200031.58031.580表5-4 所选隔离开关各参数电压等级隔离开关型号额定电流（A）动稳定电流峰值(KA)4s热稳定电流(KA)220GW4-2006005014110GW5-110630100205.3.3开断电流选择校验断路器的断流能力,宜取断路器实际开断时间的短路电流,所为校验条件。因此,高压断路器的额定开断电流，不

41、应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即：所选设备参数与短路电流计算结果比较可知，所选设备符合要求。5.3.4短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即：所选设备参数与短路电流计算结果比较可知，所选设备符合要求。5.3.5短路热稳定和动稳定校验在短路电流过断路器时,产生大量热量,由于来不及向外散发,全部用来加热断路器,使其温度迅速上升,严重时会使断路器触头焊住,损坏断路器。因此产品标准规定了断路器的热稳定电流,例如1s4s的热稳定电流，其物理意义为:当热稳定电流通过断路器时,在规定的时间内,断路器各部分温度不会超过国家规定的允许发热

42、温度,保证断路器不被损坏。校验：， 当1S时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。式中：短路电流周期分量短路电流周期分量发热的等值时间220KV侧 ： 校验热稳定校验，取后备保护动作时间为0.15s。s式中：短路计算时间；：继电保护动作时间；：断路器固有分闸时间；：断路器开弧时电弧持续时间。有以上计算可知符合要求。110KV侧：有以上计算可知也符合要求。5.3.6动稳定校验断路器在闭合状态能承受通过的最大电流峰值,不会因电动力的作用而发生任何机械损坏。该最大电流峰值称为稳定电流。 即由所选设备参数和短路电流计算结果可得，所选设备符合要求。5.3.7隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电站中

43、常用的开关电器。它需与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关与断路器相比，项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。5.4 互感器的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、大电流按比例变成低电压（100，）和小电流（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：5.4.1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。一

44、、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。表5-5 电流互感器选择条件项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压一次回路电流二次回路电流二次回路负荷准确度等级暂态特性二次线圈数量机械荷载短路稳定性动稳定倍数热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平泄漏比距环境条件环境温度最大风速相对湿度污秽海拔高度地震烈度二、 一次回路额定电压的选择一次回路额定电压和应满足：三、一次额定电流的选择当电流互感器用于测量时,其一次侧额定电流应尽量选择

45、比实际正常工作电流大1/3左右,以保证测量仪表的最佳工作，并在负荷时有适当的指示。电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择。一般情况下可按变压器额定电流的1/3进行选择。四、动稳定校验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。 或5.4.2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。表5-6 电压互感器的选择条件项目参数技

46、术条件正常工作条件一次回路电压二次回路电压二次回路负荷准确度等级机械荷载承受过电压能力绝缘水平泄漏比距环境条件环境温度最大风速相对湿度污秽海拔高度地震烈度一、 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。二、额定电压和电流的选择，三、 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由短路电流计算结果可得：220KV侧：

47、A 6.12KA110KV侧：A =9.18KA根据以上短路计算结果可选择：表5-7 电流互感器型号电压等级电流互感器型号额定电流比准确级次1s热稳定电流（KA）220KVLCWB2-220WP31.5110KVLCWB6-110BP60表5-8电压互感器型号电压等级电压互感器型号额定电压二次额定容量（VA）最大容量（VA）一次绕组二次绕组0.513220KVJCC2-220220/0.1/12050010002000110KVYDR-110110/0.1/120500100020005.5 熔断器的选择高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，它的熔体熔化而分断电

48、流开断电路，熔断器主要用来进行短路保护,用来保护线路变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。熔断器由熔体支持金属体的触头和保护外壳三部分组成。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害 。在本站中，熔断器只用于保护电压互感器 ，其只需按额定电压及断流容量（S）两项来选择。当短路容量较大时，可考虑在熔断器前串联限流电阻。表5-9熔断器选择条件项目参数技术条件正常工作条件电压电流保护特性断流容量最大开断电流熔断特性最小熔断电流环境条件环境温度最大风速污秽海拔高度地震烈度第6章 配电装置和总平面布置设计6.1 概述配电装置是变电站的重要组成部分，它是根据主接

49、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。配电装置和总平面布置的设计是整个变电站设计的一个重要环节，对变电站的多、快、好、省的建设和安全、经济、可靠地运行有重要意义，也是全面贯彻国家方针政策的重要体现。6.1.1对配电装置的基本要求(1)符合国家技术经济政策，满足有关规程要求。(2)保证运行可靠。设选择合理，布置整齐、清晰。保证有足够的安全距离。(3)节约用地。(4)运行安全和操作、巡视、检修方便。(5)便于安装和扩建。(6)节约用材，降低造价。6.1.2配电装置的基本特点配电装置按电压等级的不同，可分为高压配电装置和低压配电装置：按安装地

50、点的不同，可分为屋内配电装置、屋外配电装置：按其结构形式，又可分为装配式配电盒成套配电装置。（一）屋内配电装置的特点(1)由于允许安全净距小和可以分层布置，因此，占地面积小。(2)维修、操作、巡视在屋内进行。比较方便，且不受天气影响。(3)外界污秽不会影响电气设备，减小了维护工作量。(4)房屋建筑投资较大，但采用价格较低的户内型电气设备，可以减小设备的投资。（二）屋外配电装置的特点(1)土建工程量较少，建设周期短。(2)扩建比较方便。(3)相邻设备之间的距离较大，便于带电作业。(4)占地面积大。(5)受外界污秽影响较大，设备运行条件较差。(6)外界气象变化使对设备维护和操作不便。（三）装配式配

51、电装置的特点(1)建造安装灵活。(2)投资较少。(3)金属消耗量少。(4)安装工作量大，施工工期较长。（四）成套配电装置的特点(1)电气设备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。(2)所有电器元件已在工厂组装成一个整体，大大减小了现场安装工作量，有利于缩短建设工期，也便于扩建和搬迁。(3)运行可靠性高，维护方便。(4)耗用钢材较多，造价较高。6.2 配电装置设计6.2.1配电装置设计原则 依据高压配电装置设计技术规程SDJ585中第1.0.1条规定：高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修的要求，合理的

52、制定布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新布置，新设备和新材料，使设计技术先进，经济合理，可靠运行，巡视方便，同时注意节约三材。6.2.2型式选择选择配电装置应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约土地并保证运行和检修的要求，通过技术经济比较，35KV及以下配电装置宜采用屋内型。110kv及以上电压等级一般采用屋外配电装置。但110kv装置有特殊要求（如变电所深入城市中心）或处于严重污秽地区（如海边或化工区）时，经过技术经济比较，也可以采用屋内配电装置。当采用管型母线的配电装置时，管母选用单管或分裂结构，固定方式宜采用支撑式或悬挂式，当地震烈度为8度及以上宜选用悬挂式。6.3 总平面

53、布置设计根据变电所总布置设计技术规定SDGJ6384第1.0.1条规定：变电所的总平面布置必须全面贯彻现行的各项技术经济的政策精心设计，努力创新，因地制宜，合理布置，充分利用荒地，坡地，劣地，不占或少占良田，认真做好技术经济论证，选择最佳设计方案，提高经济效益，为安全运行创造条件。应在满足安全运行的前提下，尽量简化。6.3.1屋外配电装置要考虑道路的设置根据变电所总平面设计技术规定SDG6384 ：1. 所外道路应利用已有道路或现成道路。2. 当路基宽度小于5.5m时且道路亮端不能通过时，适当位置设置错车道。3. 所外道路宜采用中级路面，根据施工条件可采用次高级路面。4. 所内路面宽度为3.5

54、m ；220KV及以上变电所，有所大门至主空楼、主变前和调相机各路面可宽至45m。5. 所内道路转弯半径不小于7m。(1) 根据各侧、各回路相序排列尽量一致的原则。按面向出线，由远到近，由上到下为A、B、C相。(2) 高压配电装置技术规程SDJ5-85 第4.4.4 条规定：储油池和挡油板的长度尺寸一般较设备外廓尺寸每边相应大1m。储油池内一般铺设厚度不小于250mm的卵石层（卵石的直径为5080mm）。(3) 高压配电装置技术规程SDJ5-85 第4.4.6条规定：油量在2500kg以上的变压器或电抗器与油量在600kg以上的充油设备之间其防火净距不小于5m。(4) 根据变电所总布置设计技术

55、规定SDGJ63-84第3.2.1条：主控楼的位置在便于运行人员相互联系，便于巡视检查和观察屋外设备和减少电缆长度，避开噪音影响地段，在可布置的主配电装置一侧，配电装置之间结合前面设施进行布置。(5)端子箱、配电箱电缆沟的位置：电缆沟应位于各条母线下方，然后通向主控室，端子箱位于电缆沟旁。(6)围墙与大门：变电所总布置设计技术规定SDGJ6384。第3.5.1条：所区应设置实体围墙，围墙高度为2.22.5m。第3.5.4条：所区大门应采用钢门，门宽应满足大型设备的要求。(7)补偿电容器的位置：它应布置在变电所年主导风向的下风侧，装置应设维护通道，其宽度不宜小于1200毫米，装置为户内时，维护通

56、道可设在户外，电容器构架与墙间设维修走廊时，其宽度不宜小于1000毫米，电容器与其它生产建筑物连接布置时，其间应设防火墙。 (8)配电装置方位选择结果：进线方位由负荷分布的实际情况，考虑到出线尽量避免交叉等问题。35KV可设在变电所东部，110KV设在变电站北部，10KV侧设在变电站西部。主变位置位于变电所110KV配电装置与主控楼之间，见平面布置图。电容器室位置:位于靠变电站西墙。本变电站主控制室布置在10KV侧,面对正门（东）。第7章 防雷保护设计7.1 概述雷电是由于地面湿气受热上升或空中不同冷、热气团相遇凝成水滴或冰晶形成积云，在运动时使电荷发生分离，当电荷积聚到足够数量时，就在带有不

57、同电荷的云间或由于静电感应而产生不同电荷的云地间发生放电现象。电气设备在运行中承受的过电压主要是有系统参数变化时电磁能产生振荡引起的内部过电压和来自外部的雷电过电压。7.2 防雷保护7.2.1直击雷保护变电所的直击雷电过电压保护可采用避雷针、避雷线、避雷带和钢筋焊成网状。一、保护范围屋外配电装置、变压器、主控楼、屋内配电装置、构架等。二、 保护措施：采用避雷针和避雷线进行保护。具体见下表所示：表7-1变电站防雷保护的对象和措施序号 建筑物及构筑名称 建筑物的结构特点 防雷措施 1110kv及以上配电装置钢筋混泥土结构在构架上装设避雷针或独立避雷针 2变压器装设独立避雷针 3屋外组合导线及母线桥

58、装设独立避雷针 4主控楼钢筋混泥土结构钢筋焊接成网并接地 5屋内配电装置钢筋混泥土结构三、 避雷针装设应注意的问题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。根据电力设备过电压保护技术规程SDJ776规定：第70条：独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，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。第71条：110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在其构架或房顶上；6KV及以上的配电装置，允许将避雷针装在其构架或房顶上；35KV及以下高压配电装置构架或房顶上不宜装设避雷针。装在构架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。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。在主变压器的门型构架上，不应装设避雷针、避雷线。第72条：110KV及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架上；35KV配电装置可将线路的避雷线引接到出线门型架上，但应集中接地装置。四、 变电所的防雷保护变电所是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如故发生闪络