110KV变电站电气一次部分设计学士学位论文

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1、 摘 要根据设计任务书的要求，本次设计为 110kV 变电站电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为 110kV、35kV 和 10kV 三个电压等级。各个电压等级分别采用单母线分段接线、单母线分段带旁母接线和单母线分段接线。 本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等）以及防雷保护的配置。 本设计以35110kV 变电所设计规范、供配电系统设计规范、35110kV高压配电装置设计规范等规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型

2、产品，技术先进、运行可靠、经济合理。 关键词：电气主接线、主变压器、短路电流、互感器、避雷器 ABSTRACT According to the requirements of the design plan, the design of the preliminary design of a part of the electrical 110kv substation, and draw the main electrical wiring diagram and other drawings. The transformer substation is equipped with two

3、 main transformers, the station main wiring is divided into 110kv, 35kv and 10kv three voltage levels. Each voltage grade respectively by single bus line, sectionalized single bus with bypass bus wiring and single bus.The design for the main electrical wiring design, short-circuit current calculatio

4、n, the main electrical equipment selection and validation(including circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, bus and so on) and lightning protection configuration. This design is based on the “35110kv substation design code”, “code for design of power supply syste

5、m”, “35110kv high voltage power distribution equipment design standards” and other regulations as the basis, design content in conformity with the relevant technical and economic policies of the state, the new type products selected equipment are recommended by the state, advanced technology, operat

6、ion reliable, economic and reasonable.Keywords：The main electrical wiring，The main transformer，Short circuit current，mutual inductor，lightning protector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

7、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）、

8、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万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、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

9、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）其它目 录第1章 绪论11.1 变电站的作用11.2 我国变电站及其设计的发展趋势21.3 变电站设计的主要原则和分类61.4 选题目的及意义71.5 设计思路及工作方法7第2章 设计说明82.1 环境条件82.2 电力系统情况82.3 设计任务8第3章 电气主接线的设计93.1 电气主接线概述93.2 110KV侧主接线的设计103.3 35kV侧主接线的设计113.4 10kV侧主接线的设计12第4章 主变压器的选择134.1 负荷分析134.2 主变压器的确定14

10、第5章 短路电流的计算165.1 短路电流计算的目的165.2 短路电流计算的一般规定165.3 短路电流的计算结果17第6章 主要电气设备的选择196.1 电器选择的一般条件196.2 高压断路器及隔离开关的选择206.3 母线的选择236.4 绝缘子和穿墙套管的选择256.5 电流互感器的选择276.6 电压互感器的选择286.7 熔断器的选择30 避雷器的选择31第7章 防雷保护设计337.1 变电站的防雷保护特点337.2 变电站直击雷保护337.3 侵入波过电压防护337.4 进线段保护347.5 三绕组变压器和变压器中性点的防雷保护34总 结35参考文献36致 谢38外文资料及译文

11、39附录 短路电流计算书51.1 计算变压器电抗51.2 系统等值网络图52.3 短路计算点的选择52.4 短路电流的计算52附录 电气设备选型计算书57.1 断路器及隔离开关选择57.2 母线选择64.3 绝缘子和穿墙套管的选择69.4 电流互感器的选择71.5 高压熔断器的选择74.6 避雷器的选择75.7 电容电流的计算276.8 消弧线圈的选择76附录 电气主接线图78第1章 绪论1.1 变电站的作用电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换

12、（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：（1） 枢纽变电站；位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500kV的变电站，成为枢纽，全所停电后，将引起系统解列，甚至出项瘫痪。（2） 中间变电站：高压侧以交换潮流为主，其系统变换功的作用。或使长距离输电线路分段，一般汇聚23个电源，电压为220330kV，同时又降压供当地供电，这样

13、的变电站起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全所停电后，将引起区域电网解列。（3） 地区变电站：高压侧一般为110220kV，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。（4） 终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧的电压为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是用户受到损失。电力系统供电要求：（1） 保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。（2

14、） 0.5%HZ等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标，都必须采取一切手段来予以保证。（3） 保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3 ，而且在电能变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当可观。因此，降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换，输送，分配时的损耗，又极其重要的意义。1.2 我国变电站及其设计的发展趋势 我国变电站的发展趋势近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用，越来越多的新技术新产品应用到变电站方面，具体来说，使我国变电站

15、设计呈现以下发展趋势：1. 智能化智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的，特别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用，使变电站的所有信息采集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。智能化主要体现在以下几个方面： 紧密联结全网。 支撑智能电网。 高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。 中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。 远程可视化。 装备与设施标准化设计，模块化安装。 另外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监控系统，这促使了电力综合监控的网络化

16、发展。以IP数字视频方式，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应，适应许多地区变电站的需要。不过我国目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现，一般采用智能终端的模式。目前在国内进行的数字化变电站项目，虽然大多数采用此种方式，但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低，还有很大的发展空间。2. 数字化通过采用现代化的精密仪器仪表，以及实时性较高的通信网络，因此在此基础上出现了数字化变电站，数字化变电站技术是变电站自动化

17、技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。3. 装配化 装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节约了土地资源。随着国网公司“两型一化”的推广，装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。 我国变电站设计的发展趋势依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和经验，可以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量

18、信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。 1、变电站接线方案趋于简单化随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。 2、大量采用新的电气一次设备 近

19、年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一

20、个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。3、变电站占地及建筑面积减少随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。4、变电站综合自动化技术变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高

21、科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障滤波、事件记录、运行监视和控制管理等功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。变电站综合自动化技术将会引起电力行业的重视，成为变电站设计核心技术之一。变电站综合自动化发展趋势主要表现在一下几个方面：全分散式变电站自动化系统；引入先进的网络技术。总之，变电站综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、快捷、安全、灵活的方向发展。1.3 变电站设计的主要原则和分类变电站设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效、，努力做到统一性与可靠性

22、、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和和谐性的协调统一。1. 统一性：建设标准统一，基建和生产标准统一，外部形象提醒公司企业的文化特征；2. 可靠性：主接线方案安全可靠。3. 经济性，按照利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运行费用，追求设备寿命期内最佳经济效益。4. 先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保，各项技术经济可比指标先进。5. 适应性：综合考虑不同地区的实际情况，要在系统中具有广泛的适应性，并能在一定时间内对不同规模，不同形式，不同外部条件均能适应。 6. 灵活性：规模划分合理，接口灵活，组合方案多样，规模增减方便，能够运行于不同的情况环境下。7. 时效性：建立滚

23、动修改机制，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。8. 和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调变电站设计的分类按照变电站标准方式、配电装置型式和变电站规模3个层次进行划分。1.4 选题目的及意义本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识，掌握发电厂部分初步设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，主接线的设计，导体和

24、电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等。1.5 设计思路及工作方法分三步完成：1. 变电站电气主接线的设计（完成主接线，主变的选择：包括容量计算、台数和型号的选择，绘出主接线）；2. 短路电流计算；3. 主要电气设备选择。第2章 设计说明2.1 环境条件（1）变电站所在高度70M（2）最高年平均气温19摄氏度，月平均气温27摄氏度2.2 电力系统情况（1）110kV变电站，向该地区用35kV和10kV两个电压等级供电。110kV出线6回。系统最大方式的容量为2900 MVA，相应的系统电抗为18；系统最小的方式为2100 MVA，相应的系统电抗为84，（一系统容量及电压为基准的标么值）

25、。系统最大负荷利用小时数为TM=5660h。（2）35kV电压级，架空线6回，3回输送功率12MVA；3回输送功率8MVA。（3）10kV电压级，电缆出线3回，每回输送功率3MW；架空输电线4回，每回输送功率4MW，备用两回。2.3 设计任务（1）变电站电气主接线的设计（2）主变压器的选择（3）短路电流计算（4）主要电气设备选择（5）变电站继电保护第3章 电气主接线的设计3.1 电气主接线概述发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况

26、。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 在选择电气主接线时的设计依据2 35-110kV变电所设计规范有以下几条规定第条：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、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。第条：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。第条：35-110kV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

27、形、单母线的接线。35-63kV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。第条：在采用单母线、分段单母线或双母线的35-110kV主接线中，不允许停电检修断路器可设置旁路设施。3 主接线设计的基本要求（1）可靠性（2）灵活性（3）经济性3.1.3 6-220kV高压配电装置的基本接线有汇流母线的连线：单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁路隔离开关等。无汇流母线的接线：变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。6-220KV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。3.2 110KV侧主接线的设计本变电站 110kV 线路

28、有 6 回，可选择双母线接线或单母线分段接线两种方案，如图 3.1 所示。图 3.1 110kV 电压侧接线方案方案一供电可靠、运行方式灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，但是运行可靠性和灵活性比方案一稍差。本变电站为地区性变电站，电网特点是水电站发电保证出力时能满足地区负荷的需要，加上小火电，基本不需要外系统支援，电源主要集中在 35kV 侧，110kV 侧是为提高经济效益及系统稳定性而倒有一回线路与华中大电网联系，采用方案二能够满足本变电站 110kV 侧对供电可靠性的要求，故选用投资小、节省占地

29、面积的方案一。3.3 35kV侧主接线的设计本变电站 35kV 线路有 6 回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两种方案，根据本地区电网特点，本变电站电源主要集中在 35kV 侧，不允许停电检修断路器，需设置旁路设施，如图 3.2 所示。方案一供电可靠、调度灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特别是电源回路不停电。方案二具有良好的经济性，供电可靠性也能满足要求，故 35kV 侧接线采用方案二。图 3.2 35k

30、V 电压侧接线方案 3.4 10kV侧主接线的设计本变电站 10kV 侧线路为 9 回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案，如图 3.3 所示。方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。手车式断路器的出现和运行成功，断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决，而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。采用手车式高压开关柜，可不设置旁路设施。 图 3.3 10kV电压侧接线方案第4章 主变压

31、器的选择4.1 负荷分析 负荷分类及定义（1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。（2）二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。（3）三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。 负荷计算最大综合计算负荷的计算可按照公式： （4-1）求得。式中 同时系数，出线回数较少时，可取0

32、.90.95，出线回数较多时，取0.850.9；线损，取5% 4.2 主变压器的确定 主变压器台数的确定根据规程规定，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，可装设两台及以上主变压器。如变电所可由中、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。此设计中的变电站需要选择两台主变压器即可满足符合的要求。 主变压器相数的确定（1）主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。（2）当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题

33、，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。 主变压器容量的确定根据规程规定，装有两台及以上变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%的全部最大综合计算负荷。并应保证用户的一、二级负荷。即 （4-2）由上而知，此变电站单台主变压器的容量为： 所以应选容量为50MVA的主变压器。综合以上分析计算，选择变压器型号为SFSZ750000/110型5，其参数如表4-1所示。表4-1 SFSZ750000/110变压器参数变压器型号额定容量（kVA）电压（kV）阻抗电压（%）SFSZ750000/11050000高压侧中压侧低压侧高中高低中低11081.25%

34、5%17第5章 短路电流的计算5.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。短路电流计算的目的主要有以下几方面：（1） 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2） 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开端能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3

35、） 再设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5） 接地装置的设计，也需用短路电流。5.2 短路电流计算的一般规定验算导体和电器时所用的短路电流，一般有以下规定：（1） 计算的基本情况 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行； 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； 所有电源的电动势相位角相同； 正常工作时，三相系统对称运行； 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流

36、有效值时才予以考虑。（2） 接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3） 计算容量：应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5-10年）。（4） 短路种类：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。（5） 短路计算点：在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，成为短路计算点。 对于带电抗器的610kV出线与厂用分支回路，在选择母

37、线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。5.3 短路电流的计算结果在本设计中，选取5个短路点，分别为35kV、10kV的母线，各个电压等级的主变压器侧。将所计算最大方式下短路电流值列成表5-1所示。表5-1 最大方式下各个短路点的短路电流值 名 称短路点 基 准电压 （kV）(kA)三 相（kA）两 相(kA)(kA)S(MVA)3711537第6章 主要电气设备的选择6.1 电器选择的一般条件 电器选择是发电厂和变电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电

38、器选择时，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，选择合适的电器。 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。 选择的原则（1）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。（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）同类设备应尽量减少种类。（6）选用的新产品均应具有可靠的实验数据。（7）设备的选择和校验。 电气设备和载流导体选择

39、的一般条件（1）按正常工作条件选择额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压。额定电流：所选电气设备的额定电流，或载流导体的长期允许电流，不得低于装设回路的最大持续工作电流。计算回路的最大持续工作电流时，应考虑回路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者。（2）按短路状态校验 。热稳定效验：当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，校验电气设备及电缆（36KV厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。动稳定校验：，用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定；（3）短

40、路校验时短路电流的计算条件：所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景发展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验。6.2 高压断路器及隔离开关的选择6 断路器及隔离开关的选择方法（1）选择形式电压等级在35kV及以下的可选用户内式少油断路器、真空断路器或SF6断路器；35kV的也可选用户外式多油断路器、真空断路器或SF6断路器；电压等级在110330kV范围，

41、可选用户外式少油断路器或SF6断路器。（2）选择电压所选断路器的额定电压应大于或等于安装处电网的额定电压。（3）选择额定电流按选择断路器的额定电流。（4）校验额定开断能力为使断路器安全可靠地切断短路电流，应满足下列条件： （6-1）式中 断路器的额定开断电流，kA； 刚分电流，kA。（5）校验动稳定按进行校验。（6）校验热稳定按进行校验。隔离开关的选择与断路器选择相比，不用进行额定开断能力校验。其他与断路器均相同，且与其成为配套装置。 断路器及隔离开关的选择结果依据上述原则，断路器选择结果如下表6-1所示：表6-1 断路器选择的结果安装地 点型号额 定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（k

42、A）极限通过电流（kA）热 稳 定电 流 （kA）分闸时间（S）110KV主变压器侧110315012550（3S）35KV出线侧352000176.6(4S)35KV主变压器侧352000176.6(4S)10KV出线侧10125007143.2(1S)10KV主变压器侧10125007143.2(1S)隔离开关的选择结果如下表6-2所示：表6-2 隔离开关的选择结果安 装地 点型 号额定电压（kV）额定电流（A）极限通过电流（kA）热稳定电流（kA）110KV主变压器侧1106308031.5(4S)35KV出线侧DW35200010031.5(4S)35KV主变压器侧DW35200010

43、031.5(4S)10KV出线侧106000200105(5S)10KV主变压器侧106000200105(5S)6.3 母线的选择 导体选择的一般要求裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验；工作电流；电晕（对110kV级以上电压的母线）；动稳定性和机械强度；热稳定性；同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和

44、组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必效验其机械强度。6 母线选择的方法（1）选择母线的材料、截面形状：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流在4000A及以下时，一般采用矩形导体；在110kV及以上高压配电装置，一般采用软导体。软母线（钢芯铝绞线）适用于各个电压等级。（2）选择母线的截面积：对于汇流母线须按照其最大长期工作电流选择截面积。（3）校验母线的动稳定和热稳定：如果选用软母线，则此项校验可以省略。 6.1.2 （4）电晕校验：对于110kV及以上的母线，还应校验能否发生电晕。但是如果截面积大于最小电晕校验截面积，则不需电晕校验。6 母线选择结果按照上述过程，母

45、线选择结果如下：35KV：选用6310（mmmm）双条矩形铝导体，平放，长期允许载流量,集肤效应系数。110KV:选用槽形铝导体，其中h=225mm,b=105mm,e=12.5mm,r=16mm,双槽导体截面S=9760,集肤效应系数，双槽导体长期允许载流量，平放，截面系数，惯性矩,惯性半径。6.4 绝缘子和穿墙套管的选择6.4.1 绝缘子的选择方法在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。绝缘子型式的选择：对于软导体，由悬式绝缘子悬挂于构架上，所以要选用悬式绝缘子。对于硬母线，

46、则需要支柱绝缘子支撑，所以采用支柱式绝缘子。如果采用悬式绝缘子，则根据相应规定，选择正确的型号和该型号在不同电压等级时所需要的片数即可。如果采用支柱式绝缘子，则按照下面的步骤选择：（1）按安装地点选择支柱绝缘子一般用于屋内配电装置的选用户内式的，用于屋外配电装置的选用屋外式的。当户外污秽严重时，应选用防污式的。（2）按电压条件选择支柱绝缘子应满足下式 ： (6-2) 式中 所在电网的额定电压，kV； 支柱绝缘子的额定电压，kV。（3）按短路条件校验支柱绝缘子由于三相母线是通过支柱绝缘子支持和固定的，因此，短路时作用在母线上的相间电动力也会传到支柱绝缘子上，为保证它们在这种情况下不受损坏，应满足

47、下列条件： （6-3） 式中 支柱绝缘子的抗弯破坏负荷，N可从设计手册中查得； 作用在支柱绝缘子上的相间电动力，N。本设计中35kV、10kV均采用硬母线，故这两个电压等级选用支柱绝缘子。6 穿墙套管的选择方法（1）根据装设地点可选择屋内型和屋外型，根据用途可选择带导体的穿墙套管和不带导体的母线型穿墙套管。屋内配电装置一般选用铝导体穿墙套管。（2）额定电压的选择：按穿墙套管的额定电压不得低于其所在电网额定电压的条件来选择。当有冰雪时，应选用高一级电压的产品。（3）额定电流的选择： 带导体的穿墙套管，其额定电流不得小于所在回路最大持续工作电流。母线型穿墙套管本身不带导体，没有额定电流选择问题，但

48、应校核窗口允许穿过的母线尺寸。（4） 热稳定校验：满足热稳定的条件为 （6-4）式中 短路电流热效应,； 制造厂家给出的秒内允许通过的热稳定电流，。母线型穿墙套管不需进行热稳定校验。（5）动稳定校验当三相导体水平布置时，穿墙套管端部所受电动力(单位为)为 （6-5）式中 套管端部至最近一个支柱绝缘子间的距离（）； 套管本身长度（）。动稳定校验的条件为 （6-6）式中 抗弯破坏负荷（），0.6为安全系数。绝缘子和穿墙套管选择结果 按照以上方法，本设计中绝缘子5选择结果如下表6-3所示：表6-3 绝缘子的选择结果安装地点型式型号高度（mm）机械破坏负荷（kN）35KV支柱式ZS-35/840081

49、0KV支柱式ZL-10/81708穿墙套管选择结果如下表6-4所示：表6-4 穿墙套管的选择结果型号额定电压（kV）额定电流（A）套管长度（mm）机械破坏负荷（kN）CWLC2-101060004356.5 电流互感器的选择6 电流互感器的选择原则电流互感器的选择和配置应按下列条件：型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压： 一次回路电流： 准确等级：要先知道电流互感器二次回路所

50、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。 （6-7） （6-8）动稳定： （6-9）式中， 是电流互感器动稳定倍数。热稳定： （6-10）为电流互感器的1s热稳定倍数。6 电流互感器的选择结果电流互感器的选择结果如下表6-5所示表6-5 电流互感器的选择结果型号额定电压（kV）电流比准确级次组合热稳定电流（kA）动稳定电 流（kA）LCWB4-110110600/575135LDB-35352000/53075LMZD-101011000/540906.6 电压互感器的选择6 电压互感器的选择原则电压互感器的选择和配置应按下列条件：型式：620KV屋内互感器的型式应

51、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配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV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。一次电压、为电压互感器额定一次线电压。二次电压：按表所示选用所需二次额定电压。如表6-6所示。表6-6 电压互感器一二次绕组绕组主二次绕组附加二次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准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据

52、接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。 供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为1级。用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。负荷： （6-11） 6 电压互感器的选择结果电压互感器的选择结果如下表6-7所示：表6-7 电压互感器的选择结果安装地点型 号额定电压（kV）

53、准 确级 次一次线圈二次线圈辅助线圈110KVJDCF-110(WB)35kV母线JDJJ2-3510KV母线JDZJ-100.5 6.7 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 。但其容量小，保护特性较差，一般仅适用于35kV及以下电压等级。熔断器的型式可根据安装地点、使用要求选用。作为电压互感器的短路保护

54、（不可用于过载保护），可选用RN2、RN4、RW10、RXW10等系列。保护电压互感器的高压熔断器，额定电压应高于或等于所在电网额定电压（但限流式则只能等于电网电压），额定电流通常为0.5A。其开断能力应大于或等于安装点的短路电流。按照以上原则，熔断器5的选择结果如下表6-8所示：表6-8 熔断器的选择结果型号额定电压（kV）额定电流（A）额定开断容量（MVA）RN2-10101000RXW10-353510006.8 避雷器的选择6 避雷器的配置原则：（1）配电装置的每组母线上均应装设避雷器，就近接入接地网，并加设集中接地装置；（2）220kV及以下变压器的电气距离超过允许值时，变压器附近应

55、增设一组避雷器；（3）三绕组变压器中压侧或低压侧可能会开路运行时，应在其出线处设置一组避雷器；（4）下列情况的变压器中性点应装设避雷器：直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时；直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变压所为单进线且为单台变压器运行时。6 避雷器的选择依据以上原则，首先确定需要避雷器的位置（标与主接线图中），再按照下面的方法选择各个位置避雷器的型号。（1）型式选择10kV及以下的配电系统、电缆终端盒采用配电用普通阀FS型避雷器；3220kV发电厂、变电所的配电装置采用电站用普通阀FZ型避雷器。 （2）避雷器灭弧电压选择避雷器的灭弧电压（又称避雷器的额定电压），应

56、按设备上可能出现的运行最大工频过电压选择。在220kV及以上电网中，一般直接反应在电网接地系数上。故避雷器的灭弧电压应为： （6-12）式中 避雷器灭弧电压有效值（kV）； 接地系数，对非直接接地，20kV及以下，35kV及以上；对直接接地系统； 最高运行线电压（kV）。 避雷器选择结果 根据以上原则及计算，避雷器5选择结果如下表6-9所示：表6-9 避雷器的选择结果型 号额定电压（kV）灭弧电压（kV）工频放电电压（kV）冲击放电电压幅值（kV）FZ-35354184104134FZ-1010263145FZ-110110126254312375第7章 防雷保护设计7.1 变电站的防雷保护特

57、点(1)变电站属于“集中型”设计，直接雷击防护以避雷针为主。 (2)变电站设备与架空输电线相联接，输电线上的过电压波会运动至变电站，对电气设备过程威胁。因此变电站要对侵入波过电压进行防护，主要手段是避雷器。 (3)变电站内都安装有贵重的电气设备，如变压器等，这些电气设备一旦受损，一方面会对人民的生活和生产带来巨大损失，造成严重后果；另一方面，这些设备的修复困难，需要花费很长时间和大量金钱，给电力系统本身带来重大经济损失。所以变电站要采取周密的过电压防护措施。 (4)为了充分发挥防雷设备的保护作用，变电站应有良好的接地系统。 7.2 变电站直击雷保护户外配电装置一般都采用避雷针做为直击雷保护，本变电站直击雷防护采用避雷针，变电站围墙四角各布置 1 支避雷针，共布置 4 支避雷针，每支