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'内蒙古工业大学本科毕业设计说明书毕业设计论文AbstractMygraduationthesistopicis:“Theelectricsectionpreliminarydesignof500KVvitalpointstation(Analysisofresonanceover-voltagegroundingsystem)”,including:Theelectricsectiondesignof500KVvitalpointstation;Thetypesandcapacityselectionoftransformer;Shortcircuitcalculation;Themainelectricapplianceequipmentschoiceandchecks;Groundingcalculation;Analysisofresonanceover-voltagegroundingsystem;Thedesignofdistributioninstall.Resonantgroundingsystemingeneralarcsuppressioncoilgrounding,Resonantgroundingsystemover-voltagephenomenainthegenerationofavarietyofcausesvoltagerisecausedbythedisplacementofthecenter.Themainlinedesignedareveryimportantinalldesign.Becauseitsdependability、Economyandelasticityaredirectlyaffectingtheentirepowernetworkandplantdependability、Economyandelasticity.Stillaffectingtheshortcircuitcalculation、Theequipmentselectionandcheckisuptostandardtoit.Keywords：electricmainline;shortcircuit;over-voltage;resonantgroundingsystem 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书引言电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，电力系统包括发电、送电、变电、配电、用电以及与之相适应的通信、安全自动装置、继电保护、调度自动化等设施。目前我国建成的500kV变电所已遍布全国各地，500kV电网已成为主要的输电网络。随着国民经济的不断发展，还将有大批新的500kV变电所相继建成。本次设计的设计方案是变电所设计规模为枢纽变电站，电压等级500/220/35kV，通过熟悉原始资料和变电站总体设计的理论知识，做电气主接线设计、所用电设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验、防雷及接地装置设计、配电装置设计以及谐振接地系统过电压分析。在中压电网（35kV）中中性点接地类型中，小电流接地类包括谐振接地，使得单相瞬间接地电弧以自动熄灭。谐振接地系统中一般经消弧线圈接地。谐振接地系统过电压分析：谐振接地系统中过电压现象的产生主要是各种原因引起的中心点位移电压升高造成的。针对本所设计，谐振接地系统为35kV电压等级。中性点经消弧线圈接地的系统中的谐振过电压，通过改变或控制补偿状态，有的可以消除，其他的同样也可受到显著的限制。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第一章电气主接线设计1.1电气主接线的基本要求电气主接线是由高压电器通过连接线，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。用规定的设备文字和图形符号并按工作的顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它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。1.1.1电气主接线的基本要求拟定一个合理的电气主接线方案，不仅与电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济型密切相关，而且对发电厂、变电所得电气设备选择、配电装置布置、几点保护配置和控制方式等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂或变电所在电力系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求。1、保证必要的供电可靠性供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务，是主接线应满足的最基本要求。电力系统的发电、输电、配电、用电是同时完成的，并且在任何时刻都保持平衡的关系，无论哪部分故障，都将影响整个电力系统的正常运行。电气主接线的可靠性主要是指当主电路发生故障或电气设备检修时，主接线在结构上能够将故障或检修所带来的不利影响限制在一定范围内，以提高供电的能力。目前，对主接线的可靠性的评估不仅可以定性分析，而且可以进行定量的可靠性计算。一般从以下几个方面对主接线的可靠性进行定性的分析：（1）断路器检修时是否影响供电。（2）设备或线路故障或检修时，停电线路数量的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（3）有没有使发电厂或变电所全部停止工作的可能性等。（4）大机组或超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2、保证电能质量电压、频率和波形是表征电能质量的基本标准。电气主接线的设计是否合理，对电压和频率有着重要影响。例如有些接线方案可能在某一单元故障时，迫使其他元件一同退出运行，或是回路阻抗增大，或造成发电厂或变电所以部分容量受阻，从而造成电力系统频率或某一部分电压下降，甚至出现电压或频率崩溃。因此，在拟定电气主接线方案时必须注意研究如何保证电能质量。3、具有一定的运行灵活性电气主接线不仅在正常运行情况下能根据调度的需求，灵活地改变运行方式，实现安全、可靠、经济地供电；而且在系统故障或电气设备检修及故障时，能尽快地退出检修设备、切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，并且在检修设备时能保证检修人员的安全。4、具有一定的方便性在满足必要的可能性及保证电能的质量的前提下，主接线应简单清晰、操作应尽可能简单方便，便于运行人员掌握。此外，电气主接线方案还必须能够容易地从初期接线过渡到最终接线，以满足扩建的要求。5、具有一定的经济型可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。电气主接线的经济性，是指投资省、年运费用少、占地面积少3个方面。(1)投资省。电气主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关等一次设备的投资；要尽可能简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆；应采取限制短路电流的措施，一百年选择轻型的电器和小截面的载流导体。(2)年运行费用少。年运行费用包括电能损耗费、折旧费及维修费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，应合理地选择主变压器的型式、容量和台数，以减少变压器的电能损耗。(3)占地面积少。设计电气主接线要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省有色金属、钢材和水泥等基建材料。1.1.2电气主接线的形式75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书电气主接线分为有汇流母线和无汇流母线两大类，具体又有多种形式。有汇流母线又分为单母线和双母线，其中，单母线又有单母带旁和单母分段之分；双母线又分为简单双母线、双母带旁、一台半断路器和变压器一母线接线；而无汇流母线又分为单元及扩大单元接线、角形接线和桥形接线。在本变电站设计中，涉及到的接线形式有以下几种：1、双母线接线一般的双母线接线有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。每一组电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以作为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器连接。其特点如下：(1)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；检修任一回路德母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其它电路则可通过另一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。例如：欲检修工作母线，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。其步骤是：先合上母联断路器两侧的隔离开关，再合上母联断路器，向备用母线充电，这时，两组母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成母线转换后，再断开母联及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。(2)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。例如：①当母联断路器闭合，进出线分别接在两组母线上，即相当于单母线分段运行；②当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用，全部进出线均接在运行母线上，即相当于单母线运行；③两组母线同时工作，并且通过母联并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称为固定连接方式运行。根据系统调度的需要，双母线还可以完成一些特殊的功能。例如：用母联与系统进行同期或解列操作；当个别回路需要单独进行试验时（如发电机或线路检修后需要试验），可将该回路单独接到备用母线上运行；当线路利用短路方式熔冰时，亦可用一组备用母线作为熔冰母线，不致影响其它回路工作等。(3)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和负荷自由分配组合，在施工中也不会造成原有回路停电。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书双母线接线具有供电可靠、调度灵活，又便于扩建的优点，在大、中型发电厂和变电站中广为采用，并已积累了丰富的运行经验。但这种接线使用设备多（特备是隔离开关），配电装置复杂，投资较多；在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。尤其当母线出现故障时，须短时切换较多电源和负荷；当检修出线时，仍然会使该回路停电。为此，必要时须采用母线分段和增设旁路母线系统等措施双母线接线的适用范围：(1)6~10kV配电装置，当短路电流较大，出线需带电抗器；(2)35~60kV配电装置当出线回路超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；(3)110~220kV配电装置当出线回路超过5回时，或出线回路为4回但在系统中地位重要时。2、双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线。用分段断路器将工作母线分为Ⅰ段和Ⅱ段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母线分段接线比双母线的可靠性更高。当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必全部短期停电。双母线分段接线比双母线接线增加了两台断路器，投资有所增加。但双母线分段不仅具有双母线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性。当进出线回路数或母线上电源较多，输送和通过功率较大时，在6~10kV配电装置中，短路电流较大，为选择轻型设备，限制短路电流，提高接线的可靠性，场采用双母线三分段，并在分段处加装母线电抗器，这种接线具有很高的可靠性和灵活性，但增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大，35kV以上很少采用。此外，双母线分段接线较多用于220kV配电装置，当进出线数为10~14回时采用三分段，15回及以上时采用四分段；同时在330~500kV大容量配电装置中，出线数为6回及以上时一般采也用累死的双母线分段接线。3、一台半断路器接线通常在330~500kV配电装置中，当进出线在6回及以上，配电装置在系统中具有重要地位，则宜采用一台半断路器接线。每个元件用3台断路器构成一串接至两组母线，称为一台半断路器接线，又称3／2接线。在一串中，两个元件各自经一台断路器接至不同母线，而两回路之间的断路器称为联络断路器。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书运行时，两组母线和同一串的3个断路器都投入工作，称为完整运行串，形成多环路状供电，具有很高的可靠性。其主要特点是，任一母线故障或检修，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至于两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行，此时仍不影响任何一元件的运行。这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备使用。在一台半断路器接线中，通常有两条原则：(1)电源线宜于负荷线配对成串，即要求采用同一个“断路器串”上配置一条电源回路和一条出线回路，以避免在联络断路器发生故障时，使两条负荷回路同时被切除。(2)配电装置建设初期仅需两串时，同名回路宜分别接入不同侧的母线，进出线应装设隔离开关。当一台半断路器接线达三串以上时，同名回路可接于同一侧母线，进出线不宜装设隔离开关。一台半断路器接线运行的可靠性和灵活性很高，在检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调度和扩建也方便。所以在超高压电网中得到了广泛应用，在330~500kV电压进出线6回及以上，配电装置在系统中有重要地位时一般宜采用一台半短路器接线。1.1.3本变电所主接线设计1、原始资料分析本变电所建设规模为区域性变电站，电压等级500/220/35kV，220kV侧出线14回，500kV侧出线5回，负荷700—1000MVA，，最大负荷利用小时数6800小时。35kV侧12回架空线，负荷58—80MVA，，重要负荷占70%，最大负荷利用小时数5800小时。系统可视为无穷大系统。系统电抗为0.1。所用电率0.1%。2、主接线设计本变电所为区域性变电所，三个电压等级分别为500kV、220kV和35kV,500kV为电源侧，35kV侧有负荷。电压等级500KV侧拟采用一台半断路器接线方式，220kV侧拟采用双母接线，35kV侧拟采用双母线接线方式。两种主接线方式设计如下：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图1-1主接线方案一图1-2主接线方案二75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书3、两种设计方式比较方案一采用自耦变压器，自耦变压器的绕组容量小于额定容量，当额定容量相同时，自耦变压器与三绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。这是自耦变压器的主要优点。但是其中性点接地方式的单一，带来的不便是主要的弊端。500kV侧是固定的中性点直接接地方式，若采用自耦变压器就限制了变电站内的配置。因而一般不采用自耦变压器，而选择三绕组变压器。因为本变电所拟全部采用六氟化硫断路器，需要定期检查气体的泄露情况,其检修周期较长，故无需采用旁路母线的接线形式，同时，虽然双母线分段接线较多用于220kV配电装置，但是增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大，故220kV以上很少采用。所以，本所的电气主接线形式选择方案二。1.2变电所主变压器的选择1.2.1主变压器容量、台数的确定变电所主变压器容量，一般应按5~10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停用时其余变压器应能满足变电所最大负荷的60%~70%（35~110kV变电所为60%，220~500kV变电所为70%）或全部重要负荷（当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时）选择，即（MVA）（1-1）式中：n—变电所主变压器台数。变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下主变压器应不少于2台；而对弱联系的小、中型发电厂和低压侧电压为6~10kV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装1台主变压器；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。变压器是一种静止的电器，运行实践证明它的工作是比较可靠的。一般寿命为20年，事故率小。通常设计时不必考虑另设专用备用变压器。但大容量单相变压器组是否需要设备用相，应根据电力系统要求，经过经济技术比较后确定。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1.2.2主变压器型号和台数的选择按照当一台主变压器停用时其余变压器应能满足变电所最大负荷的60%~70%的原则确定变压器容量和台数后，最终应选用靠近的国家系列标准规格。本所主变压器容量为：参考《发电厂变电所电气部分（马永翔主编）》选出变压器为：表1-1主变压器参数型号DFPS-250000/500容量比100/100/20.7额定电压（kv）高压中压135低压36.75连接组,,损耗（kw）空载268负载900空载电流(%)0.4阻抗电压(%)高-中16.0高-低38.5中-低19.675 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第二章所用电设计2.1所用电设计的基本内容2.1.1所用电设计的基本要求所谓所用电是指变电所在生产过程中自身所使用的电能。变电所在一定时间内。所用电所消耗的电量占变电所总电量的百分数，称为所用电率。所用电也是变电所的最重要的负荷，其供电电源、接线和设备必须可靠，以保证变电所的安全可靠、经济合理地运行。变电所的用电系统设计和设备选择，直接关系到变电所的安全运行和设备的可靠，根据用电设备的要求，对所用工作、启动/备用电源，保安电源和交流不停电电源等容量必须可靠和充裕，限制事故波及范围，迅速进行事故处理，首先保证主要设备不损坏，并使机组快速恢复运行。要考虑全所的扩建和发展规划，所用配电装置布置合理，便于维护管理。对全所公用系统的容量应满足扩建的需要，适当留有裕度。调度灵活可靠，检修调试安全方便。系统接线要清晰、简单，便于事故处理。设备选用合理、技术先进、注意节约投资，减少电缆用量。2.1.2所用电供电电压等级及供电电源所用电负荷的供电电压，主要取决于负荷的多少，额定电压等因素。发电厂和变电所中一般供电网络的电压：低压供电网络为0.4kV(380V/220V);高压供电网络有3kV、6kV、10kV；等等。电压等级不宜过多，否则会造成所用电接线复杂、运行维护不方便、降低供电可靠性。因此为了正确选择高压供电网络电压，需进行技术经济论证。所用电供电电源：1、工作电源。工作电源是指保证发电厂或变电所正常运行的电源。要求工作电源不仅应供电可靠，而且满足厂用负荷容量的要求。厂用低压工作电源，一般采用0.4kv电压等级，由厂用低压变压器获得。2、备用电源。为了提高可靠性，每一段厂用母线至少要由两个电源供电，其中一个为工作电源，另一个为备用电源。当工作电源故障或检修时，仍能不间断地由备用电源供电。3、启动电源。启动电源实际上是一种可靠性更高的备用电源，可以从外部可靠独立电源经过专门的厂用高压变压器取得。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4、事故保安电源。蓄电池组是一种独立和十分可靠的直流事故保安电源。在正常运行时，蓄电池组承担操作、信号、保护及其它直流负荷用电；在事故情况下，则提供事故照明等直流保安负荷用电。此外，还可通过逆变器将直流变成交流，向不允许间断供电的交流负荷供电等。2.1.3变电所所用电接线由于变电所所用电负荷耗量不多，因此，变电所的所用电接线简单。中小型降压变电所采用一台所用变压器即可，从变电所中最低一级电压母线引接电源，其二次采用380/220V中性点直接接地的三相四线制供电，动力和照明合用一个电源。枢纽变电所、总容量为60MVA及以上的变电所，装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，均装设两台所用变压器，分别接在电压最低一级母线的不同分段上。对装有两台所用变压器的变电所，应装设备用电源自动投入装置，以提高对所用电供电的可靠性。变电所的所用电一般采用单母线接线形式。当有两台所用变压器时，采用单母线分段接线形式。在一些中小型变电所，可用复式整流装置代替价格昂贵、维护复杂的蓄电池组，变压器的控制信号、保护装置、断路器操作电源等均由交流整流装置供电。由于取消了蓄电池组，所以，所用交流电源就显得尤为重要。对于采用整流操作或无人值班的变电所，除应装两台所用变压器外，还需将其接在不同电压等级或独立电源上，以保证在变电所内停电时，不间断对所用电的供电。2.2本所所用电设计2.2.1所用电接线1、所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源。2、所用电母线采用按工作变压器划分的分段单母线，相邻两段工作母线间可配置分段或联络断路器，各段同时供电、分裂运行。3、500kV变电所的控制楼、通信楼，可根据负荷需要，分别设置采用单母线接线。根据以上原则，本变电所所用电的接线采用单母线分段接线形式。图如下：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图2-1所用电接线2.2.2所用电变压器的选择本所所用电率为0.1%，所以：根据《发电厂电气部分（姚春球）》35kV双绕组变压器技术数据可选出所用变压器型号：表2-1所用变压器参数型号额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组损耗（kW）空载电流（%）阻抗电压（%）高压低压空载短路S9—800/35800或0.4Y，yn01.489.501.16.575 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第三章短路计算3.1短路计算的目的、规定和步骤3.1.1短路计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其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，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）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。（4）接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.2短路电流计算的一般规定（1）计算的基本情况电力系统中所有电源均在额定负载下运行；所有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时的瞬间；所有电源的电动势相位角相同；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，考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑工程建成后5～10年）（4）短路种类75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书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，则应该按严重情况的进行校验。（5）短路计算点在正常接线方式时，通过设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的6~10kV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间隔板前的引线、套管时，短路计算点应选在电抗器前。（6）短路计算方法在工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法。所谓实用计算法，是指在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程去求解短路电流的完整表达式。3.1.3短路计算的一般步骤（1）选择计算短路点（2）画等值网络（次暂态网络）图（3）化简等值网络为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。（4）求计算电抗。（5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（6）计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。（7）计算短路电流周期分量有名值。（8）计算短路电流冲击值。（9）绘制短路电流计算结果表。3.2短路电流计算3.2.1变压器参数计算设基准值,基准电压等于各级平均额定电压。各绕组的等值电抗为：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书各绕组的等值电抗标幺值为：高压绕组：中压绕组：低压绕组：3.2.2短路计算系统等值电抗图：0.4kV500kV35kV220kV负荷负荷图3-1系统等值电抗图75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书表3-1推荐的冲击电流系数短路地点（kA）（kA）发电机端1.92.691.62发电厂高压侧母线1.852.631.56远离发电厂的地点（变电所）1.82.551.51设基准值,基准电压等于各级平均额定电压。具体计算如下：(1)在500kV处点发生短路时：系统等值阻抗图为：图3-2500kV短路时的等值电抗图对短路点的转移阻抗为：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：短路电流冲击值：(2)在220kV处点发生短路时:图3-3220kV短路时的等值电抗图75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书对短路点的转移阻抗为：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：短路电流冲击值：(1)在35kV处点发生短路时：图3-335kV短路时的等值电抗图对短路点的转移阻抗为：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：短路电流冲击值：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书表3-2短路电流计算结果表短路点编号基准电压基准电流支路计算阻抗(标幺值)0s短路电流周期分量稳态短路电流分量短路电流冲击值（kA）标幺值有名值标么值有名值公式5250.1090.10101.10101.102.8052300.2510.1327.5931.9067.5931.9064.86371.560.1695.919.225.919.2223.51175 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第四章电气设备选择4.1电气设备选择的一般条件电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要内容之一。如何正确选择电气设备，将直接影响到电气主接线和配电装置的安全及经济运行。因此，在进行电气设备的选择时，必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前提下，力争做到技术先进、经济合理、运行方便和留有适当的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行的需要。4.1.1按正常工作条件选择电器1、额定电压和最高工作电压电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电器允许最高工作电压得低于所接电网的最高运行电压，即(4-1)一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220kv以下时为1．15，额定电压为330~500kV的时为1.1。而实际电网的最高运行电压一般不超过1.1,因此在选择电器时，一般可按照电器的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即(4-2)2、额定电流电器的额定电流指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即(4-3)由于发电机、调相机和变压器在电压降低5％时，出力保持不变，故其相应回路的为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，应按过负荷确定(1.3~2倍变压器额定电流)，母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机改变压器的；母线分段电抗器的应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流、或最大一台发电机额定电流的50％~80％；出线回路的除考虑正常负荷电流(包括线路损耗)外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书此外，还应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类(屋内或屋外)和型式的选择。3、按当地环境条件校校在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境(尤须注意小环境)条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地层烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。例如：当地区海拔超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在l000~3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高1000m，则电器允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kV及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电器产品。4.1.2按短路情况校验1、短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部件温度(或发热效应)应不屈过允许值。满足热稳定的条件为:(4-4)式中----短路电流产生的热效应；、t----电器允许通过的热稳定电流和时间。或者[](4-5)式中----稳态三相短路电流；----短路电流发热等值时间（又称假想时间）；、t----电器允许通过的热稳定电流和时间。校验短路热稳定所用的计算时间，按下式计算：(4-6)由和短路电流计算时间，可查表4-1查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书表4-1短路电流周期分量发热等值时间曲线2、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，亦称动稳定。满足动稳定的条件为：(4-7)式中----短路冲击电流幅值；----电器允许通过的动稳定电流的幅值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：（1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。（2）采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定；75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书（3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。3、短路计算时间校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的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=+(4-8)而(4-9)式中----断路器全开断时间；----后备保护动作时间；----断路器固有分闸时间；----断路器开断时电弧持续时间。开断电器应朗在最严重的情况下开断短路电流，故电器的开断计算时间应为主保护时间和断路器固有分闸时间之和，即(4-10)本变电所中设定所有主保护时间为0.5s，后备保护时间220~500kV为2s；35kV为3s.4.1.3各回路持续工作电流的计算表4-2各回路持续工作电流回路名称计算公式发电机或同期调相机回路三相变压器回路母线分段断路器或母联断路器回路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母线分段电抗器回路按该母线上事故切除最大一台发电机时，可能通过电抗器的电流计算。一般取该台发电机50～80%分裂电抗器回路一般按发电机或主变压器额定电流的70%计算主母线按潮流分布情况计算75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书馈电回路其中，应包括线路损耗，及事故时转移过来的负荷。当回路中装有电抗器时，按电抗器的额定电流计算电动机回路（1）500KV侧与主变压器（2）500KV侧出线回路（3）220KV侧与主变压器（4）220KV侧出线回路（5）220KV母联断路器回路处（6）35KV侧与主变压器（7）35KV侧出线处（8）35KV母联断路器回路处75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书表4-3短路等值时间常数推荐值(s)短路点短路点汽轮发电机端0.255高压侧母线（主变100MVA以上）0.127水轮发电机端0.191高压侧母线（主变10~100MVA）0.111发电机出线0.127远离发电厂0.0484.2高压电气设备选择4.2.1断路器的选择及校验1、断路器选择的原则断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。一般中小型发电厂和变电站采用中、慢速断路器，开端时间较长（>0.1s）短路电流非周期分量衰减较多，可不计非周期分量的影响；在大中型发电厂和枢纽变电站使用快速保护和高速断路器，其开断时间大于0.1s所以需要校验其开断电流。本变电所均采用六氟化硫断路器。由于使用快速保护和高速断路器，其开断时间大于0.1s所以需要校验其开断电流。断路器选择的具体技术条件如下：（1）电压：(4-11)—电网工作电压（2）电流：(4-12)—最大持续工作电流（3开断电流：(4-13)—断路器实际开断瞬间的短路全电流有效值；—断路器额定开断电流。（4）动稳定：(4-14)—断路器极限通过电流峰值；三相短路电流冲击值。（5）热稳定：(4-15)—稳态三相短路电流；75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书—短路电流发热等值时间（又称假想时间）；—断路器t秒热稳定电流。　其中由和短路电流计算时间t，可从表4-1查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出。2、断路器的选择和校验（1）500kV侧断路器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流(A)额定短路开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)全开断时间固有分闸时间LW13-50050025004010040(3s)0.04s校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。开断电流:,开断电流满足条件动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：，查表4-1得所以热稳定满足条件。（2）220kV主变与母联断路器侧断路器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书型号额定电压（kV）额定电流(A)额定短路开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)全开断时间固有分闸时间LW2-220220250031.58031.5(3s)0.05s校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。开断电流:,开断电流满足条件动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得所以热稳定满足条件。（3）220kV出线侧断路器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流(A)额定短路开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)全开断时间固有分闸时间LW-220I22016004010040(3s)0.06s校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。开断电流:,75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书开断电流满足条件动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得所以热稳定满足条件。（4）35kV主变与母联断路器侧断路器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流(A)额定短路开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)合闸时间固有分闸时间LW8-3535315031.58031.5(4s)0.01s校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。开断电流:,开断电流满足条件动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书查表4-1得所以热稳定满足条件。（5）35kV出线侧断路器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流(A)额定短路开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)合闸时间固有分闸时间LW8-35351600256325(4s)0.01s校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。开断电流:,开断电流满足条件动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得所以热稳定满足条件。4.3隔离开关的选择与校验75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书隔离开关通过最大工作持续电流选择。由于隔离开关没有灭弧装置，不承担接通和断开负荷电流和短路电流的任务，因此，不需要校验额定开断电流和关合电流。只须校验动稳定和热稳定。4.3.1隔离开关的选择原则隔离开关对配电装置的布置和占地面积有很大影响，应根据配电装置特点、使用要求及技术经济条件选择其种类和型式.它的选择原则如下：（1）电压：(4-16)—电网工作电压（2）电流：(4-17)—最大持续工作电流（3）动稳定：(4-18)—断路器极限通过电流峰值；三相短路电流冲击值。（4）热稳定：(4-19)—稳态三相短路电流；—短路电流发热等值时间（又称假想时间）；—断路器t秒热稳定电流。　其中由和短路电流计算时间t，可从表4-1查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出。4.3.2隔离开关的选择与校验(1)500kV出线侧隔离开关的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）动稳定电流（kA）GW7-500/2500500250050(3s)125校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书，查表4-1得所以热稳定满足条件。(2)500kV主变侧隔离开关的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）动稳定电流（kA）GW7-500/2500500250050(3s)125校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：，查表4-1得所以热稳定满足条件。图4-1GW7-500型隔离开关GW7-500型隔离开关为三柱式，中间水平转动，单相或三相操作，可分相布置。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书(3)220kV出线侧隔离开关的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）动稳定电流（kA）GW4-220D22063020(4s)50电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得,所以热稳定满足条件。图4-2GW4-220D型隔离开关GW4-40.5型隔离开关双柱式，可高型布置，重量较轻，可手动、电动操作。(4)220kV主变与母联侧隔离开关的选择与校验选择:按最大持续电流选择：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书型号额定电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）动稳定电流（kA）GW7-220/2500220250050(3s)125校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得所以热稳定满足条件。图4-3GW7-220型隔离开关GW7-500型隔离开关为三柱式，中间水平转动，单相或三相操作，可分相布置(5)35kV出线侧隔离开关的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）动稳定电流（kA）GW4-40.5GW(D)3563020(4s)50校验：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得，所以热稳定满足条件。图4-4GW4-40.5型隔离开关GW4-40.5型隔离开关双柱式，可高型布置，重量较轻，可手动、电动操作。（6）35kV主变与母联侧隔离开关的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）动稳定电流（kA）GW4-40.5GW(D)35315050(4s)12575 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得，所以热稳定满足条件。图4-5GW4-40.5型隔离开关GW4-40.5型隔离开关双柱式，可高型布置，重量较轻，可手动、电动操作。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4.3.3接地开关的选择接地开关在检修时取代完全接地线，当电压为110kV及以上时，断路器两侧隔离开关或出线隔离开关应配置接地开关;35kV及以上母线，每段母线上应配置1～2组接地开关。由于本变电所设计中35kV所选择的隔离开关均配备有接地刀，所以只需选择500和220kV侧的接地开关。500kV侧所选择的型号：.220kV侧所选的型号为：4.4互感器的选择与校验4.4.1电流互感器的选择原则1、配备原则（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、保护和自动装置要求。（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，发电机和变压器的中性点、出口。（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。2、校验原则（1）一次回路电压：(4-20)为电流互感器安装处一次回路工作电压，为电流互感器额定电压。（2）一次额定电流的选择：(4-21)为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流，为电流互感器原边额定电流。（3）热稳定性校验：电流互感器热稳定能力，常以1s允许通过的热稳定电流或对一次额定电流的倍数（=/）表示，按下式校验：或[](4-22)（4）动稳定校验：电流互感器常以允许通过的动稳定电流或对一次额定电流最大值的倍数表示，按下式校验75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书或（kA）(4-23)—电流互感器的一次绕组额定电流（A）—短路冲击电流的瞬时值（kA）（5）型号介绍：图4-6电流互感器型号4.4.2电流互感器的选择及校验（1）500kV主变侧电流互感器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号二次组合额定电流比准确级短时热电流（kA）额定动稳定电流（kA）LB1-500W15P/0.2TPY/TPYTPY/TPY2×750/1A0.52×25（3s）2×62.5校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：，查表4-1得75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书所以热稳定满足条件。（2）500kV出线侧电流互感器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电流比准确级短时热电流（kA）额定动稳定电流（kA）LB2-500W2750/1A0.250（3s）2×62.5校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：，查表4-1得所以热稳定满足条件。（3）220kV出线侧电流互感器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电流比二次组合准确级二次负荷准确度等级10%倍数热稳定电流动稳定电流（kA）LCW2-200W22×200~2×600/1A0.2/0.5P/PP/P0.20.5P0.2（VA）0.5(Ω)10P（VA）负荷(Ω)倍数31.5（1s）80502602015校验：电压：电压满足条件。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得,所以热稳定满足条件。（4）220kV主变与母联侧电流互感器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号二次组合额定电流比10%倍数短时热电流（kA）额定动稳定电流（kA）LCLWB-220B/B/B/0.22×1250/1A16倍40（4s）100校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得所以热稳定满足条件。（5）35kV出线侧电流互感器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号二次组合额定电流比准确级短时热电流额定动稳定电流LCW-350.5/3250/1A0.565倍100倍校验：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：所以热稳定满足条件。（6）35kV主变与母联侧电流互感器的选择与校验选择:按最大持续电流选择：型号额定电流比二次组合二次负荷准确度等级热稳定电流动稳定电流（kA）LZZBJ8-351600~3000/1A0.50.510P0.2（VA）0.5（VA）10P（VA）160（1s）10015~2525~3050校验：电压：电压满足条件。电流：电流满足条件。动稳定校验：动稳定满足条件。热稳定校验：查表4-1得所以热稳定满足条件。0.2、0.5、0.2S及0.5S级的电流互感器主要用于计量和测量；P、TPY级的电流互感器主要用于差动保护和短引线保护等，其中变压器差动用TPY级；5P20级电流互感器一般用于失灵保护。4.4.3电压互感器的选择与校验75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1、配置原则（1）母线：除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。（2）线路：35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压进行同步和设置合闸，装有相电压互感器。（3）变压器：变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求设有一组电压互感器。2、选择原则（1）一次电压1.1>>0.9(4-24)为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即±10%。（2）准确等级电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。电压互感器应在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。用于电度表准确度不低于0.5级，用于电压测量，不应低于1级，用于继电保护不应低于3级。（3）型号介绍：图4-7电压互感器型号3、电压互感器的选择（1）500kV侧电压互感器的选择75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书表4-4电压互感器型号型号额定电压（kV）准确级次及主二次绕组总负荷（VA）额定容量（uF）位置—0.005(H)0.10.2级/150VA0.5级/300VA0.005500kV出线侧、主变侧（2）220kV侧电压互感器的选择表4-5电压互感器型号型号额定电压（kV）准确级次及主二次绕组总负荷（VA）额定容量（uF）位置—0.0075（H）0.10.2级/250VA0.5级/400VA0.0075母线（3）35kV侧电压互感器的选择表4-6电压互感器型号型号额定电压（kV）次级绕组额定容量（VA）分压电容量（uF）最大容量（VA）初级绕组次级绕组辅助绕组0.20.513（3P）JDJJ2—3535/0.1/0.11502505001000位置主变低压侧、35kV母线上4.5熔断器的选择（1）电压：(4-25)限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏,故应为（2）电流：(4-26)75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书----熔体的额定电流；----熔断的额定电流。（3）断流容量：(4-27)---三相短路冲击电流的有效值；---熔断器的开断电流。型号额定电压（kV）额定电流（A）最大开断容量（MVA）RW10-35352、3、5、7.56004.6避雷器的选择4.6.1选择原则（1）300kV及以上主变压器和并联电抗器出必须装设避雷器，并应尽可能靠近设备本体；（2）自耦变压器的两个自耦绕组的出线上各装设一组避雷器，并迎接在变压器与变压器的隔离开关之间；（3）配电装置的每组母线上，应各装设一组避雷器，但出现都装设避雷器时（如一台半接线）除外。氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护设备，在正常运行时，氧化锌电磁阀片呈现极高的电阻，通过它的电流只有微安级，当系统出现过电压时，它有优良的非线性特性和陡波响应特性，使其有较低的陡波残压和操作波残压，在绝缘配合上增大了陡波和操作波下的保护度。氧化锌避雷器特别适用于超高压、多回馈线、电容器组、电缆等波阻抗低的系统,大大改善了避雷器的耐受多重雷击的能力，此外，它通流能力大，耐受暂时工频过电压能力强。4.6.2避雷器的选择75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书表4-7避雷器型号型号额定电压有效值42020051系统额定电压有效值50022035持续运行电压有效值31814640.8波头1陡波冲击残压峰值不大于1170（20kA）582（5kA）1548/20us雷电冲击波残压峰值不大于1106（20kA）520（10kA）134直流1mA参考电压不小于565kV290—2ms方波通流容量（电流A）≤2000≤1500≤400配备位置500kV母线、出线、母线与变压器连接线上220kV母线、出线35kV母线、出线、4.7母线的选择及校验1、母线选择的原则（1）选型载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35kV及以下，电流在4000A及以下的配电设备中；槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于4000～8000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110kV及以上配电装置母线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。（2）按导体长期发热允许电流选择：硬母线一般用于电压较低的配电装置中，所以，可以按最大持续工作电流选择导线截面积：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书(4-28)式中--为导体所在回路中最大持续工作电流—相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量。—与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数。（3）热稳定校验①软母线不需热稳定的校验②硬母线的热稳定校验：(4-29)式中—裸导体的载流截面，—短路电流的热效应，—热稳定系数—集肤效应系数（4）动稳定校验①软母线无需动稳定校验。②硬母线的动稳定校验：各种形状的硬母线通常都安装在支柱绝缘子上，短路冲击电流产生的电动力将使导体发生弯曲，因此，导体应按弯曲情况进行应力计算。110KV及以上单根圆管母线上产生的应力不能忽略不计。2、母线的选择及校验（1）500kV母线的选择：根据《电力工程电气设计手册》表8-5铝锰合金管形导体长期允许载流量及计算用数据得到参数为：导体尺寸导体截面导体最高允许温度为下值时的载流量（A）(+80℃)截面系数惯性矩75368978434.835440查《发电厂电气部分》可知,可知：，满足条件。（2）220kV母线的选择：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书根据《电力工程电气设计手册》表8-5铝锰合金管形导体长期允许载流量及计算用数据得到参数为：导体尺寸导体截面导体最高允许温度为下值时的载流量（A）(+80℃)截面系数惯性矩75368978434.835440查《发电厂电气部分》可知,可知：，满足条件。（3）35kV母线的选择：根据《电力工程电气设计手册》表8-5铝锰合金管形导体长期允许载流量及计算用数据得到参数为：导体尺寸导体截面导体最高允许温度为下值时的载流量（A）(+80℃)截面系数惯性矩31433140--------查《发电厂电气部分》可知,可知：，满足条件。（4）以220kV母线为例进行校验：热稳定校验：，，查表4-1得查《发电厂电气部分》可知：，满足热稳定要求电晕校验：根据《电力工程电气设计手册》可知，对220kV电压等级，铝管母线管径，可不进行校验。动稳定校验：气象条件：最大风速；内过电压风速，最高气温+38℃，最低气温-25℃；结构尺寸：跨距；支持金具长；计算跨距，相间距离，考虑合适的伸缩量，母线结构采用每两跨设一个伸缩接头。因此，可按两跨粱进行计算；导体型号及技术特性：导体选用6063型铝锰合金管，导体材料的温度线膨胀系数75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书（1/℃），弹性模数，惯性矩，导体密度（比重），导体截面，导体截面系数。铝管母线自重：1)正常状态时母线所受的最大弯矩和应力的计算。①母线自重产生的垂直弯矩为：查《电力工程电气设计手册》表8-19查得均布荷载最大弯矩系数为0.125，则弯矩为：②集中荷载产生的垂直弯矩为：从表8-19查得集中荷载最大弯矩系数为0.188，则弯矩为：③最大风速产生的水平弯矩。取风速不均匀系数，取空气动力系数，最大风速为，则风压为：正常状态时母线所承受的最大弯矩及应力为：此值小于材料的允许应力8000，故满足要求。2）短路状态时母线所受的最大弯矩及应力的计算。①短路电动力产生的水平弯矩及短路电动力为：②在内过电压情况下的风速产生的水平弯矩及风压：短路状态时母线所承受的最大弯矩及应力为：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书此值小于材料短路时允许应力9000，故满足要求。3)地震时母线所受的最大弯矩及应力的计算为：地震时母线所受的最大弯矩由导体自重、集中荷重、地震力及地震时的计算风速所产生的最大弯矩组成：①地震力产生的水平弯矩：②地震时计算风速所产生的弯矩及风压：③地震时母线所承受的最大弯矩及应力为：4）挠度校验①母线自身产生的挠度，由单跨梁力学计算公式知，在处有最大挠度：②集中荷载产生的挠度，由单跨梁力学计算公式知，在处有最大挠度：③合成挠度，跨中产生的挠度与的位置不同，但相差不远，故按两者位置相同严重情况考虑。即：此值小于，故满足要求4.8无功补偿装置电能质量好坏的主要指标是频率和电压是否稳定。维持电力系统的频率和电压在允许的范围之内变动，对保障电力负荷的正常运行和电力系统自身的安全至关重要。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书在降压变电站中设置的无功功率补偿装置和有载调压变压器，是实现无功功率的就地平衡和保证电压质量的主要手段。无功功率补偿装置一般都在降压变压器的低压侧。在500kV变电所中，由于经济、维护和安装上的优点，多采用电力电容器、电抗器、静止补偿装置作为无功功率补偿。4.8.1补偿装置1、串联补偿装置串联电抗器在电力系统中被广泛应用，在多数情况下用于限制短路电流、一直涌流和电流冲击，或与电容器构成高频功率不长期，既通常所说的高次谐波滤波器。理论上，串联电抗器可以补偿所串接线路的容抗，减少线路容性无功功率流动，抑制该线路末端电压升高。对于110kV及以下的电网中串联电容补偿装置，主要用于减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电电压水平和质量。而在闭合电网中，则主要用于改善潮流分布，减少有功损耗。用于110kV及以下电网，当线路没有分支线时，装在线路末端的变电所；当线路上有多个负荷分支线时，将串补装置设在线路总压降约一半的附近的变电所2、并联补偿装置并联电抗器在超高压电网中，线路空载或轻载时大量充电功率过剩，采用并联电抗器补偿是必不可少的。一般可以通过采用高压和低压并联电抗器适当配合的补偿方式来实现。在长距离输电线路上，高压电抗器具有限制过电压、分层平衡无功功率，有利于使用单相重合闸和提高系统稳定性的综合功能。低压电抗器主要特点易于投切，主要用于运行方式变化中无功功率平衡和电压调整。并联电抗器无功功率补偿装置常用于补偿系统电容。它通过超高压、大容量的电网提供可阶梯调解感性无功功率，补偿电网的剩余容性充电无功功率，控制无功功率潮流，保证电网电压稳定在允许范围内。对于一些电压偏高的电网，安装一定数量的并联电抗器是解决系统无功功率过剩，降低电压的有效措施。特别是限制由于线路开路或轻载负荷引起的电压升高。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书并联电抗器可安装于变电所的线路侧，也可以安装于主变压器的低压侧，这两种方法各有利弊。装于线路侧的高压电抗器及其配套设备费用高、运行维护比较困难，但不受主变压器的约束。装于主变压器低压侧的电抗器在运行上要受主变压器的约束，当主变压器故障跳闸时候，负荷被甩掉，系统电压将会升高，这时装于低压侧的电抗器已被切除，不能发挥作用。以上所述这两种安装方式对系统电压降低作用相差不大、网损也很接近。超高压并联电抗器，并联在330kV及以上超高压线路上，补偿输电线路的充电功率，以降低系统的工频过电压水平，并兼有减少潜供电流，便于系统并网，提高送电可靠性等功能。超高压并联电抗器一般并接在需要控制工频过电压幅值的线路中间或末端，常设置在线路中间开关站或变电所中。有时也和串联补偿装置同时安装在变电所或开关站中。4.8.2无功补偿装置选择在电力网运行中，功率因数越大越好，功率因数越大，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，这样就减少了无功功率的损耗。1、功率因数由补偿前的=0.85提高到补偿后的=0.90则由补偿容量计算公式：——电力网最大负荷月的平均有功功率。——补偿前的功率因数，取0.85。——补偿后的功率因数，取0.90。——补偿容量。（Mvar）则：补偿前的线路损耗：补偿后的线路损耗：补偿后的线路损耗降低的百分数是：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书由于=180Mvar而=60Mvar所以选用三组以下型号的电容器即可补偿所需要的无功。选择的电容器的型号：型号额定电压（kV）总标称容量（Mvar）单台标称容量（Mvar）TBB35—6035180602、在本所设计的500kV区域变电站中依据变电站主接线的接线形式在500kV的每条出线上加一个并联电抗器、在35kV母线侧串联一个电抗器。选择的35kV母线侧串联电抗器型号为：型号额定容量（Kvar）额定电压（A）电抗百分值%感抗值（Ω）CKGKL-35-364/2732-1336436.4/1320.5选择的500kV出线侧并联电抗器的型号为：型号额定容量（Kvar）额定电压（A）额定电抗（）线圈联结方式BKD-5000/5005000550/2016.7I接线如图所示：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图4-8无功补偿装置接线图第五章防雷及接地装置的设计5.1防雷装置设计5.1.1变电所的防雷保护变电所是电力系统的中心环节，如果发生雷击事故，将造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活，因此发电厂、变电所的防雷保护必须是十分可靠的。变电所遭受雷害可能来自两个方面：雷直击于发电厂、变电所；雷击线路，沿线路向发电厂、变电所入侵的雷电波。5.1.2直击雷保护措施为了避免变电站的电气设备及其他建筑物遭受直接雷击，需要装设避雷针或避雷线，使被保护物体处于避雷针或避雷线保护范围内；同时还要求避雷针或避雷线，不应对被保护物发生反击。35kV及以下的配电装置，由于绝缘水平较低，为了避免反击的危险，应架设独立避雷针，其接地装置与主接地网分开埋设。独立避雷针与相邻配电装置构架及其接地装置在空气中及地下应保持足够的距离。对于110kV及以上的配电装置，可以将避雷针架设在配电装置的构架上，因此此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，雷击避雷针时在配电构架上出现的高电位一般不会造成反击事故。而且可以节约资源，便于布置。为了确保变电站中最重要而绝缘又较弱的设备主变压器的绝缘免受反击的威胁，，要求在装设避雷针的构架附近埋设辅助集中接地装置，且避雷针置于变压器接地线与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。这是因为当雷击避雷针时，在接地装置上出现的电位升高，在沿接地体传播过程中将发生衰减，经15m的距离后，一般不至于对变压器反击。出于相同考虑，在变压器的门型构架上，不允许装设避雷线（针）。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书至于线路终端杆塔上的避雷针能否与变电站相连，也要由是否发生反击来考虑。110kV及以上的配电装置可以将线路避雷针引至出线门型架上，但在土壤电阻率大于1000Ω·m的地区，应装设集中接地装置；对35、66kV配电装置，在土壤电阻率不大于500Ω·m的地区，允许将线路的避雷针架设到线路终端的杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。5.1.3变电站的雷电侵入波保护变电站中限制雷电入侵波过电压的主要是装设避雷器。变压器及其他高压电气设备的绝缘水平就是依据避雷器的特性而确定。对于220KV及以下的一般变电站，无论变电站的接线形式如何，实际上只要保证在每一段可能单独运行的母线上都有一组避雷器，就可以使整个变电站得到保护。只有当母线或设备连接线很长的大型变电站，或靠近大跨距高杆塔的特殊变电站，经过计算或证明以上布置不能满足要求是才需要考虑是否在适当位置装设避雷器。对于500kV的超高压变电站，目前国内主要采用一个半断路器双母线的形式。500kV敞开式变电站防雷保护接线的重要特点是电气距离长，无论那种主接线方式，每组避雷器一般只能保护与它靠近的电气设备，再加上操作过电压保护的需要，一般500kV敞开式变电站的保护接线是在每回线路入口的出线断路器的线路侧装一组线路型避雷器；如果线路入口有并联电抗器并且通过断路器进行操作，则在电抗器侧增设避雷器。5.1.4变电站的进线段保护对于变电站35kV以上电缆进线段的保护，在电缆与架空线的连接处，由于波的多次波折反射，可能形成很高的过电压，因而一般多需要装设避雷器保护；避雷器的接地端应与金属外皮连接。对三芯电缆，末端的金属外壳应直接接地；对单芯电缆，因为不许外皮工频感应电流而不能两端同时接地，又需限制末端过电压，所以应经电缆护层保护器（FC）或保护间隙（FG）接地。5.2接地装置的布置5.2.1接地装置布置的一般原则75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1、一般原则为了将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，一般应使用一个总的接地装置（其他规定中有不同要求时除外）。接地装置的接地电阻应满足其中接地电阻最小的电气设备的要求。发电厂、变电所的接地装置，除充分利用直接埋入地中或水中的自然接地体外，还应敷设人工接地体。对于3～10kV变、配电所，当采用建筑物的基础作接地体且接地电阻满足规定值时，可不另设人工接地。在中性点直接地的低压电力网中，电力设备的外壳应采用低压接零保护。在中性点非直接接地的低压电力网中，变压器低压侧的中性线或一个相线上，必须装设击穿保险器。电气设备的人工接地体应尽可能是在电气设备所在地点附近对地电压分匀。大接地短路电流电气设备，一般装设环形接地体，并加装均压带。在确定发电厂、变电所接地装置的型式和布置时，应降低接触电势和跨步电势使其不超过规定值。2、接地范围应当接地的部分：电机、变压器、电器，携带式及移动式用电器的底座和外壳；电气设备传动装置；互感器的二次线组，但继电保护方面另有规定除外；配电屏与控制屏框架；屋外配电装置的金属构架以及靠近带电部分的金属。5.2.2中性点电阻接地系统电力系统中性点电阻接地近几年在我国电网中得到应用，在国外电网中有着较长时间的应用，是一种成熟的技术。电力系统中，常把接地电阻分为高电阻、中电租和小电阻三种形式。对应的阻值为：①高电阻；②中电租；③小电阻。中性点经电阻接地有以下优点：①供电可靠，国内外多起案例证明，中性点经电阻接地可明显提高电力系统的供电可靠性及稳定性；②降低内过电压，中性点经电阻接地系统可降低单相接地工频过电压，而且能快速切除故障线路。为氧化锌避雷器的安全运行创造了有利条件。③有利于继电保护，对中性点接地的系统发生单相接地时，依靠零序保护能迅速切除故障。④对防止通信的干扰也起到一定作用。（1）小电阻接地方式优点①自动清除故障，运行维护方便；75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书②可快速切断接地故障点，过电压水平低，能消除谐振过电压，可采用绝缘水平较低的电缆和电气设备。③减少绝缘老化，延长设备的使用寿命，提高设备的可靠性；⑤不存在选线上的问题；⑥可降低火灾事故的概率；⑦可采用通流容量大、残压低的氧化锌避雷器作为电网的过电压保护；⑧能消除弧光接地过电压中的5次谐波，避免事故扩大为相间短路。（2）中电阻接地中电阻系统是小电阻接地系统工作的延伸，可克服小电阻的不足之处，而保留其优点。（5）高电阻接地高电阻多用于大型发电机组、发电厂厂用电和某些6~10kV变电站。5.2.3中性点电阻接地讨论本变电站中，500kV侧采用直接接地方式；220kV侧采用灵活接地方式；35kV侧采用不接地方式。考虑到经电阻接地的优点，500kV侧采用经小电阻接地方式，不但实现了对本电压等级的保护外，还能起到限制220kV侧单相短路电流的作用。由于220kV侧的短路电流值大于500kV侧的短路电流值，所以采用经中阻抗接地方式。不但能实现经小电阻接地的优点，而且克服了经小电阻接地的缺点。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第六章变电站配电装置的设计配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，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。配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式：在现场将电器组成的称为装配式配电装置；在制造厂预先将开关电器、互感器等组成各种电路成套供应的称成套配电装置。配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸、运行维护、巡视、操作、检修、运输的安全距离及运行中可能发生的过电压等因素而决定的。6.1配电装置的特点6.1.1屋内配电装置屋内配电装置的特点是：安全净距小并可分层布置，占地面积小；维护、巡视和操作在室内进行，不受外界气象条件影响，比较方便；设备受气象及外界有害气体影响较小，可减小维护工作量；建筑投资大。6.1.2屋外配电装置屋外配电装置的特点基本上与屋内配电装置相反，其特点是：安全净距大，占地面积大，但便于带电作业；维护、巡视和操作在室外进行，受外界气象条件影响；设备受气象及外界有害气体影响较大，运行条件较差，须加强绝缘，设备价格较高；土建工程量和费用较少，建设周期短，扩建较方便。6.2配电装置的基本要求及基本步骤75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。发电厂和变电所中，35kV及以下（特别是3～10kV）多采用屋内配电装置。而且广泛采用成套配电装置；110kV及以上多采用屋外配电装置，但110kV及220kV当有特殊要求时，如深入城市中心或处于严重污秽地区，经技术经济比较，也可采用屋内配电装置。6.2.1配电装置的基本要求（1）节约用地。配电装置少占地、不占良田和避免大量开挖土石方，是一条必须认真贯彻的重要政策。（2）保证运行可靠。应根据电力系统条件和自然环境特点，合理选择设备，合理制定布置方案，并积极慎重地采用新设备、新材料和新布置；保证各种电气的安全净距，布置整齐，清晰，各间隔之间有明显的界限。（3）保证人身安全和防火要求。例如有必要的保护接地、防误操作的闭锁装置、必要的标志、遮拦；有防火、防爆和蓄油、排油措施等。（4）安装、运输、维护、巡视、操作和检修方便。例如要有必要的出口、通道，合理的操作位置、高处作业的措施，良好的照明条件等。（5）在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价。（6）便于分期建设和扩建。6.2.2配电装置设计的基本步骤（1）根据配电装置的电压等级、电器的形式、出线多少、有无电抗器、地形、环境条件等因素选择配电装置的形式。（2）拟定配电装置的配置图。（3）按照所选定的外型尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便来要求，遵照《配电装置设计规程》的有关规定，并参考配电装置的典型设计手册，设计绘制配电装置的平断面图。6.2.3有关布置的若干问题（1）母线及构架①母线。屋外配电装置采用的母线为硬母线。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书硬母线：常用的硬母线有矩形、管形和组合管形，多数情况也是呈水平布置，一般安装在支柱式绝缘子上；当地震基本烈度为8度及以上时，管形母线宜用悬挂式。矩形母线用于35kV及以下的配电装置；管形母线用于60kV及以上的配电装置。②构架。屋外配电装置采用的构架型式主要有以下几种。钢构架：钢构架的优点是机械强度大，可按任何负荷和尺寸制造，便于固定设备，抗振能力强，经久耐用，运输方便；其缺点是金属消耗量大，为防锈需要经常维护。钢筋混凝土构架。钢筋混凝土的优点是可节约大量钢材，可满足各种强度和尺寸要求，经久耐用，维护简单，且钢筋混凝土环形杆可成批生产，分段制造，运输安装尚方便；其主要缺点是不便于固定设备。钢筋混凝土构架是我国配电装置构架的主要型式。钢筋混凝土环形杆与镀锌钢梁（热镀锌防腐）组成的构架。它兼有前二者的优点，在我国220kV及以下的各种配电装置中广泛采用。钢管混凝土柱和钢板焊成的板箱组成的构架。这是一种用材少、强度高的结构形式，适用于大跨距的500kV配电装置。（2）电力变压器①采用落地布置，安装于钢筋混凝土基础上。其基础一般为双梁形并铺以铁轨，铁轨中心距等于变压器滚轮中心距。②为防止变压器发生事故时燃油流散、扩大事故，对单个油箱的油量超过1000kg的变压器，应在其下面设贮油池，池的尺寸应比变压器的外廓大1m，池内铺设厚度不小于0.25m卵石层；容量为125MVA及以上的主变压器，应设置充氮灭火或水喷雾灭火装置。③主变压器与建筑物的距离不应小于1.25m④当变压器油量超过2500kg时，两台变压器之间的防火净距离不应小于下列规定：35kV为5m，110kV为6m，220kV及以上为10m。如布置有困难，应设防火墙，其高度不低于油枕的顶端，长度应大于贮油池两侧各1m。（3）电器电器按布置高度可分为低式布置和高式布置两种。低式布置是指电器安装在0.5～1m高的混凝土基础上，其优点是检修比较方便，抗振性能好；缺点是须设置围栏，影响通道畅通。高式布置是指电器安装在约2～2.5m高的混凝土基础上，不须设置围栏。①断路器有低式和高式布置。按所占据的位置，有单列、双列和三列（例如在3/2接线形式中）布置。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书②隔离开关和电流、电压互感器均采用高式布置。③隔离开关的操动机构宜布置在边相，当三相联动时宜布置在中相。④布置在高型或半高型配电装置上层的220kV隔离开关和布置在高型配电装置上层的110kV隔离开关，宜采用就地电动操动机构。⑤避雷器有低式和高式布置。（4）电缆沟电缆沟的布置应使电缆所走的路径最短。按布置方式可分为以下几种。①纵向（与母线垂直）电缆沟。纵向电缆沟为主干电缆沟，一般分为两路。②横向（与母线平行）电缆沟。横向电缆沟一般布置在断路器和隔离开关之间。③辐射形电缆沟。当采用弱电控制和晶体管、微机继电保护时，为加强抗干扰可采用辐射形电缆沟。（5）通道、围栏①为运输设备和消防的需要，在主设备近旁应铺设行车道。大、中型变电所内，一般均铺设3m的环形道或具备回车条件的通道。500kV屋外配电装置宜设相间运输通道。②为方便运行人员巡视设备，应设置宽0.8～1m的巡视小道，电缆沟盖板可作为部分巡视小道。③高型布置的配电装置，应设高层通道和必要的围栏。110kV可采用2m宽的通道，220kV可采用3～3.6m宽的通道。④发电厂及大型变电所的屋外配电装置周围宜设高度不低于1.5m的围栏，以防止外人任意进入。6.2.4配电装置的设计（1）500kV配电装置的设计采用分相中型配电装置，门75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书型布置。所谓分相布置，是指母线隔离开关分相直接布置在母线的正下方。母线采用管形硬母线，用支柱绝缘子安装在母线架上。隔离开关其静触头垂直悬挂在母线或构架上。断路器采用三列布置，且所有出线都从第一、二列断路器间引出，所有进线都从第二、三列断路器间引出，但当只有两台主变压器时，宜将其中一台主变压器与出线交叉布置，以提高可靠性。为了使交叉引线不多占间隔，可与母线电压互感器及避雷器共占两个间隔，以提高场地利用率。在每一间隔中设有两条相间纵向通道，在管形母线外侧各设一条横向通道，构成环形道路。布置辐射形电缆沟，三相进出线水平布置。分相中型配电装置的优点是：布置清晰、美观，可省去中央门型架，并避免使用双层构架，减少绝缘子串和母线的数量；采用硬母线（管形）时，可降低构架高度，缩小母线相间距离，进一步缩小纵向尺寸；占地少，较普通中型节约用地1/3左右。其缺点主要是：管形母线施工较复杂，且因强度关系不能上人检修；使用的柱式绝缘子防污、抗振能力差。（2）220kV配电装置的设计采用半高型配电装置,门型布置。母线采用管形硬母线。两组主母线及母线隔离开关均分别抬高至同一高度，电气设备布置在一组主母线的下面，另一组主母线下面设置搬运道路；母线隔离开关的安装横梁上设有圆钢格栅检修平台，并利用纵梁作行走通道；两组母线隔离开关之间采用铝排连接，以便对引下线加以固定；主变压器进线悬挂于构架的横梁上，跨越两组主母线后引入，比较重的电气设备布置在最下层。半高型配电装置布置的特点是：与高型配电装置类似，各母线和电器分别安装在几个不同高度的水平面上，被抬高的母线（可以使主母线或旁路母线）与断路器、电流互感器等部分电器重叠布置；与高型配电装置不同，一组母线与另一组母线不重叠布置。半高型配电装置的优点是：布置较中型紧凑，纵向尺寸较中型小；占地约为普通中型的50%～70%，耗用钢材与中型接近；施工、运行、检修条件比高型好；母线不等高布置，实现进、出线均带旁路较方便。缺点与高型配电装置类似，但程度较轻。（3）35kV配电装置的设计：采用半高型配电装置，门型布置。母线采用管形硬母线。双母线进出线，断路器两列布置在母线两侧。母线隔离开关布置在一组母线的侧面，架空线水平布置。其余布置与220kV配电装置的布置基本相同。所用变压器接在母线的一侧，接近配电室以便架设。下图为500kV侧配电装置（带电抗器）断面图：75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图6-1500kV侧配电装置（带电抗器）断面图第七章谐振接地系统过电压分析7.1中压电网中性点接地方式中压电网一般泛指110kv以下的电网，在我国主要为3、6、10、(20)、35和66kv电网。在国外则还有许多其他电压等级。从地域范围考虑，中压电网可分为城市电网和农村电网；从电网组成考虑，又分为架空线路电网、电缆线路电网和混合电网等。中压电网的中性点接地方式有如下的两类六种：（1）小电流接地地类包括谐振接地、不接地和经高电阻接地方式，其共同特点是单相瞬间接地电弧可以自动熄灭（2）大电流接地类包括经低电阻、低电抗和直接接地方式，其共同特点是，不论单相接地接地故障是瞬间或是永久性的，故障线路一律必须跳闸。从两类六种接地方式中，最具代表性的为中性点谐振接地方式和低电阻接地方式。其中，小电流接地方式其单相故障接地电弧能够瞬间自行熄灭；凡是需要断路器遮断单相接地故障者属大电流接地方式。谐振接地方式可以有效地限制单相接地故障电流的危害性，对电网中的电力设备均可起到不同程度的保护作用。例如，减少对一次设备频繁的短路电流冲击、减少断路器的折断次数和继电保护的动作次数与误动、拒动频率以及运行人员的误操作概率、降低线路绝缘子的损坏率、减轻设备的运行维护与检修工作量、等等。中性点经消弧线圈接地时，虽然调谐电感只在一个不大的范围内变动，但系统的零序阻抗却接近，甚至几乎就是无限大。由于在后者情况下，对熄灭接地电弧更为有利，故中性点经消弧线圈接地的电力系统最初曾有“共振接地”之称。不过，运行中消弧线圈和现代的自动跟踪补偿装置并不都是恰好在谐振点运行，在一般情况下，它们多采用略微偏移偏移谐振点的过补偿方式。7.2谐振接地系统75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书7.2.1谐振接地系统中性点经消弧线圈接地的电力系统，称为谐振接地系统。因为消弧线圈是一个补偿装置，故又称之为补偿系统。补偿电网的中性点装设消弧线圈的目的是为了自动消除电网的瞬间单相接地故障。从理论上可以这样考虑：将系统的三相对地分布电容集中在一个（几个）变压器的中性点上，同时与该集中电容并联一个（几个）调谐电感，对电感值进行调整，使之靠近谐振点进行。虽然调谐电感是很有限的数，但却可使趋近无穷大。谐振接地系统的基本运行特性也就由此确定。当调整消弧线圈是接地程度系数，相当于消弧线圈在谐振点运行，从理论上讲，当A相发生接地故障时，非故障相的对地电压恰好升高到线电压，同时I也恰好为零。故的最大值只能等于而不会超过.因此，谐振接地系统同样应当选用100%的避雷器。其工作条件较中性点不接地电网更有利。谐振接地系统与中性点不接地系统相比，因单相接地故障显著减小，同时非故障相的工频过电压又升高又稍有降低，而且也不存在中性点不稳定过电压等缺点，所以其基本运行特性明显优越。7.2.2消弧线圈如何使单相接地电弧自动瞬间熄灭消弧线圈如何使单相接地电弧自动瞬间熄灭1.消弧线圈的电感电流补偿了电网的接地电容电流，限制了接地故障电流的破坏作用，使残余电流的接地电弧宜于熄灭。2.当残流过零熄弧后，又能降低故障相恢复电压的初速度及其幅值，避免接地电弧的重燃，并使之彻底熄灭。由于接地故障电流的减小，有力的限制了接地电流和电弧的电动力，热效应和空气游离等的破坏作用，防止和减小了故障点形成残留性故障的概率，便于故障点介质绝缘的恢复强度很容易地超过故障相电压的恢复初速度。如此接地电弧得以彻底熄灭，补偿电网便在瞬间恢复了正常运行。7.2.3中压电网的内部过电压1）中性点不接地电网（1）电弧接地过电压。此种过电压可分为瞬间、间歇和稳定等三种。稳定电弧接地过电压系统接地电弧在短间隙稳定燃烧引起的，它和前两者不同的是作用时间长，可达数十分钟及以上。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书（2）配电变压器高压绕组接地谐振过电压。运行中的三相配电变压器，当高压绕组因匝间短路引起接地时不论高压熔断器是否熔断，均可产生谐振过电压。（3电压互感器铁芯饱和谐振过电压。此种过电压的产生源于高次谐波、工频和低分次谐波等三种原因。第一种在投入空母线时产生，幅值较高，可使母线和主变压器的绝缘闪络，以及电压互感器烧毁等。（4）电压互感器定相谐振过电压。此种过电压系电压互感器的电感与电网的三相对地电容发生谐振引起的。（5）单相接地时切空线路过电压。当电网发生单相接地故障时，此时若切空载线路，便可产生过电压，曾经引起过碳化硅避雷器的损坏和爆炸。只要避免这种操作方式，便可完全得到防止。2）中性点谐振接地电网在中性点经消弧线圈接地运行的电网中，上述（1）~（4）四种过电压均可得到有力的抑制，乃至完全消除。具体情况如下：（1）电弧接地过电压一般可限制到2.5~2.8，前者为自动消弧线圈，后者为传统消弧线圈；瞬间电弧接地过电压可降低到2.3；稳定电弧接地过电压，则很难产生。（2）配电变压器高压绕组接地谐振过电压，只要消弧线圈过补偿运行，便可得到有力的抑制。（3）电压互感器铁心饱和谐振过电压，只要电网中性点经消弧线圈接地运行，便可根除之。（4）利用电压互感器或配电网变压器直接在中压电网中进行定相时，引起的谐振过电压，只要消弧线圈过补偿运行，即可避免。（5）断线谐振过电压，只要消弧线圈过补偿运行，同样可以限制对绝缘无害的程度。自动跟踪补偿的消弧线圈，不是偏离谐振点运行，就是具有串联限压电阻，能够增强对此种过电压的限制作用。7.3谐振接地系统过电压及防止措施谐振接地系统和中性点不接地系统的许多过电压现象，归根结蒂是各种原因引起中性点位移电压升高而造成的。谐振接地系统过电压又分为很多类，包括谐振过电压、位移过电压和操作过电压。谐振过电压又包括线性谐振过电压和铁磁谐振过电压。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书7.3.1谐振过电压1、欠补偿断线过电压有一220/35kV枢纽变电站，35kV为补偿电网，由6回线路供给6个变电站，单相接地电容电流实测为40A，消弧线圈一台，补偿容量为2000kVA，运行在补偿电流为2号34A的分接头上。事故消弧线圈欠补偿运行，失谐度，电阻阻尼率d=3.5%。当枢纽变电站4号出线处发生单相断线时，引起4号变电站C相的阀型避雷器爆炸。断线时间较长，所以会造成绝缘闪络和非接地相的阀型避雷器的并联电阻长时间过电压涌流，而严重发热爆炸，引起了线路跳闸事故。防止措施：(1)防止断线过电压的措施，对于人工调谐的消弧线圈来说，就是采用过补偿的运行方式。将消弧线圈的分接头由原来的2号位置调到4号位置后，正常运行情况下的失谐度由20%相应的变为-10%。当4号变电站附近同样发生单相断线故障时，中性点位移便由原来的5,降低到1.8,仅及欠补偿运行时的36％，过电压事故自然使不会发生了。(2)对于自动跟踪补偿装置而言，由于在消弧线圈上串联(或并联)一只电阻的限压措施，所以不论补偿状态如何，均可有效地防止此种断线过电压事故的发生。(3)另一措施是当电源侧发生单相接地断线时，值班人员听到接地预告信号后，要及早处理故障或通知用户，不要等到2小时再去处理。2、共用消弧线圈过电压电网的两个独立运行部分的中性点补偿网络，特别是因检修的需要，当一台消弧线圈退出运行，就需将另一台消弧线圈接入,相当于在两台主变压器的中性点上共用一台消弧线圈，这是一种应用较为普遍的运行方式，这也是运方上采取的临时措施，见图。此时，在主变压器高、中压或中、低压侧的母联断路器断开运行的情况下，中性点被连通的两个独立运行部分，其中的任何一个发生单相接地故障时，便会产生过电压现象。过电压原因：当上述电网的任一独立部分(本实例以35kV为例，两台消弧线圈中，因检修停运一台，需要中性点相连)发生单相瞬时接地故障时，在另一个75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书健全电网的中性点上，便会同样出现与故障电网变压器中性点上相同的位移电压，并向时发出接地信号。如果配有微机接地选线装置，则可确定故障点所在的电网部分和出线部分；若为单相永久性接地故障，因不同的电网部分在正常运行中的工作频率不会完全相等，此时健全的电网部分便可能出现2的过电压。图7-1实例：35kV共用消弧线圈故障防止措施：此种过电压的防止措施十分简单，只要避免将一台消弧线圈同时接到两台变压器的中性点即可。当一台消弧线圈临时检修，为补偿接地故障时，运行部门可以暂时采用这一接线方式。不过，一旦母线绝缘监视电压表上出现上述电压现象时，则说明发生了单相永久性接地故障。若配备微机按地保护装置，自动或限时跳开故障线路，则此种过电压便会立即消失。3、定相过电压利用电压互感器或配电网变压器直接在中压电网中进行定相时，电网的示意接线图均可用图表示。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书图7-2在断路器两侧用TV定向时电路图（P为断路器，a,b为定向点）图中的中性点可接地也可不接地、也可谐振接地。在进行定相操作时，如果定相电压互感器或配电变压器的两端，分别跨接在图中两部分电网的同名相上，相当于电源电压等于零，故不论中性点接地方式如何以及回路数匹配得如何，均不会产生铁磁谐振过电压。若跨接在中性点谐振接地的两部分的异名两相之间，当两部分电网均为过补偿运行状态时，线电压虽同样作用，但回路均由电感构成，此时只会引起消弧线圈的异常动作，而不可能发生过电压事故。为了避免定相时过电压事故的发生，曾建议利用电阻定相杆进行定相，至今已被电力系统广泛应用。利用简易的火花定相法也是可行的。利用一段金属导线取代电压互感器进行定相，同相相碰时，不产生火花；异相相碰时，产生火花，由此便可判定相别。同时，如果仍要利用电压互感器定相，则应在其低压侧进行。不过，当被定相的部分电网三相对地电容较小时，应当避免在类似于架空线的条件下，突然投入中性点接地的三相电压互感器。否则，将可能产生电压互感器铁心饱和过电压。4、补偿电网中频差的过电压问题安徽某35kv线路，消弧线圈接在电源侧的主变压器上，当电源侧断路器两相开断后，负载变压器侧的铁磁谐振过电压达3.4倍以上。从此事故中可看出，空载变压器合闸引起的谐振过电压可达极高幅值，此外过电压的发展速度有时很慢，有时则很快，甚至在断路器各相的规程容许时延范围内，还能产生很高的过电压和造成事故。因我国电网内空载变压器合闸操作的机会很多，上述非同期合闸谐振现象应当引起我们足够重视，并应考虑采取相应的防范措施在超高压系统中，变压器的中性点因直接接地或经小电抗接地，中性点电位基本固定，所以电磁式TV饱和引起的谐振过电压等在超高压电网中不可能发生。但是，由于超高压电压等级高，输送距离长，往往装有并联电抗器，因而增加了产生谐振的可能性。主要有非全相切合并联电抗器引起的中、并联补偿网络的分频谐振、工频传递过电压以及空载线路合于发电机变压器组接线时引起的高频谐振等。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书从理论和实践出发，增加系统阻尼，是限制谐振过电压幅值最佳措施，如消弧线圈串接或并联一个电阻，或采用电阻接地方式，都能把过电压降至规程允许的范围之内。5、断线接地过电压一般来说，断线谐振过电压现象发生较多，而断线后又接地的谐振过电压现象则不多见，形成事故者更少。但也偶有发生，现举例说明如下。一个35kV的补偿电网，线路长度约为150km，消弧线圈因故没有投入，中性点暂时不接地运行。由于施工上的原因，个别地段的线路弧垂偏小，运行中导线又因振动而断股，加之在冬夜导线的张力明显增大，以致突然断线并接地后引起了谐振过电压事故。在此次事故中，造成了一台电压互感器烧毁，3台避雷器爆炸，以及多台避雷器动作等。事故发生后，一条35的线路的一相导线断线后在用户侧接地，故障点距用户变电所约5km.该变电所的变压器为3200kVA。由于事故发生在子夜，变压器基本上为空载在运行。在故障期间，用户变压器的响声异常，电压表的指针摆动，在无功功率表出现逆转现象，值班人员遂将该变压器退出运行，断开低压侧的断路器后，又将空载变压器投入，经过20分钟后，三相电压突然发生变化，下降到11kV，紧接着又降低至零，、电压表刻度满偏；不久，B相电压互感器绝缘击穿；片刻后，发电厂变压器中性点及B相出线的避雷器等相继发生爆炸，待用户变压器切除后，过电压随之消失。原因分析及对策：在电网发生断线接地故障的条件下，三相回路经简化后，可得出产生谐振过电压事故的等值回路。分析结果表明，谐振过电压是由电网的对地电容与用户的空载变压器的励磁电感串联谐振而引起的。电网的三相对地电容实测值为2.3,变压器的励磁特性曲线缺乏实测结果，藉助标准曲线，同时忽略回路的等值损耗电阻，利用图解法可得：中性点的稳态过电压为3.27，B相的稳态过电压可达4.27。该结果虽是近似值，但已足以说明问题，所以才有上述的严重后果。实际上，消弧线圈若不脱离运行状态，中性点过电压便会受到有力的抑制；当线路断线接地后，如果用户变压器带负荷运行，也可破坏谐振条件，过电压事故就不会发生了。为了防止产生各种类型的断线过电压，应当考虑采取如下一些措施：(1)加强线路的巡视和检修，及早发现导线的机械损伤，避免发生断线。(2)提高检修质量，保证断路器的三相同期动作，避免发生拒动。(3)不采用熔断器设备，避免非全相运行，或采用三相联动的负荷开关。(4)在中性点直接接地的电网中，操作时应将负载变压器的中性点临时接地。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书(5)如断路器操作后发现异常现象(异常响声、表计晃动等)，应立即复原和进行检查。(6)不将空载变压器长期接在线路上。(7)必要时在变压器的中性点上加间隙棒。(8)采用环网或双电源供电(适合消弧线圈装在终端站时)。(9)谐振电网采用过补偿可防止断线过电压。(10)尽量将消弧线圈装在电源侧，避免装在负荷侧。6、断路器非全相投入过电压运行部门在供电紧张需要拉闸限电时，应注意不使电网失去补偿。否则，在恢复送电时，可能由于断路器的非全相动作，引起谐振过电压事故。现以一个实例说明如下：我国一个放射形结构的补偿电网，主变压器66kV侧为三角形接线，唯一的一台消弧线圈，安装在一次变电所附近的二次变电所内。由于供电紧张，该电网曾常在低频率、低电压状态下运行。1976年6月15日，当装有消弧线圈的变电所在限电后恢复送电时，因线路的少油断路器B相拐臂折断，非全相合闸引起长时间的谐振过电压，先后使两台电压互感器烧毁，四支避雷器和两处中性点的避雷器爆炸等。事故前，66kV的母线分段运行，事故母线电网部分的电容电流为23A,小虎线圈过补偿运行，补偿电流为27A，失谐度.安装消弧线圈的变压器为16000kVA，该变压器带有合计容量约为6000kVA的多台空载配电变压器。当线路的少油第一合闸时，三相电压分别为:60kV、75kV、72kV，消弧线圈的动作电流为50A，此时主变压器的响声严重；紧接着，另一个二次变电所B相电压互感器烧毁，形成B相接地短路，继之发现运行母线的电压互感器喷油冒烟，遂将主变压器的66kV断路器跳开，使之退出运行，当重新投入主变压器的断路器后，谐振过电压事故再次发生，以致造成多台设备损坏事故。原因分析及防治措施：断路器的非全相动作虽然与断路器情况相似，但这次事故产生的原因却与一般的断线过电压事故不同。由于限电拉闸，将唯一一台消弧线圈连同线路及变压器一起退出了运行。当恢复送电时，又将三者同时投入。在断路器B相开路的情况下，简化三相电网可得到相应的等值回路。由于电网的对地电容与消弧线圈的非线性电感、变压器的励磁电感等形成了电压谐振，导致了这次严重过电压事故的发生。当损坏的电压互感器退出运行后，主变压器66kV侧的断路器再次投入时，因电网参数未变，谐振过电压再次出现，以致事故扩大，多处的避雷器发生爆炸。同时，由于6675 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书kV线电压三角形发生畸变，使安装消弧线圈的变压器低压侧的相序逆变，引起电动机反转等。若变压器带有负荷、等值回路的参数改变，过电压便会有所降低。实际上，这次断路器非全相投入引起的谐振过电压事故，是完全可以避免的。首先，拉闸限电时不能将消弧线圈退出运行而使电网失去补偿；其次，投入相关的断路器后，当电网出现谐振过电压时，就应当立即将其跳开，并检查其动作情况是否正常；第三，为避免非全相动作引起谐振过电压事故、断路应加装强跳装置，一旦出现非全相动作，继电保护令其迅速三相跳闸。三者任择其一，这次过电压事故就不会发生了。7.3.2操作过电压1、补偿电网中切除接地故障时引起的过电压在补偿电网中，当仅留有一条出线的变电站发生两相接地短路的条件下，断开该故障线路时，不论消弧线圈是过补偿还是欠补偿运行，也不论断路器三相动作是否同期，均会产生危险的过电压。此时相当于切除一台相当容量的L，根据过电压的理论，，消弧线圈的L值是一个常数，过电压的大小取决于通过消弧线圈的瞬间电流和断开出线的瞬时。当断开中性点带有消弧线圈的变压器，同时断路器三相动作严重不同期时，也可能出现危险的过电压。国内外的一些补偿电网曾因此发生过事故。分析结果表明，这与消弧线圈的安装位置选择不当有直接关系。例如，美国有一个44kV的补偿电网，消弧线圈欠补偿运行，当断开带两相接地故障的唯一线路时，曾引起变电所的母线对地闪络。当时两种看法。一种认为断开两相短路的唯一出线时，消弧线圈中储存的磁场能，在断路器断开的这一瞬间突然转化为电场能，对变压器、消弧线圈的绕组和母线的对地电容等充电，因而产生了很高的过电压。另一个解释是，消弧线圈有欠补偿状态下运行，因断路器三相动作不同期而产生谐振过电压。反事故措施：防止上述过电压的措施，首先是应当避免将消弧线圈安装在只有一路进出线的变电站。在电网的发展初期实在没有办法时，可利用避雷器进行保护。保护消弧线圈的避雷器，其灭弧电压必须不低于额定相电压的1.2倍，否则，在运行中动作后可能发生爆炸。当运行中需要手动操作时，应先将消弧线圈短接并接地．后进行断路器的操作，这样也是安全的。同样，当按有消弧线圈的接地变压器前有熔断器保护时相或两相熔丝断开也会发生上述截流过电压。因此禁止将消弧线圈连接到用熔断器保护的按地变压器。由于保护消弧线圈的避雷器能限制操作过电压，雨季节也不能退出运行。7.3.3位移过电压75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1、补偿电网正常运行时中性点位移过电压利用消弧线圈的电感电流补偿配电网的接地电容电流，使接地点的残流减小，降低故障相接地电弧的恢复电压上升速度，以致电弧能够自行熄灭，从而提高电网的供电可靠性。为了保证电弧能够可靠熄灭，一般要求消弧线圈的补偿接近于谐振状态，但当系统运行在谐振状态附近时，随系统参数的变化极易产生过高的谐振过电压，甚至发生母线上设备发展为“火烧连营”事故，严重地威胁着发电机、供电设备的安全。当三相负荷不平衡时，特别是路灯负荷的情况，往往会引起不对称度得明显升高。根据在一个中性点不接地运行的10kV电网中的实测结果，不对称度在白天时仅为1.4%；在夜晚带上全部路灯负荷后，便升高到21.1%。众所周知，此时采用中性点消弧线圈接地方式，中性点位移并必然大大升高，不仅会使消弧线圈异常动作，甚至可能引起过电压事故。2、地网电位升高过电压当电力变压器高压侧的中性点直接接地运行时，各种形式的接地短路故障引起短路电流，会使地网电位升高，在中压或低压侧的补偿电网中，均可能产生过电压。过电压产生的原因：有一发电厂，因外力原因造成110kV线路单相金属性接地短路，速断保护动作后故障线路瞬间跳间。与此同时，因地网电位瞬时升高而产生的过电压，引起了35kV补偿电网的消弧线圈异常动作。6.3kV发电机的中性点系不接地运行接地信号也同时发出指示。根据电网的实际情况可知，通过计算，该厂的110kV单相短路电流为，发电厂接地网的接地电阻按建设标准为考虑，故地网电位的瞬间值V，对于35kV电网来说，这相当于不对称电压突然升高。显然会引起消弧线圈的异常动作，接地故障电流和地网接地电阻越大，中性点位移电压就越高。不过，因过电压的幅值受到回路时间常数的限制，同时35kV的绝缘水平又相对较高，所以除消弧线圈异常动作外，一般不会发生其他问题。对于110kV及以上变电站，在母线或线路出口发生接地短路故障时，因母线的高频保护、差动保护或距离保护切除故障的时间较短，一般均不超过0.2s，因此，即使在失75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书谐度较小，过电压较高的情况下，振荡过程也不可能得到完全的发展，即随着接地故障的迅速切出，过电压的幅值会受到很大的限制。再者，高压线路接地短路电流注入地网时，以变压器中性点接地和故障点为中心，此两点的电位升高最大，在其四周则按指数函数快速递减，地中电气距离越长，衰减越显著。通常发电机距变压器中性点接地点较远，所以一般没有什么危险。特别是大型发电机，因额定电压和相应的绝缘水平较高，其安全性就更高了。到目前为止，尚未发现当中性点有效接地系统中发生单相接地故障时，引起大型发电机中性点经消弧线圈接地系统发生的异常现象。谐振接地系统过电压的产生是由于中性点位移电压升高而引起的。中性点经消弧线圈接地系统中的谐振过电压，通过改变其补偿方式，有的可以根除，有的也可以得到显著的抑制。随着自动消弧线圈的推广和应用，谐振过电压的危害大大降低。在谐振接地电网中，断线过电压现已无危险；对于定相过电压、断开两相接地短路过电压和共用消弧线圈过电压等，只要稍加注意便可完全防止。至于因压负荷而断开唯一装有消弧线圈的变压器时引起的谐振过电压，在加强管理后则是完全可以避免的。75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书附表1电气设备型号参数表断路器所在位置型号额定电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)500KV母线侧LW13-50050025004010040(kA)(3s)220KV母联侧LW2-220220250031.58031.5(kA)(3s)220KV主变压器侧LW2-220220250031.58031.5(kA)(3s)220KV出线侧LW2-220I22016004010040(kA)(3s)35KV出线侧LW8-35351600256325(kA)(4s)35KV主变压器侧LW8-35353150256325(kA)(4s)35KV母联侧LW8-353531500256325(kA)(4s)隔离开关500KV出线侧GW7-500/2500500250012550(kA)(3s)500KV主变压器侧GW7-500/2500500250012550(kA)(3s)220KV出线侧GW4-220D2206305020(kA)(4s)220KV主变压器侧GW7-220/2500220250012550(kA)(3s)220KV母联侧GW7-220/2500220250012550(kA)(3s)35KV出线侧GW4-40.5GW(D)35630520(kA)(4s)35KV主变压器侧GW4-40.5GW(D)35315012550(kA)(4s)35KV母联侧GW4-40.5GW(D)35315012550(kA)(4s)75 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书电流互感器所在位置型号额定电流比二次组合准确级短时热电流(kA)额定动稳定电流(kA)500kV主变压器侧LB1-500W12×750/1A5P/0.2TPY/TPYTPY/TPY0.52×25（3s）2×62.5500kV出线侧LB2-500W2750/1A0.250（3s）2×62.5220kV出线侧LCW2-200W22×200~2×600/1A0.2/0.5P/PP/P0.531.5(1s)80220kV主变压器侧LCLWB—2202×1250/1AB/B/B/0.240（4s）100220kV母联处LCLWB—2202×1250/1AB/B/B/0.240（4s）10035kV母线侧LCW—35250/1A0.5/30.56510035kV主变压器侧LZZBJ8-351600~3000/1A0.50.510P0.5160（1s）10035kV母联处LZZBJ8-351600~0.50.5160（1s）10075 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书3000/1A0.510P电压互感器位置型号额定电压准确级次及主二次绕组总负荷（VA）额定容量（uF）500kV线侧—0.005(H)0.10.2级/150VA0.5级/300VA0.005220kV侧—0.0075（H）0.10.2级/250VA0.5级/400VA0.007535kV侧JDJJ2—3535/0.1/0.10.5级/1501级/2503（3P）/50075 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书避雷器位置型号额定电压有效值（kV）系统额定电压有效值（kV）持续运行电压有效值（kV）波头1us陡波冲击残压峰值不大于（kV）8/20us雷电冲击波残压峰值不大于（kV）直流1mA参考电压不小于（kV）方波通流容量峰值2ms500kV4205003181170（20kA）1106（20kA）56520次（A）220kV200220146582（5kA）520（10kA）290150035kV513540.8154134600熔断器位置型号熔断电流（A）35kV侧RW10—350.575 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书短路点编号基值电压（kV）基值电流（kA）支路名称0s短路电流周期分量稳态短路电流0.2s短路电流短路电流冲击值（kA）全电流最大有效值（kA）标幺值有名值（kA）标幺值有名值（kA）标幺值有名值（kA）公式2.551.62d-15250.109500kV母线101.10101.10101.102.8051.872d-22300.251220kV母线7.5931.9067.5931.9067.5931.9064.867.873d-3371.5635kV母线5.919.225.919.225.919.2223.51114.936附表2短路电流计算结果表74 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书结论在将近12个周的毕业设计里，通过我的指导老师赵瑛老师的帮助以及电力教研室每位老师和同学们的帮助，我经过查阅各种文献资料，努力完成了我本次毕业论文500/220/35kV变电站电气部分初步设计（谐振接地系统过电压分析）。内容包括熟悉原始资料和变电站总体设计：电气主接线设计；所用电设计；短路电流计算；主要电气设备选择、校验；防雷及接地装置设计；配电装置设计以及谐振接地系统过电压分析。在本次毕业设计中，使我了解和熟悉了变电站电气部分的设计步骤及相关理论、获得变电站电气部分的设计技能；同时了解到谐振接地系统中过电压现象的产生主要是各种原因引起的中心点位移电压升高造成的。中性点经消弧线圈接地的系统中的谐振过电压，通过改变或控制补偿状态，有的可以消除，其他的同样也可受到显著的限制。这次毕业设计，是对大学四年所学知识的巩固与运，使我四年所学得到了一次总的复习和补充，并所学知识运用到实际的工程中，使我们加深了对所学专业知识的理解。77 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书参考文献[1]姚春球．发电厂电气部分．北京．中国电力出版社．2004年[2]熊银信．发电厂电气部分．4版．北京．中国电力出版社．2009年[3]范锡普．发电厂电气部分．2版．北京．水利电力出版社．1995年[4]曹绳敏．电力系统课程设计及毕业设计参考资料．北京．中国电力出版社．1995年5月[5]弋东方．电力工程电气设计手册（电气一次部分）．北京．水利电力出版社．1989年12月[6]黄纯华．发电厂电气部分课程设计参考资料．北京．中国电力出版社．1998年[7]卓乐友．电力工程电气设计200例．北京．中国电力出版社．2004年[8]电力工业部西北电力设计院．电力工程电气设备手册电气一次部分．中国电力出版社．1989年[9]陈跃．电气工程专业毕业设计指南电力系统分册．北京．中国水利水电出版社．2003年[10]马永祥．发电厂变电所电气部分．4版．北京．北京大学出版社．2010年[11]要焕年．谐振接地系统．2版．北京．中国电力出版社．2000年[12]平绍勋．电力系统内部过电压保护及实例分析．北京．中国电力出版社．2006年[13]国家电网公司500(330)kV变电站典型设计工作组．国家电网公司500kV变电站典型设计．北京．中国电力出版社．2005年[14]ThorHenriksen.Maximumlightningovervoltagealongacableduetoshieldingfailure.SINTEFEnergyResearch,N-7465Trondheim,Norway.Availableonline29September2006[15]LotharFickert.RESONANTGROUNDEDGRIDS–QUOVADIS.20thInternationalConferenceonElectricityDistributionPrague,8-11June2009[16]L.Ganesan,M.JoyThomas.Studiesontheinfluenceofcoronaonovervoltagesurges.ElectricPowerSystemsResearch53(2000)97–10377 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书谢辞在本科学习期间，我得到了无数老师和同学的无私帮助，正是因为他们的帮助，才使我能够学有所成，在此，我要对他们表示衷心真挚的感谢。首先，感谢我的指导老师赵瑛教授。赵老师高尚的人格、严谨的治学态度和渊博的学识令我折服，我从她身上学到的不仅仅是做学问的方法，还有为人的道理。尽管工作繁忙，她还时常关心我的学习、工作和生活，给我以关怀、鼓励和鞭策。对此，学生终生难忘。同时感谢在毕业设计期间同学们的帮助，他（她）们在设计说明书写作、研究和算法实现方面给我了诸多建议，令我受益匪浅。尤其是在设计说明书写作的语言和组织方面给了我很多帮助，在此深深地感谢。感谢所有帮助关心过我的老师，他们使我不断成长。感谢所有情同手足的同学们，他们给了我无限的帮助和无尽的欢乐。最后要感谢我的家人，他们的关心、支持与鼓励是我不竭动力的源泉。希望我的设计、工作可以让所有关心、爱护我的师长、同学、同事、朋友和家人感到满意和安慰。77'