110KV降压变电站的设计 79页

'110KV降压变电站的设计摘要随着社会的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳定性，可靠性和持续性。然而电网的稳定性，可靠性，持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠，操作灵活，经济合理，扩建方便。出于这几个方面的考虑，本论文设计了一个降压变电站，此变电站有三个电压等级：高压侧电压为110kV，有4回进线，中压侧电压为35kV，有8回出线，2回备用，低压侧电压为10kV，有10回出线，2回备用。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择两台SFSZ9-63000/110主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型，设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单，方便，经济合理，具有扩建的可行性和改变运行方式时的灵活性，使其更加贴合实际，更具现实意义。关键字：降压变电站设计电气主接线短路电流计算3 ABSTRACTwiththedevelopmentofsociety,people"srequirementfortheelectricitysupplyismoreandmorehigh,especially,thestabilityofelectricity,thecredibilityofelectricity,thekeepofelectricityHowever,thestabilityofpowergrid,thecredibilityofpowergrid,thekeepofpowergridbedecidedbythereasonabledesignandallocationoftransformersubstation.Atypicaltransformersubstationmodelberequestedtohavereliableelectricequipments,operatevividly,reasonableeconomy,extendconveniently.Proceedfromthisseveralconsiderations,IdesignaStep-downsubstation,thisStep-downsubstationhasthreeelectricvoltagegrades:Thehighvoltagesideisa110kV,whichhave4enteredlines,theintermediatesidevoltageis35kV,thereis8outlinesand2sparelines,thelow-pressuresidevoltageis10kV,thereis10outlinesand2sparelines.Tothereasonablechooseofthemainequipmentsinthetransformersubstationatthesametime.ThedesignchoosestwoSFSZ9-63000/110lordtransformers,otherequipments,suchstationtransformer,Circuitbreaker,insulationswitch,Currenttransformer,HighVoltagefuseandRelayprotectiondeviceetc.accordingtoconcretelyrequirementtochoosetype,designandinstall,hardlytrytoattaincirculatecredibility,operatesimplyandconveniently,reasonableeconomy,havepossibilityandvividlychangestocirculatewayofextension,makeitmoresticktomatchphysically,haverealisticmeaningmore.Keywords:Step-downsubstationdesignthemainelectricalwiring3 Short-circuitcurrentcalculation3 论文目录 1.设计任务书1.1变电所的规模本次变电所设计为一次区域性变电所，供给附近地区的工业，农业，和居民用电。本期工程一次建成，设计中留有扩建的余地。考虑到实际情况，先建35KV出线8回，2回备用，10KV侧10回出线，2回备用。1.2变电所的基本数据（1）110KV侧基本数据共4回进线，分别通过双回路与系统S1和S2相连，S1对本所110kV母线的短路容量为1500MVA，S2对本所110kV母线的短路容量为1200MVA；（2）35kV侧基本数据35kV的负荷数据如下(表1.1)，其中一级负荷30%，二级负荷50%，三级负荷20%。最大负荷利用小时数为5000小时，同时率为0.8，线损率5%。表1.135kV的负荷数据负荷名称最大负荷（kw）功率因数回路数出线方式长度（km）机床厂80000.92电缆线10化工厂50000.852架空线15食品厂28000.851电缆线8造纸厂60000.92架空线20纺织厂45000.851架空线12（3）10kV侧基本数据3 10kV侧出线共计10回，均为电缆线，每回负荷1800kVA，均为三级负荷，负荷功率因数为0.8，最大负荷利用小时数5000h。（4）站用负荷站用负荷如下(表1.2)所示表1.2站用负荷数据序号名称额定容量（kW）功率因数安装台数工作台数备注1污水泵350.8511周期性2空压机5.50.911经常性3空调2.50.822经常性4蓄电池及装置通风30.8533周期性5交流焊机100.611周期性6检修间120.811经常性7办公设备0.50.8544经常性8照明20经常性9生活水泵8经常性10采暖及其他15周期性1.3自然条件3 所址位于平原，无污秽，土壤电阻率400Ω.m。年最高气温39摄氏度，年最底气温-7摄氏度，年平均气温18摄氏度主导风向夏南，冬西北，最大风速20m/s1.4设计应解决下列问题（1）变电站的总体分析（2）负荷计算（3）选择变压器的台数、型号、参数。（4）电气主接线设计。拟定2~3个主接线方案，进行技术和经济技术比较，选择电气主接线方案。（5）计算短路电流。短路计算条件的确定原则和计算结果，写入正文。短路计算的过程，写入计算书。（6）高低压电气设备的选择。各电气设备的选择和校验步骤，最后确定的设备型号，列表显示主要参数的铭牌值，写入正文。各电器设备选择和校验计算过程写入计算书。（7）继电保护装置。3 2.变电站的总体分析2.1背景和意义变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的重要环节，起着变换和分配电能的作用。110kV区域降压变电所是电网建设和电网改造中非常重要的技术环节，所以做好110kV变电所的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110kV变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射，无线电干扰和噪声等环保问题，电能质量等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素，这已经违背了我国的可持续发展战略。所以110kV变电所需要采用节约资源的设计方案，要克服通信干扰和噪声，既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单，资源再利用率高的要求。110kV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，110kV变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，110kV变电所应从电力系统整体出发，力求电气主接线简化，配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置，节约资源、安全环保的设计方案。基于此，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的110kV变电所为目的，从负荷计算，主接线形式确定，设备选择和配电装置等方面提出了设计思路。75 2.2工程概况根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建设变电所的必要性，然后通过对拟建变电站的概括及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及所用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，然后根据短路电流及冲击电流进行相关的校验，从而完成了110kV降压变电所的设计，并力求在可靠性的前提下，做到运行操作简便，运行灵活，经济合理。75 论文负荷计算及主变压器选择3.负荷计算及主变压器选择3.1负荷计算变电所进行电力设计的基本原始资料是根据各用电负荷所提供，但往往这些统计是不齐全的，所以在设计时必须考虑5到10年的负荷增长情况并如何根据这些资料正确估计变电所所需要的电力，电量是一个非常重要的问题。负荷计算直接影响着变压器的选择，计算负荷是根据变电所所带负荷的容量确定的，预期不便的最大假想负荷。这个负荷是设计时作为选择变电所电力系统供电线路的导线截面，母线的选择，变压器容量，断路器，隔离开关，互感器额定参数的依据。计算方法：根据原始资料给定的有功功率P，功率因数，根据以下公式计算出负荷。计算有功功率：(3.1)计算无功功率：（3.2）计算视在功率：（3.3）式中为某电压等级的计算负荷为同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）为需要系数75 论文负荷计算及主变压器选择为该电压等级电网的线损率，一般为5%。P、为各用户的负荷和功率因数。经查表可知：机床厂的需要系数为1.1；化工厂的需要系数为1.2；食品厂的需要系数为0.9；造纸厂的需要系数为0.85；纺织厂的需要系数为1.5；(1)35kV侧负荷:机床厂2回：化工厂2回：食品厂1回：造纸厂2回：纺织厂1回：75 论文负荷计算及主变压器选择35kV视在功率：(2)10KV侧负荷：由于10kV侧无法得知其需要系数，所以使用以下公式计算：(3.4)式中为某电压等级的计算负荷为同时系数（35KV取0.9、10KV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）为该电压等级电网的线损率，一般为5%。P、为各用户的负荷和功率因数。由以上公式计算，得：该变电所的总负荷量为：3.2主变压器的选择75 论文负荷计算及主变压器选择变电所主变压器容量的选择一般应按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，对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在设计负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。对于一般变电所，当一台主变停运时，其余变压器的容量应满足全部负荷的70%-80%，在目前实际的运行情况的变电所中，一般均是采取两台变压器互为暗明备用的并联运行。变压器容量首先应满足在下，变压器能够可靠运行。对于单台：(3.5)对于两台并联运行(3.6)(3.7)(3.8)变压器除满足以上要求外还需要考虑变电所发展和调整的需要。并考虑5-10年的规划，并留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。根据现实运行的经验，一般是采用两台变压器互为备用，对于两台互为备用并联运行的变压器，变电所通常采用两台等容量的变压器，单台变压器容量视它们的备用方式而定：暗备用：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的50%。此时，变压器的容量应按变压器最大负荷的70%选择，其有显著的优势：1.正常情况下，变压器的最大负荷率为70%，符合变压器经济运行并留有一定的裕量。75 论文负荷计算及主变压器选择2.若一台变压器故障，另一台变压器可以承担全部最大负荷下(过负荷40%)继续运行一段时间。这段时间完全有可能调整生产，切除不重要负荷，保证重要负荷的正常供电。这种暗设备的运行方式具有投资省，能耗小的特点，在实际中的到广泛应用。明设备：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时两台变压器按最大负荷器负荷率为100%考虑，较暗备用能耗较大，投资大，故在实际中不常采用。变压器选择方法：根据负荷计算出，由于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单台变压器容量按选择，并考虑5-10年规划，留有5%的发展余地。(3.9)可知所选择的变压器容量即可。考虑两台主变压器互为暗备用，单台容量按计算容量的80%选择。考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量。所以选择的变压器容量大于59245.69kVA即可。所以本设计选用两台SFSZ9-63000/110型变压器。其技术参数如下(表3.1)：表3.1SFSZ9-63000/110型变压器技术参数75 论文负荷计算及主变压器选择型号额定容量kVA高压kV中压kV低压kVSFSZ9-63000/11063000110±8×1.25%3538.56.36.6空载损耗kW负载损耗kW空载电流%短路阻抗%连接标号538700.35高-中10.5高-低17-18中-低6.53.3所用变压器选择所用负荷如下(表3.2)所示：表3.2站用负荷数据序号名称额定容量（kW）功率因数安装台数工作台数备注1污水泵350.8511周期性2空压机5.50.911经常性3空调2.50.822经常性4蓄电池及装置通风30.8533周期性5交流焊机100.611周期性6检修间120.811经常性7办公设备0.50.8544经常性8照明20经常性9生活水泵8经常性10采暖及其他15周期性站用负荷的计算由以下公式得出：75 论文负荷计算及主变压器选择(3.10)式中为某电压等级的计算负荷为同时系数（35KV取0.9、10KV取0.85、35KV各负荷与10KV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）为该电压等级电网的线损率，一般为5%。P、为各用户的负荷和功率因数。由公式(3.10)计算得：污水泵：空压机：空调：蓄电池及装置通风：交流焊机：检修间：办公设备：75 论文负荷计算及主变压器选择照明：生活水泵：采暖及其他：根据负荷计算所用负荷为130.59kVA，则所用变压器可以选择容量为150kW的变压器，根据查询选择上海乘胜电气有限公司生产的SKB-SG-10kVA,380V/220V型变压器。主要技术参数1、输入电压：额定电压±10%2、输出电压：额定电压+5%（空载）3、效率：≥95%4、波形失真：无附加波形失真5、功能：具有输入电压、输出电压、电流等指示6、保护：具有过流保护7、可长期连续长期无人值守工作8、绝缘电阻：≥50MΩ75 论文负荷计算及主变压器选择9、电气强度：工频正弦电压2000V历时一分钟无击穿及闪络现象10、过载能力：二倍的额定电流，维持一分钟。75 4.电气主接线设计电力系统是有发电厂，变电所，线路基用户组成。变电所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，而主接线代表了变电所的电气部分的主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电所设计的首要部分。关系着电力系统的安全和稳定，灵活经济运行。由于电能生产的特点是：发电，变电，输电，用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏也影响工，农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须在满足国家经济政策的前提下处理好各方面的关系，全面分析有关因素，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠。同时，主接线是保证电网安全可靠，经济运行的关键，是电气设备布置，选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。4.1设计原则应该根据变电所在电力系统的地位和作用。首先应该满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量，本期建设规模，进出线回路数，供电负荷的重要性，保证供电平衡，电力系统线路容量，电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定，应该满足可靠性，灵活性，经济性的要求。4.2主接线的设计要求1、可靠性：(1)断路器检修时，能否不影响供电。(2)线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回路数和时间长短，及能否保证对重要用户的供电。(3)电所全部停电的可能性。(4)满足对用户的供电可靠性指标的要求。75 2、灵活性(1)调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式及特殊运行方式下的调度要求。(2)检验要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对及其用户的供电。(3)扩建要求。应该留有发展余地，便于扩建。3、经济性(1)投资省；(2)占地面积小；(3)电能损失小。4、操作应尽可能简单、方便电气主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，造成不必要的停电。5、应具有扩建的可能性，由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主接线时，应考虑有扩建的可能性。4.3方案比较(1)主接线方案的可靠性比较：110kV侧：方案一：采用单母线分段接线如下(图4.1)所示：主要优缺点：1)当母发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作。2)对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电。3)一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统发电量，并使该段回路供电的用户停电。75 4)任一出线的开关检修时，该回路必须停止工作。5)当出线的开关检修时，该回线路必须停止工作。图4.1单母线分段接线方案二：采用双母线接线如下(图4.2)所示：主要优缺点：1)检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电；2)检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；3)工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；4）可利用母联开关替出线开关；5)变于扩建；6)双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资，占地面积较大，运行中需要隔离开关切断电路，容易引起误操作7)经济性差75 图4.2双母线接线35kV侧：方案一：单母线分段接线如下(图4.3)所示：主要优缺点：1)当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；2)对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同的分段上，以保证对重要用户的供电；3)当一段母线发生故障时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电；4)任一出线的开关检修时，该回路线必须停止工作；5)当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。75 图4.3单母线分段接线方案二：单母线分段带旁路接线如下(图4.4)所示：主要优缺点1)检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；2）当任一母线故障检修时，旁路母线只可代一回线路运行；3)本段母线上其它线路需停运将隔离开关运行倒闸操作；4)容易发生误操作.75 图4.4单母线分段带旁路母线10kV侧：方案一：单母线分段接线如下(图4.5)所示：主要优缺点：1)母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；2)对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；3)当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电；4)任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；5)当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。75 图4.5单母线分段接线方案二：单母线接线如下(图4.6)所示：主要优缺点;1）具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资小等优点。2)但当母线或母线侧隔离开关故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作；3)当母线发生短路时买所有电源回路的断路器在继电保护中自动跳闸，因而造成母线电压失压全部停电，检修任一电源或母线路的断路器时，该回路必须停电。75 图4.6单母线接线(2)两种接线方案的经济性比较将两种方案主要设备比较列如下(表4.1)所示：表4.1两种接线方案的经济性比较项目方案主变压器(台)110kV断路器(台)110kV隔离开关(个)35kV断路器(台)35kV隔离开关(个)10kV断路器(台)10kV隔离开关(个)一251211241128二251812351026从表上可以看出，110kV方案一比方案二少6个隔离开关，35kV方案一比方案二少一台断路器，10kV方案一比方案二少一台断路器，12个隔离开关。所以说方案一比方案二投资少。主线方案的确定：75 对方案一，方案二的综合比较列如下(表4.2)所示，对应它们的可靠性，灵活性和经济性，从中选择一个最终方案。75 表4.2两种方案的综合比较方案项目方案一方案二可靠性1、简单清晰，设备少2、35kV母线故障或检修时不会导致该母线上所带回路出现全停。3、任一主变或110kV线路停运时，均不影响其他回路的运行。4、10kV可以对重要用户实现从不同的两个电源供电，保证了在故障时不间断供电。5、各电压等级有可能出现全部停电的概率不大。6、操作简单，误操作的几率小1、简单清晰，设备多2、35kV母线检修时，旁路断路器要代该母线上的一条线路，给重要用户供电，任一回路断路器检修或故障，均不需要停电。3、任一主变或110kV线路停运时，均不影响其它回路。4、10kV母线故障或检修时，容易造成所有连接在母线上的回停运。5、全部停电的几率很小。6、操作相对复杂，无操作机率大。灵活性1、运行方式简单，调度灵活性强2、便于扩建和发展1、运行复杂，操作繁琐，特别是35kV部分。2、便于扩建和发展经济性1、高压断路器少，投资相少。2、占地面积相对小1、设备投资比方案一相对多2、占地面积相对大。75 4.4电气主接线方式的选择原则(1)在6-10kV配电装置中。出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母线分段接线。当短路电流较大，出线回路数较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可以采用双母线接线。(2)在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线，当出现回路数为4-8回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多，出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可以采用双母线接线。(3)110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数3-4回时，采用单母线分段接线。通过主接线涉及原则及以上的比较，经济性上方案一优于方案二，在可靠性上方案二优于方案一，灵活性上方案二不如方案一。该变电所为降压变电所，110kV母线无穿越功率，单母线分段接线优于双母线。又因为35kV及10kV负荷为工农业生产及城乡生活用电，在供电可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，现在35kV及10kV全为SN或真空断路器，停电检修的几率极小，再加上电网越来越完善，双电源供电方案的实施，方案一在可靠性上完全可以满足要求，经综合分析，决定选择方案一为最终方案，即110kV系统采用单母线分段接线，35kV系统采用单母线分段接线、10kV系统为单母线分段接线。75 5.短路电流计算5.1短路电流计算的目的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，需要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，需要全面的短路电流计算。3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4、设计接地装置时，需用短路电流。5、在选择继电保护和整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5.2短路电流计算的一般规定1、计算的基本情况①系统中所有电源均在额定负荷下运行。②短路发生在短路电流为最大值的瞬间。③所有电源的电动势相位角相同。④应考虑对短路电流值有影响的所有元件。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应该是最大运行方式，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：按该设计规划容量计算。4、短路种类：均按三相短路计算。5、短路计算点：在正常运行方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。75 5.3短路电流计算根据系统图做等效电路图如下(图5.1)所示:图5.11、用近似法取基准容量。取基准电压，。。所以各电抗标幺值的计算如下(1)系统的电抗标幺值75 (2)三绕组变压器的电抗标幺值短路电流的百分比为:故各绕组的电抗标幺值为：由于所以将图1简化如下(图5.2)所示：75 图5.22、系统最大运行方式下本变电所并列运行时短路电流计算(1)两台变压器同时运行。①当系统K1点发生短路时系统向110kV侧K1点提供的短路电流冲击电流②当系统K2点发生短路时系统向K2点提供的短路电流，当系统的K2点短路时系统的电源到K2的电抗可以做以下的等效，如下(图5.3)所示：75 图5.3为图2中并联的等效电阻。为短路的等效电抗所以所以K2点的短路电流③当系统K3点发生短路时系统向K3点提供短路电流，K3短路时系统电抗做如下等效图，如下(图5.4)所示：75 图5.4为图2中并联的等效电阻。为K3短路的等效电抗。所以所以K3短路时的短路电流(2)变压器一运一备当系统一运一备此变电站系统可以做如下(图5.5)等效75 图5.5①当系统K1点发生短路时，系统向110kV侧K1点提供的短路电流冲击电流②当系统K2点发生短路时，系统向K2点提供的短路电流，当系统的K2点短路时系统的电源到K2的电抗冲击电流75 ③当系统K3点发生短路时，系统向K3点提供短路电流表5.1短路电流运算结果主变压器运行方式短路点最大运行方式短路电流kA冲击电流kA两台并列运行K18.3322.38K27.4119.91K318.0348.44一运一备K18.3322.38K24.3211.61K31026.8775 6.高压电气设备的选择6.1选择条件电气设备及母线选择是变电所设计及的主要内容之一。正确选择电气设备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。在进行电气设备选择时，应根据工作实际情况，在保证可靠性的前提下，积极稳妥地采用新技术并注意节省选择合适的电气设备。其基本要求是：电气设备要能可靠地工作，必须按正常的工作条件选择，并按短路状态来校验动热稳定。选择电气设备和母线的主要技术条件：1、电压，其允许的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电网电压：2、电流。其长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流：3、机械载荷：电气设备的机械载荷安全系数由厂家提供，机械载荷需满足安装要求。4、短路稳定条件：导线或电气设备的动、热稳定性及设备的开断电流，可按三相短路验算。当单相、两相接地较三相短路严重时，应按严重情况验算。5、绝缘水平：在工作电压及过电压的情况下，其内、外绝缘应保证必要的可靠性，电气设备的绝缘水平应符合国家标准的规定。6、按当地环境条件校验电气设备，在选择电气设备或导体时要考虑设备安装地点的环境条件，如：温度、日照、风速、冰雪、相对温度、污秽、海拔、雨量，并根据环境条件校验。75 7、校验电气设备的热稳定和开断能力时，要必须确定短路计算时间，验算热稳定的计算时间为继电保护时间和相应断路器全开短路时间之和。，(6.1)式中:—继电保护时间—断路器全开断时间—断路器的固有分闸时间—灭弧时间6.2母线的选择与校验本设计的母线按最大工作电流选择：即最大持续工作电流要小于等于在该温度下的导体的长期允许载流量与实际环境温度的修正系数K之积。即最大持续工作电流与所选择导线类型在相应的最大负荷利用小时数下的经济电流之比。按热稳定校验确定母线的最小截面积：,(6.2)式中：—为短路电流的非周期分量—短路电流周期分量—为所选择导线的热稳定系数。75 如果计算出的小于所选择的导线截面积即满足热稳定要求。动稳定校验：(6.3)(6.4)(6.5)(6.6)(6.7)式中：W—截面系数—母线单位条间应力—母线短路冲击电流S—相间距离取1.2mL—绝缘子跨距取1m—截面系数1、110KV母线的选择与校验(1)按最大工作电流选择导线截面积S根据实际的运行情况，110kV母线在室外一般采用钢芯铝绞线，由相关的电气手册，LGJ钢芯铝绞线的长期载流量均是在环境温度为75 时的载流量，当环境温度为时：温度修正系数：，由，可知：初选导线为：LGJ-185型钢芯铝绞线,查表得。,满足要求。(2)热稳定校验因此满足热稳定要求。2、35kV侧母线的选择与校验(2)按最大工作电流选择导线截面S初选导线为：(单条矩形)，查表得(2)热稳定校验：75 因此满足热稳定要求。(3)动稳定校验母线采取水平排列平放，则：相邻支柱间跨距取L=1.5m。相间母线中心距离取a=0.25m满足动稳定要求。3、10kV侧母线的选择与校验(1)按最大持续工作电流选择母线截面初选型号为：矩形铝母线。查表得。满足要求(2)热稳定校验：75 满足热稳定要求。(3)动稳定校验母线水平排列平放，则相邻支柱间跨距取L=1.5m相邻母线中心距离取a=0.25满足动稳定要求。6.3互感器的选择互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，互感器将大电流、高电压按比例变成小电流、低电压，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。1、电流互感器的选择种类和形式的选择：如根据安装地在屋内外和其安装形式(穿墙式，支持式，装入式等)当电流小于400A时选用一次绕组多匝式，以提高准确度。一次回路额定电压、电流的选择：,(6.8)为了提高准确精度，所选电流互感器尽量与相近。(1)110kV侧电流互感器的选择75 额定电压：额定电流：查表，选用LCD-110-(50~100)-(300~600)/5型，如(表6.1)所示：表6.1LCD-110-(50~100)-(300~600)/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数1级3级二次负荷倍数LCD-110(50-100)-(300-600/5)D1.220.8307515011.241.215因为，，所以(2)35kV侧电流互感器的选择额定电压：额定电流：查表，选用型，如下(表6.2)所示：75 表6.2LCWDL-70~600/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷()10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级二次负荷()倍数LCWDL-350.575135D215因为，，所以(3)10kV侧电流互感器的选择额定电压：额定电流：查表，选用LBJ-10-2000-6000/5型，如下(表6.3)所示：表6.3LBJ-10-2000-6000/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合精准度二次负荷()10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级3级LBJ-102000-6000/50.5/D11/DD/D0.52.4<10509012.4<10D4.0因为，，所以75 2、电压互感器的选择(1)110KV侧电压互感器的选择①一次电压:②二次电压:③准确等级：1级查表，选择JCC-110型，如下(表6.4)所示：表6.4JCC-110技术参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)1级3级单相JCC-110110000/10050010002000(2)35kV侧电压互感器的选择①一次电压:②二次电压：③准确等级：1级查表，选择JDJ-35型，如下(表6.5)所示：75 表6.5JDJ-35技术参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级单相JDJ-3535000/1001502506001200(3)10kV侧电压互感器的选择①一次电压:②二次电压:③准确等级：1级查表，选择JDZ-10型，如下(表6.6)所示：表6.6JDZ-10技术参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级单相JDZ-1010000/100801503005006.4断路器与隔离开关的选择断路器是变电所中的重要的开关器件，具有灭弧装置，能够断开短路电流和负荷电流，其母线、变压器及线路的保护元件。75 断路器的种类和型式选择：按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器，压缩空气断路器，六氟化硫断路器，真空断路器，随着开关技术的发展，现在变电所一般采用六氟化硫断路器和真空断路器，而油断路器基本上被淘汰。额定电压和电流的选择,(6.9)式中：—电网额定电压—设备的额定电压—电气设备的额定电流—电网的最大负荷电流开断电流的选择：高压断路器的额定开断电流不应小于实际开断瞬间电流周期分量。当断路器的较系统短路电流大很多的时候，简化可用，为电路的有效值。短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流的安全。断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值，即短路动稳定和热稳定校验，，为稳定电流，为断路器热稳定电流，ｔ为稳定时间。75 隔离开关是发电厂。变电所常用的开关器件，它与断路器配套使用，但隔离开关不能用来接通或开断短路电流和负荷电流，其主要功能是：隔离电压，检修时使检修设备与电源隔离，以确保检修安全，倒闸操作，投入设备用母线或旁路母线以改变运行方式，常用隔离开关和断路器协同完成。分合小电流，因隔离开关具有一定的分合小电流和电容的能力，可以用来分合避雷器。电压互感器，空载母线等。隔离开关与断路器相比，额定电压，额定电流选择及短路动，热稳定校验项目相同，但是由于隔离开关不能够开断、接通短路电流，故不需要进行断开电流和关合电流的校验。6.5主要电气设备的选择与校验1、断路器和隔离开关的选择与校验断路器的选择条件：额定电压：(6.10)；额定电流：(6.11)；额定开端电流：(6.12)；额定短路关合电流：(6.13)热稳定：；(6.14)(6.15)①110KV侧的断路器选择如下75 查断路器型号表。110kV侧断路器初选型号为SW-110，比较下(6.7)所示：表6.7SW-110各项目比较项目设备参数条件计算值额定电压110kV110kV额定电流1000A172A开断电流18.4kA8.33kA热稳定额定关合电流55kA22.38kA根据上表对比可知所选择送我SW-110断路器完全符合情况。110kV侧隔开关的选择，查看隔离开关型号表，初选GW-110/600，比较如下(表6.8)所示：表6.8GW-110/600各项目比较项目设备参数条件计算值额定电压110kV110kV额定电流600A172A热稳定额定关合电流50kA22.38kA根据上表对比可知所选择的GW-110/600隔离开关完全符合情况。75 ②35KV侧断路器的选择如下查断路器型号表。35kV侧断路器初选为SN10-35Ⅰ断路器。比较如下(表6.9)所示：表6.9SN10-35Ⅰ各项目比较项目设备参数条件计算值额定电压35kV35kV额定电流1000A541A开断电流16kA5.67kA热稳定额定关合电流45kA15.24kA根据上表对比可知所选择的断路器SN10-35Ⅰ完全符合情况。35kV侧隔离开关的选择，查看隔离开关型号表初选为GN2-35T/600，比较如下(6.10)所示：75 表6.10GN2-35T/600各项目对比项目设备参数条件计算值额定电压35kV110kV额定电流600A172A热稳定额定关合电流64kA22.38kA根据上表对比可知所选择的隔离开关GN2-35T/600型完全符合情况③10kV侧断路器的选择如下查断路器型号表。10kV侧断路器初选为SN-10Ⅲ型断路器。比较下(表6.11)所示：表6.11SN-10Ⅲ各项目比较项目设备参数条件计算值额定电压10kV10kV额定电流2000A1894A开断电流40kA13.4kA热稳定额定关合电流125kA36.03kA75 根据上表对比可知所选的断路器SN10-10Ⅲ完全符合情况。10kV侧隔离开关的选择，查看隔离开关型号表，初选为GN2-10/2000比较如下(表6.12)所示：表6.12GN2-10/2000各项目比较项目设备参数条件计算值额定电压10kV1OkV额定电流2000A1894A热稳定额定关合电流85KA36.03kA根据上表对比可知所选的隔离开关GN2-10/2000型完全符合情况。75 7.继电保护的配置7.1变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，油箱内部故障包括相间短路，组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正常工作状态，根据DL400-91《继电保护和安全起动装置技术规程》的规定，变压器应装设以下保护：(1)瓦斯保护：为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油而降低，对0.8MVA及以上油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装置设瓦斯保护。(2)纵差动保护或电流速段保护为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300kVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000kVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为63000kVA以上时。电流速断保护适用于100kVA以下的变压器，切其过电流保护的时限大于0.5S时。(3)外部相间短路时，应采用的保护：75 过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；负序电流及单相式低电压启动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器；阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用两种保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。(4)系统外部接地短路时，应采用的保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。对自耦变压器和高中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应该增设零序方向元件。当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器(低压侧有电源)仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护等。(5)过负荷保护对400kVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。(6)过励磁保护对400kVA及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。本设计所选变压器容量为63000kVA，根据以上保护原则，可装设以下保护：(1)装设反应内部短路和油面降低的瓦斯保护。75 (2)装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护。(3)装设反应变压器外部相间短路和内部短路的反备保护的过电流保护。(4)装设零序电流保护以反应大接地电流系统外部接地短路。(5)装设过负荷保护以防止变压器过负荷。(6)装设过励磁保护反应变压器过励磁。7.2母线保护母线保护是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。根据有关规程规定，以下情况应装设专用母线保护：1、发电厂和变电所的220~500kV电压的母线，应装设能快递有选择地切除故障的母线保护，并考虑实现保护双重化。2、110kV单母线，重要发电厂或110kV以上重要变电所的35~66kV母线，根据系统稳定要求，需要快速切除母线上的故障时。3、35~66kV电力网中主要变电所的35~66kV母线双母线或分段单母线需要快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。对母线保护的要求是：必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化：接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。75 按构成原理的不同，母线保护主要有安全电流差动保护、电压差动母线保护、具有比特率动特性的电流差动保护。根据以上原则，配合本设计电气主要线特点，结合其站的重要性，以线路(电源线)的后备保护，方向零序Ⅱ段，距离Ⅱ段作为母线故障的保护，而不专门配置母差保护。7.3线路保护根据35kV侧电网结构特点，选择安装限时电流速断保护、过电流保护(Ⅲ)和零序电流保护以反映各种相间短路和接地故障。10kV侧电网由于系统不接地系统，故只配置速断和过流。7.4自动装置安全自动装置可分为自动调节性装置和自动操作性装置，其中发电机自动调节励磁和电力系统自动调频属于自动调节型装置，自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动同步并列、自动低频减载、火电厂事故减出力、水电厂事故切机、电气制动、水轮发电机自动启动和调频相改发电、抽水蓄能机组由抽水改发电、自动解列等属自动操作型装置。近几年，随着电力系统的发展及电网安全稳定的需要，故障连锁切机装置、故障连锁切负荷装置、故障快关汽门装置、振荡解列装置、过负荷连锁切机装置、机组低频自启动装置、具有故障判断的区域性稳定控制装置等新型自动装置也在电力系统中得到了运用。由于安全自动装置种类较多，本设计根据有关自动装置的内容选择以下自动装置：1、三相一次重合闸，提高供电可靠性75 2、自动低频减载装置，防止电力系统因事故发生功率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳定运行和重要负荷正常工作自动故障记录装置，用于分析电力系统事故，保护装置和安全自动装置在事故过程中的动作情况及迅速判定线路故障点的位置。75 8.防雷保护及接地装置8.1防雷保护措施防止直击雷的最有效办法就是装设避雷针，避雷针是将雷电吸引到自己身上来，把天空中积云的雷电流安全地导入大地，从而大大的减小雷电向其附近物体放电的可能，以达到保护的作用。避雷针是利用尖端放电原理，避免设置出所遭受雷击。同时变压器、其他电气设备或建筑物均在其保护范围内，以防止遭到直击雷的破坏。避雷针适用于保护细高的建筑物或构筑物。可以用圆钢或钢管制成，在顶端砸尖，以利于放电。在雷电时期，一般在避雷针接地装置附近约10m的范围内是比较危险的。为了使避雷针接地装置附近地面的电位降落缓和而且均匀一些，以利于工作人员的安全，接地装置的安设可采取下面特殊的方法。埋在地下的接地体(角钢或钢管)用水平敷设与地下的扁钢焊接起来，构成一个接地网，这样就可以使接地装置附近的地面电位均匀分布，使跨步电压降低。对于有爆炸危险，且爆炸后可能波及变电所内主要设备或严重影响发供电的建筑物，如制氢站、露天氢储罐、氢气罐储存室、易燃油泵房、装卸油台和天然气管道等，应采用独立避雷针保护，并采取防止感应雷的措施。独立避雷针应设立独立的接地装置。直击雷保护装置包括兼作接闪器的设备金属壳、建筑物金属构件等。将这些部分接地就能起到防雷的作用。其接地可以利用变电站的主接地网，但应在直击雷保护装置附近装设集中接地装置。75 避雷针可以装在变电站或其他建筑物上，其接地装置可以利用变电站范围内原有的接地装置网。但需要装设专用的接地引下线。在接地引下线与接地网连接处在地上另打入几根铁管作为加强的集中接地装置。其接地电阻一般不应大于。已在相邻建筑保护范围内的设备或建筑物，不需要再装避雷针。变电站附近的引风机及其电动机的机壳，应与主接地网连接，并装设集中接地装置。选择独立避雷针的安装地点时，避雷针及其接地装置与配电装置之间应保持以下距离，在地上，由独立避雷针到配电装置的导电部分之间，以及到变电所电气设备与构架接地部分之间的空气隙一般不小于5m。在地下，由独立避雷针本身的接地装置与变电所接地网间最近的地中距离一般不小于3m。装设架空避雷针线及其他避雷针装置作为变电所进出线段的防雷保护。这主要是用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所损坏了主变电所的这一关键设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。35kV电力线路，一般不采用全线装设架空避雷线的方法来防直击雷，但为防止变电所附近线路上受到雷击时雷电沿线路侵入变电所破环设备，需在变电所进出线1KM-2KM段内装设架空避雷线作为保护，使该段线路免遭直接雷击。为使上项保护段以外的线路受雷击时侵入变电所内的过电压有所限制，一般可在架空避雷线的两端装设管型避雷器，其接地电阻不得大于。对于电压35kV、容量3200kVA以下的一般负荷变电所，可采用简化的进出线段保护接地方式。对于10kV以下的高压配电线路进出线段的防雷保护，可以只装设FZ型或FS型阀型避雷器，以保护线路断路器及隔离开关。75 装设阀型避雷器对沿线路侵入变电所的雷电波进行防护。变电所的进出线段虽已采取防雷措施，且雷电波在传播在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路传入变电所内的部分，其过电压对内设备仍有一定危害。特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。故在变压器母线上，还应装设一组阀型避雷器进行保护。6kV到10kV变电所中，阀型避雷器与被保护的变压器间的电气距离，一般不应大于5m。为使任何运行条件下，变电所内的变压器都能够得到保护，当采用分段母线时，其每段母线上都应装设阀型避雷器。低压侧应装设避雷器。这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器的低压侧中性点不接地时(如IT)，其中性点可装设阀型式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。需要注意的是，防雷系统的各种钢材必须采用镀锌防锈钢材，联接方法要用焊接，圆钢搭接长度不小于6倍直径，扁钢搭接长度不小于2倍宽度。为防止雷击避雷针时雷电波沿导线传入内室，危及人身安全，所以照明线或电话线不要架设在独立的避雷针上。独立避雷针及其接地装置，不应装设在行人经常通行的地方。避雷针及其接地装置与道路或出入口的距离不应小于3m，否则应采取均压措施，或铺设厚度为50mm到80mm的沥青加碎石层。为了防止感应雷的危害，应使一切处于雷电流产生的电磁场内延伸开的金属物件都有良好的闭合回路。建筑物内凡有管道接头、弯头等连接不可靠的地方，都要用金属跨接。对于建筑物内有长的并行敷设的导电物体如金属管道的情况，若其间距较小也应用金属将其连接起来。综上所述，只要我们了解了雷电产生的危害，正确合理的选择发电厂、变电所的防雷保护措施和接地保护方式，保证电力系统的长期安全稳定运行，我们就能尽可能预防和减小雷电的危害。8.2进线保护75 除了直击雷和感应雷外，当线路上受雷击时，雷电进行波就会沿着线路向变电所袭来，由于线路的绝缘水平较高，侵入变电所的雷电进行波的幅值往往很高，就有可能使主变压器和其他电气设备发生绝缘损坏事故。此外，由于变电所和线路直接相连，线路分布广，长度较长，遭受雷击的机会也较多，所以对变电所的进线段必须有完善的保护措施，这是能否保证设备安全运行的关键。对于未沿全线装设避雷线的35kV到110kV的线路，为了保证变电所的安全，应在变电所的进线段1KM到2KM长度内应采用避雷线保护。当变电所上有了避雷线保护以后，就可以防止在变电所附近的线路导线上落雷。如果雷落在了保护线的首段，雷电波就会沿着线路侵入变电所。如果进线端采用钢筋混凝土杆木横担或磁横担等电路，为了限制从进线端以外沿导线侵入的雷电波的幅值，应在进线端的首端装设一组管型避雷器，保护段内的杆塔工频接地电阻不应大于。钢搭和钢筋混凝土杆铁横担线路以及全线有避雷线的线路，其进线段的首端可不装设管型避雷器。此外，靠近电缆段的1KM架空线路上还应架设避雷线保护。对于35kV负荷不很重要且容量较小的变电所，采取简单化的防雷保护方式，对于绝缘正常的变压器绝大部分还是可以保证安全运行的，特别是在雷电不太强烈的地区采取简化的防雷保护方式，是可行的。6kV到10kV变电所的每段母线上和每路架空进出线上都应装设避雷器。架空进线采用双回路塔杆，有同时遭到雷击的可能，在确定避雷器与主变压器的最大电气距离时，应按一路考虑，而且，在雷雨季节中应避免将其中的一路断开。8.3防雷设计75 防止雷电直击的主要电气设备是避雷针，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等构成。避雷针的位置确定，是变电所防雷设计的关键步骤。首先应根据变电所电气设备的总平面布置图确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程范围的要求，初步确定避雷针的安装位置后再根据下列公式进行，校验是否在保护范围之内。单根避雷针的保护范围应按下列公式确定：(8.1)式中：—被保护物高度，—避雷针的高度，—每侧保护范围的宽度，—高度影响系数，当，当两支等高避雷针保护范围确定方法：两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定，两针间的保护最低点高度应按下式计算：(8.2)式中：—两针间保护最低点的高度—两避雷针间的距离两针间在水平面上的保护范围的一侧的最小宽度按下式计算：当时，75 当时，式中保护范围的一侧最小宽度求出后就可以确定两针间的保护范围。三支等高避雷针所形成的外侧保护范围，分别按两支等高避雷针的计算方法确定：如果在三针内侧各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度，则全面积即受到保护，四支以上等高避雷针所形成的四角形或多边形，可先将其分成两个或多个三角形，然后按三支等高的避雷针的方法计算确定保护范围。在作防雷设计前，应到当地气象部门了解最新的当地年平均雷暴日数和年平均雷暴次数，以便确定计算标准。1、根据开关场布置形式，确定避雷针的支数、高度。2、充分利用进线终端的高度，设计安装避雷针。3、避雷针与主变压器应尽量保持15M到20M的距离，避免对主变压器的避闪络和逆变电压。4、应充分考虑跨步电压的危险，建议避雷针到主控制的距离不小于10M，独立避雷针距道路应在3M以上。5、接地电阻必须符合各种规程、规范的要求。6、在设计标准时和设备选型应留有适当的裕度。根据防雷及过电压保护规范，为防止直接雷击，其冲击电阻小于等于。为防止雷电侵入波损设备，设备采用在110KV、10KV母线处装设避雷器，本设计选择的避雷器型号为：110kV母线及进线上，.10kV母线上型。75 75 总结这次毕业设计时间长，内容多，包含了大学中所学的主要专业课，我经历了收集资料、设计、绘图、审核的整个过程。三个月的时间过的很充实。设计过程中，我获得了综合运用过去所学的知识的基本能力。变电所的设计是一个思维创造与运用的过程，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下，能结合自己的思路去设计，有许多的地方是不懂的，但在老师和同学的指导与帮助下得以解决。在设计期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，使我体会到了搞设计或科研需要具备严谨求实，一丝不苟和勇于献身的精神，这次的设计，我最大的收获就是学到了变电站的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。设计虽然完成了，但是我只是掌握了变电站设中很少的一部分知识，还有很多深奥的专业知识等着我们去挖掘、去探索、去学习。我也将会在今后的工作和学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自身的发展打下坚实的基础，由于所学的专业知识和时间有限，加上缺乏时间经验，在设计中难免出现错误，敬请老师批评指正。在设计期间，指导老师给了我悉心的指导，帮助我解决了很多问题，使我能顺利完成设计任务，圆满结束了四年的大学学习生活，在此我表示衷心的感谢！75 论文参考资料参考文献[1]张玉珩，变电所所址选择与总布置[M]，水电出版社，1986[2]熊信银，发电厂电气部分[M]，中国电力出版社，1996[3]西北电力设计院，电力工程电气设备手册[M]，电力出版社，1995[4]西北电力设计院，电力工程电气设计手册[M],电力出版社，1995[5]何仰赞，电力系统分析[M],华中科技大学出版社，2002[6]陈生贵，电力系统共继电保护，重庆大学出版社，2003[7]黄益庄，变电站综合自动化技术[M]，中国电力出版社，2001[8]NailduMS.etal.Hing-VoltageEngineering[M],sciencepress,2002[9]陈庆红，变电运行[M],中国电力出版社，2005[10]华中工学院，电力系统继电保护原理与运行[M]，中国水利电力出版社，1999[11]KuffelE.etal.Hing-VoltageEngineering[M].NewDelhiTataMcGraw-Hill,Publ,1992[12]黄纯华，发电厂电气部分课程设计参考资料，1987[13]刘介才，工厂供电简明设计手册[M]，机械工业出版社，199375 论文附录附录Ⅰ英文资料The110KVSubstationDesignLiteratureReViewThetransformersubstationistheimportanceoftheelectricpowersystemtoconstitutepart,itdirectlyinfluencethewholesafetyofelectricpowersystemandeconomymovement,istocontactpowerplantandthecustomer"smiddlelink,thereisthefunctionoftransformationandallotmentelectricpower.Thetransformersubstationisatransformationelectricvoltageintheelectricpowersystemandacceptandassignelectricpowerandcontroltheelectricpowerfacilitiesofflyingtoofelectricpowerandadjustmentelectricvoltage,itgetsupthechargedbarbedwirenetcontactofthealllevelselectricvoltagethroughitstransformer.Thetransformersubstationofourcountryelectricpowersystemismostlydividedintofourmajortypes:Risetopressatransformersubstation,lordnettransformersubstation,twotransformersubstations,gotogetherwithanelectricitystation.Techniquelevelandmanagementlevelofourcountryelectricpowerindustryaregraduallyraising,makehigherrequesttothedesignofsubstation,evenneededustoraisetheKnowledgecomprehensionapplicationlevel,hardtreated.Presentstage:Workwell"25"developmentsprogrammingcompletely,speedchargedbarbedwirenetpointengineeringconstruction,strengthenabusinessenterprisemanagementmanagementfurther,pushforward"threegatherfivegreatly"systemconstruction,enlargescienceandtechnologyinnovationandmanagementinnovation,continuetostrengthen"threeconstruction".Electricpowerdintlayoutfrompayattentiontorightonthespotbalanceis75 论文附录thechangethatturnsanorchestrationtotheexcellentlargerscopetothewholecountry,electricpowerstructurefromexcessivedependencecoalelectricitytoraiseanon-fossiltheenergygenerateelectricityaspecificweightchangeandpushforwardintensiveturnadevelopmentandstandardizeconstruction,welldevelopthenationalchargedbarbedwirenetturnsintheelectricpowermarket,energycleansing,economiclowcarbonizationandlifestylemodernizationinoffoundationfunction;Therealizationprovidestogotogetherwithanelectricitytotransporthavenoblindside,infallibility.Alongwiththedevelopmentofthenationaleconomyandtheexaltationofpeople"slivingstandard,therequestofthecustomertothepowersupplyqualityraisesdaybyday.Thenationputforwardtospeedcitynetandagriculturenetconstructionandreformation,pullinsideneedofdevelopmentplan.ThetransformersubstationisatransformationelectricVoltageintheelectricpowersystemandacceptandassignelectricpowerandcontroltheelectricpowerfacilitiesofflyingtoofelectricpowerandadjustmentelectricVoltage,itgetsupthechargedbarbedwirenetcontactofthealllevels’electricVoltagethroughitstransformerandhaveintheelectricpowersystemtocloseanimportantfunction.Inrecentyearstheconstructionofthe110kVtransformersubstationfastfiercedevelopment.Thetransformersubstationdesignprojectofsciencecanpromotethepowersupplyabilityandadaptabilityofgoingtogetherwiththechargedbarbedwirenetandlowertogotogetherwithchargedbarbedwirenettoexhaustandpowersupplycost,reduceelectricpowerfacilitiestocoveraresources,embodythetechniquereformationof”increasetopermit,risetopress,changegeneration,excellentturnpassage"wayofthinking.Thecredibilitythatcanincreasesystematthesametimeeconomizestocoverareaandmakethe75 论文附录allocationoftransformersubstationattainthebest,continuouslyraiseeconomicefficiencyandsocialefficiency.Thisdesigniscontrollingthefoundationoftransformersubstationproductionlineupfinished.ThepassingitcanreviewtherelevantcontentsofmakingstrongertheprofessionalcourseandopenedwidelyKnowledgenoodles,strengthenedengineeringideaandfostertheabilityoftransformersubstationdesign.Atthesametimetotheenergy,generateelectricity,changetogiveorgetanelectricshockandlosetheelectricitypartofelectricitytocontainadetailedconcept,abilitywell-trainedoftheusageissomeKnowledge,suchasshortcircuitcalculatingofbasictheoryandmethod,lordconnectthechoiceoflineardesign,conductorelectricityequipmentsetc..1.DomesticandinternationalpresentconditionanddevelopmenttrendoftransformersubstationconstructionForthesakeofthehigh-speeddevelopmentofguaranteeourcountryeconomy,andthetownkeepingonturnsprogress,ourcountrytheelectricpowersystemturnedintoastageofquicklydeveloping,thechargedbarbedwirenetconstructiongetsfurtherperfect.Becauseourcountrytheelectricpowerconstructstartmorelate,currentlyourcountrytransformersubstationthemainpresentconditionisanoldequipmentstothenewequipmentschange,someoneturnsondutytonomanturnondutytransformersubstationchange,communicatetodelivertowardthedirectcurrentoutputchange,constructintransformersubstationinthecityin,theindoortypetransformersubstationsignificantlyincreases.Theforeigntransformersubstationismainlyexchangesoutputtooutputchangetowardthedirectcurrent.Andnumber"sturninganintelligencetransformersubstationisalsoadomesticandinternational75 论文附录transformersubstationfuturedevelopmenttrend.2.TheunmannedvalueguardsatransformersubstationThetogetherwesternandflourishingnationcompares,becauseofourcountrythetransformersubstationautomationapplystartalittlebitlate,thetransformersubstationcirculatestheprincipleofmanagementtoalsohaveVerygreatdifferenceandmakeourtransformersubstationnomanvaluesguardtocirculatelevelwithitcomparetostillhaveaverybigmargin.Attheourcountry,many220kVsesandfollowingelectricvoltagegradethetransformersubstationhavealreadystartedbeingcarriedonsupervisionbythesupervisioncenterandbasicallycarryoutanunmannedValueoftransformersubstationtoguard.Butis500kVsand330kVtransformersubstationofthetallestelectricvoltagegradeinthelocalchargedbarbedwirenet,evenifadoptedatransformersubstationautomationof,alsoisallmanagementmethodthatpracticessomeonetobeworthtoguard.ButatEuropeandAmericaflourishingnation,eachelectricVoltagegradethetransformersubstationcancarryoutanunmannedvalueoftransformersubstationtoguard.discoverfromhere,guardofthe,domesticandinternationaltransformersubstationautomationoftransformersubstationstostillhaveverygreatdifferenceathomeandabroadattheunmannedvalue.CarryoutanunmannedvalueoftransformersubstationtoguardtohaveVeryobvioustechniqueeconomicefficiencytotheourcountrychargedbarbedwirenetconstructioncompletely:1,raisedtocirculatecredibility;2,quicklysettleadisputeapastprocessingofspeed;3,raisedlaborrateofproduction;4,loweredconstructioncost.3.TransformersubstationsinthecityconstructBecauseregioninthecitycitycenteriscarriedwiththeelectricityquick75 论文附录increase,thesituationforcesinchargedbarbedwirenetinthecityspeedreformationandconstructionofatthesametime,centrallythecityareawantsquicklytransformersubstationinthecityofconstructingahighquality,theindoortypetransformersubstationisvaluedbyeveryone’snoodlesinthepatternofvarioustransformersubstations,atthisseveralinthemiddleoftheyeardriveflysoondevelopment.Becausetheindoortransformersubstationallowsasafetycleanbeapartfromsmallandcanwithlayeringdecorationbutmaketocoverareasmaller.Theindoortransformersubstationmaintains,tourandoperationcarryonindoors,caneasetosupportworkloadandbefreefromweatherinfluence.4.NumbersturnanintelligencetransformersubstationAutomaterealminthetransformersubstationin,theintelligenceturnsthedevelopmentofelectricity,especiallytheintelligenceturnsaswitch,optoelectronicstypethemachineslikefeelingmachine,etcgiveorgetanelectricshocktheemergencethattheintegralwholeturnsanequipmentswitheachother,thetransformersubstationautomationtechniquewillsoonturnintoanewstage.Thetransformersubstationautomationdevelopsonthecalculatortechniqueandnetworkcorrespondencetechniquefoundation.Itwithitsimplecredibility,canexpandsexstrong,andpermitsexlikeetc.characteristicsgraduallyandforthecountryinsidecustomeraccept,andachievesuccessintheitematsomelargetransformersubstationsupervisionsofapplication.Becausetheintelligenceturnsaswitch,theoptoelectronicstypeelectriccurrentelectricVoltagewitheachotherfeelingmachine,amovementequipments"on-linestatusexaminationandfromdiagnosis,transformersubstationcirculatetheoperationtrainingimitatetruethesearenewtechniqueofbegraduallymaturingandextensively75 论文附录applicationwilldefinitelyautomatethetechniquecreationdeepinfluenceonexistingtransformersubstation,bringthetotalamountwordturnsoftransformersubstationnewconcept.OnSeptember11,2009northChinachargedbarbedwirenethead220,000FunumbersinthehouseturntheintelligencetransformersubstationGuoJiaTun"stransformersubstationformalstart,itsBefinishedtheconstructiontoturnthetransformersubstationtechnicaldevelopmentandintelligencechargedbarbedwirenettolocalnumberhaveimportantmeaning.5.TransformersubstationsdesignarequestThedesignoftransformersubstationwantstohardcarryoutnationofrelevanttechniqueeconomicpolicy,matchasafetycredibility,techniqueforerunnerandeconomyreasonableofrequest.Thedesignoftransformersubstationshouldcarryonaccordingtothe5~10yearsdevelopmentprogrammingofengineeringandattainfarandinthenearfuturecombine,withinthenearfutureislord,exactitudeprocessinginthenearfutureconstructarelationshipwithlong-termdevelopment,adequacyconsiderationextensionofpossibility.Thedesignoftransformersubstationhastosetoutfromtheoverallsituation,theorchestrationgivesattentiontobothandmeasuresaccordingtotheburdenpropertyandwiththeelectriccapacity,engineeringcharacteristicsandpowersupplyconditionintheregion,combinestateofthenationreasonabletoreallycertainlydesignaproject.Thedesignoftransformersubstationhavetoinsistthattheeconomyisusedtheprincipleofground.Secondly,thetransformersubstationstandsthechoiceofaddress,shouldaccordingtotherequest,comprehensiveconsiderationassurance.6.TransformersubstationsdesigncontentsandprincipleThe110KVtransformersubstationelectricityonesubsystemdesignsto75 论文附录mainlyincludeafollowingstep:Theelectricitylordconnectsalinedesignandgoestogetherwiththeelectricitydevice,electricityflatsurfacedecoration,systemprotection,electricityequipmentschoice.Thetransformersubstationdesignsaprinciple:(1)Enoughchangeamountofelectriccapacitywithsatisfypowersupplydistrictinsidetheprogrammingpredictsoveralongperiodoftimeofburdenrequest;(2)Structuretightlypacked,theequipmentsphysicalVolumeissmall,coverareasmall;(3)AutomatedegreeGAO;correspondbylettermistakecodetoleadlow,dependablesexGAO;(4)Thedependableandvividlordconnectsalinemethod;(5)Thelordequipmentstechniquefunctionissuperior,dependablesexGAO,checkfixfrequencylow,theZaoVoiceislow.Designinthetransformersubstationinwantinconsiderationoftheharmofthunderandlightningtotransformersubstationatleastinstallsonesetlightningarrestertoprotecttransformerinthetransformersubstation,thebestchoiceinstallsalightningarresterinthetransformersubstationentrance.Atthistime,eVenifappearthehighestelectriccurrentinthemoment,canwithmaximumlimitpromisethattheelectricVoltageleveloftransformerisinthesafeextremelimit.Thetransformersubstationdesigniscomprehensivesystemengineering,theimportanceofelectricpowersystemitemdesigntoconstitutepart.Asuccessfultransformersubstationdesignprojectcanobtainthesuperiorefficiencyintheactualengineering:thecredibilityoftheincrementsystem,economizetocoverareaandconstructioncost,maketheallocationoftransformersubstationattain75 论文附录thebest,promisehighereconomicefficiencyandsocialefficiency.75 论文附录附录Ⅱ英文资料翻译变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。现阶段：全面做好“十二五”发展规划，加快电网重点工程建设，进一步加强企业经营管理，推进“三集五大”体系建设，加大科技创新和管理创新力度，继续加强“三个建设”。电力力布局由注重就地平衡向全国乃至更大范围优化统筹转变，电力结构由过度依赖煤电向提高非化石能源发电比重转变，推进集约化发展和标准化建设，充分发挥国家电网在电力市场化、能源清洁化、经济低碳化、生活方式现代化中的基础性作用；实现供配电输送无缝隙，无错误。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“75 论文附录增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益。本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。通过它可以复习巩固了专业课程的有关内容，拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个详细的概念，能熟练的运用有些知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、导体电气设备的选择等。变电站建设的国内外现状和发展趋势为了保障我国经济的高速发展，以及持续的城镇化进程，我国电力系统进入了一个快速发展阶段，电网建设得到进一步完善。由于我国电力建设起步比较晚，目前我国变电站主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电站转变，交流传输向直流输出转变，在城市变电站建设中，户内型变电站大幅增加。国外变电站主要是交流输出向直流输出转变。而数字化智能变电站也是国内外变电站未来发展趋势。1无人值守变电站同西方发达国家相比，由于我国变电站自动化系统应用起步较晚，变电站运行管理的理念也有很大差异，使我们的变电站无人值守运行水平与之相比还有很大的差距。在我国，许多220kV及以下电压等级变电站已经开始由监控中心进行监控，基本上实现了变电站无人值守。但作为国内电网中最高电压等级的500kV和330kV变电站，即使采用了变电站自动化系统的，也都是实行有人值守的管理方式。而在欧美发达国家，各个电压等级变电站都能实现变电站无人值守。由此发现，在国内外无人值守变电站之间、国内外变电站自动化系统之间都还有很大的差异。全面实现变电站无人值守对我国电网建设有非常明显的技术经济效益:1、提高了运行可靠性；2、加快了事故处理的速度；3、提高了劳动生产率；4、降低了建设成本。75 论文附录1.2城市变电站建设随着城市中心地区的用电负荷迅速增长，形势迫使在城市电网加快改造和建设的同时，在中心城区要迅速地建设一批高质量的城市变电站，在多种变电站的型式中户内型变电站受到各方面的重视，在这几年中得到飞速发展。由于户内变电站允许安全净距小且可以分层布置而使占地面积较小。室内变电站的维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响。1.3数字化智能变电站在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，变电站自动化技术即将进入新阶段。变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。它以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。随着智能化开关，光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真这些新技术的日趋成熟以及广泛应用必将对现有变电站自动化技术产生深刻的影响，带来全数字化的变电站新概念。2009年9月11日华北电网首家220千伏数字化智能变电站郭家屯变电站正式启动，它的建成对国内数字化变电站技术的发展及智能电网的建设具有重要意义。2变电站设计要求75 论文附录变电站的设计要认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求。变电站的设计应根据工程的5～10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。变电站的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理的确定设计方案。变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。其次，变电站站址的选择，应根据要求，综合考虑确定。3变电站设计内容及原则110kV变电站电气一次系统设计主要包括以下步骤：电气主接线设计、配电装置、电气平面布置、系统保护、电气设备选择。[12]变电站设计原则[：(1)足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；(2)结构紧凑，设备体积小，占地面积小；(3)自动化程度高，通信误码率低，可靠性高；(4)可靠灵活的主接线方式；(5)主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低。在变电站设计中要考虑到雷电对变电站的危害，在变电站中至少要安装一台避雷器来保护变压器，最佳选择是在变电站入口处安装避雷器。此时，即使在瞬时有极高电流出现，也能最大限度地保证变压器上的电压水平在安全极限内。变电站设计是个综合系统工程，是电力系统项目设计的重要组成部分。一份成功的变电站设计方案可以在实际工程中取得最优的效益:增加系统的可靠性，节约占地面积以及建设成本，使变电站的配置达到最佳，保证较高的经济效益和社会效益。75'