毕业论文-220kV变电所电气部分设计.doc

重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文删减论文字数，现在都接近2万字了，删到1千4、5就差不多了。）题目 220kV变电所电气部分设计 学生所在校外学习中心 * 批次 层次 专业 * 学 号 * 学 生 * 指 导 教 师 * 起 止 日 期 *年*月*日至*年*月*日 摘 要摘要和引言部分一定确认不是整段照搬的一篇文献。我评审通过之后还会由其他老师进行交叉评阅，一旦他查出来肯定是过不了的，请一定重视！摘要尽量自己总结下，引言部分要多参考几篇文献。本设计书根据设计任务的要求，通过查阅资料并对原始资料分析，利用规程规范和设计手册，对一座220KV变电站一次部分进行设计。设计主要内容有220kV变电所的电气主接线的选择，主变压器的选择，母线、断路器和隔离开关的选择，互感器的配置及选择，220kV、110kV、10kV线路的选择和短路电流的计算及调压计算。进行配电装置及电气总平面的布置设计，使建站合理化。此外为了提高了整个变电所的安全性还对电站进行了防雷保护的设计和计算。关键词： 主接线 变压器 短路电流 设备选型- I -目 录摘 要I引 言11.资料分析21.1建设规模21.2该地区负荷情况21.3最大负荷利用小时数21.4系统阻抗21.5地区环境条件31.6交通状况32.电气主接线的设计32.1 主接线概述32.2电气主接线型式及特点32.2.1 单母线接线及单母线分段接线32.2.2双母线接线及分段接线42.3 主接线设计原则52.4主接线选择53.主变压器的选择83.1 主变压器台数和容量的确定83.1.1 主变压器台数的确定83.1.2主变压器容量的选择83.2 主变压器型式的选择93.2.1主变压器相数的的选择93.2.2绕组数量选择93.2.3调压方式的选择93.2.4连接组别的选择93.2.5容量比的选择103.2.6主变压器冷却方式的选择103.3主变压器的选择结果104.短路电流计算104.1 短路计算的目的及假设104.1.1短路计算目的104.1.2短路计算基本假设114.1.3短路电流计115.导体和电气设备的选择165.1 断路器的选择165.1.1高压断路器的选择原则（见表4)175.1.2高压断路器的选择结果(表5）175.2 隔离开关的选择185.2.1隔离开关的选择原则185.2.2隔离开关的选择结果（见表6）185.3 电流互感器的选择185.3.1电流互感器的选择原则185.3.2、电流互感器的选择结果（见表7）195.4 电压互感器的选择205.4.1电压互感器的选择原则205.4.2电压互感器的选择结果（见表9）215.5 母线的选择215.5.1母线的选择原则215.5.2 220KV母线的选择225.5.3 110KV母线的选择225.5.4 10KV母线的选择236. 高压配电系统及配电装置设计236.1 配电装置的要求236.2 配电装置的分类246.2.1屋内配电装置的特点246.2.2屋外配电装置的特点246.2.3成套配电设备的特点246.3 屋内配电装置的布置原则246.3.1总体布置246.3.2屋内配电装置的设备布置256.4本设计中配电装置的确定266.4.1 220kV采用屋外高型配电装置266.4.2 110kV采用分相中型配电装置266.4.3 10kV采用屋内两层式配电装置276.6电气总平面布置277. 防雷设计277.1 概述277.1.1直击雷过电压保护277.1.2雷电侵入波保护287.2 避雷针和避雷器的配置原则287.2.1避雷针的配置原则287.2.2避雷器的配置原则287.3 避雷针的选择297.3.1多支避雷针保护范围的确定方法297.3.2本变电站避雷针的选择结果297.4 避雷器的选择307.4.1 避雷器类型的选择307.4.2 ZnO避雷器的选择原则307.4.3避雷器的选择结果317.5 接地设计327.5.1 接地设计的原则327.5.2 接地网型式选择328.继电保护配置338.1 概述338.1.1继电保护的作用338.1.2对继电保护的基本要求338.2 主变压器保护338.2.1主变压器的主保护338.2.2主变压器的后备保护338.3 线路及母线保护348.3.1 220KV线路保护348.3.2 110KV线路保护348.3.3 10KV线路保护358.3.4 母线保护359 总结35参考文献35 - iv -引 言电力是能源工业、基础工业，是实现国家现代化的战略重点。电能是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV变电站对一个地区电力系统中处于重要作用，因此对220KV 变电站电气部分设计应根据该地区负荷并考虑5-10年电力系统发展规划进行设计。根据本次设计任务书要求，完成电气主接线的设计，确定各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过比较选择最优的主接线方案。根据确定的主接线方案，进行调压计算、短路电流计算。进行电气设备的选择。在具体计算后，进行配电装置及电气总平面的布置设计，使建站合理化，并进行防雷设计，保证安全。本设计根据国内外变电站的发展趋势，学习借鉴国外先进技术的同时，全面系统地研究探讨符合国情的变电站系统设计模式，完成本次毕业设计。- 1 -1.资料分析1.1建设规模一丘陵地区电力系统拟建一座220kv降压变电站，建成后与110kv和220kv电网相连，规划装设两台容量为180MVA主变压器。该所有220kv、110kv和10kv三个电压等级，220kv侧出线4回，110kv侧出线8回，10kv侧出线12回。 根据建站规模，对本变电所的电气主接线进行设计，确定3种方案，进行技术和经济比较，确定最佳方案。1.2该地区负荷情况 110kv有两回出线供给一大型化工厂及纸厂，其容量为100MVA，10kv侧总负荷为60MVA。根据负荷情况，确定主变压器台数及容量。1.3最大负荷利用小时数 各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：220kv侧 T=3800小时/年110kv侧 T=4200小时/年10kv侧 T=4500小时/年 根据最大负荷利用小时，可查表得出导体经济电流密度，进而按经济电流密度进行母线截面的选择。1.4系统阻抗 220kv侧电源近似为无穷大容量系统，归算至本所220kv母线为0.16（S=100MVA），110kv侧电源侧容量为1000MVA，归算至本所110kv母线侧阻抗0.32（S=100MVA），10kv侧无电源。计算短路电流，对主要电气设备和导体进行选择。1.5地区环境条件 该地区最热平均温度为27度，年平均气温15度，绝对最高温度为40度，土壤温度为17度海拔900米,根据以上数据对导体及母线进行选择。1.6交通状况 该变电所位于市郊荒土地上，地势平坦，交通便利，环境轻度污染。2.电气主接线的设计2.1 主接线概述 电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，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。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构。电气主接线设计要求具有可靠性、灵活性、经济性。2.2电气主接线型式及特点2.2.1 单母线接线及单母线分段接线1、 单母线接线 单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。 单母接线的缺点：可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。 调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。2、单母分段接线 单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站 610KV 接线中。但在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用。3、单母线分段带旁路母线的接线 单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。 单母线接线适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况： 610kV配电装置的出线回路数不超过5回； 3563kV配电装置的出线回路数不超过3回； 110220kV配电装置的出线回路数不超过两回。2.2.2双母线接线及分段接线1、双母线接线 双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点.广泛用于：出线带电抗器的 610KV 配电装置；3560KV 出线数超过 8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110220KV 出线数为 5 回及以上时。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两段，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线可靠性高，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，恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。3、双母线带旁路母线的接线 双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。 双母线接线其优点主要有：检修母线时不影响正常供电；检修任一组母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属回路和与此隔离开关相连的该组母线，其他回路均可通过另一组母线继续运行；工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替检修的断路器，回路只需短时停电；调度灵活；扩建方便 缺点:在倒母线的过程中，易发生误操作；检修任一回路的断路器或母线故障时，仍将短时停电；所使用的设备多，配电装置结构复杂，二次接线复杂，所以经济性差。 此外电气主接线还有桥型接线、多角形接线、单元接线等接线方式。2.3 主接线设计原则 电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则。2.4主接线选择 根据原始资料的分析现列出三种主接线方案。 图一220KV、110KV侧双母线带旁路母线接线，10KV侧单母线分段接线1、前面添加图的编号。如“图1 220KV、110KV侧双母线带旁路母线接线，10KV侧单母线分段接线”。论文中的图依次编号。2、论文还有很多图没有图名，请添加！图和图名都是居中放置。图二220KV侧双母线带旁路接线，110KV、10KV侧单母线带旁路母线接线 图三220KV侧双母线带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母线分段接线 表1电气主接线方案比较1、 论文中所有表格依次编号。如：表1 电气主接线方案比较2、 论文还有很多表格没有表名，请添加！表和表名都是居中放置。项目方案可靠性灵活性经济性方案一：220KV、110KV侧双母线接线、10KV侧单母线分段接线可靠性高1.检修、调试相对灵活；2.各电压级接线都便于扩建和发展。设备相对不多，投资不大，经济性较好。方案二：220KV侧双母线带旁路接线，110KV、10KV侧单母线带旁路母线接线。1. 可靠性较高；2. 单母线带旁路母线接线，检修母线或母线故障期间中断供电。1.灵活性较好；2.扩建方便1.设备相对多，投资较大；2. 旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化方案三：220KV侧双母线带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母线分段接线。1.可靠性高；2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧停电，提高了可靠性。1.各电压级接线方式灵活性都好；2. 各种电压级接线都便于扩建和发展。1.设备相对多，投资较大；2.母线采用双母线带旁路，占地面积增加。 综合考虑三种电气主接线的可靠性，灵活性和经济性，结合实际情况，确定第一种方案为设计的最终方案。3.主变压器的选择3.1 主变压器台数和容量的确定3.1.1 主变压器台数的确定 对于城市郊区一次变电所，变电所以装设2台变压器为宜；对于规划只装设2台主变的变电所，变压器基础按大于变压器容量的1-2级设计，以便于负荷发展时更换变压器容量。由原始资料可知，本次设计的变电所是220KV降压变电所，把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电，为提高供电的可靠性，故选择两台主变压器互为备用。3.1.2主变压器容量的选择（1）主变容量一般按变电所建成后5-10年的负荷选择并考虑远期10-20年的负荷发展。（2）根据变电所负荷性质和电网结构确定主变容量。对于重要变电所应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应保证用户一级和二级负荷。对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化3.2 主变压器型式的选择3.2.1主变压器相数的的选择 本次设计的变电所，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。3.2.2绕组数量选择 在具有三种电压变电所，如通过主变各侧绕组功率均达到变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变宜采用三绕组变压器。 普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。所以，选择普通三绕组变压器。因此本工程选用普通三绕组变压器。3.2.3调压方式的选择由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式3.2.4连接组别的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接； 35KV以下电压，变压器绕组多采用连接。所以变压器绕组的连接方式为丫/丫/。3.2.5容量比的选择 三绕组变压器容量组合有100/100/100，100/100/50，100/50/100三种。由原始资料可知，110KV中压侧为主要受功率绕组，而10KV侧主要用于所用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。3.2.6主变压器冷却方式的选择自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量大。所以，选择强迫油循环风冷却。3.3主变压器的选择结果 查电力工程电气设备手册： 电气一次部分 ， 选定变压器的容量为 180MVA。由于降压变压器有三个电压等级，选择三绕组变压器，查大型变压器技术数据选定主变型号为：SFPS7-18000/220。主要技术参数如下：额定容量：180000（KVA）额定电压：高压22022.5% ；中压121； 低压10.5（KV）连接组标号：YN/yn0/d11空载损耗：178(KW)阻抗电压（%） ：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0空载电流（%） ：0.7所以一次性选择两台 SFPS7-180000/220 型变压器为主变。4.短路电流计算4.1 短路计算的目的及假设4.1.1短路计算目的 在选择电气主接线时，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，需进行短路电流计算；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；在继电保护整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。4.1.2短路计算基本假设( 1）正常工作时，三相系统对称运行；(2）所有电源的电动势相位角相同；(3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；（4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁涌流。4.1.3短路电流计 图四等值电路图1. 基准值 在短路计算的基本假设前提下，选取SB = 100MVA，Uav为各级电压平均值（230，115，10.5kv）2.系统电抗 由原始材料可知，在SB=100MVA下 Xs10.32，Xs20.163计算变压器各绕组电抗 表2变压器绕组阻抗电压值阻抗电压高中高低中低14237各绕组等值电抗：Uk1214.，UK1323，Uk237Uk1% =0.5（Uk12 + UK13Uk23）=0.5（14+ 237）=15Uk2% =0.5（Uk12 + Uk23UK13）=0.5（14+723）=1UK3% =0.5（UK13 + Uk23Uk12）=0.5（23+714）=8各绕组等值电抗标么值为：X1 = =0.150.55550.0833X2 = -0.010.55550.0056 X3 = 0.081.6670.004444.各短路点短路计算a）d1点短路 10KV母线侧没有电源，无法向220KV侧提供短路电流，即可略去不计，等值电路可化间为图五图五 220KV母线d1点短路等值电路则短路电流：Id16.25+2.799.04换算到220KV短路电流有名值：I = Id1 =9.04 = 2.269KA 根据相关规定,取电流冲击系数Kimp= 1.8 ，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值：Iimp= 1.522.269= 3.449KA；冲击电流 iimp=kimpI = 2.55 I = 5.786KA；短路容量 S = UavI = 1.7322302.23 = 903.91MVAb）d2点短路： 图六110KV母线d2点短路等值电路 与d1处短路类似，10KV母线侧因没有电源，无法向110KV侧提供短路电流，即可略去不，等值电路可化间为图六。则短路电流：Id2 =3.125+5.023=8.15；换算到110KV短路电流有名值：I = Id2 =8.15= 4.092KA ；短路电流全电流最大有效值 Iimp = 1.524.092= 6.22KA；冲击电流 iimp=kimpI= 10.42KA；短路容量S =UavI=1.7321154.092=815.05MVAc）d3点短路（见图七） 图七10KV母线d3点短路等值电路X1=（XS1 +X2）=0.320.0056=0.317X2=（XS2+X1）=0.160.0833=0.202X3=X3 =0.143=0.002星形变换成三角形(如图八) 图八星型变三角形阻抗变换X13= X1 + X3 + = 0.317+0.002+0.0022= 0.3212 X23= X2+ X3+ = 0.202+0.002+0.0013= 0.2053 Id3 = =3.113+2.882 =4.871 换算到10KV侧有名值： I = Id3 = 4.871=26.784KA 短路电流全电流最大有效值及冲击值： Iimp = 1.52I = 1.5226.784 =40.711KA iimp= 2.55I = 2.5526.784 = 68.299KA 短路容量：S = UavI = 1.73210.526.784=487.11MVA 表3 各侧母线短路电流及短路容量汇总短路点基准电压（kv）短路电流（KA）冲击电流(KA)短路容量S （MVA）d12302.235.786903.91d21154.0910.42815.05d310.526.78468.299487.115.导体和电气设备的选择5.1 断路器的选择 高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35220KV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10KV电压等级。5.1.1高压断路器的选择原则（见表4) 表4高压断路器选择条件额定电压额定电流开断电流短路关合电流动稳定热稳定5.1.2高压断路器的选择结果(表5） 根据高压断路器选择条件及动稳定性、热稳定性计算，表5为本次高压断路器选择结果。 表5 断路器选择结果电压等级220KV110KV10KV进线10KV出线型号LW2-220/2500LW14-110/2000ZN41A124000ZN12101250额定电压（KV）2201101210额定电流（A）2500200040001250开断电流（KA）4031.55031.5额定关合电流（KA）1008012580动稳定电流（KA）1008012580额定短时耐受电流（KA）40(4S)31.5(3S)50(3S)31.5(4S)全开断时间（S）0.050.050.10.055.2 隔离开关的选择5.2.1隔离开关的选择原则 隔离开关与断路器相比，项目相同。由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。5.2.2隔离开关的选择结果（见表6） 根据隔离开关选择要求及动稳定性、热稳定性计算，表6为本次隔离开关选择结果。 表6 隔离开关选择结果电压等级220KV110KV10KV进线10KV出线型号GW6-220（D）2500GW5-1102000GN10-10T4000GN24-10D1000额定电压（KV）2201101010额定电流（A）250020004000630热稳定电流（KA）40（3S）40（4S）80（5S）31.5（4S）动稳定电流（KA）100100160805.3 电流互感器的选择5.3.1电流互感器的选择原则（1）根据安装地点和安装方式来选择电流互感器的型式。620KV配电装置，可选用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器；35KV及以上配电装置，一般选用油浸装箱式绝缘结构的电流互感器，有条件时应选用套管式电流互感器（2）按一次回路额定电压和电流选择，应满足： （3） 二次额定电流选择：二次额定电流选择一般选用5A，弱电系统中选用1A。（4）根据二次负荷的要求，选择电流互感器的准确度级 电流互感器的准确度级不得低于所供测量仪表的准确度级，以保证测量的准确度。（5）额定容量的选择 为保证互感器的准确度级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量，即： （6）热稳定检验 电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流的峰值与一次额定电流之比来表示，应满足条件为：或式中，时间的热稳定倍数，=1s（7）动稳定校验 电流互感器的动稳定能力，常以内部允许通过极限电流的的倍数峰值与一次额定电流之比来表示，应满足条件为： 或5.3.2、电流互感器的选择结果（见表7） 表7 电流互感器选择结果电压等级型号额定电流比（A）准确级1S热稳定电流倍数220KVLCW2204300/50.560110KVLCWD1102600/50.53510KV进线LZZBJ910100050.58010KV出线LDZJ11080050.5505.4 电压互感器的选择5.4.1电压互感器的选择原则1.按装置种类和型式选择 对于320KV屋内配电装置，宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器；110KV及以上配电装置，宜采用电容式电压互感器。2.按一次回路电压选择 电压互感器一次绕组所接电网电压应在应满足：3.按二次回路电压选择 电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，可按表8选择. 表8 电压互感器选择要求接 线 型 式电网电压（KV）型 式基本二次绕组电压（V）辅助二次绕组电压（V）Yy335单相式100无此绕组YNynd110J500J单相式100/100360单相式100/100/315三相五柱式100100/3（相）注：J是指中性点直接接地系统4.电压互感器的准确级 用于变压器，所用馈线，出线等回路中的电度表，供所有计算电费的电度表，其准确等级要求为0.5级，供运行监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级要求一般为1级. 5.4.2电压互感器的选择结果（见表9） 表9电压互感器选择结果电压等级设备型号额定变比（KV）220kVTYD220110kVTYD1100.015H10kVJDZX1110B各字母含义：TYD220中:T成套式，Y电容式,D单相5.5 母线的选择5.5.1母线的选择原则（1) 母线材料及截面形状的选择 载流导体一般选用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部，以及对铝有较严重腐蚀的场所才采用铜导体。矩形导体一般只用于35KV及以下电流在4000A及以下的配电装置中；槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于40008000A的配电中。管形导体用于110V及以上配电装置，可用于8000A以上的配电中。（2) 母线截面的选择1） 按长期工作电流选择时， 2） 热稳定校验：所选母线截面S，应满足的条件为：5.5.2 220KV母线的选择 正常工作最大持续电流：，查经济电流密度曲线，当Tmax =3800h时，经济电流密度，则；选择LF21圆管形铝锰合金作为母线 表10 LF21圆管形铝锰合金计算参数导体尺寸D1D2(mm)导体截面()导体最高允许温度为下值时的载流量(A)截面系数W()惯性半径惯性矩J()质量（kg/m）70806054539124010727.292.0221.91.4715.5.3 110KV母线的选择 正常工作时最大长期工作电流：，查经济电流密度曲线，当Tmax =4200h时，经济电流密度，则 。选择LF21圆管形铝锰合金导体作为母线，数据如表11所示： 表11 LF21圆管形铝锰合金导体计算数据 导体尺寸D1D2(mm)导体截面()导体最高允许温度为下值时的载流量(A)截面系数W()惯性半径惯性矩J()质量（kg/m）70801009014912360223433.83.361693.65.5.4 10KV母线的选择 正常工作最大长期工作电流：，当Tmax=4500则 。选择槽形铝导体作为母线，其技术数据如表12所示： 表12 槽形铝导体计算数据导体尺寸hb(mm)双导体截面()导体最高允许温度为下值时的载流量(A)截面系数W()2009068707550406. 高压配电系统及配电装置设计6.1 配电装置的要求 配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量装置，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置,配电装置应满足基本要求。（1）保证运行可靠（2）便于操作、巡视和检修 （3）保证工作人员安全（4）力求提高经济性（5）具有扩建可能6.2 配电装置的分类6.2.1屋内配电装置的特点 由于允许安装净距小和可以分层布置而使占地面积较小维修、巡视和操作在室内进行，减小维护工作量房屋建筑投资较大，建设周期长，6.2.2屋外配电装置的特点 土建工作量和费用较小，建设周期短扩建比较方便相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大受外界环境影响6.2.3成套配电设备的特点 电气设备布置在封闭或半封闭的金属中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；大大减少现场安装工作量，缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高。6.3 屋内配电装置的布置原则6.3.1总体布置 尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小电流 同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围 较重的设备（如电抗器）布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。 充分利用间隔的位置。 设备对应布置，便于操作。有利于扩建。6.3.2屋内配电装置的设备布置母线及隔离开关 母线通常装在配电装置的上部，一般呈水平布置、垂直布置和直角三角形布置。水平布置不如垂直布置便于观察,安装比较容易，在中、小容量变电所的配电装置中采用较多垂直布置时，相间距离可以取得较大，无需增加间隔深度；支柱绝缘子装在水平间隔板上，绝缘子间的距离可取较小值。垂直布置的母线结构机械强度较高；垂直布置可用于20kV以下、短路电流很大的配电装置中。直角三角形布置的结构紧凑，可充分利用间隔的高度和深度，这种布置方式可用于635KV大、中容量的配电装置中.在负荷变动或温度变化时，硬母线将会胀缩，在母线、绝缘子和套管中可能会产生危险的应力。为了将它消除，必须按规定加装母线补偿器。不同材料的导体相互连接时，应采取措施，防止产生电化腐蚀。 母线隔离开关，通常设在母线的下方。为了防止带负荷误拉隔离开关引起飞弧造成母线短路，在双母线布置的屋内配电装置中，母线与母线隔离开关之间宜装设耐火隔板。两层以上的配电装置中，母线隔离开关宜单独布置在一个小室内。屋内配电装置应设置防止误拉合隔离开关、带接地线合闸、带电合接地开关、误拉合断路器、误入带电间隔等（五防）电气误操作事故的闭锁装置。断路器及其操动机构 断路器通常装设在单独的小室内。断路器的操动机构设在操作通道内。手动操作机构和轻型远距离控制的操动机构均装在壁上，重型远距离的操动机构则落地装在混凝土基础上。互感器和避雷器 电流互感器无论是干式或油浸式，都可和断路器放在同一小室内。穿墙式电流互感器应尽可能作为穿墙套管使用。电压互感器都经隔离开关和熔断器（110KV及以上只用隔离开关）接到母线上，须占用专用的间隔。当母线上接有架空线路时，母线上应装避雷器。避雷器通常与电压互感器共占用一个间隔,并共用一组隔离开关（4）配电装置室的通道和出口： 配电装置的布置应便于设备操作、检修和搬运，故需设置必要的通道。长度小于7m时，可设置一个出口；长度大于7m时，应有两个出口（最好设在两端）；当长度大于60m时，在中部适当的地方再增加一个出口。6.4本设计中配电装置的确定 本变电所三个电压等级：即220kV、110kV、10kV，根据电力工程电气设计手册规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220kV、 110kV侧采用屋外配电装置，10kV采用屋内配电装置。6.4.1 220kV采用屋外高型配电装置 它的主要优点是节约用地的效果显著，其占地面积约为普通中型的50%左右；布置紧密，可节省较多的电缆、钢芯铝绞线及绝缘子串。对于双母线带旁路母线的高型配电装置，采用三框架双列式布置，将两组主母线及其隔离开关上下重叠布置，旁路母线设在主母线两侧，与上层主母线并列布置，其构架与主母线构架合并，构成三框架结构，断路器为双列布置。6.4.2 110kV采用分相中型配电装置 将母线隔离开关直接布置在各相母线的下方。分相中型配电装置硬管母线配合剪刀式（或伸缩式）隔离开关方案，布置清晰，较普通中型配电装置节约用地，节省钢材，运行维护和安装检修均比较方便，并具有较高的可靠性和较强的抗震能力。6.4.3 10kV采用屋内两层式配电装置 10KV采用屋内配电装置，布置型式采用两层式，所用设备分别布置在两层中，第一层布置断路器，第二层布置母线、隔离开关等较轻设备，这种布置方式与三层式相比，其造价较低、运行和检修较方便，但占地面积有所增加，根据本变电所的具体情况，选择两层式布置合理。6.6电气总平面布置 本变电所主要由屋外配电装置，主变压器、主控制室、及 10KV 屋内配电装置和辅助设施构成，屋外配电装置在整个变电所布置中占主导地位， 本所有 220KV、 110KV 各电压等级集中布置， 将 220KV 配电装置布置在北侧，110KV 配电装置布置在南侧，可以保证出线顺畅，避免出线交叉跨越，两台主变位于电压等级配电中间，便于运行人员监视控制，主控制楼布置在 10KV 屋内配电装置并排在南侧，有利于监视 。 220KV 高压配电装置采用屋外高型单列布置，它有 8 个间隔，近期出线 2 个间隔，远期出线2个，两台主变进线各一个间隔，电流互感器及避雷器占一个间隔，母联和旁路断路器各占一个间隔，间隔宽度为 8 米。预留2个出线间隔。110KV 高压配电装置采用屋外分相中型型布置、断路器单列布置，且共有 10 个间隔，间隔宽度为14 米，近期出线 5 个间隔，远期出线4个，两个连线间隔，母联和旁路断路器各一个间隔，电压互感器和避雷器共占一个间隔。10KV 高压配电装置采用屋内配电装置,且采用两层式。7. 防雷设计7.1 概述7.1.1直击雷过电压保护 变电所的直击雷过电压保护可采用避雷针、避雷线、避雷带和钢筋焊成网状。（一）直击雷的保护范围和措施：1、保护范围：包括屋外配电装置、主控楼、变压器、构架及高压屋内配电装置等。2、保护措施：采样设置避雷针和避雷线进行保护。7.1.2雷电侵入波保护 由于雷电侵入波在电气设备上产生的过电压很高,为防止雷电波产生的过电压损坏电气设备，本设计变电所配电装置对雷电波的过电压保护是采用氧化锌避雷器及与其相配合的进线保护段待保护措施。7.2 避雷针和避雷器的配置原则7.2.1避雷针的配置原则 1、电压110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000n米的地区，宜装设独立的避雷针。 2、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10欧。 3、35KV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。 4、在变压器的门型构架上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形构架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在装置中距离很难达到不小于15m的要求。7.2.2避雷器的配置原则 1、配电装置的每组母线上，应装设避雷器。 2、旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。 3、220KV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。 4、220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。 5、三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 6、110KV220KV线路侧一般不装设避雷器。7.3 避雷针的选择7.3.1多支避雷针保护范围的确定方法 1、将多支避雷针的多边形，划分成若干个三支避雷针的三角形，划分时必须是相邻近的三支避雷针。 2、每三支避雷针，其相邻两支保护范围的一侧最小宽度0时，则全部面积才能受到保护。 3、多支避雷针的外侧保护范围，应分别按不等高（或等高）两针保护范围的方法确定。7.3.2本变电站避雷针的选择结果1234120m90m采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。因此，本站采用四支避雷针。被保护变电所总长120m,宽90m,查手册，门型构架高20m.避雷针的摆放如图九所示。 图九避雷针安装位置平面布置图90m; 120m,150m 所以,需要避雷针的高度为: 20150/741.4m，四只避雷针分成两个三只避雷针选择验算:首先,验算123号避雷针，对保护的高度:12号针之间的高度：41.490/728.5m20m23号针之间的高度：41.4120/724.320m13号针之间的高度: 41.4150/720m由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。对保护宽度:12号针的保护宽度: 1.5 ()1.5(28.520)12.75m023号针之间的宽度: 1.5 ()1.5(24.320)6.45m0可见,保护的宽度能满足要求，所以,123针是满足要求的。由于4针的摆放是长方形,所以，1、3、4针满足要求。经过计算，本变电站采用四支=42m 的等高避雷针进行保护。7.4 避雷器的选择7.4.1 避雷器类型的选择 由于金属氧化物避雷器（简称MOA）一般是无间隙避雷器，与阀式避雷器相比，它没有灭弧和工频续流的问题，且具有优异的非线性伏安特性，因此，本次设计选用ZnO避雷器。7.4.2 ZnO避雷器的选择原则1、避雷器额定电压的选择：式中， k切除短路故障时间系数，10S以内取k=1.0,2h以内取k=1.3； 暂时过电压,kv.2、避雷器最大持续运行电压的选择。一般情况下=（0.760.8）,不得低于以下规定值：直接接地： ；非直接接地:10S内切除故障：，2h内切除故障：（310kv）; (3563kv)7.4.3避雷器的选择结果1.220kv侧：选用Y10W-192500型校验：1）额定电压：，由于在10S以内切除故障，故 K=1.0, 对于110kv220kv直接接地系统，则1.01.4220 192kv1.4220=177.829kv满足条件。2）持续运行电压：,146KV=1