SZ市110kV降压变电所电气一次部分设计论文

SZ市110kV降压变电所电气一次部分设计内容提要按照设计任务书的要求，本次设计为SZ市110kV降压变电所电气一次部分设计，并且用AutoCAD画图软件绘制电气主接线图、断面图和地理平面布置图。设计变电所电压等级为110kV、10kV。110kV电压等级线路设计为单母线分段带旁路母线的接线形式，10kV电压等级线路设计为单母线分段的接线形式，主变压器两台。本设计的主要内容是：主变压器选型、设备选型、电气连接选型、变电站负荷计算、短路计算、防雷及保护、低压部分及电气总体布控。关键词：变电站；电气主接线；短路电流；电气设备ISummaryFollow the requirements of the design requirements，the design is a partial design for the 110kV transformer substation in SZ city，and use AutoCAD drawing software to draw the electrical master wiring diagram，sectional drawing and geographical layout. The voltage level of the design transformer is 110kV and 10kV.The 110kV voltage grade line is designed to be a single bus segment with a by-pass bus line.The 10kV voltage grade line is designed as a single bus segment.Two main transformers are set.The content of this design is included: Selection of main transformer, Equipment selection, Electrical connection selection, Substation load calculation, Short circuit calculation, Lightning protection and protection, Low voltage and general electric control.Key words: Substation; The main electrical wiring; Short circuit current; Electrical equipmentII目录内容提要ISummaryII1 原始负荷资料分析11.1 变电站的主要情况11.2 本站负荷计算22 主变压器选型42.1 主变压器数量的选择42.2 主变压器型式和结构62.3 主变压器容量的选择73 电气主接线83.1 电气主接线的基本要求和设计83.2 主接线接线形式103.3 主接线方案的选择104 短路电流计算144.1 短路电流计算的基本原理和方法144.2 短路计算145 高压电器设备的选型和校正检验205.1 最大持续工作电流计算205.2 高压断路器的选型和校正检验205.3 隔离开关的选型和校正检验245.4 电流互感器的选型和校正检验275.5 电压互感器的选型和校正检验315.6 限流电抗器的选型和校正检验325.7 导体的选型和校正检验336 配电装置356.1 配电装置的要求356.2 安全距离的规定356.3 配电装置的分类和设置367 防雷保护设计367.1 变电所的直击雷保护377.2 变电所的进线段保护37参考资料38附录40致谢411 原始负荷资料分析1.1 变电站的主要情况1.1.1 变电站的地理位置和范围本110kV变电所地处SZ市的边缘，是一个新建变电所，给城市、附近郊区的农业和工业提供用电。额定电压的级别系列：110kV/10kV馈线数量：110kV电压等级：出线两条，进线两条，备用两条。10kV电压等级：出线十三条，备用两条。 1.1.2 电力系统连接线路示意图如图1.1：图1.1 电力系统连接线路示意图1.1.3 变电站及其系统描述(1)变电站属性：110kV变电站。(2)110kV电压等级线路进线两条，出线总共四条，其中本设计两条，备用两条。10kV电压等级线路出线总共十五条，其中本设计十三条，备用两条。(3) 110kV线路：电力系统的每一回出线在正常情况下容许运送的最大功率数目是15MVA。10kV线路：最大负荷使用时间是5500 小时，某些子电网的最大负荷总和占全部电网的最大负荷的百分数是85%，总的备用最大负荷是4MW, 。(4)110kV和10kV的负荷数据见下表1.1：表1.1 110kV和10kV负荷数据表1.2 本站负荷计算根据以下公式进行负荷计算 (1.1)公式当中 Sc 某一个额定电压的级别系列的计算负荷Kt同时系数，在10kV电压等级中取为0.85%线路失去的负荷与供电负荷之比，通常取为5%P、cos每个电力用户的负荷、功率因数通过对本地的电力系统进行展望规划，计算得出本110kV变电所10kV电压等级侧的负荷数目是： 与此同时顾及到本110kV变电所的备用负荷实际情况，最后得出总的用电负荷是： 2 主变压器选型主变压器：向电力线路或者用户提供功率，与变电站电压等级相同的变压器就是主变压器。在变电站中，其主要设备是变压器，而其他的电气设备，都为其服务。联络变压器：在两个电压等级之间互换功率的变压器1。厂用变压器：单独提供变电站站内用电，与普通的配电用变压器技术条件相同，但其短路阻抗值比普通配电用变压器要大。2.1 主变压器数量的选择主变压器的数量和其容量与电气连接和配电设备的选择有直接关系。考虑到传送容量、五至十年电力规划、考虑负荷的增长、进出线的数量及电压等级，应综合分析各方面因素，科学合理的确定主变压器的数量和容量。否则，变压器选择容量过大，选择台数过多，不仅增大工程成本，加大覆盖区域的面积，也会使设备损耗严重，对安全运行造成威胁。每千瓦的变电设备投入的资金应小于每千瓦的发电设备投入。因此，变电站主变压器的选择应遵循如下原则。(1)单元接线的变压器如果要减少变压器和其他设备的数量，减少电气装置覆盖区域的面积，可以将两个电源点与一台变压器连结，形成单元接线变压器。变压器的选择要优先以下容量最大者选择：电源点额定容量减去其站用电负荷，剩余百分之十的裕度。电源点最大运行容量除掉一台站用变压器的最大负荷，且变压器内部平均升温在规定的环境情况下时的温度或在冷却水温小于65情况下进行选择(依据变压器标准:正常条件下,处于连续额定容量稳定状态下油浸变压器的绕组平均的温度) 1。选择扩大单元接线方式，宜选用分裂绕组变压器。两个电源点容量之和确定变压器的容量。(2)电源点电压母线接线主变压器采用电源点-主变压器-电力系统接线方式变压器，选择容量应综合考虑如下因素：当全部电源点接入系统时，除掉厂用负荷，且能供给电源点电压供电的日最少功率，主变压器将电源点上残剩无功功率和有功功率送入到系统中。因为供热机组热负荷变更需要限定本厂输出功率或者连接电源点侧检修时，主变压器可通过连接线从系统中倒送功率，以满足电源点检修时负荷要求。从电源点连接两台以上的主变压器情况时，如出现最大容量变压器因故停电，剩余主变压器可以带电源点剩余功率的70%以上。当出现电源点侧出力不足，输出功率下降时，主变压器须具备从电力系统中倒送功率的功能。在电源点上一般接入60MW及60MW以下的小、中型热电机组的发电厂，依据“以热定电”的方式运行，严格控制上网电量，坚持自发自用的原则。在电源点侧主变压器不少于2台，其容量之和须符合上述四点要求外，还要考虑至少五年负荷的逐年发展，保证对发电机电压上的负荷供电可靠性。选取一台主变压器与网络组成弱连接，适用于利用工业生产的残剩热量进行发电的小型和中型电厂1。(3)联络用变压器联络用变压器连接可交换功率的两个电压等级母线1。为便于运行，其设置一般只有一台，变压器的容量选择须符合以下要求：在两个电压等级多种运行方式下，联络用变压器容量应实现有功功率和无功功率互换的需求。在电源点检修状态下，联络用变压器的容量应大于电源点需用功率。在两个电压等级运行方式下，在输电线路停电状态下，通过联络用变压器可将剩余容量输送至另一侧线路。(4)变电站主变压器电力网络中，可以向系统和客户提供电能的变压器就是主变压器。主变压器容量的选择应符合以下要求： 选择的几台主变压器容量之和不小于变电站最大符合。当配置两台及以上主变压器时，如其中一台发生故障停运，剩余主变容量至少须提供70%的最大负荷需求。当选择三绕组主变压器时，须满足中、低压侧输送功率的同时率。综合考虑供电区域短期和中长期负荷需求，参考城市中、长期发展规划。依据无功功率潮流校核公共绕组容量适用于采用自耦变压器在自耦变压器第三绕组接有无功补偿设备。一般枢纽变电站，宜选用两台主变压器。2.2 主变压器型式和结构(1)变压器相数选择变压器依据相数进行划分，有单相变压器和三相变压器，单相变压器适合单相负荷和三相变压器组，三相变压器适合三相网络升压或降压4。三相变压器适用于330kV以下运行系统及300MW以下容量机组的单元连接，单相变压器组适用于地形限制、运输方便等情况，但单相变压器成本高，覆盖区域面积大，运行维护成本高，因此，一般选用的情况少。(2)绕组联结组别三相变压器其高压侧绕组线电压与低压侧绕组线电压它们所形成的相位差是绕组联结组别。组别代表了变压器各绕组之间的电压相位差别。变压器联结组别与系统相位不一致不容许并列运行，其应与系统电压相位相同。变压器三相绕组连接形式遵照实际情况进行选择，应视具体情况决定采用星形或三角形绕组连接方式。实际工作中，根据控制三次谐波对电源的作用和网络的同步并列，通常选用YNd11常规接线作为主变压器的联结组别。(3)绕组量和结构变压器以两种提升电压和电力线路连结或者向客户输送电能的情况，宜采用两台双绕组变压器。(4)阻抗和调压方式变压器的阻抗实际上就是绕组之间的漏抗，变压器的型式、电压比、取材和构造确定以后，它的阻抗大小通常和变压器容量几乎没有关联4。每个电压等级侧阻抗值的选取参考多种因素后，最终取决于对具体工程起关键性影响的因素。依据标准规定值进行选择，适用于双绕组变压器，依据降压还是升压进行选择，适用于三绕组自耦规格和普通规格变压器高压侧和低压侧阻抗。(5)冷却方式的选择按变压器选择要求，110kV电压等级宜选择5万kVA及以下油浸自冷变压器；35kV电压等级宜选择3.15万kVA及以下油浸自冷变压器；220kV电压等级宜选用强迫油循环风冷变压器。2.3 主变压器容量的选择变压器容量的选择关系到系统的正常运行，容量过小，会造成变压器处于过载状态，直至变压器过负荷被损毁；容量过大，会引起设备投资增大，变压器利用率不高，且会引起功率因数下降，线路和变压器损耗增加，效率降低等问题。变压器容量的选择，要综合考虑近期及中远期负荷增长因素，当一台变压器故障停运，剩余变压器容量在出力允许范围，还应能保证用户的一、二级负荷需求。综上所述，该设计变电站主变压器选用双绕组电力变压器（有载调压），变压器主要技术参数如下表2.1： 表2.1 变压器主要技术参数3 电气主接线电气主接线是电力系统的重要组成部分。它可以输送功率、保证电网安全运行，显示各组成电力设备之间的连接方式。电气主接线主要包括电源进线、引出线和母线，通过这些接线的组合形成输送电能的通路。 3.1 电气主接线的基本要求和设计变电站电气主接线要参考其在系统中所起的作用、变电站设计容量、负荷属性、设备设施数量及其特性等方面，综合评价后再进行设计。还应注意保证运行可靠、灵活，容易进行检修，尽可能降低投资，满足长期发展等需求。3.1.1 基本要求 (1)灵活性电气主接线应可以灵活的实现各种运行方式的转换，而且可以适应各种运行状态5。具体要达到以下几方面的要求：运行调度方面：常态运行方式下，能够依照调度指令，灵活的转变方式，停电状态下，能迅速解列故障设备，缩短停电时间，提高供电可靠性，保证对用户持续电力供应。运行检修方面：检修状态下，能够易于操作，减轻人员作业劳动强度，有效避免由于作业繁琐造成的事故。后续发展方面：考虑今后发展，能够满足变电站扩建及进出线需求，设计主接线时要保证以后发展的可能性，要便于二期或三期施工的可行性，而且要考虑接线的可实现性，保证供电可靠性的前提下，后续施工能够安全、顺利实施。(2)可靠性安全、可靠是电力系统能够正常运行的基础条件，电气主接线作为电力系统的组成一部分，对其最基础的要求也是确保供电可靠。主接线不能保证安全运行，必将造成系统停电，导致设备损坏，人员伤亡，造成重大事故。考察电气主接线的可靠性，需要顾及客户的负荷属性种类、长期运行经验、变电站在系统中的影响、设备质量等多方面因素。对主接线可靠性的基本要求有以下几点：断路器故障停电，不能对系统正常供电造成影响。避免变电站停电。电源点故障停电，不能危及系统正常运行。设备故障检修，能够正常供电，或能保证对类负荷或大部分类负荷的正常供电。(3)经济性主接线的设计，在保证其可靠性和灵活性的同时，要兼顾经济性，做到投资最小、占用耕地最少、电能损耗最小。经济性一般从以下三个方面考虑：投资最小。主接线设计简单且能够满足运行要求，并应有控制短路电流的措施，减少开关、断路器数量，降低工程投资。占用耕地最少。主接线的布置应经济实用，减少对耕地的占用，同时还应兼顾方便工程施工，便于设备的运输和搬迁，考虑中、长期发展，还应对二、三期扩建、扩容工程做好土地预留。电能损耗最小。变电站内，主变压器的运行损耗是这一区域网最大的电耗，科学选择配置主变压器的台数、容量和型式，就能解决这一问题。变电站主接线损耗与其材料、截面和所带负荷有关，其损耗电量较少，不做详述。3.1.2 电气主接线的设计程序电气主接线的设计和电力系统的全局设计共同进行。根据我国规定，变电站和发电厂建设的程序包括以下几个阶段：初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计1。(1)初步可行性研究。电力部门协同电网策划考虑出线前提、设厂的重要性及负荷，研究考核设厂前提，递交准备建厂的范围、地点、集资方法及分阶段投资控制，拟定项目建议书。(2)可行性研究。这一阶段可以完成经济效果利益评估和成本概算，确定设厂前提，使技术准则清晰明白。与有关部门商量后，电力部门需要和系统设计协作，递交工程与交通、设施选择与规划，并递交电气主接线计划，拟定设计任务书。(3)初步设计。按照上级部门批准的设计任务书，递交重要电力设备的成本预算，以及建设规范和设计准则，准备重要电力设备预定，为施工图设计奠定良好基础。(4)施工图设计。按照重要设备确定状况及初始设计检查文件，递交合乎质量安全规定的说明资料和施工图纸，符合预定、建造工程和布置要求。3.2 主接线接线形式电气主接线基本的接线是电源点和线路，电力母线将电源点和线路连接到一处，电能可以汇集或分配，电源点或变压器同时接到一个母线上，给母线提供电力，各出线线路全部接在同一母线上，由母线提供电力向外输送。电气主接线的基本形式可分为无汇流母线接线和有汇流母线接线形式1。无汇流母线接线，是指进出线回数很少或相同时，采用电源点、主变压器、出线线路相连接的方式输出电能。这种接线的优点是，使用开关、隔离设备少且节约土地资源，适用于进出线回数少的变电站。缺点是，由于其连接简单单一，造成可靠性和灵活性下降，当母线或相关开关检修时，需要切断电源点，影响正常供电。有汇流母线接线，是指进线、出线回数较多（通常情况下大于4回），将母线设置成集合点，有利于电能的汇聚和分发。这种接线的优点是，接线灵活，便于运行方式变化。缺点是，设备开关、隔离设备使用多，经济性差。3.3 主接线方案的选择对照给定的设计任务书，综合变电站电源点和进出线条数、主变压器容量和数量、母线配置等各方面考虑，选择以下设计方案，所选方案满足任务书要求，现进行方案说明和比较：3.3.1 110kV主接线(1)方案选择按照设计任务书，变电站一期设计两进两出，最终设计为两进四出。符合110kV变电站电气主接线设计的有单母线分段接线和单母线分段带旁路母线接线两种接线方式可选，现对两种接线方式进行方案比较。单母线分段接线（图示3.1）：图3.1 单母线分段接线 单母线分段带旁路母线接线（图示3.2）：图3.2 单母线分段带旁路母线接线(2)方案比较单母线分段接线，是将单母线借助分段断路器隔离成几个部分。其优点在于，运行方式多样，可选择余地大，两母线不仅能够并列运行，而且能够分裂运行。对供电可靠性有要求的重要客户，两个供电电源点可分别接到不同的分段母线，保证了供电的不间断性。当有母线或其他开关设备故障检修情况时，只对相对应的分段母线停电，其他母线段可正常供电，可以减小停电范围，保证可靠供电。单母线分段接线的缺点是，由于母线分段增加相应的设备，使工程投资加大，设备占地面积增多；当任意一段母线故障发生，仍会有停电情况发生，仍有一部分用户用电得不到保障；当任意一回路需要检修，此回路需全部停电；当变电站出线需要扩建时，需向两端均衡扩建。单母线分段带旁路母线接线，旁路母线的作用是当变电站在开关检修情况下，所带的用户由旁路母线和相关设备提供电源，从而保证站内开关的正常检修。单母线带旁路母线正常状态下，不接入电网，是备用状态。采用单母线分段带旁路母线接线方式，可更大程度的提高供电可靠性，保证对用户持续供电，但这种接线方式，需增加部分设备投资。(3)方案确定分析比较上述两个备选方案，两方案均能满足本设计对供电可靠性和灵活性的要求，并能够满足设备检修要求，但单母线分段带旁路母线接线方式供电可靠性更高，且需增加的资金也不大，所以综合比较，本设计110kV母线接线采用单母线分段带旁路母线接线方式。3.3.2 10kV接线设计(1)方案选择对照设计任务书，10kV设计本期出线13回，最终设计15回，依据有关设计规程规定，10kV电气接线可有单母线分段接线和双母线接线两种接线方式可选，现对两种接线方式进行方案比较。(2)方案比较双母线接线，就是两段母线，所有10kV出线既可在段母线运行，也可在段母线运行，当有任意一段母线停电检查时，所有10kV出线可由另一段母线供电，保证了供电的可靠性。这种接线方式，好处是供电可靠性高、检修简单、调度灵活、有利于二期扩容；缺陷是，采用这种接线方式需用开关、刀闸等设备较多，且配电设计也较为繁琐，投资较大，在实际运行中，因为设备多，很可能造成误操作事故，当母线发生故障，必须停运和损失负荷。单母线分段接线，将一条母线分为两段，所有的10kV出线由两段母线分别供电，当任意一段母线故障停电，可以保证另一段母线正常供电，母线分段可实现停电情况下，仅仅中断一部分供电，而另一部分正常供电。这种接线的优点是供电可靠性高，调度灵活方便；缺点是需增加一台联络开关，这种接线方式一般变电站10kV出线多有运用。(3)方案确定：比较上述两种接线方式，两方案均可满足本设计对供电可靠性和灵活性的要求，但双母线接线较单母线分段接线需用设备多，投资大，尤其是在配电设计方面投入增大，还容易发生误操作事故，综合考虑，本设计确定10kV接线采用单母线分段接线形式。4 短路电流计算电力系统三相短路计算最主要的是短路电流周期分量的计算，在给定电源电势的时候，也就是稳态交流电路的求解3。4.1 短路电流计算的基本原理和方法(1)电力系统节点方程的设置首先产生网络的节点导纳矩阵，才能利用节点方程进行故障计算，然后按照已有的电力系统运行方式绘制出网络的等值电路，计算出每个电力元件的标幺值参变量，接着通过线路和变压器的参变量产生没有负荷和发电机的节点导纳矩阵。(2)借助节点阻抗矩阵计算短路电流当不必采用精准计算时，不考虑负荷电流的作用。当产生节点导纳矩阵时，不考虑所有节点的负荷，短路发生前，系统处于空载的状况，所有节点电压正常分量的标幺值取值为1。 （4.1） （4.2）金属性短路的时候，如果已知节点阻抗矩阵的相关元素即能够进行短路计算了。(3)通过电势源对短路点的转移阻抗计算短路电流如果一个线性网络具有多个电源时，利用叠加定理，将节点f的短路电流写作 （4.3）公式中，Ei是第i个有源支路的电势，G为有源支路的集合，zfi称为电势源i对短路点f的转移阻抗3。通过节点阻抗矩阵可以对转移阻抗进行方便的计算。 （4.4）4.2 短路计算4.2.1 短路计算过程在本次短路计算中选取110kV电压等级母线g1、g3、g4，10kV电压等级母线g2，系统等值网络图如图4.1所示 图4.1 系统等值网络图将上述等值网络图中三角形化为星形后，可得新的系统等值网络图，如图4.2所示：图4.2 系统等值网络图4.2.2 各短路点电流短路电流计算(1)g1处短路时， ，系统等值网络如图4.3所示。图4.3 g1处短路系统等值网络图系统等值网络电抗标幺值计算得：次暂态短路电流标幺值计算得：次暂态0s和4s时刻的短路电流大小相同，三相短路电流有名值计算得：冲击电流计算得：kim冲击系数，计算中取为1.9。 短路全电流最大有效值计算得：短路容量计算得： (2)g2处短路时，系统等值网络如图4.4所示。 图4.4 g2处短路系统等值网络图系统等值网络电抗标幺值计算得：次暂态短路电流标幺值计算得：次暂态0s和4s时刻的短路电流大小相同，三相短路电流有名值计算得：冲击电流计算得：短路全电流最大有效值计算得：短路容量计算得：(3)g3处短路时，系统等值网络如图4.5所示。 图4.5 g3处短路系统等值网络图系统等值网络电抗标幺值计算得：次暂态短路电流标幺值计算得： 次暂态0s和4s时刻的短路电流大小相同，三相短路电流有名值计算得： 冲击电流计算得： 短路全电流最大有效值计算得：短路容量计算得： (4)g4处短路时，系统等值网络如图4.6所示。 图4.6 g4处短路系统等值网络图系统等值网络电抗标幺值计算得：次暂态短路电流标幺值计算得： 次暂态0s和4s时刻的短路电流大小相同，三相短路电流有名值计算得： 冲击电流计算得：短路全电流最大有效值计算得：短路容量计算得：4.2.3 短路电流计算结果表表4.1 短路电流计算结果5 高压电器设备的选型和校正检验通常情况下，高压电器设备选型按照正常运行状态设备所达到的参数值选择设备，设备校验选取其最大短路电流值进行校验。5.1 最大持续工作电流计算（1）110kV系统额定电压进线最大持续工作电流 依据有关电力设计标准要求，并参考母线穿越功率中远期增长因素，110kV穿越功率应是主变压器的2倍，则考虑今后运行和检修等问题，设计中同一电压等级的同类型电气设备型号和种类不能过多，应选取最大值作为确定的Imax，即： （2）10kV系统额定电压 10kV电流即加装电抗器后其额定电流为：10kV出线最大持续工作电流为： 即： 5.2 高压断路器的选型和校正检验高压断路器，它是用来连通或断开负荷，可在需要的情况下，断开或接通电路，是电力系统重要的控制设备。高压断路器的主要功能是：(1)开断负荷电流和空载电流，也可有效的断开短路电流。(2)可将部分或全部电力设备、设施转换为运行或冷备用状态，控制投入或退出状态。(3)当有故障发生时，能与自动装置或保护装置协作，共同将故障点从系统中切除，从而使停电范围缩小，以防事故更加严重，保证其他设备不致遭受损害，保证其他设备的正常运行。高压断路器的类型：(1)真空断路器，是将真空作为灭弧和绝缘介质，其所有组件放在绝缘材料制成的外壳内6。它有以下特点：防火防爆，维修方便。触头间隙介质恢复速度快。使用寿命长。 构造简易，动作敏捷，操作便利。 灭弧时间短，灭弧性能强，灭弧效能与电流大小无关。真空断路器在35kV及以下配电装置中运用广泛，分合电动机负荷和切断短路电流时，产生截流过电压，需要采取氧化锌避雷器过电压保护措施。(2) 断路器，是以为介质，将其填充至断路器的灭弧室中，气体无毒无味，密度大于空气，有较好的消弧作用。 断路器有以下特点：开断能力强，吹弧迅速，燃弧耗时短，开断电流大，可以保证电网其他设备的安全。电气寿命长，使用期长，检修周期长，能在短时间频繁操作，安全性和耐用性强。密封性能好。 断路器构造简易，密封性好，灭弧室、电阻和支柱被分隔成独立部分，气体不易外漏。绝缘水平高， 断路器以气体为绝缘介质，这种气体绝缘水平高，在气压下，容易通过各种绝缘试验，并有较大的裕度。 断路器适用于开断重要负荷场所，所以被广泛使用于发电厂、变电站等电力系统中。5.2.1 110kV电压等级侧断路器的选型和校正检验(1)额定电压的选择电气设备额定电压，电网额定工作电压， 电气设备最高工作电压，电网最高额定工作电压(2)额定电流的选择 电气设备额定电流，电气设备所在回路在全部运行方式下的最大持续工作电流，因而， (3)开断电流的选择 遵照、和装设要求，参考有关电力手册，采用LW6-110/1500SF6型号的断路器，断路器端子箱为XW-3。 (4)遵照热稳定规定 对采用的断路器进行热稳定校验： 选择继电保护的后备保护动作时间为最不利时间时间是因而，不考虑非周期分量热效应，只考虑周期分量热效应，也就是 (5)动稳定校验 计算结果和选择断路器数据如下表5.1所示。 表5.1 计算结果和选择断路器数据综上所述，110kV电压等级侧选择的断路器符合条件。5.2.2 10kV电压等级侧断路器的选型和校正检验(1)额定电压的选择(2)额定电流的选择(3)开断电流的选择遵照、和装设要求，参考有关电力手册，采用ZN5-10/1000型号的断路器，断路器端子箱为XW-1。(4)遵照热稳定规定 对采用的断路器进行热稳定校验： 选择继电保护的后备保护动作时间为最不利时间时间是因而，不考虑非周期分量热效应，只考虑周期分量热效应，也就是。 (5)动稳定校验计算结果和选择断路器数据如下表5.2所示。表5.2计算结果和选择断路器数据综上所述，10kV电压等级侧选择的断路器符合条件。5.3 隔离开关的选型和校正检验隔离开关就是刀闸，通常情况下，将额定电压在以上的隔离开关，都叫做隔离开关7。其结构简单，运用极为广泛。隔离开关没有灭弧功能，必须在没有负荷的情况下使用，它没有断流能力，只用作改变系统的连接和隔离。隔离开关的主要特点有以下几方面：(1)系统需停电检修时，检修设备与带电系统有一个明显断开点，可保证工作人员的人身安全。(2)隔离开关的使用有严格的要求，线路送电时，应先合断路器两侧的隔离开关，然后合上断路器；线路停电时，应先拉开断路器，再拉开断路器两侧的隔离开关8。(3)隔离开关因没有消弧功能，所以不能带负荷拉、合隔离开关，否则，可能引发电弧伤人事故。(4)隔离开关选择应与其他的电气设备的额定电压、额定电流等相匹配。隔离开关的作用主要是开断无负荷的系统，将需要停电的设备与带电设备隔离，并设置了清楚的断开位置，给工作人员提供安全保障。隔离开关的主要功能有以下几个方面：(1)与断路器连接使用，可转换系统的运行方式。(2)起断开和隔离作用，将带电设备与非带电设备断开，并设置明显断开点。(3)有选择的开断小电流的系统。5.3.1 110kV电压等级侧隔离开关的选型和校正检验(1)额定电压的选择(2)额定电流的选择 (3)极限流过电流选择遵照、和装设要求，参考有关电力手册，采用GW4-110D/1000-80型号室外高压隔离开关。(4)遵照热稳定规定 对采用的隔离开关进行热稳定校验： 选择继电保护的后备保护动作时间为最不利时间：时间是因而，不考虑非周期分量热效应，只考虑周期分量热效应，也就是。 计算结果和选择隔离开关数据如下表5.3所示。表5.3 计算结果和选择隔离开关数据综上所述，110kV电压等级侧选择的隔离开关符合条件。5.3.2 10kV电压等级侧隔离开关的选型和校正检验(1)额定电压的选择 (2)额定电流的选择(3)极限流过电流选择遵照、和装设要求，参考有关电力手册，采用GN10-10T/3000型号的室内高压隔离开关。(4)遵照热稳定规定 对采用的隔离开关进行热稳定校验： 选择继电保护的后备保护动作时间为最不利时间：时间是因而，不考虑非周期分量热效应，只考虑周期分量热效应，也就是。 计算结果和选择隔离开关数据如下表5.4所示。表5.4 计算结果和选择隔离开关数据综上所述，10kV电压等级侧选择的隔离开关符合条件。5.4 电流互感器的选型和校正检验电流互感器在电网中普遍存在，它的工作原理和变压器差不多。它主要有以下特点：(1)在电力系统中，电流互感器的初级绕组是以串联形式存在的，匝数极少，所以，初级绕组中的电流和次级绕组电流没有关系，仅仅由要测量电路的负荷电流大小来决定。(2)当发生短路时，电流互感器启动，之所以这样是由于电流互感器次级绕组连接测量仪器，它的电流线圈阻抗值极小。5.4.1 一次额定电压和额定电流的选择一次额定电压UN和额定电流I1N需要符合以下条件： 电路正常最大负荷电流低于测量用电流互感器的一次额定电流，电路中的正常工作电流尽量比一次额定电流小1/39。确保测量仪表处于正常工作中，最适合的地点在量程的0.75处，当发生过负荷情况时，仪表可以产生提示。5.4.2 准确度等级和额定容量的选择当互感器的准确度等级高于测量仪器的准确度等级时，可以减小误差，保证测量仪器的精准性。电流互感器的额定容量指的是电流互感器在额定二次阻抗和额定二次电流的情况下运行时，二次侧绕组的输出容量10。5.4.3 110kV电压等级侧电流互感器的选型和校正检验 (1) 电流互感器一次接线额定电压的选择： (2) 电流互感器一次接线额定电流的选择： 电流互感器所在回路在全部运行方式下的最大持续工作电流，进线持续工作电流是：因而， (3) 电流互感器二次接线的额定电流采用。(4)准确级选择遵照用于测量的仪器的准确级，选取电流互感器的准确级：110kV电压等级进线的电流互感器准确级： 110kV电压等级出线的电流互感器准确级：遵照、和装设要求，参考有关电力手册，选取LCWD-110 型号的电流互感器。具体数据如下表5.5所示。表5.5 LCWD-110电流互感器数据(5)遵照热稳定规定对采用的电流互感器进行热稳定校验：当时 (6)遵照动稳定规定对采用的电流互感器进行动稳定校验： 因而，110kV电压等级侧选择的电流互感器符合条件。5.4.4 10kV电压等级侧电流互感器的选型和校正检验(1)主变进线电流互感器电流互感器一次接线额定电压的选择：电流互感器一次接线额定电流的选择： 10kV主变进线最大持续工作电流是： 因而 电流互感器二次接线额定电流采用。准确级选取：考虑保护需要，选取的电流互感器准确级是： 遵照、和装设要求，参考有关电力手册，采用LZZBJ8-10A型号的电流互感器。具体数据如下表5.6所示。 表5.6 LZZBJ8-10A电流互感器数据 遵照热稳定规定对采用的电流互感器进行热稳定校验：当时 遵照动稳定规定对采用的电流互感器进行动稳定校验： 因而，10kV主变进线选择的电流互感器符合条件。(2)10kV电压等级侧出线电流互感器一次接线额定电压的选择 一次接线额定电流的选择10kV电压等级侧出线最大持续工作电流是： 因而， 二次接线额定电流采用。 准确级选择考虑保护需要，选取的电流互感器准确级是：遵照、和装设要求，参考有关电力手册，选择LZZBJ9-10Q型号的电流互感器。具体数据如下表5.7所示。表5.7 LZZBJ9-10Q电流互感器数据综上所述，10kV电压等级侧出线选择的电流互感器符合条件。5.5 电压互感器的选型和校正检验电压互感器在电网中普遍存在，类型有电磁式和电容分压式两种。5.5.1 一次额定电压和二次额定电压的选择电压互感器的初级绕组额定电压U1N，参考互感器的高压侧接线形式，得出它的相间电压以及相电压。额定电压大小为100V的仪表，它的电压绕组使用电压互感器的次级绕组电压。单相式电压互感器接成V-V接线或者单独使用的时候，它的二次绕组电压为100V，三相式电压互感器的二次绕组电压为V，同时可以获得相间电压100V；电压互感器剩余电压绕组电压是100/3V，用在35kV及其以下的中性点不接地系统11。本次设计，选取的主变压器110kV高压侧和中压侧设置成中性点接地方式。 110kV电压等级：母线上采用型号的电压互感器；出线上采用型号的电压互感器。10kV电压等级：分段母线上采用型号的电压互感器。具体数据如下表5.8所示。表5.8 电压互感器具体数据5.6 限流电抗器的选型和校正检验一般情况下10kV电压等级母线上的短路电流很大，装设限流电抗器可以控制短路电流。通常遵照以下要求选择： (1)额定电压的选择 (2)额定电流的选择 遵照、和装设要求，参考有关电力手册，采用XKDGKL-10/3000-5型号的限流电抗器。 热稳定规定： 对采用的限流电抗器进行热稳定校验： 选取继电保护的后备保护动作时间为最不利时间，时间是所以，不考虑非周期分量热效应，只考虑周期分量热效应，也就是。 计算结果和限流电抗器数据如下表5.9所示。表5.9 计算结果和限流电抗器数据表综上所述，选择的限流电抗器符合条件。5.7 导体的选型和校正检验5.7.1 110kV电压等级侧母线的选型和校正检验 (1)选取规格 在SZ市温度为时，最大持续工作电流是：遵照公式 式中在各种温度和海拔高度下，裸导体载流量的综合校正系数12。考虑到导体最高允许温度为80摄氏度，适合于小于的海拔高度，计及日照室外的软导体，。换算到温度，最大电流是： 综上所述，110kV电压等级侧母线采用LGJ-400/95型号的材料，具体数据如下表5.10所示：表5.10 LGJ-400/95数据表 (2)遵照公式 ， 开始热稳定校验。式中 QK短路电流的热效应系数 C与导体属性和发热温度相关的数值 S导体载流面积，单位是计算出导体最小载流面积是： 由于，所以符合条件。5.7.2 10kV电压等级侧母线的选型和校正检验 (1)选取规格在SZ市温度为时，10kV电压等级侧的最大持续工作电流是：换算到温度，最大电流是：采用长方形铝质导体，参考相关电力设计资料，10kV电压等级侧母线选取规格的导体，其竖放载流量为，集肤效应系数。 (2)热稳定校验由于所以符合条件。6 配电装置6.1 配电装置的要求开关设备、线路、保护装置和测量装置等设备组合成一个用电装置，称为配电装置。它用来接受和分配电能，配电装置包括断路器、隔离开关、负荷开关等，保护电器包括熔断装置、继电器、避雷设备等，测量电器包括PT、CT、电流表、电压表以及母线和载流导体，配电装置按其设置的位置可分为户内配电装置和户外配电装置，按其电压等级又分为高压配电装置和低压配电装置，按其结构形式又分为成套配电装置和装配配电装置13。配电装置的作用是：交换功率，接受和分配负荷；当系统发生故障时，迅速解列故障点，保证系统正常运行；当有设备需要检修时，可以隔离带电装置，不影响其他设备的正常运行。配电装置应满足以下几方面要求： (1)可靠运行。用户对电力的持续供应有严格的需求，否则，会给用户带来经济方面、设备方面或人身方面的损失。当电力供应不能满足全部电能需求时，应优先保证重要用户用电需求，应优先保证一、二级负荷的供应。（一级负荷中断供电，会威胁人身安全、设备安全，造成重大经济损失和重大事件等。二级负荷中断供电，可导致交通中断、产品减产、居民生活受到一定的影响。） (2)电能质量保证。电能质量包含有电压、频率、波形三个方面。用户供电电压的允许偏移值是额定电压的+5%-7%14，额定频率是，允许偏移值为。 (3)运行经济。要保证运行方式的科学合理，减少备用容量，更合理的调配负荷，有效降低最大负荷，提升设备的利用率，提高运行的经济性。 (4)便于实际操作，能够保证作业人员的人身安全，不妨碍配电装置的扩建。6.2 安全距离的规定配电装置暴露在空气中，应保证带电设备与接地体之间的距离，保证带电设备与带电其他设备之间的距离，它们之间的安全距离就是最小安全净距离 和 值。保持最小安全净距离，不管出现内部电压、外部电压或者正常最大工作电压，都不会导致空气间隙被破坏性放电15。值受过电压、绝缘配合、冲击电压波形和运行其他因素影响。6.3 配电装置的分类和设置配电装置按设置地点分为屋内配电装置和屋外配电装置；按装配形式分为成套式和装配式14。(1)屋内配电装置的特点：因为能分层布置和允许净距小，所以节约空间。检修、维护方便。空间相对独立，外界影响因素少。由于是室内设置，所以需投入资金进行房屋建设，需有一定的建设周期。(2)屋外配电装置的特点：没有房屋建设要求，施工周期缩短。方便工程施工，但增大土地使用面积。电器间隙增大，保证了空间距离，便于操作。室外设备易受外界因素影响，对设备绝缘水平要求高。(3)成套配电装置的特点：设备安排紧凑，节约土地。设备成套安装配置，便于施工，便于搬迁和扩建。维护方便，运行可靠性高。造价高。通过对各装置的对比，本变电站配电装置作如下设计：110kV电压等级侧是单母线分段带旁路母线接线，选取屋外布置方式,架空进出线，10kV电压等级侧是单母线分段接线，选取屋内布置方式，电缆引出线16。7 防雷保护设计变电站是电力系统重要组成部分，一旦发生雷击事故，可能造成全站停电，给群众百姓的生活、工农业生产带来不良的后果，所以，变电站的防雷保护是极其重要的。7.1 变电所的直击雷保护根据安装方式的不同，避雷针分为独立避雷针和构架避雷针两类17。从经济性考虑，构架避雷针使用钢材量相对较少，也没有必要的接地装置要求，110kV及以上变电站，由于对绝缘要求较高，不易反击，在时可装设构架避雷针。 独立避雷针由于其不借助其他建筑或构建，独立组装，故称之为独立避雷针。独立避雷