选定The 21st century substation design Vision of the future .pdf
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110KV降压变电所电气一次系统设计281,110,KV,降压,变电所,电气,一次,系统,设计,281
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华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）110kV降压变电所电气一次系统设计： 110/35/10kV,进/出线回数2/6/16（电缆）摘要电能是现代城市发展的主要能源和动力。随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。城市供电系统的核心部分是变电所，因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。本变电所设计除了注重变电所设计的基本计算外，对于主接线的选择与论证等都作了充分的说明，其主要内容包括：变电所主接线方案的选择，变电所主变压器台数、容量和型式的确定；短路点的确定与短路电流的计算，电气设备的选择（断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，避雷器）；配电装置设计和总平面布置；防雷保护与接地系统的设计。另外，绘制了八张图纸，包括：电气主接线图一张，电气总平面布置图一张，防雷接地图一张，配电断面图三张，低压配电装置配置图一张，低压隔断图一张。图纸规格与布图规范都按照了电力系统相关的图纸要求来进行绘制。关键词：变电所；电气主接线；电气设备；防雷接地；配电装置A DESIGN OF ELETRIC SYSTEMFOR 110kV TERMINALTRANSFORMER SUBSTATIONAbstractElectric energy is the main energy and dynamism of modern city development. With development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. The core of city for supplying power is transformer. It is very important to design and build one safe and economical transformer substation. Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design make satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. The main content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. In addition, drawing seven blueprints include one main wiring diagram; one disposal drawing of electric plane; one drawing of lightning proof protection and earth system; four drawing of connection. Both the specification of drawing and the criterion of disposal is based on requirement of drawing to electric power system.Keywords: Transformer substation; Main connection; Electric equipment; Lightning proof protection and earth system ; Distribution equipment1绪论变电站是联系电网的纽带,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,主要是通过变压器将各级电压的电网联系起来,起着变换和分配电能的作用,其运行的可靠和安全与否直接关系到整个电网的安全运行。本毕业设计的内容为110kV降压变电所电气一次系统设计，是最为常见的常规变电所，设计过程中需要考虑主接线的形式，主变压器和站用变压器的选择，短路电流的计算，断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等电气设备的选择和校验，防雷接地系统的设计，总布局和配电装置的设计等内容。本次设计完全按照任务书的要求进行。2变压器的选择2.1概述在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器，用于两种电压等级之间交换功率的变压器称为联络变压器，只供本站用电的变压器称为站用变压器。主变压器的容量、台数，直接影响主接线和配电装置的结构。它的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度，同时兼顾发电机电压负荷增长速度等方面，并根据电力系统5-10 年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。2.2 主变压器台数的选择主变压器台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系等都有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂或枢纽变电站，在一种电压等级下，主变压器应不少于两台，而对于联系的中小型电厂和低压侧电压为6-10kV 的变电所或与系统的联系只是具备性质时，可装一台主变压器。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，110KV 变电所中一般装设两台或两台以上主变压器。当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担60%的负荷保证全变电所的正常供电。2.3 主变压器型式的选择2.3.1 主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330KV以下的变电所均应选择三相变压器。因为单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。2.3.2 主变压器绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的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，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。2.3.3 主变压器型号的选择在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为8%，故不选择自耦变压器。分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。综上所述，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。2.4主变压器容量及变比的确定选两台变压器互为暗备用，一台停运时，一台检修时，另一台应能够承受60%以上的负担即：PmK0P35kV最大负荷45MW cos=0.8810kV最大负荷23MW cos=0.83Sn=0.6Smax = （2-1） =47.31MVA选择两台50MVA并列运行。表2-1变压器SSPSL1500000 参数型号容量电压比接线方式：组别SSPSL150000050MVA121/38.5/10.5YNynd11空载损耗89.6kW短路损耗P1-2=350kW P1-3=318.3kW P2-3=250.9kW空载电流2.82A冷却方式：强迫油循环水冷 3电气主接线设计3.1概述变电所的电气主接线是由高压设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，又称一次接线或电气主系统。变电站电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全站电器设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。主接线的设计是一个综合性的问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。对于6220kV 电压配电装置的接线，一般分两类：一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括桥形接线和角形接线等。应视电压等级和出线回数，酌情选用。3.2主接线方式简介3.2.1单母接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，当母线或母线隔离开关发生开断故障或检修时，必须断开全部电源，造成全站停电。此外，在断路器检修时，也将停止回路工作。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200kV 配电装置的出线回路数不超过两回，3563kV，配电装置的出线回路数不超过3回，610kV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式。3.2.2单母分段单母线借分段器进行分段，可提高供电可靠性和灵活性。这不仅便于分段检修母线，而且可减少母线故障影响范围。对重要用户可从不同分段上引线，当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常段母线不间断供电。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，故障时将短时停电，拉开隔离开关 后，完好段即可恢复供电。分段的数目，取决于电源数量和容量，段数分的越多，故障时停电范围越小，但使用断路器等设备的数目也增多，配电设备运行也就越复杂，通常以2-3段位宜。单母分段适用于：110kV220kV 配电装置的出线回路数不超过4回，3560kV 配电装置的出线回路数不超过8回，610kV配电装置每段容量不宜超过25MW。3.2.3带旁路母线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后，都需要检修。为了检修出线断路器，不致中断该回路供电，可增设旁路母线和旁路断路器，旁路母线经旁路隔离开关与每一出线连接。正常运行，旁路隔离开关和旁路断路器断开。当检修某出线断路器时，先闭合旁路隔离开关和旁路断路器，然后断开断路器及两侧的线路隔离开关 和母线隔离开关，这样断路器就退出工作了，由旁路断路器执行其任务。旁路母线适用于：多用于35kV以上系统中，因电压越高，断路器检修需要的时间越多，停电损失越大，有旁路短路器可弥补这点缺陷。但断路器价格高昂，一般在电压为35kV 而出线在8 回以上、110kV 在6 回以上、220kV 在4 回以上的屋外配电装置都加设旁路母线。但当采用可靠性较高的SF6断路器时，可不装置旁路母线。而610kV屋内配电装置，一般不装设旁路母线。3.2.4双母接线它具有两组母线，工作母线和备用母线，每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器连接。在检修任一母线时，不会停止对用户连续供电，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。在线路断路器检修时，可临时用母联断路器代替。它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点。双母接线适用于：对于，110kV220kV 输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110kV220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110kV）或5 回（220kV）时，一般应装设专用旁路母线。3.2.5一台半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任意母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。一个半断路器（3/2）接线适用于：220kV以上的超高压、打容量系统中。但使用设备较多，特别是断路器和电流互感器，投资较大，二次控制接线和继电保护都比较复杂。3.2.6桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，依照连接桥的位置它可分为内桥和外桥接线。运行时，桥臂上联络断路器处于闭合状态。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时。当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率时。为检修断路器，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修断路器，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修断路器时使用。当线路故障时需停相应的变压器。桥形接线适用于：由于使用断路器少，布置简单，造价低，往往在35kV220kV配电装置中广为采用。3.2.7角形接线当母线闭合成环形，并按回路数利用断路器分段，即可构成角形接线。角形接线中，断路器数等于回路数，且每个回路都与两台断路器相连接，检修任意一台断路器都不致中断供电，隔离开关只用于检修，从而具有较高的可靠性和灵活性，运行操作方便。角形接线适用于：角形接线不便于扩建，这种接线多用于最终规模较明确的110 kV 及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜。3.3本设计的可能接线方案基于对原始数据和以上分析的研究，本人设计了几种可行方案如下所示：表3-1方案设计接线形式方案编号电压等级110（kV）35（kV）10（kV）方案一单元接线单母分段单母分段方案二单母分段单母分段单母分段方案三内桥接线双母线单母分段方案四内桥接线单母分段单母分段方案五单母分段双母线单母分段方案六内桥接线单母线带旁路单母分段方案一：图3-1电气系统设计方案一方案二：图3-2电气系统设计方案二方案三：图3-3电气系统设计方案三方案四：图3-4电气系统设计方案四方案五：图3-5电气系统设计方案五方案六：图3-6电气系统设计方案六3.4方案比较方案一虽然造价低廉，但可靠性不能满足要求；方案三接线复杂，不易检修；方案五造价不仅昂贵而且接线复杂，不易检修；方案六可靠性随让高，但经济性太差，而且接线复杂，不易检修；方案二与方案四比较：方案四可靠性满足，且经济性合理。综上所述：方案四最好。4短路电流计算4.1概述短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。4.2短路计算的目的及原则计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价并确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送点线路对通讯设施的影响等。在电力系统设计中，短路电流的计算应按远景规划水平年来考虑，远景规划水平年一般取工程建成后510年中的某一年。计算内容为系统在最大运行方式时，个枢纽点的三相短路电流和单相接地短路电流，并列表供查用。假若短路电流过大，应采取措施将其限制在合理水平。4.3短路电流计算选取100MVA为基准容量，基准电压为115kV，基准电流为I=0.520kA，基准电抗132.25，系统为无穷大系统，发生短路时，短路电流的周期分量在整个短路过程中不衰减。查表得 U1-2%=18;U2-3%=6.5;U1-3%=10.5 U1%=（U1-2%+U1-3%-U2-3%）/2=11 （4-1） U2%=（U1-2%+U2-3%-U1-3%）/2=7 （4-2） U3%=（U1-3%+U2-3%-U1-2%）/2=-0.5 （4-3）主变容量50MVA标幺值 （4-4） （4-5） 890.2,满足长期发热条件。热稳定校验：tdz=0.56 查表得热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为Smin=29.76mm2 （5-34）满足短路热稳定要求。动稳定校验：查表知：平放单条矩形母线的截面系数W=0.1676h2=0.167*10*1002=16700mm3 （5-35）惯性半径r0=0.289h=28.9mm,材料系数=1.55*104，跨距选L=1.5m, （5-36）=1,母线相间距离=0.7m,则作用在母线上的最大计算应力 （5-37）查表知硬铝母线的允许应力y=69*106Pa,满足动稳定要求。35kV母线可选（100*10）型单条铝线。5.7.2 10kV母线的选择和校验Ig.max=167.98A Tmax=5300h 经济电流密度J=0.9A/mm2，母线的经济截面：S= （5-38）选用（100*10）型单条铝母线。长期发热，动稳定校验满足要求。热稳定校验：tdz=0.56 S= Smin=222.26mm21000mm2 （5-39）满足要求。5.7.3 10kV电缆的选择和校验35kV及以下一般采用三相铝芯电缆，Uns10kV;Ig.max=167.98A =1.044（5-40）KIyIg.max即Iy160.90A （5-41） 应选截35mm2热稳定校验：I=14.47A tdz=0.56s 热稳定系数C=95S= Smin=113.9835mm2 （5-42）不满足要求，选185mm25.8支柱式绝缘子的选择和校验支柱绝缘子是母线结构的重要组成部分，型式选择根据装置地点、环境，选择屋内、屋外或防污式及满足使用要求的产品型式，一般屋内采用联合胶装多棱式，屋外采用棒式，需要倒装时，采用悬挂式，当屋外有污秽或冰雪时，3-20kV支柱绝缘子一般采用高一级电压的产品。1) 根据工作电压和装置地点，35 kV 屋外部分选ZPD-35型支柱绝缘子，其抗弯破坏负荷Fph=2000* 10= 20000N,绝缘子高度为H=400mm校验：=400+12+100=512mm （5-43）其中，b 是导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体b=18mm,平放矩形导体及槽型导体b=12mm,h为导体中心到支持器距离，一般取200为使母线自振频率200Hz，绝缘子最大跨距不允许超过1.56m,本设计取L=1.5m （5-44） （5-45） 满足要求2) 根据工作电压和装置地点，10kV 屋外部分选ZA-10 型支柱绝缘子，其抗破坏负荷Fph=375* 10 =3750N,绝缘子高度为H=190mm校验： =190+12+100=302m （5-46）其中，b 是导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体b=18mm,平放矩形导体及槽型导体b=12mm,h为导体中心到支持器距离，一般取200为使母线自振频率200Hz，绝缘子最大跨距不允许超过1.56m,本设计取L=1.5m （5-47） (5-48) 满足要求表5-12支柱式绝缘子型号额定电压（kV）绝缘子高度（mm）机械破坏负荷（kg）ZS11011012002000ZS35354851000ZS10102105006屋内外配电装置设计和总平面布置6.1概述配电装置是变电站的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电气、保护和测量电气、母线和必要的辅助设备组建而成，用来分配电能的装置。其总的要求为：1）配电装置的设计必须按照国家的有关规定，应尽量减少占地。2）配电装置的布置，应便于检修、巡视和操作。设备的检修和搬运不影响运行设备的安全。在保证安全可靠的条件下，尽量降低造价。同时应考虑扩建过度方便。3）除防空有特殊要求外，凡不是严重污秽地区的35kV以上的配电装置，都不应采用屋内配电装置。4）各级配电装置之间，以及它们和各种建筑物之间的距离和相对位置，应结合远景规划通盘考虑，一般以近期为主。6.2配电装置形式的设计配电装置的形式主要分为屋内配电装置与屋外配电装置：屋内配电装置的特点：1）由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；2）维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；3）外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；4）房屋建筑投资大。屋外配电装置的特点：1）土建工程量和费用较小，建设周期短；2）扩建比较方便；3）相邻设备之间距离较大，便于带电作业；4）占地面积大；5）受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘；6）外界气象变化对设备维修和操作有影响。本变电所三个电压等级：即110kV、35kV、10kV，根据电力工程电气设计手册规定，110kV 多为屋外配电装置，35kV 配电装置采用屋外配电装置， 10kV 采用屋内配电装置。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。1）中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。中型配电装置广泛应用于110kV-500kV电压等级。2）半高型配电装置：半高型配电装置是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中相近，一般半高型宜用于110kV配电装置，其优点有：占地面积约在中型布置减少30%；节省了用地，减少高层检修工作量；旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3)高型配电装置:高型配电装置是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，多用于220kV，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一般适用下列情况：配电装置设在高产农田或地少人多的地区；原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；场地狭窄或需要大量开挖。本次所设计的变电站所用土地工程量不大，且不占良田，若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，本次设计的变电所不适合用半高型配电装置， 35KV 及110KV 电压等级均采用普通中型配电装置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修，都积累了比较丰富的经验。7防雷设计7.1 防雷装置的保护对象变电所的防雷保护对象为屋外配电装置（包括组合导线和母线）；烟囱、冷却塔和输煤系统的高建筑物；油处理室、露天油罐及其架空管道；大型变压器处理间；雷电活动特殊强烈地区的主厂房、主控制室和高压屋内配电装置室15。变电所中出现的雷电过电压有两个来源：雷电直击变电所沿输电线路入侵的雷电过电7.2 避雷针的保护范围对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。避雷针的保护范围按如下计算：避雷针的保护范围。在被保护物高度hx水平面上的保护半径rx，可按下式计算： 当时， （7-1） 当时， （7-2）式中 h - 避雷针高度（m）； -避雷针的有效高度（m）； 时，p=1；时， （7-3）避雷针的保护范围。两针间保护范围的上部边缘应按通过两针定点及中间最低点O的圆弧确定。O点高度h0应按下式计算： （7-4） 式中 D-两针间的距离（m）两针间hx水平面上保护范围一侧的最小宽度bx按下式计算： bx=1.5(h0-hx) （7-5）避雷针的保护范围。多根避雷针的外侧保护范围分别按两根避雷针确定。相邻避雷针保护范围的一侧最小宽度bx0,及整个面积得到了保护。独立避雷针与围墙之间距离的依据：规程规定：独立避雷针的接地装置与变电所接地网间的地中距离Sd应符合下列要求： Sd = 0.3Rch （7-6） 在一般电阻率地区，独立避雷针的工频接地电阻R10，冲击系数一般选取0.70.8。在所涉及的防雷保护设计中一般选取独立避雷针与围墙之间的距离为2m。7.3 所选避雷针的确定为了对本站覆盖,采用四支避雷针。被保护变电所总长92.6m,宽63.4m。1) 的确定： 取14m （7-7）在被保护高度平面上的保护半径（m）被保护高度（m）避雷针高度（m）避雷针有效高度（m）本站被保护的最高高度为10m。因为，所以。 （7-8） 计算得：2) 的确定：的尺寸由相邻两支避雷针的装设条件决定：即针尖距离和避雷针保护物体的有效长度来决定。（两避雷针间水平面上的保护范围最小宽度为。）可由保护范围曲线查出。1#与2# 2#与3# 3#与4# 4#与1# 3) 保护全部面积的条件为 为以避雷针为顶点的四角形的对角线。8接地网设计8.1设计说明变电站需要有良好的接地装置，以满足工作安全和防雷保护接地要求。一般做法是根据安全和工作接地的要求，敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器下面增加接地体，以满足防雷接地的要求。总的接地电阻为水平接地体接地电阻和垂直接地体接地电阻的并联等效阻值。一般要求总的接地电阻，R0.5才能保证运行的安全。8.2接地体的设计工程实用的接地体主要由扁钢、圆钢、角钢或钢管组成，埋入地表下0.51m。水平接地体多用扁钢，宽度一般为2040mm，厚度不小于4mm，或者用直径不小于6mm的圆钢。垂直接地体一般用角钢（）或钢管，长度一般为2.5m。8.3典型接地体的接地电阻计算1）垂直接地体： （8-1）式中：l是接地体长度（m）;d是接地体直径（m）。当采用扁钢时d=b/2, b为扁钢的宽度。当采用角钢时d=0.84b, b是角钢每边宽度。当有n根垂直接地体时，总接地电阻可按并联电阻计算：式中：称为利用系数，它表示由于电流互相屏蔽而使接地体不能充分利用的程度，一般为0.650.8。2）水平接地体： （8-2） 式中：L是接地体的总长度（m）;h是接地体埋设深度（m）；A是表示因受屏蔽影响是接地体电阻增加的系数。其数值如下表8-1。表8-1屏蔽影响系数表序号1 2 3 45678接地体形式屏蔽系数00.380.480.871.6912.145.278.818.4 接地网设计计算本次设计采用先在地下深为h的水平面上敷设方格形状的水平接地体，如图8-1所示：（俯视图）图8-1接地网俯视图调整水平接地体的间距可以改变水平接地体电阻的阻值，然后再在两水平接地体的相交处敷设垂直接地体。 如图8-2所示（侧视图）图8-2 接地体侧视图设水平接地体间距为5m，考虑到10kV室内配电室建筑下方无接地网，则敷设垂直接地体为1812=216根。水平接地体埋设深度取h=0.8m，采用宽度为40mm，厚度为4mm的扁钢；垂直接地体采用的角钢，长度为2.5m。已知垂直接地体的电阻阻值： 取得水平接地体总长度为：水平接地体的电阻值：取A=2.14得：总的接地电阻阻值为以上两个电阻的并联：满足要求。结论通过这次变电站的毕业设计，使我更多的掌握了关于变电站的一系列知识，理解了电气一次系统的运行原理，并根据常规变电站的设计要求与步骤，完成了110kV降压变电站的电气一次系统设计，内容包括电气主接线的设计，变压器的选择，短路电流的计算，各种电气设备的选择，屋内外配电装置设计和总平面布置，防雷及接地系统设计。另外，根据设计数据，绘制了电气主接线图一张，电气总平面布置图一张，低压室内配电装置配置图一张，配电装置断面图三张，防雷保护和接地布置图一张。本毕业设计的最终方案的可靠性较高，选用的设备较多，因此在经济性方面可并不理想，适合用在灵活性和可靠性要求比较高的区域。另外，因为所获取的资料有限，本设计在总平面布局上稍有欠缺，各设备之间的安全距离考虑的较少，只是粗略的设计，因此导致方案实施的难度较大，可能会对可行性造成威胁。在以后的设计中，会更多的考虑实际的情况和设备的本身的要求来配置，尽可能的满足变电所的各项技术经济指标。参考文献1 国家电网公司110kV 变电站典型设计工作组国家电网公司110kV 变电站典型设计M北京：中国电力出版社2005.82 丁毓山雷振山中小型变电所实用设计手册M北京：中国水利电力出版社2000.13 曹绳敏电力系统课程设计及毕业设计参考资料M北京：水利电力出版社1993.84 范锡普发电厂电气部分M北京：水利电力出版社1987.115 西北电力设计院发电成变电所电气主接线和布置（上）M北京：水利电力出版社1984.96 西北电力设计院发电成变电所电气主接线和布置（下）M北京：水利电力出版社1991.87 西北（东北）电力设计院电力工程设计手册1M上海：上海科学技术出版社1978.128 西北（东北）电力设计院电力工程设计手册2M上海：上海人民出版社1973.29 西北（东北）电力设计院电力工程设计手册3M上海：上海人民出版社1974.710 电力工业部西北电力设计院电力工程电气设计手册电气一次部分（下册）M北京：中国电力出版社1998.311 黄纯华发电厂电气部分课程设计参考资料M北京：水利电力出版社1986.112 Torres GL, Quintana VH. An interior point method for nonlinear optimal power flow using voltage rectangular coordinates. IEEE13 Trans Power Syst 1998;13(4):12118.14 Da Costa, GRM. Modified Newton method for reactive dispatching. Electrical PowerEnergy Syst 2002;24(10):8159.15 Wright MH. Why a pure primal Newton barrier step may be infeasible?SIAM JO ptimization 1995;5(1):112.16 Hestenes MR.Multiplier and Gradient Methods. JOTA 1969;4:30320.17 胡志光.发电厂电气设备及运行M.北京：中国电力出版社，2008.18 国家电网公司建设运行部.灵活交流输电技术在国家骨干电网中的工程应用M.北京：中国电力出版社，2007.19 李博之.高压架空输电线路施工手册M.北京：水利电力出版，198920 Naildu MS.et al.Hing-voltage EngineeringM.New Delhi Tata McGraw-Hill,Publ.200521 姚春球.发电厂电气部分M.北京：中国电力出版社，2004.22 夏道止.电力系统暂态分析M.北京：中国电力出版社，2007.致谢本文是在指导教师王宁老师的悉心指导和热心关怀下完成的。从论文选题到最终的定稿，从文献综述的撰写到英文文献的翻译，王老师都给予了很多的关心，帮助和支持。在本文的写作过程中，导师多次审阅稿件，为本文提出了宝贵的指导修改意见，为本人能够顺利完成论文提供了巨大帮助。在编程过程中，导师对程序的实现提出了很多设计性建议，对本人编程实验给予了很大的支持。在
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