小型变电站设计方案.doc

小型变电站设计方案第一章 前言随着改革的不断深化，经济的迅速发展。煤矿对变电所设计水平的要求将越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，基本停留在5060年代的水平上，从发展的观点来看，将越来越不适应煤矿发展的要求。随着煤矿不断发展，对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增加，电压等级提高，供电范围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及二次设备已越来越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或者无人值班的要求。现在已经大多采用了微机保护。分级保护和常规保护相比，增加了人机对话功能，自控功能，通信功能和实时时钟等功能，因此如果通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化、规范化、并且还可以做到与其他自动化系统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合管理。第二章 负荷统计和计算2.1负荷计算的意义计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热危险,轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,经济运行的必要手段。2.2负荷计算方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等。 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷。2.3负荷统计及计算 本次设计主要为满足煤矿生产需要，其用电负荷统计表如表2-1。 表2-1 负荷统计表回路回路用户类型容量需用变压器线长供电负荷序号名称（kVA）系数台数（km）回路级别井下用电18000.71第一区井下用电28000.85251513井下用电37000.7辅助单位8000.752第二区井下用电7000.7202013井上用电7000.853第三区井下用电8000.8181613井下用电19000.74第四区井下用电26000.75151513井上用电7000.7第一供电区：=（0.7800+0.85800+0.7700）0.85=1470.5 （kVA）第二供电区：=（0.75800+0.7700+0.85700）0.8=1348 （kVA）第三供电区：=（0.8800+0.9900）0.8=1160 （kVA）第四供电区：=（0.75600+0.8700）0.75=705 （kVA）变电所设计当年的计算负荷由：式中同时系数；一般取0.85-0.9X%线损率：高低压网络的综合线损率在8%12%，系统设计时采用10% （1+X%） =0.9（1470.5+1348+1160+705）（1+10%） =4905.32（kVA）计算负荷增长后的变电所最大计算负荷为 式中 n年数 取8年m年负荷增长率 取5%N年后的最大计算负荷 （kVA）第三章主接线设计方案3.1 主变压器的选择为保证供电的可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器每台主变的额定容量：即：0.67317.87=4390.772(kVA)主变压器采用双绕组有载调压电力变压器，根据电力设计手册，可选择SZ95000/35型有载调压变压器，其技术数据如表3-1。表3-1 SZ95000/35技术数据额定电压高压分接联结组别阻抗空载短路空载高压低压头范围电压损耗损耗电流3510.532.5Yd117.0（%）6.9kw45kw1.1（%）3.2 电气主接线的设计电气主接线的设计原则(1) 考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经求也不同。(2) 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。(3)考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。(4)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接线的形式35kV侧采用隔离开关和断路器配合作为变压器的过负荷和短路保护。10kV侧采用隔离开关和断路器配合保护。主接线形式采用单母线分段接线方式，这种接线方式本身简单、经济、方便，同时又克服了一些缺点，使可靠性和灵活性有所提高。主接线图如图3-1所示图3-1 变电所主接线图第四章短路计算4.1 短路的原因危害及类型4.1.1 短路的原因发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。4.1.2短路的危害短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个统。4.1.3短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电计算。4.2各元件电抗标幺值计算取SB=100MVA，UB=Uav系统电源电势标幺值为1，系统电抗标幺值最大运行方式Xmin=0.2，最小运行方式Xmax=0.3，主变的等效阻抗标幺值=x%/100SB/SN=7/100100103/5000103=1.4当系统处于最大运行方式下，即两台主变并列运行： =0.5=0.7高压侧电源进线的阻抗标幺值：X0*=x1*LSB/UB=0.420100/372=0.73低压侧各出线的阻抗标幺值：4.3短路点的确定短路点的确定如图4-1所示d1点发生短路时：最大运行方式各短路电流=1.3 = =2.03(kA) 图4-1 短路点确定图=2.03=1.732 (kA) = =1.82.03=2.552.03=5.17(kA) = =1.512.03=3.07(kA)=130(MVA)最小运行方式各短路电流=1.27(kA) =1.98(kA)=1.98=1.71(kA) = =1.81.92=2.551.98=5.04(kA) = I=1.511.98=2.99(kA)=127(MVA)d2点发生短路时：最大运行方式各短路电流 = =0.68=3.74(kA)=3.74=3.24(kA) = =1.83.74=2.553.74=9.52(kA)= =3.741.51=5.65(kA)=68(MVA)最小运行方式各短路电流 =0.46(kA) = =2.53(kA)=2.53=2.19(kA) = =1.82.53=2.552.53 =6.44(kA)Ich = Id2（3） =2.531.51=3.82 (kA)= =46(MVA)各短路点短路电流如表4-1所示。表4-1 短路电流表短路点最大运行方式Id（3）Id（2）ichIchSd（MVA）d12.031.3725.173.07130d23.743.249.525.6568d30.930.812.371.4017d40.630.541.60.9511.4d50.880.762.241.3316d60.690.61.761.0412.5第五章电气设备选择和校验电气设备的选择及校验是变电站设计的重要内容之一，本设计电气设备的选择从我国实际情况出发，根据设计规程要求进行，力求做到了技术先进，安全可靠，运行灵活方便，留有适当的余度的要求。并在选择后按设备的额定电压，额定电流，短路时动稳定和热稳定等方面对所选的设备进行了校验。变电站内各种主要电气设备的选择如表5-1所示。表5-1 主设备清单序号设备名称规格或型号单位数量备注1主变压器SZ95000/35台22跌落式熔断器RW535/200800组13熔断器RN1-10组210kV侧电容器处4熔断器RN2-10组2电压互感器侧5断路器ZN3-10台116隔离开关GW4-35D组17隔离开关GN6-10T组228电力电容器BFM11/-200-1W台29电流互感器LFZ-10台2010电压互感器JDZ6-10台211避雷器Y5WZ-41/131组135kV母线侧12避雷器Y5W-12.7/45组2电压互感器侧13避雷器Y5W-12.7/45组2电容器侧14避雷针ESE4000支115耦合电容器OWFT350.0035台116阻波器XZK2001.0，5B4台117穿墙套管CWLB2-10/600个3218绝缘子XP-4C串35kV侧19绝缘子ZS-10/4串10kV侧屋内外20钢芯铝绞线LGJ-120mm2米35kV侧母线21钢芯铝绞线LGJ-70mm2米10kV侧出线22铝母线LMY-608mm2米10kV侧母线 高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。要使企业供电系统的安全可靠，必须正确合理的选择各种电气设备，选择企业供电系统中高压电气设备的一般原则，除按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验，但各种电气设备的选择与校验项目也不尽一样，见表5-2。 表5-2 电气设备的校验要求表序号设备名称额定电压kV额定电流A额定容量kVA额定开断电流短路热稳定短路动稳定1断路器2隔离开关3负荷开关4熔断器5电压互感器6电流互感器7避雷器8绝缘子9穿墙套管 5.1母线的选择及校验铝线具有价格低、重量轻、加工方便等特点。因此，选用铝母线要比铜母线经济。为了使农村发电厂和变电站的屋外配电装置结构和布置简单，投资少，在高压侧一般采用钢芯铝绞线。5.1.1 35kV侧母线截面积的选择及校验若一台变压器停止工作，想满足整个负荷的需要，则另一台变压器必工作在过负荷状态，由于变压器容量按0.6来选择的，所以只需要一台过负荷为原来的1/0.6=1.67倍，即S=1.67按通过高压侧母线的最大长期工作电流按经济电流密度选择母线截面，式中： 经济截面 经济电流密度 A/取变压器最大负荷利用小时数=30005000小时，查表选择=1.15106A/m2 经计算选择LGJ-120mm2型钢芯铝绞线，其25时最大允许持续电流=380A温度修正系数为：=0.86则实际环境温度为37时的母线允许电流：=0.86380=327(A)大于其长期最大工作电流（144.63 A），满足长期工作时的发热条件。校验热稳定：短路计算时间。因，所以，经查表得。因，所以，故母线正常运行时的最高温度为：查表知，按热稳定条件所需最小母线截面为 式中 C热稳定系数； Kj集肤效应系数（取1）；小于所选母线的截面积，满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动稳定校验。5.1.2 10kV侧母线截面积的选择及校验按通过低压侧母线的最大长期工作电流按经济电流密度选择母线截面，取变压器最大负荷利用小时数=3000小时，查表选择=1.15106A/m2 经查表选LMY-608mm2型铝母线，其25时最大允许持续电流=788A则实际环境温度为37时的母线允许电流=0.86788=677.68(A)大于其长期最大负荷电流（506.2A），满足长期工作时的发热条件。校验热稳定性校验短路计算时间。因，所以，经查表得。因，所以，故母线正常运行时的最高温度为查表知，按热稳定条件所需最小母线截面为小于所选母线的截面积，故满足热稳定要求。动稳定性校验10kV侧截面为矩形的母线水平放置，相间距离a=0.25m L=1.2m短路冲击电流： 母线所受的电动力： 式中：L绝缘子间的跨距；相间距： 母线所受的最大弯矩： 截面系数： 母线最大计算应力为： 小于铝母线的允许应力69106Pa，故满足动稳定性要求。经校验所选母线满足热稳定及动稳定要求。故选择LMY-608mm2的铝母线5.1.3 10kV侧出线截面积的选择及校验在四回出线中，以最大负荷的一条出线路为出线截面积选择的计算依据，其它线路则一定能满足。由于四回出线的负荷相差不大，故不会造成太大的浪费，并且出线路负荷要求考虑今后5年的增长，其增长率为5%。 =0.9(1+8%)1095e55% =1496.4(kVA)按通过10kV侧出线的最大长期工作电流按经济电流密度选择母线截面，取变压器最大负荷利用小时数=3000小时，查表选择=1.15106A/m2 经计算选择LGJ-70mm2型钢芯铝绞线，其25时最大允许持续电流=295A则实际环境温度为37时的出线允许电流=0.86295=236.5(A) 大于其长期最大负荷电流（86.4 A），满足长期工作时的发热条件。校验短路计算时间。因，所以，经查表得。因，所以，故母线正常运行时的最高温度查表知，按热稳定条件所需最小母线截面为小于所选母线的截面积，故满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动稳定校验5.2断路器的选择及校验高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳定和热稳定校验。5.2.1 35kV侧断路器的选择及校验根据UeUW35kV，Igzd=144.6A，= I=2.03（kA）查手册 选择LW16-35型户外SF6断路器，其技术参数见表5-3。表5-3 LW16-35型SF6断路器参数型号额定电压额定电流Iekd（kA）ij（kA）tg（s）Ir（4s） （kA）（kV）（A）LW16-3535160025630.0625校验热稳定性校验：短路电流的热脉冲：tdz=2.0321.3=8.125t=2524=2500（kA2s）因此满足热稳定性要求。动稳定性校验极限通过电流 =63（KA）ich=5.17（KA）故动稳定性也满足要求。经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选LW16-35型SF6断路器满足要求。5.2.2 10kV侧断路器的选择及校验根据，=0.93(kA)，查手册 同样选择ZN3-10真空型断路器。其技术参数见表5-4。表5-4 ZN3-10型断路器参数型号额定电压(kV)额定电流(A) Iekd (kA)ij (kA)tg (s)Ir(4s) (kA)ZN3-10106008.7220.058.7校验：热稳定性校验：短路电流的热脉冲：因此满足热稳定性要求。动稳定性校验极限通过电流 故动稳定性也满足要求。经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选ZN3-10型断路器满足要求。5.3电压互感器的选择及校验5.3.1电压互感器的选择及校验电压互感器是二次回路中供测量和保护用的电压源，通过它能正确反映系统电压的运行状况，其作用：一是将一次侧的高电压改变成二次侧的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并便于监视，安装和维护；二是使低压二次回路与高压一次系统隔离，保证了工作人员的安全，由于电压互感器主要用于计量，而上一级变电所已装设，所以本所35KV侧不装设电压互感器，只在10KV侧装设电压互感器，从而减少造价。电压互感器的选择根据该电压互感器的用途、装设地点及额定电压，经查手册选择JDZ6-10型电压互感器。其技术参数见表5-5。表5-5 JDZ6-10型电压互感器参数型号额定电压(kV)准确级次及相应额定二次负荷(VA)最大容量（VA）原线圈副线圈0.5级1级3级400JDZ6-10100.15080200测量仪表的技术数据见表5-6。表5-6 测量仪表的技术参数仪表名称仪表型号每线圈消耗功率(VA)有功功率表1D1W0.751无功功率表1D1Var0.751有功电度表DS11.50.38频率表1D1Hz21电压表1T1V51电压互感器和测量仪表的三线接线图如图5-1所示图5-1 三线接线图校验按额定电压考虑：1.1（电压互感器一次侧额定线电压）（接入电网的电压）0.9按二次负荷考虑：在电压互感器接线布局中，由于接入了电度表，所以电压互感器的准确度等级选0.5级，在0.5级以下工作的电压互感器的额定容量Se=50VA按二次负荷选择电压互感器应作如下计算：首先计算各相负荷，然后取最大一相负荷与一相额定容量相比较。（利用变电工程教材中第三种接线方式进行计算） A相负荷为： B相负荷为： 经计算可知B相负荷最大，其值为，0.5级的JDZ6-10型电压互感器的一相额定容量为50/3=16.7（VA）,此值大于它的最大一相负荷Sb，因此满足要求。5.3.2保护熔断器的选择及校验熔断器的选择：对于保护电压互感器的熔断器，只按额定电压及断流容量选择即可经计算查手册选择RN2-10型熔断器。其技术参数见表5-7。表5-7 RN2-10型熔断器参数型号额定电压(kV)额定电流(A)额定断流容量（MVA）RN2-10100.51000校验： 经计算满足要求，故选RN2-10形熔断器5.3.3隔离开关的选择及校验根据以上计算数据，选择GN19-10/200型隔离开关一定能满足要求。5.4 绝缘子和穿墙套管的选择及校验发电厂和变电站常用的绝缘子有支柱绝缘子、套管绝缘子和悬式绝缘子。支柱绝缘子用于支持和固定母线，并使母线与地绝缘；套管绝缘子主要用于母线穿过墙壁或楼板，使母线之间、母线与地之间绝缘；悬式绝缘子主要用于固定屋外配电装置中的软母线绝缘子的选择：按额定电压和安装地点选择； 查手册选择XP-4C型绝缘子，其技术参数见表5-8。表5-8 XP-4C型绝缘子参数型号型式额定电流（A）额定电压（kA）额定短路开断电流（kVA）操动机构外形尺寸宽深高(mm)GG-1A固定式靠墙12501040CD10 CTB120012003200(2) 悬式绝缘子片数的选择一般情况下的单位泄漏距离为1.6cm/kV，所以应选绝缘子的片数为片 式中：泄漏比距每片绝缘子的泄漏距离；初选3片。 按大气过电压作用下不闪络选择：一般来说，只要满足承受内部过电压作用的要求，同时接地电阻值也满足规程要求，则在大气过电压作用下将不致引起绝缘子串的逆闪络。按以上条件选择的绝缘子串片数，考虑到绝缘子老化需增加一片，对于耐张绝缘子串，因承受较大的拉力，容易损坏，又需此悬式绝缘子串再增加一片.所以选4片绝缘子。综上选择XP4C型绝缘子。5.4.1 10kV侧绝缘子的选择及校验屋外绝缘子的选择：按额定电压和安装地点选择，经查手册选择ZS-10/4型支柱棒型绝缘子。其技术参数见表5-9。表5-9 ZS-10/4型支柱棒型绝缘子参数型号额定电压(kV)机械破坏负荷(kN)总高（mm）上附件安装尺寸下附件安装尺寸孔径孔数中心距孔径孔数中心距ZS-10/4104210M8236122130校验：动稳定校验： 绝缘子底部至母线中心线的高绝缘子帽所受的力绝缘子的允许负荷经计算满足动稳定要求，故所选ZS-10/4型支柱棒型绝缘子满足要求。屋内绝缘子的选择：绝缘子的选择：根据安装地和构造类型，经查手册选择ZN-10/4型支柱绝缘子。其技术参数见表5-10。 表5-10 ZN-10/4型支柱绝缘子参数型号额定电压(kV)机械破坏负荷(kN)总高H（mm）ZN-10/4104120校验：动稳定校验：绝缘子底部至母线中心线的高度绝缘子帽所受的力绝缘子的允许负荷经计算满足动稳定要求，故所选ZN-10/4型支柱绝缘子满足要求。5.4.3穿墙套管的选择及校验穿墙套管的选择：按装置种类、构造形式、额定电压及最大长期工作电流，查手册选择CWLB-10/600型穿墙套管。其技术参数见表5-11。表5-11 CWLB-10/600型穿墙套管参数型号额定电压(kV)额定电流(A)总长L(mm)抗弯破坏负荷(kN)5s短时热电流（kA）CWLB-10/600106005307.512温度校正系数 则大于其长期最大长期工作电流。（2）校验：热稳定校验： 动稳定校验： 式中： 穿墙套管端部至最近一个支柱绝缘子间距离；取=1m穿墙套管的长度； a 相间距；经计算满足热稳定性及动稳定性要求，故所选CWLB-10/600型穿墙套管满足要求。5.5所用变设备的选择5.5.1 所用变压器的选择为了保证供电的安全性，可靠性，将所用变设在高压侧，所用变主要有动力电和照明用电，且当主变检修时或故障时所内不停电。所以选择S950/35型电力变压器.其技术如数据表5-12。表5-12 S950/35型电力变压器技术参数型号额定电压(kV)损耗阻抗电压(%)空载电流(%)额定容量(kVA)S50/35高低空载短路350.40.251.186.51.1505.5.2 保护熔断器的选择选择RW535/200800 型户外交流高压跌落式熔断器。其技术数据如表5-13。表5-13 RW535/200800高压熔断器技术参数型号额定电压(kV)额定电流(A)额定断流容量（MVA）开断负荷电流开断空载变压器容量RW535/20080035200上限：900下限：30200A5600kVA校验：=1.05=1.05=0.82A熔件的额定电流为= =1.17A=0.82A =1.17A=200A三相断路容量为：=371.522.03=197.74MVA900MVA所以所选熔断器适合5.6电力电容器的选择电力电容器是用来提高电网功率因数、减少线损、改善电压质量、提高供电效率的电器设备。并联电容器组接线方式的比较：并联电容器组的主接线方式，主要有三角形接线和星型接线。过去并联电容器组采用三角形接线较多，但运行经验证明，三角形接线的电容器组，当任一相击穿时，由电源供给的短路电流较大，实际相当于母线短路。这时虽然故障电容器的熔断器迅速熔断，但如此大的电流即使是瞬间流过电容器也极容易使电容器内浸渍剂受热膨胀，迅速汽化，引起爆炸。而且如果不同相的电容器同时发生对地击穿，有时熔断器也 失去保护作用。如把电容器改为星形接线，当任一台电容器发生极板击穿短路时，短路电流都不会超过电容器组额定电流的三倍。而且不会出现其他两健全相的电容器对故障相的涌放电流，只有来自同相健全的电容器的涌放电流。因此星形接线的电容器组油箱爆炸事故较少发生。此外，三角形接线电容器组对过电压保护避雷器的运行条件和保护效果也不如星形接线的好。综合考虑本设计采用星形接线 。按工作电压选择按工作频率选择无功功率的计算设备补偿前的功率因数为=0.75，经电容器要求补偿后达到=0.9。负荷的有功功率为系统要求补偿的无功功率为式中： 则 本所要求两组电容器组来补偿，每组补偿950kvar，采用三相星形接线的电容器式中：单相等效电容值 线电压 角频率，f f=50HZ初选FM-200-1W型电容器组，其技术参数见表5-14。表5-14 型电容器参数型号额定电压kV额定容量kvar额定电容 F10.520015.8因此，一相只需一个此型号的电容器组，三相则需三个电容器组，总的额定容量为，而需补偿的为950kva，故所选电容器组满足要求。5.6.1熔断器的选择电力电容器在合闸时产生冲击电流，此时熔断器的熔件不应熔断，保证正常工作。熔件的额定电流应按如下计算： = =其额定电压为10kV，所以选择 RN1-10型户内高压熔断器，其技术参数见表5-15。表5-15 RN1-10型户内高压熔断器参数型 号额定电压（kV）开断电流（kA）额定电流（A）切断容量（MVA）RN1-101040250200熔断器的额定电流故所选熔断器满足要求。5.6.2断路器、隔离开关、电流互感器的选择电容器组回路的最大长期工作电流小于各出线回路中的最大长期工作电流，因此断路器、隔离开关、电流互感器均可按出线路侧选择，一定会满足要求。其所选型号为：断路器选用ZN3-10型 隔离开关选用GN6-10T型电流互感器选用LFZ-10型5.7高压开关柜的选择高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。本设计采用GG1A（F）型高压开关柜。这种防误型开关柜装设了防止电气误操作和保障人身安全的闭锁装置，即所谓的“五防”防止误跳、误合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带接地线合隔离开关，防止人员误入带电间隔。其上部放母线和母线隔离开关，三相母线水平放置，中部放断路器和电流互感器，下部放隔离开关,三部分之间用隔板隔开。其正面左上部为可安装各种仪表和继电器的钢板门；两侧用金属板与相邻回路的电器隔开，以保证工作人员检修维护时的安全和巡视方便。其技术参数如表5-16。表5-16 GG1A型开关柜的技术参数型号型式额定电流（A）额定电压（kA）额定短路开断电流（kVA）操动机构外形尺寸宽深高(mm)GG-1A固定式靠墙12501040CD10 CTB120012003200第六章 保护接地装置及防雷保护电气设备某些部位（如电器或电机的外壳，配电装置的构架等）在正常运行时是不带电的，但在发生故障时就会带电，已造成灼伤和电击等人身事故。严重的灼伤和电击都有致命的危险，电击危险性最大，一般死亡事故多数是由电击造成的。为了限制电气设备故障时作用人体的电压，从而达到限制流过人体的电流保护人员安全的目的，工程上将这些正常工作时不带电而绝缘损坏时有可能带电的部位与大地作良好的电气连接。电气设备根据接地装置的作用和目的可分： 工作接地：电力系统正常运行需要将网络的某一点接地，稳定电网对地电位，使对地绝缘降低及有利于实现继电保护措施。 保护接地：为了人身安全将高压电气设备的金属外壳接地，保护人员的安全。 防雷接地：是为了减小电流通过接地装置时电位升高。6.1 接地部分及接地装置计算接地部分：变压器、电器、照明设备的底座和外壳；电气设备传动装置；互感器的二次绕组，但继电保护方面另有规定者除外；配电屏与控制台框架；屋外配电装置的金属和钢筋混凝土架构以及带电部分的金属遮拦接地装置计算：35KV为中性点不接地系统，其接地电阻要求之可根据单相接地电容电流来确定。架空线路长度 Lj=25kM =式中 电缆长度 架空线路的长度=2.5A故接地电阻为：R=4810kV为中性点不接地，其线路长度。=15+20+16+15=66Km=1.89A故接地电阻为：R=52.4所用变380/220中性点接地，接地电阻要求值为4，其共用接地装置的接地电阻应小于4。1、计算人工接地电阻人工接地网与自然接地体是并联的，并联后总电阻应达到R=4，所以人工接地电阻为(自然接地体的接地电阻)由于共用一个接地装置，故应取=42、计算单根垂直接地体的接地电阻土壤电阻率，由查表得，则。由于土壤电阻率不高，故人工接地装置以垂直接地体为主，上端用规格为410mm扁钢连接，构成环路式接地装置。钢管上端埋入土中深度为0.8m垂直接地采用长L=2.5m，直径d=6010-3m的钢管。单根接地体的接地电阻为=43.973、计算接地体的根数n接地体的根数n假设钢管之间的距离a=7.5m则 ，根据初选=11根在查表得 =0.74则 =13.3714根决定选15根钢管，验算人工接地电阻，查表得=0.67则 =3.94满足人工接地电阻=4的要求。校验接地线的热稳定S=35.7它小于采用410=40的扁钢，所以采用其接地满足要求。4、35kV配电区每隔9m加设一条均压带以便电位分布均匀。均压带采用截面不小于24mm2的扁钢，其埋深为0.6m。由于接地电阻的计算引入不少假设条件，所以在现场敷设接地装置以后，必须对接地电阻加以实际测量和核算。如果不满足要求，必须补埋接地体，达到设计要求。6.2 防雷保护变电所是电力系统防雷的重要保护部位，如果发生雷击现象，将会造成大面积的停电，因此变电站装设防雷保护措施是非常必要的，并且要求防雷保护措施必须十分可靠。雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。变电所设计过程中，要考虑过电压的影响。过电压分外部过电压（大气过电压）和内部过电压。内部过电压一般由开关操作，负荷变化引起的这种过电压多在电器设备选择时予以考虑，而大气过电压由雷电引起，其电压可达到额定电压的百倍，甚至千倍，对人或设备危害极大，所以必须采用保护措施。在防雷保护设计中，应根据雷电活动情况、地形、地质、气象情况以及电网结构和运行方式等，结合运行经验进行全面分析和技术经济比较，做到技术先进、经济合理、符合电力系统和电力设备安全经济运行的要求。变电所遭受雷击主要来自两方面：一，雷直击变电所；二，架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。6.2.1 防雷保护装置(1)避雷针和避雷线防直击雷最常用的措施是装设避雷针,它是由金属制成,比被保护设备高,具有良好接地的装置,其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中,从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。避雷针包括三部分:接闪器(避雷针的针头),引下线和接地体,接闪器可用直径为1012mm的圆钢;引下线可用直径为6mm的圆钢;接地体一般可用三根2.5m长的40mm40mm4mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。所谓避雷针的保护范围是植被保护物再次空间范围内不致遭受雷击而言.它是在实验中用冲击电压下小模型的放电结果求出的,由于它与近似直流电压的雷云对空间极长间隙下的放电有很大差异,所以这一保护范围并未得到科学界的公认,但我们可以把它看成一种用避雷针度与数目的(2) 避雷器避雷器共有三种形式，即保护间隙、管形避雷器和阀雷器。阀式避雷器一般用来保护交、直流系统中的变压器和电气设备的绝缘，以免由于过电压而损坏。它主要由火花间隙和非线性电阻（阀片）组成。当发生大气过电压时，火花间隙放电，使雷电流流入大地，从而降低过电压幅值，使其在设备的绝缘可以承受的水平以下。当过电压过去以后，避雷器通过阀片电阻的非线性特性和间隙灭弧的作用，自行将工频续流切断。6.2.2 防雷接地设计接地是指电气设备的带电部分或不带电部分与大地连接。接地可分为故障接地、工作接地、保护接地和重复接地。(1)接地的一般要求 在供电系统的某些部位，由于工作的需要或安全的需要而和大地进行直接连接，这就是接地。为了保证达到接地的目的，接地装置必须正确设置（包括正确的布置、正确的连接、采用适当的散流电阻等），并且连接可靠，否则，不仅达不到接地的目的，还可能反而带来不利的影响。 变电所的接地装置除采用自然接地体外，还应设置人工接地网，通常用钢管或角钢作垂直接地体埋入地中，用扁钢作水平接地体来连接各条垂直接地体形成一个接地网，两垂直接地体之间应大于2.5m，以免影响散流电阻。扁钢应侧放而不应平放，以提高式有外引式和回路式两种。(2)接地的种类按实施接地的目的不同可分为工作接地、保护接地和防雷接地。工作接地是指为了电力系统的正常运行，人为的将供电系统的某些点（例如发电机和变压器的中性点）和大地进行金属性的连接。保护接地是指由于电气设备绝缘损坏时可能危及人身安全而将电气设备不带电的金属外壳与大地相连。防雷接地则是避雷针、避雷器等）与大地相连。6.2.3 过电压接地保护电器设备在运行中的承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和系统系数发生变化时电磁产生振荡积蓄而引起的内部过电压，按其产生原因又可分为雷过电压和内过电压。(1)雷过电压雷过电压又称为大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内的设备或构筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安培，因此对供电系统危害极大，必须采用有效的措施防护。雷过电压有两种基本形式：一种是雷电直接击中电气设备，线路和构筑物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地，产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电，称直接雷击或直击雷。另一种是雷电对设备，线路或其他物体的其的过电压，称感应雷。雷过电压可分为：直击雷过电压、感应雷过电压过电压。(2)内过电压内过电压是由于电力系统中的开关操作，出现故障或其他原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其过度过程中出现因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压。(3)直击雷的保护范围和保护措施1)可设直击雷保护装置设施发电厂，变电所的直击雷过电压可采用避雷针，避雷器和钢筋焊接成网等。下列设备应装设直击雷变化装置。2)不设直击雷保护装置设施。发电厂有钢筋结构的主厂房，主控制室和配电装置。为保护其他设备而装设的避雷针，不宜装在独立的主控制室和350kV以下的高压屋内配电装物保护范围内的建筑或设备。6.2.3 变电所的直击雷保护1. 保护对象：35kV和10kV侧配电装置屋外安装的主变及其它电器设备室内装置2. 保护措施对于35kV及以下的变电所，其绝缘水平较低，立的避雷针。3. 保护原理避雷针是金属制成，比被保护对象高，并具有良好的拉地装置，作用是将雷吸引到自己身上，并安全导入地中，从而保护附近比它矮的设备，建筑免受雷击。表6-1 ESE4000型光电避雷针的保护半径表针尖高于被保护物的水平高度m245710152045保护半径m24465859596060由于变电站整体的大小为3542=1470m2 ，所以使针