110kV变电所电气设计.doc

5-26 7：15改5-26 7：15改5-26 7：15改5-26 7：15改5-26 7：15改110kV变电所电气设计作者姓名：xxx专业名称：电气工程及其自动化指导教师：xxx摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。关键词： 变电站 输电系统 配电系统 高压网络 AbstractAlong with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in nonferrous metals, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the transmission and the distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power.Keywords: substation, transmission system, distribution system, high voltage network 目录摘要IAbstractII目录III前言11 设计的内容和要求21.1 原始资料分析21.2 设计原则和基本要求41.3 设计内容42 电气主接线设计52.1 110kV电气主接线52.2 35kV电气主接线72.3 10kV电气主接线82.4 站用电接线93 变压器的选择113.1 变压器台数的确定113.2 本变电站站用变压器的选择134 短路电流计算144.1 短路电流计算的目的144.2 短路电流计算条件14 4.2.1 基本假定14 4.2.2 一般规定144.3 短路电流的计算步骤和计算结果15 4.3.1 计算步骤15 4.3.2 计算各回路电抗155 主要电气设备选择195.1 高压断路器的选择195.2 隔离开关的选择205.3 各级电压母线的选择215.4 绝缘子和穿墙套管的选择225.5 电流互感器的配置和选择225.6 电压互感器的配置和选择235.7 各主要电气设备选择结果如下表246 防雷保护256.1 概述256.2 直击雷保护25 6.2.1 应装设直击雷保护装置的设施25 6.2.2 避雷针、避雷线的装设原则及要求266.3 侵入雷电波保护266.4 防雷保护计算说明26 6.4.1 防雷方案的确定27 6.4.2 避雷针的布置27 6.4.3 避雷器的装设28 6.4.4 避雷器参数选择28 6.4.5 避雷器选择结果28总结30致谢31参考文献32前言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。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本文主要进行110kV变电站设计。首先根据任务书上所给系统及线路和所有负荷的参数，通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料分析，满足安全性、经济性及可靠性的要求确定了110kV、35kV、10kV侧主接线的形式，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，从而得出各元件的参数，进行等值网络化简，然后选择短路点进行短路计算，根据短路电流计算结果及最大持续工作电流，选择并校验电气设备，包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等，并确定配电装置。根据负荷及短路计算为线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。在撰写的过程中，得到老师和同学们的大力协助和建议，在此致以衷心的感谢。由于时间所限，设计内容难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。1 设计的内容和要求1.1 原始资料分析1. 变电站的建设规模（1）类型：110kV地方变电站。（2）最终容量：根据电力系统的规划需要安装两台容量为31.5 MVA，电压为110kV/35kV/10kV的主变压器，主变各侧容量比为100/100/100，一次设计并建成。2. 电力系统与本所的连接情况（1）待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。（2） 本变电站有两回平行线路与110kV电力系统连接，有两回35kV电力系统连接。（3）本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗的标么值示意图如图1.1（=100MVA）,110kV及35kV电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在内。图1.1 变电所连接示意图变电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备，35kV因电网线路的电容电流较少，也不装设消弧线圈。110kV出线无电源。110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000kVA。35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000kVA。10kV出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000kVA设计；另外5回每回输送容量为4000kVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。本变电站自用电主要负荷如表1.1。表1.1 110kV变电站自用电负荷序 号设备名称额定容量（kW） 功率因数安装台数工作台数备 注1主充电机200.8511周期性负荷2浮充电机4.50.8511经常性负荷3主变通风0.150.853232经常性负荷4蓄电池通风2.70.8511经常性负荷5检修、试验用电150.85经常性负荷6载波通讯用电10.85经常性负荷7屋内照明5.28屋外照明4.59生活水泵4.50.8522周期性负荷10福利区用电1.50.85周期性负荷计算负荷： 3环境条件（1）当地年最高温度39.1，年最低温度5.9，最热月平均最高温度29；最热月平均地下0.8m土壤温度21.5。（2）当地海拔高度1518.3m。（3）当地雷电日T=25.1日/年。1.2 设计原则和基本要求设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建的方便性。要求如下： （1）选择主变压器台数、容量和型式(一般按变电站建成5-10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力)；（2）设计变电所电气主接线； （3）短路电流计算； （4）主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定。1.3 设计内容本次设计的是一个110kV变电站，有三个电压等级(110kV/35kV/10kV)，110kV主接线采用双母线接线方式，两路进线，35kV和10kV主接线均采用单母线分段接线方式。主变压器容量为231.5MVA，110kV与35kV之间采用Yo/Yo12连接方式，110kV与10kV之间采用Yo/11连接方式。本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接35kV的引出线，另一端接10kV的引出线。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。2 电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求：（1）运行的可靠 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（2）具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。（3）操作应尽可能简单、方便 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或造成不必要的停电。（4）经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。（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，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。2.1 110kV电气主接线由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。110kV220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图2.1及图2.2所示。图2.1 单母线分段带旁母接线图2.2 双母线带旁路母线接线对图2.1及图2.2所示方案、综合比较，见表2.1。表2.1 主接线方案比较表 方案 项目 方案方案技术（1）简单清晰、操作方便、易于发展（2）可靠性、灵活性差（3）旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电（1）运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建（2）母联断路器可代替需检修的出线断路器工作（3）倒闸操作复杂，容易误操作经济（1）设备少、投资小（2）用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资（1）占地大、设备多、投资大（2）母联断路器兼作旁路断路器节省投资在技术上（可靠性、灵活性）第种方案明显合理，在经济上则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第种方案为设计的最终方案。 2.2 35kV电气主接线电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为23天。）所以，35kV60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图2.3及图2.4所示。图2.3 单母线分段带旁母接线图2.4 双母线接线对图2.3及图2.4所示方案、综合比较。见表2.2。表2.2 主接线方案比较 方案 项目方案单方案双 技术（1）简单清晰、操作方便、易于发展（2）可靠性、灵活性差（3）旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电(1)供电可靠(2)调度灵活(3)扩建方便(4)便于试验(5)易误操作经济（1）设备少、投资小（2)用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资(1)设备多、配电装置复杂(2)投资和占地面大经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。2.3 10kV电气主接线610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。上述两种方案如图2.5及图2.6所示。图2.5 单母线分段接线图2.6 双母线接线对图2.5及图2.6所示方案、综合比较，见表2.3。表2.3 主接线方案比较 方案 项目方案单方案双技术(1)不会造成全所停电(2)调度灵活(3)保证对重要用户的供电(4)任一断路器检修，该回路必须停止工作(1)供电可靠(2)调度灵活(3)扩建方便(4)便于试验(5)易误操作经济 (1)占地少(2)设备少(1)设备多、配电装置复杂(2)投资和占地面大经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案。2.4 站用电接线图2.7 单母线分段接线图2.8 单母线接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。上述两种方案如图2.7及图2.8所示。 对图2.7及图2.8所示方案、综合比较，见表2.4。表2.4 主接线方案比较 方案 项目方案单分方案单技术（1）不会造成全所停电（2）调度灵活（3）保证对重要用户的供电（4）任一断路器检修，该回路必须停止工作（5）扩建时需向两个方向均衡发展（1）简单清晰、操作方便、易于发展（2）可靠性、灵活性差经济（1）占地少（2）设备少（1）设备少、投资小经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案。3 变压器的选择3.1 变压器台数的确定本变电站为一降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。待设计变电站的建设规模：（1）电压等级：110kV/35kV/10kV。（2）线路回路数量：110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000kVA。35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000kVA。10kV进出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000kVA设计；另外5回每回输送容量为4000kVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。（3）变压器选择：变压器选为两台110kV级低损耗三绕组有载调压变压器，每台容量为31.5MVA，两变压器同时运行。1）变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。 2）在330kV及以下电力系统中，一般选三相变压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯低压中压高压线圈，高与低之间阻抗最大。 3）绕组数和接线组别的确定：该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，35kV采用Y形连接，10kV采用连接。（4）调压方式的选择：普通型的变压器调压范围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。（5）冷却方式的选择：主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。在站用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，保证变电站安全。所以用两台31500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数见表3.1。 型号-31500/110空载电流（%）1额定容量（kVA）31500连 接组 别、额定电压（kV）高压11081.25%阻抗电压（%）=10.5%=17.5%=6.5%中压3541.25%损 耗（kW）空载8.2低压10.5短路41表3.1 变压器技术数据3.2 本变电站站用变压器的选择一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。根据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。站用变压器的容量应按站用负荷选择： S照明负荷+其余负荷0.85(kVA)站用变压器的容量：SeS0.85P十P照明(kVA)根据任务书给出的站用负荷计算： 考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变10kV侧选择两台SL7125/10型号配电变压器，互为备用。根据容量选择站用电变压器如下：型号：SL7125/10容量为：125(kVA)连接组别号：Y，yn0调压范围为：高压：5阻抗电压为(%)：44 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要有以下几个方面：（1）电气主接线的比较；（2）选择导体和电器；（3）在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离；（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据；（5）接地装置的设计，也需要用短路电流。4.2 短路电流计算条件4.2.1 基本假定（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、相角相同；（3）电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（5）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（6）元件的参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（7）输电线路的电容忽略不计。4.2.2 一般规定（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；（2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；（3）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。4.3 短路电流的计算步骤和计算结果4.3.1 计算步骤在工程计算中，短路电流其计算步骤如下：（1）选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值； （2）画等值网络图；（3）选择短路点；（4）按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；（5）利用实用曲线算出短路电流。4.3.2 计算各回路电抗取基准功率Sd =100MVA、，等值电路图如图4.1。图4.1 等值电路图根据上面所选的参数进行计算：X0.4800.241(%) (10.5186.5) =0.175(%) (10.56.518) =-0.0080(%) (6.51810.5) =0.111由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为如图4.2。图4.2 简化后的等值电路图 计算各短路点的最大短路电流（1）点短路时：短路次暂态电流：短路冲击电流：全电流最大有效值：短路电流容量：（2）点短路时：短路次暂态电流：短路冲击电流：全电流最大有效值：短路电流容量：（3）点短路时：短路次暂电流：短路冲击电流：全电流最大有效：短路电流容量：从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。 5 主要电气设备选择由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：1）应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展；2）应满足安装地点和当地环境条件校核；3）应力求技术先进和经济合理；4）同类设备应尽量减少品种；5）与整个工程的建设标准协调一致；6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。1. 电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，UmaxUg。2. 电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg。3. 绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。5.1 高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110kV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35kV及以下的电压等级中。所以，35kV侧和10kV侧采用真空断路器。5.2 隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。 选择隔离开关时应满足以下基本要求：1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3）隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4）隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5）隔离开关的结构简单，动作要可靠。6）带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。又根据最大持续工作电流及短路电流得知（见表5.1）。表5.1 隔离开关技术数据电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流110kVGW4-110G110kV 1000A8035kVGW4-3535kV1000A5010kVGN8-1010kV600A755.3 各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：1）选择母线的材料，结构和排列方式；2）选择母线截面的大小；3）检验母线短路时的热稳定和动稳定；4）对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；5）对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110kV母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。根据设计要求，35kV母线应选硬导体为宜。LGJ-185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ-70，故不进行电晕校验。本变电所10kV的最终回路较多，因此10kV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ-150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ-70，且电晕的发生还和倒显得光滑度、天气情况、外施电源的大小等因数有关，故不进行电晕校验。5.4 绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635kV为瓷绝缘，60220kV为油浸纸绝缘电容式。5.5 电流互感器的配置和选择一. 参数选择1. 技术条件正常工作条件：一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级。短路稳定性：动稳定倍数，热稳定倍数。承受过电压能力：绝缘水平，泄露比。2. 环境条件环境温度，最大风速，相对湿度。二. 型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。110kV侧CT的选择根据设计手册35kV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用L(C)系列。当电流互感器用于测量时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。电流互感器的选择如表5.2。表5.2 电流互感器技术数据电压等级型号110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-105.6 电压互感器的配置和选择一.参数选择1. 技术条件(1) 正常工作条件：一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷(2) 承受过电压能力：绝缘水平，泄露比距。二. 环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。三. 型式选择 （1）620kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。（2）35110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。110kV侧PT的选择电力工程电气设计手册248页，35110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110kV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。35kV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 YDR-110型电容式电压互感器。 35kV母线PT选择： 35110kV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置，选四台单相带接地保护油浸式TDJJ-35型PT选用户内式。具体数据见表5.3。表5.3 电压互感器技术数据型号额定电压(v)接线方式一次绕组二次绕组剩余电压绕组TDJ-3535000/100/100/3Y/Yo/r准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5级。PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。5.7 各主要电气设备选择结果如下表各主要电气设备选择结果见表5.4。表5.4 各主要电气设备选择型号 电压等级电气设备110kV35kV10kV高压断路器LW14-110ZN23-35ZN-10隔离开关GW4-110GGW4-35GN8-10电流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10电压互感器YDR-110TDJJ-35TSJW-10绝缘子ZSW-110ZSW-35/400ZSW-10/500母线LGJQ-150LGJ185LGJ-150主变压器SFSZ9-50000/110站用变压器S9-200/106 防雷保护6.1 概述变电所是电力系统的枢纽,一旦发生雷害事故,将造成大面积停电；而变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有自恢复性能，万一雷害损坏，修复起来十分困难，势必延长停电时间，严重影响国民经济和人民生活。因此变电站的雷电过电压防护必须十分可靠。变电所的雷击事故主要来自两个方面，一是雷直击于变电所；一是雷击输电线路后产生的雷电波侵入变电所。针对上述两个方面的原因，分别采用避雷针和避雷器两种不同的防雷设备，并在实践中证明是安全可靠的。6.2 直击雷保护对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。我国运行经验表明，凡按规程标准要求正确装设避雷装置的发电厂、变电所，绕击和反击的事故率都非常低，每年每一百个变电所发生绕击或反击约为0.3次，防雷效果是很可靠的。6.2.1 应装设直击雷保护装置的设施（1）发电厂和变电所的直击雷过电压保护，可采用避雷针和避雷线，避雷带和钢筋焊接成网等。（2）110kV及以上配电装置钢筋混凝土结构在构架上装设避雷针或装设独立避雷针。当在架构上装设避雷针时，可将架构支柱主钢筋作引下线接地，作引下线的钢筋不少于2根。（3）屋外安装变压器应装设独立的避雷针。（4）屋外组合导线及母线桥装设独立的避雷针；在不能装设独立避雷针时，可以考虑在附近主厂房上装设避雷针。（5）钢筋混凝土结构的主控制室屋内配电装置采取钢筋焊接成网并接地的防雷措施但在雷电活动强烈的地区应设立独立避雷针。6.2.2 避雷针、避雷线的装设原则及要求（1）独立避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻不宜超过10。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，使两者的接地电阻都得到降低。但为了防止经过接地电网反击35kV及以下设备，要求避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体长度不得小于15m，独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面。（2）电压110kV及以上的配电设备，一般将避雷针装设在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000的地区，宜装设独立避雷针。否则应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等到措施，防止造成反击事故。（3）35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装设避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。（4）装在架构上的避雷针应与接地网连接,并应在其附近装设集中接地装置。（5）在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线。 6.3 侵入雷电波保护对侵入雷电波的过电压保护的主要措施是合理确定变电所内装设避雷器的类型、参数、数量和位置；同时在线路进线段上采取辅助措施，以限制流过避雷器的雷电流和降低侵入波陡度；使变电所电气设备上过电压幅值限制在电气设备的雷电冲击耐受电压以下。6.4 防雷保护计算说明本变电所采用阀型避雷器及与阀型避雷器相配合的进线段等保护，220kV及以下的配电装置电气绝缘与阀型避雷器通过雷电流为5kA幅值的残压进行配合。6.4.1 防雷方案的确定（1）由于屋外配电装置的电压等级为110kV和220kV可以采用架构避雷针，并根据需要辅以独立式避雷针对整个屋外配电设备进行保护。避雷针的高度一般取2030米，本变电站的220kV配电装置最高高度为18.5米，110kV配电装置最高高度为12.5米，拟采用30米高的多支避雷针实施保护。（2）主控室、10kV配电室等钢筋混凝土结构的建筑物采用钢筋焊接成网接地的防雷方式。（3）对入侵雷电波的防护选用合适的避雷器。6.4.2 避雷针的布置（1）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bx0则全部面积才能受到保护。（3）多支避雷针的外侧保护装置方法应分别按不等高和等高两针保护范围方法确定。两支等高避雷针保护范围计算 （6-1) （6-2)式中避雷针高度； 两针间保护最低点的高度； 两针间的距离； 在高度的水平面上，保护范围的最小宽度； 高度修正系数，是考虑到避雷针很高时不与针高成正比增大而引入的一个修正系数。 当30m =1； 当30m120m时 。（4） 避雷针布置见图6.1。图6.1 避雷针布置6.4.3 避雷器的装设（1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。（2）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。（3）110220kV线路侧一般不装设避雷器。6.4.4 避雷器参数选择（1）避雷器灭弧电压选择；（2）避雷器的雷电冲击保护水平；（3）普通阀型避雷器的工频放电电压； （4）流通容量。6.4.5 避雷器选择结果避雷器选择结果见表6.1。表6.1 避雷器参数产 品 型 号系统标称电压（kV）避雷器额定电压（kV）持续运行电压（kV）工频放电电压冲放电压冲击电流残压峰值（kV）FZ-220J220200448536620652FZ-101012.726314545Y5W5-100/20011010073260 总结这次的毕业设计,时间长、内容多，几乎涵盖了我在大学中所学的知识。我经过了从收集资料、设计、绘图、审核的整个过程。设计过程中，我获得了综合运用过去所学过的大部分专业课程进行设计的基本能力。变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，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。有许多地方是不懂的，但在老师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。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，设计虽然完成了，但我只是掌握了变电站设计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。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免出现错误，敬请各位老师批评指正。在设计期间，指导老师给了我悉心指导，帮我解决了很多技术困难，使我能顺利完成设计任务，圆满结束四年的大学学习生活，在此表示衷心的感谢！致谢本次毕业设计得到了廖老师的大力支持。他不仅给我们提供了优雅的学习环境和先进的工作设备，而且他在百忙当中抽出大量时间和精力给我细心的指导和帮助，毕业设计能按期完成廖老师付出很多。廖老师工作很忙，为了我的毕业设计他经常放弃周末休息时间来为我解答问题，对此我对廖老师表示深深的谢意和无限的感激。同时感谢四年来学院老师对我的培养和教育，谢谢学校给了我这样好的学习环境，让我在大学度过了美好的大学生活。在即将离校之际我向你们表示感谢和美好的祝福。更要感谢我的父母二十几年来的养育之恩，使能完成学业。我将努力工作来报答他们的