110kV降压变电所一次侧电气部分设计

鲁东大学毕业设计110kV降压变电所一次侧电气部分设计XXX（电子与电气工程学院 电气工程及其自动化 2006级1班 ）摘 要：本文阐述了一座110kv降压变电所一次侧电气部分的设计方案。先通过分析原始资料确定主变压器的选择，在对技术方面进行比较后制定出主接线方案；然后，选取短路点，并对各短路点进行短路电流计算；最后，按各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行了电气设备的选择和校验。关键词：110kv；变电所；电气主接线；短路电流；电气设备选择The One Side Design of 110KV Electrical Transformer SubstationLiu Hui(Lctronic and electrical engineering institute，Electrical Engineering and Its Automation，Class1 Grade2006，)Abstract: A program for the design of the building of a 110 KV step-down transformer substation is described in this paper. Firstly, through the analysis of raw data the main form of transformer is determined. After the comparison between economy and technology，the optimal program for main wiring is designed. Secondly, select the different points of short-circuit and calculate the current of these short-circuit points. Finally，according to the rated voltage and the maximum persistent current, the choice of equipment and calibration are completed.Key Words: 110 KV; transformer substation; electric main wiring; short-circuit current; the selection of electric equipment1引言电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是变换电压，传输和分配电能。变电所由电力变压器、配电装置、二次系统及必要的附属设备组成。实现变电的场所称为变电站，其主要设备有变压器、开关设备（断路器和隔离开关）、避雷器、互感器等一次设备和继电保护、通信设施等二次设备。变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有汇集电流的母线、仪表和防雷保护装置、等，有的变电站还有无功补偿设备。本变电所配电装置采用普通中型配电装置，均采用断路器单列布置，将隔离开关放置母线下，使与另一级隔离开关电气距离增大，缩短配电装置的纵向距离。主变压器中性点及出线均装设避雷器，中性点经隔离开关直接接地。本次设计是以我国现行的有关规范规程等技术标准为依据，所进行的是一次部分初步设计。2原始资料1) 建设规模 本所安装两台主变压器，一期一次完成，电压等级110/35/10 kv。2)各侧进出线情况110 kv 侧出线2回，一次完成；35 kv 侧本期5回，最终6回；10 kv 侧本期10回，最终16回；3) 各侧负荷情况110 kv 侧有2回出线供给远方大型冶炼厂，容量为60MVA； 35 kv 侧每回按10MVA考虑，一、二类负荷占50%； 10 kv 侧总负荷20MVA，最大一回出线为5MVA，其中一、二类负荷占30%；4)各侧及 110 kv 侧 = 0.8 = 4800 h 35 kv 侧 =0.85 =4500 h 10 kv 侧 =0.85 =3500 h5)系统情况 本所经2回110 kv 线路与系统相连，系统为无穷大系统，距本所50 km，线路阻抗=0.4 /km。 6)设计任务本设计只作电气初步设计，不作施工设计。设计内容包括：主变压器选择；确定电气主接线方案；确定电气布置方案；短路电流；主要电气设备及导线选择和校验；防雷和接地设计。3主变压器容量、台数及型号的选择3.1 概述在各电压等级的变电所中，变压器是主要的电气设备之一，担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间的交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况。必须要根据电力系统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。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大了占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选的过小，可能使变压器长期过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。选择主变压器的台数及容量时还要考虑到变电所以后的扩建情况 1 。3.2 主变压器台数的选择为了保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。再考虑到两台主变同时发生故障的机率较小，适用于远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或检修时，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。对于重要负荷的变电所，应考虑当一台停运时其余变压器容量负荷能力在允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。3.3 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。而选择主变压器相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。本次设计的变电所选用三相变压器。3.4 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，但在变电所内需装无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变压器，分裂变压器以及普通三绕组变压器。普通三绕组变压器在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要。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动，供电可靠性也高。所以本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。3.5.主变调压方式的选择调压方式分为两种，一种为不带电切换，称为无激磁调压，但是调压范围仅在5%以内，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。另一种时带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。3.6.相关计算及选择结果4本变电所有两路电源供电，三个电压等级，且有大量一、二级负荷，有以上分析，所以应装设两台三相三绕组变压器。总计算负荷为=60+10*6+20 = 140 MVA每台主变压器容量应满足全部负荷70的需要，并能满足全部一、二类负荷的需要，即 0.7=0.7*140 = 98 MVA且 SNT(60+10*6*50+20*30) MVA = 96 MVA故主变压器容量选为100 MVA，选用110KV低损耗三相三绕组有载调压油浸变压器。可选用SSZ9110型，其额定电压为1108*1.2538.52*2.510.5kV，容量比为10010050 ，接线组别为YN，yno，dll，阻抗电压 = 10.5， = 17， = 6.5。 4电气主接线的选择4.1概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接组成的接收和分配电能的电路，也构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本体运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电器设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。4.2 电气主接线的设计原则电气主接线着急得基本原则为：以下达的设计书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确的掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。4.3 电气主接线的设计步骤2电气主接线的设计是发电厂、变电站整体设计的重要内容之一。电气主接线设计的一般步骤：（1）原始资料分析。在分析原始资料的基础上，各电压等级拟定可采用的数个主接线方案。（2）对拟定的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求，最后确定何种方案，要通过经济比较，选用年运行费用最小的作为最终方案，当然，还要兼顾到今后的扩容和发展。（3）绘制电气主接线图。按工程要求，绘制工程图，图中采用新国标图形符号和文字代号，并将所有设备的型号、主要参数、母线及电缆截面等标注在图上。4.4 对主接线设计的基本要求2主接线应满足可靠性、灵活性、经济性和发展性等四方面的要求。（1）可靠性。为了向用户供应持续、优质的电力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据不完善的情况，充分地做好调查研究工作显得尤为重要。为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，作出切合实际的决定。（2）灵活性。电气主接线的设计，应当适应在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可方便的停运断路器、母线及二次设备，并方便的设置安全设施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。（3）经济性。方案的经济性主要体现在投资省、占地面积小、电能损耗小三个方面。（4）发展性。主接线可以容易的从初期接线方式过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，完成过渡期的改扩建，且对一次和二次部分的改动工作量最少。4.5 主接线方式的选择及确定345电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便、有利于安装和扩建。(1)单母线接线单母线接线虽然具有接线简单清晰、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，任一元件（母线及母线隔离开关）故障检修时，均需整个配电装置停电。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和容量小、用户对供电要求可靠性要求不高的场所。单母接线适用于：110kv-220kv配电装置的出线回路数不超过两回，35kv-63kv，配电装置的出线回路数不超过3回，6-10kv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。(2)单母线分段若把单母线分成两段，并在两端之间装设能够分段运行的开关电器，称为单母线分段接线。分段开关一般可选用断路器或隔离开关，其运行方式有并列运行和分段运行两种。1）用隔离开关分段的单母线接线 分段运行时，各段相当于单母线不分段状态，任一段母线故障或检修时，仅停止对该段母线所带负荷的供电；当一条电源进线发生故障或检修时，则可经过倒闸操作恢复对全部引出线的供电。并列运行时，当任一段母线发生故障或检修时，回应器正常母线段的短时停电；当一条电源进线发生故障或检修时，无需母线停电，只需断开电源的断路器及其隔离开关即可。用隔离开关分段的单母线接线，运行的可靠性和灵活性都较差，适用于由双回路供电的、允许短时停电的二类负荷。2）用断路器分段的单母线接线 分段断路器除了具有分段隔离开关的作用外，该断路器还装有继电保护，除能切断负荷电流或故障电流外，还可自动分、合闸。母线检修时不会引起正常母线的停电，可直接操作分段断路器，拉开隔离开关进行检修；母线故障时，分段断路器的继电保护动作，自动切除故障段母线。因此，用断路器分段的单母线接线，运行的可靠性和灵活性都较大。用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。虽然，单母线分段接线不能克服某一回路断路器检修时，该回路要长时间停电的缺点，同时这种接线在一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上所有回路都要长时间停电，但是单母线分段接线既保留了单母线接线简单、经济、方便等优点，又在一定程度上提高了供电的可靠性，因此这种接线得到了广泛应用，特别是在中小型发电厂和出现不多的35220kv变电所中尤为适用。单母线分段适用于： 110kv-220kv配电装置的出线回路数为3-4回，35kv-63kv配电装置的出线回路数为4-8回，6kv-10kv配电装置出线为6回及以上，则采用单母线分段接线。这种接线方式适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35-110kv的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 (3)双母线接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。双母线接线也存在一些缺点：如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电；在倒闸操作中隔离开关作为操作电器使用，容易误操作；工作母线发生故障时会引起整个配电装置短时断电；使用的隔离开关数目多，配电装置结构复杂，占地面积较大，投资较高。双母线接线多用于电源和引出线较多的大中型发电厂和电压为220kv及以上的区域变电所，它的供电可靠性和灵活性较高，尤其是加上旁路母线后，其优越性更明显，但当110kv-220kv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，110kv-220kv双母线接线配电装置中，当出线回路数达7回，（110kv）或5回（220kv）时，一般应装设专用的旁路断路器和旁路母线。 (4)双母线分段接地双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接不通的母线上，对大容量且在需相互系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数载11回及以下时，母线不分段。综上几种主接线的优缺点、可靠性、实用性和经济性，根据设计的原始资料该变电所可选择单母线分段接线方式。由任务书给定的负荷情况可以确定该变电所主接线采用以下几种方案进行比较：方案一110kv采用单母线分段接线方式，35kv采用单母线分段接线方式，10kv负荷不多，可采用单母线接线方式。其接线特点：110kv、35kv采用单母线分段接线方式使的线路接线简单、使用设备少、操作方便、投资少、便于扩建，提高了线路运行的可靠性和灵活性，也在一定程度上保证了供电的可靠性。10kv负荷不多，采用单母线接线方式，虽然线路同样接线简单、设备少、操作方便等，但是当母线及母线隔离开关发生故障或检修时，必须断开全部电源，造成整个配电装置停电；同时这种接线在一段母线或隔离开关故障或检修时该段母线上所有回路都要长时间停电。因此，其供电可靠性和灵活性较差，满足不了本次设计的需求。方案二110kv采用单母线分段接线方式，35kv采用单母线分段接线方式，10kv也采用单母线分段接线方式。其接线特点：110kv、35kv接线特点及优势同方案一，10kv采用单母线分段方式接线，虽然同样不能克服单母线接线方式的缺点，但是它却提高了线路运行的可靠性和灵活性。在考虑到本次设计的变电所是一个中小型变电所和可靠、经济适用等方面因素，单母线分段接线方式满足要求。综上比较，方案二的可靠性和灵活性都高于方案一，选择方案二。本变电所110kV有两回进线，可采用单母线分段接线，当一段母线发生故障，分段断路器自动切除故障段，保证正常母线不间断供电。35kV和10kV远景出线较多，采用单母线分段接线方式。主变压器110kV侧中性点经隔离开关接地，并装设避雷器进行防雷保护。本所设两台所用变压器，分别接在10kV分段母线上。电气主接线如图附41所示（由于篇幅有限，10kv侧出线、35线侧出线均只画了6回）。 5短路电流的计算5.1.概述短路是电力系统中最常见和最严重的的一种故障，所谓短路，是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。引起短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。引起绝缘顺坏的原因有：过电压、绝缘材料的自然老化、机械损伤及设备运行维护不良等。此外，运行人员的误操作、鸟兽跨接在裸露的载流部分以及风、雪、雨、雹等自然现象均会引起短路故障。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。运行经验表明，在电力系统各种故障中，单相接地短路占大多数，两相短路较少，而三相短路的机会最少，但三相短路的短路电流最大，故障产生的后果也最为严重，必须给予足够的重视。因此采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。5.2.短路电流计算5.2.1短路电流计算的步骤在高压电网短路电流的计算中，通常总电抗远大于总电阻，所以一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便取如下基准值：基准容量：=100MVA基准电压：=115KV，=37kV，=10.5kV基准电流： = = KA = 0.5 KA = = KA = 1.56 KA = = KA = 5.5 KA步骤：1）计算各元件电抗标幺值，并折算至同一基准容量下；2）给系统制定等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行简化，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减并计算电抗；5）计算短路电流、短路冲击电流、短路容量；6）绘制短路电流计算结果表。5.2.2 计算过程1.根据系统接线图，绘制短路等效电路图如图附51所示。如上，取基准容量=100MVA，基准电压=115KV，=37kV，=10.5kV，则基准电流 = = KA = 0.5 KA = = KA = 1.56 KA = = KA = 5.5 KA各元件电抗标幺值计算如下：(1)线路电抗标幺值 ： = =0.4*50* = 0.151(2)线路电抗标幺值 ： = 0.4*50* = 0.151（3）三绕组变压器的电抗标幺值 主变压器各绕组短路电压为 % = = *（10.5 + 17 6.5）= 10.5 = = *（10.5 + 6.5 17）= 0 = = *（17 + 6.5 10.5）=6.5故各绕组的电抗标幺值为 = = = = 0.105 = = = 0 = = = 0.06052.在系统最大运行方式下，系统两台主变压器均投入运行，短路等效电路图如图52。图中 = = *0.151 = 0.07553.选择短路点在工程计算中，当在高压电网中短路时，取 = 1.8，该系统短路电流的最大瞬时值为=2.55。（1）点短路即110kv母线上发生三相短路时 短路电流为 = = = 6.623 KA = = = 6.623 KA 短路冲击电流为 = 2.55 = 16.887 KA 短路容量=1319.169 MVA （2）点短路即35kv母线上发生三相短路时 短路等效电路图如图53短路电流为 = = = 12.188 KA = = = 12.188 KA短路冲击电流 = 2.55 = 31.079 KA短路容量 = 781.024 MVA(3) 点短路即10kv母线上发生三相短路时，等效短路电路图如图54 短路电流为 = = =34.755 KA = = = 34.755 KA短路冲击电流= 2.55= 88.626 KA短路容量= 632.054 MVA系统最大运行方式下，本变电所两台变压器一台运行一台备用时的短路电流计算及系统最小运行方式下短路电流（该短路电流与过电流保护有关）计算过程与上述过程类似，由于本系统的特殊性（只有一无穷大电源供电），就不予以计算。附录表I1 短路电流计算结果汇总表主变压器运行方式短路点系统最大运行方式短路容量/MVA三相短路电流kA并列运行6.6236.62316.8871319.16912.18812.18831.079781.02434.75534.75588.626632.0546电气设备的选择6.1.概述电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备和载流导体。各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确的选择设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。电气设备和载流导体的选择设计，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后的发展扩建留有一定的余地。6.2.电气设备选择的一般要求2（1）应满足各种运行、检修、短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。（2）应按当地环境条件（如海拔、大气污染程度和环境温度等）校核。（3）应力求技术先进和经济合理。（4）与整个工程的建设标准应协调一致。（5）同类设备应尽量减少品种，以减少备品备件，方便运行管理。（6）选用的新产品均应有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用的未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。6.3.电气设备选择的一般原则1.按工作条件选择2（1）类型和形式的选择。根据设备的安装地点、使用条件等因素，确定是选用户外型还是户外型；选用普通箱还是防污型；选用装配式还是成套式；适合有人值班的还是满足无人值班要求等。（2）额定电压。按电气设备和载流导体的额定电压不小于装设地点的电网额定电压选择，即。（3）额定电流。所选电气设备的额定电流或载流导体的长期允许电流（经温度或其他条件修正后而得到的电流值），不得小于装设回路的最大持续工作电流，即（或）。2.按短路状态进行校验当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方面供电设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急骤升高，这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流进行电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。(1) 当导线通过正常最大负荷电流（计算电流）时，导线发热的温度不应超过它的最高允许温度。根据最高允许温度，可以计算出导线在某一截面的允许持续负荷电流（允许载流量），把这些载流量列成表格，在设计时按这些表格来选择截面，叫做按发热条件选择截面，也叫做允许载流量选择截面。按发热条件选择三相系统中的相线截面使，应使导线的允许载流量不小于通过相线的计算电流，即。(2) 短路时的动稳定校验31）一般电器的动稳定校验 一般电器满足动稳定的条件为或 式中，为电器的极限通过电流峰值；为电器的极限通过电流有效值。2）母线的动稳定校验 最大短路电流通过母线时产生的应力，应小于母线的允许应力，即式中，为母线材料的允许应力（Pa，即N/），硬铜母线137 MPa，硬铝母线69 MPa；为母线通过时产生的最大计算应力（Pa），按下式计算： ，式中M为母线通过时受到的最大弯曲力矩（NM）。当母线跨距数为12时，M =8；当母线跨距数大于2时，M =10；W为母线的截面系数（）。三相平行母线的最大电动力=（N）式中为最大冲击短路电流（A），K为与载流导体形状和相对位置有关的形状系数，其值可根据和查相关图求得；矩形截面系数W =6。（为平行敷设的载流导体的长度，单位m；s为两载流导体轴线间的距离，单位m；b、h为母线宽度，单位mm）6.4.假想时间的确定3假想时间等于周期分量假想时间和非周期分量假想时间之和，其中非周期分量假想时间可以忽略不计(因短路时间均大于1s)。当短路点离电源较远时（无限容量系统），可以认为周期分量假想时间就等于短路的延续时间，即=，等于距离短路点最近的保护装置的实际动作时间和断路器的跳闸时间之和。对于快速和中速断路器，可取=0.10.15 S ，低速断路器可取= 0.2 S。不同地点的假想时间如下表 ：附录表I2 假想时间的大小地点后备保护动作时间s断路器跳闸时间s短路持续时间 s周期分量假想时间，s假想时间s主变110kV侧40.14.14.14.1110kV母线分段4.50.14.64.64.6主变35kV侧3.50.153.653.653.6535kV母线分段30153.153.153.1535kV出线2.50.152.652.652.65主变10kV侧30.23.23.23.210kV母线分段2.50.22.72.72.76.5 高压电气设备的选择与校验(1)主变110kV侧 主变110kV侧计算电流=52.5A，由于110kV配电装置为室外布置，故断路器选用SW41101000型；隔离开关选用GW4110D600型；电流互感器选用LCWD2110，变比为4005，级次组合为0.5DD，1s热稳定倍数为35，动稳定倍数为65；电压互感器和避雷器分别选用JCC2110型和FZ-110型。各设备有关参数见附录表I3。附录表I3 主变110kV侧电气设备安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目SW41101000断路器GW4110D600隔离开关LCWD2110电流互感器JCC2110电压互感器FZ110避雷器kV110kV1101101100.1110A52.5A10006004005kA6.623kA18.4kA16.887kA5550=36.77*4.1= 179.843*5=2205*5=980=196各个普通电器的动稳定校验可以通过以上介绍的检验方法和上表中的数据得出，各个普通电器都满足要求。110kV母线与110kV侧进线的电气设备与主变110kV侧所选设备相同。(2)主变35kV侧 主变35kV侧计算电流= = 149.97A，故断路器选用SW2351000型，隔离开关选用GW535G1000型，电流互感器选用LCWDl35型，电压互感器和避雷器分别选用JDJJ一35型和FZ-35型。各35kV电气设备有关参数见附录表I4.附录表I4 主变35kV侧电气设备安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目SW2-351000断路器GW535G1000隔离开关LCWDl35电流互感器JDJJ一35电压互感器FZ-35避雷器kV35kV35353535A149.97A1000100012005kA12.188kA24.8kA31.079kA4583*95*1.2=161.2/*3.65= 542.198*4 = 1089*4 = 2500*1=2079.4同上，各个普通电器的动稳定校验可以通过以上介绍的检验方法和上表中的数据得出，各个普通电器都满足要求。35kV母线与35kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，略。(3)主变10kV侧 主变10kV侧计算电流= =549.874A，故断路器选用SNl0103000型，隔离开关选用GNl0一lOT3000型，电流互感器选用LAJ一10型，电压互感器和避雷器分别选用JDZJ一10型和FZ-IO型。各10kV电气设备有关参数见附录表I5。附录I5 主变10kV侧电气设备安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目SNl010m3000断路器GNl010T3000隔离开关LAJ10电流互感器JDZJ10电压互感器FZ10避雷器kV10kV10101010A549.874A3000300030005kA34.755kA40kA88.626kA125160*90*3=381.8*3.2= 3865.312*4= 6400*5= 28125= 22500同上，各个普通电器的动稳定校验可以通过以上介绍的检验方法和上表中的数据得出，各个普通电器都满足要求。10kV母线与10kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，略。6.6.导线选择6.6.1 110kV汇流母线 户外配电装置的汇流母线多采用软导线，因此llOkV汇流母线选用钢芯铝绞线。（1）按经济电流密度选择导线截面。110kV母线的最大持续工作电流为52.5A，年最大负荷利用小时= 4800 h，查表3-3得，经济电流密度=1.15A，则导线的经济截面为 = = = 45.652选LGJ35型钢芯铝绞线。（2）校验发热条件。查附录表1和表2得，30时LGJ35型钢芯铝绞线的允许载流量为 = 0.94*170 A = 159.8 A 52.5 A，因此满足发热条件。（3）校验机械强度。查表附录5知，35kV以上钢芯铝绞线最小允许截面为25，所选LGJ35满足机械强度要求。（4）校验热稳定度。满足热稳定度的最小允许截面为*=6.623*=152.253（是计算系数，与线路电压，接线方式及导线材料有关）实际选用的母线截面45.652149.966A，故35kV汇流母线选LGJ35钢芯铝绞线。（2）校验机械强度。查附录表5知，35kV以上钢芯铝绞线最小允许截面为25，所选LGJ35满足机械强度要求。 （3）热稳定度校验。满足热稳定度的最小允许截面为*=12.188*=248实际选用的母线截面400248，所以热稳定度满足要求。主变35kV侧引出线也选LGJ400钢芯铝绞线，计算过程从略。6.6.3 35kV出线（1）按经济电流密度选择导线截面。线路最大持续工作电流为194 根据年最大负荷利用小时=4500h，查表附录4知，经济电流密度 =1.15A则导线的经济截面为=168.7选LGJ150型钢芯铝绞线。（2）按发热条件校验。查附录表1和表2得，30时LGJ150型钢芯铝绞线的允许载流量为= 0.94*445A=418.3A194A，因此满足发热条件。（3）校验机械强度。查附录表5知，35kV以上钢芯铝绞线最小允许截面为25，因此LGJ150满足机械强度要求。（4）热稳定度校验。满足热稳定度的最小允许截面为*=12.188*=231实际选用的导线截面150549.874 A，故10kV汇流母线选用LMY40*4型矩形铝母线。（2）热稳定度校验。满足热稳定度的最小允许截面为*=34.755*=711.079 实际选用的母线截面A=40*4=1602，故母线截面的形状系数可取K1（K为载流导体形状和相对位置有关的形状系数）。三相短路冲击电流在中间相产生的电动力为 = = 6802.1 N母线的弯曲力矩为 M=816.252 母线的截面系数为 W=1.33*母线受到的最大计算应力为 = Pa = 61.4* Pa = 61.4 MPa69 MPa(硬铝母线的允许应力69 MPa)所以动稳定满足要求。7防雷和接地7.1 概述变电所是电力系统的中心环节，变电所的防雷保护和接地装置是确保安全供配电的重要设施之一，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响国民经济和人民生活。因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击线路，沿线路向变电所入侵的雷电波。对直击雷的保护一般采用避雷针或避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波防护的主要措施是变电所内置阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值。避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全的将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设。避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。 避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了电压，保护了其他电气设备。7.2 避雷针的配置原则61）电压110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装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，宜装设独立的避雷针。 2）独立避雷针宜装设独立接地装置，其工频接地电阻不超过10。 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宜引起反击。 4）在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门型架距变压器较近，装设避雷针后，架构的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小于15m的要求。7.3 避雷器的配置原则61）配电装置的每组母线上，应装设避雷器。2）旁路母线上是否装设避雷器，应在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）110KV-220KV线路侧一般不装设避雷器。7.4 直击雷防护【3】在变电所纵向中心轴线位置设置两支间距D=98m，高度为h=35m的等高避雷针，保护室外高压配电装置、主变压器及所有建筑物。已知出线构架12.5m（变电最高点），其最远点距较近避雷针11.5m，建筑物高7m，其最点距较近避雷针18.7m。按“滚球法”校验避雷针保护范围如下： 本变电所建筑物防雷级别为二级，滚球半径为= 45m。因为h=35mm = 87.7 m，所以避雷针在出线构架高度上的水平保护半径为 = =12.8 m而其最远点距避雷针11.5 m ，可见出线架构在避雷针保护范围内。避雷针在建筑物高度上的水平保护半径为 = = 19.8 m而其最远点距避雷针18.7 m ,可见建筑物也在避雷针保护范围内。根据以上计算结果可知，变电所装设的两支35 m 等高避雷针能保护变电所内的所有设施。7.5.雷电波侵入保护为防止线路侵入的雷电波过电压，在变电所12 km的110 kv进线段架设避雷线，主变压器各侧出口分别安装阀型避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变压器110 kv 侧中性点装设一台避雷器。7.6. 接地装置设计110 kv为大电流接地系统，其接地电阻要求不大于0.5,35 kv 系统的接地电阻应不大于10，10 kv 系统的接地电阻要求不大于10，所以共用接地装置的接地电阻应不大于0.5。接地装置可以采用10根直径50mm、长2.5m的钢管做接地体，垂直埋入地下，用40*4的扁钢焊接相连，环形布置。8小结本变电所二次侧的电气设备的选择及校验、消弧线圈、无功补偿和继电保护的配置与整定计算、所用电设计等因本设计要求而不做考虑。参考文献1熊信银.发电厂电气部分（第三版）M. 北京: 中国电力出版社,2004. 102-1292陈跃.电气工程专业毕业设计指南电力系统分册（第二版）.中国水利水电出版社.，2008.24-30，45-46，52，57-58，79-803孙丽华.电力工程基础M. 北京: 机械工业出版社, 2006.67-68,74-77,79-88,105-107, 111,116-164，310-316，320-3224秦卫民.现代城市电网110kv变电站典型方案设计.北京:中国电力出版社,2005.379-4215温增银.电力系统分析下册（第三版）M.武汉: 华中科技大学出版社, 2002.1. 77-786周泽存.高电压技术（第二版）M. 北京: 中国电力出版社, 2004. 297-300致 谢近三个月近三的毕业设计使我受益非浅，首先感谢院领导对我们的支持和关怀，同时也感谢为我们在毕业前提供了这样好的一个锻炼机会，以至于当我们踏入工作岗位时不会过于盲目无助。再次，感谢这次负责指导我的老师，她牺牲了自己的业余休息时间来对我进行指导和帮助