35kv变电站组站设计 毕业论文

毕业论文题目35KV变电站组站设计姓名_所学专业_电力系统自动化技术班级_电力0902班_学号_指导教师_完成时间_2012年6月6日_摘要随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个降压变电站。本次设计根据某公司的电力负荷资料，作出了该公司35KV、10KV变电所的初步设计，工厂总降压变电所及配电系统设计是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求以及负荷布局，结合国家供电情况，解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能力问题，毕业论文共分为八章，主要对变电站进行了主接线设计、负荷计算、短路电流的计算和高压电气设备的选择。本设计以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为基础，按照有关规定和规范，作出了满足该区供电要求的35KV变电所初步设计。设计中首先对负荷进行了统计与计算，选出了所需的主变型号，然后根据负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设计，设计中还进行了短路计算和对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性，另附主接线简图一张。关键词35KV变电站组站设计目录摘要I目录II前言1一、变电站站址的选择原则和作用3（一）变电站的选择原则3（二）变电所在电力系统的地位3（三）电力系统供电要求4（四）电力系统运行的特点4（五）电力系统的额定电压5二、主接线设计6（一）对电气主接线的基本要求6（二）所要选择的主接线形式6135KV、10KV接线形式的选择6三、负荷计算8（一）计算负荷81对于35KV段负荷的计算92对于10KV段负荷的计算9四、变电站主变压器的选择10（一）绕组数量和连接方式的确定101绕组数量确定原则102连接方式的选择10（二）主变阻抗及调压方式选择101主变阻抗的选择102调压方式的选择10（三）变压器中性点接地方式和中性点设计11110KV和35KV侧中性点接地方式的选择11（四）主变容量选择原则111本设计中主变容量的选择112主变台数选择原则12五、短路电流的计算13（一）计算短路电流的意义13（二）短路电流计算的规定13（三）本次设计中短路电流的计算131各回路电抗的计算132计算各短路点的短路电流14六、高压电器设备的选择17（一）电器设备选择的一般原则17（二）高压断路器的选择原则17（三）各电压等级侧断路器的选择19135KV侧断路器的选择19210KV侧断路器的选择19（四）隔离开关的选择201隔离开关的作用20235KV侧隔离开关的选择20310KV侧隔离开关的选择21（五）电压互感器和电流互感器的选择221电压互感器的选择222电流互感器的选择22（六）电抗器的选择231普通电抗器的选择原则232本设计中电抗器的选择23（七）高压熔断器的选择231熔断器的作用232熔断器的选择24七、变电站的防雷保护25（一）变电站对直击雷的的防护251装设避雷针（线）的原则252直击雷防护装置的原理26（二）避雷针保护范围的计算方法261单支避雷针的保护范围262两支等高避雷针273本设计中避雷针的选择28（三）对雷电入侵波的防护281避雷器的作用282对避雷器的基本要求293避雷器的选择29八、配电装置的平面设计30（一）配电装置的要求30（二）配电装置设计的基本步骤30（三）配电装置型式的选择原则选择30（四）各种配电装置的特点30（五）本设计中配电装置的选择31结论32参考文献33致谢34前言毕业设计和毕业论文是专科生培养方案的重要环节，学生通过毕业设计，旨在培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力，提高学生实际操作的技能以及分析思维能力，使学生能够掌握文献检索、研究分析问题的基本方法，提高学生阅读外文本书刊和进行科学研究的能力，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它即是一次检阅，又是一次锻炼。我毕业设计的课题是35KV变电站组站设计。变电站是电力网中线路的连接点，作用是变换电压、交换功率和汇集、分配电能，它直接影响影响整个电力系统的安全与经济运行。变电站中的电气部分通常被分为一次部分和二次部分。电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，具有同时性。35KV降压变电站作为供用网络中重要的变电一环，它设计质量的好坏直接关系到一个企业的用电可靠性和经济性。本次设计是在学习了相关专业课程（如发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护原理等），且对各类变电站了解后设计的。本次设计为我们走上工作岗位前对工程设计有细致的了解，并为掌握一定的工程设计方法打下了基础。根据有关规定，依据安全、可靠、优质、经济、合理等的要求，为保证对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。本次设计主要包括变电站总体分析、电力系统分析、主接线选择、主变选择、无功补偿设备选择、短路电流的计算、电气设备的选择、防雷设计、配电装置和平面设置等。在主接线设计中，在35KV侧我们把两种接线方式在经济性、灵活性、可靠性三个方面进行比较，最后选择35KV采用单母线分段接线方式。在10KV侧采用单母分段接线方式。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电，这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全和延长了其使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。目前国内外较先进的是变电站综合自动化，其一般为无人值班，有人值守，四遥设计，采用综合自动化实现控制、保护、测量和远动等功能。微机控制，通过“远方”、“就地”转换开关实现就地（就地单元控制）、远方（站内控制室微机及调度中心）两种控制方式，用微机实现模拟操作，待确认后再执行控制命令。测件和保护元件接各自独立的CT，全部四遥量送至调度中心，站内通信采用大量通信网等。随着电网建设的快速发展，根据国家电力公司35KV变电站典型方案设计编制原则中的规定，35KV变电站设计原则如下1变电站全部按无人值班变电站设计，设备选型原则是高可靠性、高技术含量、少维护或免维护、无油化、小型化。根据电网现状及规划，变电站主接线力求简单、可靠。2主接线及设备选型应满足遥控实现运行方式改变和电能质量调整的需要，减少运行人员的现场操作。3在主接线、设备选型及平面布置上，应考虑电网现状及规划，城市中心区、城区及城郊等不同地域的负荷密度和性质，变电站在电网中的重要性及投资效益等因素，通过经济技术分析，选取优化方案。4变电站主变压器一般为2或3台，在负荷密度较大且重要的地区，宜采用3台，并应满足当一台停运（故障）时，其余主变容量应不小于60的全部负荷。5短路电流的确定，按可能发生最大短路电流的正常接线方式确定，不考虑切换过程中并列运行方式。变电站在允许电压波动范围内，主变压器低压侧最大短路电流应控制在10KV不大于16KA，否则应采取降低短路电流的措施。6变电站宜采用电气闭锁或机械闭锁，实现完善的五防闭锁功能。条件允许时也可采用微机五防闭锁。7变电站应设置防火、防盗设施。8变电站应合理控制工程造价，尽量减少占地面积，弱化室内装饰，外装饰应与当地环境相协调。一、变电站站址的选择原则和作用（一）变电站的选择原则变电所的设计应根据工程年发展规划进行，做到远、近期结合，以510近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能；变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案；变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位置，这样可以节省线材，降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。变电所的总平面布置应紧凑合理，依据变电站设计规范第条，变电站3510KV201站址的选择，根据下列要求综合考虑确定（1）靠近负荷中心。（2）节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。（3）与乡或工矿企业规划相协调，便于架空线和电缆线路的引入和引出，交通运输方便。（4）具有适应地形，地貌，地址条件。本设计的变电站位于邢台某企业，该地区地势平坦，无高山丘陵，气候宜人，四季分明，气候宜人，本设计变电站靠近负荷中心，交通运输较为便利。综上所述，可满足建所的要求。（二）变电所在电力系统的地位电力系统是由变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机），变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。其中变电所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。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类（1）枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500KV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。（2）中间变电所高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330KV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。（3）地区变电所高压侧一般为110220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。（4）终端变电所在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。（三）电力系统供电要求（1）保证可靠的持续供电供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。（2）保证良好的电能质量电能质量包含电压质量，频率质量，和波形质量三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量，例如给定的允许电压偏移为额定值的，给定的允许频率偏移为等，5025HZ波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标，都必须采取一切手段来予以保证。（3）保证系统运行的经济性电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3，而且电能在变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当客观。因此，降低每生产一度电能消耗的能源和降低变换，输送，分配时的损耗，有极其重要的意义。（四）电力系统运行的特点（1）电能生产的重要性电能与其它能量之间转换方便，易于大量生产，集中管理，远距离输送，自动控制，因此电能是国民经济各部门使用的主要能源，电能供应的中断或不足将直接影响国民经济各部门的正常运行。这就要求系统运行的可靠性。（2）系统暂态过程的快速性发电机，变压器，电力线路，电动机等原件的投入和退出，电力系统的短路等故障都在一瞬间完成，并伴随暂态过程的出现，该过程非常短促，这就要求系统有一套非常迅速和灵敏的监视，检测，控制，和保护装置。（3）电能发，输，配，用的同时性电能的生产，分配，输送和使用几乎是同时进行，即发电厂任何时候生产的电能必须等于该时刻用电设备使用的电能与分配，输送过程中损耗的电能之和，这就要求系统结构合理，便于运行调度。（五）电力系统的额定电压（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S3UI。当输出功率一定时，电压越高，电流越小，线路，电气等的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小，同是由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损失也较小。另一方面，电压越高，对绝缘水平的要求则越高，变压器，开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，但从设备制造角度考虑，为保证产品的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压。（2）用电设备的额定电压经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端，系统标称电压于用电设备的额定电压取值一致，使线路沿线的实际电压于用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。（3）变压器额定电压变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负荷供电，又相当于电源，因此变压器一次侧额定电压应等于用电设备额定电压。由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次测电5压较系统标称电压高，以便补偿线路电压损失。变压器二次测额定电压应较用电设备额定电压高，只有当变压器二次测与用电设备间电气距离很近10时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的倍。105二、主接线设计（一）对电气主接线的基本要求电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主接线设计代表了变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的抑定都有决定性的关系，对电气主接线的基本要求，概括的说包括可靠性，灵活性和经济性三方面。电气主接线的设计原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针，政策，技术规定为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足多项技术要求的前提下，兼顾运行维护方便，尽可能节省投资，就地取材，力争设备元件先进性和可靠性，坚持可靠，先进，适用，经济，美观的原则。（二）所要选择的主接线形式由负荷资料知，35KV上近期无负荷。而10KV的负荷中有原料、溶出、沉降、分解、蒸发、焙烧车间等负荷，若断电将造成较大的经济损失和资源浪费，因而需要保证供电的可靠性；同时，由于10KV分解车间分解搅拌属对电力供应的可靠性要求也是较高的，综合考虑35KV站的投资规模，故而在设计过程中应在保证供电的可靠性的基础上考虑经济因素。135KV、10KV接线形式的选择表21接线形式方案对比单母线分段双母线分段供电可靠性对重要用户可以从不同分段引出两回馈电线路，由两个电源供电。当一条母线发生故障是还能保证另一条母线供电可靠，母线分段使检修任一回路都不用停电。的正常供电。供电可靠性较高。运行灵活性接线简单清晰，运行操作方便。接线相对复杂，调度灵活节约投资少用了断路器、隔离开关，占地面积小，较经济。双母分段占地面积大，土建投资大，所用的隔离开关多。不够经济。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。本期从东海电厂出35KV线路2回，直接至氧化铝厂，根据设计原则可采用单母线分段的接线形式。如下图ABC35KV35KVABC35KVABC35KVABC35KV35KV610KV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。本期10KV出线回路数为12回，可采用单母线分段。如下图ABCABCABCABCABCABCABCABC10KV10KV10KV10KV10KV10KV10KV10KV10KV10KV具体接线请详见附录一中的电气主接线图。三、负荷计算表31负荷原始资料负荷组成（）电压等级线路名称最大负荷MVA一级二级三级自然功率IFMAXA线长KM备注原料车间31202007818251溶出车间33920200784678168沉降车间4616200755813436分解车间3624703007210713404蒸发车间1649303007587996810KV被烧车间14625303007811411627备用一备用二备用三（一）计算负荷综合最大计算负荷1COSMAXITJSPKSK同时系数，对于出线回数较少的情况，可取09095,出线回数较多T时，取08509在本设计中，10KV中取095，6KV中取085线损，取51对于35KV段负荷的计算MAX351COSITPSKMVA095（31339461163624164914625）/09（15）1977MVA2对于10KV段负荷的计算MAX61COSITPSK08531/078（3391649）/07546116/072362414625/08（15）2093MVA综上总的计算负荷197720934070MVAJSJS四、变电站主变压器的选择（一）绕组数量和连接方式的确定1绕组数量确定原则国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式、三绕组式、自偶式、以及低压绕组分裂式等变压器，待设计变电所有35KV、10KV两个电压等级且是一座降压变电所，宜选用双绕组普通变压器。2连接方式的选择依据电力工程设计手册规定指出第条变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能24并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有和型两种。高中低三侧绕组如何组合，要根据具体工程来定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用0连接，35KV亦采用型，其中性点通过消弧线圈接地。35KV以下电压变压器绕组都采用连接。本设计中变电站电压等级为35/10KV，接线方式采用YN/D11的接线方式。（二）主变阻抗及调压方式选择1主变阻抗的选择根据电力工程电气设计手册（电气一次部分），变压器的阻抗实质就是绕组间的漏抗，阻抗的大小主要取决于变压器的结构和采用的材料。从系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变压器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系统短路电流增加，高、低压电器设备选择遇到困难；另外阻抗的大小要考虑变压器并联运行的要求。主变阻抗选择原则各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；对普通两绕组变，目前有“降压型”一种；2调压方式的选择为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在225以内；另一种成为有载调压，调整范围达30，其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证电压质量及提高变压器分接头质量。所以选用有载调压。（三）变压器中性点接地方式和中性点设计电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。电力网中性点的接地方式有A中性点非直接接地B中性点经消弧线圈接地C中性点经高阻抗接地D中性点直接接地110KV和35KV侧中性点接地方式的选择1035KV侧采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式。1063KV电网采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于30A（10KV）或10A（35KV）时，中性点应经消弧线圈接地。装消弧线圈时,它可直接接到35KV侧中性点,且两台主变可共用一台消弧线圈。10KV侧由于是“”型接线，无中性点，故需加接地变，将中性点引处，以接消弧线圈，接地变的容量应大于消弧线圈的容量，一般，应在10KV级的每一段母线上安装型号一样，容量相同的接地变。但是电容电流不能超过允许值，否则接地电弧不易自熄，易产生较高的弧光间隙接地过电压，波及整个电网，所以可采用消弧线圈补偿电容电流，即经消弧线圈接地。（四）主变容量选择原则主变容量选择一般按变电所建成以后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年发展。对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的60。同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。1本设计中主变容量的选择在本变电站中，当变电站的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的60，即SBS602442MVA。同时应该能保证用户的一级和二级负荷，、类负荷的总和为SB3102310233904461160236240736240316490316490314625031462503901MVA，综合以上并考虑变压器容量必须大于，再综合分析，选择变压器容量40000KVAS总SB三台，查得35KV三相双绕组电力变压器技术数据表，选择变压器的型号为SFZ1040000/35，其参数如下表表41主变型号选择电压组合（KV）联接组别损耗（KW）空载电流阻抗电压型号编号高低空载负载SFZ1010000/35135105YN1D2351178072高低74SFZ1010000/35235105YN1D2351178072高低74SFZ1010000/353351052351178072高低7292主变台数选择原则对城镇中的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变。对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台主变。对规划只装两台主变的变电所，其主变基础按大于主变容量的12级设计，以便负荷发展时更换主变。在本变电站设计中，具有2个电压等级，由于本变电站为大工业的专用变电所，所以主变台数选择3台。五、短路电流的计算（一）计算短路电流的意义供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接。短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害电力系统的安全运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考虑限制的措施，即而需要计算。DIDI短路电流计算是选择和检验电气设备的前提和基础，也是载流导体选择和二次设备保护的基础。为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。K1（二）短路电流计算的规定验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的510发展规划（一般应按本工程的建成之后的510年）。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。选择导体和电器时所用的短路电流，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。选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器610KV出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。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。若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。（三）本次设计中短路电流的计算1各回路电抗的计算计算各回路电抗（取基准功率，）10DSMVADARU系统35KV35KVK3X2X1X3图51短路计算图35KVK2根据前面所选变压器各参数得KX4122104575DARSXUX101X20纯电缆线路74/10074103NDKSX729/1007294DKU2计算各短路点的短路电流在配电系统中，当发生三相短路时，后果最严重。因而以此验算电器设备的能力。（1）K点短路时，对于35KV系统电源（无穷大容量）K系统X135KV图52K点短路时网络简化AIXIDK815360113ISH29452KIIS08（2）点短路时，2KK2系统X2X1X335KV10KV图53K2点短路时网络简化图KAIXIDK56103740113232KAIISH5652IS891（3）点短路时，3KK3系统X2X1X435KV10KVX5图54K3点短路时网络简化图KAIXIDK63510729011423KAIISH6353IS81六、高压电器设备的选择变电站的高压电器对电能起着接收、分配、控制与保护的作用，主要有断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电器的选择是根据环境条件和供电要求确定其型式和参数，保证电器正常运行时安全可靠，故障时不致损坏，并在技术合理的情况下注意节约。还应根据产品生产情况与供应能力统筹兼顾，条件允许时优先选用先进设备。（一）电器设备选择的一般原则1按环境条件选择电器产品在制造上分户外、户内两大类。户外设备的工作条件较恶劣，故各方面要求较高，成本也高。户内设备不能用于户外；户外设备虽可用与户内，但不经济。2按电网电压选择电器可在高于10到15设备额定电压的情况下长期运行，故所选设SU备的额定电压应不小于装设处电网的额定电压，即UN按长时工作电流选，电器的额定电流IN是指周围环境温度为时，电器长期允许通过的最大电流。它应大于负载的长时最大工作电流，即NI（二）高压断路器的选择原则选择高压断路器时，除按电气设备一般原则选择外，由于断路器还要切断短路电流，因此必须校验断流容量（或开断电流）、热稳定及动稳定等各项指标。1按工作环境选型根据使用地点的条件选择，如户外式、户内式，若工作条件特殊，尚需选择特殊型式（如防爆型）。2按额定电压选择高压断路器的额定电压，应等于或大于所在电网的额定电压，即NU式中，断路器的额定电压；NU高压断路器所在电网的额定电压。3按额定电流选择高压断路器的额定电流，应大于或大于负载的长时最大工作电流，即NARMI式中断路器的额定电流；NI负载的长时最大工作电流。ARM4校验高压断路器的热稳定高压断路器的热稳定校验要满足下式要求22TSQIIIT式中断路器的热稳定电流；2TSQI断路器热稳定电流所对应的热稳定时间；TS短路电流稳定值；I作用下的假想时间。IT断路器通过短路电流的持续时间按下式计算ISTEBRT式中断路器通过短路电流的持续时间；IST断路器保护动作时间；SE断路器的分闸时间。BRT断路器的分闸时间，包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间，一般对快速动BRT作的断路器，可取011到016S，对中，低速动作的断路器，可取018RTBRT到025S。5校验高压断路器的动稳定高压断路器的动稳定是指承受短路电流作用引起的机构效应的能力，在校验时，须用短路电流的冲击值或冲击电流的有效值与制造厂规定的最大允许电流进行比较，即MAXISHMAXISH式中、设备极限通过的峰值电流及其有效值；MAXIAXI、短路冲击电流极其有效值。SHIS（三）各电压等级侧断路器的选择135KV侧断路器的选择该回路安装在户外，选择户外型断路器，该回路电压为35KV，因此选择的断路器的额定电压的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最35EUKV大持续电流，所以35KV段选择的断路器型AI690120MAX号为ZN12，其基本参数如下表61表61ZN12基本参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）4S热稳定电流（KA）固有分闸时间合闸时间ZN12351250255025015012下面对所选的断路器进行校验，通过断路器的短路电流IK158A，所选断路器的额定开断电流为25KA，故断流能力满足要求。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为50KA，流过断路器的冲击电流为4029KA所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。最后进行热稳定校验，设后备保护动作时间为19S，所选断路器的分闸时间为015S，选择熄弧时间为003S，则短路持续电流时间，短路19053208TS热效应。“22510841KQITKAS所选断路器允许的热效应，即，热稳定也2356ITKAS2KITQ满足要求，以上各种参数校验均满足要求，故选择ZN12断路器。210KV侧断路器的选择该回路安装在户外，选择户外型断路器，该回路电压为10KV，因此选择的断路器的额定电压UE6KV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流，所以10KV段选择的断路器型号为KAI7205130MAXZN65A12/T63025，其基本参数如下表62表62ZN65A12/T63025基本参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）4S热稳定电流（KA）固有分闸时间合闸时间ZN65A12/T630251263031540315015012下面对所选的断路器进行校验，通过断路器的短路电流IK663A，所选断路器的额定开断电流为315KA，故断流能力满足要求。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为40KA，流过断路器的冲击电流为1691KA，所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。最后进行热稳定校验，设后备保护动作时间为19S，所选断路器的分闸时间为015S，选择熄弧时间为003S，则短路持续电流时间短路热效应19053208TS“222841071KQITKAS所选断路器允许的热效应，即，热稳定也满足23546ITAS2KITQ要求，以上各种参数校验均满足要求，故选择ZN65A12/T63025断路器。（四）隔离开关的选择1隔离开关的作用它的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的断口。隔离开关无灭弧装置，和断路器配合使用时，合闸操作应先和隔离开关，后合断路器，分闸操作应先断开断路器，后断开隔离开关。运行中必须严格遵守“倒闸操作规定”，并应在隔离开关与断路器之间设置闭锁机构，以防止误操作。隔离开关按电网电压，长时最大工作电流及环境条件选择，按短路电流校验其动、热稳定性。235KV侧隔离开关的选择为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关安装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为，因此所选35KV的隔离开关的额定电压，而且隔离开关的额定电流大于流过断路器35EUKV的最大持续电流，因此选择GN27405AI69450120MAX型接地高压隔离开关，其主要参数如下表63表63GN27405型接地高压隔离开关主要参数型号额定电压额定电流最大工作电压极限通过电流（KA）2S热稳定接地刀闸（KV）（A）（KV）有效值峰值电流（KA）（A）GN2740540512504052850202000下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔离开关的短路冲击电流ISH4029KA，所选择的隔离开关的动稳定电流即极限通过电流的峰值50KA，即，因此动稳定满足要求。该隔离开关允许的热效应DWSHI短路时的热效应即2208IRTKAS“22510841KQITKAS，热稳定满足要求，经过以上校验，所选隔离开关满足要求，故确8541定选用GN27405型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。310KV侧隔离开关的选择为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关安装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为，因此所选6KV的隔离开关的额定电压UE10KV，而且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流，因此选择GN3012AKI872051320MAX型接地高压隔离开关，其主要参数如下表64表64GN3012型接地高压隔离开关主要参数型号额定电压KV额定电流A允许的热效应2KAS动稳定电流AGN30121212503200100下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔离开关的短路冲击电流ISH1691KA，所选择的隔离开关的动稳定电流为，即，因此动10KADWSHI稳定满足要求。该隔离开关允许的热效应为短路时的热效应23S，即，热稳定满足要求，经过“222841071KQITKAS47以上校验，所选隔离开关满足要求，故确定选用GN3012型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。（五）电压互感器和电流互感器的选择互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反应电气设备的正常运行和故障情况。互感器的作用是（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。（2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。1电压互感器的选择变电站的每组母线上均安装电压互感器，电压互感器应按工作电压来选择一般电压互感器一次绕组所接电网的电压应在（0812）范围内变NSU1NU动，即应满足，本设计中根据主变的参数11082NSU选择的电压互感器的型号为35KV电压互感器选择JDZX935Q，10KV电压互感器选择JDZX912G。下面以JDZX935Q为例，该互感器用于35KV、50HZ输电线路作电压测量和接地保护用。JDZX935Q为接地电压互感器，该二型产品均由器身、储油柜、高低压引出瓷套、二次接线盒、变压器油等组成，系油纸绝缘结构。一次、二次线圈为宝塔结构，铁芯由冷轧硅钢片叠成壳式，整个器身固定在箱盖上，置于变压器油中。该互感器参数如下表65表65JDZX935Q型互感器参数二次绕组额定输出（VA）型号额定一次电压（KV）额定二次电压（KV）02053P极限输出额定绝缘水平（KV）油重KG总重KGJDZX935Q3501751505001000405/95/18535115根据变电站的设计要求，选择准确级为05级的。2电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。（1）35KV电流互感器的选择型号为LZZBJ735，变比选择800/5。（2）10KV电流互感器的选择型号为LZZBJ912，变比选择为300/5。10KV电流互感器参数如下表66表66LZZBJ912型电流互感器参数型号额定工作电压额定最大电压频率额定一次电流额定二次电流1S短时电流动稳定电流LB7110W35/3126KV50HZ600800A5A45KA100KA（六）电抗器的选择1普通电抗器的选择原则（1）电抗器几乎没有过负荷的能力，所以主变压器或出线回路的电抗器，应按回路最大工作电流选择，而不能用正常工作电流选择。（2）变电站母线分段回路的电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求。2本设计中电抗器的选择根据本设计中，在10KV母线段加装型号为OKSQ87545/1145的电抗器。先进行电压损失校验，即满MAX20SIN16453KNIUXA足要求。热稳定应满足，其中TJITJBDTT式中给定的热稳定电流；TI给定的持续电流；短路电流的稳定值；I短路电流假想作用时间；JT保护装置动作时间；B断路器分断时间；DT根据计算，即满足要求。2048412TJII动稳定校验即满足要求。395DFCHII（七）高压熔断器的选择1熔断器的作用高压熔断器是一种过流保护元件，由熔件与熔管两部分组成。当过载或短路时，电流增大，熔件熔断，达到切除故障保护设备的目的。熔件通过的电流越大，其熔断时间越短。电流与熔断时间的关系曲线叫熔件的安秒特性曲线。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下熔件不被熔断外，为了使保护具有选择性，还应使其安秒特性符合保护选择性的要求。户外式高压熔断器在变电站中常用与保护电力电容器、配电线路和配电变压器。2熔断器的选择熔断器的选择主要指标是指选择熔件和熔管的额定电流，熔断器额定电流按下式选取NFUEII式中熔管额定电流（即熔断器额定电流）；NFUI熔件额定电流；NFEI通过熔断器的长时最大工作电流。I所选熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不熔断，在短路电流作用下可靠熔断；要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限相配合，以免保护装置越级动作，造成停电范围的扩大。本设计中35KV和6KV中加装高压熔断器，用来保护变压器和电压互感器，采用高压熔断器的型号为RN2型户外高压熔断器，其基本参数如下表67表67RN2型户外高压熔断器基本参数型号额定电压（KV）额定电流（A）三相断流容量（MVA）最大开断电流有效值（KA）开断最大短路电流时，最大电流峰值（A）熔体管电阻值（）RN23535051000177001007RN2660510008530014214七、变电站的防雷保护（一）变电站对直击雷的的防护变电站对直击雷防护主要措施是装设避雷针或避雷线，并配以良好的接地体。根据高压配电装置技术规程规定SDJ79第70条独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，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超过，3M否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面第71条及以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。35KV第72条配电装置，在土壤电阻率不大于的地区，允许将50M线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。第78条变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。第80条大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。第83条连接的三绕组变压器的绕组，如有开路运行的可能，应采10KV用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。1装设避雷针（线）的原则1所保护对象均应在避雷针（线）的保护范围之内。2防止避雷针（线）现在受到雷击时对保护对象的闪络（即反击）。此类放电现象不但会在避雷针（线）与被保护对象之间的空气中发生，而且还会在它们的地下接地装置间发生。一旦出现反击，高电位就将加到被保护对象（如电器设备）上。因此，防止反击与保护范围同样重要。也就是说，被保护对象既要在保护范围内，又不会发生避雷针（线）对它们的反击，这样避雷针（线）的保护才是可靠的（运行经验表明，100个变电所每年发生绕击和反击约03次）。出于对反击问题的考虑，避雷针按安装方式可分为独立式避雷针和架构式避雷针两种。A独立式避雷针由于避雷针的引雷作用，当雷击避雷针时，雷电流经避雷针及其接地体流入大地。为了防止避雷针对被保护对象发生反击，避雷针与被保护对象之间的空气间隙应具有足够的距离，两者接地体之间的间距也应具有足够的距离。B架构式避雷针对于35KV及以上的配电装置，由于电气设备的绝缘水平较高，在土壤电阻率不太高（不大于1000M）的地区，不易发生反击，可采用架构式避雷针，即把避雷针装于配电装的架构上，这样可以节省投资，也便于布置。架构式避雷针同样需要考虑防止反击问题。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度。同时此架构应就近埋设辅助接地装置，此接地装置与变电所接地网的连接点离主变压器接地装置与变电所接地网的连接点之间的距离不应小于。这样雷击避雷器时，在避雷15M针接地装置上产生的高电位电压波，沿接地网向变压器连接点传播过程中逐渐衰减，到达变压器接地点时才不会造成对变压器的反击。2直击雷防护装置的原理对直击雷的防护措施是让雷电在人为设置的直击雷防护装置上放电置泻入接闪器引下线接地装置图71直击雷防护装置的组成地中，以免被保护的设备或建筑物受到损坏。如图71所示，直击雷防护装置由二个主要的部分组成。1接闪器直接截受雷击的避雷针、避雷带线、避雷网以及作接闪的金属屋面和金属构件等。避雷针、避雷带线、避雷网一般以钢管、钢筋或扁钢等制成。2引下线连接接闪器和接地装置的金属导体。一般以钢筋或扁钢等制成，也可以利用建筑物结构柱内的钢筋兼作。3接地装置接地体与接地线的总和。可以以钢筋、扁钢和各种型钢制成，也可以利用建筑物基础内的钢筋荣作。其防护原理是在雷电先导的初始阶段因先导离地面较高故先导发展的方向不受地面物体的影响，但当其向下至某一高度时，地面上的接闪器将会影响先导的发展方向，使先导向接闪器方向发展这是由于接闪器较高并具有良好的接地，在其上因静电感应而积聚了与先导相反极性的电荷使其附近的电场强度显著增强的缘故，此时先导放电电场即开始被接闪器所歪曲，将先导放电的途径引向接闪器本身，从而达到保护被保护物的目的。（二）避雷针保护范围的计算方法1单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围如图72所示。在被保护物高度HX水平面上、其保护半径RX可按下式计算当HX时，RXHHXP2当HX时,RX15H2HXP式中H避雷针高度，单位为M；HX被保护物高度，单位为M；P高度修正系数当H30M时,P1；当30MH120M时，P。5H45HRHXHH/2RXHPHPRX图72单根避雷线的保护范围2两支等高避雷针两支等高避雷针联合的保护范围要比两针各自保护范围的叠加还要大。两针联合保护范围如图73所示。两针外侧的保护范围按单针的方法确定。两针之间的保护范围由通过1、0、2三点的圆弧画出，O点的高度H0按下式计算07DHP式中D两针之间的距离，MP高度影响系数，其值的确定同上。在OO截面上高度为HX的水平保护宽度为2BX,BX由下式计算015XBHHX水平面上保护范围的截面15HPDBXBXRXH/2OOH0D/7PRXHHXHAHA图73两等高避雷针的保护范围当BX0时，两针联合保护范围比两单针保护范围叠加还有所扩大。由此可见，要使两针能有效构成联合保护，两针间的距离太大是不行的。即使被保护高度为0，两针的距离必须小于7HP，而当被保护物高度为HX时，两针间的距离必须小于7HHXP。3本设计中避雷针的选择根据本设计变电站的大小D3894M；所内最高建筑物高度HX75M；取避雷针的高度为H30M。保护简图如图73所示，我们采用两支等高的避雷器对建筑物进行保护。保护计算得P1MHPH1203,50,1HX75MHOHD/7303894/72443M则BX15HOHX1524437525395MRX15H2HXP153027530M经过上述计算，采用两支等高的避雷针可保护变电站全站。（三）对雷电入侵波的防护1避雷器的作用变电站内安装着类型繁多的高、低压变、配电设备，这些设备均直接和供电系统的线路相连，而线路上发生雷电过电压的机会较多，因此入侵波常常是变电站的主要雷害，所以必须对入侵波有足够的防护措施。变电站中防护入侵波的主要装置是