600MW区域发电厂电气部分设计毕业设计论文

1、600MW区域发电厂电气部分设计 系 别： 机电与自动化学院 专 业 班： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 2012年5月600MW区域发电厂电气部分设计Electrical Design of 600MW Regional Power Plant摘 要由发电、配电、输电、变电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构

2、和运行。电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。所以对于主接线的方式选择，以及各项参数的具体计算，是设计中的主要解决内容。同时，短路电流和防雷保护的考虑，也对整个设计有很密切的联系，对于这两个部分的计算，也是一个重点。本文是对配有4台150MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。设计的内容部分包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备

3、用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验; 并作了变压器保护。关键词：发电厂 变压器 电力系统 继电保护 电气设备AbstractBy the power generation, transformation, transmission and distribution of electricity and energy components, and other aspects of production and consumption systems. It is the function of the natural world thro

4、ugh the power of primary energy into electrical energy power plant, then lost, transforming the system and distribution system will supply power to the load centers.Electrical wiring is the main power plant, electric substation designed first and foremost part of the power system is also constitute

5、an important part. Determination of the main cable on the power system as a whole and power plants, substations to run its reliability, flexibility and economy are closely related. This article is equipped with 4*150MW turbo-generator of large-scale thermal power plants a part of the preliminary des

6、ign of the main completed the main electrical wiring design. Including the electrical wiring of the main forms of comparison, the choice; main transformer, the start / stand-by transformer and the high-voltage transformer factory with the capacity of calculation, the number of models and options; sh

7、ort-circuit current calculation and high-voltage electrical equipment selection and validation; and made the protection of transformer .Key words: power plant transformer power system relay electrical equipment目 录摘要IAbstractII绪论11 设计概要21.1 600MW区域发电厂电气部分设计参数21.2 电力工业的发展概况21.3 我国电力行业发展方针32 电气主接线设计42.

8、1 主接线概述42.2 对原始资料的分析52.3 拟定可行的主接线方案52.3.1 确定变压器台数及容量52.3.2 主接线方案53 短路电流计算83.2 短路电流计算条件83.2 短路电流计算条件83.2.1 基本假定83.2.2 一般规定83.3 短路电流分析93.3.1 选取短路点93.3.2 画等值网络图103.3.3 化简等值网络图113.3.4 各短路点短路电流计算184 电气设备的选择254.1 电气设备选择的概述254.1.1 一般原则254.1.2 有关的几项规定254.1.3 按额定电压选择的要求264.1.4 按额定电流选择的要求264.1.5 短路热稳定校验的要求264

9、.1.6 校验动稳定校验的要求264.2 母线的选择设计274.2.1 母线材料的选择274.2.2 母线截面形状选择274.2.3 220KV母线选择284.3 断路器选择设计284.3.1 断路器的选择要求284.3.2 220KV侧断路器的选择294.4 隔离开关选择设计294.4.1 隔离开关选择要求294.4.2 220KV侧隔离开关选择295 防雷部分设计315.1 概述315.1.1 雷害来源315.1.2 避雷针作用315.2 雷电过电压的防护315.2.1 概述315.2.2 避雷器的要求及选择31结论35致谢36参考文献3738绪 论由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成

10、的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易

11、于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。1 设计概要1.1 600MW区域发电厂电气部分设计参数 （1） 厂址概况：本厂在一大型煤矿区内，为坑口电厂，所有燃料由煤矿直接供给。电厂生产的电能除用于厂用外，全部以5回220kV线路送入周边系统。厂区地势较不平坦，地质条件好，有新的公路、铁路通向矿区，交通

12、方便。厂址附近有大河通过，水量丰富，属于6级地震区，冻土层1.5米深，覆冰厚10mm；最大风速20m/s；年平均温度+6，最高气温+38，最低气温-36，土壤电阻率500。 （2） 机组参数：锅炉：汽机：发电机： （3） 电力系统接线图，如图1-1；图1-1 电力系统接线图1.2 电力工业的发展概况随着我国电力事业迅猛发展，工程规模在不断扩大，所采用的电气设备在不断更新换代。通过具体实践摸索及不断总结、积累和丰富了很多宝贵的运行经验和设计经验。自九十年代起，我国陆续修订了所有的规程和规范，电气标准全面向IEC标准靠拢，并等效地被采用。从1982年起，分十几批淘汰了大量的落后机电产品，多次整顿生

13、产秩序，加强了对电气产品的质量管理，努力缩小了发达国家的差距，引进和开发了具有国际先进水平的电气设备。二十多年来我们无论是在设计标准、设计依据和设计方法上，还是在设计所选用的先进技术和设备上都有了腾飞性的发展。随着对大中型水电站推广“无人值班、少人值守”的运行方式，电站的自动化水平越来越高，要更广泛地采用高水准的设备，相应地对厂用电系统设计和厂用设备选型上也提出了更高的要求。1.3 我国电力行业发展方针目前我国人均拥有装机容量和人均占有发电量较低，技术经济指标平均水平不高，火电厂的污染物排放量高，电网相对薄弱，供电可靠性偏低。为了提高效率和保护环境，及时关闭低效率、煤耗高、污染严重的小火电机组

14、，以大带小，装设烟气脱硫及降低氮氧化物设施，开展洁净煤燃烧技术的研究及应用。主要的发展方针有： （1） 积极发展水电，水能资源是可再生的、清洁的能源；在电力系统中，有一定比重的水电装机容量对系统调峰和安全经济运行极为有利；水电站的发电成本低，水库可以综合利用。我国水电装机容量目前仅开发了少部分，所以要积极发展水电。 （2） 优化发展火电，我国有丰富的煤炭、石油和天然气，火电厂的厂址不受限制，建设周期短，能较快发挥效益。 （3） 适当发展核电。 （4） 重点发展电网，促进全国联网。 （5） 因地制宜发展新能源发电，做好农村电气化建设，在边远农村和沿海岛屿，因地制宜建设小水电、风力发电、潮汐发电、

15、地热发电和太阳能发电等。2 电气主接线设计2.1 主接线概述电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系。所以，它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。概括地说包括以下五个方面： （1） 可靠性在研究主接线可靠性时应重视国内外长期运行的实践经验和其可靠性的定性分析；主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合，在很大程度上也取决于设备的可靠程度。可靠性的具体要求在于断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减

16、少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 （2） 灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度要求；在检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。 （3） 经济性要节省投资，主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；要节省继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；要能限制短路电

17、流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少；经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量、要避免因两次变压而增加电能损失。 （4） 操作应尽可能简单、方便 电气主接线应简单清晰、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。 （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，应考虑到有扩建的可能性。2.2 对原始资料的分析从原始资料可以知道，本电厂

18、属于地区性火力发电厂，建成后总容量达600MW，建成后与周边的几个电厂形成区域电网。该电厂的发电容量除了本厂厂用电后剩余的电力向周边系统供电。因此，本电厂对周边系统有重要作用。电厂是否安全、可靠运行直接影响该地区的经济效益，可见该电厂的重要性。2.3 拟定可行的主接线方案2.3.1 确定变压器台数及容量 （1） 台数：根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，还需要向系统输送功率，所以不设发电机母系，发电机与变压器采用单元接线，保证了发电机电压出线的供电可靠，本厂主变压器选用三相式变压器4台。 （2） 容量：单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10的裕度选择

19、，为 (2-1)发电机容量： 通过主变的容量厂用电： 发电机的额定功率，发电机的额定容量为150MW，除去厂用电后经过变压器的容量为： (2-2)采用三相风冷自然循环双绕组无励磁调压变压器，由文献2可知；型号为：，参数为2.3.2 主接线方案根据变压器的组合方案拟定主接线的初步方案，并依据对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的优、缺点，淘汰了一些较差的方案，保留了两个技术上相对较好的方案，如图2-1和图2-2所示。图2-1 双母接线(方案一)图2-2 双母带旁路接线(方案二)3 短路电流计算3.1 短路电流计算的目的在发电厂电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有

20、以下几个方面：（1） 电气主接线的比选。（2） 选择导体和电器。（3） 确定中性点接地方式。（4） 计算软导线的短路摇摆。（5） 确定分裂导线间隔棒的间距。（6） 验算接地装置的接触电压和跨步电压。（7） 选择继电保护装置和进行整定计算。3.2 短路电流计算条件3.2.1 基本假定（1） 正常工作时，三项系统对称运行。（2） 所有电流的电功势相位角相同。（3） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。（4） 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（5） 不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻略去不计。（6） 不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。（7） 元件的技术参数均取额

21、定值，不考虑参数的误差和调整范围。（8） 输电线路的电容略去不计。3.2.2 一般规定（1） 验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。（2） 选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，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影响。（3） 选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。（4） 导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。3.3 短路电流分析3.3.1 选取短路点由原始资料，选择母线处短路点d1、发电机回路出口处短路点

22、d2、d3、d4、d5、和厂用变低压侧短路点d6、d7、d8、d9，如下图3-1所示:图3-1 短路点的选择具体元件用等值电抗表示,如图3-2所示:图3-2 等值电抗表示的短路点3.3.2 画等值网络图为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗： 表3-1 发电机参数型号额定容量额定电压额定电流功率因素XdQFQS-200-2200MW15.75kV8625A0.8514.44%QFS-300-2300MW18kV11320A0.8516.7%TS1264/300-48300MW18kV11000A0.87530.5

23、6%TQN-100-2100MW10.5kV6475 A0.8518.3%表3-2 变压器参数型号额定电压（kW）空载损耗（kW）短路损耗（kW）阻抗电压（%）SF10-240000242/15.7513SF10-3150015.75/6.39.8SFP7-360000242/1814SFP7-120000242/10.514（3） 将各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗：取基准容量Sj=100MVA，基准电压Up1=242kV，Up2=15.75kV，Up3=6.3Kv新建发电厂发电机、变压器、厂用变的标幺值（见公式3-1至3-4）： (3-1) (3-2) (3-3) (3-4)系统600M

24、W火电厂QFS发电机、变压器的标幺值（见公式3-5，3-6）： (3-5) (3-6)系统600MW水电厂TS1264发电机、变压器的标幺值（见公式3-7，3-8）： (3-7) (3-8)系统200MW火电厂TQN发电机、变压器的标幺值（见公式3-9，3-10）： (3-9) (3-10)画出如图3-2的等值电抗图，并将各元件电抗统一编号。3.3.3 化简等值网络图为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗：（1） 化简d1短路点的等值网络：由图3-2化简得图3-3（见公式3-11至3-17）： (3-11) (3

25、-12) (3-13) (3-14) (3-15) (3-16) (3-17)图3-3 d1短路点等值网络图由图3-3化简得图3-4（见公式3-18）： (3-18)图3-4 d1短路点等值网络图（2） 化简d2短路点的等值网络：由图3-2化简得图3-5图3-5 d2短路点等值网络图一由图3-5化简得图3-6（见公式3-19）： (3-19)图3-6 d2短路点等值网络图二由图3-6化简得图3-7（见公式3-20）： (3-20)图3-7 d2短路点等值网络图三由图3-7化简得图3-8（见公式3-21）： (3-21)图3-8 d2短路点等值网络图四由图3-8化简得图3-9（见公式3-22至3

26、-29）： (3-22) (3-23) (3-24) (3-25) (3-26) (3-27) (3-28) (3-29)图3-9 d2短路点等值网络图五d2、d3、d4、d5各点的短路电流都相同，所以只化简一点（3） 化简d6短路点的等值网络：由图3-9得到短路点d6的等值阻抗图3-10图3-10 d6短路点等值阻抗图一由图3-10化简得图3-11（见公式3-30至3-31）： (3-30) (3-31)图3-11 d6短路点等值阻抗图二由图3-11化简得图3-12（见公式3-32至3-42）： (3-32) (3-33) (3-34) (3-35) (3-36) (3-37) (3-38)

27、 (3-39) (3-40) (3-41) (3-42)图3-12 d6短路点等值阻抗图三3.3.4 各短路点短路电流计算d1短路点：（1） 计算电抗： ，将图4-4的等值阻抗化为计算阻抗（见公式3-43至3-46）： (3-43) (3-44) (3-45) (3-46)查曲线的出各电源供给的短路电流标幺值：600MW火电厂： 600MW水电厂： 200MW火电厂： 发电机F1F4： （2） 各电源点供给的基准电流：600MW火电厂（见公式3-47）： (3-47)600MW水电厂（见公式3-48）： (3-48)200MW火电厂（见公式3-49）： (3-49)发电机F1F4（见公式3-5

28、0）： (3-50)（3） 各电源点供给的短路周期分量有效值：600MW火电厂：600MW水电厂：200MW火电厂：发电机F1F4： 总的短路电流（见公式3-51至3-53）： (3-51) (3-52) (3-53)（4） 短路容量和短路电流最大值（见公式3-54至3-58）：短路容量： (3-54) (3-55) (3-56)冲击电流： (3-57)全电流： (3-58)d2短路点：（1） 计算电抗：，将图3-9的等值阻抗化为计算阻抗（见公式3-59至3-63）： (3-59) (3-60) (3-61) (3-62) (3-63)查曲线的出各电源供给的短路电流标幺值：600MW火电厂：

29、600MW水电厂： 200MW火电厂： 发电机F2F4： 发电机F1： （2） 各电源点供给的基准电流：600MW火电厂（见公式3-64）： (3-64)600MW水电厂（见公式3-65）： (3-65)200MW火电厂（见公式3-66）： (3-66)发电机F2F4（见公式3-67）： (3-67)发电机F1（见公式3-68）： (3-68)（3） 各电源点供给的短路周期分量有效值：600MW火电厂： 600MW水电厂： 200MW火电厂： 发电机F2F4： 发电机F1： 总的短路电流（见公式3-69至3-71）： (3-69) (3-70) (3-71)（4） 短路容量和短路电流最大值（见

30、公式3-72至3-76）：短路容量： (3-72) (3-73) (3-74)冲击电流： (3-75)全电流： (3-76)（5） d6短路点：计算电抗：，将图3-12的等值阻抗化为计算阻抗（见公式3-77至3-83）： (3-77) (3-78) (3-79) (3-80) (3-81)由于计算电抗大于3，所以采用 (3-82) (3-83)基准电流（见公式3-84）： (3-84)短路周期分量有效值（见公式3-85至3-87）：厂用变周期分量： (3-85)电动机反馈电流：KDd取6，为6倍启动电流；功率因素取0.8，电动机的容量取8000kW， (3-86)总的短路电流： (3-87)短

31、路容量和短路电流最大值（见公式3-88至3-90）：短路容量： (3-88)冲击电流： (3-89)全电流： (3-90)表3-13 各短路点短路电流计算结果表短路点编号短路点位置短路点平均工作电压短路电流周期分量起始值短路容量短路电流冲击值短路全电流最大有效值U(kV)I(kA)S (MVA)ich(kA)Ich(kA)D1242kV母线24220.848735.2254.632.51D2D5发电机出口15.75118.483232.11310.41185.26D6D96.3kV母线6.311.0912129.0617.34 电气设备的选择4.1 电气设备选择的概述导体和电器的选择设计，同样

32、必须执行国家的有关技术政策，并应做到技术先进，经济合理，安全可靠，运行方便和适当的留有余地，以满足电力系统安全运行的需要，对导体和电器选择设计规定简述如下：4.1.1 一般原则（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） 应按当地环境条件检验。（3） 应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致。（4） 选择导线时应尽量减少品种。（5） 选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠试验数据，并经主管部门鉴定合格。4.1.2 有关的几项规定导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动稳定和热稳定，并按环境条件校核电器的基本使用条件：（1） 在正常运行条件

33、下，各回路的持续工作电流，应按有关规定进行计算。（2） 验算导体和电器用的短路电流，按下列情况进行计算：除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。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。在变电所中，应考虑如果安有同步调相机时，应将其视作附加电源，短路电流的计算方法与发电机相同。对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点，对带电抗器的610KV出线的计算点，除其母线隔离开关前的引线和套管应选择在电抗器前外，其余导线和电器宜选择在电抗器之后（3） 验算导体和110KV以下电缆短路热稳定时，所

34、用的计算时间，一般用主保护的动作时间加相应在的断路器全分闸时间，如主保护有死区时，则采用能对该处死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处的短路电流值。电器和110KV及以上充油电缆和短路电流计算时是，一般须用后备保护动作时间加相应的短路器全分闸时间。（4） 导体和电器的动稳定，热稳定以及电器开断电流，可按三相短路验算，若发电机出口两相短路或中性点直接接地系统，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，则应按严重情况验算。（5） 环境条件：选择导体和电路时，应按当地环境条件校核，当气温、风速、湿度、污秽、海拔、覆冰等环境条件超出一般电器的基本使用条件时，应通过经济技术比较分别采取

35、下列措施：向制造部门提出补充要求，订制符合该环境条件的产品。在设计或运行中采取相应的防护措施，如采用屋内配电装置、水冲洗、减震器等。4.1.3 按额定电压选择的要求要求设备的额定电压不低于设备安装地点的电网的额定电压，由于线路供电端额定电压比受电端额定电压高10-5%,因此设备必须能够长期承受这个电压值，电器能够长期承受的最高电压称为最高工作电压，对220KV及以下设备其最高工作电压额定电压高15%，330及500KV设备的最高工作电压比额定工作电压高10%，由此可知，只要设备的额定电压不小于该处电网的额定电压，其最高工作电压不小于该处电网的额定电压，其最高工作电压一定能满足电网首端电压要求。

36、4.1.4 按额定电流选择的要求设备的额定电流不小于流过设备的最大长期负荷电流，当周围介质的温度不等于规定值时，设备的容许电流应进行修正。4.1.5 短路热稳定校验的要求导体的最高短时温度不大于短时允许最高温度，对于电器来说，是短路电流热脉冲不大于电器允许的热脉冲t,是t秒钟的热稳定电流。和t值可由电器的铭牌或手册中查出。4.1.6 校验动稳定校验的要求对导体(母线)来说，其中通过三相短路冲击电流时产生的应力不小大于材料的允许应力，对于电器来说，是通过它的三相短路冲击电流不大于它的最大允许动稳定电流。4.2 母线的选择设计4.2.1 母线材料的选择配电装置中所用母线材料有铜、铝、钢三种，铜的电

37、阻率低，机械强度大，抗腐蚀性强，但铜的贮量少，价格贵，一般不建议采用，只在空气中有腐蚀性气体的户外配电装置中才用，铝的电阻率较高，较易腐蚀，但贮量多，价格便宜，广泛用作配电装置中的母线，钢的电阻率更大，还有很大的磁滞损耗和涡流损耗，但它的优点是机械强度高和价格便宜，通常用于高压小容量电路，工作电流不大300400A的低压电路以及直流电路中，本设计中的母线均选铝质材料。4.2.2 母线截面形状选择要求母线的截面形状应使集肤效应小，散热良好，机械强度高，安装简单和连接方便，实际上常采用的母线截面形状有圆形、矩形(单条、双条、三条的)、管形、双槽形等。圆形母线只适用于小功率的电气装置中，矩形母线常用

38、于35KV及以下的户内配电装置中，为了增大散热面面积，减小集肤效应，应兼顾机械强度。矩形母线的边比通常是1/121/15,为避免集肤效应过大，单条母线的截面积不应大于100012002。当单条矩形的最大容许电流不满足要求时可采用两条矩形母线，条间的距离一般取为一条母线的厚度，以保证散热良好，当工作电流更大时，可采用三条矩形母线，当每相有三条矩形母线时，中间一条中的电流占总电流的20%，两边的每条占总电流的40%,可见母线材料的利用率低，通常不宜采用每相有四条以上的矩形母线。在工作电流很大的装置中，可采用双槽形母线和管形母线，双槽形母线集肤效应较小，散热面大，机械强度高，适用于工作电流很大(40

39、008000A)。短路电流也较(150kA及以上)大的场合，管形母线的机械强度大，但内表面的散热条件差，如果管内采用通风冷却或通水冷却，其载流能力可较普通母线提高几倍或几十倍，管形母线多用作绝缘封闭水内冷母线作为巨大容量发电机的连接线，硬管及软管母线也可用于户外高压配电装置中，本设计中220KV、110KV母线形状选管型，10KV母线选矩形母线。4.2.3 220KV母线选择根据本变电站的设计资料知道220KV母线上所有负荷出线容量为790MVA，每台主变压器容量比为100/100/50，所以母线所通过的功率为7901002990MVA。由此推出最大工作持续电流为（1） 按经济电流密度选择母线

40、截面积：最大负荷利用小时数Tmax5000 h。查手册可得导体的电流密度J取0.775。所以导体截面积固母线型号选择130/116的铝锰合金管形导体。（2） 校验：热稳定校验：SiSmin导体最小允许截面: 式中:I -稳态短路电流.(A) C -热稳定系数. (取:87)tdz -短路电流等值时间. (S)tdz=tz+0.05由 计算时间t可查表查出短路电流周期分量等值时间tz，取=1根据短路电流计算时间t4S，查出tz=3.5S,所以tz=3.5+0.051=3.55S , =172mm2,SiSmin，满足要求.4.3 断路器选择设计4.3.1 断路器的选择要求（1） 断路器的额定电压

41、应等于或大于电气装置的额定电压（2） 断路器的额定电流应等于或大于通过断路器的长期最大负荷电流（3） 选择断路器的类型：户内型、户外型、多油式、少油式、压缩空气断路器、六氟化硫断路器等（4） 校验断路器的开断能力：断路器允许开断电流应等于或大于断路器实际开断时间的三相短路电流周期分量有效值。当短路电流非周期分量的初时不时大于周期分量的幅值的20%时，应向断路器制造厂家咨询断路器的开断性能或要求做补充实验。（5） 校验断路器的动稳定：要求断路器允许的动稳定电流峰值应大于或等于流过断路器的三相短路冲击电流。（6） 校验断路器热稳定：要求断路器t秒钟稳定电流It算出的允许热效应I2大于或等于通过断路

42、器的短路电流热脉冲.4.3.2 220KV侧断路器的选择（1） 220KV母线上的出线回路、回总和最大输送容量为250MVA，所以每回出线容量均不会超过250MVA，按250MVA考虑每回出线最大负荷电流为627A，选择户外SF6断路器型号为LW1220。额定电压：220KV,额定电流2KA,额定开断电流31.5KA,动稳定电流80KA,热稳定电流34.5KA。（2） 校验：电压: Ue=Ug=220KV 合格电流: Ig.max=627A Ied=2KA Ig.maxIed 合格 开断电流: Idt=4.215KA Iedt=31.5KA IdtIedt 合格动稳定校验: 合格4.4 隔离开

43、关选择设计4.4.1 隔离开关选择要求（1） 隔离开关的额定电压应等于或大于电气装置额定电压。（2） 隔离开关的额定电流应等于或大于通过隔离开关的长期最大荷电流。（3） 隔离开关的动稳定电流峰值应等于或大于通过隔离开关的三相短路冲击电流，当安装的6KV及以下隔离开关的相间距离小于产品规定的最小相间距离时，应向制造部门咨询该情况下允许的动稳定电流。（4） 根据隔离开关容许的T秒钟热稳定电流IT所算得的容许热效应IT2，大于或等于通过隔离开关的短路电流热脉冲。4.4.2 220KV侧隔离开关选择（1） 由选择断路器时分析可知每回出线最大负荷电流I=627A，初步选择户外隔离开关型号为GW1-220

44、，额定电压为220KV，额定电流1000A，动稳定电流83KA，热稳定电流33KA。（2） 检验 电压: Ue=Ug=220KV 合格 电流: Ig.max=627A Ied=2KA Ig.maxIed 合格 开断电流: Idt=4.215KA Iedt=31.5KA IdtIedt 合格 动稳定校验: 合格5 防雷部分设计5.1 概述5.1.1 雷害来源雷击是一种自然现象，它能释放出巨大的能量、具有极强大的破坏能力。几个世纪来，人类通过对雷击破坏性的研究、探索，对雷电的危害采取了一定的预防措施，有效地降低了雷害。雷害主要来源有直击雷、感应雷和雷电浪涌。5.1.2 避雷针作用防止雷电对设备的造

45、成过电压，从被保护物体上方引导雷电通过，并安全埋入大地，防止雷电直击，减小在其保护范围内的电器设备（架空输电线路及通电设备）和建筑物遭受直击雷的概率。5.2 雷电过电压的防护5.2.1 概述变电站的雷电过电压，主要是侵入雷电波过电压，也就是线路上的直击雷或感应雷过电压行波沿导线传导至变电所，由于变配电所有大量的配电设备，侵入雷电波过电压对这些设备的绝缘构成了威胁，由雷电过电压行波行至变电所后，传输通道的特性发生变化，最明显的变化就是电气设备的波阻抗与传输线路的波阻抗不一致，使波的行为复杂化，再由于避雷针动作前后对过电压行波产生的不同作用，更使问题变得复杂化，因此对变配电所过电压及其防护的精确计

46、算工是一个极为复杂的问题，因此这里化作定性的讨论。5.2.2 避雷器的要求及选择避雷器的作用是限制过电压以保护电器设备，它实质上是一个放电器，当雷侵入波或操过过电压超过某一电压值时，避雷器将先于与其并联的被保护设备放电，使过电压值被限制，从而使电气设备得到有效保护。（1） 对避雷器的基本要求：对于大接地电流系统，只要有一相存在工频续流，就相当于单相短路对于小接地系统，若两相或三相同时存在工频续流，则相当于相间短路，因此避雷器必须切断工频续流以消防工频短路，才能保证系统迅速恢复正常运行，因此，对避雷器有以下基本要求：在过电压作用下，避雷器应该先于被保护设备放电，这主要靠两者之间的伏秒特性配合来实

47、现。避雷器应具有一定的熄弧能力，以使在工频续流第一次过零点时就能够迅速地切断工频续流。（2） 各种避雷器的主要应用场合保护间隙和管式避雷器的作用是限制线路上的雷电过电压，主要用于线路的过电压保护，保护间隙主要用10KV以下低压配电网线路的保护，管式避雷器主要用于发电厂、变电站进线段保护。阀式避雷器和金属氧化物避雷器主要用于发电厂和变电站中的过电压保护。为了使避雷器可靠地保护设备，首先必须满足以下条件：避雷器的伏秒特性应能与被保护设备配合，在任何过电压波形下，避雷器伏秒特性都应在被保护物绝缘伏秒特性之下。避雷器的残压要低于被保护设备的冲击击穿电压。 （3） 根据上面的讨论可知，一般采用阀式或金属氧化物避雷器对变电站设备进行保护，避雷器一般安装在母线上，应