内容电气10k2设计

1、毕业设计()220kV 终端变电所电气一次初步设计摘要根据任务书，选取 5 种合理的电气主接线，初步进行比较，选出两种较优的方案。根据负荷情况、电压等级和变电站的地位选择主变压器。考虑各回路最严重的短路情况，计算短路电流，计算各回路最大持续工作电流，并根据计算结果给各回路选择最优的电气设备。进行经济性比较，得到最优方案。根据所选的最优方案，绘制电气主接线图，并根据电气主接线图绘制总平面布置图和屋外配电装置图，得出变电站的面积。根据变电站的面积，进行防雷及接地系统设计，通过编程，改变参数，得到经济性最优而又可靠的水平接地体的间距，最后绘制防雷及接地图。：变电站；最优方案；电气设备；绘图Title

2、Abstractthe teacher assigned to me, selecet 5 reasonable mainAccording to the taskheelectrical wiring, choose 2 better scheme aftrimary comparison. Choose the maransformerhe system.he accordance with the load level, voltage level and the role the subsion playAfter considering the most serious situat

3、ion when the short circuit happens, calculating thecurrent and theum sustained working current in different circuit, and then choose the bestelectrical equipment for all the circuit on the basis of the result. After comparing the scheme forthe sake of economy, the optimal one comes out. Using the on

4、et was chosen, draw the mainelectrical wiring and then draw toutdoors, and consequently get theeral plan and the drawing concerning the distribution unitsubsion area. Designing for the lightning protection andgrounding system based on the area. The horizontal grounding electrode gapt is the best ine

5、conomy and reliable level via programming and setting parameters. Eventually, draw drawingregarding lightning protection and grounding stytem.Key Words:Transformer subsion;optimal scheme;electrical equipment;drawing目录要.摘III144444445555566888889999Abstract .12绪论.电气主接线的选择.2.1概述 .2.1.1对电气主接线的基本要求.2.1.1

6、.12.1.1.22.1.1.3可靠性 .灵活性 .经济性 .2.1.2电气主接线的基本形式.变电站主接线选择的主要原则 .2.22.2.12.2.22.2.32.2.42.2.5单母线分段接线的适用范围.单母线分段带旁路母线的接线的使用范围.双母线接线的适用范围.旁路母线的设置原则.桥形接线的适用范围.2.3变电所接线 .3主变压器的选择.3.13.2概述 .变电站变压器容量和台数的选择 .3.2.1变压器的台数.3.2.2变压器的容量.主变压器形式和结构的选择原则 .3.33.3.13.3.23.3.3相数选择.绕组数选择.调压方式的选择.4短路电流计算104.14.2概述10短路电流计算

7、的一般规定104.2.14.2.24.2.3计算的基本情况10接地方式10短路计算点104.3选取基准容量SB 和基准电压Ub .104.4三绕组变压器的参数 .11111111111112121314141415151515151616161717171717182020202020202021214.4.14.4.24.4.34.4.44.4.5三绕组变压器两两间的短路损耗.各绕组的负载损耗.绕组两两间阻抗电压百分值.各绕组阻抗电压百分值.各绕组的电抗.4.54.64.7无限大容量电源的短路电流计算 .短路冲击电流和最大有效值电流 .短路功率 .5电气设备的选择.5.15.25.3概述 .

8、各回路持续工作电流 .断路器 .5.3.15.3.25.3.35.3.45.3.55.3.6电压.电流.开断电流(或开断容量) .动稳定.热稳定.过电压.开关 .5.45.5导体截面的选择 .5.5.15.5.25.5.35.5.45.5.5按导体的长期发热允许电流选择导体截面。.按经济电流密度选择经济截面。.电晕电压校验.热稳定校验.硬导体的动稳定校验.5.6电压互感器 .5.6.15.6.25.6.35.6.4型式.一次电压U1： .二次电压： .准确等级.5.7电流互感器 .5.7.15.7.25.7.3型式.一次回路电压.一次回路电流.5.7.4热稳定.5.7.5动稳定.经济性比较.2

9、12122222222222324242424242426262627272727272728282828282930303033343466.16.26.36.46.5概述 .计算综合投资 .计算年运行费用 .变压器年电能损失总值 .经济上最优方案 .7配电装置.7.17.27.3概述 .要求 .配电装置的形式 .7.3.1屋内配电装置.7.3.2屋外配电装置.8雷电与防雷装置.8.18.2概述 .避雷器 .8.2.18.2.28.2.3灭弧电压.工频放点电压.冲击放电电压和残压.8.3避雷针 .8.3.18.3.28.3.38.3.4单支避雷针.两支等高避雷针.两支不等高避雷针.多支等高避

10、雷针.8.4接地装置 .8.4.18.4.28.4.3垂直接地体.水平接地体.接地体.2电气主接线的选择.2.12.22.3根据原始资料选择 5 种电气主接线 .5 种电气主接线图.各方案电气主接线的比较 .3主变压器的选择.3.1变电站变压器容量和台数的选择 .3.23.33.43.5主变压器形式和结构的选择原则 .所选变压器 .3535353637373738383838393940404141414243434343444444444445454545454545“电力变压器”摘录 .过负荷能力 .4短路电流计算.4.1画等值网络图 .4.1.14.1.24.1.3220kV 侧d1 点

11、短路 .110kV 侧d2 点短路. .10kV 侧d3 点短路 .4.2三绕组变压器的参数 .4.2.14.2.24.2.34.2.4三绕组变压器两两间的短路损耗.各绕组的负载损耗.各绕组阻抗电压百分值.各绕组的电抗.4.34.4输电线路的电抗 .无限大容量电源的短路电流计算 .4.4.14.4.24.4.3220kV 侧d1 点短路 .110kV 侧d2 点短路 .10kV 侧d3 点短路 .4.5短路冲击电流和最大有效值电流 .4.5.14.5.24.5.3220kV 侧d1 点短路 .110kV 侧d2 点短路 .10kV 侧d3 点短路 .4.6短路功率 .4.6.14.6.24.6

12、.3220kV 侧d1 点短路 .110kV 侧d2 点短路 .10kV 侧d3 点短路 .4.7短路电流计算结果表 .5电气设备的选择.5.1各回路持续工作电流 .5.1.15.1.25.1.35.1.45.1.5220kV 侧三相变压器回路 .220kV 馈电回路 .110kV 侧三相变压器回路、母线分段断路器或母联断路器回路 .110kV 馈电回路 .10kV 侧三相变压器回路、母线分段断路器或母联断路器回路 .5.1.610kV 馈电回路 .断路器的选择 .5.2.1短路电流发热等值时间.5.2.2220kV 侧 .46464646464747474848494950505050505

13、151515152525353545454545555555656585.25.2.2.15.2.2.2选用 LW23-252 .选用 SW4-220/1000 .5.2.3110kV 侧 .5.2.3.15.2.3.2选用 LW25-126 .选用 SW4-110/1000 .5.2.410kV 侧 .5.2.5所选断路器.5.2.5.15.2.5.2型号 .数量和价格 .5.3开关的选择 .5.3.1220kV 侧 .5.3.2110kV 侧 .5.3.2.15.3.2.2选用 GW4-110G/1000 .选用 GW8-110/600 .5.3.310kV 侧 .5.3.3.15.3.3

14、.25.3.4所选5.3.4.15.3.4.2选用 GN10-10T/5000 .选用 GN10-10T/3000 .开关.型号 .数量和价格 .5.4选择 .5.4.15.4.25.4.35.4.4110kV 侧母线 .110kV 侧出线 .10kV 侧母线 .10kV 侧出线 .5.5热稳定校验 .5.5.15.5.25.5.3110kV 母线侧 .110kV 出线侧 .10kV 母线侧 .5.65.7硬导体的动稳定校验 .电晕电压校验 .5.8电压互感器 .5858585859595960606262626262636364656767676767676868687071725.8.15

15、.8.25.8.3220kV 侧 .110kV 侧 .10kV 侧 .5.9电流互感器 .5.9.15.9.25.9.35.9.4220kV 侧 .110kV 侧 .10kV 侧三相变压器回路、母线分段断路器或母联断路器回路 .10kV 侧馈电回路 .6经济性比较.6.1计算综合投资 .6.1.1方案二.6.1.2方案五.变压器年电能损失总值 .计算年运行费用 .6.3.1方案二.6.3.2方案五.6.26.378配电装置.雷电与防雷装置.8.1避雷器 .8.1.18.1.28.1.3220kV 侧 .110kV 侧 .10kV 侧 .8.28.3避雷针 .接地装置 .8.3.1垂直接地体.8

16、.3.2水平接地体.结论.参考文献.致谢.1绪论变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。电力系统的运行，需保证电能质量和设备安全，因此变电所还需进行潮流控制、电压调整以及主要设备和输配电线路的保护。变电所在电力系统中，按地位可分为枢纽变电所、中间变电所和终端变电所。变电站的建设不仅是完善当地电网主网架的关键，而且对进一步提高供电可靠性、优化高压配电网络和运行经济性有重要意义。同时，新增了变电容量，这对解决当前供电容量以及电网的局面具有重要作用。对原始资料进行分析，设计主接线，然后进行比较，计算短路电流，选择及校验设备，绘制线路图，选择避雷针高度。最终，确定了变电所的主接

17、线图、所需的主要电气设备以及防雷保护方案。电气主接线是变电站电气部分的主体，电力系统以及变电站本身的供电可靠性、经济合理性、运行灵活性以及是否检修方便关键在于确定其连接方式，同时，其对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、控制方式的拟定和继电保护影响很大。在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。变电所的电气设计中，短路电流计算是其一重要环节。在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约，这就需要进行全面的短路电

18、流计算。计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。接地装置的设计，也需用短路电流。导体和电器的选择应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求；应按当地环境条件校核；应力求技术先进和经济合理；选择导体时应尽量减少品种。经济计算是从国民经济整体利益出发，计算电气主接线各个比较方案的费用和效益，为选择经济上的最优方案提供依据。在经济比较中，有综合投资(包括主要设备和配电装置的投资)和年运行费用

19、两大项。计算时，可只计算各方案不同部分的投资和年运行费用。配电装置是变电站中电气主接线的具体实现。配电装置的作用是正常运行时用来接受和分配电能；发生故障时通过自动或手动操作，迅速切除故障部分，恢复正常运行。进行防雷设计应从当电活动的具体情况出发，采取合理的防护措施。对直击雷的防护措施通常是装设避雷针或避雷线。避雷针(线)高于被保护的物体，其作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使避雷针(线)附近的物体得到保护。避雷针(线)的保护范围是指具有 0.1%左右雷击概率的空间范围。此雷击概率是可以接受的。避雷针(线)可靠保护的必要条件是要求避雷针(线)的泄流通道(回路)的阻抗(包括引流线

20、电抗和接地电阻)很低，因为在雷电直击避雷针(线)时，很高的线电抗和接地电阻可能产生很高电压，引起避雷针(线)对被保护物在空气中(或绝缘物上)或地中反击。避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备。避雷器要能可靠的保护电力设备，其伏秒特性必须低于被保护物的伏秒特性，并且要留有一定的间距，这样才能保证在同一冲击电压作用下，避雷器总是首先被击穿而对地放电。大地是零电位参考点。对于大接地短路电流系统的变电站，不论自然接地极的情况如何，仍应装设人工接地极，由水平和垂直接地极组成的大型水平地网，常称为接地网或复合接地极。对变电站，不论采用何种形式的人工接地极，都应敷设以水平接地极为主的人工接地网，大面积水平接

21、地极降低了接地电阻，既有均压、减小接触电压和跨步电压的作用，又有散流作用。接地网的埋设深度不宜小于 0.6m。自 2005 年以来，国家电网公司大力推广应用变电站通用设计，形成了施工图深度设计成果，并取得了良好的应用效果。变电站通用设计的应用一方面有利于缩短变电站的建设周期，另一也降低了普通工程的设计技术含量，使省级电力设计院的技术优势不再明显。在地情况下施工队伍拿着变电站通用设计图纸即可以进行变电站施工建设，传统设计产品的功能已经被大大的削弱。部分电力设计院采用虚拟现实技术，通过建立三维模型，进行了变电所的三维模型浏览和碰撞检查，在优化设计减少占地面积、提供给业主直观感性的设计成品方面，取得

22、了良好的效果，得到业主的高度评价。在组织的几次设计竞赛中，众多设计院都采用了虚拟现实技术，建立三维模型，为设计方案的优化比选，降低工程造价，提供了高效段，同时也对今后设计的革新，产生了积极的影响。还没有深入到施工图设计环节，即在完成三维建模的基础上，自动生成变电所的施工图纸。虚拟现实技术的优点：虚拟现实技术由可视化模型取代了传统设计方式中设计头脑里模型，使设计更为方便，特别是减少了一些复杂的实体三程，提高了效率。和二维图纸在设计师头脑里的转换过虚拟现实技术的实时展现三，实现了带电距离检查，实时碰撞检查，能够尽早地发现问题，制定出更合理的设计方案，减少了设计变更数量，从而间接地提高了施工效率。传

23、统设计中各专业间的配合靠纸质资料的传递，当一个专业设计基本完成后再给另外一个专业提资，当接收专业发现接收到的资料跟自己的设计有时或者自己修改或者反提资料，这样往往由于不沟通而存在大量的返工。而虚拟现实技术解决了各专业间数据共享问题，可以实现实时碰撞检验，可以根据相关专业的情况尽早做出沟通更改，避免返工，提高了效率。采用虚拟现实技术进行三维设计，二维出图，从设计模型(数据库)可以输出多种设计图纸和;图纸自动标注，模型修改后，标注自动更新。减轻了设计的工作强度，提高了设计效率。综上所述在新形势下，一方面，变电站设备建模费时问题随着在国家电网公司通用设备的应用推广和虚拟现实技术设备生产厂家中的应用而

24、得以解决。另一方面，国际知名软件厂家的变电站设计解决方案的推出解决了虚拟现实技术在变电站设计中应用的工具问题。因而虚拟现实技术在变电站设计中应用在技术上已具备了条件。2电气主接线的选择2.1概述电气主接线的主要作用是实现电能的汇集和分配。电气主接线形式对电力设备选择、配电装置布置、继电保护与自动装置配置起着决定性作用，直接影响系统运行的可靠性、灵活性与经济性。2.1.1 对电气主接线的基本要求2.1.1.1可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。对主接线可靠性的定性评价标准有：断路器检修时，应不影响供电；线路、母线(或断路器)故障以及母线或母线开关检修

25、时，应不停电，如必须停电，则停运出线回路数和停电时间的长短应保证对类负荷和大部分类负荷的供电；变电站全部停运的可能性。对类负荷供电的要求是任何时候都不允许停电。对类负荷供电的要求是必要时仅允许短时间停电。对于带、类型负荷的变电站应该选择可靠性较高的主接线形式，并且保证有电源供电。类负荷对供电没有特殊的要求，可以较长时间停电。2.1.1.2灵活性能按照调度的要求，；灵活地改变运行方式(投切机组、变压器和线路，调配电源和负荷)，以满足在正常、事故和检修等运行方式下的切换操作要求。在满足可靠性的前提下，力求接线简单，可以方便地停运断路器、母线及其二次设备进行检修，而不影响电网的运行和其他用户的供电。

26、应尽可能地使操作步骤少，便于运行掌握，不易发生误操作。2.1.1.3经济性主接线应力求简单清晰，节省断路器、开关等一次电力设备；相应地控制和保护简单，节省二次设备与控制电缆；能限制短路电流，以便于选择廉价电力设备和轻型电器等。年运行费用包括电能损耗费、折旧费、大修费、费及费等。其中电能损耗主要由变压器引起，因此要合理选择主变压器的形式、容量和台数及避免多次变压而增加损耗。2.1.2电气主接线的基本形式电源(变压器)和出线的电能通常是通过主接线进行汇集和分配的，且经常以母线为主体。母线也称汇流母线，起汇集和分配电能的作用。有母线的主接线由于设置了母线，使得电源和引出线之间的连接方便，接线清晰，接

27、线方式多，运行灵活，方便，便于安装和扩建。但有母线的主接线使用的开关电器多，配电装置占地面积较大，投资较大。无母线的主接线使用的开关电器少，配电装置占地面积较小，投资较小。当同一电压等级配电装置中的进出线数目较多时(一般超过 4 回)，采用母线作为中间环节，对于进出线数目少、不再扩建和发展的电气主接线，不设置母线而采用简化的中间环节。2.2变电站主接线选择的主要原则2.2.1单母线分段接线的适用范围变电站出线回路数较少的 35220kV 配电装置中。当采用分段断路器将母线分段时，当分段断路器闭合后，任一段母线发生故障，在继电保护装置的作用下，母线分段断路器断开和连接在故障段母线上的电源回路的断

28、路器相继断开，从而可以保证非故障段母线的不间断供电。用断路器将母线分段后，可满足采用双回线路供电的重要用户供电可靠性要求。用户采回路供电，每回线路可分别连接到母线的不同分段上，并且每回线路的传输容量按该电力用户的满负荷设计，当任一段母线故障停运，该电力用户均可从另一段母线上获得电能，从而保证了对重要电力用户的连续供电。2.2.2单母线分段带旁路母线的接线的使用范围主要用于电压为 610kV 出线较多而且对重要负荷供电的装置中。对于出线回路不多的 35110kV 配电装置，当出线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，为了减少占地面积和节省设备投资，可以和分段断路器合用。2.2.3双母线接线的适用范

29、围出线带电抗器的 610kV 配电装置，110kV 出线数为 6 回及以上。2.2.4旁路母线的设置原则采用分段单母线或双母线的 110220kV 配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线。因为 110220kV 线路输送距离较长、功率大，一旦停响范围大，且断路器检修时间长(平均每年约 57 天)，故设置旁路母线为宜。对于屋内型配电装置或采用SF6 断路器、SF6 全封闭电器的配电装置，可不设旁路母线。主变压器的110220kV侧断路器，当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接线。采母线的 610kV 配电装置多不设旁路母线。当 220kV 出线在 4

30、 回及以上、110kV 出线在 6 回及以上时，宜采用有旁路断路器的旁路母线。当出线回数较少时，可采用以母线联络断路器兼做旁路断路器的简易接线形式，以节省断路器和占地，改善其经济性。其缺点是检修出线断路器的倒闸操作繁杂，并且每当检修线路断路器时都要将所有回路换接在一组母线上，按单母线方式运行，降低了可靠性。在变电站，虽然主变压器可靠性高，通常不需检修，但是高压侧断路器有定期检修的需要，因此电源侧断路器可以接入旁路母线，这种进出线全接入旁路的形式称为全旁路方式。由于 SF6 断路器工作可靠性高，可以长时间密时，可以不设置旁路设施。修。当使用 SF6 断路器且与系统联系紧对于采用手车式成套开关柜的

31、 610kV 配电装置，以及 35kV 单母线手车式成套开关柜时，由于断路器可以快速更换，也可以不设置旁路设施。随着SF6 断路器的广泛采用和国产断路器质量的提高，系统备用容量的增加，电网结构趋于合理，保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过渡，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。2.2.5桥形接线的适用范围当变电站中只有 2 台变压器和 2 回线路时，可采用桥形接线。内桥接线适用于较长输电线路，故障机会较多、而变压器不需要经常切换的中小容量的变电站中，以及电力系统穿越功率较少的场合。跨条可使连接桥断路器检修时，穿越功率可从跨条中通过，减少了系统的开环机会。在内桥接线中，利用

32、跨条可避免当变压器侧断路器检修时，造成变压器在较长时间内中断运行的情况。跨条回路中装设两台开关。开关的目的是能轮流停电检修跨条上任意一台2.3变电所接线终端变电所中，当用熔断器参数(额定电流、遮断容量)不能满足要求时，可用人工接地刀闸的接线方案。当主变压器高压侧中性点不直接接地时，在变压器高压侧应装设两相或三相人工接地刀闸。接地刀闸应与快分开关配套使用。为了限制短路电流，一般采用变压器分列运行或在变压器回路装设电抗器等措施，而尽量少采用在出线上装设电抗器的接线。变电所、配电所每段高压母线上及器和电压互感器，宜合用一组开关。线路末端必须装设避雷器。接在母线上的避雷进出线上的避雷器回路中，可不装设

33、开关。每段高压母线上应装设一组电压互感器。电压互感器应采用由地区电网供电的变配电所电源进线处，宜装设供计费用的电能计量柜。熔断器保护。电压及电流互感器或3主变压器的选择3.1概述在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。变电站变压器容量和台数的选择3.23.2.1变压器的台数变电站中一般装设 2 台主变压器，以免 1 台主变压器故障或检修时中断供电。对于地区性孤立的一次变电站或大型工业变电站，可设 3 台主变压器以提高供电可靠性。3.2.2变压器的容量所选择的n 台主变压器的容量和，应该大于或等于变电站的最大综合计算负荷，即若为三绕组变压器，还应考虑中、低压侧间的负荷同时

34、系数。总的最大综合计算负荷为它们之和再乘以中、低压侧间负荷的同时系数。采用自耦变压器时，当其第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功潮流校核公共绕组的容量。3.3主变压器形式和结构的选择原则3.3.1相数选择三相变压器适用于机组容量为 300MW 及以下的单元接线，以及系统电压为 330KV 及以下的变电站中。3.3.2绕组数选择变压器按电磁结构分为普通二绕组、三绕组、自耦式或绕组式等形式。有三种电压等级的变电站，变压器各侧绕组通过的容量均达到变压器额定容量的 15%及以上时，应优先采用三绕组变压器。当主网电压为 220kV 及以上，中压为 110kV 及以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经

35、济效益。终端变电所的变压器中性点一般不接地。自耦变压器只能用于中性点直接接地的电网中。3.3.3调压方式的选择调压方式分为带负荷切换的有载(有励磁)调压方式和不带电切换的无载(无励磁)调压方式。无载调压变压器的分接头档位较少，电压调整范围一般在22.5%以内。220kV 及以上的降压变压器仅在电网电压有较大变化时使用有载调压，一般均采用无载调压。4短路电流计算4.1概述变电所的电气设计中，短路电流计算是其一重要环节。在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、

36、可靠地工作，同时又力求节约，这就需要进行全面的短路电流计算。计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。接地装置的设计，也需用短路电流。4.2短路电流计算的一般规定4.2.1计算的基本情况电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；所有同步电机都具有自动调整励磁装置；短路发生在短路电流为最大值的瞬间；所有电源的电动势相位角相同；应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。4.2.2

37、接地方式计算短路电流时所用的接地方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式(即最大运行方式)，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。4.2.3短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的 610KV 出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线开关之间的引线、套管时，短路计算点应该去点电抗器之前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。4.3选取基准容量SB 和基准电压Ub一般Ub 取各级的平均电压表 4-1 各级额定电压和平均额定电压SB=100MVA额定电压UN/kV22011010平均额定电压Uav/kV23011510.

38、54.4三绕组变压器的参数4.4.1三绕组变压器两两间的短路损耗对 100%/100%/50%类型变压器，由于厂商提供的负载损耗都是第三绕组中流过它本身的额定电流，因此应首先将它们归算到对应于变压器的额定电流时的负载损耗。4.7短路功率在选择电气设备时，为了校验开关的断开容量，要用到短路功率的概念。短路功率即某支路的短路电流与额定电压的三相功率。5电气设备的选择5.1概述导体和电器的选择应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求；应按当地环境条件校核；应力求技术先进和经济合理；选择导体时应尽量减少品种。发电厂和变电站中常用的导体通常可以分为硬导体和软导体两类。根据截面形状的不同，硬导体又可

39、以分为矩形导体、槽形导体、管形导体；软导体有钢芯铝绞线、组合导线、导线和扩径导线等多种。导体根据结构形式的不同，可以分为导线、母线和电力电缆。在变电站的各级电压配电装置中，将发电压器等大型电力设备与各种配电装置连接的导体称为母线，它起汇集、分配和传送电能的作用；导线和电力电缆主要用来传送电能。根据导体外部有没有绝缘层，导线又有导线和绝缘导线之分。常用的导线及电力架空线均采用导线。槽形截面母线，常用在 35kV 及以下，持续工作电流为 4000A 及以下的屋内配电装置中。槽形截面母线。常用在 35kV 及以下，持续工作电流为 40008000A 的配电装置中。优点：电流分布均匀，集肤效应小、冷却

40、条件好、金属材料的利用率高、机械强度高。管形截面母线，常用在 110kV 及以上，持续工作电流为 8000A 以上的配电装置中。优点：集肤效应小，电晕放电电压高，机械强度高，散热条件好。矩形母线一般使用载流量大，但造价较高。变压器至配电室内，其优点是施工安装方便，运行中变化小，软母线用于室外，因空间大，导线有所摆动也不至于造成线间距离不够。软母线施工简便，造价低廉。软母线截面是圆的，容易弯曲，制作方便。110kV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。一般情况下采用铝芯电缆。直埋电缆采用带护层的铠装电缆或铝护套电缆。互感器将一次回路的高电压和大电流变换成二次

41、回路所需要的低电压和小电流，并规标准值。电压互感器的二次电压已为 100(或回路名称计算公式三相变压器回路imax三相短路电流冲击值。5.3.5热稳定5.5导体截面的选择5.5.1按导体的长期发热允许电流选择导体截面。配电装置的汇流母线及长度在 20m 以下的导体等，在正常运行的方式下电流不大，一般应按长期发热允许电流选择其截面，即L导体支柱绝缘子的跨距。根据材料的最大应力，可以得到满足动稳定的最大跨距Lmax 为式中只要满足式(8-16)，就能满足动稳定又避免同相各条导体在条间电动力作用下弯曲接触，其中，n 即为满足动稳定的衬垫个数。振动系数的确定对于重要的母线，为了避免fm 在下列数字范围

42、之外：的并使电动力减小，应尽量做到使母线自振频率对于多条母线组及带有引下线的单条母线：35155Hz。在上述情况下，振动系数1。对于三相母线布置在同一平面，母线自振频率fm 可按下式求得：5.7.2一次回路电压6经济性比较6.1概述经济计算是从国民经济整体利益出发，计算电气主接线各个比较方案的费用和效益，为选择经济上的最优方案提供依据。在经济比较中，有综合投资(包括主要设备和配电装置的投资)和年运行费用两大项。计算时，可只计算各方案不同部分的投资和年运行费用。6.2计算综合投资当容量比为 100/100/50 时，则7配电装置7.1概述配电装置是变电站中电气主接线的具体实现。配电装置的作用是正

43、常运行时用来接受和分配电能；发生故障时通过自动或手动操作，迅速切除故障部分，恢复正常运行。7.2要求同一回路的电器和导体应布置在同一个间隔内，以保证检修安全和限制故障范围。当配电装置发生故障时，这种布置能将事故限制到最小范围和最低程度，并使运行在正常操作和处理事故的过程中不致发生意外情况，以及在检修过程中不致损害设备。配电装置的布置应做到整齐清晰，各个间隔之间要有明显的结线，对同一用途的同类设备，尽可能布置在同一中心线上(指屋外)，或处于同一标高(指屋内)。配电装置各回路的相序排列应一致。一般按面对出线，从左到右、从远到近、从上到下按 A、B、C 相序排列。对屋内硬导体及屋外母线桥导体应有相色

44、标志，A、B、C 相色标志应分别为黄、绿、红三色。110220kV 配电装置母线避雷器和电压互感器，宜和用一组开关。为保证设备和线路检修时的人身安全，66kV 及以上的配电装置，断路器两侧的开关靠断路器侧，线路开关。开关靠线路侧，变压器进线开关的变压器侧，应配置接地7.3配电装置的形式按安装地点的不同，配电装置可分为屋内式和屋外式两大类型。7.3.1屋内配电装置变电站 635kV 屋内配电装置按其布置形式分为单层式、双层式和三层式。单层式：所有电气设备都布置在一层房屋内，它适用出线无电抗器的各种类型降压变电站。屋内配电装置的特点：所有电气设备均放在屋内，外界污秽气体、冰雪及灰尘对电气设备的影响

45、较小，操作、与检修在屋内进行，可以改善工作条件；土建工程量大，投资增加，但可以分层布置，从而减少占地面积。按回路分配间隔时，应使工作母线的分段处有较小的电流。7.3.2屋外配电装置屋外配电装置的特点：所有电气设备均装在屋外，土建工程量小，相应的投资少，建设工期较短；设备运行的条件及进行操作等工作条件较差；占地面积大；相间及设备之间的距离较远，可推行带点检修作业，从而实现不停电检修。根据母线和电气设备布置的相对高度，屋外配电装置可分为中型、高型和半高型。屋外普通中型配电装置：将所有电气设备均安装在由基础或支架形成的有一定高度的同一水平面上，母线一般采用软导线，即钢芯铝绞线。用悬式绝缘子串悬挂在门

46、形构架上，只有母线的高度比其他电器高出一电气安全距离。将各回路的断路器布置在主母线两侧的方式，成为断路器双列布置。此外，也可将所有回路的断路器布置在母线的一侧，这种方式称为断路器单列布置。单列布置可减少配电装置的纵向尺寸，如果由于地形限制必须布置在一狭长地带时，就需采用单列布置，这时需将主变压器回路用加高的跨线引到母线进线侧。中型配电装置因设备安装位置较低，便于、安装、检修与操作，抗振性能好。采用钢筋混凝土构架可节省大量钢材，尤其是使用了环形电杆组装构件，这种构件由工厂批量生产，质量好，美观耐用，且安装工作量小，已广泛用于 220kV 及以下各种形式的屋外配电装置中。8雷电与防雷装置8.1概述

47、进行防雷设计应从当电活动的具体情况出发，采取合理的防护措施。一个地区雷电活动的频繁程度通常以该地区多年统计得到的年平均雷暴日数或雷暴小时数来表示。雷暴日是一年中有雷电的日数。长江以平均雷暴日大多在 2040。部分地区(包括华部分地区和东北地区)的年对直击雷的防护措施通常是装设避雷针或避雷线。避雷针(线)高于被保护的物体，其作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使避雷针(线)附近的物体得到保护。避雷针(线)的保护范围是指具有 0.1%左右雷击概率的空间范围。此雷击概率是可以接受的。避雷针(线)可靠保护的必要条件是要求避雷针(线)的泄流通道(回路)的阻抗(包括引流线电抗和接地电阻)很

48、低，因为在雷电直击避雷针(线)时，很高的线电抗和接地电阻可能产生很高电压，引起避雷针(线)对被保护物在空气中(或绝缘物上)或地中反击。避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备。避雷器要能可靠的保护电力设备，其伏秒特性必须低于被保护物的伏秒特性，并且要留有一定的间距，这样才能保证在同一冲击电压作用下，避雷器总是首先被击穿而对地放电。避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和发、变电所进线段的保护。阀型避雷器用于变电所的保护，在 220kV 及以下系统主要用于限制大气过电压，在压系统中还用来限制内过电压

49、或作内过电压的后备保护。大地是零电位参考点。对于大接地短路电流系统的变电站，不论自然接地极的情况如何，仍应装设人工接地极，由水平和垂直接地极组成的大型水平地网，常称为接地网或复合接地极。接地网的主要作用是使电力设备泄流和均压，一般情况下，变电站接地网的垂直接地极对工频电流散流作用不大。接地装置的导体应符合热稳定和均压的要求，还应考虑腐蚀的影响。对变电站，不论采用何种形式的人工接地极，都应敷设以水平接地极为主的人工接地网，大面积水平接地极降低了接地电阻，既有均压、减小接触电压和跨步电压的作用，又有散流作用。接地网的埋设深度不宜小于 0.6m。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形，圆弧的半

50、径不宜小于均压带间距的一半。8.2避雷器避雷器的额定电压应与系统额定电压一致，一般不宜低于避雷器安装点的暂时过电压幅值。如选用电压较低时，应校核避雷器的耐受伏秒特性，应能承受可能出现的各种过电压幅值和持续时间。8.2.1灭弧电压按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压(灭弧电压)。国产 10kV 阀型避雷器的灭弧电压为系统最大线电压的 1.1 倍。国产阀型避雷器在中性点直接接地系统中，其灭弧电压等于系统最大线电压的 0.8 倍。8.2.2工频放点电压在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般应大于最大运行相电压的3.5 倍。在中性

51、点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的三倍。工频放电电压应大于灭弧电压的 1.8 倍。8.2.3冲击放电电压和残压一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合，故此项校验从略。8.3避雷针8.3.1单支避雷针在高度为hx 的水平面上，其保护半径高度为hx 的平面保护范围一侧宽度2电气主接线的选择2.1根据原始资料选择 5 种电气主接线表 2-15 种方案各侧主接线2.25 种电气主接线图110kV10kV单母线分段接线(采用 SF6 断路器)单母线分段接线(采用手车式成套开关柜)双母线接线(采用 SF6 断路器)双母线接线单母线分段带旁路母线接线双母线接线双母线接线(采用

52、 SF6 断路器)单母线分段接线(采用手车式成套开关柜)双母线带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线电气主接线220kV1单母线分段接线(采用 SF6 断路器)2内桥接线(采用 SF6 断路器)3内桥接线4单母线分段带旁路母线接线5内桥接线图 2-1方案 1图 2-2方案 2图 2-3方案 3图 2-4方案 4图 2-5 方案 52.3各方案电气主接线的比较具有两台主变压器的变电所中，当 35220kV 线路为双回时，若无特殊要求，该电压级主接线均采用桥形接线。内桥接线适用于较长输电线路，故障机会较多、而变压器不需要经常切换的中小容量的变电站中，以及电力系统穿越功率较少的场合。跨条可使连接桥断

53、路器检修时，穿越功率可从跨条中通过，减少了系统的开环机会。在内桥接线中，利用跨条可避免当变压器侧断路器检修时，造成变压器在较长时间内中断运行的情况。跨条回路中装设两台开关。开关的目的是能轮流停电检修跨条上任意一台SF6 断路器且与系统联系由于SF6 断路器工作可靠性高，可以长时间修。当使用紧密时，可以不设置旁路设施。采用分段单母线或双母线的 110220kV 配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线。采母线的 610kV 配电装置多不设旁路母线。综上所述，选择方案二和方案三进行经济计算。3主变压器的选择3.1变电站变压器容量和台数的选择最大综合计算负荷的计算中压侧间的最大综合计算

54、负荷3.5过负荷能力强迫油循环水冷的变压器，当事故切除冷却系统时(对强迫油循环水冷，指停止水及油循环)，在额定负荷下允许的运行时间：当容量为 125MVA 及以下时为 20min。按上述规定油面温度尚未达到 75时，允许上升到 75。4短路电流计算4.1画等值网络图图 4-1等效电路(图中各电抗旁的分式的分子代表该电抗的序号，分母代表该电抗归算到 SB 的标幺值)4.1.1220kV 侧 d1 点短路图 4-2d1 点短路4.1.2110kV 侧 d2 点短路.图 4-3d2 点短路4.1.310kV 侧 d3 点短路图 4-4d3 点短路4.2三绕组变压器的参数4.2.1三绕组变压器两两间的

55、短路损耗4.5短路冲击电流和最大有效值电流4.5.1220kV 侧 d1 点短路在实用计算中，稳态短路电流的幅值短路冲击电流5 电气设备的选择各回路持续工作电流5.15.1.1220kV 侧三相变压器回路5.1.610kV 馈电回路热稳定电流(4s)It=40kA表 5-4方案二所用断路器的数量和价格表 5-5方案五所用断路器的数量和价格5.3开关的选择5.3.1220kV 侧选用 GW4-220D/1000额定电压型号数量价格(元)SW4-220/10003118500SW4-110/10001047600SN4-10G/50001415500型号数量价格(元)LW23-2523300000

56、LW25-1269110000SN4-10G/50001315500极限通过电流额定电流5.3.4.2数量和价格表 5-9方案二所用开关的数量和价格表 5-10方案五所用开关的数量和价格5.4选择与实际温度和海拔有关的温度系数a1 K 导体长期发热允许最高温度；导体安装处的实际环境温度和导体额定载流量的基准温度。(5-61)a1 、0式中型号数量价格(元)GW4-220D/10001012000GW4-110G/1000112980GW8-110/600241700GN10-10T/500095100GN10-10T/3000305100型号数量价格(元)GW4-220D/1000812000

57、GW4-110G/100082980GW8-110/600181700GN10-10T/500085100GN10-10T/3000305100220kV 侧三相变压器回路GW4-220D/1000220kV 侧连接桥GW4-220D/1000220kV 侧馈电回路GW4-220D/1000110kV 侧三相变压器回路GW4-110G/1000110kV 侧母联断路器回路GW4-110G/1000110kV 侧旁路母线回路GW4-110G/1000110kV 馈电回路GW8-110/60010kV 三相变压器回路GN10-10T/500010kV 侧母线分段回路GN10-10T/500010k

58、V 侧旁路母线回路GN10-10T/500010kV 馈电回路GN10-10T/30005.4.1110kV 侧母线按导体长期发热允许电流选择其截面选择交联聚乙烯绝缘(铝)电力电缆，缆芯截面 95(mm2)。热稳定校验5.55.5.1110kV 母线侧短路前导体的工作温度为U2电流互感器安装处一次回路工作电压。一次回路电流6经济性比较6.1计算综合投资6.1.1方案二主体设备的综合投资6.3.2方案五7配电装置图 7-1总平面布置图图 7-2 有跨条内桥接线 220kV 屋外配电装置图 7-3 110kV 配电装置出线间隔断面图8雷电与防雷装置8.1避雷器8.1.1220kV 侧选定型号为FZ

59、-220J，灭弧电压 200kV，448工频放电电压536kV。8.1.2110kV 侧选定型号为FZ-110J，灭弧电压 100kV，224工频放电电压268kV。8.1.310kV 侧选定型号为FZ-10，灭弧电压 12.7kV，26工频放电电压31kV。避雷针8.2选择 6 支高度均为 48.4m 的避雷针经运算，得出各相邻避雷针保护范围的外侧宽度bx。相应程序代码(clear; clc;)h(1)=48.4;%220kV 侧避雷针高度 h(2)=48.4;%110kV 侧避雷针高度 hx(1)=16.57;%220kV 侧被保护物的高度 hx(2)=12.57;%110kV 侧被保护物

60、的高度 p=zeros(2,2);p(:,1)=1;%高度影响系数 p(:,2)=5.5./(h(:).0.5);% D=150-2*2;%两针之间的距离 D=sqrt(200-2*2)/2)2+(150-2*2)2);for i=1:2if h(i)30style(i)=2;elsestyle(i)=1; endif hx(i)h(2)high=1; low=2;elsehigh=2; low=1;endh_gap=h(high)-h(low); if h_gaph(high)/2;r_imagination=(1.5*h(high)-2*(h(high)-h_gap)*p(high,sty