110kV35kV变电站电气主接线设计

110kV35kV变电站电气主接线设计110kV/35kV变电站电气主接线设计

名目

第1章绪论(1)

1.1变电站的背景和地址状况(1)

1.1.1变电站的背景(1)

1.1.2变电站地址概况(1)

1.2变电站的意义(1)

1.3本文讨论内容(2)

第2章负荷分析计算(3)

2.1电力负荷的概述(3)

2.1.1电力负荷分类方法(3)

2.1.2各主要电用户的用电特点(3)

2.1.3电力系统负荷的确定(3)

2.2无功功率补偿(4)

2.2.1无功补偿的概念及重要性(4)

2.2.2无功补偿装置类型的选择(5)

2.3主变压器的选择(8)

2.3.1负荷分析与计算(8)

2.3.2主变压器选择(10)

第3章电气主接线设计(12)

3.1变电站主接线的要求及设计原则(12)

3.1.1变电站主接线基本要求(12)

3.1.2变电站主接线设计原则(13)

3.2110kV侧主接线方案选取(13)

3.335kV侧主接线方案选取(16)

第4章短路计算(18)

4.1短路计算的缘由与目的(18)

4.2短路计算的计算条件(18)

4.3最大最小运行方式分析(19)

4.4短路计算(20)

第5章开关设备的选择与校验(23)

5.1电气设备选择的概述(23)

5.2110kV侧断路器的选择(25)

5.335KV侧断路器的选择(26)

5.4110kV隔离开关的选择(27)

5.535KV隔离开关的选择(28)

5.6互感器的选择(28)

5.7高压侧熔断器的选择(30)

5.8母线选择及校验(30)

第6章变电站的继电爱护(33)

6.1继电爱护的任务与要求(33)

6.2继电爱护的接线方式与操作方式(33)

6.3主变压器爱护规划与整定(35)

第7章防雷爱护计算(43)

7.1防雷爱护(43)

7.2防雷的装置与防雷计算(44)

第8章结论(46)

附录Ⅰ(49)

英文文献(49)

附录Ⅱ(61)

第1章绪论

1.1变电站的背景和地址状况

1.1.1变电站的背景

随着时代的进步，电力系统与人类的关系越来越亲密，人们的生产，生活都离不开电的应用，如何掌握电能，使它更好的为人们服务，就需要对电力进行掌握，避开电能的损耗和铺张，需要对变电站的电能进行降压，从而满意人们对电的需求，掌握电能的损耗。提高电能的应用效率。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平安与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和安排电能的作用。依据远期负荷进展，打算在兴建1中型110kV/35kV变电站。该变电站建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电站联成环网，提高了本地供电质量和牢靠性。

1.1.2变电站地址概况

(1)当地年最高温度为40℃,年最低温度为-5℃；

(2)当海拔高度为800米；当地雷暴日数为55日/年；

(3)本变电站处于“薄土层石灰岩”地区，土壤电阻率高达1000Ω．

1.2变电站的意义

从我国电网实际运行的状况动身，依据现有电网的特点，结合地区电力负荷的进展，城市进展态势及负荷猜测的分析对我国一些地区电网电压等级选择进行技术经济分析，有110KV和35KV电网的共同进展,现阶段降压变电站及其电网主要用在负荷密度较高的地区。就电网建设，造价分析，运行状况等方面进行，有针对性地讨论了其负荷特性，高峰时期的避峰措施，留意到中高压配电网络的电压等级，网络规划的优化，与周边电网的协调协作等问题，从我国现状及进展趋势动身，对选择电网结构及配电电压进行了经济技术比较及可行性分析，提高城乡电压等级是必定趋势。

1.3本文讨论内容

本文主要完成“110kV/35kV降压变电站”电气部分设计。

本文讨论的详细内容：

1）负荷分析、变压器的选择、功率补偿

2）主接线设计

3）短路计算

4）各种开关设备的选择

5）变压器继电爱护设计

6）防雷接地设计

在设计的同时要求独立完成“110kV/35kV降压变电站”电气部分设计，绘制主接线图、继电保功率，电抗器可汲取无功功率，依据调压需要，通过可调电抗器汲取电容器组中的无功功率，来调整静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。静止补偿器是一种技术先进、调整性能、使用便利、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置。静止补偿器能快速平滑地调整无功功率，以满意无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷，且调整不能连续的缺点。与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简洁，功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来越广泛的应用。（但此设备造价太高，不在本设计中不宜采纳）。

电力电容器：电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所供应的无功功率值与所节点的电压成正比。电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，由于它没有旋转部件，维护也较便利。为了在运行中调整电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，依据负荷的变化，分组投入和切除。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。

3）、终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5％。

2、分组方式

1）、并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。

2）、各种分组方式比较

a、等差容量分组方式：由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装置可按干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。

3%；

2)无旋转部分，运行维护便利；

3)可按系统需要增加或削减安装容量和转变安装地点；

4)个别电容器损坏不影响整个装置运行；

5)短路时，同步调相机增加短路电流，增大了用户开关的断流容量，电器无此缺点。

（2）同步电动机补偿

（3）动态无功功率补偿

补偿前系统的平均功率因数为：

——有功负荷系数，一般为0.7～0.75本设计取0.75

——无功负荷系数，一般为0.76～0.82本设计取0.8

将由0.7提高到0.9所需的补偿容量为

tg

tg

装设大容量的电力电容器，平均安排在两条35KV的母线上，35kV出线回路数8回，本期采纳电力电容两组，每组装设9000kvar电容器组。

2.3主变压器的选择

2.3.1负荷分析与计算

若使供配电系统在正常条件下牢靠的运行，必需正确的选择电力变压器，开关设备及导线，电缆等。就需要对电力负荷进行计算。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷的正确是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷不能定的太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的铺张，计算负荷也不能过小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘体过于老化甚至烧坏。因此，工程上依据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种计算方法，有估算法，需用系数法，二项式法，单相负荷计算法等。此次设计用需用系数法。

本变电站负荷分析计算公式如下：

计算如下：

1）2）

=可知=可知

=6000kw=8000kw

=×tan(cos)可知=×tan(cos)可知

=6000tan(cos)=8000tan(cos)

=3900kvar=5840kvar==7156kvA==9904kvA

/=118A/=163A

3）4）

=可知=可知

=5000kw=7000kw

=×tan(cos)可知=×tan(cos)可知

=5000tan(cos)=3750kvar=7000tan(cos)

=3750kvar=4900kvar==6250kvA==8545kvA

/=103A/=140A

5）

=可知

=5000kw

=×tan(cos)可知

=5000tan(cos)=3500kvar

==6103kvA

/=100A

表2.2负荷安排状况

同

配电所母线的最大负荷时，所采纳的有功负荷同时系数：计算负荷小于5000千瓦。0.9~1.0计算负荷为5000~10000千瓦。0.85计算负荷超过10000千瓦0.8。此次设计K为0.85。

由计算公式：

=K0.85×（6000+8000+5000+7000+7000+5000）=32300(kw)

0.85×（3900+5840+3750+4900+4900+3500）=22516(kvar)

=39373(kvA)

/=650(A)

2.3.2主变压器选择

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。

《35～110kV变电所设计规范》规定，主变压器的台数和容量，应依据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。

在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。

装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。

具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采纳三线圈变压器。

主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。为了担负更多的负荷取70%。则70%=24522(kvA).。

由负荷计算，装设两台主变压器，每台变压器额定容量按下式选择，故可选择两台型号为SZ9—31500/110的变压器。

当一台主变停运时，即使不考虑变压器的事故过负荷力量，也能保证对61.0%的负荷供电。

表2.3主变压器参数技术参数

括号里电压为降压变压器用电压

第3章电气主接线设计

3.1变电站主接线的要求及设计原则

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必需满意以下基本要求。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的牢靠性、敏捷性和经济性亲密相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电爱护和掌握方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必需正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。

3.1.1变电站主接线基本要求

1、运行的牢靠性

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、具有肯定的敏捷性

主接线正常运行时可以依据调度的要求敏捷的转变运行方式，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平安。

3、操作应尽可能简洁、便利

主接线应简洁清楚、操作便利，尽可能使操作步骤简洁，便于运行人员把握。简单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。但接线过于简洁，可能又不能满意运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

4、经济上的合理性

主接线在保证平安牢靠、操作敏捷便利的基础上，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进展，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。

变电站电气主接线的选择，主要打算于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

3.1.2变电站主接线设计原则

1、变电所的高压侧接线，应尽量采纳断路器较少或不用断路器的接线方式，在满意继电爱护的要求下，也可以在地区线路上采纳分支接线，但在系统主干网上不得采纳分支界线。

2、在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采纳单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采纳双母线接线。

3、6-10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采纳单母线接线方式，线路在6回及以上时，采纳单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采纳双母线接线。

4、110-220kV配电装置中，线路在4回以上时一般采纳双母线接线。

5、当采纳SF6等性能牢靠、检修周期长的断路器以及更换快速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。

总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合详细工作的特点，精确     的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济有用。

3.2110kV侧主接线方案选取

据任务书要求，每回最大负荷60000kVA.本设计提出两种方案进行经济和技术比较。依据《110kV-35KV变电站设计规范》规定：110kV线路为六回及以上时，宜采纳双母线接线，在采纳单母线，分段单母线或双母线的110kV-35KV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。35～110kV线路为两回及以下时，宜采纳桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采纳扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV线路为8回

及以上时，亦可采纳双母线接线。110kV线路为6回其以上时，宜采纳双母线接线。在采纳单母线、分段单母线或双母的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。故预选方案为：双母线接线和单母线分段接线。

方案一、双母线接线

1、优点：

1）、供电牢靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮番

检修一组导线而不致使供电中断，一组母线故障后，能快速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关，只停该回路。

2）、调度敏捷，各个电源和各个回路负荷可任意切换，安排到任意母线上工作，能够敏捷地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。

3）、扩建便利，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响,两组母线的电源和负荷匀称安排，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以挨次布置，以致连接不同的母线时，不会如单母线分

段那样导致出线交叉跨越。

4）、便于试验，当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

2、缺点：

1）、增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关。

2）、当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，简单误操作。为了避开隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

3、适用范围：

1）、6-10KV,配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。

2）、35-63KV,回路总数超过8回，或连接电源较多，回路负荷较大时。

3）、110-220KV,出线回路在5回及以上时；或当110-220KV

配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。

图3.1双母线接线

方案二、单母线分段接线：

1、优点：

1）、用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，供应双回路供电。

2）、平安性，牢靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。

2、缺点：

1）、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回

路都要在检修期间停电。

2）、扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷安排的匀称。

3）、当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。

3、适用范围：

1）、6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。

2）、35-63KV配电装置出线回路数为4-8回时。

3）、110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。

图3.2单母线分段接线

方案比较：

方案一相对方案二调度敏捷。各个电源和各回路负荷可以任意安排到某一组母线上，所以当该母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线上的回路不需要停电，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。通过对以上两种方案比较，结合现代科学进步，新型断路器的停电检修周期延长，没有必要考虑停电检修断路器，结合经济建设的需要，在满意要求的前提下，尽可能节省设备的投资故待设计的变电站110kV接线选取方案二，单母线接线，即能满意要求。在技术上和经济上其次种方案明显合理，鉴于此站为地区变电站应具有较高的牢靠性和敏捷性。经综合分析，打算选其次种方案为设计的最终方案。

结论：110kV侧采纳单母线分段接线

3.335kV侧主接线方案选取

本变电站35kV线路有8回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两种方案，依据本地区电网特点，本变电站电源主要集中在35kV侧，不允许停电检修断路器，需设置旁路设施。方案一供电牢靠、调度敏捷，但是倒闸操作简单，简单误操作，占地面积大，设备多，配电装置简单，投资大。方案二具有良好的经济性，供电牢靠性也能满意要求，故35kV侧接线采纳方案二。单母线分段带旁路母线接线。

图3.3双母线接线

方案二简洁清楚，操作便利，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特殊是电源回路不停电。

图3.4单母线分段带旁路母线接线

第4章短路计算

4.1短路计算的缘由与目的

电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过电压以及工作人员的误操作，都可能造成相与相、相与地之间导电部分短接，短路电流高达几万安、几十万安培。这样大的电流所产生的热效应及机械效应，会使电气设备损坏，人身平安受到威逼，由于短路时系统电压骤降，设备不能运行。单相接地在中性点直接接地系统中，对邻近通信设备将产生严峻的干扰和危急影响，所以电力系统必需进行短路故障计算。另外，对于电气设备的规格选择，继电爱护的调整整定，对载流导体发热和电动力的核算，都需要对系统短路故障进行计算。

短路计算选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。为了合理地配置各种继电爱护和自动装置并正确整定其参数，必需对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在设计和选择发电厂电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线时，确定是否需要采纳限制短路电流的措施等，都需要进行必要的短路电流计算。计算电力系统暂态稳定计算，讨论短路对用户工作的影响等，也包含有短路计算的内容。在确定输电线路对通讯的干扰，对已经发生的故障进行分析，都必需进行短路计算。

4.2短路计算的计算条件

一、基本条件：

短路计算中采纳以下假设条件和原则：

1、正常工作时，三相系统对称运行。

2、全部电源的电动势相位角相同。

3、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。

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、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。

7、元件的计算参数均取其额定值，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。

二、一般规定：

1、验算导体和电器的动稳定、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5—l0年的远景进展规划。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的按线方式。

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放电电流的影响。

3、选择导体和电器时，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点；对带电抗器6—l0kV出线，选择母线到母线隔离开之间的引线、套管时，短路计算点应取在电抗器之前、其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。

4、电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流计算。若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严峻时，则应按严峻的计算。

4.3最大最小运行方式分析

在选择爱护方式分析时，对大多数爱护都必需仔细分析与考虑哪种运行方式来作为计算的依据，一般而言所选用的爱护方式，应在系统的各种故障参数增加而动作的爱护，如电流爱护，通常应依据系统最大运行方式来确定爱护的定值，以保证选择性，由于只要在最大运行方式下能保证选择性。那么，在其他运行方式下，必定能保证选择性；而对灵敏性校验，则应依据最小运行方式来进行，由于只要在最小运行方式下，灵敏性合格，那么在其他运行方式下的灵敏性就会更好，对反映鼓掌参数减小而动作的欠量爱护。如低压爱护，刚刚好相反，此时应依据最小运行方式来整定，而依据最大运行方式来校验灵敏性。

最大运行方式

依据系统最大负荷的要求，电力系统中的全部可以投入的发电设备都投入运行（全部或绝大部分投入运行），以及全部线路和规定的中性点全部投入运行的方式称为系统最大运行方式即QF1、QF2都在闭合的状态。对继电爱护而言，则是指在系统最大运行方式下短路时，通过该爱护的短路电流为最大时的系统连接方式。本设计题目中，本变电站的最大运行方式为两台31500KVA的变压器并联运行，以及全部负荷投入时的运行方式。但由于纵联差动爱护，由于其爱护范围外故障时，爱护不应动作。为了便利变压器纵联差动的整定计算，在变压器高压侧和低压侧的短路点的电流应为支路电流。所以变压器高压侧的短路点电流为变电站高压侧投入的，断路器闭合时，流过变压器高压侧的短路电流。变压器低压侧的短路电流为系统并联运行桥短路器连接，变压器单台投入时流入变压器低压侧的短路电流。

最小运行方式

依据系统负荷为最小，投入与之相适应的系统连接且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为系统的最小运行方式。本设计题目中，变电站的最小运行方式为，变压器单台投入时的运行方式即QF1、QF2都在打开状态。

4.4短路计算

图4.1电力系统短路图及其简化图

（1）确定基准值

取

而

（2）各主要元件电抗标幺值

取

架空线电抗标幺值

电力变压器的电抗标幺值

（3）求点短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。

总电抗标幺值

=

三相短路电流周期重量的有效值

其他三相短路电流为

短路冲击电流与短路冲击电流的有效值为

三相短路容量

（4）求点短路电流的总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。

总电抗在不同的运行方式标幺值

=

=

三相短路电流周期重量的有效值

在不同运行方式下的其他三相短路电流为

短路冲击电流与短路冲击电流的有效值为

三相短路容量

110KV侧主变进线

35KV侧主变进线

对于35KV侧出线，有8回出线，并且每回出线上的负载都相同，只对其中一点做出了短路计算即可。

第5章开关设备的选择与校验

5.1电气设备选择的概述

电器选择是发电厂和变电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到平安、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应依据工程实际状况，在保证平安、牢靠的前提下，乐观而稳妥地采纳新技术，并留意节约投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，详细选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是全都的。电器要能牢靠的工作，必需按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。

1、选择的原则

1）、应满意正常运行、检修、短路、和过电压状况下的要求，并考虑远景进展。

2）、应按当地环境条件校核。

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全都。

5）、同类设备应尽量削减种类。

6）、选用的新产品均应具有牢靠的试验数据。

2、设备的选择和校验。

(1)按正常工作条件选择电器

额定电压

在选择电器时，一般可根据电器的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即

额定电流

电器的额定电流是指在额定四周环境温度下，电器的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即

(2)按当地环境条件较验

在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤其是小环境）条件当气温、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件是，应实行措施。

(3)按短路状况校验

短路热稳定校验

短路电流通过电器时，电器各部件温度应不超过允许值。满意热稳定的条件为

式中——短路电流产生的热效应；

、t——电器允许通过的热稳定电流和时间。

电动力稳定校验

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的力量，亦称动稳定。满意动稳定的条件为

或

式中——短路冲击电流幅值及其有效值；

——电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。

下列几种状况可不校验热稳定或动稳定：

1)熔断器爱护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。

2)采纳有限流电阻的熔断器爱护的设备，可不校验动稳定。

3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。

短路计算时间

校验电器的热稳定和开断力量时，还必需合理的确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间为继电爱护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即

=+

而=

式中——断路器全开断时间；

——后备爱护动作时间；

——断路器固有分闸时间；

——断路器开断时电弧持续时间。

开断电器应能在最严峻的状况下开断短路电流，故电器的开断计算时间应为主爱护时间和断路器固有分闸时间之和。

（4）短路校验时短路电流的计算条件

所用短路电流其容量应按详细工程的设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景进展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的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更严峻时，应按严峻状况校验。

为使电器具有足够的牢靠性、经济性和合理性，并在肯定时期内适应电力系统进展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定：

1)容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景进展规划（一般为本工程建成后5～10年）；其接线应采纳可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。

2)短路种类一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严峻时，则应按最严峻的状况验算。

3)计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。

5.2110kV侧断路器的选择

在本设计中110KV侧断路器采纳SF6高压断路器，由于与传统的断路器相比SF6高压断路器具有平安牢靠，开断性能好，结构简洁，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护便利等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。

110KV的配电装置是户外式，所以断路器也采纳户外式。

从《电气工程电器设备手册》（上册）中比较各种110KVSF6高压断路器的应采纳LW11-110型号的断路器。高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着掌握作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起爱护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。

额定电压：=110KV，合格；

额定电流：，合格；

额定开断电流：，合格；

短路关合电流：，合格；

动稳定校验：

2.6(KA)

,合格；

热稳定校验：，合格；

本变电站高压断路器选择如下：

110kV线路侧及变压器侧：选择LW11-110型SF6户外断路器。

表5.1110KV侧断路器的选择

5.335KV侧断路器的选择

35KV侧断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着掌握作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起爱护作用。35KV侧断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。

35kV线路侧及变压器侧选用ZW7-40.5型户外真空断路器。

额定电压：，合格；

额定电流：，合格；

额定开断电流：，合格；

短路关合电流：，合格；

动稳定校验：

11(KA)

,合格；

热稳定校验：，合格；

35kV线路侧及变压器侧：选择ZW7-40.5型真空户外断路器。

表5.235KV侧断路器的选

隔离开关的选择

隔离开关也是变电站中常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。

隔离开关的主要用途：

(1)隔离电压在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的平安。

(2)倒闸操作投入备用母线或旁路母线以及转变运行方式时，常用隔离开关协作断路器，协同操作来完成。

(3)分、合小电流因隔离开关具有肯定的分、合小电感电流和电容电流的力量，故一般可用来进行以下操作：

①分、合避雷器、电压互感器和空载母线；

②分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；

③关合电容电流不超过5A的空载线路；

5.4110kV隔离开关的选择

110kV隔离开关选用GW5-110Ⅲ/1000-80型隔离开关。

额定电压：=110KV，合格；

额定电流：合格；

动稳定校验：合格；

2.6(KA)

,合格；

110kV隔离开关选用GW5-110Ⅲ/1000-80型隔离开关

表5.3110KV侧隔离开关的选择

5.535KV隔离开关的选择

35kV隔离开关选用GW4-35D/1000-83型隔离开关。

额定电压：=35KV，合格；

额定电流：合格；

动稳定校验：合格；

11(KA)

,合格；

热稳定校验：：合格

35kV：选择GW4-35D/1000-83型隔离开关

表5.435KV侧隔离开关的选择

5.6互感器的选择

互感器（包括电流互感器TA和电压互感器TV）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，正确反映电气设备的正常运行和故障状况。互感器的作用是：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(100V)和小电流(5A或1A)，使测量仪表和爱护装置标准化、小型化，并使其结构小巧、价格廉价和便于屏内安装。使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的平安。

对于电压互感器的选择应满意继电爱护、自动装置和测量仪表的要求。

1、3－20kV配电装置，宜采纳油绝缘结构，也可采纳树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。

2、35kV配电装置，宜采纳油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。

3、ll0kV及以上配电装置，当容量和精确     度等级满意要求时，宜采纳电容式电压互感器。

《3～110kV高压配电装置设计规范》规定，用熔断器爱护的电压互感器可不验算动稳定和热稳定。

(1)110kV电压互感器：出线电压互感器选用TYD-110成套电容式电压互感器，母线电压互感器选用JDCF-110单相瓷绝缘电压互感器。

一次回路电压：合格；

二次回路电压：110/合格。

(2)35kV电压互感器：母线电压互感器选用JDZXW-35单相环氧浇注绝缘电压互感器。

一次回路电压：,合格；

二次回路电压：110KV,合格。

电流互感器选择及校验

(1)110kV电流互感器：选用LCWB6-110型电流互感器。

一次回路额定电压和电流：，合格；

，合格；

热稳定校验：

2.6(KA)

(KA)

，合格；

内部动稳定校验：，合格；

(2)35kV电流互感器：线路侧选用LZZB8-35型电流互感器。

一次回路额定电压和电流：，合格；

，合格；

热稳定校验：

11(KA)

(KA)

，合格；

内部动稳定校验：，合格；

变压器侧选用LR-35型电流互感器。

一次回路额定电压和电流：，合格；

，合格；

热稳定校验：11(KA)

(KA)

，合格；

内部动稳定校验：，合格；

5.7高压侧熔断器的选择

变电站35kV电压互感器和l0kV电压互感器以及所用变压器都用高压熔断器进行爱护，不需装设断路器，爱护电压互感器的熔断器，需按额定电压和开断电流进行选取。

Igmax＜I熔丝＜I底座

1、所用变压器高压侧熔断器属成套设备选用RN1—10型熔断器进行爱护。

2、35kV电压互感器选取RW9—35型高压熔断器。

3、l0kV电压互感器属成套设备，选取RN2—l0型高压熔断器。

熔断器是最简洁的爱护电器，它用来爱护电气设备免受过载和短路电流的损害。对于爱护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。35kV高压熔断器，选用RXW-35/0.5型户外跌落式高压熔断器，

额定电压：，合格；

断流容量：，合格。

5.8母线选择及校验

母线选择及校验的一般规定

(1)汇流母线按正常工作最大电流选择其截面S()，即按长期发热允许电流选择，要求导体所的电路中最大持续工作电流应不大于导体长期发热的允许电流，即

(2)按短路热稳定校验：

式中C——散热系数

——集肤效应系数

(3)按电晕电压校验(35kV及以上电压级母线)：使晴天工作电压小于临界电晕电压，即式中——临界电晕电压(kV)，其值按下式计算：

式中k——三相导体等边三角形布置取1，水平布置取0.96；

——导线表面粗糙系数,管型母线及单股导线取0.98～0.93，多股绞线取

0.87～0.83；

δ——空气相对密度；

r——导线半径,矩形母线为四角的曲率半径；

a——相间距离。

(4)硬母线校验动稳定

式中允许应力

本变电站母线选择及校验

(1)110kV母线选择

110kV汇流母线按最大可能负荷63000kW计算,则在当地常温25℃时，最大持

续工作电流为：

归算到温度为t=40℃，则

式中——温度校正系数。

该级汇流母线采纳管型母线,选择LGJ—185，载流量为510A。

热稳定校验：

=,合格；

电晕校验：

=84合格；

35kV母线：

该电压等级母线选用管型母线LGJ—185，载流量为510A。

热稳定：

=,合格；

电晕电压：

=84合格。

第6章变电站的继电爱护

6.1继电爱护的任务与要求

供配电系统在正常运行中，可能由于各种缘由会发生各种故障或者不正常状态，最严峻的发生故障短路，并且导致严峻的后果，如烧毁或损坏电气设备，造成大面积的停电，甚至破坏电力系统的稳定性，引起系统的振荡或解列，因此，必需采纳各种有效的措施消退或削减故障。一旦系统发生故障，应当快速切除故障设备，恢复正常运行，当发生不正常运行状态时，应准时处理，以免引起设备故障，继电爱护装置就是能放映出预报信号的一种自动装置，继电爱护任务是：

1）自动地，快速地，有选择性的将故障设备从供配电系统中切除，使其他非故障部分快速恢复正常供电。

2）正确反映电气设备的不正常运行状态，发出预报信号，以便操作人员实行措施，恢复电气设备的运行。

3）与供配电系统的自动装置协作，提高供配电系统的供电牢靠性。

继电爱护要求

6.2继电爱护的接线方式与操作方式

高压线路的继电爱护装置中，起动继电器与电流互感器之间的连接方式，主要有两相两继电器式和两相一继电器式两种。

1、两相两继电器式接线

这种接线，假如一次电路发生三相短路或两相短路时，都至少有一个继电器要动作，从而使一次电路的断路器跳闸。

为了表述这种接线方式中继电器电流与电流互感器二次电流的关系，特引入一个接线系数Kw。

两相两继电器式接线在一次电路发生任意相间短路时，KW=1，即其爱护灵敏度都相同。

2、两相一继电器式接线

这种接线又称两相电流差接线。正常工作时，流人继电器的电流为两相电流互感器二次电流之差。

在一次电路发生三相短路时，流入继电器的电流为电流互感器二次电流的倍，即=。

两相一继电器式接线能反应各种相间短路故障，灵敏度有所不同，有的甚至相差一倍，因此不如两相两继电器式接线。但是它少用一个继电器，较为简洁经济。

3.三相三继电器式接线

三相三继电器式接线方式是将3只电流继电器分别与3只电流互感器相连接，，它能反映各种短路故障，流入继电器的电流和电流互感器二次绕组的电流相等，其接线系数在任何短路状况下均等于1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统，爱护相间短路和单相短路。

继电爱护装置的操作电源，有直流操作电源和沟通操作电源两大类由于沟通操作电源具有投资少、运行维护便利及二次回路简洁牢靠等优点，因此它在中小工厂中应用广泛。

沟通操作电源供电的继电爱护装置主要有以下两种操作方式：

1、直接动作式

利用断路器手动操作机构内的过流脱扣器（跳闸线圈）YR作为直动式过流继电器，接成两相一继电器式或两相两继电器式。正常运行时，YR通过的电流远小于其动作电流，因此不动作。而在一次电路发生相间短路时，YR动作，使断路器QF跳闸。这种操作方式简洁经济，但爱护灵敏度低，实际上较少应用。

2、“去分流跳闸”的操作方式

正常运行时，电流继电器KA的常闭触点将跳闸线圈YR短路分流，YR无电流通过，所以断路器QF不会跳闸。当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA动作，其常闭触点断开，使跳闸线圈YR的短路分流支路被去掉（即所谓“去分流”)，从而使电流互感器的二次电流全部通过YR，致使断路器QF跳闸，即所谓“去分流跳闸”。这种操作方式的接线也比较简洁，且灵敏牢靠，但要求电流继电器KA触点的分断力量足够大才行。现在生产的GL-15、16、25、26等型电流继电器，其触点容量相当大，短时分断电流可达150A，完全能满意短路时“去分流跳闸”的要求。因此这种去分流跳闸的操作方式现在在工厂供电系统中应用相当广泛。

6.3主变压器爱护规划与整定

现代生产的变压器，虽然结构牢靠，故障机会较少，但实际运行中仍有可能发生各种类型故障和特别运行。为了保证电力系统平安连续地运行，并将故障和特别运行对电力系统的影响限制到最小范围，必需依据变压器容量的大小、电压变压器爱护的配置原则。

变压器一般应装设以下爱护：

1.短路爱护。

2.后备爱护。

3.过负荷爱护。

4.变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯爱护。

5.中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流爱护。

变压器的过电流爱护，电流速断爱护和过负荷爱护。

1）变压器过电流爱护的组成，原理，无论是定时还是反时限均与线路过电流爱护相同。变压器过电流爱护的动作电流整定公式也于线路过电流爱护基本相同。

其动作时间按阶梯原则整定，与线路电流爱护完全相同。变压器过电流爱护的灵敏度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时的高压侧的穿越电流值来检验，要求，假如达不到要求，可采纳低电压闭锁的电流爱护。

2）变压器的电流速断爱护。

变压器的电流速断爱护，其原理，组成与线路的电流速断爱护完全相同，变压器的电流速断爱护动作电流的整定公式与线路电流速断爱护的基本相同。

只是-其中应当取低压母线的三相短路电流周期重量有效值换算到高压侧的穿越电流值，也就是变压器电流速断爱护的动作电流应按躲过低压母线三相短路电流周期重量有效值来整定。变压器电流速断爱护的灵敏度，按其装设的高压侧在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流来检验，要求

考虑到变压器在空载投入或突然恢复电压时将消失一个冲击性的励磁涌流，为了避开电流速断爱护误动作，可在速断电流整定后，将变压器空载试投若干次，以检验速断爱护是否误动作。

电流速断爱护带时限的过电流爱护，有一个明显的缺点，就是越靠近电源的线路过电流爱护，其动作时间越长，而短路电流则是越靠近电源越大，其危害也更加严峻。因此，依据

GB50062—1992规定，在过电流爱护动作时间超过0.5～0.75时，应装设瞬动的电流速断爱护装置(currentquick-breakprotector）。

电流速断爱护的组成及速断电流的整定电流速断爱护就是一种瞬时动作的过电流爱护。对于采纳DL系列电流继电器的速断爱护来说，就相当于定时限过电流爱护中抽去时间继电器，即在

起动用的电流继电器之后，直接接信号继电器和中间继电器，最终由中间继电器触点接通断路器的跳闸回路。

电流速断爱护的“死区”及其弥补

由于电流速断爱护的动作电流躲过了线路末端的最大短路电流，因此靠近末端的相当长一段线路上发生的不肯定是最大短路电流（例如两相短路电流）时，电流速断爱护不会动作。这说明，电流速断爱护不行能爱护线路的全长。这种爱护装置不能爱护的区域，叫做“死区”(deadband)，为了弥补死区得不到爱护的缺陷，所以凡是装设有电流速断爱护的线路，必需配备带时限的过电流爱护，过电流爱护的动作时间比电流速断爱护至少长一个时间级差，而且前后的过电流爱护的动作时间又要符合“阶梯原则”，以保证选择性。

在电流速断的爱护区内，速断爱护为主爱护，过电流爱护作为后备；而在电流速断爱护的死区内，则过电流爱护为基本爱护。

电流速断爱护的灵敏度

电流速断爱护的灵敏度按其安装处（即线路首端）在系统最小运行方式下的两相短路电流作为最小短路电流来检验。因此电流速断爱护的灵敏度必需满意的条件为

Sp=≥1.5～2

按GB50062—1992,Sp≥1.5；按JBJ6—1996,Sp≥2。

3）变压器的过负荷爱护。

变压器的过负荷爱护的组成，原理与线路过负荷爱护完全相同，其动作电流的整定计算公式也与线路过负荷爱护基本相同。

只是应用变压器的额定一次电流，动作时间一般取S

图6.1定时限过电流，电流速断爱护与过负荷爱护的综合电路。

4）变压器的瓦斯爱护

容量为800KVA级以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯爱护，当有内部故障时产生经微瓦斯后油面下降时爱护应瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，瓦斯保应动作与断开变压器各电源侧断路器。

瓦斯爱护装置及整定：

瓦斯继电器又称气体继电器，瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。

目前，国内采纳的瓦斯继电器有浮筒挡板式和开口杯式两种型式。在本设计中采纳开口杯式。

瓦斯爱护的整定：

（1）、一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250—300m，变压器容量在10000KVA以上时，一般正常整定值为250cm2，气体容积值是利用调整重锤的位置来转变。

（2）、重瓦斯爱护油流速度的整定

重瓦斯爱护动作的油流速度整定范围为0.6—1.5m/s，在整定流速时均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速。

依据运行阅历，管中油速度整定为0.6—1.5时，爱护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度约为0.4—0.5。因此，本设计中，为了防止穿越性故障时瓦斯爱护误动作，可将油流速度整定在1S左右。

图6.2气体爱护的原理图

5）纵联差动爱护

瓦斯爱护只能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯爱护不能作为变压器唯一的主爱护，对容量较小的变压器可以在电源侧装设电流速断爱护。但是电流速断爱护不能爱护变压器的全部，故当其灵敏度不能满意要求时，就必需采纳快速动作并能爱护变压器的全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵联差动爱护。

瓦斯爱护职能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯爱护不能作为变压器唯一的主爱护，对容量较小的变压器可在电源侧装设电流速断爱护，

但是电流速断爱护不能爱护变压器的全部，故当灵敏度不能满意要求时，就必需采纳快速动作并能爱护变压器全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵差动爱护。

为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器差动爱护、瓦斯爱护的后备，变压器应装设后备爱护。后备爱护的方案有过电流爱护、负荷电压起动的过流爱护、负序过电流爱护和低阻抗爱护等。目前，已广泛采纳复合电压起动的过流爱护作为变压器的后备爱护。

图6.3纵联差动爱护原理图

变压器的接地爱护：

在中性点直接接地的变压器上，一般应装设反应接地短路的爱护作为变压器的后备爱护和相邻元件接地短路的后备爱护。假如变压器中性点直接接地运行，其接地爱护一般采纳零序电流爱护，爱护接于中性点引出线的电流互感器上。所以在变压器的接地爱护采纳零序电流爱护。为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器差动爱护、瓦斯爱护的后备，变压器应装设后备爱护。后备爱护的方案有过电流爱护、负荷电压起动的过流爱护、负序过电流爱护和低阻抗爱护等。目前，已广泛采纳复合电压起动的过流爱护作为变压器的后备爱护。故在本设计也采纳复合电压起动的过流爱护。

变压器的过负荷爱护：

过负荷爱护反应变压器对称负荷引起的过流爱护。爱护用一个电流继电器接于一相电流上，经延时动作于信号。对于两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设爱护。过负荷爱护的动作电流按躲过变压器额定电流整定。

在本设计中，采纳由BCH-2继电器起动的纵联差动爱护。

主变压器整定计算

1.（1）变压器侧与变压器侧

变压器侧

额定电压为110KV,额定电流为=31500/()=165.3KA。

的接线方式为型，计算变比为==实际变比=200/5=40，

差动臂电流为A

变压器侧

额定电压为35KV,额定电流为=31500/()=491KA。

的接线方式为型，计算变比为==实际变比=400/5=80，

差动臂电流为A

由于，则选择35KV为基本侧，平衡线圈放于35KV侧，平衡线圈放于110KV侧。（2）确定动作电流

躲过变压器的励磁涌流：=1.3165.3=214.89A

躲开电流互感器二次断线：=1.3546=709A

=1.3(0.11+0.05+0.05)546=709.8A

所以继电器的动作电流：

（3）确定线圈接法和匝数

110KV与35KV侧电流互感器分别接到平衡线圈与

BCH-2继电器在爱护时的动作平安匝数值则有

匝

其中取差动线圈匝数为6匝，平衡绕组线圈匝数为2匝。

（4）确定非基本侧线圈匝数。

=匝

选取整匝匝

（5）校验相对误差：，合格。

（6）灵敏度校验：，合格。

2.电流继电器：

电流继电器一次动作电流按躲过变压器额定电流整定：

Kk=1.2Kh=0.85

=1.2/0.85214.89=303.4A

3.低电压继电器

对于降压变电站低压继电器一次动作电压，应按最低工作电压整定。

3.负序电压继电器

负序电压继电器的一次动作电压，应按躲过正常运行时的不平衡电流整定取=0.06KV

=6.6KV

变压器的接地爱护：

在中性点直接接地的变压器上，一般应装设反应接地短路的爱护作为变压器的后备爱护和相邻元件接地短路的后备爱护。假如变压器中性点直接接地运行，其接地爱护一般采纳零序电流爱护，爱护接于中性点引出线的电流互感器上。所以在本设计中变压器的接地爱护采纳零序电流爱护。

变压器的过负荷爱护：

过负荷爱护反应变压器对称负荷引起的过流爱护。爱护用一个电流继电器接于一相电流上，经延时动作于信号。

对于二绕组降压变压器，各侧均应装设爱护。

过负荷爱护的动作电流按躲过变压器额定电流整定，即

式中Kk取1.05Kb取0.85

高压侧：=（1.05/0.85）31500/（115）=195.3KA

低压侧：=（1.05/0.85）31500/（35）=607.2KA

变电站的爱护，变电站的所用负荷很少，主要负荷时变压器的冷却设备以及其它一些用电负荷。如：强迫油循环冷却装置的油泵，水泵风扇等，采暖通风照明及检修用电等。故一般变电所，所用变压器的容量为50—135KV，中小型变电所所用20KVA即能满意要求。变电所所用接线很简洁，一般用一台所用变压器，自变电所中最低以及电压母线引接电源，副边采纳380/220中性点直接接地的三相四线制系统，用单母线接线。大容量变电所，所用电较多，一般装设两台所用变压器，两台所用变压器分别接在变电所最低一级电压母线的不同分段上。

第7章防雷爱护计算

7.1防雷爱护

对直击雷的爱护一般来用避雷针或避雷线。

由线路入侵的雷电波电压；其主要防护措施是在发电厂，变电所内装设阀型避雷器。以限制入侵雷电波的幅值。使设备上的过电压不超过其冲击耐压值。在变电所60KV侧和10KV侧母线分别设置阀型避雷器，其型号分别为FZ—60，FZ—10对于35—60KV的配电装置中，以防止雷击时引起的反击，闪络可能一般采纳独立避雷针进行爱护。并应满意不发生反击要求，并且使全部的电气设备都在避雷针的爱护范围之内，为了防止避雷针与被爱护设备之间的空气间隙被击穿，而造成反击事故。110kv的屋外配电装置，将避雷针装在配电装置的构架上，对于10kv和35kv的屋内配电装置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，采纳独立的避雷针。主变压器用独立的避雷针。屋外组合导线，采纳独立的避雷针。

变电站的爱护范围分为三种：

1）电工装置，包括屋内外配电装置、主掌握楼、组合导线和母线桥等。

2）需要实行防雷措施的建筑物和构造物，按着在发生火花时能否引起爆炸或火灾。凡是在建筑物长期保存或常常发生瓦斯、蒸汽、尘埃与空气的混合物，可能引起电火花发生爆炸，以及引起房屋破坏和人身事故者。但在因电火花发生爆炸时，不致引起巨大的破坏或人身事故者。凡遭受直击雷时，仅有火灾及机械破坏危害，且对建筑物内部的人有危害者。

3）不需特地防雷爱护的建筑物。在变电站中的建筑物装设直击爱护装置，诸如屋内外配电装置，主控室等。

变电站遭受雷害可能来自两个方面：雷直击于变电站，雷击线路，沿线路向变电所入侵的雷电波。

1)应当采纳避雷针或避雷线对高压配电装置进行直击雷爱护并实行措施防止电击。

2)应当实行措施防止或削减发电厂和变电所近区线路的雷击闪络并在厂、所内适当配置阀式避雷器以削减雷电侵入波过电压的危害。

3)按本标准要求对采纳的雷电侵入波过电压爱护方案校验时，校验条件为爱护接线一般应当保证2km外线路导线上消失雷电侵入波过电压时，不引起发电厂和变电所电气设备绝缘损坏。雷电所引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严峻的危害，因此，在变电所和高压输电线路中，必需实行有效的防雷措施，以保证电器设备的平安。运行阅历证明，当前变电所中采纳的防雷爱护措施是牢靠的，但是雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有统计性，故防雷措施也是相对的，而不是肯定的。

7.2防雷的装置与防雷计算

1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。

2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被爱护设备的电气距离是否满意要求而定。

3）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器四周增设一组避雷器。

4）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。

5）下列状况的变压器中性点应装设避雷器

（1）直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。

（2）直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。

（3）接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。

6）发电厂变电所35KV及以上进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。

7）SF6全封闭电器的架空线路侧必需装设避雷器。

8）110—220KV线路侧一般不装设避雷器。

35KV系统最高电压为60KV

选用氧化锌避雷器相对地的电压为

选择Y10W5-50型无间隙氧化锌避雷器按额定电压为50KV

本变电站直击雷防护采纳避雷针，变电站围墙四角各布置1支避雷针，共布置4支避雷针，每支避雷针高30m。本站东西向长100m，南北向宽70m，占地面积6732m2，110kV配电装置构架高13m，35kV终端杆高14m。避雷针爱护范围计算如下：各针爱护半径由下式计算：

式中，p——高度影响系数，当h≤30m是，p=1；

h——避雷针高度；

——被爱护物高度；

——高度爱护半径；

p——高度影响参数；

四针爱护半径为

两针间的爱护宽度为

由计算结果可知，爱护宽度都大于零，所以变电站内全部被爱护物都在爱护范围内。

图6.4防雷爱护图及其爱护范围

第8章结论

毕业设计是在完成了理论课程和毕业实习的基础上对所学学问一次综合性的总结。通过本次毕业设计，基本把握110kV/35kV变电站电气主接线设计的基本步骤和方法，选择符合设计的接线方式，110kV侧用单母线接线方式，35kV侧用单母线分段带旁路母线接线方式，用拟定的接线方式进行比较，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，确定了变压器用两台，容量为31500KVA,型号为SSZ9—31500/110，对无功功率补偿做了明确的计算，然后采纳标幺值法对短路计算进行了分析与处理。依据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线和电压互感器，电流互感器进行了选型。在对电气设备选择设计上查阅资料，与拟定的设备进行比较，采纳合理的设备，对主变压器进行了爱护设计与整定计算，选用合理的方式，分析计算了防雷爱护的设计，同时画出了所需的原理图。

110kV/35kV变电站电气部分设计的过程，是对所学学问进行的一次检验和实践，从而使电力专业学问得到巩固和加深，逐步提高了分析问题和解决问题的力量。在设计的过程中，我查阅了大量的文献资料，积累了丰富的材料，培育了自己分析问题、解决问题的力量，并使专业学问得到巩固和升华。通过此次设计，这使我深深感受到了我国电力系统设计的重要性，在以后的学习和工作中，我将连续发扬这种能吃苦的精神，为我国电力事业进展做出应有的贡献。但在本次设计中仍有不足与疏漏。在设计过程中，虽然有老师的急躁讲解，有大量的文献资料可供查阅，但对于一些详细问题，仍感觉吃不透，我将在以后的工作、学习中扬长避短，发扬严谨的科学态度，使所到的学问不断升华。

解广润编辑电力系统接地技术中国电力出版社1996

冯慈璋编辑工程电磁场导论高等训练出版社1983

李景禄胡毅刘春生编辑有用电力接地技术中国电力出版社1986

袁建生张丽萍编辑变电站地网接地电阻的计算1983

何金良编辑变电站接地网模拟计算中国电机工程学报1999

曾嵘编辑变电站接地系统中垂直电极作用分析中国电力出版社20007．

进雅美编辑地下变电站的接地设计及其实例电气评论1995

赵负图编辑《传感器集成电路手册》化学工业出版社2024.4

施文康编辑《检测技术》机械工业出版社2024.1

于长顺编辑《发电厂电气设备》郑州电力出版社1988

李薇薇李芳编辑《电力系统》郑州电力出版社1994

国际电力中国电力信息中心期刊2024

中国电力水利电力出版社期刊1986

电气时代机械工业出版社期刊1998

电力系统自动化国家电力公司电力自动化讨论院期刊2000

电气应用机械工业出版社期刊1999

电力系统自动化国家电力公司电力自动化讨论院期刊2024

Thaper,EvalutionofGroundResistanceofaGroundingGridofAnyShape,IEEETranssactionsonPowerDeliveryVol．6No．2April1991

J．M．Nahman,etal．ResistancetoGroundofCombinedGrid-multipleRodsElectrodes．IEEEIransactionsonPowerDiliyery，vol．1996

致谢

本次设计过程长达整个学期，在此期间有很多人给了我关心，在设计过程中，结合个人的努力使得此次设计最终完成，至此我要特殊感谢我的导师陈晓英老师，感谢陈老师在百忙之中给我的指导，赐予我莫大的支持和鼓舞，每当设计到困难之处，她总会细心的指导，让我少走了很多

弯路，使我学会了很多技巧，正是由于陈老师的教育，才使我打破逆境，顺当完成设计。与此同时，我还要感谢我的同组同学，正是他们在我困难之际，急躁的解答我不懂的问题，有错误准时告知我，使我对设计更有信念。

设计最终完成了，在老师的指导下，半年的时间没有铺张，老师的教育，同学的关心给了我无穷的力气，请接受我最真诚的致谢。

附录Ⅰ

英文文献

Substationsystemover-voltageprotectiontechnology

Secondsubstationequipmentover-voltageprotectiononelectronicinformationsystemfortheprotectionofcoreequipmentfortheconstructionofaprotectedbothpressureandotherpotentialsystem,andthroughalllevelsofover-voltagesurgeprotectorsofthecurrentstepbystepintothelandofChina,Substationsecondarysafetyequipmentandreliableoperation.

1secondover-voltagesubstationprotection

Inrecentyears,thesubstationmunications,municationssystems,protectionsystems,backgroundmanagementmodulefrequentover-voltagedamage,themainreasonforthisisweakanditsrelatedsystemsproductsover-voltageprotectionlevelisweak,ornoguardagainstover-voltageTechnicalmeasures,theconsequencesforthesafeoperationofpowergridsbringaboutagreaternegativeimpact.Withintegratedautomationsystemsandautomationsystemssuchasmunicationsystemsinthesubstationweaksecondarybythewideruseofsuchelectronicsystems(equipment)ponentsoftheintegratedmoreandmore,thegrowingvolumeofinformationstorage,speedandaccuracyoftheIncreasedandoperatesonlyafewvolts,currentinformationonlymicroamplevel,thusextremelysensitivetooutsideinterference,especiallythelightningandelectromagneticpulse,suchasover-voltagetoleranceislow.