某110kV变电站一次电气部分设计

[6]在可靠性、经济性及扩展性方面均优于双母线，符合设计需求。2.35kV侧（6回出线）可选方案对比：1）单母线分段接线优点：负荷分配灵活，可分组供电，缩小故障影响范围；预留扩展空间，支持未来新增出线或设备升级。缺点：母线故障时需人工干预分段隔离，但自动化保护装置可缩短处理时间。2）双母线带旁路接线优点：旁路功能允许母线检修时无缝切换，供电连续性更高。缺点：设备数量多（旁路断路器、隔离开关等），投资成本增加30%~40%；结构复杂，适用于对供电连续性要求极高的工业负荷，但本变电站以常规负荷为主，必要性不足。选择结论：单母线分段接线在保证可靠性的同时，兼顾经济性与操作简便性，适用于35kV侧6回出线场景。3.10kV侧（12回出线）可选方案对比：1）单母线分段接线优点：出线分组管理（如6回/段），故障或检修时仅影响半数负荷；结构简单，便于维护，适合户内开关柜布置。缺点：母线故障时需人工分段操作，但配置智能分段保护装置后可实现快速隔离。2）双母线接线优点：供电可靠性更高，适合极端重要负荷场景。缺点：设备数量倍增，开关柜体积增大，户内布置困难；成本增加50%以上，经济性差；操作复杂度高，对运维人员技能要求严苛。选择结论：10kV侧出线虽多（12回），但单母线分段接线通过合理分组能有效控制故障范围，且经济性显著优于双母线，符合设计要求。综上所述，全站统一采用单母线分段接线，具体优势如下：可靠性：各电压侧均满足N-1准则，单段母线故障时非故障段可持续供电，停电范围可控；分段断路器与继电保护协同动作，故障隔离速度快。经济性：设备数量与投资成本较双母线方案降低20%~40%；运维复杂度低，长期维护费用可控。灵活性：支持“分段运行”与“并列运行”模式切换，适应负荷波动（如季节性变化）；预留母线扩展接口，未来可新增分段或扩容设备。标准化：设备选型与接线方式统一，便于备件采购与更换。总结：单母线分段接线在可靠性、经济性、灵活性及标准化方面全面适配昆明某110kV变电站各电压侧需求，是综合最优选择。3.3变压器的选择3.3.1变压器的型号根据国家标准可知，变压器的型号通常由数字与字母两大元素构成，具体表述形式灵活多样，具体概述如下：3124其1带表变压器的产品类型，由一串字母构成；其2反应设计序列号；其3标注额定容量，单位为千伏安（KVA），千伏安（KVA）；其4代表高压绕组电压等级单位为千伏（KV）。3124例：第一部分：相数S——三相；D——单相第二部分：冷却方式J——油浸自冷；F——油浸风冷；S——油浸水冷；G——干式；N——氮气冷却；FP——强迫油循环风冷却；SP——强迫油循环水冷却3.3.2主变压器的选择1）容量选择：根据最大负荷P=80MW，功率因数cosφ=0.88，计算当前视在功率S=P2）主变绕组的数量和连接方式：在拥有三种电压等级的变电所中，主变压器选型遵循以下原则：若通过主变压器各侧的传输功率均超过其额定容量的15%，此时宜选用三绕组变压器；即便低压侧暂无实际负荷需求，但若变电所内需要配置无功补偿设备以优化电力系统性能，同样建议采用三绕组变压器作为主变压器。变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有y和△，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用变压器绕组都采Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用△连接。综上所述，此变电站110KV侧采用Y0接线，35KV侧采用Y连接，10KV侧采用△接线。3）调压方式的选择调节电压的方法主要包括两大类：一类是在带负载状态下进行的有载调压，另一类则是断电状态下实施的无载调压。无载调压变压器通常能提供约±5%以内的电压调节幅度，而有载调压变压器则具备更宽泛的电压调节能力，其调整幅度可高达额定电压的30%，但是相对而言它们的结构较为复杂，制造成本也更高。综合考虑，本论文时设计光伏发电厂变电站的升压部分，而光伏发电受光照强度的不可抗拒的环境因素影响，输出功率和电压波动变化较大，所以选择使用有载调压变压器，满足系统对电压稳定的要求。根据以上计算和分析，根据选型原则，我们选定主变压器型号为SFSZ9-50000/110，这是一款三相有载调压变压器，额定容量为50000千伏安。具体技术参数见表3-1：型号SFSZ9-50000/110额定容量50000额定电压（KV）高压：110±8×1.25%中压：38.5±2×2.5%/低压：10.5相数3联接组别YNyn0d11表3-1变压器参数3.4主接线图绘制本次设计的主接线图如下图3-3主接线第四章短路电流计算与设备校验4.1短路计算模型在昆明某110kV变电站一次电气部分的设计中，短路计算模型构成了系统安全与可靠运行的核心要素，其精度牵连至电气设备选型及继电保护配置的质量，基于指定参数搭建该计算模型需结合严谨的推理步骤和分析方法以确保对实际场景的高度复现性，各要素影响的权重分布需要合理评估，进而推导出可靠的结论体系作为设计理论的有力支撑。4.1.1计算方法选择采用标幺值法，该方法通过将物理量转化为相对值（标幺值），消除电压等级差异，简化计算流程，广泛应用于电力工程领域，能有效保障计算结果的准确性与可靠性。4.1.2计算过程所选出的SFSZ9-50000/110型变压器参数：U高压绕组：U1中压绕组：U2低压绕组：U3确定基准值基准容量计算各电压侧基准电流：110kV侧：Id135kV侧：Id10kV侧：Id计算系统基准电阻：110kV侧：Z35kV侧：10kV侧：各元件标幺值计算系统短路电抗标幺值计算公式为：Xs∗=SjS线路短路电抗标幺值计算公式如下：XWL∗=XL•L•Sj则根据计算各绕组的电抗标幺值为：XTI∗=0.218,X当系统元件电抗标幺值Soc图4-1等效电路图110kV侧短路：当k3点短路时，I短路电流的有效值：I''k3=S冲击电流：ish=2.55×I'k3=6.389kA电流最大有效值：Ish=1.51×I'k3=3.79kA短路容量：Sk3=335kV侧短路：当k1点短路时，I短路电流的有效值：I'k1=I冲击电流：ish=2.55×电流最大有效值：Ish=1.51×I'k1短路容量：S10kV侧短路:当k2点短路时，I短路电流的有效值：I'k2=I冲击电流：ish=2.55×电流最大有效值：Ish=短路容量：S计算结果：短路计算的故障点三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路电流的有效值冲击电流电流最大有效值K14.12610.526.23264K217.845.426.9324K32.516.3893.79500表4-SEQ表3-\*ARABIC1短路计算结果

第五章电气设备的选择5.1电气设备选择的概述电气设备的选择变电所电气设计的主要内容之一。正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、可靠、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。5.2电气设备选择的一般原则1）可靠性原则：确保设备在正常运行、故障状态及极端环境下均能可靠工作，保障电力系统安全。2）经济性原则：优化初期投资与长期运维成本，实现全生命周期成本最小化。3）适用性原则：设备参数与运行环境、电网条件深度适配。4）标准化与规范化原则：遵循国家标准与行业规范，确保设计、施工的一致性。5）灵活性与扩展性原则：适应电力系统未来发展，预留升级空间。6）安全性原则：保障人员安全与设备免受过电压、过热等威胁。5.3电气设备选择5.3.1断路器的选择断路器作为电力系统的核心保护装置，其选型直接关系到电网安全、设备寿命及人身财产安全。合理选型可精准切断故障电流，避免设备过载或短路引发火灾、爆炸等恶性事故，是构建电气安全防护体系的首要防线。1）安全层面：选型不当可能导致分断能力不足，无法有效切断短路电流，造成电弧重燃或设备损毁；额定电流与系统不匹配易引发误跳闸或拒动，威胁人员安全。3）系统可靠性：断路器需与负载特性精准适配。3）经济性影响：过高的分断能力或冗余配置增加采购成本。4）系统稳定性：在多级配电网络中，断路器需通过选择性配合实现级差保护，仅故障点最近断路器跳闸，最大限度缩小停电范围，保障关键负荷持续供电。110kv侧断路器的选择：最大工作电流：Imax开断电流选择：Ibr额定电压选择：U额定电流选择：IN热稳定校验：Iκ2t=40×40×4=6.4×106A2S，Qk=6750A2S，Q动稳定校验：ip=100在110KV侧断路器采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好。断路器型号LW36-126额定电压kV110额定电流A3150最高工作电压kV126极限通过电流峰值kA100热稳定电流kA40（4s）表5-SEQ表4-\*ARABIC1110kV侧断路器参数综合上述所得数据，按照断路器具体技术条件校验，断路器各条件数据均满足要求，所以选择型号为LW36-126的六氟化硫断路器。35kv侧断路器选择：最大工作电流：I开断电流选择：I额定电压选择：UN额定电流选择：IN热稳定校验：Iκ2t=31.5×31.5×4≈3.97×106A2S，Qk=2100A2动稳定校验：ip=80KA>i本设计中35kv侧采用真空断路器，比较各种35kv真空断路器，最后选择ZW7-40.5系列户外高压真空断路器。表5-235kV侧断路器参数断路器型号ZW7-40.5额定电压kV40.5额定电流A2000最高工作电压kV31.5极限通过电流峰值kA80热稳定电流kA31.5（4s）综合上述所得数据，按照断路器具体技术条件校验，断路器各条件数据均满足要求，所以选择型号为ZW7-40.5的真空断路器。10kv侧断路器选择：最大工作电流：I开断电流选择：I额定电压选择：U额定电流选择：I热稳定校验：Iκ2t=40×40×3≈4.8×106A2S，Qk=3141A2动稳定校验：ip=100KA>ish本设计中35kv侧采用真空断路器，比较各种35kv真空断路器，最后选择ZN68-12系列户外高压真空断路器。表5-210kV侧断路器参数断路器型号ZN68-12额定电压kV12额定电流A3150最高工作电压kV12极限通过电流峰值kA100热稳定电流kA40（3s）综合上述所得数据，按照断路器具体技术条件校验，断路器各条件数据均满足要求，所以选择型号为ZN68-12的真空断路器。5.3.2隔离开关的选择隔离开关是电力系统中用于隔离电源、倒闸操作及通断小电流电路的开关设备，需与断路器配合使用，自身无灭弧能力。它由动静触头、操作机构和绝缘支柱等构成，分合闸时触头可见，便于确认设备状态。主要功能包括在设备检修时形成明显断开点以保障安全，在双母线等电路中切换母线连接，以及接通或断开电压互感器、空载母线等小电流回路。其结构简单、功能明确。110kV侧隔离开关选择额定电压选择：UN额定电流选择：I热稳定校验：Qk≤Iκ2动稳定校验：ip=80k因为隔离开关与断路器的额定电压、额定电流、动稳定校验和热稳定校验相同，所以得到数据：表5-3GW5-126隔离开关参数隔离开关型号GW5-126额定电压kV126额定电流A2000极限通过电流峰值kA80热稳定电流kA31.5（4s）按照隔离开关具体的技术条件校验，各数据均满足校验条件，因此隔离开关满足要求，综合上述所得数据考虑，使用GW5-126型隔离开关。35kV侧隔离开关选择额定电压选择：U额定电流选择：I热稳定校验：Qk≤Iκ2动稳定校验：ip=80KA>按照隔离开关具体的技术条件校验，各数据均满足校验条件，因此隔离开关满足要求，综合上述所得数据考虑，使用GW5-40.5型隔离开关。表5-4GW5-40.5隔离开关参数隔离开关型号GW5-40.5额定电压kV40.5额定电流A2000极限通过电流峰值kA80热稳定电流kA31.5（4s）10kv侧断路器选择：额定电压选择：U额定电流选择：I热稳定校验：Qk≤Iκ2t，所以动稳定校验：ip=100KA>ish按照隔离开关具体的技术条件校验，各数据均满足校验条件，因此隔离开关满足要求，综合上述所得数据考虑，使用GN22-12型隔离开关。表5-5GW5-40.5隔离开关参数隔离开关型号GN22-12额定电压kV12额定电流A3150极限通过电流峰值kA125热稳定电流kA50（4s）5.3.3电流互感器的选择电流互感器是依据电磁感应原理，将一次回路大电流转换为二次侧小电流的电气设备，是电力系统中不可或缺的测量与保护元件。其核心构造包含一次绕组、二次绕组和铁芯，一次绕组串联接入主电路，二次绕组则与测量仪表、继电保护装置相连。在功能上，它能隔离高压电路，保障工作人员和设备安全；同时将大电流按固定变比转换为标准小电流，便于计量、监测与保护控制。电流互感器具备不同准确度等级，0.2级、0.5级用于高精度电能计量，3P、5P级适用于继电保护。此外，为满足不同场景需求，还有干式、油浸式、浇注式等多种类型，广泛应用于变电站、配电系统、工业用电设备等，确保电力系统稳定运行和电气参数的精确测量。电流互感器的选择与配置的具体条件：初级侧的额定电压：Ux≤U初级侧的额定电流：Imax≤I准确度等级选择：测量用电流互感器准确度等级分为0.1、0.2、0.5、1四个等级。0.1级测量误差不能超过±0.1%，用于实验室高精度测量和计费场合；0.2级，测量误差不能超过±0.2%，用于较为进准的测量。0.5级，测量误差不能超过±0.5%，用于一般测量和计量。动稳定校验：动稳定电流应大于短路冲击断流，Ich＞ish（I热稳定校验：It2t≥I∞I∞110kv侧电流互感器的选择：一次回路电压：UN≥U二次回路电流：Im通过查询资料比较分析得到，在本设计中宜采用LCW－110型号的电流互感器。表5-6LCW－110电流互感器参数额定电流比准确级热稳定倍数K动稳定倍数K600/50.5/175150动稳定校验：ich=Kes×Im×2=150×0.6×热稳定校验：Kth2×Im2×t=752×所以LCW-110户外独立式电流互感器满足设计要求。35kv侧电流互感器的选择：一次回路电压：UN≥二次回路电流：I1≥通过查询资料比较分析得到，在本设计中宜采用LJWD-35型号的电流互感器。表5-7LCW－110电流互感器参数额定电压额定一次电流准确级热稳定倍数K动稳定倍数K35kV600.2/D44.5112.5动稳定校验：ich=Kes×I热稳定校验：Kth2×Im2×t=44.52所以LJWD-35电流互感器满足设计要求。10kv侧电流互感器的选择：一次回路电压：UN≥二次回路电流：I通过查询资料比较分析得到，在本设计中宜采用LZZQB6-10型号的电流互感器。表5-8LZZQB6-10电流互感器参数额定电压额定一次电流准确级热稳定倍数K动稳定倍数K10kV6000.5/10P1044.580动稳定校验：ich=Kes热稳定校验：Kth2×Im2×t=44.5所以LJWD-35电流互感器满足设计要求。5.3.4电压互感器的选择1）电压互感器的选型原则电压互感器是连接电力系统一次侧与二次侧的核心设备，其核心功能是将高电压按比例转换为标准化低电压（如100V或100/3V），为测量仪表、继电保护及自动化装置提供精确信号，同时实现高低压回路电气隔离，保障设备与人员安全。选型需遵循以下关键原则：2）功能特性电压转换：将一次侧高电压转换为二次侧低电压，实现测量设备标准化、小型化及经济性配置；电气隔离：通过二次侧可靠接地，阻断高低压回路间的直接电气连接，确保系统安全运行。3）选型技术要求结构类型选择6~20kV户内场景：优先选用油浸式或树脂浇注绝缘的电磁式PT，兼顾绝缘强度与空间适应性；35kV系统：采用电磁式PT，确保中压场景的测量精度；110kV及以上高压场景：优选电容式PT（CVT），满足超高压绝缘需求，同时支持载波通信功能。4）额定电压匹配一次侧电压范围：应满足电网额定电压的90%~110%，以保障测量准确性；二次侧标准化配置：一次绕组接相电压时，二次额定电压选100/3V；中性点直接接地系统：辅助绕组电压选100/3V；中性点非直接接地系统：辅助绕组电压选100/3V。5）容量与精度适配二次负荷约束：最大负荷需满足（额定二次负荷），且尽量接，避免轻载导致误差增大；精度等级：根据应用场景选择0.2级、0.5级等，计算公式：S其中，P0、Q6）特殊校验要求电压互感器通常无需校验动稳定与热稳定能力，因其一次侧阻抗极高，短路电流极小。110kv侧选用JDQX-110SF6电压互感器表5-9JDQX-110SF6电压互感器数据额定一次电压110kV额定二次电压和监控绕组100V剩余绕组100V额定绝缘水平126/230/550kv额定频率50HZ35kv侧选用JDQX-35SF6电压互感器表5-10DQX-35SF6电压互感器数据额定一次电压40.5kV二次绕组100V剩余绕组150v额定绝缘水平0.2/0.5/3P额定频率50HZ10kv侧选用JDZ9-10型电压互感器表5-11JDZ9-10电压互感器数据额定一次电压12kV额定一次电压10kV额定二次电压100v准确等级100VA/0.5额定频率50HZ5.3.5接地刀闸的选择接地开关是用于在电气设备检修时，将带电线路接地，保证检修环境安全的设备。本设计中电压等级为110kV，则选型为表5-12表5-12接地刀闸选型电压等级型号额定电压动稳定电流（kA）热稳定电流（kA・s）110kVGW5-126GD110kV10040×4=16035kVGW5-40.5D35kV8031.5×4=12610kVGN22-12D10kV12550×4=2005.3.6母线的选择母线在电力系统中扮演能量调度中枢的关键角色，首先充当电能聚合器的功能，将发电机与变压器等电源设备的多路电能输出集中至同一个节点，并依托并联运行模式来提振供电可靠性，其次作为智能分配装置，通过分段断路器实现电能依据负载需求分配到不同支路的目标以便动态配平负荷，其低阻抗特征让传输损耗降低的效果显著改善，达到约15%-30%，再加上其独特的扁平几何构造大幅扩展了散热外径，使温升始终受控于安全上限值范围，至于应用领域尤其适合大型数据中心及工业车间等场景承载高额电流，在电力稳定性维度上借助均流效应可以减少相位不同引起的环形电流问题与智能化保护单元可在10毫秒内完成事故区域快速处置避免非受影响部分正常蜂鸣，保证区域持续用电。模块化设计便于热插拔扩展，配电容量能够伴随需求增长实现灵活升级，相较于传统电缆布线可减少40%的安装空间占用，新能源领域里，母线槽系统擅长高效融合光伏阵列与储能单元，有效平衡间歇性发电引发的波动情况，集中布线模式优化了运维环节，直观展示接点的设计使得故障定位效率增加了80%，采用分段绝缘手法之后，检修停电范围被限定在单个区段内，这种安排极大地改善了供电连续性指标的表现。按照技术要求具体选择母线的依据如下110kV侧母线选择：1）基础参数最大工作电流：275.6A短路电流有效值：2.51kA冲击电流：6.389kA短路持续时间:4s2）选型依据额定电压：≥110kV，选用铝镁合金管形母线（适合高压、大电流场景，抗电晕性能额定电流：按最大工作电流275.6A，考虑20%裕度，选择630A规格。动稳定校验：母线最大允许冲击电流需满足ich≥ish查手册知，Φ70/60铝镁合金管形母线的动稳定电流峰值为80kA（远大于6.389kA），满足要求。短路电流热效应（Qk）计算：母线热稳定电流（It）需满足：It2⋅t≥35kV侧母线选择：35kV侧母线选择1)基础参数最大工作电流：866A短路电流有效值：4.126kA冲击电流：10.52kA短路持续时间：4s2)选型依据额定电压：≥35kV，选用矩形铝母线（性价比高，便于安装）。额定电流：按最大工作电流866A，考虑20%裕度，选择1000A规格。动稳定校验：母线最大允许冲击电流需满足ich≥ish查手册知，LMY-100×10铝母线（平放）的动稳定电流峰值为173kA,满足要求。短路电流热效应（Qk）计算：Q母线热稳定电流（It）需满足：It210kV侧母线选择1)基础参数最大工作电流：3031A短路电流有效值：17.8kA冲击电流：45.4kA短路持续时间：3s2)选型依据额定电压：≥10kV，选用铜母线或大规格铝母线（电流密度高，散热好）。额定电流：按最大工作电流3031A，考虑20%裕度，选择3500A规格。动稳定校验：母线最大允许冲击电流需满足ich≥ish查手册知，TMY-120×10铜母线（双条并联）的动稳定电流峰值为218kA，满足要求。短路电流热效应（Qk）计算：母线热稳定电流（It）需满足：It2综上所述，母线的选型如表5-12所示表5-12母线的选型电压等级母线类型型号/规格额定电流动稳定电流峰值热稳定电流/时间110kV铝镁合金管形母线Φ70/60630A80kA31.5kA/4s35kV矩形铝母线LMY-100×101000A173kA40kA/4s10kV铜母线TMY-120×10×23500A218kA50kA/3s5.3.7避雷器的选择避雷器作为110kV变电站中的核心防护装置，主要承担雷电过电压和操作过电压的抑制任务，同时肩负起保护关键电气设备绝缘安全的重任，其凭借非线性电阻特性迅速将瞬态高压能量导入地网，并使设备端电压牢固限制在安全范围内，保障了电网整体工作的稳定性，从结构来说，在110kV系统中的避雷器主要包括金属氧化物电阻片（MOV）、复合外套绝缘筒、均压环以及密封组件，其中无间隙氧化锌构造是一种常见的设计理念。通常情况下，这类装置具有覆盖72kV（持续运行电压）至108kV（额定电压）范围的性能区间，雷电冲击残压能够被控制在低于260kV的阈值，有效契合高压系统的电气绝缘配合标准。安装位置涉及变电站进线端（线路侧）、主变压器高低压侧、母线分段处、GIS设备端口和并联电容器组这些重要节点，构建起多层次防护体系，着重针对直击雷、感应雷以及断路器操作引发的瞬态过电压提供保护屏障。避雷器借助氧化锌电阻片的非线性伏安特性完成阻抗的动态调节，在常规运行状态下，其展现高阻状态，泄漏电流远低于1毫安，此时基本实现不了能量消耗；一旦雷电侵入波（波头时间处于0.1到10微秒之间）或者诸如断路器分闸和电容器投切之类的操作过电压致使瞬时电压超过保护阈值，该电阻片可在纳秒级别迅速转换至低阻境地，开辟出一条泄放冲击电流的强大通道，借此能够导入数千安培电流直至接地网络当中，进而有效控制设备端压在绝缘承受能力范畴以内（举例来说，110kV系统的残压被控上限为不超过260kV）；凭借这特性足以缓解陡波过电压对主变压器绕组、气体绝缘金属封闭开关设备SF6绝缘间距或是电路开关闭合瞬间的电力应力冲刷，从而阻止潜在的绝缘破损抑或设备损毁情形产生。

相较传统碳化硅避雷器而言，氧化锌避雷器因取消放电间隙，在伏秒特性的匹配上更有优势，使其在处理雷电过电压（幅值往往超越500kV）及操作过电压（达到系统电压2.5至3.5倍的水平）时更精确到位，并且无需通过切断工频续流来保障供电无间断，在变电站设计语境中，它和接地网、架空地线以及设备的安全间距等条件共同编织成一个电磁屏蔽网络，借助进线段防护以削减雷电流陡峭的程度，同时协同避雷针/带抵御直击雷侵袭的情景，从而帮助变电站事故频次呈现60%到80%显著降低的效果。在110kV变电站的特殊需求背景下，避雷器选用了复合外套材料以提升耐污秽能力，尤其对爬电比距的要求明确为≥25mm/kV，这类设计能更好地适应高湿、工业污染等严苛运行环境，外观采用紧凑式布局（直径控制在≤300mm，高度约束至≤2000mm），不仅压缩了占地面积，还顺应了变电站对空间节省和集约化的刚需。同时内置智能监控单元能够实时获取关键数据，包括泄漏电流、动作次数以及电阻片温升信息并将这些数字化信号通过无线传输技术与站内控制系统互通，实现状态追踪和寿命预期，确保在设计寿命≥30年内提供稳定性能支持来响应防患于未然的需求水平。作为高压设备中的绝缘配合作用者，它通过结合线路型和电站型配置完成协同发展，构筑从进线端至设施终端的全面防御网，在抵御雷击时实现跳闸风险降低，在特定范围内维持了其年雷击率系数在0.1次/(百·km)之内，显著增强了变电装备的可靠性与经济性并构成了保障整个电网稳定的屏障。110kV侧避雷器选择1）功能需求：抑制雷电过电压（幅值可达500kV）和操作过电压（系统电压2.5倍），保护主变压器、断路器等设备绝缘。2）选型参数：额定电压：≥110kV，选用Y10W-108/260型氧化锌避雷器（额定电压108kV，适应中性点直接接地系统）。冲冲击电流耐受：标称放电电流10kA（≥6.389kA），冲击电流峰值耐受能力100kA（远大于6.389kA）。残压限制：雷电冲击残压≤260kV（低于设备绝缘耐受水平325kV），操作冲击残压≤218kV。高海拔修正：外绝缘强度修正系数1.15，选用高原型避雷器，爬电比距≥25mm/kV。校验结果：满足DL/T815-2012《交流输电线路用复合外套无间隙金属氧化物避雷器》标准，适用于海拔2000m以下地区。35kV侧避雷器选择1）功能需求：保护35kV母线、电容器组及线路，限制谐振过电压和操作过电压。2）选型参数：额定电压：≥35kV，选用Y5W-42/134型氧化锌避雷器（额定电压42kV，适应中性点经消弧线圈接地系统）。冲击电流耐受：标称放电电流5kA（≥10.52kA），冲击电流峰值耐受能力50kA（远大于10.52kA）。残压限制：雷电冲击残压≤134kV（低于设备绝缘耐受水平185kV），操作冲击残压≤114kV。环境适应性：采用复合外套绝缘，耐污秽等级Ⅲ级，适应昆明雨旱交替气候。校验结果：符合GB11032-2020《交流无间隙金属氧化物避雷器》要求，可承受年均70天雷暴冲击。10kV侧避雷器选择1）功能需求：针对10kV侧非线性负荷（如变频器）产生的操作过电压和感应雷过电压，保护开关柜及电动机。2）选型参数：额定电压：≥10kV，选用Y5WS-17/50型氧化锌避雷器（额定电压17kV，适应中性点不接地系统）。冲击电流耐受：标称放电电流5kA（≥45.4kA），冲击电流峰值耐受能力31.5kA（满足45.4kA冲击电流要求）。残压限制：雷电冲击残压≤50kV（低于设备绝缘耐受水平75kV），操作冲击残压≤40kV。结构设计：采用带间隙结构，降低正常运行时的泄漏电流，延长使用寿命。校验结果：通过IEEEStd62.22-2011标准认证，适合户内高湿度环境。综上所述，避雷器的选型如表5-13表5-13避雷器的选型电压等级型号额定电压（kV）标称放电电流（kA）雷电冲击残压（kV）适用接地方式110kVY10W-108/26010810≤260中性点直接接地35kVY5W-42/134425≤134中性点经消弧线圈接地10kVY5WS-17/50175≤50中性点不接地5.3.8地设计配置的选择1）接地网结构设计采用复合式接地网，结合水平接地体与垂直接地体，提升接地效率及可靠性：水平接地体：采用40×4热镀锌扁钢，网格间距≤10m×10m，沿全站设备基础敷设成闭合环形，埋深≥0.8m，腐蚀层厚度按0.6mm/a预留，设计寿命30年。垂直接地体：在网格交点及边缘打入L50×5×2500mm热镀锌角钢，间距≥5m，总数≥16根，采用降阻剂（如膨润土）包裹，降低接触电阻。高电阻率区域处理：若土壤电阻率p>500Ω2）接地电阻计算与校验工频接地电阻计算：R=其中，ρ=500Ω⋅mS=200m×150m=30000m2L=2×(200+150)×2+10×10×4=1800m，埋深ℎ=0.8m，接地体直径d=0.04m。计算得：R≈校验标准110kV中性点直接接地系统要求R≤5Ω（DL/T621-1997），本设计满足要求。实际施工后需通过三极法实测，若不达标，可增加垂直接地体数量至20根，预计接地电阻可降至2.5Ω以下。3）等电位联结与安全措施一次设备接地：主变压器中性点、断路器底座、隔离开关支架等金属部件均通过独立接地线与接地网连接，接地线截面积≥50mm²（铜质）或80mm²（钢质）。二次系统接地：主控室设置独立二次接地网，与一次接地网通过绝缘电缆连接，形成独立等电位面，防止地电位反击。保护屏、仪表盘采用铜排辐射式接地，接地电阻≤1Ω。跨步电压与接触电压控制：接地网边缘设置“帽檐式”外延接地体，降低地表电位梯度；高压设备区域铺设砾石层，厚度≥500mm，减少人员接触风险。4）接地系统监测与维护定期检测：每年测量接地电阻，检查接地体腐蚀情况，热镀锌层破损处补涂防锈漆。智能化监测：安装在线接地监测装置，实时监测接地网电位分布、故障电流及温升，预警接地故障（如接触不良、腐蚀断裂）。装置布置图如下：第六章继电保护配置6.1主变压器保护6.1.1纵联差动保护作为主变压器内部绕组、引出线及套管故障的主保护，能快速区分内部与外部故障。针对YNynd11接线，需对高低压侧电流进行相位校正（如将高压侧Y接电流转换为Δ接形式），消除正常运行时的不平衡电流。整定需躲过变压器励磁涌流及外部故障最大不平衡电流，计算公式为Iset=Krel×(Kap+Kre+6.1.2瓦斯保护轻瓦斯保护REF_Ref196511292\r\h[14]：当变压器内部出现轻微故障（如局部过热、油位下降）时，轻瓦斯动作发出报警信号，便于运维人员及时检查。重瓦斯保护：若变压器内部发生严重故障（如绕组短路），油流剧烈涌动，重瓦斯动作，直接跳开主变各侧断路器，隔离故障设备，防止故障扩大。6.1.3过电流保护作为主变及相邻元件故障的后备保护，按躲过变压器最大负荷电流计算整定，公式为Iset=KrelKreIL.max。其中Krel取1.2∼1.3（可靠系数），K6.2母线保护6.2.1110kV线路保护配置距离保护和零序电流保护REF_Ref196511268\r\h[15]。距离保护通过测量故障点到保护安装处的阻抗，判断故障位置，实现阶梯式保护；零序电流保护针对接地故障，检测零序电流大小，快速切除接地短路故障，提高系统运行的稳定性。6.2.235kV及10kV线路保护主要采用过电流保护和电流速断保护REF_Ref196511259\r\h[16]。电流速断保护快速切除线路近端短路故障，过电流保护作为后备，保护线路全长。根据线路负荷电流、短路电流计算结果，精确整定保护装置的动作电流和动作时间，确保保护的灵敏性、选择性和可靠性。结论通过本次的毕业设计《昆明某110kV变电站一次电气部分设计》，我收集资料，了解了昆明地区的电网规划，昆明的气候条件。本次毕业设计，我从电气主接线、短路计算、设备选型和变压器保护着手，结合在学校所学的《工厂供电》和《电力系统分析》等专业课进行设计。深入了解变电站的过程，同时也对我的专业知识进行了巩固，让我对变电站建设