畢業(yè)論文--110kv降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計(論文)</p><p>　　110kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設計</p><p><b>　　二〇一二年六月 </b></p><p>　系 別電力工程系</p><p>　專業(yè)班級電氣08K5班</p><p>　學生姓名</p><

2、;p>　指導教師</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質量的要求也日益提高。國家提出了加快城網和農網建設及改造、拉動內需的發(fā)展計劃，城網110kV變電站的建設迅猛發(fā)展。如何設計城網110kV變電站，是成網建設、改造中需要研究和解決的一個重要課題。</p><p>　　變電

3、站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠與用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的中間環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。</p><p>　　本次設計建設一座110kV降壓變電站。首先，根據主接線的經濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線

4、方式，在技術方面和經濟方面進行比較。選取靈活的最優(yōu)接線方式。</p><p>　　其次進行短路電流計算，根據各短路點計算出各點短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流，從三項短路計算中得到當短路發(fā)生在各電壓等級的工作母線時，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。</p><p>　　最后，根據各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設備選擇，然后進行校驗。</p><p>　　關鍵詞：

5、變電站；電氣主接線；短路電流；設備選擇；校驗</p><p><b>　　1 原始數據</b></p><p>　　1、變電站類型：110kV降壓變電所</p><p>　　2、電壓等級：110/10kV</p><p><b>　　3、負荷情況：</b></p><p>　

6、　最大25MW，最小16MW，Tmax = 5000小時，cosφ= 0.85</p><p>　　負荷性質：工業(yè)生產用電</p><p>　　4、出線情況：(1) 110kV側：2回（架空線） LGJ—185/28km；</p><p>　　(2) 10kV側： 12回（電纜）。</p><p>　　5、系統(tǒng)情況：(1) 系統(tǒng)經雙回線給

7、鋼廠供電；</p><p>　　(2) 系統(tǒng)110kV母線短路電流標幺值為33（SＢ＝100MVA）</p><p>　　6、環(huán)境條件：(1)最高溫度40℃，最低溫度-25℃，年平均溫度20℃；</p><p>　　(2)土壤電阻率 ρ<400 歐米；</p><p>　　(3)當地雷暴日 40日/年。</p><

8、;p>　　2 電氣主接線的設計與選擇</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　主接線是變電站電氣設計的首要部分，它是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影

9、響。因此，必須正確處理好各方面的關系。</p><p>　　2.2 主接線設計的基本要求</p><p>　　發(fā)電廠的電氣主接線應根據變電所在電力系統(tǒng)中的地位、發(fā)電廠的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件參數、設備特點等條件，并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。對于主接線設計的基本要求，概括的說應包括可靠性、靈活性和經濟性三個方面。</p

10、><p><b>　　2.2.1 可靠性</b></p><p>　　安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求。主接線能可靠地工作， 以保證對用戶不間斷供電。</p><p>　　評價電氣主接線可靠性的標志是：</p><p>　　1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；</p>

11、<p>　　2）斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運的回路數和停運時間，并要求保證對全部一級負荷和大部分二級負荷的供電；</p><p>　　3）盡量避免變電所全部停運的可能性。</p><p><b>　　2.2.2 靈活性</b></p><p>　　電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的

12、轉換。</p><p>　　靈活性要求應包括以下幾個方面：</p><p>　　1) 操作的方便性。在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，便于運行人員掌握，不至于在操作過程中出差錯；</p><p>　　2) 調度的方便性。調度運行中應可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修方式以及特殊運行方式下的調度

13、要求； </p><p>　　3) 擴建的方便性?？梢匀菀椎貜某跗谶^渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。</p><p>　　4）檢修的方便性?？梢苑奖愕赝＿\斷路器，母線及繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網的運行或停止對用戶的供電。</p><p><b>　　2.2.3 經濟性</b><

14、/p><p>　　主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。</p><p>　　經濟性主要從以下幾個方面考慮：</p><p>　　1）投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備的投資，要能使控制保護不過復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器；在終端或分支

15、變電所推廣采用質量可靠的簡單電器；</p><p>　　2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構架、導線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。</p><p>　　3）電能損失少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數量，避免兩次變壓而增加電能損失。</p><p>　　2.3 主接線的選擇</p>

16、;<p>　　原始資料分析的基礎上，根據對電源和出線回路數、電壓等級、變壓器臺數、容量以及母線結構等的不同考慮，最終確定出在技術上合理、經濟上可行的最終方案。</p><p>　　2.4 主接線方案選擇</p><p>　　2.4.1電壓110kV側接線</p><p>　?。?）采用單母線分段接線</p><p>　　圖2-1

17、 110kV單母線分段接線</p><p>　　優(yōu)點：①供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以縮小母線故障（或檢修）的停電范圍。一組母線故障后，另一組母線能迅速恢復供電，檢修任一組的母線隔離開關時只停該回路。②擴建方便，可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平均分配，不會引起原有回路的停電。③運行靈活性高，變壓器既可以并列運行，也可以分列運行[2] [4]。[2] 熊信銀，朱永利

18、．發(fā)電廠電氣部分[M]．北京：中國電力出版社，2009．[4] 石磊．110kV降壓變電所電氣部分設計[D]．蘭州：理工大學電氣工程學院，2009．</p><p>　　缺點：在一段母線故障或檢修期間,該母線上所有回路均需停電。</p><p>　?。?）采用內橋形接線</p><p>　　圖2-2 110kV內橋形接線</p><p>　　

19、優(yōu)點：內橋接線在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單。高壓電器少，布置簡單，造價低，經適當布置可較容易地過渡成單母線分段或雙母線分段接線。在高壓線路運行操作頻繁并且不承擔電網穿越功率的城網變電站這種情況下,比較適合用這種接線方式。</p><p>　　缺點：在變壓器發(fā)生故障或切除、投入時,要使未發(fā)生故障的線路短時停電且操作復雜。運行靈活性和可靠性較差。</p><p>

20、　?。?）《電力工程設計手冊》規(guī)定：110kV～220kV配電裝置出線回路不超過2回時一般選用單母線接線或單母線分段接線?！峨娏ο到y(tǒng)課程設計參考資料》規(guī)定：在滿足運行要求的條件下，變電所高壓側盡可能考慮采用斷路器較少或不用斷路器的接線。在具有兩臺主變壓器的變電所中，當35kV～220kV線路為雙回時，若無特殊要求，該電壓級主接線均采用橋形接線。故選擇單母線分段接線和內橋形接線兩個方案進行技術經濟比較[3]。[3] 西北電力設計院．電力工

21、程設計手冊[M]．上海：科學技術出版社，1978．</p><p>　　2.4.2電壓10kV側接線</p><p>　　（1）采用雙母線接線</p><p>　　圖2-3 10kV雙母線接線</p><p>　　優(yōu)點：①供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以不停電輪流檢修任意一組母線。一組母線故障后能迅速恢復供電，檢修任一組母線隔離

22、開關時只需停該回路。②調度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。③擴建方便可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平均分配。</p><p>　　缺點：設備多，投資和占地面積大，配電裝置復雜，易發(fā)生誤操作。 </p><p>　?。?）采用手車式高壓開關柜單母線分段接線</p><

23、;p>　　圖2-4 10kV手車式高壓開關柜單母線分段接線</p><p>　　《35～110kV 變電所設計規(guī)范》規(guī)定，當變電所裝有兩臺主變壓器時，6～10kV側宜采用分段單母線。線路為12 回及以上時，亦可采用雙母線。本變電站10kV 側線路為14 回，可采用雙母線接線或手車式高壓開關柜單母線分段接線兩種方案[5]。[5] 江蘇省電力設計院．35～110kV變電所設計規(guī)范[M]．北京：中國電力出版社，1

24、988．</p><p>　　與（1）相比，（2）簡單清晰，調度靈活，能保證對重要用戶的供電，設備少，投資和占地小。采用手車式高壓開關柜，斷路器檢修問題可不用復雜的旁路設施來解決，大大縮短了用戶的停電時間，保證了供電可靠性。這也是目前10kV電壓等級最為常見的接線形式。</p><p>　　根據鋼廠調研的數據及具體情況的考慮，設計出的主接線圖如下：</p><p>

25、<b>　　圖2-5主接線圖</b></p><p>　　此方案：110kV側位內橋形接線，10kV側單母分段接線。</p><p>　　內橋接線的任一線路投入、斷開、檢修或路障時，都不會影響其他回路的正常運行，但當變壓器投入、斷開、檢修或故障時，則會影響另一回線路的正常運行。橋形接線中使用斷路器臺數少，其配電裝置占地也少，能滿足變電所可靠性要求，具有一定的運行靈活性

26、，橋形接線適用于線路為兩回、變壓器為兩臺變電站。</p><p><b>　　3 變壓器的選擇</b></p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著變換網絡電壓進行電力傳輸的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況。在選擇主變壓器

27、時，要根據原始資料和設計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經濟性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數及容量。確定合理的變壓器容量是變電站安全可靠供電和網絡經濟運行的保證【】。</p><p>　　3.2 主變壓器臺數的選擇</p><p>　　由原始資料可知，我們本次所設計的變電所是郊區(qū)110kV降壓變電所，它是以110k

28、V受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸10kV母線上，再將電能分配出去。因此選擇主變臺數時，要確保供電的可靠性。</p><p>　　為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺主變壓器?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔60%～80%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供

29、電的可靠性。</p><p>　　3.3 主變壓器容量的選擇</p><p>　　變電所主變容量一般按5～10年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期10～20年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結合，該所最大負荷給定，所以應按最大總負荷來選擇主變的容量，根據變電所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷

30、能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷的60%～80%，該變電所是按70%全部負荷來選擇。因此，裝設兩臺變壓器變電所的總裝容量為： </p><p>　　當一臺變壓器停運時，可保證對70%負荷的供電。因此主變壓器的容量為：</p><p>　　本設計任務中110kV側電源為無限大系統(tǒng)，該側的出線負荷功率由該無限大

31、系統(tǒng)供給，不需通過主變傳送。10kV側的最大負荷25MW，最小負荷16MW，功率因素為0.85，需要從110kV側系統(tǒng)通過主變來傳送。因此，在正常運行情況下，主變傳送的最大總容量為25MW。</p><p>　　已知10kV側最大負荷為25MW，5，由計算可知單臺主變的最大容量為： </p><p>　　則=0.7×=0.7×29.412=20.59MVA<

32、;/p><p>　　所以，選擇兩臺25MVA的變壓器并列運行。</p><p>　　3.4 主變壓器型式的選擇</p><p><b>　　1、相數的選擇</b></p><p>　　當不受運輸條件限制時，在330kV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數時，應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。<

33、;/p><p>　　單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。</p><p>　　本次設計的變電所，位于市郊區(qū)，負責工農業(yè)生產及城鄉(xiāng)用電，不受運輸的條件限制，故本次設計的變電所選用三相變壓器。</p><p><b>　　2、繞組數的選擇</b></p>

34、;<p>　　在具有兩種電壓等級的變電所，應選擇雙繞組變壓器</p><p>　　本次所設計的變電所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，故不選擇自耦變壓器。</p><p>　　分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%。雖然它的短路阻抗

35、較大，當低壓側繞組產生接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。</p><p>　　普通雙繞組變壓器：價格上

36、在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電保護的需求，又能滿足調度的靈活性。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通雙繞組變壓器。</p><p><b>　　3、調壓方式的選擇</b></p><p>　　為了滿足用戶的用電質量和供電的可靠性，110kV及以上網絡電壓應符合以下標準：</p><p>　　1)樞紐

37、變電所二次側母線的運行電壓控制水平應根據樞紐變電所的位置及電網電壓降而定，可為電網額定電壓的1～1.3倍，在日負荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應低于電網額定電壓的95%。</p><p>　　2)電網任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網最高電壓，變電所一次側母線的運行電壓正常情況下不應低于電網額定電壓的95%～100%。</p><p>　

38、　調壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在±5%以內，另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達30%。</p><p>　　由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調壓方式，才能滿足要求。</p><p><b>　　4、連接組別的選擇</b></p><p>　　變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則

39、不能并列運行。</p><p>　　5、主變壓器冷卻方式的選擇</p><p>　　主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。自然風冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點，但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。綜上所述，本設計選擇強迫油循環(huán)風冷卻。<

40、;/p><p>　　3.5 主變壓器的最終確定</p><p>　　確定所選變壓器型號：SFL-25000，其技術數據如下表：</p><p>　　表3-1主變壓器SFL-25000技術數據</p><p><b>　　4 短路電流計算</b></p><p><b>　　4.1 概述<

41、;/b></p><p>　　在電力系的電氣設備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。</p><p>　　短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。</p><p>　　在

42、三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。</p><p>　　電力系統(tǒng)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。&l

43、t;/p><p>　　4.2 短路計算的目的及假設</p><p>　　1、短路電流計算目的[7] [7] 李光哲．220kV降壓變電站電氣一次部分設計[D]．廣東：廣東工業(yè)大學，2007．</p><p>　　短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環(huán)節(jié)，其計算目的是：</p><p>　　1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一

44、接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。</p><p>　　2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。</p><p>　　3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。</p><p>　　4）接地裝置的設計，也需用短

45、路電流。</p><p>　　2、短路電流計算的一般規(guī)定</p><p>　　1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按照僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。</p><p>　　2）

46、選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。</p><p>　　3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。</p><p>　　4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。</p><p>　　3、短路計算基本假設&l

47、t;/p><p>　　1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；</p><p>　　2）所有電源的電動勢相位角相同；</p><p>　　3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；</p><p>　　4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；</p><p>　　5）元件的電阻略去，

48、輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；</p><p>　　6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路[8]。[8] 黃純華．發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料[M]．北京：水利電力出版社，1987．</p><p><b>　　4、基準值</b></p><p>　　高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準值：&l

49、t;/p><p>　　基準容量：SB= 100MVA</p><p>　　基準電壓：Uav（kV） 10.5 115</p><p>　　5、短路電流計算的步驟</p><p>　　1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；</p><p>　　2）給系統(tǒng)制訂等值網絡圖；</p><p&

50、gt;<b>　　3）選擇短路點；</b></p><p>　　4）對網絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。</p><p><b>　　標幺值：</b></p><p><b>　　有名值：</b></p

51、><p>　　5）計算短路容量，短路電流沖擊值</p><p><b>　　短路容量：</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p>　　4.3 短路電流計算</p><p>　　電力系統(tǒng)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短

52、路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。</p><p>　　4.3.1 計算系統(tǒng)與各元件電抗</p><p>　　取基準容量SB=100MVA，基準電壓為Uav。</p><p><b>　　變壓器阻抗電壓：</b></p>

53、<p><b>　　則變壓器電抗為：</b></p><p>　　系統(tǒng)及線路阻抗：系統(tǒng)110kV側母線短路電流標幺值為33，則110kV側母線短路電抗為；110kV側2回架空線為LGJ-185，長度為28km，查表得電抗為0.395，則28線路電抗值為，其標么值為。</p><p>　　4.3.2 等值網絡及短路電流的計算</p><

54、p><b>　　圖4-1等值網絡圖</b></p><p>　　1) f1點短路時：</p><p>　　短路電流標幺值： </p><p>　　短路電流有名值： </p><p>　　沖擊電流： </p><p>　　全電流最大有效值： </p

55、><p>　　短路容量： </p><p>　　2) f2點短路時：</p><p>　　短路電流標幺值： </p><p>　　短路電流有名值： </p><p>　　沖擊電流： </p><p>　　全電流最大有效值： </p&

56、gt;<p>　　短路容量： </p><p><b>　　5 防雷設計</b></p><p>　　5.1 防雷保護的設計</p><p>　　變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設備都處于避雷針（線）的保

57、護范圍之內，此外還應采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。</p><p>　　避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護設備，避雷針必須高于被保護物體，可根據不同情況或裝設在配電構架上，或獨立裝設，避雷線主要用于保護線路，一般不用于保護變電所。</p><p>　　避雷器的作用：專門用以限制過電壓的一種電氣設備，它實質是一個放電器，與被保護的電氣設備并聯(lián)，當作

58、用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設備。</p><p>　　5.2 主變中性點放電間隙保護</p><p>　　為了保護變壓器中性點，尤其是不接地高壓器中性點的絕緣，通常在變壓器中性點上裝設避雷器外，還需裝設放電間隙，直接接地運行時零序電流保護起作用，動作接地變壓器，避雷器作后備；變壓器不接地時，放電間隙和零序過電壓起保護作用，大氣過電壓時，線路避雷器動作，

59、工程過電壓時，間隙保護動作。因氧化鋅避雷器殘壓低，無法與放電間隙無法配合，故選用閥型避雷器。</p><p>　　5.3 避雷器的選擇</p><p>　　110kV接避雷器的選擇及校驗：</p><p>　　由Un=110kV，查書選FCZ-110，如下表所示：</p><p>　　表7-1 FCZ-110的技術數據</p>

60、<p><b>　　檢驗：</b></p><p><b>　　1）滅弧電壓： </b></p><p>　　其中為導線對地相電壓，為系數（當導線對地相電壓最大時為1）</p><p>　　因為=1×110/=64.71kV，=126kV</p><p><b>　

61、　所以</b></p><p>　　2)工頻放電電壓下限：</p><p>　　因為=255kV，3.5=3.5×110/=226.47kV</p><p>　　所以 則可選此型號。</p><p>　　10kV母線接避雷器的選擇及校驗</p><p>　　由kV，查書選FZ

62、-10型，如下表所示：</p><p>　　表7-2 FZ-10的技術數據</p><p><b>　　檢驗：</b></p><p><b>　　1)滅弧電壓： </b></p><p>　　因為 =10/=5.882kV，=12.7kV</p><p><b

63、>　　所以 </b></p><p>　　2)工頻放電電壓下限： </p><p>　　因為 =26kV，=3.5×10/=20.59kV</p><p>　　所以 則可選此型號。</p><p><b>　　避雷器型號一覽表：</b></p>

64、<p>　　表7-3 各電壓等級選用避雷器型號</p><p><b>　　5.4避雷針的選擇</b></p><p>　　避雷針的設計一般有以下幾種類型：</p><p>　　1)單支避雷針的保護；</p><p>　　2)兩針避雷針的保護；</p><p>　　3)多支避雷針的保護；

65、</p><p>　　在對較大面積的發(fā)電廠和變電所進行保護時,采用等高避雷針聯(lián)合保護要比單針保護范圍大。因此，為了對本站覆蓋,采用四支避雷針。被保護變電所總長66.2m,寬63.5m,查手冊，門型架構高15m。避雷針的擺放如下圖所示：</p><p>　　圖7-1 避雷針保護圖</p><p>　　＝＝63.5m;＝＝66.2m</p><p&g

66、t;<b>　　＝m</b></p><p>　　式中：h為避雷針高度(m)；p為高度影響系數（時，p=1;時，）</p><p>　　所以，需要避雷針的高度h為:h＝15＋91.73/7＝28.1m<30m，p=1。</p><p>　　四只避雷針分成兩個三只避雷針選擇。</p><p>　　驗算:首先驗算123

67、號避雷針</p><p><b>　　對保護高度:</b></p><p>　　1﹑2號針之間的高度：＝28.1－63.5/7＝19.03m＞15m/</p><p>　　2﹑3號針之間的高度：＝28.1－66.2/7＝18.64m＞15m</p><p>　　1﹑3號針之間的高度: ＝28.1－/ 7＝15m</

68、p><p>　　由上可見,對保護物的高度是能滿足要求的。</p><p><b>　　對保護寬度:</b></p><p>　　1﹑2號針的保護寬度：＝1.5 (－)＝1.5(19.03－15) ＝4.03＞0</p><p>　　2﹑3號針之間的寬度：＝1.5 (－)＝1.5(18.64－15) ＝3.64＞0</p

69、><p>　　由此可見,對保護物的寬度是能滿足要求的。</p><p>　　所以，123針是滿足要求的。</p><p>　　由于4個避雷針的擺放是長方形,所以，134針也是滿足要求的，即四支高度選為30m的避雷針能保護整個變電所。</p><p>　　在hx=15m處，每根避雷針半徑：rx =(1.5h - 2hx) p=(1.5×3

70、0-2×15) ×1=15m</p><p><b>　　6 接地網的設計</b></p><p><b>　　6.1 設計說明</b></p><p>　　變電站需要有良好的接地裝置，以滿足工作安全和防雷保護接地要求。一般做法是根據安全和工作接地的要求，敷設一個統(tǒng)一的接地網，然后再在避雷針和避雷器下面

71、增加接地體，以滿足防雷接地的要求?？偟慕拥仉娮铻樗浇拥伢w接地電阻和垂直接地體接地電阻的并聯(lián)等效阻值。一般要求總的接地電阻,才能保證運行的安全。</p><p>　　6.2 接地體的設計</p><p>　　工程實用的接地體主要由扁鋼、圓鋼、角鋼或鋼管組成，埋入地表下0.5—1m。水平接地體多用扁鋼，寬度一般為20—40mm，厚度不小于4mm，或者用直徑不小于6mm的圓鋼。垂直接地體一般用

72、（--）或鋼管，長度一般為2.5m。</p><p><b>　　6.3接地網的計算</b></p><p><b>　　1）垂直接地體：</b></p><p>　　式中：l是接地體長度（m）d是接地體直徑（m）。當采用扁鋼時d=d/2,b為扁鋼的寬度。當采用角鋼時d=0.84b，b是角鋼每邊寬度。</p>

73、<p>　　當有n根垂直接地體時，總接地電阻可按并聯(lián)電阻計算：</p><p>　　式中：稱為利用系數，它表示由于電流互相屏蔽而使接地體不能充分利用的程度，一般為0.65—0.8。</p><p><b>　　2）水平接地體： </b></p><p><b>　　（11-3）</b></p>&

74、lt;p>　　式中：L是接地體的總長度（m）；h是接地體埋設深度（m）；A是表示因受屏蔽影響接地體電阻增加的系數。其數值如下表</p><p>　　表11-1 因受屏蔽影響接地體電阻增加的系數</p><p>　　本次設計采用先在地下深為h的水平面上敷設方格形狀的水平接地體，如下圖所示：（俯視圖）</p><p>　　圖8-1 接地網俯視圖</p>

75、<p>　　調整水平接地體的間距可以改變水平接地電阻的阻值，然后再在兩水平接地體的相交處敷設垂直接地體，如下圖所示（側視圖）</p><p>　　圖8-2接地體側視圖</p><p>　　設水平接地體的間距為4m，則應敷設水平接地體根（[] 為取整符號 ），由于，所以接地網比變電站小一點。水平接地體埋設深度取h=0.8m,采用寬度為30mm,厚度為4mm的扁鋼；垂直接地體采用

76、的角鋼，長度為2.5m，</p><p>　　垂直接地體的電阻阻值：</p><p><b>　　取得 </b></p><p>　　水平接地體的電阻值： </p><p>　　取A=2.14得： </p><p>　　總的接地電阻阻值為以上兩個電阻的并聯(lián)：</p><p&

77、gt;<b>　　滿足要求。</b></p><p>　　當間距取5m時算得不符合要求，若間距取得比4m小，則不符合經濟性的要求，所以取4m最好。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　黃純華.發(fā)電廠電氣器部分課程設計參考資料[M]．北京：水利電力出版社，2008．</p><

78、;p>　　曹繩敏．電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料[M]．水利電力出版社，1995．</p><p>　　電力工業(yè)部西北電力設計院．電氣工程設計手冊電氣一次部分[M]．上海：科學技術出版社，1980．</p><p>　　熊信銀．發(fā)電廠電氣部分(第三版) [M]．中國電力出版社，2004．</p><p>　　河南省電力工業(yè)局．變電所電氣設備及運行[M]．中

79、國電力出版社，1995</p><p>　　陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析(第三版) [M]．中國電力出版社，2007．</p><p>　　唐志平.供配電技術[M]．電子工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　電力工業(yè)部西北電力設計院．電氣工程設計手冊電氣一次部分[M]．上?？茖W技術出版社，1980．</p><p>　　王輯祥，梁志堅．電氣接

80、線原理及運行[M]．中國電力出版社，2005．</p><p>　　陳生貴．電力系統(tǒng)繼電保護[M]．重慶大學出版社，2003．</p><p>　　何仰贊．電力系統(tǒng)分析[M]．華中科技大學出版社，2002．</p><p>　　李光琦．電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）[M]．中國電力出版社，2007．</p><p>　　丁毓山．10-220kV變

81、電所設計[M]．遼寧科學技術出版社，1993．</p><p>　　文鋒．現代發(fā)電廠概論[M]．中國電力出版社，1999．</p><p>　　黃益莊．變電站綜合自動化技術[M]．中國電力出版社，2001．</p><p>　　江蘇省電力設計院．35-110kV無人值班變電所典型方案的設計[M]．中國電力出版社，2002．</p><p>　

82、　樸在林．35-110kV變電工程通用圖集[M]．中國水利水電出版社，2001．</p><p>　　姚春球．發(fā)電廠電氣部分[M]．中國電力出版社，2004．</p><p>　　狄富清．變電設備合理選擇與運行檢修[M]．機械工業(yè)出版社，2006．</p><p>　　丁毓山，雷振山．中小型變電所實用設計手冊[M]．中國水利水電出版社，2000．</p>

83、<p><b>　　致謝</b></p><p>　　在整個畢業(yè)設計的過程中，特別感謝**老師給與的指導與幫助。從畢業(yè)題目的選取到最后論文的完成，曾多次與老師討論交流，許多問題在老師的教導下都迎刃而解，更重要的是在交流中學到了思考問題的角度和解決問題的方法。</p><p>　　在論文收集資料和撰寫過程中，我也得到了同學的熱心幫助和指導，在此向他們表示衷