一個35KV的小型化變電所設計

1、i摘摘 要要近年來，隨著各中小城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體企業(yè)的迅速發(fā)展，用電負荷不斷增加，完善供電網(wǎng)絡，建設供電半徑小、投資少的小型化變電所已勢在必行。此類用電存在著負荷發(fā)展迅速，負荷分散，負荷變化大的特點。因而變電站應加快建設步伐，縮短建設周期，多布點、小型化。根據(jù)這一思想，設計一個 35kv 的小型化變電所。設計的目的是為了適應農(nóng)村用電，滿足農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的需要。設計的依據(jù)是以三胡 35kv 變電所為背景資料，根據(jù)實地調(diào)查并預測未來幾年的負荷變化，并通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了35kv，10kv 的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，根據(jù)最大

2、持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓斷路器，隔離開關，母線，電壓互感器，電流互感器進行了選型，而且對電氣平面布置以及變電所的各種保護也作了詳細的分析，提出了較為優(yōu)化的設計和建設方案，從而完成了35kv 電氣一、二次部分的設計。關鍵詞關鍵詞： 變電所, 小型化, 設計iiabstractabstractin recent years, with the rapid development of all small and medium-sized cities , villages and towns , micro-business, power consuming load is inc

3、reasing constantly, perfect the network of supplying power, it has already imperative to build the miniaturization transformer substation small in radius of electricity supplying, with little investment. this kind of has load to develop rapidly with electricity, load is scattered, load changes great

4、 characteristic. therefore the transformer substation should quicken the steps of found, shorten construction period, miniaturization. according to this minddesign the miniaturization transformer substation of one 35kv. the purpose to design is to use the electricity for adapting to the countryside

5、and meet demands of rural economy development.basis that design to take 35kv transformer substations of sanhu as the materials , change according to field investigation and load that predict the following several years , and through an analysis of load materials, safe, the economy and dependability

6、are considered, confirm 35 kv, to wire mainly 10 kv, calculate and supply power range not to confirm main voltage transformer platform count through load, capacity and type , the result of calculation of calculating that and short out according to the largest lasting job electric current, to the hig

7、h-pressure circuit breaker, isolate the switch, the bus bar , voltage mutual inductor, the mutual inductor of electric current has carried on the selecting type, and fixed up to the electric level and various kinds of protection of the transformer substation have made of detailed analysis, have put

8、forward the design that is comparatively optimized and built the scheme, thus finished the design of 35kv electric part one , two times. keykey words:words: the transformer substation, miniaturization, design iii目錄目錄摘摘 要要 .i iabstractabstract .iiii1 1 變電所所址選擇變電所所址選擇 .1 11.1 規(guī)劃選所 .11.2 工程選所.11.3 變電所的

9、所址選擇一般要求 .12 2 電氣主接線設計電氣主接線設計 .3 32.1 電氣主接線的概念及基本要求 .32.2 主接線的設計原理.32.3 主接線的形式.32.3.1 單母線接線 .42.3.2 雙母線接線 .52.3.3 橋形接線 .62.3.4 多角形接線 .73 3 短路計算短路計算 .9 93.1 短路的種類.93.2 短路的原因及后果.93.2.1 短路的原因： .93.2.2 短路的后果： .93.3 短路計算的目的.93.4 變電所短路的計算 .93.5 短路電流計算在繼電保護的應用.104 4 主設備選型主設備選型 .13134.1 主變壓器的選擇.134.2 隔離開關的選

10、擇.134.3 高壓斷路器選擇.134.4 電流互感器選擇.144.5 電壓互感器選擇.144.6 母線的選擇.145 5 配電裝置配電裝置 .16165.1 配電裝置的安全凈距.1652 配電裝置的形式.165.2.1 屋外配電裝置 .165.2.2 屋內(nèi)配電裝置 .166 6 過電壓與防雷設計過電壓與防雷設計 .1818iv6.1 過電壓的產(chǎn)生和分類.186.2變電所的防雷設計原則 .196.3變電所主要防雷設備 .196.4 變電所的防雷設計 .196.4.1 35kv 進線段的防雷設計.196.4.2變電所防雷設計 .196.4.3 35kv 和 10kv 母線以及主變壓器防雷設備的選

11、擇 .207 7 接地網(wǎng)設計接地網(wǎng)設計 .21217.1 接地網(wǎng)的一般要求和接地范圍 .217.1.1 要求主要有以下幾點： .217.1.2接地范圍 .217.2 接地電阻.227.3接地短路電流的計算值 .227.4接地網(wǎng)的布置 .227.5避雷針和避雷器的接地 .237.6接地裝置的計算 .238 8 繼電保護設計繼電保護設計 .24248.1 繼電保護的基本概念.248.1.1 供電系統(tǒng)的幾種運行狀況 .248.1.2 供電系統(tǒng)繼電保護裝置的任務 .248.2 繼電保護的基本原理.248.3 對繼電保護裝置的基本要求.258.4 主變壓器與 10 線路的繼電保護.269 9 所用電所用

12、電 .2929結(jié)束語結(jié)束語 .3030致致 謝謝 .3131參考參考文文獻獻 .3232附錄附錄 .343411 1 變電所所址選擇變電所所址選擇在新建的送變電工程中，變電所的所址選擇是工程建設前期工作一個關鍵性的環(huán)節(jié)，對整個工程建設的投資費用和投產(chǎn)后的運行安全可靠性及生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起重要作用。結(jié)合特殊的地理、地形條件，把所址選定、選好，是繪就電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃藍圖的基礎。只有科學地選擇所址和線路路徑，才能使未來的電力網(wǎng)絡安全、經(jīng)濟和可靠地服務于本區(qū)域經(jīng)濟建設。同時，滿足供電生產(chǎn)部門科學管理電網(wǎng)的需求。因此，如何選擇好變電所的所址是一個值得探討問題。變電所的所址選擇工作可分為兩個階段即規(guī)劃選所

13、和工程選所。11.11.1 規(guī)劃選所規(guī)劃選所電力系統(tǒng)規(guī)劃設計應在國家產(chǎn)業(yè)和能源政策指導下，在國民經(jīng)濟綜合平衡的基礎上進行的,指出了電力系統(tǒng)具體發(fā)展方案及電源和電網(wǎng)建設的主要技術原則。規(guī)劃選址一般在編制電力網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃時進行，先對規(guī)劃電網(wǎng)可能布置變電所的點進行預先選擇，然后利用充分的技術資料進行綜合經(jīng)濟比較，從而規(guī)劃出新建變電所的地點或范圍。但是由于是規(guī)劃性的工作，隨著電網(wǎng)實際負荷的變化而相應發(fā)生變化1.21.2 工程選所工程選所在工程項目建設得到批準后，設計進入可行性研究階段，而進行的所址定點，稱為工程選所。工程選所根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃設計中所確定的地點或范圍進行。工程選所應結(jié)合一定的變電所模式及基

14、本平面布置。工程技術人員應充分考慮規(guī)劃時期的設備發(fā)展方向和變電所建設模式基本選定電氣布置方案，然后據(jù)此進行選址。同時，應考慮一定的發(fā)展余地，考慮擴建的可能性。1.31.3 變電所的所址選擇一般要求變電所的所址選擇一般要求（1）所址靠近供電區(qū)域負荷中心通常先對變電所的供電對象，負荷分布情況以及近期和遠期在電力系統(tǒng)中的地位作用，作出綜合分析，選擇比較接近負荷中心的位置作為所址，以便減少工程建設投資及電網(wǎng)損耗。（2）使地區(qū)電源分布合理應充分考慮變電所所在地區(qū)原有電源、新建電源及規(guī)劃建設電源使電源布局分散，既可達到安全可靠供電的目的，又可減少二次網(wǎng)的投資和電網(wǎng)損耗。（3）高低各側(cè)進出線方便統(tǒng)籌安排好變

15、電所各級電壓出線的走廊。不僅要使進出線方便，而且要使送電線路交叉、跨越少,轉(zhuǎn)角少。根據(jù)發(fā)展規(guī)劃預留擴建位置。高壓架空進出線路走廊的位置應同時確定。（4）交通運輸方便2不僅要考慮變電所施工時設備材料及變壓器等大型設備的運輸，還要考慮長期運行、檢修的交通運輸方便。一般情況下所址要靠近公路。公路引進路程要短，以便減少投資。（5）其他要求應貫徹節(jié)約用地的精神，不占或少占耕地及經(jīng)濟效益高的土地?？傮w占地面積應根據(jù)最終規(guī)模確定。結(jié)合具體工程條件，采用中型屋外布置；應合理選擇、充分利用地形，盡量減少挖填土方量。同時，應注意防洪，并滿足泄洪要求， 35kv 變電所的標高宜在 50 年一遇的水位上；否則應設防護

16、設施；踏勘所址的山洪及地質(zhì)條件，不應受山洪沖刷，應避開斷層、滑坡、塌陷區(qū)、溶洞等不利的地質(zhì)地帶；變電所應具有可靠的水源、排水應方便，施工臨時用水、用電應能方便引入；周圍環(huán)境應無明顯污穢，如空氣污穢時，變電所所址應選在受污染影響最小處，如有污染源，應在污染源的上風側(cè)；應兼顧供電區(qū)負荷中心和行政中心，并考慮將來運行、檢修及管理人員的生活方便和生產(chǎn)生活水源?？傊冸娝愤x擇是一項復雜而繁鎖的工作，不僅要綜合考慮地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)劃，還要對周圍的環(huán)境進行分析研究，從而得出一個比較切合實際的最佳方案。只有選出較為滿意的所址，才能很好的服務于規(guī)劃，設計，建設和生產(chǎn)運行管理。本設計就是根據(jù)上面的條件

17、，來選擇變電所的所在地址的。32 2 電氣主接線設計電氣主接線設計2.12.1 電氣主接線的概念及基本要求電氣主接線的概念及基本要求在變電所中變壓器、母線、隔離開關、斷路器以及線路等相互之間的連接，必須滿足一定的要求，以保證電能的變換與輸送。它們的連接對供電的可靠性、運行靈活、檢修方便以及經(jīng)濟合理起著決定性的作用。所謂主接線就是指上述高壓電器的通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的通道，成為強電流、高電壓的網(wǎng)絡。 主接線是變電所電氣部分的主體，對變電所的建設投資，安全經(jīng)濟分析運行有著重大的影響，直接關系變電所的技術經(jīng)濟指標，由于主接線重要，在設計過程中與諸多因素有關，要正確、合理的設計主

18、接線就必須綜合處理各方面的因素，并經(jīng)過深入的經(jīng)濟，技術 比較最終確定。3 , 2對主接線的要求：（1）可靠性；（2）靈活性、方便性、適應性； （3）經(jīng)濟性（投資省，占地面積小，年運行費用少） ；（4）標準化；2.22.2 主接線的設計原理主接線的設計原理主接線是決定變電所性質(zhì)特點和技術性質(zhì)的主要因素。因此對主接線的理解不能只局限于它是若干電氣設備的連接線能夠成的電能回路，而應考慮主接線型式的同時，還要確定設備和裝置的參數(shù)型式和數(shù)量，而且首先要確定主變壓器、斷路器等設備的參數(shù)型式和數(shù)量然后在確定相關的保護，控制及變電所的內(nèi)部運行管理等問題。主接線不僅決定著基建投資、年運行費用和計算費用的多少而且

19、還決定著它們在多年連接運行中的運行性能。甚至將對整個網(wǎng)絡的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，4因此在合理的選擇變電所的電氣主接線是整個電網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)絡設計中最重要的工作。2.32.3 主接線的形式主接線的形式主接線是以電源和引出線為基本環(huán)節(jié)，以母線為中間環(huán)節(jié)，構成電能通道。其基本形式有兩種，一是有匯流母線；二是無匯流母線。有匯流母線的主接線，由于匯流排的存在能起到匯流和分配電能的作用，故可以在進出線數(shù)目使得整個主接線以母線為分界，分為進線部分和出現(xiàn)部分，接線簡單明了，運行方便，也較便于發(fā)展與擴展，同時還可以在一定程度上提高運行的可靠性。該類主接線形式主要有：單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設旁路

20、母線以及旁路隔離開關等接線。無匯流母線的主接線省去了母線這一環(huán)節(jié)使得整個配電裝置占地較省，但不易4發(fā)展與擴建。其主要形式有：橋形接線、發(fā)電機變壓器單元接線、變壓器線路單元接線、擴大單元接線、多邊形接線。2.3.12.3.1 單母線接線單母線接線單母線接線分單母接線和單母分段接線。單母線接線的特點是電源和供電線路連在同意母線上,其典型圖如圖 2.1 所示。 圖 2.1 單母線接線 為了便于投入和切除任何一條進出引線，在每條引線都裝有可以切除負荷電流和故障電流的斷路器。單母線接線的主要優(yōu)點：接線簡單、清晰、采用設備少，投資省，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。其缺點是不夠靈活可靠，當母線或母線

21、隔離開關發(fā)生故障檢修時，均需斷開電源造成整個所停電。單母線分段接線保留了單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，因此被廣泛應用，其典型圖如圖 2.2 所示 。當母線的中間裝設一個斷路器 qf 后，即把母線分為兩段，這樣對重要用戶可以分別接于兩段母線上的兩條線路供電，當任一段母線故障時能保證重要用戶不停電，另外，對兩段母線可以分別進行檢修而不致用戶停電。5 圖 2.2 單母線分段接線 2.3.22.3.2 雙母線接線雙母線接線雙母線接線有兩組母線，兩組母線之間用母線聯(lián)絡斷路器連接起來，每一個回路都通過一只斷路器和兩只隔離開關接到兩組母線上，其典型圖如圖 2.3

22、所示。當母線斷路器斷開時，母線一組帶電，另一組母線不帶電，帶電的稱為工作母線不帶點的稱為備用母線，正常工作時接至工作母線上的隔離開關接通接到備用母線上隔離開關斷開。雙母線接線有如下特點：（1） 正常檢修時，不會中斷對用戶的供電；（2）當修理任一回路的母線隔離開關時，只需斷開該回路；（3） 工作母線故障時，可用備用母線，使迅速恢復供電；（4） 可用母聯(lián)斷路器代替任一回路需要檢修的斷路器，只需短時停電；（5） 在個別回路需要單獨實驗時，可將該回路分出來，接至備用母線上。6圖 2.3 雙母線接線雙母線接線的主要優(yōu)點是可以在不影響供電的情況下對母線系統(tǒng)進行檢修。但是雙母線仍存在一些缺點：（1）接線較復

23、雜；（2）當工作母線故障時，在切換母線過程中仍要短時停電。2.3.32.3.3 橋形接線橋形接線橋形接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線。橋形接線的主要優(yōu)點是，高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需要三臺斷路器。內(nèi)橋接線是將兩臺斷路器接在線路上，其典型圖如圖 2.4 所示,因此線路的斷開和投入是比較方便的。當線路發(fā)生故障時僅斷開該線路的斷路器，而另一回線路和兩臺變壓器仍可繼續(xù)工作。但是，當一臺變壓器故障時，將斷開與變壓器相連的兩個斷路器，使一回路退出工作。因此，這種接線使用于較小容量的變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長故障率較高的情況。外橋接線也只適用于較小容量的變電所，其典型圖如圖 2.5 所示,并且變壓

24、器的切換較頻繁或線路較短，故障率較低的情況。此外，當線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線?？偲饋碚f，橋形接線的可靠性不是很高，有時也需要用隔離開關作為操作電器，7但由于使用電器少、布置簡單、造價低，而被廣泛應用。圖 2.4 內(nèi)橋接線 圖 2.5 外橋接線 2.3.42.3.4 多角形接線多角形接線多角形接線是將個斷路器互相連接構成閉合的環(huán)形。多角形接線按角的多少分三角形接線和四角形接線等,其典型圖分別如圖 2.6 和圖 2.7 所示。圖 2.6 三角形接線 圖 2.7 四角形接線8這種接線方式所用斷路器數(shù)目等于回路數(shù)。它的優(yōu)點是投資少，可靠性、靈活性高，占地面積小。其缺點是任一臺斷路器檢修時都

25、需要開環(huán)運行，每一進出線回路都連接著兩臺斷路器，每一臺斷路器又連接兩條回路，因此給 電路選擇帶來困難，并使繼電保護整定復雜化，而且不易擴建。綜上對幾種主接線優(yōu)缺點的分析比較，在本 35kv 變電所的設計中，從經(jīng)濟合理、安全、可靠、檢修方便等方面考慮，35kv 母線采用單母線接線，10kv 母線采用單母線分段接線。其主接線圖參見附錄 1。93 3 短路計算短路計算3.13.1 短路的種類短路的種類短路的種類可分為：三相短路，兩相短路，單相接地短路，兩相不同接地點短路，幾種短路類型中，只有三相短路是對稱短路，其余的都是不對稱短路。53.23.2 短路的原因及后果短路的原因及后果3.2.13.2.1

26、 短路的原因：短路的原因：（1）電氣設備及載流導體因絕緣老化或遭受機械損傷或因雷擊過電壓引起絕緣損壞；（2）架空線路因大風或?qū)w覆冰引起電桿倒塌或因鳥獸跨接裸露導體；（3）電氣設備因設計，安裝及維護不良所致的設備缺陷引發(fā)的短路；（4）運行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作。3.2.23.2.2 短路的后果：短路的后果：（1）設備遭到破壞，在短路處常常發(fā)生電弧燒毀電器設備；（2）電壓嚴重降低，對用戶生產(chǎn)生活影響極大；（3）電力系統(tǒng)穩(wěn)定遭到破壞；（4）不對稱短路所產(chǎn)生的零序電流，會嚴重影響通信線路工作，并且損壞設備及造成人身安全。3.33.3 短路計算的目的短路計算的目的短路電流計算的目的，就在于通過計

27、算掌握短路電流的大小和變化規(guī)律，選取適當?shù)碾姎庠O備、配置合理的繼電保護裝置，以使在短路發(fā)生時使損失降低到最小范圍內(nèi)，保證電力系統(tǒng)的正常運行。所以，短路電流計算是變電所設計時不可缺6少的環(huán)節(jié)。3.43.4 變電所短路的計算變電所短路的計算 當設計的變電所發(fā)生三相短路時，其次暫態(tài)、沖擊短路電流的大小和短路容量的大小。本設計的 35kv 變電所，由紅山 110kv 變電所供電，其變壓器容量為720mva，ud=10.5%.線路長 20km。（1）當 35kv 母線與 10kv 母線三相短路，計算相應數(shù)據(jù)。 此短路情況可認為是無限大功率短路，取 sd=100mva，uav=37kv當 35kv 母線短

28、路時；線路： xl*= 0.4*20*100/37=0.584 xt*=0.105*100/20=0.525ip=id/ xl*+ xt*=100/1.732*35*(0.584+0.525)=1.487ka10ish=kshipm=ksh*1.414ip=2.246kaish=2.55ip=3.792ka 短路功率：s=1.732*37*ip=95.29mva當 10kv 母線短路時；變壓器 t：xt*=6.25/100 * 100/1250 *1000=5x* =0.584+2.5+0.525=3.609ie*= 1/ x*=0.277ie= ie*i=0.277*100/1.732*10

29、.5=1.523kaish=kshipm=2.67*ie=4.067kaish=1.61*ie=2.452ka短路功率：s=100*0.277=27.7mva（2）當發(fā)生單相短路時，其短路電流的計算當 10kv 母線發(fā)生單相短路時。變壓器 t： x1=x2=x0=6.25/100 *100/1.25=5 線路： x1=x2=0.4*20*100/10=8 x0=2x1=16復合網(wǎng)中：x1=5+8=13 x2=5+8=13 x3=5+16=21ika1=ika2=ika3=100/1.732*10/13+13+21=0.13ka短路點： i=3ika1=0.39ka3.53.5 短路電流計算在繼

30、電保護的應用短路電流計算在繼電保護的應用在繼電保護設計中，主要是變壓器和線路的保護，其保護方式是過電流保護 和電流速斷保護。假設如圖在 k1、k2、k3短路，已知：系統(tǒng)最大運行方式標幺阻抗為 4.5 最小運行標幺阻抗為 5。變壓器 t1、t2為 st1=st2=1250kva，uk1%=uk2%=6. 25%所用電流互感器便比為 200/5，取基準容量為 sb=100mva。 運行方式斷路器 5 時通時斷。 則：11（1）變壓器標幺阻抗為 xt1*=xt2*= uk1%sb/ st1=5（2）短路電流計算當斷路器 5 合閘時，在最小運行方式時，變壓器低壓側(cè)三相短路，流過變壓器t1、t2的電流值

31、分別為 ik1、ik2因 xt1*=xt2*所以：ik1= ik2= ik/2 ib/ /x*=219.949(a)當斷路器斷開，在系統(tǒng)最大運行方式下，變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路時短路電流為：ik1= ib/ x*=347.289(a)（3）變壓器速斷保護計算。動作電流整定計算原則：系統(tǒng)最大運行方式下斷路器 5 斷開時，變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路，速斷保護不動作。保護的一次動作電流值： i1=krel*iklmax=1.3*347.289=451.475(a) 繼電器動作電流： i1j=i1/nta kjx= =krel*kjx* iklmax/nta=40.745/40=11.287(a)式中：

32、krel可靠系數(shù)取 1.3； kjx 接線系數(shù)取 1； nta電流互感器變比 200/5； iklmax低壓側(cè)最大三相短路流。靈敏度校驗，按保護安裝處發(fā)生短路時， （k2 點短路）最小短路電流校驗。斷路器合閘狀態(tài) ksen=ik3min(安裝)/i1 ik3min(安裝)=0.866*ib/xxtmin=571.387(a) ksen=571.387/451.475=1.32保護合乎標準。假設 10kv 母線短路，最大短路容量為 100mva，最小短路容量為 50mva，電流互感器變比為 200/5 。 取基準容量 sb=100mva,基準電壓 ub=10.5kv,基準電流為5.5ka。系統(tǒng)阻

33、抗 xxtmax=1;xxtmin=2。則當 10kv 母線短路時；最大運行方式的三相短路電流為： i1=ib/xxtmax=5.5/1=5.5（ka）最小運行方式下的三相短路電流： i2= ib/ xxtmin=5.5/2=2.75（ka）最小運行方式時的兩相短路電流： i2=3/2*i2=0.866*2750=2381.5（a）定時限電流保護整定計算；保護一次動作電流的整定：i=krelkzqile/kre=1.2*3*65.25/0.85=276.35 (a)繼電器動作電流：i=276.35/40=6.909(a)靈敏校驗：ksen=2381.5/276.35=8.62由上計算可知，靈敏

34、度可以達到設計要求。134 4 主設備選型主設備選型4.14.1 主變壓器的選擇主變壓器的選擇主變壓器在電氣設備投資中所占比例較大,同時與之想適應的配電裝置,特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大,因此主變壓器的選擇對變電所的技術經(jīng)濟影響很大.主變壓器的選擇主要從臺數(shù)、容量及容量三方面確定。主變壓器的單臺容量可以作的很大，而且單位容量的造價(元/kva)隨著單臺容量的增加而降低。因此減少變壓器的臺數(shù)提高單臺容量可以降低變壓器本題投資。由于變壓器臺數(shù)的減少，與之配套的配電設備也相應減少，并使配電結(jié)構簡化，布置清晰，占地面積，施工工作量減少，從而取得顯著的技術經(jīng)濟效益。變壓器容量選擇時，采用的

35、基本原9 , 8則：在電力系統(tǒng)正常運行與檢修狀態(tài)下，以具有一定持續(xù)時間的日負荷選擇主變壓器的額定容量，日負荷持續(xù)時間很短的部分可由變壓器的過載滿足；并聯(lián)運行的主變壓器以隱備用作為事故備用，只要求短時保持原有傳輸容量并應計及變壓器的短時過負荷能力；主變壓器檢修時間間隔很長，檢修時間很短，合理作好檢修與運行調(diào)度。因此，在本設計中，主變壓器可以選擇 2 臺，以相互備用；其容量確定為1250kva（以三胡全鄉(xiāng)的日負荷最高利用率 1000kw） 。主變壓器的形式一般選擇 s9型有載調(diào)壓變壓器。在本設計中，就是選擇此種變壓器，此變壓器的特點：結(jié)構新穎、損耗低、體積小、抗短路能力強。主變壓器的參數(shù)如表 4.

36、1表 4.1 主變壓器的參數(shù) 4.24.2 隔離開關的選擇隔離開關的選擇在選擇隔離開關時，應注意所選的隔離開關的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)的額定電壓；額定電流不小于流過隔離開關的最大長期負荷電流；隔離開關允許的 動穩(wěn)定電流值，不小于流過隔離開關的最大三相短路沖擊電流；隔離 開關允許的10s 熱穩(wěn)定電流發(fā)熱量，不小于隔離開關流過最大三相或兩相短路電流時，在其流過時間內(nèi)的發(fā)熱量。 4.34.3 高壓斷路器選擇高壓斷路器選擇斷路器的額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)的額定電壓；額定電流不小于流過斷路器長期最大負荷電流；斷路器的允許切斷電流，不小于流過斷路器的最大三相短路額定容量1250kva相 數(shù)3額定電壓

37、35kv/10.5kv頻 率50hz額定電流20.62a/68073a聯(lián)絡組標號y d1114次暫態(tài)電流；允許的切斷容量，不小于流過斷路器的最大三相短路次暫態(tài)容量；允許的動穩(wěn)定電流，不小于流過斷路器的最大三相沖擊電流；允許 ts 熱穩(wěn)定電流的發(fā)熱量 不小于最大三相或兩相短路電流在流過斷路器時間內(nèi)的發(fā)熱量。因此，本設計中選擇 sf6 斷路器。表 4.2 隔離開關與高壓斷路器參數(shù)設備型號額定電壓（kv）額定電流（a）額定斷路電流（ka）動穩(wěn)固電流（ka）熱穩(wěn)固電流（ka）隔離開關（1）gw535356304016隔離開關（2）gw1101020095高壓斷路器（1）lw8353516006.363

38、25高壓斷路器（2）lw310104006.3166.34.44.4 電流互感器選擇電流互感器選擇在電流互感器選擇時，從安裝地點和安裝方式確定其型式；為了保證測量儀的準確度，選擇的互感器的準確登基應不低于所供測量儀表的準確等級；電流互感器一次回路的額定電流應不小于其 長期通過的最大負荷電流，額定電壓不小于安裝地點電網(wǎng)的額定電壓；為了保證互感器的準確等級，其二次側(cè)所接負荷的容量應不大于所規(guī)定的額定容量；流過其的最大三相短路沖擊電流與電流互感器原邊額定電流振幅之比，不大于動穩(wěn)定倍數(shù)，其最大三相或兩相短路電流發(fā)熱量不大于允許發(fā)熱量。4.54.5 電壓互感器選擇電壓互感器選擇電壓互感器應根據(jù)安裝地點和

39、使用條件選擇形式，其準確等級的選擇與電流互感器相同，為了保證電壓互感器的安全和在規(guī)定準確等級下運行，當電網(wǎng)電壓在正負 10un 范圍內(nèi)波動時則原邊電壓 u1 應滿足 1.1unu10.9un；其二次側(cè)額定電壓必須與所選擇的儀表和繼電器電壓線圈的相一致。由以上選擇條件，在本設計中選擇 lbj10 電流互感器，jdx10 電壓互感器。4.64.6 母線的選擇母線的選擇變電所母線的選擇主要從材料、截面形狀、截面積大小；校驗母線的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定方面選擇。母線的材料主要有銅、鋁、鋼。銅的電阻率較低，機械強度大，15抗腐蝕性強，但儲量不多，價格較貴；鋁的電阻率低，重量輕，而且儲量多，價格便宜；鋼的電阻率大

40、，而且在交流電路中會產(chǎn)生很大的渦流損耗和磁滯損耗。母線的截面形狀可分為矩形、圓形、絞形圓形。矩形母線多用于屋內(nèi)裝置，圓形多用于屋外裝置，絞形圓形是圓形的改進，其耐張性能比圓形好，而且機械強度較大，因此，本設計中母線采用絞形圓形的鋼芯鋁絞線。母線截面選擇有兩種選擇方式：一是按最大長期工作電流選擇；二是按經(jīng)濟電流密度選擇。本設計按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面，以三胡 35kv 變電所為背景資料，通過實際調(diào)查和負荷計算，結(jié)合本設計，母線的截面積選擇為 150mm。165 5 配電裝置配電裝置配電裝置是電氣一次接線的工程實施。選擇安裝場地，布置設備每個設備的固定，設備之間的連接。電纜溝道及運輸路的分布等問

41、題對完成一次接線并使之具有優(yōu)良的技術經(jīng)濟性影響很大。配電裝置的設計要安全可靠；在符合規(guī)律規(guī)定的10條件下與國家經(jīng)濟發(fā)展相同步，改善運行與檢修條件；防震防污；考慮擴建；節(jié)省投資，減少占地。5.15.1 配電裝置的安全凈距配電裝置的安全凈距為了安全可靠，高壓配電裝置規(guī)定了屋內(nèi)外配電裝置的安全凈距，所為安全凈距以保證不放電的條件。該級電壓所允許的在空氣中的物體邊緣最小電氣距離。對于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間隔距離中，最基本的是帶電部分對接地部分之間暖和不同相帶電部分之間的最小安全凈距 a1 和 a2 值，在這一距離下無論是正常最高工作電壓或者出現(xiàn)內(nèi)外部過電壓，都不會是空氣間隙擊穿。a 值的大小

42、與11電極的形狀、沖擊電壓波形、過電壓及其保護水平和環(huán)境溫度等因素有關。在配電裝置中，確定帶電導體之間和導體對接地構架之間的距離時應該考慮減少相間短路時的電動力；減少大電流導體附近的鐵磁物質(zhì)的發(fā)熱?？紤]建筑和安裝施工的不正確以及帶電檢修等因素。5 52 2 配電裝置的形式配電裝置的形式配電裝置的形式有屋外和屋內(nèi)配電裝置。5.2.15.2.1 屋外配電裝置屋外配電裝置根據(jù)電氣設備和母線的布置高度，可分為低型、中型、半高型和高型。中型母線其特點是三組母線高度相同，母線下方不安裝斷路器，電流互感器等設備。將斷路器，電流互感器移至相鄰的母線下方，則需將該組母線升高，就構成半高型。將斷路器，電流互感器移

43、至旁路母線的下方，同時將兩組工作母線重疊布置，就構成高型。采用半高型和高型可以節(jié)約用地，但構架材料消耗較多，特別是檢修、巡視不便，因此，在非土地特別緊張的情況一般不采用。屋外配電裝置的特點：土建工程量及費用較小，建設周期短；擴建方便；相鄰設備間距大，便于帶電作業(yè)；占地面積大；受外界氣候影響，設備運行條件差。5.2.25.2.2 屋內(nèi)配電裝置屋內(nèi)配電裝置屋內(nèi)配電裝置的特點 是將母線，隔離開關，斷路器等電氣設備上下重疊布置在屋內(nèi)，因此可以改善運行和檢修條件，同時，由于此裝置布置緊湊，可以大大縮小占地面積。屋內(nèi)配電裝置不受外界條件的影響，其特點：占地面積??；維護、巡17視和操作不受氣候條件影響；污穢

44、腐蝕，氣體對電器設備影響小，維護簡便；房屋建筑投資大。隨著電壓的升高，配電裝置所占空間加大，因此在采用普通開關電器情況下限用于較低電于等級。綜上對 屋內(nèi)和屋外配電裝置的分析可知，戶外布置的小型化農(nóng)村變電所，接線簡單，建設規(guī)模較小，二次保護設置簡化，土建控制室面積小，變電所總的土建建筑面積也小，土建施工建設周期短，只需約一個月。由于變電所采用了技術先進、性能可靠、安裝方便的電氣設備，使得電氣安裝快捷方便，約需 20 天，因而建設周期大為減少?？傊?，戶外布置的小型化農(nóng)村變電所建設周期短、施工組織簡單，適用于農(nóng)網(wǎng)建設要求時間短、農(nóng)村電網(wǎng)迅速發(fā)展的需要。結(jié)合本設計電壓等級和地理特點，本設計采用屋外中型

45、配電裝置，其圖見附錄 2。186 6 過電壓與防雷設計過電壓與防雷設計6.16.1 過電壓的產(chǎn)生和分類過電壓的產(chǎn)生和分類電力系統(tǒng)運行中由于雷擊，操作開關設備不規(guī)范及參數(shù)配合不當使電力系統(tǒng)中的某部分電壓升高，超過電氣設備的額定電壓，從而形成過電壓。其危害是使12電氣設備絕緣造成損壞，影響電氣設備的可靠運行，危及電力系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)。過電壓的分類見表 6.1。表 6.1 過電壓分類直擊雷過電壓感應雷擊過電壓大氣過電壓雷電波侵入過電壓電容器組操作容性負載過電壓空載長線路空載變壓器電抗器電動機操作感性負載過電壓真空斷路器操作過電壓諧振引起的過電壓并列或解列過電壓負載的投入與切除it 系統(tǒng)發(fā)生接地故障

46、引起對地電壓升高tn 系統(tǒng)或 tt 系統(tǒng)中性線開路引起對地電壓升高低壓系統(tǒng)相導體與中性導體間的短路時中性線對地電壓升高低壓系統(tǒng)故障相的接地故障電壓不超過 50v，非故障相對地電壓升高工頻過電壓高壓系統(tǒng)接地故障電壓竄入低壓側(cè)（高壓為接地系統(tǒng)，變電所內(nèi)一個接地系統(tǒng)） 。當切斷時間大于 5 s 時，允許的工頻過電壓u0+250 v ；當斷時間小于或等于 5 s 時，允許的工頻過電壓u0+1200 v 。19電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的大氣過電壓以波的形式在系統(tǒng)中傳播，它波及大批電網(wǎng)中有電磁連接的元件，對其絕緣造成損壞，嚴重時造成擊穿。所以，在過電壓保護與防雷設計中，不僅對直擊雷進行保護，還要防止侵入波危害的保護

47、措施。6.26.2變電所的防雷設計原則變電所的防雷設計原則 變電所防雷保護的目的就是防止雷電過電壓侵入電氣設備,并應采取相應措施盡可能做到對電氣設備不致造成損害的程度。因此,變電所的防雷設計應做到設備先進、保護動作靈敏、安全可靠、維護試驗方便，在此前提下，力求經(jīng)濟合理的原則。 136.36.3變電所主要防雷設備變電所主要防雷設備 防止雷電直擊的主要設備有避雷針、避雷線；防止雷電波沿架空線路侵入電氣設備和建筑物內(nèi)部的主要設備有避雷器等。避雷針有單支、多支，等高和不等高之分；避雷器有閥型避雷器和金屬氧化物避雷器等。 6.46.4 變電所的防雷設計變電所的防雷設計6.4.16.4.1 35kv35k

48、v 進線段的防雷設計進線段的防雷設計 變電所防止雷電直擊線路的措施是安裝避雷線；根據(jù)線路的負荷性質(zhì)、地形地貌特點，該地區(qū)雷電活動的強弱以及土壤電阻率高低等情況，合理選用。對于15,1435kv 送電線路不宜沿全線架設避雷線，通常采用的方法是在變電所的進線段架設12km 的避雷線。 單根避雷線的保護范圍應按下列公式確定： 當 hxh/2 時，rx=0.47(h-hx)p 式中 hx-被保護物的高度，m h-避雷線(針)的高度，m rx-每側(cè)保護范圍的寬度，m p-高度影響系數(shù)，當 h30m，p=1；當 30h120m，p=5.5h (2) 當hxh/2 時，rx=(h-1.53hx) p 桿塔避

49、雷線對邊導線的保護角，一般采用 2030。避雷線常用 gj-50、70mm2等型號鋼絞線作架空避雷線。 6.4.26.4.2變電所防雷設計變電所防雷設計 防止雷電直擊的主要設備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置等組成。 避雷針位置的確定，是變電所防雷設計的關鍵步驟。首先應根據(jù)變電所設備平面布置圖的情況而確定，避雷針的初步選定安裝位置與設備的電氣距離應符合各種規(guī)程規(guī)范的要求，初步確定避雷針的安裝位置后，再根據(jù)下列公式進行計算，校驗是否在保護范圍之中。 20（1）單支避雷針在地面上的保護半徑應按下式計算： r=1.5h 式中 r-保護半徑，m （2） 單支避雷針在被保護物高度 hx水平上的

50、保護半徑應接下式計算： 當 hxh/2 時，rx=(h-hx) p=hap 式中 rx-避雷針在 hx水平面上的保護半徑，m ha-避雷針的有效高度，m 當 hxh/2 時，rx=(1.5h-2hx) p （3） 兩支等高避雷針保護范圍確定方法： 兩針外側(cè)的保護范圍應按單支避雷針的計算方法確定，兩針間的保護范圍應按下式計算： ho=h-d/7p 式中 ho-兩針間保護范圍上部邊緣最低點的高度，m； d-兩支避雷針間的距離，m 兩針間 hx水平面上保護范圍的一側(cè)最小寬度按下式計算： bx=1.5(ho-hx) 式中 bx-保護范圍的一側(cè)最小寬度，m 當 d=7hap 時，bx=0。 求得 bx后

51、，即可確定兩針間的保護范圍。在本設計的 35kv 變電所，其占地面積大約 120m2，半徑大約為 11m，中型屋外配電裝置大約為 6m.假設所選單只避雷針 其高為 24m，則在地面上的保護半徑有上式得 16m,在保護物高度水平面上的保護半徑為 18m(p 值為 1)。因此，只需裝設一只獨立的避雷針在變電所合適的地方，就可以防護直擊雷產(chǎn)生的過電壓對電氣設備造成的損壞。6.4.36.4.3 35kv35kv 和和 10kv10kv 母線以及主變壓器防雷設備的選擇母線以及主變壓器防雷設備的選擇 根據(jù)電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程的要求，變電所的每組母線上，都應安裝避雷器，作為防止高壓雷電波沿架空線路

52、、設備侵入變電所的最主要措施。在母線防雷設備選擇上應盡量按以下三個方面選擇： (1) 按額定電壓選擇：避雷器的額定電壓必須大于或等于安裝處的電網(wǎng)額定電壓。 (2) 按工作環(huán)境溫度選擇：選擇工作環(huán)境溫度在-40至+40之間，適用高寒、高溫工作環(huán)境設備。 (3) 應首先采用高新技術產(chǎn)品，并有一定可靠運行記錄的新產(chǎn)品。選用通流能力強，工頻續(xù)流小，放電時間短，穩(wěn)定性高，殘壓低的避雷器。 氧化鋅金屬氧化物避雷器是當前高新技術應用的代表性產(chǎn)品，具有良好的電氣絕緣性能、防潮、抗老化性能。同時還具有使用壽命長，試驗周期長，運行維16護費用低，體積小、重量輕等優(yōu)點。是當前農(nóng)網(wǎng)新建工程中使用較多的避雷器之一。21

53、結(jié)合上面的三個方面，在本設計中在 35kv 和 10kv 母線上安裝氧化鋅避雷器，在主變壓器上也安裝氧化鋅避雷器。 7 7 接地網(wǎng)設計接地網(wǎng)設計接地裝置是保證變電所內(nèi)人身和設備安全的重要設施，因此必須重視對接地裝置的設計工作。接地方式主要有中性點不接地，經(jīng)低電阻接地，經(jīng)諧振接地。中性點不接地實際上是集中于電力變壓器中性點的等值電容接地的，其零序阻抗多為一有限值，而且一定是常數(shù)，此時系統(tǒng)的零序阻抗呈容性，因接地程度系數(shù) k0， u 可能高于相電壓，故非故障相的工頻電壓略微高過線電壓。對于中壓網(wǎng)來說，17中性點經(jīng)低電阻接地的最終出發(fā)點是為了限制接地過電壓，低電阻接地方式可以避免不接地方式中弧光接地

54、過電壓的產(chǎn)生，同時由于增大了故障線路的接地電流，使得故障選線可以很方便的實施進而實現(xiàn)快速跳閘，故障線路不需要長時間承受過電壓，降低了絕緣水平。諧振接地系統(tǒng)即中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，因為消弧線圈是一種補償裝置，所以又稱為補償裝置，消弧線圈是一種鐵心帶有空氣間隙的可調(diào)電感線圈，它裝設于配電網(wǎng)的中性點，瞬間單相接地故障可經(jīng)消弧線圈消除，保證系統(tǒng)不斷電；永久單相接地故障時消弧線圈動作時維持系統(tǒng)運行一定的時間，可使運行部門有足夠的時間啟動備用電源和轉(zhuǎn)移負荷，而且可以有效避免接地過電壓，對全網(wǎng)電力設備起保護作用。 7.17.1 接地網(wǎng)的一般要求和接地范圍接地網(wǎng)的一般要求和接地范圍 7.1.17.1

55、.1 要求主要有以下幾點：要求主要有以下幾點：（1）為保證人身安全，所有的電氣設備，都應裝設接地裝置，并將電氣設備外殼接地。設計中首先應利用各類自然接地體。 （2）一般應將各種不同用途和不同電壓的電氣設備使用一個總的接地裝置。接地裝置的接地電阻，應滿足其中接地電阻最小的電氣設備要求。 （3）電氣設備的人工接地體應盡可能在電氣設備所在地點附近對地電壓分布均勻，一般應采用環(huán)形接地體。 （4）設計接地裝置時，應考慮到一年 4 季中，均能保證接地電阻的要求值。 7.1.27.1.2接地范圍接地范圍 變電所中電氣設備的下列金屬部分均需接地： （1）變壓器、電器和照明器具等的底座和外殼； （2）設備的傳動

56、裝置；（3）互感器的二次繞組； 22（4）配電屏、保護屏、計量屏、電源屏與控制屏的框架； （5）配電裝置的金屬構架和鋼筋混凝土架構以及靠近帶電部分的金屬圍欄； （6）電力電纜的電纜接頭、電纜終端的外殼以及電纜的外皮和鋼管電纜的鋼管等； （7）電纜的外皮； （8）避雷器、保護間隙和避雷針的接地端。 7.27.2 接地電阻接地電阻在電力設備接地設計技術規(guī)程(sdj879)中對接地電阻值有具體的規(guī)定,一般不大于 0.5。在高土壤電阻率地區(qū),當接地裝置要求做到規(guī)定的接地電阻在技術經(jīng)濟上極不合理時,大接地短路電流系統(tǒng)接地電阻允許達到 5,但應采取措施,如防止高電位外引采取的電位隔離措施,驗算接觸電勢,跨

57、步電壓等。根據(jù)規(guī)程規(guī)定,主要是以發(fā)生接地故障時,接地電位的升高不超過 2000v 進行控制,其次以接地電阻不大于 0.5 和 5 進行要求。接地電阻是指接地體與大地之間的電阻，其阻19,18值不宜過大也不宜過小。因此，在設計過程中，需要用接地電阻測量儀測出接地電阻的大小。從安全運行的角度出發(fā)，一定要使接地電阻符合要求。7.37.3接地短路電流的計算值接地短路電流的計算值 在計算小接地電流系統(tǒng)的接地電阻時，其接地短路電流 ijd，用以下方法確定： （1）在中性點經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)中，計算電流應采取以下數(shù)值： 當變電所有消弧線圈時，計算電流等于消弧線圈額定電流的 125%； 當變電所不接消弧線圈

58、時，計算電流按切斷系統(tǒng)最大一臺消弧線圈時，在此電網(wǎng)中可能發(fā)生的剩余接地短路電流來計算，但不得小于 30a。 （2）在中性點不接地的網(wǎng)絡中計算電流采用單項接地電容電流，可按下式計算： ijd=u(35ll+lj)/350(a) 式中u-網(wǎng)絡線電壓，kv ll-電纜線路長度，km lj-架空線路長度，km （3）計算接地短路電流，應按運行中可能發(fā)生最大接地短路電流的接線方式確定。 7.47.4接地網(wǎng)的布置接地網(wǎng)的布置 全國大部分地區(qū)變電所的接地網(wǎng)，無特殊情況，一般均可采用棒形和帶形接地體聯(lián)合組成的接地裝置。對于不同的土壤電阻率，可分別采用不同的接地裝21,20置，一般的要求及布置方式為： 23（1

59、）土壤電阻率 3104cm 時，因電位分布衰減較快，應采用以棒形垂直接地體為主的棒帶接地裝置。 （2）土壤電阻率 31045104cm 時，因電位分布衰減較慢，應采用以水平接地體為主的帶棒接地裝置。 （3）所有的接地裝置應埋設于凍土層以下，一般埋設深度不小于 0.6m。盡量利用固定電纜支、吊架用的預埋鐵件作為屋內(nèi)接地干線。 （4）接地裝置的敷設方式：圍繞屋外配電裝置、控制室及其它需要裝設接地網(wǎng)的建筑物敷設環(huán)形接地網(wǎng)；各接地網(wǎng)之間的相互連線不應少于 2 根；接地網(wǎng)外緣的各角應做成圓弧形。 （5）接地體：一般選用505 鍍鋅角鋼、120 鍍鋅圓鋼和405 鍍鋅扁鋼，角鋼長度為 25m；水平敷設的接

60、地體采用圓鋼或扁鋼，垂直敷設的接地體可以采用角鋼和圓鋼；為減少接地體間的屏蔽作用，接地體之間的距離不應小于 3m。 7.57.5避雷針和避雷器的接地避雷針和避雷器的接地 （1）一般應采用垂直接地體做避雷針和避雷器的集中接地，以加強散泄雷電流的作用。 （2）獨立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)的地中距離要求不小于 5m；配電裝置構架上的避雷針應與接地網(wǎng)相連，并在其附近裝設集中接地裝置。 （3）獨立避雷針及其接地裝置與道路或建筑物出入口的距離應大于 3m；從避雷針與接地網(wǎng)連接處到變壓器或 35kv 及以下設備與接地網(wǎng)連接處的接地體長度不能小于 15m。 7.67.6接地裝置的計算接地裝置的計算 對于大多數(shù)