畢業(yè)設(shè)計(jì)-110kV變電站設(shè)計(jì).doc

*大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 110kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 函 授 站 學(xué)生姓名 專 業(yè) 自動化 層 次 本 科 年 級 指導(dǎo)教師 *大學(xué)年 月 日摘 要本畢業(yè)設(shè)計(jì)為110kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括：變壓器容量和主接線方式的選擇；最大短路電流計(jì)算；一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。變電站作為電力生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起著電壓變換和電能分配的樞紐作用，其電氣一次主接線形式直接決定著電力網(wǎng)的電壓變換和電能分配。本論文較好的應(yīng)用了變電站設(shè)計(jì)基本理論知識，針對110kV高壓配電變電站的基本特征，在仔細(xì)分析原始資料的基礎(chǔ)上，確定了該站的一次主接線形式，能夠充分保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。短路電流計(jì)算及設(shè)備選擇校驗(yàn)保證了變電設(shè)備應(yīng)用的安全穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：變電站，電力系統(tǒng)，設(shè)計(jì)AbstractThe contents of this project is about the 110kV substation. The main programmers have the electrical main lines choice , the short-circuits calculation and one-dimension equipmentss verification selection.The substation is the electrical productions crucial sector , its impact is to transform the voltage and allocate the electric power. The substations one-dimension electrical main line directly determine the voltages transform and the electric powers allocation. This article takes the 110kV substations basic feature as pedestal and apply the theory learning of substations design to assay primitive datum and undertake the electric systems secure and equable operation.The short-circuits calculation and the equipmentss verification undertake the security, stability and economics for the transforming electric power facilitiess applyment.KEYWORDS: Substation, Electrical power system ,Design目 錄摘 要1Abstract2目 錄3第1章設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料及設(shè)計(jì)內(nèi)容51.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料51.2設(shè)計(jì)內(nèi)容5第2章電氣主接線設(shè)計(jì)62.1主變壓器的選擇62.2斷路器的選擇62.3一次主接線選擇6第3章短路電流計(jì)算93.1計(jì)算說明93.2計(jì)算條件93.3計(jì)算等值電抗93.4繪制系統(tǒng)等值阻抗圖103.5計(jì)算變電站110kV設(shè)備承受最大短路電流103.6計(jì)算10kV系統(tǒng)承受最大短路電流10第4章一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)124.1選擇的主要原則124.2斷路器的選擇與校驗(yàn)124.3隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)144.4硬母線的選擇與校驗(yàn)154.510kV支持絕緣子選擇與校驗(yàn)174.610kV穿墻套管選擇與校驗(yàn)174.7其它設(shè)備參數(shù)選擇17第5章屋內(nèi)外配電裝置的確定195.1對配電裝置的基本要求195.2屋外配電裝置的確定195.3屋內(nèi)配電裝置的確定20第6章變電站防雷保護(hù)216.1防雷保護(hù)的必要性216.2避雷針的設(shè)置216.3防雷保護(hù)范圍計(jì)算216.4避雷器保護(hù)22結(jié) 論24致 謝25參考文獻(xiàn)26附錄1（譯文）27附錄2（原文）29第1章 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料及設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料變電站建設(shè)規(guī)模：110kV 地區(qū)變電站（低壓側(cè)為10kV）該 地 區(qū) 負(fù) 荷：夏季 Smax=90MVA cos=0.75 Smin=75MVA cos=0.8冬季 Smax=70MVA cos=0.85 Smin=50MVA cos=0.9利 用 小 時(shí) 數(shù)：5400小時(shí)/年進(jìn) 線 回 路 數(shù)：110kV四回環(huán) 境 條 件：海 拔： 60米年雷暴日數(shù)： 25個(gè)月均最高溫度： 32歷史最高溫度： 42歷史最低溫度：191.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)只作電氣部分一次系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)，不作施工設(shè)計(jì)和土建設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)范圍包括：確定電氣一次主接線、確定電氣布置原則、短路電流計(jì)算、主導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)、防雷保護(hù)系統(tǒng)。第2章 電氣主接線設(shè)計(jì)變電站電氣一次主接線是整個(gè)電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式。電氣一次主接線的形式，直接關(guān)系到全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，主接線設(shè)計(jì)形式的合理與否還關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)能否安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。2.1 主變壓器的選擇為了保證供電的可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺主變壓器，當(dāng)其中一臺檢修或故障停運(yùn)時(shí)，另一臺變壓器可以保證70%重要用戶的供電。在負(fù)荷較輕時(shí)，可以一臺變壓器處于熱備用狀態(tài)，另一臺變壓器帶全部負(fù)荷。主變壓器的容量按照未來10年的發(fā)展規(guī)劃，并考慮變壓器正常運(yùn)行和事故時(shí)過負(fù)荷能力，接照重要用戶最大負(fù)荷70MVA計(jì)算，對裝兩臺變壓器的變電站每臺變壓器額定容量一般選為： Sn=0.7Pm=0.770MVA=49MVA。據(jù)此本站主變額定容量選作Sn=50MVA。變壓器型式為三相式雙繞組自冷變壓器。為了提高供電電壓質(zhì)量，采用有載調(diào)壓變壓器。2.2 斷路器的選擇考慮到變電站的綜合自動化程度提高以及無人值班需要，選用質(zhì)量較高、性能較好、關(guān)合故障電流大、維護(hù)量少的SF6斷路器或真空斷路器，本站設(shè)計(jì)110kV斷路器選用SF6型，10kV斷路器選用真空型。2.3 一次主接線選擇供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個(gè)要求?？煽啃缘目陀^衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，評估一個(gè)主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)以長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為準(zhǔn)。主接線的可靠性是由各元件的可靠性綜合，要充分考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響，在設(shè)備檢修和故障情況下，由靈活的運(yùn)行方式，保持正常運(yùn)行。主接線的靈活性主要考慮調(diào)度靈活、操作方便、檢修安全等因素，其次主接線設(shè)計(jì)還要做到經(jīng)濟(jì)合理、占地面積少、電能損耗少。2.3.1 主接線備選方案方案一：110kV側(cè)采用隔離開關(guān)分段接線，10kV側(cè)采用單母線斷路器分段接線。方案二：110kV側(cè)采用單母線斷路器分段接線，10kV側(cè)采用單母線斷路器分段接線。方案三：110kV側(cè)采用雙母線接線，10kV側(cè)采用單母線斷路器分段接線。（詳見附圖一：主接線方案比較圖）2.3.2 主接線備選方案比較評 價(jià)方案一方案二方案三高壓斷路器臺數(shù)六七七占地面積更少少多供電可靠性一般高最高運(yùn)行方式不靈活靈活更靈活檢修方便不方便方便方便保護(hù)接線簡單簡單復(fù)雜2.3.3 主接線方案確定設(shè)計(jì)本變電站主供城網(wǎng)，重要負(fù)荷較多；同時(shí)本變電站非終端變電站且高壓側(cè)對外供電，這就要求本變電站具有較高的供電可靠性。本設(shè)計(jì)選擇較適合本站情況的方案：110kV側(cè)采用單母線斷路器分段接線，10kV側(cè)采用單母線斷路器分段的接線形式，即方案二。單母線斷路器分段的主接線形式用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線引出電源供電，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器快速將正常母線和故障母線分離，保證正常段母線不間斷供電。這種接線形式運(yùn)行方式靈活，供電可靠性較高?？紤]到用電峰谷差較大以及供電電能質(zhì)量的問題，10kV側(cè)裝設(shè)兩臺電容器，以便調(diào)整力率，提高電壓質(zhì)量。10kV兩段母線各設(shè)計(jì)5條10kV出線和1臺站用變，每段母線各裝設(shè)母線PT一組。（詳見附圖二：電氣一次主接線圖）第3章 短路電流計(jì)算3.1 計(jì)算說明本設(shè)計(jì)110kV變電站其110kV部分主接線為單母線斷路器分段接線，10kV側(cè)也為單母線斷路器分段。短路電流計(jì)算應(yīng)計(jì)算最大運(yùn)行方式下、最嚴(yán)重短路故障情況下短路電流。110kV電壓等級采用雙回電源供電，但考慮上一電壓等級的環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，正常時(shí)單回運(yùn)行，以防止兩級電壓的電磁環(huán)網(wǎng)。 110kV側(cè)最大運(yùn)行方式為距離較近且系統(tǒng)母線短路容量較大的220kV變電站供電運(yùn)行的方式，此方式下發(fā)生三相短路故障情況時(shí)的短路電流最大。10kV側(cè)正常情況下分段運(yùn)行，短路電流按110kV側(cè)最大運(yùn)行方式（兩臺主變并列運(yùn)行）下，10kV側(cè)母線發(fā)生三相短路故障時(shí)的短路電流計(jì)算。3.2 計(jì)算條件1、220kV變電站110kV母線短路計(jì)算電抗Xj=0.1(基準(zhǔn)容量Sn=100MVA)2、110kV輸電線路長度L=10Km,線路電抗X=0.4/Km （假定已知條件）3、110kV變電站主變壓器參數(shù)：SN=50MVA,Ud=10.5%說明：變電站110kV開關(guān)設(shè)備承受的最大短路電流應(yīng)為主變壓器前側(cè)，發(fā)生三相短路時(shí)，10kV設(shè)備承受的最大短路電流應(yīng)為出線始端或10kV母線發(fā)生三相短路時(shí)。3.3 計(jì)算等值電抗選取系統(tǒng)基準(zhǔn)容量Sn=100MVA選取各級電壓水平的平均值為作為基準(zhǔn)電壓，即110kV系統(tǒng)UB=115kV；10kV系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓UB=10.5kV。110kV線路計(jì)算電抗：XL=LX=100.4=4XL.J=XL=4=0.03主變壓器計(jì)算電抗(折算高壓側(cè)110kV側(cè))：XTJ=Xxd=兩臺主變壓器并列運(yùn)行時(shí)計(jì)算電抗：XTJ = XTJ=0.21=0.1053.4 繪制系統(tǒng)等值阻抗圖見附圖三：短路電流計(jì)算圖3.5 計(jì)算變電站110kV設(shè)備承受最大短路電流即故障點(diǎn)處最大短路電流：計(jì)算電抗：Id=Xj=Xj+XLJ=0.1+0.03=0.13短路容量：短路電流周期分量起始標(biāo)么值：基準(zhǔn)電流：短路電流周期分量有效值：短路電流沖擊值：3.6 計(jì)算10kV系統(tǒng)承受最大短路電流UB=10.5kV SB=100MVA基準(zhǔn)電流：最大短路點(diǎn)短路電抗標(biāo)么值：Xx=Xj=0.1+0.03+0.105=0.235短路容量：短路電流周期分量起始標(biāo)么值：最大短路電流周期分量有效值：短路電流沖擊值：第4章 一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)4.1 選擇的主要原則1、 滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的要求；2、 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；3、 力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；4、 選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具體可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過正式鑒定合格，具有入網(wǎng)證明；5、 與本工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；6、 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。4.2 斷路器的選擇與校驗(yàn)4.2.1 110kV斷路的選擇與校驗(yàn)1、 系統(tǒng)電壓Un=110kV，最高工作電壓Ug=126kV2、 最大工作電流：Igmax=最大持續(xù)工作電流變壓器額定電流，考慮系統(tǒng)電壓降低5%，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的最大持續(xù)工作電流Igmax=Ie1.05Ie=變壓器額定電流Igmax=Ie1.05=276A由于本站非終端變電站，有其它110kV線路，線路端電流比較大按Igma3=2763=828A3、開斷短路容量：由短路電流計(jì)算知，110kV斷路器實(shí)際開斷短路電流周期分量有效值I=3.86KA4、最大開斷容量：根據(jù)上述參數(shù)、考慮斷路器在全站的作用地位以及設(shè)備長期運(yùn)行，選用110kV SF6型斷路器，型號為LTB145D1型，參數(shù)如下：額定工作電流：IN=3150A額定工作電壓：UN=126kV額定開斷電流：IekG=40KA額定關(guān)合電流：Ieg=100KA3秒短路電流熱效應(yīng)Qd=4800KA2S極限通過電流峰值：Imax=100KA熱穩(wěn)定校驗(yàn)：實(shí)際安裝位置3秒短路電流熱效應(yīng)最大值Qmax=tI2=33.862=44.74800 KA2S動穩(wěn)定校驗(yàn)：實(shí)際安裝位置三相短路電流沖擊值ich=2.55I=2.553.86=9.8KA斷路器極限通過電流峰值imax=100KA ichimax所以，熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定均滿足要求.4.2.2 10kV斷路器的選擇與校驗(yàn)主變10kV進(jìn)線最大工作電流：正常電壓額定負(fù)荷即斷路器最大工作電流Imax=2887A、額定工作電壓UN=10.5kV.10kV出線額定工作電流設(shè)計(jì)IN=300A考慮過負(fù)荷：額定工作電壓：UN=10.5kV.設(shè)備選擇：主變10kV側(cè)選擇：ZN28A-10/3150-40 真空斷路器。10kV出線側(cè)選擇：ZN28A-10/1250-31.5斷路器。ZN28A-10/3150-40 真空斷路器參數(shù)為：額定電壓：UN=10kV額定電流：ZN=3150A3S短路電流熱效應(yīng)值：Qd1=4800KA2S極限通過電流峰值：imax=100KAZN28A-10/1250-31.5斷路器參數(shù)：額定電壓：UN=10kV額定電流：IN=1250A3S短路電流熱效應(yīng)值：Qd1=2977KA2S極限通過電流峰值：imax=80KA校驗(yàn)：由短路電流計(jì)算知10kV母線短路電流值：I=23.43KA3S短路電流熱穩(wěn)定值：Ddj=tZ=323.432=1647 KA2S短路電流沖擊值：ichj=2.55I=23.432.55=59.7KA所以3秒短路電流熱穩(wěn)定計(jì)算值：QdjQd1 QdjQd2短路電流沖擊值：ichji1max=100KAichji2max=80KA所以，所選用兩種真空斷路器均滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。4.3 隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)4.3.1 110kV隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)主變110kV進(jìn)線最大工作電流Igmax=276A，選擇GW4-110DW型戶外高壓隔離開關(guān)參數(shù)為：額定電壓：UN=110kV額定電流：IN=1250A4S短路電流熱效應(yīng)值：Qd1=1600KA2S極限通過電流峰值：imax=50KA校驗(yàn)：短路電流熱效應(yīng)：Qdj=59.6QN =1600 KA2S短路電流沖擊值： ichmax=9.8KA ich=50KA所以，動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性均滿足要求。4.3.2 10kV隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)主變10kV側(cè)最大工作電流Igmax=2887A10kV出線側(cè)最大工作電流Igmax=315A設(shè)備選擇：主變10kV出線側(cè)選擇GN-10/3150-40型戶內(nèi)隔離開關(guān)參數(shù)：額定電壓：UN=10kV；額定電流：IN=3150A；4S短路電流熱效應(yīng)值：Qd1=6400KA2S極限通過電流峰值：imax=100KA10kV出線選擇GN-10/630-20型戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)參數(shù)：額定電壓：UN=10kV；額定電流：IN=630A；4S短路電流熱效應(yīng)值：Qd2=3969KA2S極限通過電流峰值：imax=50KA校驗(yàn)： 短路電流熱效應(yīng)：Qdj=2195 KA2SQd2Qd1 =3969 KA2S極限通過峰值電流計(jì)算值： ichmax=23.43KA ich2 Zgmax=2887A4.4.5 動穩(wěn)定校驗(yàn)固定形式：三相同一平面且水平固定相間距離：a=0.25m；固定點(diǎn)跨距l(xiāng)=1.2m短路沖擊電流峰值計(jì)算：ich=23.43KA； a a b截面系統(tǒng)計(jì)算b=1cm；h=10cm h截面系統(tǒng)計(jì)算：W=0.167bh=0.1671107=16.7cm3=1.65105m3最大情況下母線承受最大應(yīng)力：max=1.73ich10-8(Pa)其中B：抗振系數(shù)B=1；iCH：短路電流沖擊值max =10-8=3.8106Pa=137106Pa 所以，動穩(wěn)定性滿足要求.。4.5 10kV支持絕緣子選擇與校驗(yàn)選用設(shè)備型號：ZN-10/8型額定電壓：UN=10kV；抗彎破壞力：F允=8000N 最大沖擊電流對應(yīng)破壞力：選取最大受力絕緣子最大可能間距：L1=1.2m；L2=1.2m；相間距離a=0.25m則：Fmax=10-7=80.4N8000N所以滿足動穩(wěn)定需求.4.6 10kV穿墻套管選擇與校驗(yàn)根據(jù)計(jì)算電流：主變10kV進(jìn)線穿墻套管選用CC-10/3000型，f1允=12500N10kV出線穿墻套管選用CC-10/600型，f2允=7500N校驗(yàn)：短路沖擊電流最大機(jī)械力：fmax =1.73icj210-1 =1.7323.43210-1 =332.4N f2允=7500N所以滿足動穩(wěn)定要求。4.7 其它設(shè)備參數(shù)選擇1、主變110kV側(cè)進(jìn)線軟導(dǎo)線，最大持續(xù)工作電流：Zgmax=276A，選用LGJ-240/30，鋼芯銅導(dǎo)線即滿足要求；2、主變高壓側(cè)CT選用LB6-110W-300/5型戶外SF6電流互感器；3、主變10kV側(cè)CT，選用LDJ-10，3000/5型戶內(nèi)干式電流互感器；4、10kV出線選用LZZBJ-10，400/5型干式電流互感器；5、110kV電壓互感器選用：YJD/10 電容式電壓互感器；6、10kV電壓互感器選用：JDF-10。第5章 屋內(nèi)外配電裝置的確定配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循上級頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修、施工方面的要求，合理制訂布置方案和選用設(shè)備，積極慎重地采用新布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。5.1 對配電裝置的基本要求1、配電裝置的設(shè)計(jì)、建造必須貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)方針，在滿足技術(shù)條件下，因地制宜，經(jīng)濟(jì)合理；2、保證運(yùn)行的可靠性。首先應(yīng)當(dāng)正確選擇設(shè)備，使選用的設(shè)備具有合理的參數(shù)。其次應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)、檢修、預(yù)防性試驗(yàn)以及其它運(yùn)行操作的安全措施，并且符合防火要求；3、保證工作人員的安全，除工作人員要嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程外，配電裝置的布置也應(yīng)力求整齊、清晰，具有足夠的安全距離。另外，還須采取完善的安全用電措施；4、便于檢修和巡視維護(hù)；5、便于施工、安裝和擴(kuò)建。5.2 屋外配電裝置的確定5.2.1 110kV屋外配電裝置布置位置的確定110kV配電裝置采用普通戶外軟母線中型布置，配電裝置位于所區(qū)的北側(cè)，線路進(jìn)線間隔分別位于主母線的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，且在一條中心線上，配電區(qū)的四周設(shè)環(huán)形道路，這樣可使全站總平面布置更加緊湊合理；進(jìn)站道路與公路相連，站內(nèi)設(shè)環(huán)形道路，便于設(shè)備運(yùn)輸、安裝、檢修及運(yùn)行巡視。主變壓器的位置位于110kV配電裝置和10kV配電裝置之間，變壓器的高壓側(cè)套管和低壓側(cè)的分別于高壓側(cè)和低壓側(cè)方向一致，便于進(jìn)出線的連接。5.2.2 110kV屋外配電裝置安全距離整個(gè)配電裝置的外形尺寸是綜合考慮了電氣設(shè)備的外形尺寸、檢修維護(hù)和搬運(yùn)的安全距離、電氣絕緣距離因素后確定的。在各種間隔距離中，最基本的是空氣中不同相的帶電部分之間或帶電部分之間的最小安全空間凈距，此距離無論是在長期額定電壓下或各種短時(shí)過電壓作用下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。按照電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊中的有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)通用設(shè)計(jì)樣圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，下面分別加以介紹：110kV SF6斷路器、電流互感器和隔離開關(guān)之間的距離不小于2.5米；110kV母線相與相之間的距離不小于2.2米；110kV線路相與相之間的距離不小于2米；110kV變壓器之間無防火墻時(shí)，其防火凈距不得小于8米，所以本設(shè)計(jì)不用設(shè)防火墻；詳見附圖四、五5.3 屋內(nèi)配電裝置的確定10kV屋內(nèi)配電裝置采用單層式設(shè)計(jì)，選用成套配電裝置中置式開關(guān)柜，單列布置，向南出線，位于所區(qū)的南側(cè)。10kV開關(guān)室配電裝置各種通道的最小寬度維護(hù)通0.8米，操作通道1.5米。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，大容量機(jī)組的廣泛應(yīng)用，加上城市高層建筑用電的迅猛需求，要求配電裝置具有體積小、供電可靠性高、維護(hù)和檢修方便等特點(diǎn)。故選用緊湊高壓開關(guān)柜。詳見附圖六第6章 變電站防雷保護(hù)6.1 防雷保護(hù)的必要性發(fā)電廠、變電站是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，如果發(fā)生雷擊事故，將造成大面積停電，嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟(jì)和人民生活，因此發(fā)電廠、變電站的防雷保護(hù)是十分必要的。為了防止電氣設(shè)備、建筑物免受直接雷擊，通常采用裝設(shè)避雷針（或避雷線）的措施，避雷針高于被保護(hù)物，其作用是將雷電吸引到避雷針本身上來并安全地將雷電引入大地，從而保護(hù)了設(shè)備。6.2 避雷針的設(shè)置本站設(shè)置4支獨(dú)立的避雷針，高度h均為25米，#1、#2針和#3、#4針分別在同一條水平線上。所有架構(gòu)和建筑物全部在保護(hù)范圍內(nèi)。避雷針的位置選擇在不影響進(jìn)出線，并滿足與建筑物和電氣設(shè)備安全距離。所以#1、#2、#3、#4分別選在站內(nèi)東、南、西、北角是最佳的選擇。6.3 防雷保護(hù)范圍計(jì)算計(jì)算如下：被保護(hù)物的高度：hx=12米1/2 h0時(shí)#1-#2針間水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)最小寬度為Bx= h0hx=5.5米#2-#3、#3-#4、#4-#2各#4-#1針間的保護(hù)最低點(diǎn)高度計(jì)算同#1-#2的計(jì)算方法相同，結(jié)果分別為7.6、8.9、3.3、7.6米。詳見圖七。6.4 避雷器保護(hù)變電站內(nèi)除有防止設(shè)備免受直接雷擊的避雷針外,還必須裝設(shè)避雷器以限制雷電波入侵時(shí)的過電壓。本站設(shè)計(jì)選用金屬氧化鋅避雷器。隨著金屬氧化物避雷器的推廣，我國絕大多數(shù)變電站已逐步用氧化物避雷器。6.4.1 金屬氧化物避雷器的優(yōu)點(diǎn)1、金屬氧化物避雷器有較理想的非線性伏安特性；2、無間隙。在工作電壓下，金屬氧化物避雷器實(shí)際上相當(dāng)一絕緣體，因而工作電壓不會使氧化鋅閥片燒壞，同時(shí)，無間隙大大善了陡波下的響應(yīng)特性；3、電氣設(shè)備所受過電壓可以降低，金屬氧化物避雷器在整個(gè)過電壓過程中都有電流流過，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過電壓；4、通流容量大，可以用來限制內(nèi)部過電壓；5、金屬氧化物避雷器體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)方便，使用壽命長。6.4.2 金屬氧化物避雷器的參數(shù)選擇1、避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓長期施加在金屬氧化物的電阻片上。為了保證一定的使用壽命，長期施加于避雷器的運(yùn)行電壓不得超過避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓；2、避雷器的額定電壓大于或等于系統(tǒng)出現(xiàn)的最高二頻過電壓；3、避雷器最大雷電沖擊殘壓應(yīng)與設(shè)備絕緣的全波雷電沖擊耐壓配合，滿足絕緣配合要求；4、避雷器操作沖擊殘壓應(yīng)與一分鐘工頻試驗(yàn)電壓配合，滿足絕緣配合要求；5、避雷器長持續(xù)時(shí)間電流沖擊放電能力滿足絕緣配合要求。6.4.3 避雷器的設(shè)置在進(jìn)線上要裝避雷器，架空線路的感應(yīng)雷過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電站，使設(shè)備上的過電壓不超過其沖擊耐壓值，所以在進(jìn)線上要裝避雷器。一般只在變電站母線上裝設(shè)避雷器，由于變壓器是最重要的設(shè)備，因此應(yīng)盡可能的靠近變壓器。本設(shè)計(jì)是中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中變壓器是分級絕緣的，需在中性點(diǎn)上加裝避雷器。結(jié) 論本畢業(yè)設(shè)計(jì)本著提高安全性、靈活性以及盡量節(jié)省投資的原則，進(jìn)行優(yōu)化比較，確定出適合本變電站的主接線形式：高、低壓側(cè)均采用單母線斷路器分段的接線形式。這種接線形式結(jié)構(gòu)簡單，操作明析、保護(hù)接線方便，較適合于110kV變電站。本設(shè)計(jì)以詳實(shí)的參數(shù)為依據(jù)，計(jì)算出110kV變電站高、低壓側(cè)的短路電流值，并據(jù)此選取相應(yīng)設(shè)備，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，考慮到無人值班變電站的要求，所以所選設(shè)備均為免維護(hù)性能比較好的SF6設(shè)備或真空設(shè)備，提高整個(gè)變電站的技術(shù)含量，滿足當(dāng)代變電站綜合自動化及無人值班的要求，使該變電站投運(yùn)即可實(shí)現(xiàn)無人值班。防雷保護(hù)部分充分考慮到了直擊雷、直擊雷過電壓、感應(yīng)雷過電壓等情況，保護(hù)措施完善，能夠保證本變電站的安全運(yùn)行?？傊?，本設(shè)計(jì)緊扣原始資料，認(rèn)真分析了變電站的作用及所處地位，所選主接線形式符合電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性的要求；電氣設(shè)備的選擇以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，并緊跟當(dāng)今電力發(fā)展的新趨向，在滿足安全性的同時(shí)也很好地滿足了電力市場發(fā)展的需求。致 謝衷心感謝學(xué)校老師的關(guān)心和指導(dǎo)，老師們授淵博的學(xué)識、敏捷的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)使我受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我的同學(xué)們也給予了大力的支持和幫助，在此一并向他（她）們表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1發(fā)電廠電氣部分，范錫普主編，水利電力出版社，1993年2電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣一次部分），鐘大文主編，水利電力出版社，1989年3發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料，天津大學(xué)，黃純?nèi)A4電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料，曹繩敏5發(fā)電廠及變電站二次接線，陳景惠主編，水利電力出版社，1992年6電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊，電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院735-110kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)程8工廠常用電氣設(shè)備手冊（上冊，下冊，補(bǔ)充冊），謝承鑫、王立昌主編，水利電力出版社，1993年9GB/T17468-1998電力變壓器選用導(dǎo)則10電器學(xué)，張冠生主編，機(jī)械工業(yè)出版社，198911Paul B.Brown et al.Electronics for the Modern Scientists Prentice-Hall Inc.198512R.J.Higgens Electronics With Digital and Analog Integrated Circuits,N.J.Prentice-Hall Inc,198313R.A.Colclaser et al.Electronic Circuit Analysis,New York, John Willey Sons,198414SQUIRE D.ELECTRICAL CONTROL EQUIPMENT,198415I.L.KONSOW,CONTROL OF ELECTRCMACHINES,198316Electric Power Applications IEE Conference Publication J.T Boys January 1989附錄1（譯文）電磁感應(yīng)一些進(jìn)行電磁實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，電流的磁效應(yīng)可通過讓電流流過線圈而得到強(qiáng)化，線圈就是繞成螺線型的導(dǎo)線，圍繞的線圈數(shù)越多，磁性就會越強(qiáng)，電流也就越強(qiáng)。繞有鐵芯的線圈會進(jìn)一步增大電磁感應(yīng)，因?yàn)殍F自身會被磁化。所有這些發(fā)現(xiàn)使人們找到了把電磁能轉(zhuǎn)變成動能的途徑。這種能量轉(zhuǎn)換的最大優(yōu)點(diǎn)就是：基于電磁感應(yīng)原理的這些裝置可很容易地通過開閉電流而得到控制。電動機(jī)就是這些裝置之一，里面有一個(gè)叫轉(zhuǎn)子的軸安放在一塊馬蹄鐵的中間。讓電流通過環(huán)繞轉(zhuǎn)子的線圈，轉(zhuǎn)子中的磁極就會得到感應(yīng)，隨后磁力使轉(zhuǎn)子以同極相吸的方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)然，如果轉(zhuǎn)子的兩極直接相對著馬蹄形磁鐵的兩個(gè)異極處，轉(zhuǎn)子就會定住而不再轉(zhuǎn)動，因此，有必要阻止不同極成一直線。在直流電機(jī)中，這可由叫做整流子的裝置來完成，它可以改變電流方向，每半圈轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子的磁極。這使轉(zhuǎn)子朝著相吸的新極方向運(yùn)動，完成一個(gè)完整的循環(huán)，或叫“一個(gè)周期”。在交流電機(jī)中，不動部分叫定子，旋轉(zhuǎn)部分叫轉(zhuǎn)子。隨著電流的變化，電子流以很高的速度不斷換向，換向間隔時(shí)間固定，目的是同時(shí)改變定、轉(zhuǎn)子的極以使轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)。在美國，交流電機(jī)定時(shí)為每秒60周（縮寫為60cps），而在歐洲則是每秒50周。電磁感應(yīng)的這種特性對于生產(chǎn)電能也是至關(guān)重要的?；瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電干電池或蓄電池僅適用于特定的有限的范圍。而根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的發(fā)電機(jī)則能生產(chǎn)出大量便宜的電能以滿足世界上大部分的需求。在發(fā)現(xiàn)電流能夠產(chǎn)生出磁場后不久，英國科學(xué)家邁克爾法拉第發(fā)現(xiàn)反過來也行磁場也能產(chǎn)生電流。當(dāng)一個(gè)閉合環(huán)路通過磁場時(shí)，會產(chǎn)生電動勢，使電流流過導(dǎo)線，這就是發(fā)電的基本原理。由于電動勢由此而產(chǎn)生，發(fā)電機(jī)的功率以伏特計(jì)算，這是電動勢的度量單位。要產(chǎn)生電動勢，導(dǎo)線必須切割磁力線，如果導(dǎo)線與磁力線平行移動，就不會產(chǎn)生電動勢。當(dāng)然，導(dǎo)線移動速度越快，產(chǎn)生的電動勢就越強(qiáng)。正因?yàn)槿绱?，旋轉(zhuǎn)（或圓周）運(yùn)動應(yīng)用在發(fā)電機(jī)中而不是往復(fù)（上下或來回）運(yùn)動高速時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動更容易保持。一臺發(fā)電機(jī)中包括一個(gè)定子，即一塊不動的磁鐵，而轉(zhuǎn)子被置于磁鐵的南北極之間。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)，其中的導(dǎo)線切割定子中的磁力線。每半圈電流就變換一次方向。這就是交流電，其中的電流一次又一次地快速變換方向。轉(zhuǎn)子是由一臺渦輪機(jī)帶動的，它是一種帶大葉片一般由水或蒸汽驅(qū)動的的機(jī)器。發(fā)電廠的蒸汽是由煤或油燃燒、或核裂變所提供的熱量而獲得的?，F(xiàn)代發(fā)電機(jī)的巨大外型和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速向我們表明它能發(fā)出高壓電，高達(dá)五十萬伏的電力可通過高壓線輸送到各個(gè)變電站。在那里，電壓被降到工廠和家庭適用的強(qiáng)度。在美國，家用電器通用電壓為110-120伏，因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)，高壓會引起致命的傷害事故。不過220伏電壓也還用在象電爐這樣的重負(fù)荷電器上。附錄2（原文）The property of electromagnetismOther scientists experimenting with electromagnetism found that the magnetic effect of an electric current could be strengthened by sending the current through a coila wire conductor twisted into a spiral shapeA greater number of turns of wire in the coil streng thens the magnetism，as does a stronger electric currentWrapping the coil around a core of iron further increases the magnetism，because the iron itself becomes magnetizedAll these discoveries led the way to converting electromagnetic energy into motionThe great advantage of this energy conversion is that devices based on electromagnetism can be controlled simply by switching the current on or offOne such device is an electric motor，In which a bar known as an armature is placed between the two arms of horseshoe magnetMagnetic poles are induced in the armature by sending a current through a coil wrapped around itMagnetic force then causes it to move in the direction in which the unlike poles attract each other, Of course，if the poles of the armature reached a position directly opposite the unlike poles of the horseshoe magnet, the armature would become locked and no further motion would be possibleIt is necessary，therefore，to prevent the unlike poles from becoming alignedIn a direct current electric motor，this is done by a device called a commutator， which reverses the electron flow，changing the magnetic poles of the armature at each half-turnThis causes the armature to move on to the new poles of attraction，completing a full rotation，orcycleIn an alternating current electric motor，the stationary portion is called a stator and the rotating portion，a rotorwith alternating current，the flow of electrons reverses at rapid intervalsThe intervals are timed to change the stator and rotor poles simultaneously so that the rotor continues to move in a circle，or cycleIn the United States，alternating current electric motors are timed to complete 60cycles per second（abbreviated 60cps），but in Europe they are timed for 50cycles per secondThe property of electromagnetism is also vital to the production of electrical powerElectricity from chemical actionthe cell or batteryis suitable only for special and limited usesGenerators based on electromagnetism，however，produce sufficient cheap electricity to supply most of the world1s needsNot long after the discovery that a magnetic field could be created by an electric current，the English scientist Michael Faraday discovered that the reverse was also true-a current could be created by a magnetic fieldWhen a closed loop of wire moves through a magnetic field，an electromotive force is createdThis causes a current d electrons to flow through the wire and is the basis for generating electricityBecause it is electromotive force that is produced，the power of generators is described in terms of volts，tile units of measurement for emf To generate emf，the wire must cut the lines of force in the magnetic field ;if the wire moves parallel to them，no emf is producedAlso，the faster the wires are made to move，then greater the production of emfFor this reason，a rotary（circular）motion is used in a generator rather than a reciprocating（upanddown or backandforth）motionit is much easier to maintain a rotary motion athigh speedsA generator contains a Stator，a stationary magnet，with a rotor placed between its north and south polesAs the rotor turns，the wires in it cut the lines of force in the magnetic add of the statorWith each halfturn the current flow is reversedThis is what produces alternating current，in which the electron flow rapidly changes direction over and over again.The rotor is turned by a turbine，a machine with huge blades which are generally moved by water or SteamSteam for an electric power plant can be obtained from the heat supplied by burning coal or oil or by nuclear fissionThe enormous size of modern generators and the speed with which the rotor can turn mean that electric power of very high voltage can be producedAs much as half a million volts can be transmitted over high voltage lines to substationsThere the voltage is reduced to Strengths that can be used in factories or homesIn the United States the customary voltage for household use has become 110120v，since it was discovered that higher voltages could cause fatal accidents22Ov is still supplied for some heavyduty uses，however，such as for operating an electric stove袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀