本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于變電所的設(shè)計(jì)

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEI摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于變電所的設(shè)計(jì)，用于變電站的供配電。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)有兩個(gè)電壓等級(jí)，進(jìn)行了負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和功率因數(shù)的補(bǔ)償，選用兩臺(tái)SF9-20000/60變壓器，采用單母線分段的總降壓變電所主接線，并進(jìn)行了短路電流計(jì)算，供電線路的選擇與校驗(yàn)，主要供電設(shè)備選擇，繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，防雷設(shè)計(jì)，接地保護(hù)等。該設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，擬定了兩套主接線方案，并根據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后采用了內(nèi)橋式接線方案；選擇供電線路和供電設(shè)備時(shí)，采用了先按正常運(yùn)行條件選擇，后按短路條件校驗(yàn)的方法；在繼電保護(hù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，該設(shè)計(jì)確定了繼電保護(hù)裝置，并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算；最后，根據(jù)變電所的技術(shù)要求，確定了避雷針等防雷設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，并對(duì)接地裝置做出了計(jì)算。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要繪制相關(guān)圖紙，包括電氣一次主接線圖等重要圖紙。關(guān)鍵詞：變電所；電氣主接線；短路計(jì)算；繼電保護(hù)

AbstractThisgraduationprojectisaboutthetransformersubstationdesign,usesinthetransformersubstationsupplyingthepowerdistribution.Substationisanimportantpartofpowersystem，itdirectlyaffectsthewholepowersystemsafetyandeconomicaloperation.Itistheintermediatelinkofthepowerstationandusers.Thisgraduationprojecthastwovoltageclass,andhascarriedontheloadstatisticsandthepowerfactorcompensation.TwoSF9-20,000/60transformer,usesthesinglebusbarpartitionthetotalvoltagedroppingtransformersubstationmainwiring,theshort-circuitcurrentcomputation,supplyline'schoiceandtheverification,thechoicemaingeneratingplant,therelayprotectiondesign,anti-radardesign,groundprotectionandsoon.Thisdesignbasisdesignprojectdescription'srequest,hasdrawnuptwosetofmainwiringplans,andaccordingtothemainwiring'sessentialrequirements,provesvariousplanstechnicallythegoodandbadpoints,finallyhasusedinthebridge-typewiringplan;Whenchoicesupplylineandgeneratingplant,hasusedfirstaccordingtothenormaloperationconditionchoice,latteraccordingtoshortcircuitconditionverificationmethod;Intherelayprotectiondesignlink,thisdesignhaddeterminedtherelayprotectioninstallment,andmakestheinstallationcomputationtotheprotectivedevice;Finally,accordingtothetransformersubstationspecification,haddeterminedthelightningrodandsoonanti-radarequipment'stechnicalparameter,anddockedtheinstallmenttomakethecomputation.Mustdrawuptherelatedblueprintinthedesignprocess,includinganelectricalmainwiringdiagramandsoonimportantblueprint.Keywords：Substationdesign；Electricalwiring；Short-circuitcalculation

目錄TOC\o"1-3"\f\h\z第1章緒論 1第2章負(fù)荷的計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償 32.1設(shè)計(jì)原始資料 32.2負(fù)荷計(jì)算 32.3無(wú)功功率補(bǔ)償容量計(jì)算 5第3章變壓器臺(tái)數(shù)及容量的確定 73.1主變壓器臺(tái)數(shù)與容量選擇原則 73.2主變壓器臺(tái)數(shù) 73.3變壓器容量的確定 8第4章主接線方案的確定 94.1主接線方案概述 94.2電氣主接線的基本要求 94.3變電所的主接線方案比較 10第5章短路電流計(jì)算 145.1短路電流概述 145.2短路電流計(jì)算方法 145.2.1各元件的電抗值 155.2.2短路電流計(jì)算 15第6章電氣設(shè)備的選擇 186.1電氣設(shè)備選擇的概述 186.2導(dǎo)線截面選擇 196.2.160kV線路截面選擇 196.2.210kV線路截面選擇 206.3高壓斷路器的選擇 216.4隔離開(kāi)關(guān)的選擇 236.5電流互感器的選擇 246.6電壓互感器的選擇 25第7章繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 277.1變電所對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 277.2配電線路保護(hù) 277.3變壓器的保護(hù) 30第8章防雷和接地設(shè)計(jì) 378.1防雷設(shè)計(jì) 378.2防雷措施 378.3防雷計(jì)算 388.4接地及其它 418.4.1接地裝置 418.4.2接地裝置的整定計(jì)算 42第9章結(jié)論 44參考文獻(xiàn) 45致謝 46附錄Ⅰ電氣主接線圖 47附錄Ⅱ外文文獻(xiàn) 48PAGE57緒論隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越全面化、系統(tǒng)化，工廠用電量迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對(duì)供電設(shè)計(jì)也有了更高、更完善的要求。供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響基建投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，也會(huì)反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，此外，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場(chǎng)所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電所必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的發(fā)展趨勢(shì)。電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個(gè)二次能源的工業(yè)，它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其他各部門(mén)快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動(dòng)力，其發(fā)展水平是反映國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。由于電能在工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些領(lǐng)域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級(jí)電站經(jīng)過(guò)調(diào)整后的電能書(shū)送給下級(jí)負(fù)荷，是電能輸送的核心部分。其功能運(yùn)行情況、容量大小直接影響下級(jí)負(fù)荷的供電，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán)節(jié)將動(dòng)作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿?，給生產(chǎn)生活帶來(lái)很大不利。因此，變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中對(duì)于保護(hù)供電的可靠性、靈敏性等指標(biāo)十分重要。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。這里所設(shè)計(jì)得就是220kV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。本文設(shè)計(jì)的變電站為220kV變電站，其下級(jí)負(fù)荷為110kV及10kV級(jí)工業(yè)及它負(fù)荷。這些負(fù)荷不僅包括如冶煉廠、制藥廠等工業(yè)部門(mén)，也有政府、醫(yī)院等非工業(yè)部門(mén)。他們對(duì)供電的要求不同，但保證他們的供電可靠性級(jí)連續(xù)性是本變電站設(shè)計(jì)的目的。傳統(tǒng)變電站一般都采用常規(guī)設(shè)備，二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等采用電磁式或晶體管式，體積大，設(shè)備笨重，因此，主控室占地面積較大。常規(guī)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，維護(hù)工作量大。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民的生活質(zhì)量和生活水平不斷提高家用電器越來(lái)越多的進(jìn)入千家萬(wàn)戶，人們對(duì)用電質(zhì)量的要求越來(lái)越高。但是傳統(tǒng)變電站缺乏科學(xué)的電能質(zhì)量考核辦法。傳統(tǒng)變電站由于遠(yuǎn)動(dòng)功能不全。一些遙測(cè)，遙信量無(wú)法實(shí)時(shí)送到調(diào)度中心，不能滿足向調(diào)度中心及時(shí)提供運(yùn)行參數(shù)的要求。變電站本身又缺乏自動(dòng)控制和調(diào)控手段，因此無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在本變電站的設(shè)計(jì)中，分為對(duì)變電站做總體分析和負(fù)荷分析、變電站主變的選擇、主接線、短路電流計(jì)算、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等部分的分析計(jì)算，在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)所用數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，特別是在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是計(jì)算中，存在很大缺陷，力求在以后的設(shè)計(jì)中能夠逐步趨于完善，相信不久能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班高度自動(dòng)化以彌補(bǔ)傳統(tǒng)變電站的缺陷?，F(xiàn)在，隨著大電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，輸電的電壓等級(jí)越來(lái)越高，這一方面使降低損耗的需要，另一方面也是工業(yè)生產(chǎn)等負(fù)荷發(fā)展的需要。我國(guó)目前廣泛采用的輸電等級(jí)有110kV、220kV等級(jí)別，還有500kV級(jí)的輸電線路也在迅速發(fā)展，所以220kV級(jí)的變電站在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也十分廣泛,并且伴隨電力系統(tǒng)中所用電氣元件產(chǎn)品諸如斷路器、繼電器、隔離開(kāi)關(guān)等性能指標(biāo)的提高，變電站的功能也會(huì)越來(lái)越完善，可靠性也會(huì)得到很大的提高。相信隨著科技技術(shù)的發(fā)展和各種理論的應(yīng)用更加趨于完善，220kV等級(jí)別的變電站也將承擔(dān)電力系統(tǒng)中越來(lái)越多的任務(wù)。負(fù)荷的計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)原始資料設(shè)計(jì)題目：三元變電所電氣部分設(shè)計(jì)1、待設(shè)計(jì)變電所為該地區(qū)公用變電所，電壓等級(jí)為60/10kV。2、本變電所60kV側(cè)進(jìn)線有二回，10kV側(cè)出線有14回。3、所處地區(qū)地勢(shì)平坦，海拔高度為400m，交通方便，周圍空氣無(wú)污染，最高氣溫38℃,最低氣溫-25℃，年平均氣溫10℃。4、其它技術(shù)條件：線損率取5%；負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)取0.9；有功負(fù)荷率取0.75；無(wú)功負(fù)荷率取0.8；要求將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上,10kV側(cè)負(fù)荷如表2.1所示。表2.110kV側(cè)負(fù)荷表序號(hào)負(fù)荷名稱遠(yuǎn)期最大負(fù)荷（kW）功率因數(shù)重要負(fù)荷所占比例回路數(shù)出線方式Tmax1自來(lái)水公司54000.91802架空線50002化肥廠42000.89602架空線40003玩具廠35000.90302架空線45004制藥廠28000.88602架空線45005望北一村29000.87652架空線40006林東一村20000.88701架空線60007東郊變15000.86101架空線40008西郊變10000.85101架空線40009望北二村15000.85101架空線4500負(fù)荷計(jì)算一．單組用電設(shè)備負(fù)荷計(jì)算（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）式中、、——該用戶的有功、無(wú)功、視在功率計(jì)算負(fù)荷；——該用戶的設(shè)備總額定容量，kW；——額定電壓，V；——功率因素角的正切值；——該用戶的計(jì)算負(fù)荷電流，A；——需用系數(shù)。二．多組用電設(shè)備負(fù)荷計(jì)算（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）（2-9）式中、、——全區(qū)總等效有功、無(wú)功、視在功率計(jì)算負(fù)荷；——全區(qū)總等效計(jì)算負(fù)荷電流；——全區(qū)總等效自然功率因素；、——同時(shí)系數(shù)，＝0.85，＝0.85總負(fù)荷計(jì)算如下：有功總負(fù)荷：無(wú)功總負(fù)荷：無(wú)功功率補(bǔ)償容量計(jì)算1．無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x無(wú)功因素降低了發(fā)電機(jī)和變壓器的出力，增加了輸電損耗和電壓損失，因此必須提高用電戶的功率因數(shù)（電力系統(tǒng)要求不低于0.9），減小電源系統(tǒng)的無(wú)功需求量。提高功率因數(shù)可以提高企業(yè)供電系統(tǒng)的供電能力；降低網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗；減小網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失，提高供電質(zhì)量；降低電能成本等。2．無(wú)功補(bǔ)償容量電力系統(tǒng)要求：.初步取定補(bǔ)償后的功率因素：，.,.取0.75，無(wú)功補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘繛闊o(wú)功補(bǔ)償后的總負(fù)荷為：1.變壓器的功率損耗變壓器的功率損耗包括有功功率和無(wú)功功率兩部分。（1）有功功率損耗：（2-10）式中：——變壓器的空載有功損耗，kW；——變壓器的短路有功損耗，kW；——變壓器的額定容量,kVA；——變壓器無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷,kVA。（2）無(wú)功功率損耗：（2-11）式中：——變壓器的空載電流百分值；——變壓器的短路電壓百分值；——變壓器的額定容量,kVA；——變壓器無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷,kVA。（3）在負(fù)荷計(jì)算中，當(dāng)變壓器規(guī)格型號(hào)尚未確定時(shí)，變壓器的有功功率和無(wú)功功率還可按下列簡(jiǎn)化公式近似計(jì)算：（2-12）（2-13）估算如下：2.考慮變壓器損耗后的高壓側(cè)總負(fù)荷功率因素滿足不小于0.9的要求。變壓器臺(tái)數(shù)及容量的確定主變壓器臺(tái)數(shù)與容量選擇原則總降壓變電所中，向用戶輸送電能的變壓器稱為主變壓器，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定：變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，如果有一個(gè)電源或變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得備用電源，則也可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)一臺(tái)斷開(kāi)時(shí)，其余一臺(tái)主變壓器的容量一般應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%（但應(yīng)保證用戶的一類負(fù)荷和大部分二類負(fù)荷）獲得供電，因此對(duì)于裝有兩臺(tái)變壓器的變電所，變壓器額定容量可按下式選擇：(3-1)式中：Sca－全廠的計(jì)算負(fù)荷這樣，當(dāng)一臺(tái)變壓器停用時(shí)，可保證對(duì)70%的負(fù)荷供電，考慮到變壓器的過(guò)負(fù)荷能力為30%，則可保證對(duì)91%負(fù)荷的供電。因此，采用，對(duì)變電所保證重要負(fù)荷來(lái)說(shuō)多數(shù)是可行的；但對(duì)一、二類負(fù)荷比重大的變電所還應(yīng)校驗(yàn)。當(dāng)一臺(tái)變壓器停用時(shí)，另一臺(tái)主變壓器是否能保證對(duì)全部一類負(fù)荷和大部分二類負(fù)荷供電。主變壓器臺(tái)數(shù)變壓器是變電站的重要設(shè)備，其容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)，如選用適當(dāng)不僅可減少投資，減少占地面積，同時(shí)也可減少運(yùn)行電能損耗，提高運(yùn)行效率和可靠性，改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能。1．主變壓器臺(tái)數(shù)，為保證供電可靠性，變電所一般設(shè)有兩臺(tái)主變壓器。2．變壓器容量，裝有兩臺(tái)變壓器的變電站，采用暗備用方式，當(dāng)其中一臺(tái)主變因事故斷開(kāi)，另一臺(tái)主變的容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的70%，考慮變壓器的事故過(guò)負(fù)荷能力為40%，則可保證80%負(fù)荷供電。3．在330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般選三相為壓器，采用降壓結(jié)構(gòu)的線圈，排列成鐵芯—低壓—中壓—高壓線圈，高與低之間阻抗最大。4．繞組數(shù)和接線組別的確定，該變電所有三個(gè)電壓等級(jí)，所以選用三繞組變壓器，連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行，110KV以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接，60KV采用Y形連接，10KV采用Δ連接。5．調(diào)壓方式的選擇，普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為±5%，而且當(dāng)調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際相反（如逆調(diào)壓）時(shí)，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無(wú)法滿足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便，而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問(wèn)題。它的調(diào)壓范圍較大，一般在15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器，可以實(shí)現(xiàn)，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時(shí)，有載調(diào)壓可解決，因此選用有載調(diào)壓變壓器。6．冷卻方式的選擇，主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。考慮到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護(hù)工作量，首選自然風(fēng)冷冷卻方式。變壓器容量的確定變壓器的負(fù)荷率一般取70%～80%。每臺(tái)按的75%選?。喝《?20000kVA，故選取變壓器型號(hào)為SF9-20000/60。其技術(shù)參數(shù)如下表3.1所示。表3.1SF9-20000/66技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量(kVA)額定電壓(kV)短路阻抗(％)損耗(kW)空載電流(％)聯(lián)結(jié)組數(shù)量高壓低壓空載負(fù)載SF9-20000/60200006610.5913.250.41.1YN,d112根據(jù)變壓器容量選擇原則：按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)景10~20年的符合發(fā)展，確定本所變壓器容量為兩臺(tái)20000kVA變壓器。主接線方案的確定主接線方案概述電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設(shè)備，并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來(lái)。把變壓器、斷路器等按預(yù)期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。表示電氣設(shè)備的原件與其相互間聯(lián)接順序的圖稱為接線圖。接線圖分為兩類：即二次接線圖及主接線圖（原理接線圖）。主接線圖表示電能由電源分配至用戶的主要電路。在此圖上應(yīng)表示出所有的電氣設(shè)備。有時(shí)為了更好的說(shuō)明電力系統(tǒng)的工作，也列入二次接線的元件。變電所的接線應(yīng)從安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)出發(fā)。安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿足這一點(diǎn)，必需按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，正確選擇電氣設(shè)備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種保障人身安全的技術(shù)措施。可靠就是變電所的接線應(yīng)滿足不同類型符合的不中斷供電要求。在分析電氣主接線的可靠性時(shí)，要考慮變電站在系統(tǒng)中的地位和作用用戶負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。靈活就是利用最少的切換，能適應(yīng)不同的運(yùn)行方式。電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活低進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性，包括操作的方便性、調(diào)度的方便性和擴(kuò)建的方便性經(jīng)濟(jì)是在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設(shè)計(jì)投資最少。在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。通常設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮，包括節(jié)省一次投資，占地面積少，電能損耗小。電氣主接線的基本要求根據(jù)我國(guó)能源部規(guī)定：變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求。電氣主接線應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。對(duì)三類用戶以一個(gè)電源供電即可，對(duì)一類負(fù)荷和二類負(fù)荷占大多數(shù)的用戶應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，其中任一電源必須在另一電源停止供電時(shí)，能保證向重要負(fù)荷供電。同時(shí)，在確定主接線時(shí)應(yīng)保證電能質(zhì)量在允許的變動(dòng)范圍之內(nèi)。電氣主接線應(yīng)具有一定的靈活性和方便性，以適應(yīng)電氣裝置的各種情況，不僅正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時(shí)，不中斷對(duì)用戶的供電或者減少停電的時(shí)間，縮小停電的范圍，并且操作簡(jiǎn)便，誤操作的可能性小。電氣主接線應(yīng)在滿足上述技術(shù)要求的前提下，盡可能經(jīng)濟(jì)，盡量減少設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)，并相應(yīng)注意節(jié)約占地面積和搬遷費(fèi)用。具有發(fā)展和擴(kuò)展的可能性。電氣主接線在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要兼顧到分期過(guò)渡接線的可能和施工方便。變電所的主接線方案比較變電所的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等）及其連接線組成，用以接收和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負(fù)荷的大小、級(jí)別以及變壓器的臺(tái)數(shù)、容量等因素有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對(duì)變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置及運(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。1.60kV側(cè)接線方式的選擇變電所進(jìn)線方式有一回進(jìn)線和雙回進(jìn)線兩種。一回進(jìn)線主要供給三級(jí)負(fù)荷的用電。當(dāng)有一、二級(jí)負(fù)荷時(shí)應(yīng)用雙回進(jìn)線。本設(shè)計(jì)的負(fù)荷有二級(jí)負(fù)荷，故此選用雙回進(jìn)線。在雙回路、雙變壓器的供電系統(tǒng)中，共有四個(gè)元件，如果其中一個(gè)元件故障，另一元件同時(shí)也不能投入工作。為了補(bǔ)救這一缺陷，可采用靈活性較大橋形接線。橋形接線圖分內(nèi)橋（圖4.1）和外橋（圖4.2）兩種。內(nèi)橋用在并聯(lián)工作時(shí)某一元件故障以減小電壓損失。變壓器需要經(jīng)常切除和投入，以減少功率及電能的損失，則利用外橋比較方便。本變電所兩臺(tái)變壓器互為暗備用不需要變壓器的經(jīng)常切入切出，因此本設(shè)計(jì)選擇內(nèi)橋接線方式。圖4.1內(nèi)橋接線圖圖4.2外橋接線圖2.10kV側(cè)接線方式的選擇母線的接線方式：?jiǎn)文妇€、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母分段等。單母線方式的可靠性和靈活性都較低，母線及母線隔離開(kāi)關(guān)發(fā)生故障將影響全部負(fù)荷的用電，直到故障全部消除為止。而查找和修理母線故障處和故障隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，必須停止整個(gè)系統(tǒng)的供電。因此本設(shè)計(jì)不予考慮。當(dāng)重要負(fù)荷多時(shí)常采用雙母線制，本設(shè)計(jì)中絕大多數(shù)都是三級(jí)負(fù)荷，只有極少數(shù)二級(jí)負(fù)荷，沒(méi)有一級(jí)負(fù)荷，因此不予考慮。綜上所述，本設(shè)計(jì)將對(duì)單母線分段和單母線分段帶旁路進(jìn)行比較選擇。單母線分段和單母線分段帶旁路電路圖如圖4.3、4.4所示。這兩種方案中，主接線的一次側(cè)相同，都是雙回進(jìn)線內(nèi)橋接線。二次側(cè)不同。因此只需對(duì)主接線二次側(cè)進(jìn)行比較就可。圖4.3單母線分段接線圖4.4單母線分段帶旁路接線圖4.3中二次側(cè)采用單母線分段接線，提高了供電的可靠性和靈活性。在正常運(yùn)行方式下，分段斷路器合上，相當(dāng)于單母線運(yùn)行方式，系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單、清晰，有利于繼電保護(hù)配置。當(dāng)一段母線故障時(shí)，其分段斷路器在繼電保護(hù)作用下，自動(dòng)將故障點(diǎn)切除，而保證了另一段母線的正常運(yùn)行，確保重要用戶的正常用電。圖4.4中二次側(cè)采用單母線分段帶旁路接線。是在單母線分段基礎(chǔ)上增加旁路母線和旁路閘刀。其主要作用是減少母線故障或斷路器檢修時(shí)停電范圍，提高系統(tǒng)供電可靠性，當(dāng)需要檢修斷路器時(shí)，可合上旁路閘刀，然后斷開(kāi)需要檢修的斷路器和二側(cè)閘刀。其操作方式簡(jiǎn)單，也不影響相應(yīng)電氣設(shè)備正常運(yùn)行。在正常運(yùn)行方式下，旁路母線不帶電，類似于單母線分段運(yùn)行方式。結(jié)合本變電所在系統(tǒng)中的地位，參照《35-110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，本變電所主接線方式采用內(nèi)橋式單母線分段的接線方式。電氣主接線圖見(jiàn)附錄=3\*ROMANIII。變電所安裝兩臺(tái)變壓器，總?cè)萘繛?0000kVA；60kV側(cè)為內(nèi)橋接線方式，60kV進(jìn)線為兩回架空進(jìn)線，此種接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建；10kV側(cè)為單母線分段接線方式，出線14回，采用這種接線方式是用斷路器將母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，或線路斷路器拒動(dòng)時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。短路電流計(jì)算短路電流概述在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)次數(shù)比較多的嚴(yán)重事故是短路。所謂短路是指供電系統(tǒng)中一切不正常的相與相或相與地在電氣上被短接。為了更好的選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須要用短路電流來(lái)校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；在選擇和繼電保護(hù)裝置時(shí)，用短路電流來(lái)整定計(jì)算，使之能快速切除故障；當(dāng)短路電流過(guò)大造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采取限制短路電流的措施；另外根據(jù)計(jì)算出的短路電流，確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等；短路電流計(jì)算是變電所設(shè)計(jì)中極為重要的一部分，這部分做的好壞將會(huì)影響到整個(gè)變電所的設(shè)計(jì)。短路電流計(jì)算方法短路電流計(jì)算方法包括有有名制法、圖表法和標(biāo)幺制法。對(duì)較復(fù)雜的高壓供電系統(tǒng)，計(jì)算短路電流時(shí)采用標(biāo)幺制法比較簡(jiǎn)便，所以本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算。圖5.1系統(tǒng)短路電流計(jì)算電路圖各元件的電抗值（1）選基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電流 （2）計(jì)算電抗：1）電源電抗：電源1：當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)電源2：當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)2）主變壓器電抗：由變壓器參數(shù)表查得3）架空線路電抗：35kV以上的架空線電抗一般為=0.4/km電源1：電源2：短路電流計(jì)算（1）K1點(diǎn)短路電流計(jì)算：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值為：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值為：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，三相短路電流及短路容量為：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，三相短路電流及短路容量為:（2）K2點(diǎn)短路電計(jì)算：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值： 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，總電抗標(biāo)幺值： 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)，三相短路電流及短路容量為：系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，三相短路電流及短路容量為：電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備選擇的概述各種電氣設(shè)備的功能盡管不同，但都在供電系統(tǒng)中工作，所以在選擇時(shí)依然有相同的基本要求。在正常工作時(shí)，必須保證工作安全可靠、運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。在短路情況下，能滿足力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。正常工作情況下環(huán)境：產(chǎn)品制造上分戶內(nèi)型及戶外型，戶外型設(shè)備工作條件較差，選擇時(shí)要注意。此外，還應(yīng)考慮防腐蝕、防爆、防塵、防火等要求。電壓：選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)使裝設(shè)地點(diǎn)的電路額定電壓小于或等于設(shè)備的額定電壓，即。但設(shè)備可在高于其銘牌表明的額定電壓10~15%情況下安全運(yùn)行。電流：電氣設(shè)備銘牌上給出的額定電流是指周圍空氣溫度為時(shí)電氣設(shè)備長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流。選擇設(shè)備或載流導(dǎo)體時(shí)應(yīng)該滿足以下條件按短路狀態(tài)校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路電流通過(guò)被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過(guò)允許值，It2t>Qk，tk=tin+ta，校驗(yàn)電氣設(shè)備及電纜（3～6kV廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時(shí)，短路持續(xù)時(shí)間一般采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加斷路器全分閘時(shí)間。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定；電纜不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路、和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。同類設(shè)備應(yīng)盡量減少種類。選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。導(dǎo)線截面選擇1．本設(shè)計(jì)采用架空線路。導(dǎo)線截面的選擇對(duì)電網(wǎng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能影響很大，在選擇導(dǎo)線截面時(shí)，既要保證工礦企業(yè)供電的安全與可靠，又要充分利用導(dǎo)線的負(fù)荷能力。因此，只有綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益，才能選出合理的導(dǎo)線截面。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇輸電線路和高壓配電線路由于傳輸距離遠(yuǎn)、容量大、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、年運(yùn)行費(fèi)用高，導(dǎo)線截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選，以保證年運(yùn)行費(fèi)用最低。按長(zhǎng)時(shí)允許電流選擇使導(dǎo)線在最大允許負(fù)荷電流下長(zhǎng)時(shí)工作不致過(guò)熱。按允許電壓損失選擇使線路電壓損失低于允許值，以保證供電質(zhì)量。按機(jī)械強(qiáng)度條件選擇架空導(dǎo)線的最小允許截面如表6.1所示，此規(guī)定是為了防止架空導(dǎo)線受自然條件影響而發(fā)生斷線。表6.1架空線路按機(jī)械強(qiáng)度要求的最小允許截面（mm2）導(dǎo)線材料種類3-10kV架空線路低壓線路35kV及以上居民區(qū)非居民區(qū)鋁及鋁合金絞線35251635鋼芯鋁絞線25161635銅絞線25161635高壓架空線路導(dǎo)線截面的選擇，首先按經(jīng)濟(jì)電流密度初選，然后按其它條件進(jìn)行校驗(yàn)，最后按各種條件中最大者選取。低壓架空線路往往負(fù)荷電流較大，宜按電壓損失條件或按長(zhǎng)時(shí)允許電流條件選擇導(dǎo)線截面，按其它條件進(jìn)行校驗(yàn)。60kV線路截面選擇本變電所有兩條電源進(jìn)線，電源1距離本所24km，電源2距離本所55.65km。變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷，，。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇:我國(guó)現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度如表6.2所示：表6.2經(jīng)濟(jì)電流密度Tmax/h經(jīng)濟(jì)電流A/mm2Tmax/h經(jīng)濟(jì)電流A/mm2材料1000-30003000-50005000以上裸導(dǎo)體銅32.251.75鋁(鋼芯鋁線)1.651.150.9鋼0.450.40.35鋼芯紙絕緣電纜、橡皮絕緣電纜2.52.252鋁芯電纜1.921.731.54按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，先確定，查表6.2得架空鋁母線經(jīng)濟(jì)電流密度，因此經(jīng)濟(jì)截面為按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面：考慮留有一定的裕量，選擇標(biāo)準(zhǔn)截面250mm2，選LGJ—250型鋼芯鋁絞線。按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)(環(huán)境溫度為25度)：環(huán)境溫度為25度時(shí)LGJ—250型鋼芯鋁絞線的允許載流量為445A>87.47A，因此，LGJ—250型鋼芯鋁絞線滿足校驗(yàn)要求。按機(jī)械強(qiáng)度選擇校驗(yàn)：35kV以上的架空裸導(dǎo)線的最小允許截面，因此，LGJ—250型鋼芯鋁絞線滿足校驗(yàn)要求。10kV線路截面選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇:1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，先確定，查表6.2得架空鋁母線經(jīng)濟(jì)電流密度,因此經(jīng)濟(jì)截面為按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面：考慮留有一定的裕量，選擇標(biāo)準(zhǔn)截面1600mm2，選TMY-16010鋁排。2）按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)(環(huán)境溫度為25度)：環(huán)境溫度為25度時(shí)TMY-16010型鋁排的允許載流量1374.6A>549.75A，因此，TMY-10010型鋁排符合檢驗(yàn)要求。3）按機(jī)械強(qiáng)度選擇校驗(yàn)：最小允許截面，因此，選TMY-16010型鋁排滿足校驗(yàn)要求。高壓斷路器的選擇高壓斷路器主要是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)而快速的將故障切除，以保證電力系統(tǒng)及設(shè)備的安全運(yùn)行。主要分為多油斷路器、少油斷路器、六氟化硫斷路器、真空斷路器等。斷路器及其操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)按下表所列的技術(shù)條件選擇。表6.3斷路器參數(shù)選擇項(xiàng)目參數(shù)技術(shù)條件正常工作條件電壓、電流、頻率、機(jī)械負(fù)荷短路穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時(shí)間承受過(guò)電壓能力對(duì)地和斷口間的絕緣水平、泄露比距操作性能開(kāi)端電流、短路關(guān)合電流、操作循環(huán)、操作次數(shù)、操作相數(shù)、分合閘時(shí)間及同期性、對(duì)過(guò)電壓的限制、某些特需的開(kāi)斷電流、操動(dòng)機(jī)構(gòu)環(huán)境條件環(huán)境環(huán)境溫度、日溫差、最大風(fēng)速、相對(duì)濕度、污穢、海拔高度、地震烈度環(huán)境保護(hù)噪音、電磁干擾對(duì)于斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)要求和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較后確定。該變電所所選的是少油斷路器，其綜合條件滿足要求，而且少油斷路器是目前廣為使用的一種產(chǎn)品。在校驗(yàn)斷路器的斷流能力時(shí)，應(yīng)用開(kāi)斷電流代替斷流容量。一般取斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間（繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器固有分閘時(shí)間之和）的短路電流作為校驗(yàn)條件。高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)：一次側(cè)的額定電壓為60kV，長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為229.1A，初步選擇型號(hào)為：LW9-72.5,其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6.4所示。表6.4所選斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓(kV)額定電流（A）額定開(kāi)斷電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）（4s）合閘時(shí)間(s)固有分閘時(shí)間(s)動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）額定最大LW9-72.56672.5250031.531.50.50.280VS1-121112160040400.250.0650二次側(cè)的額定電壓為10kV，長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為1374.6A，初步選擇型號(hào)為：VS1-12,其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6.5所示。表6.5變電所高低壓側(cè)母線短路參數(shù)60kV母線K1點(diǎn)10kV母線K2點(diǎn)(kA)(kA)(MVA)(kA)(kA)(MVA)1.5283.9166.115.2313.3495.06動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。熱穩(wěn)定性檢驗(yàn)：變壓器一次側(cè)斷路器：由于變壓器容量為10MVA，變壓器設(shè)有差動(dòng)保護(hù)，因此在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，繼電器的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0，此時(shí)假想時(shí)間。當(dāng)短路發(fā)生在10kV母線上時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作（因不是其保護(hù)范圍），此時(shí)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為2s（比進(jìn)線保護(hù)少一個(gè)時(shí)限級(jí)差0.5s），此時(shí)假想時(shí)間。故：K1點(diǎn)短路時(shí)：K2點(diǎn)短路時(shí)：熱穩(wěn)定性符合要求。變壓器二次側(cè)斷路器：K2點(diǎn)短路時(shí)：熱穩(wěn)定性符合要求。斷流容量檢驗(yàn)：變壓器一、二次側(cè)均符合要求。隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)的主要作用是隔離電源，保證電氣設(shè)備與線路在檢修時(shí)與電源有明顯的斷口。隔離開(kāi)關(guān)按電網(wǎng)電壓，長(zhǎng)時(shí)最大工作電流及環(huán)境條件選擇，按短路電流檢驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)：一次側(cè)的額定電壓為60kV，長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為229.1A，初步選擇型號(hào)為：HGW5-66/1250,其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6.6所示。表6.6所選隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（5S）（kA）極限通過(guò)電流（kA）峰值有效值HGW5-66/12506612508040020－GN19-40/2001120050－85動(dòng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。熱穩(wěn)定性檢驗(yàn)：最嚴(yán)重的情況是線路不并聯(lián)運(yùn)行，此時(shí)差動(dòng)保護(hù)撤出，此時(shí)差動(dòng)保護(hù)不起作用，當(dāng)短路發(fā)生在QS1后，并在斷路器QF1之前時(shí)，事故切除靠上一級(jí)的變電所的過(guò)流保護(hù)，繼電器動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比10.5kV進(jìn)線的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)限（2s）大兩個(gè)時(shí)限級(jí)差即為3s。此時(shí)假想時(shí)間為。熱穩(wěn)定電流為：熱穩(wěn)定性符合要求。電流互感器的選擇1．互感器的選擇原則互感器按使用地點(diǎn)，電網(wǎng)電壓與長(zhǎng)期最大負(fù)荷電流來(lái)選擇，并按短路條件校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。此外還應(yīng)根據(jù)二次設(shè)備要求選電流互感器的精確等級(jí)，并按二次阻抗對(duì)精確等級(jí)進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)繼電保護(hù)用的電流互感器應(yīng)校驗(yàn)其10％誤差倍數(shù)。具體步驟如下：額定電壓應(yīng)大于或等于電網(wǎng)電壓；原邊額定電流應(yīng)大于或等于1.2～1.5倍的長(zhǎng)時(shí)最大工作計(jì)算得：2.互感器的校驗(yàn)（1）電流互感器的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目為電壓、電流和短路電流的校驗(yàn)。一次側(cè)的額定電壓為66kV，長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為87.47kA,斷流容量為166.11MVA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值為3.9kA，選擇型號(hào)為：LZW-66,其額定電壓為66kV，額定電流比為2150/5，1秒熱定倍數(shù)為75，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)為130。只要檢驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)電流和熱穩(wěn)電流即可。其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定公式如根據(jù)公式得,,滿足動(dòng)穩(wěn)定性。根據(jù)公式得,，滿足熱穩(wěn)定性。所以所選型號(hào)合格。（2）二次側(cè)的額定電壓為10.5V，長(zhǎng)時(shí)最大工作電流為549.75A，斷流容量為95.06MVA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值為35.85kA。選擇型號(hào)為：LZZBJ19-10，其額定電壓為11kV，額定電流比為400/5，1秒熱定倍數(shù)為50，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)為90.根據(jù)公式得,,滿足熱穩(wěn)條件。根據(jù)公式得,，滿足熱穩(wěn)定條件。所以所選型號(hào)合格。（3）用戶出線上的電流互感器選用LA-10型電流互感器。表6.7所選電流互感器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)額定電流比（A）1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)安裝位置LZW-66662150/57513066kV母線LZZBJ19-1011400/5509010kV母線LA-1011300～400/590160用戶出線電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目為電壓的校驗(yàn),只要取相同電壓值的電壓互感器即可。60kV采用JCC-60型各項(xiàng)技術(shù)性能優(yōu)良，具有多種負(fù)荷及雙重保護(hù)的特殊功能，用于60kV中性點(diǎn)有效接地的電力系統(tǒng)中作電壓的測(cè)量、電能計(jì)算、繼電保護(hù)和控制裝置用。按電壓互感器安裝位置的工作電壓來(lái)選擇：=66kV10kV采用JDZ-10型電壓互感器為雙繞組（串級(jí)式）電壓互感器，在10kV電力系統(tǒng)中作電壓的測(cè)量、電能計(jì)算、繼電保護(hù)和控制裝置用。按電壓互感器安裝位置的工作電壓來(lái)選擇：=10kV表6.8所選電壓互感器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓kV額定變比在下列準(zhǔn)確度等級(jí)下的額定容量kVA最大容量kVA0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)JCC-6066-50010002000JDZ-101110000/10080150300500繼電保護(hù)設(shè)計(jì)變電所對(duì)繼電保護(hù)的基本要求供電系統(tǒng)在運(yùn)行中由于絕緣老化，機(jī)械損傷，違章操作或外界的某些影響，可能發(fā)生故障和不正常的工作狀態(tài)，即引起電流增大，電壓和頻率的變化超過(guò)允許范圍，使供電系統(tǒng)的正常工作遭到破壞，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，甚至造成巨大損失。某個(gè)部分的故障在極短時(shí)間內(nèi)有可能影響整個(gè)供電系統(tǒng)，使事故擴(kuò)大。所以切除故障的時(shí)間越短越好，往往要求低于1秒，甚至只有百分之幾秒，這么短的時(shí)間，值班人員無(wú)論如何也是做不到的，只有借助于設(shè)備上的繼電保護(hù)裝置才能實(shí)現(xiàn)快速切斷。對(duì)于短時(shí)間內(nèi)危害不大的不正常工作狀態(tài)（如過(guò)負(fù)荷、輕瓦斯、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地等），可由繼電保護(hù)裝置發(fā)出信號(hào)，讓值班人員酌情按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。綜上所述，繼電保護(hù)裝置的任務(wù)是在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)的，迅速的，有選擇性的將故障設(shè)備從供電系統(tǒng)中切除，以避免事故擴(kuò)大，并保護(hù)其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。對(duì)不正常運(yùn)行設(shè)備，也將由繼電保護(hù)裝置發(fā)出信號(hào)，以便運(yùn)行人員采取相應(yīng)措施。為了保證供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，繼電保護(hù)裝置必須機(jī)構(gòu)完好，并經(jīng)常處于準(zhǔn)備動(dòng)作狀態(tài)，這就要求運(yùn)行和維修人員經(jīng)常巡視做好維護(hù)檢修工作。設(shè)計(jì)保護(hù)裝置時(shí)，要盡量選擇動(dòng)作誤差小，功率損耗少，動(dòng)作后返回時(shí)間短，觸點(diǎn)容量大，熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性能好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜的產(chǎn)品。對(duì)工廠企業(yè)變電所和供電系統(tǒng)而言，低壓側(cè)大都采用熔斷器或自動(dòng)空氣斷路器保護(hù)。高壓側(cè)由于負(fù)荷容量遠(yuǎn)小于電網(wǎng)容量，電壓又在110kV以下，供電系統(tǒng)距離短，接線又比較簡(jiǎn)單，所以對(duì)保護(hù)裝置要求不高，多采用機(jī)電式繼電器組成的過(guò)電流和電流速斷保護(hù)。高壓電動(dòng)機(jī)和較大容量變壓器常采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，以過(guò)電流保護(hù)為后備保護(hù)，并配合溫度監(jiān)測(cè)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)，后者還配備瓦斯保護(hù)。配電線路保護(hù)本畢業(yè)設(shè)計(jì)線路屬于中性點(diǎn)不接地的小接地電流系統(tǒng)，通常采用過(guò)電流和電流速斷保護(hù)，另外單設(shè)接地保護(hù)或絕緣監(jiān)察裝置。1.線路的過(guò)電流保護(hù)圖7.1定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理圖線路發(fā)生短路故障時(shí)，線路中電流劇增，當(dāng)時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)起來(lái)，并用送出信號(hào)的時(shí)間差保證動(dòng)作的選擇性。圖8.1為過(guò)電流保護(hù)的原理圖。保護(hù)裝置的動(dòng)作電流整定可使電流繼電器動(dòng)作的保護(hù)裝置一次側(cè)最小電流以表示，與之對(duì)應(yīng)的繼電器動(dòng)作電流以表示，又稱為保護(hù)裝置二次側(cè)動(dòng)作電流。二者間關(guān)系可用下式表示：(7-1)繼電器的動(dòng)作電流為：(7-2)式中——可靠系數(shù)。DL型繼電器取1.2，GL型取1.3；——繼電器返回系數(shù)。DL型繼電器取0.8，GL型取0.85；——過(guò)負(fù)荷（自起動(dòng)）系數(shù)。一般由試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定，可取為1.5～3；——接線系數(shù)，兩相兩繼電器式接法為1，兩相一繼電器式接法為；——電流互感器的變流比。保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn)過(guò)流保護(hù)裝置能否可靠地動(dòng)作，還應(yīng)校驗(yàn)靈敏系數(shù)，(7-3)——被保護(hù)線段末端最小兩相短路電流。2.線路的電流速斷保護(hù)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限必須逐級(jí)增加，越靠近電源短路電流越大，而保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限也越長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備絕緣非常不利。為此，在動(dòng)作時(shí)限1s以上的保護(hù)中要加裝瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)配合使用。圖7.2為電流速斷的保護(hù)原理圖。圖7.2電流速斷保護(hù)原理圖電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算電流保護(hù)的整定值，如果按躲過(guò)保護(hù)區(qū)外的最大短路電流原則來(lái)整定，即是把保護(hù)范圍限制在被保護(hù)線路的一定區(qū)段內(nèi)，就可以完全依靠提高動(dòng)作電流的整定值獲得選擇性。因此可以做出無(wú)時(shí)限的瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)，叫電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流可按下式計(jì)算：(7-4)繼電器的動(dòng)作電流為(7-5)式中——被保護(hù)線路末端的最大短路電流。電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)：(7-6)3.線路的單相接地保護(hù)6-10kV屬于中性點(diǎn)不接地的小接地電流系統(tǒng)。發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)流過(guò)全系統(tǒng)其它兩相線路的全部對(duì)地電容電流。接地點(diǎn)的故障電流用(7-7)式中——全系統(tǒng)架空線路長(zhǎng)度（km）——全系統(tǒng)電纜線路長(zhǎng)度（km）——系統(tǒng)額定電壓（kV）架空電力線路單相接地保護(hù)：繼電器之動(dòng)作電流為：(7-8)式中——可靠系數(shù)。取1.5—2（帶時(shí)限）?！到y(tǒng)其它回路有接地故障時(shí)，被保護(hù)回路本身的對(duì)地電容電流?？捎孟率阶鹘乒浪悖杭芸站€路：=2.86（A）(7-9)——正常運(yùn)行時(shí)，電流繼電器中出現(xiàn)的不平衡電流（A），可用實(shí)驗(yàn)手段側(cè)得。被保護(hù)回路發(fā)生單相接地故障時(shí)的靈敏系數(shù),可用下式計(jì)算(7-10)變壓器的保護(hù)電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要的電氣設(shè)備,它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的后果,同時(shí)大容量變壓器也是非常貴重的設(shè)備,,因此必須根據(jù)變壓器的保護(hù)的容量和重要程度裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的保護(hù)。變壓器故障一般分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障是指變壓器油箱內(nèi)所發(fā)生的故障，如相間短路，繞組的層間或匝間短路，單相接地等。發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，由于短路電流產(chǎn)生的電弧不僅會(huì)破壞繞組的絕緣，燒壞鐵芯，而且將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，甚至引起油箱的爆炸。因此內(nèi)部故障如不迅速排除，是十分危險(xiǎn)的。變壓器的外部故障是指引出線上絕緣套管相間短路和引出線接地等。外部故障也將使繞組和絕緣油迅速過(guò)熱而老化。變壓器的異常工作狀態(tài)主要是指：由于外部線路短路和過(guò)負(fù)荷引起的電流增大，溫度升高超過(guò)允許值和由于漏油等原因引起的油面降低等。根據(jù)上述故障類型和異常工作狀態(tài)，變壓器應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)。=1\*GB3①瓦斯保護(hù)防護(hù)油箱內(nèi)的各種故障及油面降低。對(duì)于0.8MVA及以上的油侵式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA以上變壓器,應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘。=2\*GB3②縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)為反應(yīng)變壓器繞組和引線的相間短路,以及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線的接地短路及繞組匝間短路,應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。對(duì)于3.5MVA及以上并列運(yùn)行變壓器和10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行變壓器,以及6.3MVA及以上的所用變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。=3\*GB3③過(guò)電流保護(hù)為反應(yīng)變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和同時(shí)作為瓦斯、縱差保護(hù)(或電流速斷保護(hù))的后備應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù).例如,復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)或負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。=4\*GB3④過(guò)負(fù)荷保護(hù)防護(hù)過(guò)載而引起的電流增大。過(guò)負(fù)荷保護(hù)接于一相電流上，一般延時(shí)作用于信號(hào)。=5\*GB3⑤零序電流保護(hù)為反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路,應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。1.變壓器的瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)是電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護(hù)裝置。當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，短路電流和電弧的作用使絕緣和油受高熱分解產(chǎn)生大量氣體引起油面和油流的變化。它使裝設(shè)在變壓器油箱和油枕管道上的瓦斯繼電器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)瓦斯保護(hù)。裝設(shè)瓦斯保護(hù)的變壓器，要求將裝瓦斯保護(hù)側(cè)抬高1.5-2%。瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、安裝容易、能夠反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的各種保護(hù)。其缺點(diǎn)是不能反映油箱外部套管和引出線故障，因此瓦斯保護(hù)不能作為變壓器的唯一保護(hù)裝置，還需與其他保護(hù)裝置相配合。如圖7.3所示。圖7.3瓦斯保護(hù)原理圖2.變壓器的過(guò)電流保護(hù)降壓變電所的變壓器，一般裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。如果過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限超過(guò)0.5s時(shí)，還需增設(shè)電流速斷保護(hù)。由于保護(hù)裝置裝設(shè)在電源側(cè)，因而既能反映外部故障，也可以作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。變壓器的過(guò)電流保護(hù)，用來(lái)保護(hù)變壓器外部短路時(shí)引起的過(guò)電流，同時(shí)又可作為變壓器內(nèi)部短路時(shí)瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)。為此，保護(hù)裝置應(yīng)裝在電源側(cè)。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作以后，斷開(kāi)變壓器兩側(cè)的斷路器。變壓器過(guò)電流保護(hù)的整定原則與線路過(guò)電流保護(hù)的整定原則相同，按躲開(kāi)變壓器一次側(cè)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即或(7-11)式中——變壓器過(guò)電流保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流；——變壓器過(guò)電流保護(hù)裝置中繼電器動(dòng)作電流；，——可靠系數(shù)與返回系數(shù)，采用DL型電流繼電器時(shí),；采用GL型繼電器時(shí)取，。、——電流互感器變比與接線系數(shù)；——變壓器裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)那一側(cè)的額定電流；——變壓器的過(guò)負(fù)荷倍數(shù)。一般可近似取，對(duì)綜合性負(fù)載可取。變壓器過(guò)流保護(hù)裝置的靈敏度按變壓器二次側(cè)母線發(fā)生最小兩相短路的條件校驗(yàn)，即(7-12)式中——系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)，二次側(cè)母線兩相短路的穿越電流（歸算到一次的電流）。3.變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)是為了使運(yùn)行人員掌握變壓器正常運(yùn)行時(shí)的過(guò)載情況，一般動(dòng)作于信號(hào)。由于變壓器的過(guò)負(fù)荷多數(shù)為三相對(duì)稱的，因此過(guò)負(fù)荷保護(hù)只在一相上裝設(shè)電流繼電器。為了避免在短路故障和大電機(jī)起動(dòng)等造成沖擊電流情況下發(fā)生不必要的信號(hào)，需裝設(shè)時(shí)間繼電器，其動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，一般定為9-15s。過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲開(kāi)變壓器的額定電流，其整定為：(7-13)4.變壓器的差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)滿足以下三個(gè)條件：應(yīng)躲過(guò)變壓器差動(dòng)保護(hù)區(qū)外出現(xiàn)的最大短路不平衡電流。應(yīng)躲過(guò)變壓器的勵(lì)磁涌流。在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大負(fù)荷時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。目前我國(guó)生產(chǎn)的差動(dòng)保護(hù)繼電器型式有電磁型的BCH系列、整流型的LCD系列和晶體管型的BCD系列。變壓器保護(hù)常用的是BCD-2型差動(dòng)繼電器。圖7.4為BCH-2型差動(dòng)繼電器組成的差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖。變壓器差動(dòng)保護(hù)使用的范圍：兩臺(tái)6300kVA及以上的并聯(lián)運(yùn)行變壓器；10000kVA及以上的單獨(dú)運(yùn)行變壓器；容量為6300kVA及以上的發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器；容量為2000-8000kVA的變壓器；當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí)。變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則靈敏度校驗(yàn)圖7.4BCH-2型差動(dòng)繼電器組成的差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖5.差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算算出各側(cè)額定一次電流,選出電流互感器的變比,確定二次回路額定電流和計(jì)算結(jié)果列于表7.10表7.10二次回路額定電流計(jì)算值名稱各側(cè)數(shù)值額定電壓66kV10.5kV變壓器一次額定電流(A)10000/(×66)=96.23A10000/(×10.5)=577.35A電流互感器的計(jì)算變比(×96.23)/5=166.68/5577.35/5選用電流互感器的變比200/51500/5電流互感器二次回路流入繼電器的電流(A)(×96.23)/40=4.17A577.35/300=1.92A由表7.10可以看出,10.5kV側(cè)的二次回路額定電流大于66kV側(cè),因此10.5kV側(cè)為基本側(cè)。計(jì)算保護(hù)裝置基本側(cè)10.5kV的動(dòng)作電流:按躲開(kāi)變壓器外部短路時(shí)的最大不平衡電流：式中——可靠系數(shù)，取1.3——外部故障時(shí)最大短路電流的周期分量——電流互感器同型系數(shù)，型號(hào)相同是取0.5，型號(hào)不同時(shí)取1——電流互感器的容許最大相對(duì)誤差，為0.1——變壓器改變分接頭調(diào)壓所引起的相對(duì)誤差，一般采用調(diào)壓范圍的一半，取5%——由于繼電器的整定匝數(shù)與計(jì)算的不相等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差，初算時(shí)可取中間值0.5。按躲開(kāi)變壓器的勵(lì)磁涌流:式中——可靠系數(shù)，取1.3——變壓器的額定電流按躲開(kāi)電流互感器二次回路斷線時(shí)變壓器的最大負(fù)荷:因?yàn)樽畲蠊ぷ麟娏鳛?4.1×66/10.5=466A,小于變壓器額定電流577.35A，所以不考慮。取上述三個(gè)條件計(jì)算值中的最大者作為基本側(cè)的動(dòng)作電流，即：根據(jù)上面3個(gè)計(jì)算結(jié)果，一次側(cè)動(dòng)作電流為。確定基本側(cè)線圈接線和匝數(shù)平衡線圈接于10.5kV側(cè),平衡線圈接于66kV側(cè)。依據(jù)基本側(cè)考慮，繼電器動(dòng)作電流為：基本側(cè)計(jì)算線圈匝數(shù)為式中，是BCH-2型繼電器的額定動(dòng)作安匝。根據(jù)BCH-2內(nèi)部實(shí)際接線,選線圈實(shí)用匝數(shù)為匝,差動(dòng)線圈實(shí)用匝數(shù)匝,平衡線圈Ⅰ的匝數(shù)匝.確定66kV側(cè)平衡線圈匝數(shù)：取66kV側(cè)平衡線圈實(shí)際匝數(shù)。計(jì)算由于實(shí)際匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等產(chǎn)生的相對(duì)誤差Δf：因?yàn)椋什恍韬怂銊?dòng)作電流.計(jì)算最小靈敏系數(shù)：按最小運(yùn)行方式下10.5kV側(cè)兩相短路校驗(yàn).因?yàn)榛緜?cè)互感器二次額定電流最大,故非基本側(cè)靈敏系數(shù)最小。10.5kV側(cè)歸算至66kV側(cè)的最小短路電流為764.59A。檢驗(yàn)靈敏度在10kV側(cè)兩相短路時(shí)的短路電流為（由短路計(jì)算得有）66kV側(cè)流入繼電器的電流靈敏度：滿足要求。防雷和接地設(shè)計(jì)防雷設(shè)計(jì)變電所是電力系統(tǒng)重要組成部分,一旦變電所遭雷擊或雷電波侵入,將造成大面積停電,給生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失,給人民生活帶來(lái)不便,這就要求變電所防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要安全、靈敏、可靠。變電所的防雷設(shè)計(jì)總的原則應(yīng)做到選型設(shè)備先進(jìn),保護(hù)系統(tǒng)靈敏、安全、可靠,設(shè)備維護(hù)方便。針對(duì)雷電侵害的3種形式,進(jìn)行變電所的防雷設(shè)計(jì),其中防直擊雷和雷電波侵入是主要任務(wù)。防雷措施1．避雷針變電所的設(shè)備一旦遭受直接雷擊，就可能造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，引起長(zhǎng)時(shí)間的停電，其后果是十分嚴(yán)重的。因此，變電所內(nèi)的設(shè)備和建筑物必須有完善的直接雷保護(hù)裝置。可以根據(jù)條件合理地選用避雷針、避雷線和避雷器，進(jìn)行直擊雷保護(hù)。屋外配電裝置一般都采用避雷針作為直擊雷保護(hù)裝置。2．避雷線進(jìn)線保護(hù)的目的在于防止線路上落雷后雷電波侵入變電所，危害變電所的配電裝置。大中型企業(yè)的35kV以上變電所的進(jìn)線保護(hù)常采用如圖9.1所示的防雷保護(hù)方案。圖8.160kV變電所進(jìn)線防雷保護(hù)方案35kV以上的電力線路一般不采用全線裝設(shè)避雷線來(lái)防止直擊雷，可以在進(jìn)線段1～2km內(nèi)架設(shè)避雷線，使該線段路免遭直接雷擊，還可以使感應(yīng)雷過(guò)電壓產(chǎn)生在1～2km以外，靠進(jìn)線段本身的阻抗起限流作業(yè)，降低雷電沖擊的幅值。3．避雷器在供配電系統(tǒng)中，常常在變壓器的高壓側(cè)裝設(shè)閥型避雷器作為變壓器的防雷保護(hù)。防雷計(jì)算本變電所設(shè)兩支等高避雷針，避雷針的高度為30m。避雷針及保護(hù)范圍單支避雷針的保護(hù)范圍如圖8.2所示。是以避雷針為軸的折線圓錐。從頂針向下做45度的斜線，構(gòu)成錐形保護(hù)空間的上部；地面距針1.5h作半徑，向避雷針0.75h高度處作連接線，與上部錐線相交，交點(diǎn)以下斜線構(gòu)成保護(hù)空間的下半部。由圖可見(jiàn)，避雷針在地面上的保護(hù)半徑為1.5h。如果被保護(hù)的設(shè)備或建筑物高度為，則在高度為的水平面上，保護(hù)半徑為：當(dāng)時(shí)，(8-1)當(dāng)時(shí)，(8-2)式中（8-1）、（8-2）中：被保護(hù)物高度(m)，本設(shè)計(jì)中變電所高度；避雷針有效高度(m),；避雷針安裝高度(m)；由模擬實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定的高度影響系數(shù)。時(shí)，；時(shí)，。避雷針在水平面上的保護(hù)半徑。本設(shè)計(jì)中變電所面積為10m30m，故取，，，則根據(jù)式（8-2）得得出。需要保護(hù)范圍較大時(shí)，采用增加單支避雷針的高度擴(kuò)大保護(hù)范圍，往往不如采用兩只比較低的避雷針進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)有效。兩只避雷針保護(hù)范圍如圖8.2所示。圖8.2單支避雷針的保護(hù)范圍圖8.3兩只等高避雷針的保護(hù)范圍兩針外側(cè)的保護(hù)范圍與單支避雷針相同。兩針之間的保護(hù)范圍按連接兩針頂點(diǎn)1，2及中點(diǎn)O的圓弧確定。O點(diǎn)的高度由下式?jīng)Q定：(8-3)式中，兩針之間的距離。則由式（8-3）可見(jiàn)，當(dāng)兩針距離增大到時(shí)，則，即兩針之間不能夠構(gòu)成聯(lián)合保護(hù)范圍。兩針在水平面上的保護(hù)范圍即兩針之間最小保護(hù)寬度的一半為：根據(jù)得所以兩針之間最小保護(hù)的寬度為53.58m。避雷線及保護(hù)范圍兩支等高避雷線外側(cè)的保護(hù)范圍與單根避雷線相同；內(nèi)側(cè)保護(hù)范圍的橫截面，由經(jīng)過(guò)兩根避雷線及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)O的圓弧確定。本設(shè)計(jì)，避雷線的保護(hù)范圍采用折線法計(jì)算。計(jì)算方法如下：當(dāng)時(shí)(8-4)當(dāng)時(shí)(8-5)式中（8-4）、（8-5）中：被保護(hù)物高度(m)，本設(shè)計(jì)中變電所高度；避雷線安裝高度(m)；避雷線在水平面上的保護(hù)半徑。、--避雷線計(jì)算系數(shù)。一般保護(hù)角選擇在之間，角不同，、也不相同，它們之間的關(guān)系如表8.1所示。表8.1避雷線計(jì)算系表保護(hù)角0.360.470.531.641.531.42本設(shè)計(jì)中變電所面積為10m30m，故取，，，則根據(jù)式（9-2）得得出因此，本變電所在進(jìn)線段1～2km內(nèi)架設(shè)避雷線，高度為29m。避雷器常用的閥型避雷器有普通閥型避雷器、磁吹閥型避雷器和氧化鋅閥型避雷器。普通閥型避雷器是指碳化硅閥式避雷器，其包括FZ和FS兩種型號(hào)。FZ型多用于發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)備防雷保護(hù)，F(xiàn)S型多用在配電線路上和配電變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備的防雷保護(hù)上。因此，都選用FZ型。66kV母線上選FZ-60型避雷器，10.5kV母線上選FZ-10型避雷器，其參數(shù)見(jiàn)表8.2表8.2FZ型避雷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓kV滅弧電壓有效值kV工頻放電電壓有效值kV預(yù)放電時(shí)間1.5-20的沖擊放電電壓（kV幅值）不大于5、10kA沖擊電流（波形10/20）下的殘壓（kV幅值）不小于不大于5kV小于10kV小于FZ-606670.5140173220227250FZ-101112.72631454550接地及其它接地裝置接地裝置由接地體和接地線兩部分構(gòu)成。接地體分為水平接地體和垂直接地體。垂直接地體通常采用直徑50mm，長(zhǎng)2～2.5m的鋼管，打入地中與大地直接相連。水平接地體一般采用扁鋼或角鋼，將垂直接地體連接起來(lái)。連接于接地體與電氣設(shè)備金屬外殼之間的金屬導(dǎo)線，稱為接地線。接地線通常采用25mm4mm或40mm4mm的扁鋼或直徑16mm的圓鋼。為了減少投資，還可以利用金屬管道以及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等作為自然接地體，但易燃易爆的液體或氣體管道除外。接地電阻是指接地體的散流電阻與接地線和接地體電阻的總和，其中接地體和接地線的電阻與散流電阻相比較小，可忽略不計(jì)。在同樣的接地電流下，接地電阻越小，接觸電壓和跨步電壓也越小，對(duì)人身越安全。變電所中通常用扁鋼將若干接地體連接成一個(gè)整體構(gòu)成接地網(wǎng)。接地網(wǎng)的布置形式有外引式和回路式。外引式將接地體引出戶外處某處集中埋于地下，該方式安裝方便，且較經(jīng)濟(jì)，但接地體附近地面電位分布不均勻，跨步電壓較大，廠房?jī)?nèi)接觸電壓較大。另外，接地網(wǎng)的連接可靠性較差。因此，變電所中常采用回路式接地裝置，回路式是將接地體圍繞設(shè)備或建筑物四周打入地中，它使地面電位分布均勻，減小跨步電壓，同時(shí)抬高了地面電位，減小了接觸電壓，安全性好，連接可靠。接地裝置的整定計(jì)算1．確定工頻接地電阻值我國(guó)60kV的高壓系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地方式。已知，60kV側(cè)的架空線路長(zhǎng)度為24KM。對(duì)于本變電所公共接地裝置的接地電阻，應(yīng)滿足以下條件：（8-6）本變電所接地裝置的接地電阻應(yīng)為：2．接地裝置的初步方案在變電所內(nèi)設(shè)置以水平接地為主，垂直接地為輔的復(fù)合接地網(wǎng)。初步考慮圍繞變電所建筑周圍，距變電所外墻2-3。打入地下一圈直徑為50、長(zhǎng)為2.5的鋼管接地體，每隔5m打入一根。主接地帶采用-50×5鍍鋅扁鋼，設(shè)備引下線采用-40×4鍍鋅扁鋼，接地極采用Φ50×2500鍍鋅鋼管，微機(jī)保護(hù)接地由接地主網(wǎng)經(jīng)銅接地帶單獨(dú)引至，電纜溝內(nèi)的電纜支架均應(yīng)接地，接地線敷設(shè)方式為明敷與暗敷相結(jié)合。要求本變電所的接地電阻不大于4歐姆。3．計(jì)算單根鋼管接地電阻（8-7）式（8-7）中為土壤電阻率，；為接地體長(zhǎng)度，。4．確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù)，但考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，故試選30根直徑為50、長(zhǎng)為的鋼管接地體，管間距為。以和查參考文獻(xiàn)[6]，取。因此，（8-8）考慮到接地提的勻稱布置，選用34根試選30根直徑為50、長(zhǎng)為，間距為的鋼管接地體，用的扁鋼連接，環(huán)型布置。5．計(jì)算沖擊接地電阻沖擊接地電阻是指雷電經(jīng)接地裝置泄放入地的接地電阻。沖擊接地電阻按下式計(jì)算：（8-9）式（8-9）中為工頻接地電阻值；為換算系數(shù)，對(duì)于時(shí)取沖擊接地電阻。結(jié)論本論文的題目是三元變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)，電壓等級(jí)為60/10kV。本設(shè)計(jì)對(duì)工廠供電這一技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了研究和工程設(shè)計(jì)，講述了變電所初步設(shè)計(jì)的要求方法、內(nèi)容和步驟。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償、變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇、主接線方案的確定、短路計(jì)算、電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和防雷設(shè)計(jì)等。本設(shè)計(jì)首先根據(jù)原始資料所提供的內(nèi)容進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算。其結(jié)果為總有功為21080kW，總無(wú)功為11678kvar，無(wú)功補(bǔ)償容量為14576.8kvar。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果確定了兩臺(tái)型號(hào)為SF9-20000/60的變壓器，根據(jù)計(jì)算所選變壓器容量為20000kVA。按照主接線的設(shè)計(jì)原則確定了主接線的幾種接線方案，全面分析論證，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后確定