电力系统专业的毕业设计是一次比较综合的训练，它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合，运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究，提高分析问题和解决问题的能力。在完成此设计过程中，我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法，获得搜集资料、查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等多方面训练，并进一步补充新知识和技能。本毕业设计论文是220/60KV一次降压变电所电气部分初步设计。为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证变电所能够长期可靠供电。
根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知识及《变电所设计》等书籍的有关内容，设计过程中完成了主变选择、电气主接线的拟定、短路计算、电气设备选择、配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划和防雷保护的规划等主要工作。在此期间，遇到的种种问题均通过反复比较、验算，并请教老师得以解决。毕业设计论文由设计说明书、设计计算书、一套图纸（电气主接线图、总平面布置图、配电装置断面图）组成。内容较为详细，对今后扩建有一定的参考价值。
近年来，电力在世界各国能源和经济发展中的作用日益增长，它已成为现代社会实用最广、需要最快的能源。变电所的合理设计与建设是一个极其重要的组成部分。本次设计是根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知识及《变电所设计》等书籍的有关内容，在指导老师的帮助下，通过本人的精心设计论证完成的。整个设计过程中，全面细致的考虑工程设计的可靠性、经济性、灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。通过完成此毕业设计论文，进一步领会我国电力工业建设的观念和经济观点，培养对工程技术、经济进行较全面的综合分析能力。
关键词: 变电所短 路计算 电气设备
Abstract
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According to the graduation project project description request, synthesized studies the specialized knowledge and "Transformer substation Design" and so on the books related contents, in the design process completes the host to change the choice, the electrical host wiring draws up, the short circuit computation, the electrical equipment choice, the power distribution equipment plan, the relay protection and the automatic device plan and the anti-radar protection plan and so on the prime task. Meets all sorts of questions through repeatedly compare, the checking calculation, and consults teacher to be able to solve.The graduation project paper by the design instruction booklet, the design account book, set of blueprints (electrical host wiring diagram, total floor-plan, power distribution equipment sectional drawing) is composed.The content is detailed, will have certain reference value to the next extension.
In recent years, the electric power grew day by day in the various countries energy and the economical development function, it has become the modern society practical broadest, needs the quickest energy.The transformer substation reasonable design and the construction are an extremely important constituent.This design is according to the graduation project project description request, synthesizes studies the specialized knowledge and "Transformer substation Design" and so on the books related contents, in instructs under teacher's help, completes through myself careful design verification. In entire design process, comprehensive careful consideration engineering design reliability, efficiency, flexible and so on many factors, is final the cost design proposal.Through completes this graduation project paper, further comprehends our country electric power industry construction the policy idea and the overemphasize economic, raises to the project technology, the economy carries on the comprehensive generalized analysis ability.
Key word Transformer substation short circuit calculationelectric equipment
第1篇 说明书部分
第1章 主变压器的选择
1.1 主变压器选择的相关原则
1.1.1 DJ2-88规程中关于变电所主变压器选择的规定
(1)主变压器容量和台数的选择，应根据《电力系统设计技术规程》SDJ161-85有关规定和审批的电力系统规划设计决定进行。凡装有两台(组)及以上主变压器的变电所，其中一台(组)事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。
(2)与电力系统连接的220～330kV变压器，若不受运输条件的，应选用三相变压器。500kV主变压器选用三相或单相，应根据变电所在系统中的地位、作用、可靠性要求和制造条件、运输条件等，经经济技术比较确定。当选用单相变压器组时，可根据系统和设备情况确定是否装备用相；此时，也可以根据变压器的参数、运输条件和系统情况，在一个地区设置备用相。
(3)对深入市区的城市电力网变电所，结合城市供电规划，为简化变压器层次和接线，也可采用双绕组变压器。
(4)主变压器的调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关技术规定。
1.1.2 主变压器选择的一般原则
1. 主变压器台数的确定
为保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保障供电时，可装设一台主变压器。
当变电所装设两台以及以上主变压器时，每台容量的选择应按照其中任意一台主变压器停运时，其余变压器容量至少能保证所供的一级负荷或为变电所全部负荷的60%～75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。
2.变压器型式的选用
⑴ 变电所的主变压器一般采用三相变压器，如因制造和运输条件，在220KV的枢纽变电所中，一般采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相。当主变压器超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%要求时，可不装备用相。
⑵ 变电所中的主变压器在系统中有调压要求时，一般采用有载调压变压器。有载调压变压器可以带负载调压，有利于变压器的经济运行。因此，在新设计的变电所中，大都采用这种型式的变压器。
⑶ 与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除低压负荷较大或与高中压间潮流不定的情况外，一般采用自耦变压器，但仍需作技术经济比较。
3.主变容量的选择
⑴ 为了正确的选出变压器的额定容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并从该曲线得出变电所的年及日最高负荷和平均负荷。
⑵ 主变压器的容量确定应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择，因此，为了确定合理的变压器容量，必须尽可能把5～10年负荷发展规划做得正确，这是最根本的。
⑶ 变压器的最大负荷按下式确定为
(1-1)
式中 PM——变电所的最大负荷
K0——负荷同时系数
∑P——按负荷等级统计的综合用电负荷
⑷ 对两台变压器的变电所，变压器的额定容量可按下式确定为
(1-2)
即按70%的全部负荷选择，因此变电所的总安装容量为
(1-3)
当一台主变压器停运时，可保证对70%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电。
若取Se=0.6PM，则当一台变压器停运时，可保证对60%的负荷供电，考虑变压器的过负荷能力为40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般变电所中，大约有25%的非重要负荷，在事故状态下可以切除，因此，采用Se=0.6PM，对变电所保证重要负荷来说时可行的。
1.2 主变压器的选定
1.2.1 主变压器台数的确定
根据对原始资料的分析得知：本所电压等级为220/60kV，位于工业区附近，主要向工业区供电，另带4个二次变电所，其中重要负荷占55%；另外，本所与一电力系统和2个发电厂相连接；说明本所在系统中占主要位置，属于枢纽变电所。另由于本所地理位置平坦、交通便利，可选用双绕组三相变压器。
为满足上述相关要求，本次设计变电所主变压器采用两台双绕组三相变压器。
1.2.2主变压器容量的确定
通过对原始资料的分析，根据远期负荷及经济发展的要求，同时考虑负荷的同时系数和线损率等因素，可由公式
(1-4)
分析原始资料 P=115000KW，cosφ=0.95，线损率为5%，负荷的同时系数为0.9。
将以上数据代入公式可得变压器的最大负荷容量为kVA
由《规程》得kVA
若选两台容量为90000 kVA的变压器，当一台停运时，仍能保证70%的重要负荷供电。
1.2.3 主变压器型号的确定
查《电力设备手册》确定两台主变压器为220/60kV级，容量为90000 kVA双绕组有载调压变压器；其型号为SFPZ7—90000/220 。
正常运行时，两台变压器全部投入。当其中一台停运检修时，考虑变压器的过负荷能力，另一台完全能达到保证全部负荷供电的70%。
1.2.4 主变压器的技术参数
表1—1 SFPZ7—90000/220型变压器参数
| 型 号 | 额定容量 (KVA) | 电 压 组 合(KV) | 连 接 组 别 | 阻 抗 电 压(%) | |
| 高压 | 低压 | ||||
| SFPZ7—90000/220 | 90000 | 230±8×1.5% | 69 | YN，d11 | 13.36 |
| 空 载 损 耗 (KW) | 负载损耗 (KW) | 外形尺寸 [mm] (长×宽×高) | 总重量 (t) | 生 产 厂 | |
| 104 | 359 | 8050×5045×7350 | 158.2 | 沈阳变压器厂 | |
S F/S P S Z L 7 ——90000 / 220
高压绕组额定电压等级，KV
额定容量，KVA
性能水平代号
导线材质（铜线不标）
调压方式（无励磁调压不标，Z有载调压）
绕组数（双绕组不标，S三绕组）
循环方式（自然循环不标，P强迫油循环）
冷却装置种类（F：风冷 S：水冷）
相数（S：三相）
第2章 电气主接线的选择
变电所电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组中的一个重要组成部分。主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。
2.1 主接线设计的相关原则和基本要求
2.1.1 主接线的设计原则
⑴ 考虑变电所在电力系统中的地位和作用
变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
⑵ 考虑近期和远期的发展规模
变电所主接线设计应根据5～10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况的潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。
⑶ 考虑负荷的重要性分级和出线回路数多少对主接线的影响
对一级负荷，必须有两个电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。
⑷ 考虑主变台数对主接线的影响
变电所主变的台数和容量，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性的要求高，因此，对其主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。
⑸ 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证供电的可靠性，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量，都直接影响主接线的形式。
2.1.2 主接线设计的基本要求
根据我国能源部关于《220～500kV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。”
1可靠性
所谓可靠性时指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期的运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。评价主接线可靠性的标志是：
① 断路器检修时是否影响供电；
② 线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。
③ 变电所全部停电的可能性。
④ 有些国家以每年用户不停电的时间的百分比表示供电的可靠性，先进的指标都在99.9%以上。
2灵活性
主接线的灵活性有以下几方面要求：
① 调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。
② 检修要求。可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。
③ 扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。
3经济性
经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。
2.2 本所主接线设计的方案
2.2.1 220kV侧的接线方式的确定
本次设计220kV侧，进线只有2回，而本所的主变压器也只有两台，根据原始条件可选择变压器——线路接线及桥式接线，故拟定以下两种方案。
方案一 ： 变压器——线路接线
图2-1 线路变压器组接线
变压器——线路接线是最简单的接线，适用于进线回路较少的典型变电所接线，这种接线方式在当今只有两回进线两台变压器的变电所中广泛使用。
方案二： 桥式接线
当只有两个变压器——线路接线的回路时，在其中间加一个连桥，则成为桥式接线。桥式接线中，4个回路只有3台断路器，是需要断路器较少的一种接线，但是其灵活性较差，只能适用于小型变电所和发电厂。按连接桥断路器的位置可分为内桥和外桥两种接线。
图2-2 外桥接线
表2-1 两种方案的比较
| 线路变压器组 | 外桥 | ||
| 特点 | 就其特点而言，线路——变压器组接线简单，是最简单的接线方式，外桥是在其基础上在线路断路器的外侧安装一连桥。线路——变压器组无论是线路或变压器发生故障，该线路均停止运行。而外桥接线，当线路故障时与之相连的两个断路器断开，从而影响一回未发生故障的线路，当变压器发生故障时仅线路变压器断开，不影响其它回路运行。 | ||
| 可靠性 | 桥形接线要比线路变压器组可靠 | ||
| 经济性 | 线路变压器组比外桥接线经济 | ||
| 灵活性 | 外桥接线要比线路变压器组倒闸操作方便 | ||
综上，可以看出选用方案一远比方案二利益要大的多，并且方案一是现今中型变电所的主流接线方式，故在本次设计中高压进线侧主接线采用线路——变压器组接线方式。
2.2.2 60kV侧的接线方式的确定
本次设计变电所的60kV侧出线为14回，出线回路数较多，为考虑其运行的可靠性、倒闸操作简单和接线的经济性，可选用双母接线和双母带旁路接线的方式。
方案一： 双母线接线
双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台短路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络短路器(简称母连短路器)来实现。如下图2-3所示，有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高。
图2-3 双母线接线
方案二：双母带旁路接线
双母线可以带旁路母线，用旁路断路器代替检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。图2-4为双母线带专用旁路接线。带有专用旁路断路器的接线，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接入旁路的线路回路数较多，且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。
图2-4 双母带旁路接线
表2-1-2 两种方案的比较
| 双母线 | 双母带旁路 | ||
| 特点 | 1.供电可靠 2.调度灵活 3.扩建方便 | 倒闸操作灵活 | |
| 可靠性 | 较高 | 高 | |
| 经济性 | 投资大、设备多、占地大 | 投资大、设备增多、占地大 | |
| 灵活性 | 操作复杂 | 倒闸操作灵活 | |
综上，可以看出选用方案一远比方案二利益要大的多，并且方案一是现今中型变电所的主流接线方式，故在本次设计中高压进线侧主接线采用线路——变压器组接线方式。
第3章 短路电流计算
所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统，单相或多相接地。
3.1 短路发生的原因
产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多是设备的过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除，此外，如输电线路断线、线路倒杆、倒塔也能造成短路事故。
3.2 短路的种类
三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地和两相接地短路。
三相短路为对称短路，短路电流交流分量是对称的，只是线路中的电流增大、电压降低而已，而电流和电压之间的相位差一般也较正常工作情况是为大。在对称三相系统中，三相阻抗相同，三相电压和电流的有效值相等。因此对于三相系统三相短路的分析计算，可只分析和计算其中一相。
两相短路、单相接地和两相接地短路，以及单相断线和两相断线均为不对称故障。当电力系统发生不对称故障时，三相阻抗不同，三相电压和电流有效值也不相等，相与相之间的相位差也不相等。
运行经验表明：在中性点直接接地系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的65%～70%；两相短路约占10%～15%；两相接地短路约占10%～20%；三相短路约占5%。
虽然，三相短路所占比例较小，但是三相短路的短路电流最大，相对破坏和造成的后果也是最为严重的。所以，在本次设计中短路电流的分析和计算中只要求计算三相短路即可，如三相短路情况下满足设计要求，那出现其它形式的短路也能够满足本设计的要求。
3.3 短路计算的目的
1. 电气主接线的比连；
2. 选择导体和电器；
3. 确定中性点接地方式；
4. 计算软导线的短路摇摆；
5. 确定导线的间隔棒的间距；
6. 验算接地装置的接触电压和跨步电压；
7. 选择继电保护装置和进行整定计算；
3.4 短路计算的一般规定
1. 验算导体和电器的动、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划（一般为本期工程建成后的5～10年）。
2. 确定短路电流时，应按可能发生的最大短路电流的正常接线方式。而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
3. 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
4. 选择导体和电器时，对不带电抗器的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流的最大地点。
5. 对带电抗器的6～10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。
6. 导体和电抗器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路、或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。
3.5 短路计算点的选择
在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。在本次设计中，短路点选择4点，分别为：K1点为单台主变运行时220kV侧进线断路器的下侧发生三相短路；K2为220kV侧进线断路器的上侧发生三相短路；K3点为60kV侧母线上发生三相短路；K4点为当两台主变同时运行时，另一台主变的220kV进线侧断路器的下侧发生三相短路。
220kV高压侧为线路——变压器组的接线方式，其短路计算点应选在任一台主变压器的进线断路器的上下两侧，即K1、K2、K4点。其目的是验算当高压侧发生短路情况时，流过断路器的短路电流，为选择进线断路器提供依据；60kV侧为双母线接线，其短路计算点就选择在双母线上即K3点。其目的是验算当两台主变全部运行时60kV母线上短路时短路电流的情况(也可视为母连断路器上短路)，即为选择母连断路器提供可靠依据。
3.6 短路电流的计算结果
表3-1 K1点三相短路计算数据
时 间
| (s) | 电 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA) | 冲 击 电 流 (kA) | 热 效 应 |
| 0 | 3.956 | 10.088 | 69.129 |
| 2 | 4.166 | ||
| 4 | 4.2 |
时 间
| (s) | 电 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA) | 冲 击 电 流 (kA) | 热 效 应 |
| 0 | 1.093 | 2.787 | 4.667 |
| 2 | 1.079 | ||
| 4 | 1.079 |
时 间
| (s) | 电 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA) | 冲 击 电 流 (kA) | 热 效 应 |
| 0 | 6.629 | 16.904 | 180.821 |
| 2 | 6.732 | ||
| 4 | 6.732 |
时 间
| (s) | 电 流 周 期 分 量 有 效 值 (kA) | 冲 击 电 流 (kA) | 热 效 应 |
| 0 | 3.234 | 8.247 | 43.853 |
| 2 | 3.318 | ||
| 4 | 3.318 |
第4章 变电所电气设备的选择
在各级电压等级的变电所中，使用着各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、调相机等，这些设备的任务时保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须考虑电力系统在正常运行和故障状态下的工作情况。所谓电气设备选择，则是根据各种电气设备在系统中所处的地位和完成的任务来确定它的型式和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当地留有裕度，力求在经济上进行节约。
4.1 电气设备选择的一般原则
尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不同，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按照正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。
4.1.1 按正常工作条件选择电气设备
1. 额定电压
电气设备所在电网的运行电压因调压和负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1～1.15倍，而电气设备所在的电网运行电压波动，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即
（4-1）
2.额定电流
电气设备的额定电流是指在额定温度下，电气设备的长期允许电流。通常应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即
（4-2）
由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的应为发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍；若变压器可能过负荷运行时，应按过负荷确定(1.3～2倍变压器额定电流)。
按《交流高压电器的长期工作时的发热》的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40℃时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环境温度高于+40℃而低于+60℃时，每增高1℃，建议额定电流减少1.8%；当低于+40℃时，每降低1℃，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。
4.1.2 按短路状态进行校验
当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急剧升高，这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。
1. 短路热稳定效验
短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为
（4-3）
式中 ----短路电流的热效应；
----设备给定的ts内允许的热稳定电流有效值。
2. 电动力稳定效验
电动力稳定效验是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为
（4-4）
式中 ----短路冲击电流的幅值；
----设备允许通过的动稳定电流的幅值。
3.短路电流计算的条件
为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。
⑴ 容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（工程建成后5～10年）；其接线应采取可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。
⑵ 短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。
⑶ 计算短路点。选择通过电器设备的短路电流为最大的那些点为短路点。先考虑分别在电气设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备内部的短路电流，而非流到短路点的总电流。
4.2 高压断路器的选择
高压断路器是电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用，当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。
（1）型式。除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般6～35KV选用真空断路器，35～500kV选用SF6断路器。
（2）额定电压的选择为。
（3）额定电流的选择为
（4）额定开断电流的检验为
式中 ----断路器实际开断时间ts的短路电流周期分量。
实际开断时间tK，为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之后。
（5）热稳定校验应满足
（6）动稳定校验应满足
通过以上技术条件，和短路计算拟定断路器型号为：单柱双断口共用一台液压机构，可分相操作的和三相组装在一个框架上的两种型号。其技术数据如下：
表4-1 LW6-220高压断路器技术参数
| 安装地点 | 220KV侧 | 额定开断电流 (kA) | 40 |
| 型 号 | LW6-220 | 额定关和电流 (kA) | 100 |
| 额定电压 | 220 | 动稳定电流 (kA) | 100 |
| 最高工作电压 (kV) | 252 | 热稳定电流 (kA) | 40 |
| 额定电流 (kA) | 3150 |
| 安装地点 | 60KV侧 | 额定开断电流 (kA) | 25 |
| 型 号 | LE0-63 | 额定关和电流 (kA) | 63 |
| 额定电压 | 63 | 动稳定电流 (kA) | 63 |
| 最高工作电压 (kV) | 72.5 | 热稳定电流 (kA) | 25 |
| 额定电流 (kA) | 1250 |
表4-3 220KV侧高压断路器LW6-220的参数与计算数据对比
| 计算数据 | LW6-220 | ||
| 220kV | 220 kV | ||
| 273.2A | 3150A | ||
| 3.956kA | 40kA | ||
| 10.088kA | 100kA | ||
| 69.129（） | 404=00（） | ||
| 10.088kA | 100kA | ||
| 计算数据 | LW9-63 | ||
| 60 kV | 63 kV | ||
| 866.1 A | 1250A | ||
| 6.629 kA | 25 kA | ||
| 16.904 kA | 63 kA | ||
| 180.821（） | 254=2500（） | ||
| 16.904 kA | 63 kA | ||
隔离开关的选择主要以额定电压、额定电流为依据，并需进行动、热稳定的校验。但由于隔离开关不能开断负荷电流和短路电流，故不需校验断流容量。其算法与断路器是相同的。
通过短路计算初步拟定隔离开关为：双柱三相立开式GW12-220D(W)和双柱GW5-60GD两种型号。其技术参数如下：
表4-5 GW12-220D(W)隔离开关技术参数
| 安 装 地 点 | 220KV侧 | 额定电流 (kA) | 1600 |
| 型 号 | GW12-220D(W) | 动稳定电流 (kA) | 100 |
| 额 定 电 压 (kV) | 220 | 热稳定电流 (kA) | 40 |
| 最高工作电压 (kV) | 252 |
| 安 装 地 点 | 60 KV侧 | 额定电流 (kA) | 1250 |
| 型 号 | GW5-60GD | 动稳定电流 (kA) | 50 |
| 额 定 电 压 (kV) | 60 | 热稳定电流 (kA) | 16 |
| 最高工作电压 (kV) | 69 |
表4-7 220kV侧隔离开关GW12-220D的参数与计算数据对比
| 计算数据 | GW12-220D | ||
| 220 kV | 220 kV | ||
| 273.2 A | 1600 A | ||
| 69.129（） | 404=00（） | ||
| 10.088 kA | 100 kA | ||
表4-8 60kV侧隔离开关GW5-60GD的参数与计算数据对比
| 计算数据 | GW5-60GD | ||
| 60 kV | 63 kV | ||
| 866.1A | 1250 A | ||
| 180.821（） | 1=1024（） | ||
| 16.904 kA | 50 kA | ||
1. 型式的选择
根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油侵式等）、安装方式（户内、互外、装入式、穿墙式等）、结构型式（多匝式、单匝式、母线式等）、测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态的特性等）。
一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用LQ线圈式和LM母线式；6～20kV户内配电装置和高压开关柜中，常采用LD单匝贯穿式或复杂贯穿式；35kV及以上的电流互感器多采用油侵式结构。在条件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先选用套管电流互感器，以节省占地和减小投资。
2. 按额定电压选择
电流互感器的额定电压不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压。
3. 按额定电流选择
电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续电流。电流互感器的二次额定电流，可根据二次负荷的要求分别选择5A或1A等。为了保证测量仪表的最佳工作状态，并且在过负荷时使仪表有适当的指示，当TA用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右。
4.按准确度等级选择
电流互感器的准确度等级应符合其二次测量仪表、继电保护等的要求。用于电能计量的电流互感器，准确度级不应低于0.5级。用于继电保护的电流互感器，误差应在一定的限值内，以保证过电流时的测量准确度的要求。
根据电力系统要求切除短路故障和继电保护动作时间的快慢，对互感器保证误差的条件提出了不同的要求。在大多数情况下，继电保护动作时间相对来说比较长，对电流互感器规定稳态下的误差就能满足使用要求，这种互感器称为一般保护用电流互感器，适合与电压等级较低的电力网。如果系统要求继电保护实现快速动作时，应选用铁芯带有小气隙的暂态特性好的电流互感器，因为它能保证其暂态误差在规定的范围内。
5. 校验二次负荷的容量
为保证电流互感器工作时的准确度符合要求，电流互感器的二次负荷不超过（某准确度下）允许的最大负荷。
电流互感器的二次总负荷包括二次测量仪表、继电器电流线圈、二次电缆和接触电阻的部分电阻。当电流互感器的二次负荷不平衡时，应按最大一相的二次负荷校验。
6.校验热稳定
电流互感器的热稳定能力用热稳定倍数Kr表示，热稳定倍数Kr等于互感器1s热稳定电流与一次额定电流IN1之比，故热稳定条件为
(4-5)
式中 ----短路热效应。
7. 校验动稳定
电流互感器的内部动稳定能力用动稳定倍数Kd表示，动稳定倍数Kd等于互感器内部允许通过的极限电流（峰值）与一次额定电流IN1之比。故互感器内部动稳定条件为
(4-6)
式中 ----通过电流互感器一次侧绕组的最大冲击电流。
此外，还应校验电流互感器的外部动稳定（即一次侧瓷绝缘端部受电动力的机械动稳定）。电流互感器外部动稳定条件为
(4-7)
式中 ----电流互感器一次侧端部允许作用力；
----电流互感器一次侧瓷绝缘端部所受最大电动力。
根据上述技术要求及结合本次设计的现有条件和要求，选取LCWB7-220W1和LCWB5-63型两种型号，其技术参数如下：
表4—9 220kV侧电流互感器技术数据表
| 安装地点 | 220KV侧 | 额定变流比 (A) | 2X600/5 |
| 型 号 | LCWB7—220W1 | 二次组合 | B1/B2/B1 /B1/0.5 |
| 额定电压 (kV) | 220 | 动稳定倍数 | 2X55 |
| 最高工作电压 (kV) | 252 | 1S热稳定倍数 | 2X21 |
| 安 装 地 点 | 60kV侧 | 额定变流比(A) | 2X600/5 |
| 型 号 | LCWB5—63 | 二次组合 | 0.5/ B1/B1 |
| 额定电压 (kV) | 63 | 动稳定倍数 | 80 |
| 最高工作电压 (kV) | 69 | 1S热稳定倍数 | 31.5 |
表4—11 220kV电流互感器的技术数据与计算数据比较表
| 计 算 数 据 | LCWB7-220W1的技术数据 |
| 电网电压Ue=220 kV | 额定电压Ue=220 kV |
| 长期最大工作电流Imax=237.2 A | 一次额定电流I1e=2*600A |
| 准确度级：0.5 | 准确度：B1/ B1 /B2 /B1 /0.5 |
| 短路冲击电流i⑶ch =10.088 kA | 动稳定电流倍数55 kA |
| 热效应QK=69.129 kA2.S | 热稳定：Qz=2540.1 kA2.S |
| 计 算 数 据 | LCWB5—63的技术数据 |
| 电网电压Uew=60 kV | 额定电压Ue=60 kV |
| 长期最大工作电流Igmax=866.1 A | 额定电流Ie=2X600 A (400) |
| 准确度级：0.5 ， 1 | 准确度：0.5/B1/ B1 |
| 短路冲击电流i⑶ch =16.904 kA | 动稳定电流80 |
| 热效应Qd =180.821 kA2.S | 热稳定数据992.25 kA2.S |
1. 型式的选择
根据电压互感器安装的场所和使用条件，选择电压互感器的绝缘结构和安装方式。
一般6～20kV户内配电装置中多采用油侵或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35kV配电装置中宜选用电磁式电压互感器；110kV及其以上的配电装置中尽可能选用电容式电压互感器。
在型式选择时，还应根据接线和用途的不同，确定单相式、三相式、三相五柱式、一个或多个副绕组的不同型式的电压互感器。
接在110kV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通信时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。
2. 按额定电压选择
为保证测量准确性，电压互感器一次额定电压应在所安装电网额定电压的90%～110%之间。
电压互感器二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网线电压时，二次绕组额定电压选为100V；一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压选为V。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助绕组额定电压选为100/3V。
3. 按容量和准确度级选择
电压互感器按容量和准确度级的原则与电流互感器的选择相似，要求互感器二次最大一相的负荷，不超过设计要求准确度级的额定二次负荷，而且应该尽量接近，因过小也会使误差增大。
统计电压互感器二次负荷时，首先应根据仪表和继电器电压线圈的要求，确定电压互感器的接线，并尽可能将负荷分配均匀。
然后计算各相负荷，取其最大一相负荷与互感器的额定容量比较。在计算各项负荷时，要注意互感器与负荷的接线方式。
电压互感器不校验动稳定和热稳定。
为满足上述要求，对于60kV配电装置采用JCC1—60W2型电压互感器；220kV采用JCC1—220型串级磁绝缘式电压互感器。为检查和监视一次回路单相接地，所有电压互感器选用具有第三绕组的单相电压互感器组。
表3-13 电压互感器有关技术数据表
| 型式 | 额定变比 | 额定容量（VA） | 最大容量（VA） | ||
| 0.5级 | 1级 | 3级 | |||
| JCC1--220 | 220/ 3 /0.1/3 /0.1 | 500 | 1000 | 2000 | |
| JCC5—60W2 | 60/3/0.1/ 3 /0.1/3 | 250 | 2000 | ||
4.6.1避雷器保护及配置
（一）避雷器的参数及配置
电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备所承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器的保护性能。
1. 避雷器的参数
普通阀型避雷器有FS型和FZ型两种。FS型主要使用于配电系统，FZ型使用于发电厂和变电所。FZ型避雷器均由结构和性能标准化的单件组成，其单件的额定电压分别为3、6、10、15、20kV和30kV。因此，可由不同单件组成各种电压等级的避雷器，如FZ—35型避雷器是由两个FZ—15型避雷器串联而成。
避雷器的主要技术参数如下：
⑴ 额定电压。避雷器的额定电压必须与安装避雷器的电力系统的电压等级相同。
⑵ 灭弧电压。灭弧电压是保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时，根据灭弧条件所允许加至避雷器的最高工频电压。对35kV及以下的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的100%～110%；对110kV及以上中性点接地系统的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的80%。
⑶ 工频放电电压。对工频放电电压要规定其上、下限。工频放电电压太高则意味着冲击放电电压也高，将使其保护特性变坏；工频放电电压太低，意味着灭弧电压太低，将会造成不能可靠地切断工频续流。
⑷ 冲击放电电压。冲击放电电压是指预放电电压时间为1.5～20s的冲击放电电压，与5kA（对330kV为10kA）下的残压基本相同。
⑸ 残压。在防雷计算中以5kA下的残压作为避雷器的最大残压
⑹ 保护比。保护比等于残压与灭弧电压之比。保护比越小说明残压越低或灭弧电压越高，其保护特性越好。FZ和FCD系列避雷器的保护比约在2.3～2.6范围内，FCZ系列避雷器的保护比则为1.7～1.8。
⑺ 直流电压下的电导电流。运行中的避雷器，通常用测量直流电压下的电导电流的方法来判断间隙分路电阻的性能。若电导电流太大，则意味着避雷器受潮；电导电流太大的避雷器投入运行，可能会造成炸毁事故，所以要求其电导电流必须在规定的范围内。
2. 避雷器的配置
阀型避雷器的安装位置和组数，应根据电气设备的雷电冲击绝缘水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并结合配电装置的接线方式确定。
避雷器至电气设备的允许距离还与雷雨季节经常运行的进线路数有关。进线数越多则允许距离可相应增大。
断路器、隔离开关、耦合电容器的绝缘水平比变压器为高。因此，避雷器至这些设备的最大允许距离可增大。
避雷器的配置原则如下：
⑴ 配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器。
⑵ 旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。
⑶ 330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装置避雷器，并应尽可能靠近设备本体。
⑷ 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。
⑸ 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。
⑹ 自耦变压器必须在其两个自耦绕组出线上设置避雷器，并应接在变压器与断路器之间。
⑺ 下列情况的变压器中性点应装设避雷器：
1）直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘切且装有隔离开关时。
2）直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。
3）不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。
⑻ 连接在变压器低压侧的调相机出线处宜装设一组避雷器。
⑼ 发电厂变电所35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。
⑽ 直配线发电机和变电所10kV及以下，进线段避雷器的配置应遵照《电力设备过电压保护设计技术规程》执行。
⑾ 110kV、220kV线路侧一般不装设避雷器。
⑿ SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。
如上所述本次设计选用FCZ2-220JN和 FCZ4-66两种型号的避雷器，分别安装在220kV和60kV侧，其技术参数如下：
表4-14 避雷器型号及技术数
| 型号 | 额定电压（kV） | 灭弧电压有效值（kV） | 工频电压（kV） | 冲击电流残压 （kV）不大于 | ||
| 不小于 | 不大于 | 5KA | 10KA | |||
| FCZ2-220JN | 220 | 200 | 340 | 390 | 520 | 570 |
| FCZ4-66 | 66 | 69 | 117 | 133 | 178 | 205 |
一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线（有单根、双和组合导线等方式），因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。
对于本次设计220kV侧主接线为线路——变压器单元接线，60kV采用双母线接线。故220kV侧没有母线，但其距电源为50km，可选择变电所的架空进线，60kV侧为软母线。其全部为裸导体。
软导线常用的有钢芯铝绞线、组合导线、导线和扩径导线，后者多用于330kV及以上的配电装置。
1. 下面以软母线为例，说明选择和校验的过程和方法。
对年负荷利用小时数大（通常指），传输容量大，长度在20m以上的导体，如发电机、变压器的连接导体，其截面一般按经济电流密度选择。而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量不大，可按长期允许电流来选择。
⑴ 按导体长期发热允许电流选择
计算式为：
（4-8）
式中 ——导体所在回路中最大持续工作电流，A 。
——在额定环境温度时导体允许电流，A 。
K ——与实际环境温度和海拔有关的综合校正系数，可查表得。
⑵ 按经济电流密度选择
按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。不同种类的导体和不同种类的最大负荷利用小时数，将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度J。各种铝导体的经济电流密度可查《发电厂电气部分（第三版）》第201页图6-17获得。导体的经济截面即
（） （4-9）
式中 J----经济电流密度，。
⑶热稳定校验应满足条件
（4-10）
式中 C----母线的热稳定系数，可由相应表查出；
----短路电流的热效应，；
----满足热稳定的最小截面，。
2. 经过选择和校验，本设计选用母线的结果如下：
表4-15 进线及母线的选定
| 安装地点 | 额定电压 | 进线(母线)型号 | 截面面积 | 载流量 |
| 220 kV侧 | 220 kV | LGJ-300 | 300 mm2 | 690 A |
| 60 kV侧 | 60 kV | LGJQ-500 | 500 mm2 | 932 A |
5.1 室内外配电装置的安全净距
一、概述
配电装置是按主接线要求由开关设备、保护电器、测量仪表、母线和必要的辅助设备等组成。它的主要作用是：接受电能，并把电能分配给用户。
1. 分类及特点
按电气设备安装地点不同，配电装置可分为屋内式和屋外式。按其组装方式，又可分为：如在现场组装配电装置的电气化设备，称为装配式配电装置；若在制造厂把属于同一回路的开关电器、互感器等电器设备装配在封闭或不封闭的金属柜中，构成一个的单元，成套供应，则称为成套配电装置。高压开关柜、低压配电盘和配电箱等均是成套配电装置。
屋内配电装置的特点：①占地面积小；②不受气候影响；③外界污秽空气对电气设备影响小；④房屋建筑投资较大。
屋外配电装置的特点：①土建量和费用小，建设周期短；②扩建方便；③相邻设备间距较大，便于带电作业；④占地面积小；⑤受外界气候影响，设备运行条件差；⑥外界气象变化影响设备的维修和操作。
大中型变电所中35kV及以下的配电装置，多采用屋内配电装置；110kV及以上多为屋外配电装置。在特殊情况下，如当大气中含有腐浊性气体或处于严重污秽地区的35～110kV也可以采用屋内配电装置。在农村或城市郊区的小容量6～10kV也广泛采用屋外配电装置。
2. 基本要求
配电装置是变电所的重要组成部分，为保证电力系统安全经济的运行，配电装置应满足以下基本要求：
⑴ 配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济。
⑵ 保证运行的可靠性。
⑶ 满足电气安全净距要求，保证工作人员和设备的安全。
⑷ 便于检修、巡视和操作。
⑸ 节约占地，降低造价，做到经济上合理。
⑹ 安装和扩建方便。
二、屋内外配电装置的安全净距
安全净距是从保证电气设备和工作人员的安全出发，考虑气象条件及其它因素的影响所规定的各电气设备之间、电气设备各带电部分之间、带电部分与接地部分之间应保持的最小空气间隙。
表5-1屋外配电装置安全净距：
| 符号 | 适用范围 | 额定电压（KV） | ||||||||
| 3～10 | 15～20 | 35 | 60 | 110J | 110 | 220J | 330J | 500J | ||
| A | 1. 带电部分至接地部分之间 2. 网状和板状遮拦向上延伸线距地2。5m处，与遮拦上方带电部分之间 | 200 | 300 | 400 | 650 | 900 | 1000 | 1800 | 2500 | 3800 |
| A | 1. 不同相的带电部分之间 2. 断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间 | 200 | 300 | 400 | 650 | 1000 | 1100 | 2000 | 2800 | 4300 |
| B | 1. 设备运输时，其外廓至无遮拦带电部分之间 2. 交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间 3. 栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间 4. 带电作业时的带电部分至接地部分之间 | 950 | 1050 | 1150 | 1400 | 1650 | 1750 | 2550 | 3250 | 4550 |
| B | 网状遮拦至带电部分之间 | 300 | 400 | 500 | 750 | 1000 | 1100 | 1900 | 2600 | 3900 |
| C | 1. 无遮拦裸导体至地面之间 2. 无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间 | 2700 | 2800 | 2900 | 3100 | 3400 | 3500 | 4300 | 5000 | 7500 |
| D | 1. 平行不同时停电检修无遮拦带电部和带电部分与建筑物、构筑物的边缘部分之间 | 2200 | 2300 | 2400 | 2600 | 2900 | 3000 | 3800 | 4500 | 5800 |
安全净距可分为A、B、C、D、E五类。屋内配电装置的安全净距不应小于下表1所列数值。屋内电气设备外绝缘体最底部位距地小于2.3米，应装设固定遮拦。屋外配电装置安全净距不应小于表2所类数据。屋外配电装置使用软导线时，还应考虑软导线在短路电动力、风摆、温度等因素作用下使相间及对地距离的减小。屋外电气设备外绝缘体距地小于2.5米时，应装设固定遮拦。（注：J系指中性点接地系统）
5.2 室外配电装置
根据电气设备和母线的布置高度，屋外配电装置可分为低型、中型、半高型和高型等。
在低型和中型屋外配电装置中，所有电气设备都装在地面设备支架上。低型的主母线一般都由硬母线组成，而母线与隔离开关基本布置在同一水平面上。中型配电装置大都采用悬挂式软母线，母线所在水平面高于电气设备所在水平面，但近年来硬母线采用日益增多。在半高型和高型屋外配电装置中，电气设备分别装在几个水平面内，并重叠布置。凡是将一组母线与另一组母线重叠布置的，称为高型配电装置。如果仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置，则称为半高型配电装置。高型布置中母线、隔离开关位于断路器之上，主母线又在隔离开关之上，整个配电装置的电气设备形成了三层布置，而半高型的高度则处于中型和高型之间。
我国目前采用最多的是中型配电装置，近年来高型配电装置的采用也有所增加，而高型由于运行、维护、检修都不方便，只是在山区及丘陵地带，当布置受到地形条件时才采用。
5.2.1屋外高压配电装置的若干问题
1. 母线及构架
屋外配电装置的母线有软母线和硬母线两种。软母线为钢芯铝绞线，扩径软管母线和导线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。硬母线常用的有矩形、管形和组合管形。矩形用于35kV及以下的配电装置中，管形则用于66kV及以上的配电装置中。管形母线一般安装在支柱式绝缘子上，母线不会摇摆，相间距离可缩小，与剪刀式隔离开关配合可节省占地面积；管形母线直径大，表面光滑，可提高电晕起始电压。
屋外配电装置的构架，可由钢或钢筋混凝土制成。钢构架强度大，可以按任何负荷和尺寸制造，便于固定设备，抗震能力强，运输方便，但金属消耗量大，需要经常维护。钢筋混凝土构架可以节约大量钢材，也可以满足各种强度和尺寸的要求，经久耐用，维护简单。以钢筋混凝土环形和渡锌钢梁组成的构架，兼有二者的优点，目前，以在我国220kV以下的各种配电装置中广泛采用。
采用软母线的220kV普通中型配电装置的相间距离为4m，边相对架构中心线之间的距离为3m，间隔距离为14m。
2. 电力变压器
变压器基础一般做成双梁形并辅以铁轨，轨距等于变压器的滚轮中心距。单个油箱油量超过1000kg以上的变压器，按照防火要求，在设备下面需设置储油池或挡油墙，其尺寸应比设备外廓大1m，储油池内一般铺设厚度不小于0.25的卵石层。
主变压器与建筑物的距离不应小于1.25m。当变压器油量超过2500kg以上时，两台变压器之间的防火距离不应小于5～10m，如布置有困难，应设防火墙。
3. 电器的布置
按照断路器在配电装置中所占据的位置，可分为单列、双列和三列布置。断路器的排列方式，必须根据主接线、场地地形条件、总体布置和出线方向等多种因素合理选择。
断路器有低式和高式两种布置。低式布置的断路器安装在0.5～1m的混凝土的基础上，其优点是检修比较方便，抗震性能好，但低式布置必须设置围栏，因而影响通道的畅通。高式布置断路器安装在高约2m的混凝土基础上，基础高度应满足：①电气支柱绝缘子最低裙边的对地距离为2.5m；②电气间的连线对地距离应符合C值的要求。
避雷器也有高式和低式两种布置。110 kV以上的阀形避雷器由于器身细长，多落地安装在0.4m的基础上。110kV及以下的氧化锌避雷器形体矮小，稳定度好，一般采用高式布置。
表5-2 设备对相间距离的要求：
| 220kV设备类型 | 要求相间距离（m） |
| 少油短路器 | 3 |
| 空气短路器 | 3 |
| 单柱式隔离开关 | 3 |
| 多柱式隔离开关 | 3 |
| 双柱式隔离开关 | 4 |
屋外配电装置中电缆沟的布置，应使电缆所走的路径最短。一般横向电缆沟布置在断路器和隔离开关之间。大型变电所的纵向电缆沟，因电缆量多，一般分为两路。采用弱电控制和晶体管继电保护时，为了抗干扰，要求电缆沟采用辐射形布置。
本次设计室外配电装置采用普通中型布置。
第6章 继电保护及其自动装置的规划
在220kV变电所一次设计中，要求对220kV侧和60kV侧设置继电保护装置进行全面的规划设计，即所谓继电保护的配置。继电保护的配置不要求对所有的继电保护装置进行整定计算，而只是指出要设置的那些保护装置便可以了，以便对继电保护计算提供依据。
6.1 220kV及中性点直接接地电网线路保护配置
6.1.1 220kV及中性点直接接地电网线路保护配置原则
1. 在220kV中性点直接接地电网，线路得相间短路及单相接地短路保护均应动作于短路器跳闸。
在下列的情况下，应装设一套全线速动保护:
⑴ 根据系统稳定要求有必要时。
⑵ 线路发生三相短路时，如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为70%额定电压)，且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时。
⑶ 如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能时。
对220kV线路，符合下面条件之一时，可装设二套全线速动保护:
⑴ 根据系统稳定要求。
⑵ 复杂网络中，后备保护整定配合有困难时。
对于需要装设全线速动保护的电缆短线路及架空短线路，可采用倒引线保护或光纤通道的纵联保护作为主保护，另装设多段式电流电压保护或距离保护作为后备保护。
220kV线路宜采用近后备方式。但某些线路，如能实现远后备，则宜采用远后备，或同时采用远近结合的后备方式。
220kV线路保护可按下列原则配置:
⑴ 反映接地短路的保护配置
对220kV线路，当接地电阻不大于100时，保护应能可靠地，有选择地切除故障。如已满足装设一套或二套全线速动保护的条件，则除装设全线速动保护外，还应装设接地后备保护，宜装设阶段式反时限零序电流保护;也可采用接地距离保护，并辅以阶段式或反时限零序电流保护。
⑵ 反映相间短路的保护装置
对于220kV线路，首先考虑是否装设全线速动保护。如装设全线速动保护。则除此，还要装设相间短路后备保护(如相间距离后备保护)和辅助保护(如电流速短保护)。
对单侧电源单回220kV线路，如不装设全线速动保护，可装设三相多段式电流电压保护作为本线路的主保护及后备保护，如不能满足灵敏性及速动性的要求时，则应装设相间距离保护作为本线路的主保护及后备保护。
对双侧电源单源单回，如不装设全线速动保护，应装设相间距离保护作为本线路的主保护及后备保护。
正常运行方式下，保护安装对短路，电路速短保护的灵敏系数在1.2以上时，可装设电流速短保护作为辅助保护。
对于平行线间的相间短路，一般可装设横差动电流方向保护或电流平衡保护作为主保护。当灵敏度和速动性不能满足要求时，应在每一回线路上装设纵联保护作主保护，装设带方向后不带方向元件的多段式电流保护或距离保护作后备保护，并作为单回线运行时的主保护和后备保护。当采用近后备保护方式时，后备保护分别接于每一回线路上;当采用远后备方式时，则应接入双回线路的电流。
对于平行线路的接地短路宜装设零序横差动保护作为主保护;装设接于每一回线路的带方向或不带方向的多段式零序电流保护作为后备保护，当作远后备保护时，可接两线路零序电流之和，以提高灵敏度。
2. 短线路纵差保护的整定计算
3～4km及以下的短线路（包括110kV及以上电压等级），无论是采用电流电压保护还是采用距离保护，常常都不能满足选择性、灵敏性和速动性的要求。在这种线路上经常需要采用纵差保护以适应系统运行的需要。发电厂厂用电源线（包括带电抗器电源线），一般距离较短，宜装设纵差动保护。
6.1.2变压器保护的配置
变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障损坏造成的损失就更大。因此必须真对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置。一般包括：
⑴ 反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护。
⑵ 反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的差动保护，或电流速断保护。
⑶ 作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压起动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）。
⑷ 反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护。
⑸ 反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。
⑹ 反映变压器过负荷的变压器过负荷。
⑺ 反映变压器非全相运行的非全相保护。
1. 纵联差动保护
纵联差动保护是变压器的主保护之一。对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器。10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重差动保护。
2. 变压器相间短路的后备保护
为防止外部相间短路引起的变压器过电流及作为变压器主保护的后备，变压器配置相间短路的后备保护。保护动作后，应带时限动作于跳闸。
⑴ 相关的规程规定：
1）过电流保护宜用于将压变压器。
2）复合电压（包括负序电压及线路电压）起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。
3）负序电流和单相式低压启动的过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。
⑵ 外部相间短路保护应装于变压器下列各侧，各相保护的接线，宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障。其中对双绕组变压器，应装于主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限，较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。
3. 变压器接地短路后备保护
在中性点直接接地系统中，接地短路是常见的故障形式，所以处于该系统中的变压器要装设接地保护，以反映变压器高压绕组、引出线上的接地短路，并作为变压器主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。
电力系统接地保护时，国内，在220kV系统中，广泛采用中性点绝缘水平较高的分级绝缘变压器，其中性点可接地运行或不接地运行。如果中性点绝缘水平较低，则中性点必须直接接地运行。
4. 变压器过负荷保护
对于6.3MVA及以上电力变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护应能反映公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护采用单项式，带时限作用于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
5. 变压器非电量保护
变压器非电量保护主要包括瓦斯保护、温度及压力保护等。
由于非电量保护动作量不需电气量运算。通常根据运行经验、测试等方法获得。其配置原则为：
⑴ 瓦斯保护。瓦斯保护是油侵式变压器的主保护之一。当变压器壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当变压器壳内故障产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。
带负荷调压的油侵式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。轻微瓦斯动作于信号，大量瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。
⑵ 变压器温度及压力保护。对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。
6.1.3 母线保护及断路器失灵保护
1. 母线保护
母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果及为严重。
对母线保护的要求是：必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。
按构成原理的不同，母线保护主要分类如下。
⑴ 完全电流差动母线保护
即在母线所有连接元件中装设具有相同变比和特性的电流互感器，将它们的二次线圈同极性端连在一起， 然后接入电流型差动继电器，此类保护要求电流互感器和电流继电器的内阻要小，否则会造成外部故障时保护的误动作。故该类保护又称低阻抗式母差保护。
完全电流差动母线保护的原理，与线路纵联差动保护十分相似，两种保护只是被保护的对象不同而已。
⑵ 电压差动母线保护
若将电流型差动继电器（内阻很小，约几欧）换成内阻很高，约2.5～7.5的电压继电器，即构成电压差动母线保护也称作高阻抗式母差保护。这种保护实际上是利用差动回路阻抗变化的特征，有效的防止区外短路因电流互感器严重饱和造成保护误动作。
这种保护方式接线简单、动作速度快，使用于外部短路电流大、电流互感器铁芯易于饱和的场所。
⑶ 具有比率制动特性的电流差动母线保护
这种保护，因差动回路总电阻约200，故又称作中阻抗式母差保护。它与低、高阻抗式母差保护相比具有下列特点：①减小了外部短路时的不平衡电流；②防止内部短路时可能出现的过电压；③采用比率制动特性保证了动作的选择性并提高了母线故障动作的灵敏性。
2. 断路器失灵保护
高压电网的保护装置和断路器都应采取一定的后备保护，以便在保护装置拒动或断路器失灵时，仍能可靠切除故障。对于重要的220kV及以上主干线路，针对保护拒动通常两套主保护；针对断路器拒动，则装设断路器失灵保护。
断路器失灵保护主要由起动元件、时间元件、闭锁元件和出口回路组成。为了提高保护动作的可靠性，起动元件必须同时具备两个条件才能起动。其中：
⑴ 故障元件的保护出口继电器动作后不返回；
⑵ 在故障元件的保护范围内短路依然存在，即失灵判别元件起动。
当母线上连接元件较多时，失灵判别元件可采用检查母线电压的低电压继电器，动作电压按最大运行方式下线路末端短路时保护应有足够的灵敏性整定；当母线上连接元件较少时，可采用检查故障电流的电流继电器，动作电流在满足灵敏性的情况下，应尽可能大于负荷电流。
由于断路器失灵保护的时间元件在其他保护动作后才开始计时，动作延时按躲过断路器的调闸时间与保护时间的返回时间之和整定，通常取0.3～0.5s。当采用单线分段或双母线时，延时可分为两段，第Ⅰ段以短时限动作于分段断路器或母联断路器；第Ⅱ段在经一时限动作跳开有电源的出线断路器。
第7章 防雷保护及其配置
变电所（特别是高压大型变电所）是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽。输电线路的雷害事故相对来说影响面还比较小，而且现代电网大多具有备用供电电源，所以输电线路的雷害往往只导致电网工况的短时恶化；变电所的雷害事故就要严重得多，往往导致大面积停电。其次，变电设备（其中最主要的是电力变压器）的内绝缘水平往往低于线路绝缘，而且不具备自恢复功能，一旦因雷电过电压发生击穿，后果十分严重。不过另一方面，变电所的地域比较集中，不像线路那样绵绵延伸，因而也比较容易加强集中保护。总之，变电所的防雷保护与输电线路相比，要求更严格、措施更严密、可靠。
变电所中出现的雷电过电压有两个来源：①雷电直击变电所；②沿输电线路入侵的雷电过电压波。由于在前面我们已经对避雷器进行了选取，这里便不在敷述；在这里我们只着重介绍直击雷的防护。
7.1 避雷针及其保护范围
避雷针是防止直击雷过电压的有效措施。避雷针的保护范围是根据模拟试验和运行经验来确定的，因为雷电放电路径受多种偶然因素影响，因此要保证被避雷针保护的电气设备绝缘对不受到雷击是不现实的，一般避雷针的保护范围是指雷击几率在0.1%左右的空间范围而言的。
7.1.1避雷针保护范围的计算
1. 单只避雷针的保护范围
⑴ 当时 （7-1）
式中 ----避雷针在水平面上的保护半径（m）；
----避雷针高度（m）；
----被保护物的高度（m）；
----避雷针保护的有效高度（m）；
----避雷针高度影响系数，当时，。
当时，；若，暂按计算。
⑵ 当时 （7-2）
2. 两只等高避雷针保护范围
⑴ 两针外侧的保护范围按单只避雷针的计算方法确定；
⑵ 两针间的保护最低点高度按下式计算：
式中 ----两针间保护最低点的高度（m）；
----两针间的距离（m）。
⑶ 两针间水平面上保护范围的一侧最小宽度按下式计算：
当时，
当时，
当时，
7.1.2 避雷针接地的主要要求：
1. 避雷针（线）宜设的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻不宜超过10。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接。但为了防止经过接地网反击35KV及以下设备，要求避雷针与主接地网的地下连接点至35KV及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。经15m长度，一般能将接地体传播的雷电过电压衰减到对35KV及以下设备不危险的程度。
2. 避雷针不应设在人经常通过的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施，或铺设烁石或沥青地面。
3. 电压110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤率大于1000的地区，宜装设避雷针。否则，应通过计算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施，防止造成反击事故。
63KV的配电装置，允许将避雷针装在配电装置的构架或房定上，但在土壤电阻大于500的地区，宜装设避雷针。
35KV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时宜引起反击。
装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在起附近装设集中接地装置。装有避雷针的构架上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中间距离可按非污秽地区标准绝缘子串的长度确定。
避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。
在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线。这是因为门型架构距离变压器教近，装设避雷针后，架构的集中接地装置距变压器金属外壳接地点在地中距离很难达到不小于15m的要求。
4. 110kV及以上配电装置，可将线路的避雷线引到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000的地区，应装设集中接地装置。
35、63kV配电装置，在土壤率不大于500的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。在土壤电阻率大于500的地区，避雷线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。
第2部分 计算书
第8章 主变压器的选择
8.1 主变压器的选择
表8-1变电所60kV的用户负荷表
| 序号 | 负荷名称 | 最大负荷（KW） | 功 率 因 数 | 出 线 方 式 | 出 线 回 数 | 附 注 | |
| 近 期 | 远 期 | ||||||
| 1 | 化工厂 | 20000 | 24000 | 0.95 | 架空 | 2 | |
| 2 | 建材厂 | 6000 | 8500 | 0.95 | 架空 | 1 | |
| 3 | 机械厂 | 5000 | 7500 | 0.95 | 架空 | 1 | |
| 4 | 拖拉机厂 | 10000 | 12000 | 0.95 | 架空 | 2 | |
| 5 | 杜泽变电所 | 10000 | 12000 | 0.95 | 架空 | 2 | |
| 6 | 汪家变电所 | 14000 | 17000 | 0.95 | 架空 | 2 | |
| 7 | 沙岭变电所 | 15000 | 19000 | 0.95 | 架空 | 2 | |
| 8 | 南关变电所 | 13000 | 15000 | 0.95 | 架空 | 2 | |
8.1.1 主变台数的确定：
为了保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源供电时，可装设一台主变。
当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷的60-75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。
本设计方案选择两台主变。
8.1.2 主变变比的确定：
本变电所的电压等级为220/60，故变电所的变比采用220/66kV。
8.1.3 主变容量的确定：
主变容量的确定应根据电力系统5-10年发展规划进行。
变压器的最大负荷按下式确定：
式中——负荷同时系数
——按负荷等级统计的综合用电负荷
对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定：
根据负荷及发展的要求，考虑负荷同时系数为0.9，线损率为5%，重要负荷占55%。所以：
有功功率之和为：
=24000+8500+7500+12000+12000+17000+19000+15000=115000（kW）
变压器最大负荷：
变压器的额定容量：
故选择变压器的型号为SFPZ7—90000/220双绕组有载调压变压器。
表8-2 SFPZ7-90000/220型变压器参数
| 型 号 | 额 定 容 量 (kVA) | 电 压 组 合 （kV） | 连 接 组 别 | 阻抗电压 (%) | |
| 高 压 | 低压 | ||||
| SFPZ7-90000/220 | 90000 | 69 | YN,d11 | 13.36 | |
| 空载损耗 (kW) | 空载损耗 (kW) | 外 形 尺 寸 (mm) | 总 重 量 (t) | 生产厂 | |
| 104 | 359 | 158.2 | 沈阳变压器厂 | ||
9.1计算系统各元件的电抗标么值
图9-1 （等值网络图）
解：计算系统各元件的电抗标么值：（如图9-1）
以：
线路阻抗取/km
发电机的电抗标么值：
电力系统的电抗标么值：
变压器的电抗标么值：
待设计变电所的变压器电抗标么值：
输电线路电抗标么值：（线路阻抗取/km）
进行网络简化：（如图9-2）
图-2 （等值网络简化图）
进行星角变换：（如图9-3）
图-3 （等值网络简化图）
进行角变星变换：
将图形进一步化简：（如图9-4）
图9-4 （等值网络简化图）
9.2 短路电流周期分量有效值的计算：（应用运算曲线法）
短路点电路由（图9-5)可知：
图9-5 （等值网络简化图）
9.2.1点短路电流周期分量有效值的计算：
点短路为一台主变单独运行时220kV侧断路器主变侧发生三相短路：
系统对短路点的转移电抗为：
发电厂对短路点的转移电抗为：
其相应的计算电抗为：
系统侧：
上式值说明可将系统视为无限大电源，其供给短路点的短路电流是不随时间的变化而衰减的，其值为：
发电厂侧：
通过查找汽轮发电机运算曲线，可得：
归算至短路点处电压级各等值电源的的额定电流为：
系统： （kA）
发电厂： （kA）
于是三相短路的的三相短路电流周期分量的有效值为：
(kA)
(kA)
(kA)
其冲击电流为：
(kA)
短路电流最大热效应为：
9.2.2点短路电流周期分量有效值的计算：
点短路为两台主变同时运行，其中一台主变的220kV侧断路器的线路侧发生三相短路，其等效电路如（图-6）：
图9-6 （等值网络简化图）
系统对短路点的转移电抗为：
发电厂对短路点的转移电抗为：
其相应的计算电抗为：
系统侧：
上式值说明可将系统视为无限大电源，其供给短路点的短路电流是不随时间的变化而衰减的，其值为：
发电厂侧：
通过查找汽轮发电机运算曲线，可得：
归算至短路点处电压级各等值电源的的额定电流为：
系统： （kA）
发电厂： （kA）
于是三相短路的的三相短路电流周期分量的有效值为：
(kA)
(kA)
(kA)
其冲击电流为：
(kA)
短路电流最大热效应为：
9.2.3点短路电流周期分量有效值的计算：
点短路为两台主变同时运行，60KV侧母线上发生三相短路，其等效电路如（图9-7）所示：
图9-7（等值网络简化图）
进行星角变换得到等效电路图（图-7b）
系统对短路点的转移电抗为：
发电厂对短路点的转移电抗为：
其相应的计算电抗为：
系统侧：
上式值说明可将系统视为无限大电源，其供给短路点的短路电流是不随时间的变化而衰减的，其值为：
发电厂侧：
通过查找汽轮发电机运算曲线，可得：
归算至短路点处电压级各等值电源的的额定电流为：
系统： （kA）
发电厂： （kA）
于是三相短路的的三相短路电流周期分量的有效值为：
(kA)
(kA)
(kA)
其冲击电流为：
(kA)
短路电流最大热效应为：
9.2.4点短路电流周期分量有效值的计算：
点短路为两台主变同时运行，其中一台主变的220KV侧断路器发生三相短路，其等效电路如（图-8）：
图9-8 （等值网络简化图）
进行网络化减如(图9-8b）：
进一步简化如(图9-8c)所示：
系统对短路点的转移电抗为：
发电厂对短路点的转移电抗为：
其相应的计算电抗为：
系统侧：
上式值说明可将系统视为无限大电源，其供给短路点的短路电流是不随时间的变化而衰减的，其值为：
发电厂侧：
通过查找汽轮发电机运算曲线，可得：
归算至短路点处电压级各等值电源的的额定电流为：
系统： （KA）
发电厂： （kA）
于是三相短路的的三相短路电流周期分量的有效值为：
(kA)
(kA)
(kA)
其冲击电流为：
(kA)
短路电流最大热效应为：
第10章 电气设备的选择
10.1母线选择
10.1.1 220kV侧进线选择
⑴ 根据最大长期工作电流选择
由于上一级电源至变电所的线路长50Km；所以，必须要求按经济电流密度进行选取，本线路初步拟定采用LGJ型线。
通过查找图表可知：当利用小时在6000小时的220KVLGJ线路，J=0.93，得：
则经济导线截面为255.05，通过查表可初步选取LGJ-300型导线；其长期允许载流量为：
⑵ 载流量校验
所选取的220KV线路的载流量合格。
⑶ 热稳定校验
导体正常工作时的最高温度：
查找《发电厂电气部分》表6-9可得：
当温度为45时，热稳定系数为，；Td=4.04>1S,(断路器全分闸时间0.04S，后备保护动作时间4S)时：
故所选最小截面为：
因此热稳定校验合格,故所选220kV线路合格。
10.1.2 60kV侧母线选择
⑴ 根据最大长期工作电流选择
故可选择LGJQ—500，；
⑵ 载流量校验
所选取的60KV侧母线的载流量合格。
⑶ 热稳定校验
t=4.03>1S,(断路器全分闸时间0.03S，后备保护动作时间4S)
在40℃时，热稳定系数，经查表；
故所选最小截面为：
因此热稳定校验合格,故所选本所60KV侧母线合格。
10.2 高压断路器的选择：
10.2.1 220kV侧断路器的选择
⑴ 根据最大长期工作电流选择
本设计选用LW6-220型断路器，有关技术数据见表10-1
表10-1 LW6-220型断路器有关技术数据表
安 装
| 地 点 | 型 号 | 额定电压(kV) | 最高工作 电压(kV) | 额定电流(A) | 额定开断 电流IeKd(kA) | 额定关合 电流 Ieg（kA） | 动稳定电 流 Idw (kA) | 热稳定电 流 Ir(kA) |
| 220kV侧 | LW6-220 | 220 | 252 | 3150 | 40 | 100 | 100 | 40 |
热稳定校验公式：
220KV侧按最严重情况点三相短路情况的热效应为
⑶ 动稳定校验
动稳定满足的条件为：或
⑷ 按额定开断电流选择
校验额定开断电流需要满足：
⑸ 按额定关合电流选择
校验额定关合电流需要满足：
其额定参数值与计算值的比较见表10-2。
表10-2 220KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表
| 计 算 数 据 | LW6-220断路器额定参数 |
| 电网电压 | 额定电压 |
| 长期最大工作电流 | 额定电流 |
| 次暂态短路电流 | 额定开断电流 |
| 短路冲击电流 | 额定关合电流 |
| 续表10-2 | |
| 短路冲击电流 | 动稳定电流 |
| 热效应 | 热稳定： |
10.2.2 60kV侧断路器的选择
⑴ 根据最大长期工作电流选择
本设计选用LW6-220型断路器，有关技术数据见表10-3
表10-3 LW9-63型断路器有关技术数据表
安 装
| 地 点 | 型 号 | 额定电压(kV) | 最高工作 电压(kV) | 额定电流(A) | 额定开断 电流IeKd(kA) | 额定关合 电流 Ieg（kA） | 动稳定电 流 Idw (kA) | 热稳定电 流 Ir(kA) |
| 60KV侧 | LW9-63 | 63 | 72.5 | 1250 | 25 | 63 | 63 | 25 |
热稳定校验公式：
60KV侧按最严重情况点三相短路情况的热效应为
⑶ 动稳定校验
动稳定满足的条件为：或
⑷ 按额定开断电流选择
校验额定开断电流需要满足：
⑸ 按额定关合电流选择
校验额定关合电流需要满足：
其额定参数值与计算值的比较见表10-4。
表10-4 60KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表
| 计 算 数 据 | LW6-220断路器额定参数 |
| 电网电压 | 额定电压 |
| 长期最大工作电流 | 额定电流 |
| 次暂态短路电流 | 额定开断电流 |
| 短路冲击电流 | 额定关合电流 |
| 短路冲击电流 | 动稳定电流 |
| 热效应 | 热稳定： |
10.3 隔离开关的选择及校验
10.3.1 220kV侧隔离开关选择与校验
⑴ 根据最大长期工作电流选择
本设计母线隔离开关选用GW12—220D(W)型 ，有关技术数据见表10-5
表10-5 220KV隔离开关有关技术数据表
安 装
| 地 点 | 型 号 | 额定电压 (kV) | 最高工作 电压(kV) | 额定电流 (A) | 动稳定 电 流 (kA) | 热稳定 电 流 (kA) |
| 220kV侧 | GW12—220D(W) | 220 | 252 | 1600 | 100 | 40(3S) |
热稳定校验公式：
220kV侧按最严重情况点三相短路情况的热效应为
⑶ 动稳定校验
动稳定满足的条件为：或
表10-6 220kV隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较表
| 计 算 数 据 | GW12-220D(W)隔离开关额定参数 |
| 电网电压 | 额定电压 |
| 长期最大工作电流 | 额定电流 |
| 短路冲击电流 | 动稳定电流 |
| 热效应 | 热稳定： |
10.3.2 60kV侧隔离开关选择与校验
⑴ 根据最大长期工作电流选择
本设计选用GW5—60GD型隔离开关，有关技术数据见表10-7。
表10-7 60KV隔离开关有关技术数据表
安 装
| 地 点 | 型 号 | 额定电压 (kV) | 最高工作 电压(kV) | 额定电流 (A) | 额定峰值 耐受电流 (kA) | 额定短时 耐受电流 (kA) |
| 60kV侧 | GW5-60GD | 60 | 69 | 1250 | 50 | 16(4S) |
热稳定校验公式：
60KV侧按最严重情况点三相短路情况的热效应为
⑶ 动稳定校验
动稳定满足的条件为：或
表10-8 60kV隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较表
| 计 算 数 据 | GW5-220GD隔离开关额定参数 |
| 电网电压 | 额定电压 |
| 长期最大工作电流 | 额定电流 |
| 短路冲击电流 | 动稳定电流 |
| 热效应 | 热稳定： |
10.4 电流互感器的选择及校验
10.4.1 220kV侧电流互感器的选择及校验
220kV侧的进出线上电流互感器均用LCWB7—220W1
电网电压
最大长期工作电流：Imax=237.2 A
L——电流互感器； C——瓷绝缘； W——户外型；
B——保护级； 7——设计序号；220——额定电压（kV）；
W1——适用于中污秽地区；
有关技术数据见表10-9。
表10-9 220KV侧电流互感器有关技术数据表
安装
| 地点 | 型 号 | 额定电压 (kV) | 最高工作 电压(kV) | 额定变流比(A) | 二次组合 | 动稳定倍数 | 1S热稳定倍数 |
| 220 kV侧 | LCWB7—220W1 | 220 | 252 | 1200/5 | B1/B2/B1 /B1/0.5 | 110 | 42 |
动稳定校验： 或 ；
其额定值与计算值的比较见表10-10。
表10-10 220 kV电流互感器的技术数据与计算数据比较表
| 计 算 数 据 | LCWB7-220W1的技术数据 |
| 电网电压: kV | 额定电压: kV |
| 长期最大工作电流: A | 一次额定电流: A |
| 短路冲击电流: kA | 动稳定电流倍数: kA |
| 热效应: | 热稳定： |
60KV侧的出线上电流互感器均用LCWB5-63型
电网电压
最大长期工作电流：Imax=866.1 A
有关技术数据见表10-11。
表10-11 60 kV侧电流互感器有关技术数据表
安装
| 地点 | 型 号 | 额定电压 (kV) | 最 高 工 作 电压(kV) | 额 定 变流比 (A) | 二次组合 | 动稳定倍 数 | 1S热稳定倍 数 |
| 60kV侧 出线 | LCWB5—63 | 63 | 69 | 1200/5 | 0.5/B1/B1 | 80 | 31.5 |
动稳定校验： 或 ；
其额定值与计算值的比较见表10-12。
表10-12 60 kV电流互感器的技术数据与计算数据比较表
| 计 算 数 据 | LCWB7-220W1的技术数据 |
| 电网电压: kV | 额定电压: kV |
| 长期最大工作电流: A | 一次额定电流: A |
| 短路冲击电流: kA | 动稳定电流倍数: kA |
| 热效应: | 热稳定： |
1. 按装置种类及型式选择
电压互感器的种类及型式应根据安装地点和使用条件进行选择，对于60千伏配电装置采用JCC1—60W2型电压互感器；220kV采用JCC1—220型串级磁绝缘式电压互感器。为检查和监视一次回路单相接地，所有电压互感器选用具有第三绕组的单相电压互感器组。
2. 按一次回路电压选择 1.1Uel＞U1＞0.9Uel
式中：U1—电网电压；Uel—电压互感器一次绕组额定电压
3. 按二次回路电压选择
所选电压互感器二次侧额定电压均选择100/ 3伏, JCC1—220型串级磁绝缘式电压互感器第三绕组电压选用100伏。
本设计选用电压互感器有关技术数据见表10-13。
表10-13 电压互感器有关技术数据表
| 型式 | 额定变比 | 额定容量（VA） | 最大容量（VA） | ||
| 0.5级 | 1级 | 3级 | |||
| JCC1--220 | 220/3 /0.1/ 3 /0.1 | 500 | 1000 | 2000 | |
| JCC5—60W2 | 60/ 3/0.1/3 /0.1/3 | 250 | 2000 | ||
在选用避雷器时，应保证避雷器安装点的工频电压升高在任何情况下都不会超过灭弧电压，否则避雷器可因不能灭弧而爆炸，对单纯防雷器来说，只需考虑系统单相接地非故障相对地电压升高，这一升高显然与系统中性点接地方式有关，选定避雷器型号及技术数据见表10-14。
表10-14 避雷器型号及技术数
| 型号 | 额定电压（kV） | 灭弧电压有效值（kV） | 工频电压（kV） | 冲击电流残压 （kV）不大于 | ||
| 不小于 | 不大于 | 5KA | 10KA | |||
| FCZ2-220JN | 220 | 200 | 340 | 390 | 520 | 570 |
| FCZ4-66 | 66 | 69 | 117 | 133 | 178 | 205 |
第11章 避雷针的保护范围计算
11.1 避雷针的定位及针距
按照规程规定，首先确定避雷针安放的地点，由于220kV侧进线为线路-变压器单元接线，220kV侧没有母线只有简单的开关设备，所以在主变压器附近两侧安装两支避雷针，在220kV的进线杆塔上各安装一支避雷针。在60kV母线架上安装三支避雷针。合计共有七支避雷针。
220kV安装的避雷针主要起到保护高压侧的作用，同时与低压侧的3支避雷针共同起到保护全所设备的作用。本变电所220kV和60kV配电装置设计防雷保护的范围为㎡；为此，高压侧的4支避雷针安装在220kV进线的构架和主变旁的塔架的位置上，低压侧的3支避雷针安装在距南围墙12.75米、距母线8.25米的位置上，这样能够充分的发挥每根针的作用，其安装图如4-1所示。
图4-1 7根避雷针的定位及针距
根据《电气工程电气设计手册》第一册第十五章第一节中关于避雷针保护范围计算的有关内容，要求针高，220kV侧被保护物最大高度为15米，确定避雷针高度时针间距离D取最大，经计算，选220KV侧针高h=30米；
60kV侧被保护物最大高度为9米，确定避雷针高度时针间距离D取最大，经计算，选60kV侧针高h=30米。
11.2 单根避雷针的保护半径计算
⑴ 针高30米时
单根避雷针在220kV侧，的水平面上保护半径为：
⑵ 针高30米时
单根避雷针在60kV侧，的水平面上保护半径 rx为：
11.3多根等高避雷针的保护范围计算
a. 1～2针之间，D12= 75m,
在hx =15m的水平面上:
b. 1～4，2～3针之间，
在hx =15m的水平面上:
c. 1～3、2～4针之间，,
在hx =15m的水平面上:
d. 3～5、4～7针之间，
在hx =9m的水平面上:
e. 3～7、5～4针之间，,
在hx =9m的水平面上:
f. 3～6、4～6针之间，,
在hx =9m的水平面上:
e. 6～7、5～6针之间，,
在hx =9m的水平面上:
总 结
为期14周的毕业设计终于顺利完成了，在毕业设计期间，我查阅了大量的专业书籍，参考了各种技术资料，根据毕业设计的要求，力求做到设计完善，经济合理，具有一定的实际参考价值，从而完成这份毕业设计。
设计期间，学习了关于电力工程设计、技术问题研究的程序和方法等，在搜集资料、查阅文献、方案比较、设计制图等方面，都得到了训练。同时，对我国电力工业建设的观念和经济观点也有了初步的了解，为今后培养工程技术综合分析能力作好准备。
通过这次毕业设计，使我的知识体系更具整体性、灵活性。为我将来在实际工作中的需要奠定了坚实的基础。对于我这次的变电所设计，无论是从短路电流的计算来讲，还是从主变的容量、台数、电气主接线的形式、高压电气设备的选择等来讲，都使我对专业知识有了系统的掌握，使这些本来散乱的知识联系到了一起，使我对变电所的概念有了更清晰、更深刻的认识。
该设计是依据沈阳工程学院“电力工程及其自动化专业”毕业设计任务书的要求进行的，综合运用了大学四年所学的专业知识，并借助《电气工程电气设计手册》、《10～220kV变电所设计技术规程》等书籍的相关内容，在指导教师和同学们的帮助下，通过本人细心、努力设计论证完成的。
在设计过程中，结合了电气工程及其自动化专业学习中的各门理论知识，考虑各种实际情况和地区环境、资源的综合利用，希望在设计中达到经济合理，运行可靠，安全适用的目标。
通过这次毕业设计，使我的自学能力有了进一步的提高，为以后的继续深造奠定了坚实的基础。本次设计基本上是完成的，所以就要靠查阅大量资料来查找与自己设计有关的内容，也就是通过这种方式锻炼了我的自学能力，成功地完成了设计任务。
致 谢
这次毕业设计让我受益匪浅，学习到了很多东西，明白了很多道理。在此，感谢贾老师在毕业设计论文的完成过程中给了我许多的指导和帮助，对每一个问题都耐心地讲解并引导我向更新更深的知识探索，使我对所学知识更系统、更全面地掌握，并学到了许多以前书本上学不到的知识，同时也使所学知识加以贯穿；因此本毕业论文的完成，与您的正确指导和帮助是密不可分的。
同时，发电教研室的各位老师也非常热情地给予我耐心的指导。无论在设计中的遇到什么样的问题，老师们都给了我们最耐心、最详细的讲解，为我今后的工作与发展指明了方向。在此，我要对各位老师表示衷心的感谢！
参 考 文 献
[1] 变电所设计技术规程 (SDJ-79)
[2] 导体和电器选择设计规程 (SDJ6-67)
[3] 高压配电装置设计规程 (SDJ5-85)
[4] 继电保护与自动装置技术规程 (SDJ6-76)
[5] 电力设备过电压保护设计技术规程 (SDJ7-79)
[6] 发电厂变电所电气接线和布置 (上、下册)
[7] 电力工程电气设计手册 (上、下册)
[9] 范锡普.《发电厂电气部分》第二版 .中国电力出版社,1985
[10] 何仰赞,温增银 .《电力系统分析》华中科技大学出版社 ,2002
[11] 电气设备实用手册 （上、下册）
[12] 电工产品目录 （第九册、第十一册、第十五册）
[13] 李俊年.《电力系统继电保护》.中国电力出版社
[14] 戈东方.《电力工程电气设备手册》 （上、下册）中国电力出版社，19、12
[15] 钟大文.《电力工程电气设备手册》 水力电力出版社19
[16] 丁毓山《变电所设计》 辽宁科学技术出版社1993、6
[17] N.R.Draper and H.smith.Applied Regression Analysis，wiley，New Yoek，2nd edu.1981.
[18] C.Berry.P.Hirsch and W.G.Tuel.Jr.Data base model for distribution
Facilities,IEEE.Trans.PAS-101,1982
[19] M.H.J.Bollen,Understanding Power Quality Problems:Voltage Sags and
Interruptions.Piscataway,NJ:IEEE Press,1999.
[20] R.C.Dugan,M.F.McGranaghan,and H.W.Beaty,Electrical Power Systems
Quality. New York:McGraw-Hill,1996
[21] Members For Authors Technical Support Frequently Asked Questions (FAQs) Feedback IEEE Xplore Demo Accessibility Home | Login | Logout ，1998
附 录
A1. 220kV一次降压变电所电气主接线图 1张
A2. 220kV一次降压变电所电气平面图 1张
A3. 220kV一次降压变电所断面图 1张
A4. 220kV一次降压变电所防雷保护图 1张
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