某110kV变电站电气主接线设计
学 生：ovoa
学 号:**********1
专 业：电气工程及其自动化
班 级:2009。4
指导教师:伊业超 唐玲
四川理工学院自动化与电子信息学院
二O一三年六月
某110kV变电站主接线设计
摘要：论文为110kV变电站主接线设计，根据任务书给定的条件来设计，其主要包括以下内容:在对各种电气主接线比较后确定本厂的电气主接线，对主变压器，厂用变压器、导体和重要电气设备进行选择，然后绘制主接线图、设备平面布置图、断面图、防雷配置图和继电保护规划配置图.
关键词：主接线；短路计算；设备选择;防雷保护；继电保护
A 110 kV Substation Main Electrical Wiring Design
ZHANG Jiachun
(Sichuan UniVersity of Science and Engineering, Zigong，China，3000)
ABSTRACT：Papers for 110kV substation Lord wiring design， To design according to the specification of the giVen conditions， it mainly includes the following contents： after comparing to all kinds of electrical main wiring to determine our factory the main electrical wiring, for the main transformer, transformer factory, conductor and important electrical equipment selection, and then draw the main wiring diagrams， equipment layout, profile, lightning protection configuration diagram and configuration of relay protection planning.
Key words： The Lord wiring； Short circuit calculation; Equipment selection; Lightning protection; Relay protection
第1章 引 言
1.1 毕业设计目的意义
毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的一个重要教学环节，是全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能,对实际问题进行设计的综合训练，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程.对学生的思想品德、工作态度、工作作风和工作能力具有深远的影响.
毕业设计的目的、意义是：
（1）巩固和扩大所学的专业理论知识，并在毕业设计的实践中得以灵活运用；
（2)学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法,树立正确的设计思想；
(3)培养分析和解决实际问题的工作能力及解决实际工程设计的基本技能；
（4)学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。选择题目后，先认真审题，然后根据题目的要求,将《电力工程设计手册》［1]及以前的专业课书籍相关内容再次阅读一遍.第一步，拟定初步的主接线图,列出可能的主接线形式进行比较，最后确定两个可能的主接线形式比较，最终确定方案。第二步，经过计算，然后主变压器和厂用变压器。第三步，短路计算和做短路计算结果表。第四步，导体和设备的选择及校验，做设备清册。第五步，继电保护、配电设备和防雷接地的布置。通过这次设计将理论与实践相结合,更好的理解电气一次部分的设计原理.
通过毕业设计应达到以下要求：熟悉国家能源开发的方针和有关技术规程、规定等;树立设计必须安全、可靠、经济的观点；巩固并充实所学基础理论和专业知识，能够灵活应用，解决问题；初步掌握电气工程专业的设计流程和方法。在指导老师的帮助下，完成工程设计.绘图等相关设计任务，培养严肃、认真、实事求是和刻苦钻研的作风。
第2章 原始资料分析
本次的设计任务是：设计一座110/35/10kV终端变电所的电气主接线和配电装置、防雷接地、继电保护的配置规划。设计的重点是对变电所电气主接线的拟定及配电装置的布置.
设计内容包括：
1、电气主接线方案的设计;
2、短路计算;
3、导体、设备选型；
4、设计防雷保护和接地装置；
5、继电保护的配置规划;
6、按设计方案绘制电气一次主接线图；
7、写设计说明书.
设计已知的基本条件：设计一座110/35/10kV终端变电所，110kV部分有 110kV进出线2回，电源距离46公里，系统容量5800MVA，最大利用小时5800h,系统电抗1.51，所用电率0。042%。10kV部分有出线18回,供电距离52公里，供电负荷165MW.35kV部分，出线6回，供电距离23公里，供电负荷41MW，其中有一回电缆供电，供电距离4。8公里。功率因数0.77。
设计自然条件：变电所在地海拔<1100 米，本地区污秽等级2级,最高气温310C，最低气温—50C，平均气温150C，最大风速 3m/s，其他条件不限。
第3章 变电站电气主接线设计
3.1 电气主接线设计概述
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，是构成电力系统的主要环节,代表了发电厂或变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响电力系统运行的稳定性、灵活性，并对电气的选择，配电装置的布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确合理设计,必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。
对电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三方面。基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维 护方便，尽可能地节省投资，就地取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
3。2 电气主接线的初步方案选择设计
一、110kV 侧主接线选择
110kV侧进线4回，出线2回，共有进出线6回。
单母线分段接线：
优点:1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。
缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：10～110kV配电装置出线回路数为3～4回，不适本站。
双分母线接线：
优点：1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要;3、扩建方便；4、便于试验.
缺点:1、增加一组母线每回路就需 增加母线隔离开关;2、母线故障或检修
时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电.
适用范围：10～110kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当10~110kV配电装置，在系统中居于重要地位，出线回路为4回及以上，适用于本站，但可靠性差.
双母线带旁路接线:
优点：1、具有双母线接线的各种优点；2、检修出线断路器时,能够正常供电。
缺点:投资增加.
适用范围：110kV出线在6回及以上，110kV出线在4回及以上，适用于本站,满足供电可靠性.
二、110kV侧主接线选择
110kV侧进线4回，出线2回，共有进出线6回。
单母线分段接线：
优点:1、用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。
缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越.3、扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围:10～110kV配电装置出线回路数为3～4回，不适本站。
双分母线接线：
优点：1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运 行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于试验。
缺点：1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电.
适用范围：10～110kV配电装置出线回路数为5回及以上时,或当10～110kV配电装置，在系统中居于重要地位，出线回路为4回及以上，适用于本站，但可靠性差.
双母线带旁路接线：
优点：1、具有双母线接线的各种优点;2、检修出线断路器时，能够正常供电。
缺点：投资增加.
适用范围：110kV出线在6回及以上,110kV出线在4回及以上，适用于本站，满足供电可靠性。
三、35kV侧主接线选择
35kV侧出线6回,供电负荷41MW。
单母线接线:
优点:接线简单清晰,设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置.
缺点：不够灵活可靠，母线任一元件故障或检修均需使整个配电装置停电。
适用范围:35～63kV配电装置的出线回路数不超过3回，不适应本站。
单母线分段接线:
优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。
缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉.
适用范围：35～63kV配电装置的出线回路为4～8回时。适用于本站,但可靠性较差，扩建困难。
双母线接线
优点：1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作;2、调度灵活,能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、 扩建方便；4、便于试验。
缺点：1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时,容易误操作；3、出线断路器检修时,线路无法供电，适用于本站.
四、初步方案的选定
1、110kV 侧接线:
方案Ⅰ：双母带旁路接线这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等,虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，同时保证了穿越功率对外输送。
方案Ⅱ：双母线接线，根据《电力工程电气设计手册》［1],10kV至110kV配电装置出线回路数5回或者以上必须选择双母线接线规定。而本站110kV侧有出线6回,但出线断路器检修或故障时,该回路必须停电。
2、110kV侧接线：
方案Ⅰ：双母带旁路接线，这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等，虽然增加投资成本,但供电可靠性提高,出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，同时保证了穿越功率对外输送.
方案Ⅱ：双母分段线接线，据《电力工程电气设计手册》［1］，10kV至110kV配电装置出线回路数5回或者以上必须选择双母线接线规定。而本110kV侧有出线6回，但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电.
3、35kV侧接线：
方案Ⅰ:双母线接线，据《电力工程电气设计手册》[1］,35kV至63k配电装置出线回路数超过8回，或连接电源较多，负荷较大时，选择双母线接线规定。但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电.而本站35kV侧有出线6回,供电负荷41MW，平均单条线路供电负荷6.833MW,且35kV断路器检修时间较短，故选择双母线接线。
方案Ⅰ与方案Ⅱ相同。
4、10kV侧接线：
方案Ⅰ：单母线分段接线，据《电力工程电气设计手册》，6kV至10kV配电装置出线回路数为6回及以上，选用单母线分段接线的规定。本站10kV共有出线18回，为提高供电可靠性，在选择10kV出线断路器时，用性能较好的空气断路器开关，所以选择单母线分段接线。
方案Ⅰ与方案Ⅱ相同。
初步方案主接线一
110kV侧：双母线带旁路接线
10kV侧:单母线分段接线
35kV侧：双母线接线
初步方案主接线二
110kV侧：双母线分段接线
10kV侧：单母线分段接线
35kV侧：双母线接线
所以比较得到最优接线方案为方案主接线一.
3.3 电气主接线的经济与技术比较
3.3。1 技术比较
对于110kV侧，由于负荷供电要求高，为了保证供电的可靠性和灵活性所以选择内桥形接线形式。对于35kV电压侧，供电可靠性要求很高,同时全部采用双回线供电，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择单母分段接线形式。
3.3。2 经济比较
对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资,包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上35kV、10kV侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。
由以上分析，最优方案可选择为方案二.
3。3。3 主变压器型式的选择
选择原则
(1）为保证供电可靠性,在变电所中，一般装设两台主变压器；
(2)为满足运行的灵敏性和可靠性，如有重要负荷的变电所,应选择两台三绕组变压器,选用三绕组变压器占的面积小，运行及维护工作量少，价格低于四台双绕组变压器,因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器；
(3)装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故后其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70％以上，并保证用户的一级和二级全部负荷的供电。
台数的确定
为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变,当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时,可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得,故选择两台主变压器.
相数的确定
在330kV及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单,运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时,也可选用单相变压器.
3。3。4 绕组数的确定
变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形接法和三角形接法，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用星形接法，35kV也采用星形接法,其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压,变压器绕组都采用三角形接法。
3.3.5 绕组变压器在结构上的基本型式
(1）升压型。升压型的绕组排列为：铁芯—中压绕组—低压绕组—高压绕组,高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大.
（2）降压型。降压型的绕组排列为：铁芯—低压绕组—中压绕组-高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大.
应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器,如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅,则选用降压型;如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。
调压方式的确定
系统110kV母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电压必须维持在允许范围内，保持电压的稳定，所以应选择有载调压变压器.
3。3.6 变压器容量的确定
1、主变容量的选择
主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，亦要根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
35kV侧负荷为41MW,10kV侧负荷为25MW,功率因数0。7。当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担70％~80％的负荷保证全变电所的正常供电。
查《电力工程电气设计手册》184页（)
型号:
容量比:
额定电压：高压侧121kV；中压侧38。5kV；低压侧10。5kV
，,
2、所用变压器的选定
当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接1～2个所用电源，所用电源引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。本所所用电占用率0。36％。
所用变压器容量的确定：
查《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》附录1-1,选择型变压器，其技术数据如下:
型号：
额定容量:400kVA
额定电压：高压10kV；低压0。4kV
损耗：空载0。92kW；负载5。8kW
阻抗电压：
空载电流：
接线组别：Y，yn0
3。4 本章小结
发电厂、变电站的电气主接线应满足供电可靠性、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和扩建的可靠性等基本要求。
设计主接线时，须因地制宜地综合分析各厂(站）的容量、装机台数、负荷性质以及在系统中的地位等条件,依据国家有关及技术规范，正确确定主接线形式，合理选择变压器的容量和结构型式.在设计过程中，应对原始资料进行详尽分析,关注电力市场化改革的进程,对草拟的主接线方案进行比较时，始终围绕着可靠性与经济性之间的协调,使主接线最终方案保证供电可靠、技术先进，同时又尽可能满足经济性的原则.
主接线的形式可分为两大类.其一，是有母线式接线，如单母线接线、双母线接线、一台半断路器接线,三分之四台断路器接线及变压器母线组接线。其二,无母线式接线，如桥形接线、多角形接线、单元接线等。
第4章 短路电流计算
4。1 短路电流计算概述
电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路,因为它们会破坏对用户的正常供电,电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。
电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数,两相短路较少,三相短路的机会最少。但三相短路情况最严重，应给予足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。
一、短路计算的目的
1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定接线方案是否需要采取 短路电流的措施等。
2.在选择电气设备时,为了保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要用短路电流进行校验。
3。计算软导线的短路摇摆。
4。在选择继电保护装置和进行整定计算.
二、电力系统短路电流计算的条件
1。正常工作时，三相系统对称运行.
2。所有电源的电动势相位角相同.
3.系统中的同步和异步电机均为理想电机,不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称;定子三相绕组空间位置相差120°电气角度。
4。电力系统中各元件的磁路不饱和,即带铁芯的电气设备阻抗值不随电流大小发生变化。
5.电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50％负荷接在高压母线上，50％负荷接在系统侧.
6。同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁)。
7。短路发生在短路电流为最大值的瞬间。
8.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流.
9.除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计.
10。元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围.
11.输电线路的的电容略取不计.
12.用概率统计法制定短路电流运算曲线。
三、计算短路电流的一般规定
1。验算导体和电器的动稳定,热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统5～10的远景发展规划。确定短路电流时，应按可能发生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。
2。选择导体和电器的短路电流，在电气主接线的网络中,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.
3.选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点,应选择在正常接线方式时的短路电流为最大的点；对带电抗器6～10kV出线,选择母线至母线隔离开关之间的引线，套管时,短路计算点应取在电抗器之前,其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器之后。
4。导体和电器的动稳定,热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算。若中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单向，两相接地短路较三相严重时，则应按严重的情况计算。
四、短路电流计算的方法
在本设计中，按设计要求,短路电流计算将计算三相短路电流。对于简单的电力系统，可以采用网络变换与化简计算短路电流。计算时首先作出整个系统的等值电路，然后进行网络变换与化简，将网络化简成只保留电源节点和短路点。
本次设计课题中短路电流计算基本计算步骤如下：
1。网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗。
2。求各电源的计算电抗（将各转移阻抗按各发电机额定功率归算).
3。查运算曲线，得到以发电机额定功率为基准值的各电源送至短路点电流的标么值。
4。求(3)中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流。
5。在要求提高计算准确度的情况下，可进行有关的修正计算。
4.2 短路电流计算过程
一、计算电路图，如图4—1。
图4-1 计算电路图
二、主要元件的电抗
取，电压基准值为各段的平均额定电压：115kV、37kV、10。5kV。主变压器：型号SSPSL1—63000容量比100/100/50
额定电压：高压侧121；中压侧38。5；低压侧10。5
1、线路：
2.系统:
三．计算短路电流
图4—2 点短路图
1、短路点:
经网络变换后:
计算电抗：
标幺值:0.416；0。422；0.422
有名值:
冲击电流幅值（取1.80):
冲击电流有效值：
短路容量：
2、短路点：
图4—3 点短路图
:
3、短路点:
图4-4 点短路图
:
，按无穷大系统处理。
4、短路点：
图4—5 点短路图
：
5、短路点:
图4—6 点短路图
:
6、短路点：
：
短路电流计算成果，汇总如表4-1所示
| 短路编号点 | 短路平均电压 | 基准电流 | 分支电抗 | 短路电流值 | ||||
| 短路电流标幺值 | ||||||||
| 115 | 0.502 | 0.1224 | 0。416 | 4.177 | 10。651 | 6.307 | 813。99 | |
| 10。5 | 5。5 | 2.7514 | 0.3635 | 1。999 | 5。097 | 3。0185 | 36.3 | |
| 10.5 | 5。5 | 0.3424 | 2.9214 | 16.068 | 40.972 | 24。263 | 292 | |
| 10。5 | 5.5 | 0.2117 | 4.7236 | 25。98 | 66。249 | 39。229 | 472.36 | |
| 37 | 1.56 | 0.2693 | 3。713 | 5。792 | 14。769 | 8。746 | 371.3 | |
| 37 | 1.56 | 0.8244 | 1。213 | 1。23 | 4。8254 | 2.8574 | 121.3 | |
短路是电力系统的严重故障.短路冲击电流、短路电流的最大有效值、短路容量是校验电气设备的重要数据.
对于简单的电力系统，可以采用网络变换与化简计算短路电流.计算时，首先作出整个系统的等值电路，然后进行网络变换与化简，将网络化简成只保留电源节点和短路点。要求短路电流，最关键的是根据网络化简求出电源点对短路点的转移阻抗或输入阻抗。
第5章 变电站导体和电器选择设计
5。1 电气设备选择的概述
导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资,选择合适的电气设备。
电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济,并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地,以满足电力系统安全经济运行的需要.
电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
1。一般条件
(1）验算导体和电器的短路电流，按下列情况计算
①除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外,元件的电阻都略去不计。
②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。
③在变电所中,如果接有同步调相机时,应将其视为附加电源,短路电流的计算方法与发电机相同.
④对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常方式是短路电流为最大的地点。
（2）验算导体和110kV以下电缆短路热稳定时,所用的计算时间，一般用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。如主保护有死区时，则采用能对该处死区起作用的后备保护动作时间,并采用相应处短路电流值.
（3）导体和电器的动稳定。动稳定以及电器的开断电流，可按三相短路验算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统，自耦变压器等回路的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重的情况验算。
导体是各种电器之间的连接（包括母线和线路）,大都采用矩形或圆形截面的裸导线，它们的作用电汇聚、分配和传送电能。它们在运行中有很大的功率通过，在短路时有巨大的短路电流通过，要承受短路电流的热和力效应和冲击.因此必须经过计算、分 析比较，合理选用材料、截面形状和截面积，以达到安全、经济运行的要求.
导体分为软导体和硬导体,导体的的选择一般按下列各项选择和校验:
(1)导体材料、类型和敷设方式；
（2）导体截面；
（3)电晕;
（4)热稳定；
（5）动稳定。
各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作所以在选择时必然有相同的基本要求。在正常工作时必需保证工作安全可靠，运行维护方便时，投资经济合理。在短路情况下,能满足动稳定和热稳定要求。
2.按正常工作条件,选择时要根据以下几个方面
A.环境
产品制造上分户内型和户外型，户外型设备工作条件较差,选择时要注意。此外，还应考虑防腐蚀、防爆、防尘、防火等要求。
B.电压
选择设备时应使装设地点和电路额定电压小于或等于设备的额定电压,即：
）
C.电流
电气设备铭牌上给出的额定电流是指周围空气温度为时电气设备长期允许通过的电流，选择设备或载流导体时应满足以下条件：。
式中──该设备铭牌上标出的额定电流。──该设备或载流导体长期通过的最大工作电流.
目前我国规定电器产品的=40℃,如果电气设备或载流导体所处的周围环境温度是时，则设备或载流导体允许通过电流可修为
）
式中、──分别为设备或载流导体的在长期工作时允许温度和实际环境温度。
D.按断流能力选择
设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值或短路容量，即：
（5-3）
E．应与整个工程的建设标准协调一致,尽量使新老电器型号一致。
F．选择导线时应尽量减少品种。
G．选新产品应积极谨慎，新产品应由可靠的试验数据,并经主管部门鉴定合格。
3。按短路情况下进行电动力稳定和热稳定的校验
a.按短路情况下的电动力稳定，即以制造厂的最大试验电流幅值与短路电流的冲击电流相比,且
（5—4）
式中：──额定动稳定电流幅值有效值,用来表征断路器和承受短路电流电动力的能力，用来选择断路器时的动稳定校验。──冲击电流幅值有效值。
b。短路情况下的热稳定
热稳定应满足：
（5-5）
式中:为短路电流产生的热效应；、分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间.
热稳定电流是断路器能承受短路电流热效应的能力。按照国家标准规定，断路器通过热稳定电流在4s时间内，温度不超过允许发热温度，且无触头熔解和妨碍其正常工作的现象,则认为断路器是热稳定的。
对电流互感器则满足下面的热稳定关系:
（5-6）
或 （5-7)
式中kt──由产品目录给定的热稳定倍数；
IN1·TA──电流互感器一次侧额定电流；
t─由产品目录给定的热稳定时间；
──短路电流的假想时间；
── 热效应通常分为短路电流交流分量有关的热效应。
5。2 主电气设备的选择和校验
5.2.1 断路器的选择
断路器是变电所的主要电气设备之一。正常运行时;用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；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，能起保护作用。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流，由于它具有专门的灭弧装置，因此用它来接通和切断电路。
断路器的选择必须满足以下五个条件：
1.额定电压：；
2。额定电流：；
3.额定开断电流:；
4。热稳定校验：;
5.极限电流：;
110kV进线断路器的选择：LW11－110 断路器
表5-1 LW11－110 断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5—2 LW11－110 断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5-3 LW11－110 断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5—4 LW8—35 断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5—4 LW8-35 断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
| 40kA | |||
表5-5 LW8-35 断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5—6 3AF-10断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5—7 3AF—10断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
| 2197A | |||
表5-8 3AF—10断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5-9 3AF-10断路器选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
| I Nor | |||
隔离开关是发电厂和变电所中常用的电器，它要与断路器配套使用。隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。用作设备停运后隔离电源电压，以确保安全等作用.在选择隔离开关时间可延用相应断路器的计算数据.断路器的选择必须满足以下四个条件：
1、额定电压：；
2、额定电流：；
3、热稳定校验：；
4、极限电流:；
110kV进线隔离开关的选择：
表5-10 隔离开关选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
| 148A | |||
表5-11 隔离开关选型参数对
| 计算值 | 选择值 | ||
| 592A | 1000A | ||
表5-12 隔离开关选型参数对比表
| 计算值 | 选择值 | ||
表5-13 隔离开关选型参数对
| 计算值 | 选择值 | ||
表5—14 隔离开关选型参数对
| 计算值 | 选择值 | ||
| 4.825kA | |||
表5-15 隔离开关选型参数对
| 计算值 | 选择值 | ||
| 1383。7 | |||
表5—16 隔离开关选型参数对
| 计算值 | 选择值 | ||
表5-17 隔离开关选型参数对
| 计算值 | 选择值 | ||
表5—18 隔离开关选型参数对
| 计算值 | 选择值 | ||
凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。电流互感器应按下列原则配置。
①每条支路的电源均应装设足够数量的电流互感器,供该支路测量、保护使用.
②变压器出线配置一组电流互感器供变压器差动使用，相数、变比、接线方式与变压器的要求相符合。
③ 动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器,各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同.
一般应将保护与测量用的电流互感器分开，尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用0.5级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的左右。保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽量消除主保护的不保护区。
正常工作条件，应考虑参数一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、暂态特性、准确度等级、机械荷载等；短路稳定性应考虑动稳定倍数及热稳定倍数；承受过电压能力应考虑绝缘水平及泄露比距。
表5-19 电流互感器选择结果
| 位置 | 型号 | 额定电流比 | 级次 组合 | 二次负荷 | 1s热稳定电流倍数 | 动稳定 倍数 | ||
| 0.5级 | 1级 | D级 | ||||||
| 110kV进线侧 | LCWD—110 | 2×150/5 | D/1 | 1.2 | 75 | 150 | ||
| 1。2 | ||||||||
| 110kV母联 | LCWD-110 | 2×600/5 | D/1 | 1。2 | 75 | 150 | ||
| 110kV主变侧 | LCWD—110 | 2×400/5 | D/1 | 1。2 | 75 | 150 | ||
| 35kV主变侧 | LCWD—35 | 800/5 | D/0.5 | 2 | 2 | 75 | 135 | |
| 35kV母联 | LCWD-35 | 800/5 | D/0.5 | 2 | 2 | 75 | 135 | |
| 35kV出线侧 | LCWD-35 | 150/5 | D/0.5 | 2 | 2 | 75 | 135 | |
| 10kV主变侧 | LDZL—10 | 1500/5 | D/0。5 | 1.2 | 1。6 | 65 | 90 | |
| 1.2 | ||||||||
| 10kV分段 | LDZL-10 | 1500/5 | D/0.5 | 1。2 | 1。6 | 65 | 90 | |
| 1.2 | ||||||||
| 10kV出线 | LAJ—10 | 200/5 | D/0.5 | 1 | 1 | 2。4 | 120 | 215 |
| 10kV电缆 | LJ—Z | 电缆式零序电流互感器 | ||||||
设导线为铜材料： ，长度L为50m，不完全星形接线系数时，则连接导线的截面S为：
取铜线的截面:
热稳定校验：
内部动稳定：
外部动稳定：绝缘瓷帽的允许荷重750N，当相间距离a=40cm,L=100cm时
所选LAJ－10 电流互感器完全满足内部和外部动稳定的要求。
5。2。4 电压互感器选择
电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求;在运行方式改变时，保证装置不失压、同期点两侧都能满方便地取压。通常如下配置：
①6～220kV电压级的每组主母线的三相应装设电压互感器,旁路母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。
②需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器，用与100％定子接地保护。
③电机一般在出口处装两组，一组（△/Y接线）用于自动调整励磁装置，一组供测量仪表、同期和继电保护保护使用。
正常工作条件,应考虑参数一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载等；承受过电压能力，应考虑绝缘水平与泄露比距。
由于电压互感器是与电路并联联接的，当系统发生短路时，互感器本身两侧装有断路器，并不受短路电流的作用,因此不需校验动稳定与热稳定.
查《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》附表1-42选择110kV、35kV、10kV的电压互感器的型式，一次电压、二次电压、准确度等级和二次负荷如下:
表5—20 电压互感器选择结果
| 安装地点 | 型号 | 数量 | 最大容量 | 额定电压VA | 副绕组容量VA | 接线组 | ||||
| 原边 | 副边 | 辅助 | 0。5 | 1 | 3 | |||||
| 110kV母线 | JCC-110 | 6 | 2000 | 500 | 1000 | 1/1/1-12—12 | ||||
| 35kV母线 | JDJJ—35 | 6 | 1200 | 150 | 250 | 600 | 1/1/1—12—12 | |||
| 10kV母线 | JSJW—10 | 2 | 960 | 10 | 0.1 | 120 | 200 | 480 | ||
10kV母线上装有两台三芯五柱型电压互感器，每台承担6条馈线，每回引出线上接有功和无功电度表电压线圈，要求0。5级的电压互感器.母线上装有接于 BC 相的电压表和接入相对地的绝缘监视电压表。
查《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》附表 5—42 得:
1T1－V型电压表线圈吸收的有功功率为4.5W，，有功和无功电度表电压线圈吸收的视在功率1。75VA，，则电压互感器每相副绕组所供给的电功率按表5－41中的公式计算：
可见b相供给的伏安数量最大，但仍小于 0.5 级下 JSJW—10 型电压互感器付绕组的容量，即:
所选JSJW—10 型三芯五柱电压互感器合格.
5.2.5 熔断器的选择
变电所35kV电压互感器和10kV电压互感器以及所用变压器都用高压熔断器进行保护,不需装设断路器。保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择。
查附表1-34，35kV电压互感器所用高压熔断器应选RW9-35型，额定电压 35kV，断流容量为 2000MVA.
10kV电压互感器所用高压熔断所用高压熔断器应选RN2-10型，额定电压 10kV，断流容量为 1000MVA。
所用变压器用 RN1—10 型高压熔器进行保护:
RW9-35熔断器附加限流电阻选RD1—35，其技术参数：,熔件额定电流,R=396Ω.
表5-20 高压熔断器选择结果
安装
| 地点 | 型号 | 额定 电压kV | 额定电流A | 断流容量MVA | 切断极限电流kA | 最大分段断流kA | 备注 |
| 所用变压器 | 10 | 30 | 200 | 8.6 | 12 | 供电力线路短路或过流保护用 | |
| 10kV电压互感器 | 10 | 0。5 | 1000 | 50 | 保护户内电压互感器 | ||
| 35kV电压互感器 | 35 | 0.5 | 2000 | 60 | 保护户外电压互感器 |
电气设备的选择条件包括两大部分：一是电气设备所必须满足的基本条件，即按正常工作条件（最高工作电压和最大持续工作电流）选择，并按短路状态校验动、热稳定；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。
高压断路器的灭弧原理是利用电弧电流每半周过零自然熄灭的特点，加强去游离使灭弧介质强度恢复速度大于系统恢复电压上升速度，使电弧不再重燃。由于需要开断和关合短路电流，因此应校验断路器的额定开断电流和额定关合短路能力.
电流互感器和电压互感器由于存在励磁电流和内阻抗，使一、二次电流(或电压)间存在幅值和相位差。分析影响误差的主要因素，根据仪表和继电保护等的要求，确定互感器的配置以及准确级和额定容量。选择电流互感器，应同时选择二次侧导线截面以满足对互感器额定容量的要求。
选择电抗器，需计算用以将短路电流到某一给定值的电抗值，并根据用户对电压质量的要求,校验正常工作时的电压损失及短路残压。
高压熔断器作为保护电器，应进行开断电流的校验，并应考虑熔断器动作时限与继电保护动作时限的配合等。
第6章 屋外高压配电装置优化设计
6.1 高压配电装置概述
配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器，保护，测量电器，母线和必要的辅助设备组成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接收和分配电能，而二在系统发生故障时，迅速切除故障部分，维持系统的正常运行。
一、配电装置应满足下述基本要求
1．保证运行可靠配电装置中引起的主要原因，绝缘子因污秽而闪络,隔离开关因误操作而发生相间短路，断路器因开段能力不足而发生爆炸。因此，要按照系统和自然条件以及有关规程 要求合理选择电气设备，使选用电气设备具有正确的技术参数,保证具有足够的安全净距，还应采取防火，防暴,储油和排油措施,考虑设备防水，防冻，防风，抗震，耐污等性能。
2．便于操作，巡视和检修配电装置的结构应使操作集中，尽可能避免运行人员在操作一个回路时需要走几层楼或几条走廊。配电装置的结构应力求整洁，清晰，便于操作巡视和检修，还应装设防误操作的闭锁装置及连锁装置,以防带负荷拉合隔离开关，带接地线合闸，带电挂接地线，误拉合短路器，误入屋内有电间隔。
3．保证工作人员的安全为了保证工作人员的安全,对配电装置应采取一系列措施，例如用隔墙把相邻的设备隔开，以保证电气设备检修时的安全，设置隔栏，留出安全距离,以防触及带电部分，设置适当的安全出口,设备外壳和底座都采用保护接地等,在建筑等方面还应考虑防火等安全措施。
4。力求提高经济性在满足上述要求的前提下，电器设备的布置应紧凑,节省占地面积,节约钢材，水泥和有色金属原材料,并降低造价。
5.具有扩建的可能要根据发电厂和变电所的具体情况，分析是否有发展和扩建的可能。如有，在配电装置结构占地面积等方面要留有余地。配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式,又可分为装配式和成套式：在现场将电器组装而成的称为装配式配电装置，在制造厂预先将开关电器、互感器等组成各种电路成套供应的称为成套配电装置.
二、屋内配电装置
1。配电装置的一般构成方法及图式 a间隔：为配电装置的最小组成部分、其大体上对应主接线图中的接线单元。b部署:排列——单列、双列考虑:排列的顺序要合理（地理位置、避免交叉) 单列——进出线QF排成一列布置在母线一侧。 双列-—进出线QF排成二列布置在母线两侧。
分层——单层、双层、三层 通道的走向c图式：布置图 、断面图
2。屋内配电装置设备的布置特点:
1）由于允许的安全净距小，能分层布置，因而占地面积比屋外布置小；
2）维修、操作和巡视都在户内进行,不受气条件的影响;
3）电气设备不易受外界污秽空气环境的影响，维护工作量小；
4）电气设备之间的距离小,通风散热条件差，且不便于扩建；房屋建筑投资大，但可采用价格较低的屋内型设备，能减小一些设备的投资。
3.屋内低压配电装置布置要求：
1） 屋内低压配电装置的电气距离应满足规范要求。
2） 低压配电装置的维护通道的出口数目,按配电装置的长度确定：长度不足6m时允许一个出口；长度超过6m时,应设两个出口，并布置在通道的两端；当两出口之间的距离超过15m时,其间应增加出口。
3） 低压配电室长度超过7m时，应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。
4） 当低压配电室为楼上和楼下两部分布置时，楼上部分的出口应至少有一个为 通向该层走廊或室外的安全出口。
5） 配电室的门均应向外开启，但通向高压配电装置时的门应双向开启门。
4。屋内高压成套配电装置的布置要求：
1）配电装置的布置和设备的安装,应满足在正常、短路和过电压等工作条件时的要求.
2）配电装置的绝缘等级，应和电力系统的额定电压相配合。
3）屋内配电装置的安全净距不应小于最小安全净距。
4）电装置室内的各种通道应畅通无阻，不得设立门槛，并不应有与配电装置无关的管道通过.
5）长度大于7m的高压配电装置室,应有两个出口，并宜布置在配电装置室的两端；长度大于60m时宜增添一个出口;配电装置室的门应为向外开启的防火门，应装弹簧锁，严禁用门闩。配电装置室可开窗.
三、屋外配电装置
1．特点:
1）无需配电装置室，节省建筑材料和降低土建费用,一般建设周期短;
2）相邻设备之间距离大,减少故障蔓延的危险性，且便于带电作业；
3）巡视设备清楚，且便于扩建;
4）易受外界气候条件的影响,设备运行条件差,须加强绝缘；
5）气候变化给设备维修和操作带来困难；占地面积大,对于水电站可能使投资增大。
2．结构型式
1）母线：①软母线：悬式绝缘子悬挂在门型架、Π型架上②硬母线：固定在支柱绝缘子上.（母线桥）
2）电力变压器： 贮油池：其尺寸比变压器外廓大1m、内铺0.25m的卵石层事故排油：通过底部的排排至事故排油坑,底部向排处倾斜。离建筑物的距离：＞5m 可开防火窗和门，≤5m 不可开防火窗和门.主变与主变的距离 5～10m，小于时需安装防火隔墙。
3）基础：断路器：低式布置0。5~1m 高式布置2m隔离开关、互感器:2m 避雷器：可放在地下或0.4m高或 2m高。
4）电缆沟：电缆沟的定向应使距离最短,上面兼做巡视通道.
5）通路：为了运输设备、消防需要.
3．布置型式：
低型、中型、高型、半高型。低型：所有电器均装在同一水平面上，母线与设备等高中型:所有电器均装在同一水平面上，母线设在较高水平面上。高型:两组母线重叠布置，隔离开关比断路器高，母线比隔离开关高半高型:部分隔离开关与母线等高,高于断路器等设备。
6.2 高压配电装置的优化设计
为了满足配电装置运行和检修的需要，各带电设备之间应相隔一定的距离。配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备外形尺寸，检修，维护和运输的安全电气距离等因素而决定的.对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，即所谓的A1和A2.
最小安全净距是指在这一距离下,无论字正常最高工作电压或出现内，外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。
对于敞露在空气中的屋内，外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距分为A，B,C，D,五类。
最小安全净距：
表6-1 110kV屋外配电装置的安全净距
| 符号 | A1 | A2 | B1 | B2 | C | D |
| 安全净距离mm | 1000 | 1100 | 1750 | 1100 | 3500 | 3000 |
| 符号 | A1 | A2 | B1 | B2 | C | D |
| 安全净距离mm | 400 | 400 | 1150 | 500 | 2900 | 2400 |
（1）土建工作量和费用较小,建设周期短；
（2）与屋内配电装置相比，扩建比较方便；
（3）相邻设备之间距离较大,便于带电作业；
(4）与屋内配电装置相比，占地面积较大；
根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型配电装置,高型配电装置，和半高型配电装置。
1.中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内,并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度,以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低,抗震性能较好,所用钢材较少，造价低，但占地面积大,此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。
2.半高型配电装置，它是特母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近,优点有：
①占地面积约在中型布置减少30%；
②节省了用地,减少高层检修工作量；
③旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便.
3.高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置,母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置,两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%,但其耗钢多，安装检修及运行纵条件均较差，一般适用下列情况：
1)配电装置设在高产农田或地少人多的地区；
2）原有配电装置需要扩速，而场地受到；
3）场地狭窄或需要大量开挖。本次所设计的变电所没有地理条件，所以该变电所110kV，35kV和10kV电压等级均采用普通中型配电装置，而本变电所采用的是软导线，采用普通中型布置，具有以下特点：布置比较清晰,不易误操作，运行可靠，施工和维护都比较的方便,构架高度比较低，抗震性能比较的好,所用的钢材比较的少,造价比较低。
若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性。所以,本次设计的变电所，适用普通中型屋外配电装置,该变电所是最合适的。
6.3 本章小结
配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分,是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成的，用来接受和分配电能的装置.
配电装置中的结构尺寸是综合考虑设备外形尺寸、检修和运输的安全电气距离等因素确定的。其中最重要的是带电导体对地和不同相带电导体之间的距离，即所谓最小安全净距（A）值,它是各种空气间隙能承受各种内、外过电压作用的最小距离，是电气设计中的基础数据之一.合理地确定A值，将直接影响到B、C、D和E的数值以及发电厂(或变电站）的安全运行。
配电装置可分为屋内配电装置、屋外配电装置和成套配电装置。其中，成套配电装置包括低压配电屏、高压开关柜、箱式变电站和全封闭组合电器.屋内配电装置主要用于35kV及以下。屋外配电装置主要用于110kV及以上。
第7章 防雷保护规划设计
7。1 变电站过电压及防护分析
过电压是对绝缘有危险的电位升高和电位差升高，产生的途径是系统突然注入一定的能量以及系统参数突然发生改变时导致电能重新分配。
过电压的种类:①雷电过电压(大气过电压），分直接雷击过电压、感应霄过电压、浸入雷过电压；②内部过电压，分操作过电压和暂时过电压。
过电压的危害：导致电气设备绝缘损伤，严重时能损坏设备,为了保证人员的安全及设备的安全健康运行，通常对屋外配电装置、烟囱、冷却塔等高建筑物、构筑物采取相应的防雷和保护措施.概述电气设备在运行中承受的过电压。
变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故,将造成大面积的停电,而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活,因此,要采取有效的防雷措施,保证电气设备的安全运行。
变电所的雷害来自两个方面,一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入,对直击雷的保护,一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线)的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。
对侵入波防护的主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以侵入变电所的雷电波的幅值,防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护.
避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备,避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或设在配电构架上，或装设,避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。
避雷器是专门用以过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电,了过电压，保护了其它电气设备。
7.2 避雷器的配置规划与选择
一、避雷器的配置原则
1)配电装置的每组母线上，应装设避雷器.
2）旁路母线上是否应装设避雷器，应租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而定。
3）110kV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器,并尽可能靠近本体。
4）110kV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.
5）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。
6）110kV—110kV线路侧一般不装设避雷器。二、避雷器选择的方法应根据被保护设备的绝缘水平和使用条件,选择避雷器的型式、额定电压等，并按照使用情况校验所选避雷器的灭弧电压和工频放电电压等。即:
（1）灭弧电压:
（2）工频放电电压下限：
（3）工频放电电压上限：；残压：
三、选择结果表
按以上三个条件比较避雷器选择如下：
表7—1 避雷器选择结果
| 110kV母线侧避雷器 | Y10WF5—110/250(查设计指导书 P225) |
| 110kV 主变中性点避雷器 | Y10WF5—60/144 （查设计指导书 P225) |
| 110kV 出线侧避雷器 | 110kV侧避雷器 |
| 35kV 侧避雷器 | |
| 35kV母线侧避雷器 | Y10WF5—35 |
| 35kV 出线侧避雷器 | Y10WF5-35 |
| 10kV 侧避雷器 | |
| 10kV 母线侧避雷器 | Y10WF5—10 |
| 10kV 出线侧避雷器 | Y10WF5—10 |
为了防止设备遭受直接雷击，通常采用装设高于被保护物的避雷针(或避雷线),其作用是将雷电吸引到避雷针上并安全地将雷电流引入大地，从而保护了设备。
避雷针（线）的保护原理是当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针（线)的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针(线）放电,再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。虽然避雷针（线)的高度比较高（必须高于被保护物体,一般20m—30m)但在雷云—-大地这个高达几公里，方圆几十公里的大电场内的影响却是很有限的。
单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的近似锥体的空间，就像斗笠一样。在高度水平面上，其半径按下式计算:
时，
时，
式中：h为避雷针高度
为被保护物高度
p为高度影响系数时，p=1;当时,。
两支避雷针的保护计算如下：
其中：D为两针之间的距离
为保护范围上部边缘距最底点之间的距离
p意义同上则水平面上保护范围的一侧宽度
可按下式计算：
两只避雷针不等高的距离计算如下：
本变电站110kV架高15m，设25m杆顶避雷针6棵，35kV构架高7.3m,设30m避雷针2棵。经按上面公式计算得到以下结果：
变电所所有设备均在避雷针保护范围内。根据本变电所总平面布置图,全所的防直雷击保护采用在110kV、35kV构架上装设避雷针的方式。110kV、35kV和10kV配电装置对侵入雷电波的过电压保护采用装设在适当地点的避雷器保护。110kV进线、以及主变压器的中性点也按过电压保护的要求装设了避雷器。
7.4 变电站接地设计
1、电气设备的接地按其目的可分为以下几种：
(1) 保护接地:电气设备的金属外壳接地以保证金属外壳经常固定为地电位，一旦设备因绝缘损坏而使外壳带电时不致有危险的电位升高而引起工作人员触电接地。
（2)工作接地：根据电力系统正常运行方式的需要而接地。
（3）防雷接地：为减小雷电流通过接地装置的地电位升高。
2、接地装置
接地装置就是由埋在地中的接地体以及连接到设备接地部分的接地体组成，当接地装置中电流计流过电流时，接地电流从接地体间周围土壤流散，从而达到保护设备的目的。
3、接地规划
采用热镀锌 40×4 扁钢作为连接体，2.5m 的 50×5 热镀锌角钢作为接地针，扁钢以8m 距离做井字型掩埋，埋深 600mm，角钢每 4m 打一根。避雷针使用接地体。
7.5 本章小结
防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击，而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置.电力系统中最基本的防雷保护装置有：避雷针、避雷器、避雷线和防雷接地等装置。避雷针和避雷线可以防止雷电直接击中被保护物体，一次也称作直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电过电压波，因此也称作侵入波保护；接地装置的作用是减少避雷线或避雷器与大地(零电位)之间的电阻值，一达到降低雷电过电压幅值的目的.
“防雷在于接地”，这句话含义说明各种防雷保护装置(避雷针、避雷线、避雷器）都必须配以合适的接地装置，将雷电泄入大地，才能有效地发挥其保护作用。为了弄清防雷接地的重要性，应了解有关接地、接地种类以及接地装置与接地电阻的关系。
第8章 继电保护配置的规划设计
8.1 仪表与继电保护配置规划概述
继电保护装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
1、它的基本任务是：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行；反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件,而动作于发信号，减负荷或跳闸。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作.
动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
2、配置的原则：选择继电保护方式除应满足四个基本要求外,还应考虑经济条件，首先应从国民经济的整体利益出发,按被保护元件在电力系统中的作用和地位来确定保护方式，而不能只从保护装置本身的投资来考虑，这是因为保护不完善或不可靠而给国民经济造成的损失，一般都远远超过即使是最复杂的保护装置的投资，但要注意对较为次要的数量很多的电气元件,也不应该装设过于复杂和昂贵的保护装置。
8.2 继电保护配置规划设计
一、主变压器保护配置
1）纵联差动保护:对6300kVA及以上的厂用工作变压器和并列运行变压器、10000kVA及以上的厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2000kVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，均应装设差动保护。
变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，理想情况下,流如差动继电器的电流为零。但实际上由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因数的影响,继电器中有不平衡电流流过。由于这些特殊因数的影响,变压器差动保护的不平衡电流远比发电机差动保护的大.因此变压器差动保护需要解决的主要问题是采取各种措施避越不平衡电流的影响，在满足选择性的条件下,还要保证在内部故障时有足够的灵敏系数和速动性。配置电流互感器断线闭锁，并设置投、退压板来决定CT断线闭锁的接入、退出，其差动电流的引入有主变压器进出线电流，保护动作跳主变两侧断路器.
2）瓦斯保护：容量为800kVA及以上的油侵式变压器，均应装设瓦斯保护.瓦斯继电器又称为气体继电器，安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕.瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成.变压器内部发生轻轻微故障时，例如变压器验证漏油使油面降低时,继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作"信号.
重瓦斯保护动作的油速整定范围为0.6-1。5m/s，在整定油速时均以导中的流速为准,而不依据继电器处的流速。当变压器外部故障时，会有穿越性故障电流的影响，为防止瓦斯继电器误动作，可将油速整定在1m/s左右。
重瓦斯保护动作跳主变两侧断路器，轻瓦斯动作发信号。
3）有载调压装置瓦斯保护。
4）压力保护(压力释放保护：保护动作发信号)。
5)温度保护变压器在运行中温度升高超过规定值时，由变压器所附的温度信号器 动作于信号。
6)相间后备保护配置方式。
a.110kV复合电压启动定时过电流保护
b。35kV复合电压启动定时过电流保护
c。10kV复合电压启动定时过电流保护
二、设计原则：
（1）变压器后备保护应作为相邻元件及变压器本身主保护的后备。但当为满足远后备而使接线大为复杂化时，允许缩短对相邻线路的保护范围.
（2）变压器后备保护对各侧母线上的三相短路应具备必要的灵敏系数。
(3)变压器后备保护应尽可能，而不由发电机的后备保护代替。
（4)变压器后备保护应能保护电流互感器与断路器之间的故障。相间后备保护配置方式及接线。
对于中压侧和低压侧均无电源的三绕组变压器的保护装于电源侧和低压侧。低压侧作为外部短路后备，以较短时限断开该断路器；电压侧保护作为变压器内部故障及中压侧外部短路的后备，带两段时限,以第一段时限（大于低压侧）断开中压侧断路器，以第二段时限断开全部断路器。
三、主变压器的过负荷保护
在经常有人值班的情况下,过负荷保护通常作用于信号.变压器过负荷电流，在大多数情况下都时三相对称的，因此，过负荷保护只需接入一相电流，各侧的过负荷保护均经过同一时间继电器延时发出信号。所选保护的安装地点要能反映变压器所有绕组的过负荷情况，具体配置原则如下：
对于降压变压器，单侧电源的三绕组降压变压器，当三侧绕组容量相同时，过负荷保护仅装在电源侧。当三侧绕组容量不相同时,则在电源侧和容量较小的绕组侧装设过负荷保护。
在主变高压侧设过负荷保护，设三段时限,Ⅰ段时限启动风扇，Ⅱ段时限闭锁有载调压，Ⅲ段时限发信号.
无功自动调节
四、110kV侧出线保护
1）阶段式零序保护
2）高频闭锁距离保护
3）断路器失灵保护
4）自动重合闸装置
5)故障录波器
五、35kV侧出线保护
1）限时电流速断保护用来切除本线路上速断范围以外的故障，同时作为速断的后备,该保护的要求是在任何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏性,在此前提下力求具有最小的动作时限，正由于它能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障，称为限时电流速断保护.
2）电流电压联锁速断保护。
3）定时限过电流 过电流保护通常是指其起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护，在正常允许时不应该起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流的增大而动作,在一般情况 下，它不仅能够保护本线路全长，以起到后备保护的作用。
4)三相一次自动重合闸
5)按周波自动减负荷装置
6）接地信号装置
六、10kV侧出线保护
1）电流速断保护
对于2000—10000kVA及以下的较小容量的变压器，若灵敏性系数满足要求时，应采 用电流速断保护，电流速断保护应装设在变压器的电源侧，由瞬动的电流继电保护构成,当电源侧为中性点比直接接地时，电流速断保护为两相式，在中性点直接接地系统中为三相式.为了提高保护对变压器高压侧引出线接地故障的灵敏系数,可采用两相三继电 器式接线。
根据对继电保护速动性的要求，保护装置动作切除故障时间，必须满足系统稳定和保证重要用户供电可靠性.在简单、可靠和保证选择性的前提下，原则上总是越快越好.
因此，在各种电气元件上，应力求装设快速动作的继电保护。对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。
2）限时电流速断保护
用来切除本线路上速断范围以外的故障，同时作为速断的后备，该保护的要求是在 任何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏性，在此前提下力求具有最小的动作时限,正由于它能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障,称为限时电流速断保护.
3）定时限过电流保护
过电流保护通常是指其起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护，在正常允许时不应该起动，而在电网发生故障时,则能反应于电流的增大而动作,在一般情况下，它不仅能够保护本线路全长,以起到后备保护的作用.
4）三相一次自动重合闸.
5）接地信号装置。
6)按周期自动减负荷装置。
8。3 本章小结
继电保护的基本要求，即所谓的“四性”:选择性、速动性、灵敏性、可靠性。其中最重要的是可靠性，而选择性是关键、灵敏性则是必须足够高，速动性要达到必要的程度。“四性”是设计、分析与评价继电保护装置是否先进、实用和完善的出发点和依据.
继电保护装置是指安装在被保护元件上，反应被保护元件故障或不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.继电保护装置最初是以机电式继电器为主要构成的，现代继电保护装置则已发展成以电子元件或微型计算机或可编程序控制器为主构成。“继电保护"一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。
继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。继电保护装置是电力系统中重要的组成部分,是保证电力系统安全和可靠运行的重要技术措施之一。在现代化的电力系统中中,如果没有继电保护装置，就无法维持电力系统的正常运行。
第9章 结束语
本设计是110kV变电站电气主接线设计，在设计过程中将电气工程设计方法与平时所学的理论知识结合起来，使我受益匪浅.
首先,对主接线的设计和分析比较，初步选取了两种均可适用于本变电所的接线方案，再仔细分析了他们的优缺点，经济性，可靠性和灵活性，与实际工程的要求相对应,还查阅了相关的规程及考虑到未来的发展要求，通过一系列的比较，110kV侧采用的是双母线带旁路接线,35kV侧采用双母线接线形式, 10kV侧也采用单母分段接线形式。厂用电分别从10kV侧Ⅰ、Ⅱ段母线接入，它们互为备用。短路计算选取了6个点,每个点都经过了详细而精确的计算，并做了短路计算结果表。根据短路计算选择导体以及配电装置，后做了保护配置和防雷接地，用避雷器防止侵入波对电器设备的影响,用避雷针防止雷电直击电器设备.最后用CAD绘出设计要求图.
经过本次设计，发现还有很多需要学习的地方,设计结果离实际要求还有一定的距离，部分地方还会有错误,希望老师和领导以及同学提出宝贵的意见,再以此来完善这次设计.
致 谢
在伊业超、唐玲老师的辛勤指导下,经过几个月的努力终于把110kV 变电所电气部分初步设计课题完成了，在此我对给予帮助的老师和领导表示衷心的感谢，也对一起学习，互相帮助,力求进步的同学们表示感谢。
在毕业设计过程中，唐玲老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议，对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的理解，并使知识得到了进一步的巩固。
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