变压器,电力系统,降压变电所,电气工程设计

沈阳工程学院毕业设计摘 要电气工程及其自动化专业的毕业设计是培养学生综合运用大学四年所学理论知识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。本设计是根据“电力系统及自动化专业（发电厂及电力系统）”毕业任务书的要求，综合大学四年所学的专业知识及电力工程电气设计手册，电力工程电气设备手册等书籍的有关内容，在指导教师的帮助下，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经济性，系统运行的可靠性，灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。本设计说明书是根据毕业设计的要求，针对地区变电所与电气主接线的毕业设计。本次设计主要是变电所电气主接线的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，最后确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式。关键词 变压器,电力系统,降压变电所,电气工程设计目 录摘 要I引 言- 1 -第一部分 毕业设计说明书- 2 -1 变电所原始资料分析- 2 -1.1 设计题目- 2 -1.2 变电所概况介绍- 2 - 变电所60KV的用户负荷表- 2 - 电力系统接线方式- 2 -2 主变压器台数和容量的确定- 4 -2.1 主变压器选择的要求- 4 -2.2 主变压器容量和台数的确定- 4 - 主变压器的选择- 5 -3 主接线形式的选择及说明- 7 - 主接线的设计原则- 7 -3.2 主接线的设计要求- 7 -3.3 主接线的选择- 8 -主接线的预定方案- 8 -3.3.2 对两种方案接线方式的同时论证- 9 -3.4 主接线的确定- 10 -3.5 设备的配置- 11 -3.5.1 隔离开关的配置- 11 -3.5.2 电压互感器的配置- 11 -3.5.3 电流互感器的配置- 11 -3.5.4 接地刀闸的配置- 11 -3.5.5 避雷器的配置- 12 -4 短路计算- 13 -4.1 短路电流计算的目的- 13 -4.2 短路的基本类型- 13 -4.3 短路电流计算的基本假定- 13 -4.4 一般规定- 13 -4.5 计算步骤- 14 -4.6 计算方法- 14 -4.7 本变电所电力系统等值电路图- 15 -5 电气设备的选择- 16 -5.1 母线的选择- 16 -5.1.1 母线的型式及适用范围- 16 -5.1.2 一般条件- 16 -5.1.3 截面选择说明- 17 -5.1.4 热稳定校验- 17 -5.2 高压断路器的选择- 17 -5.3 隔离开关的选择- 19 -5.4 电流互感器的选择- 19 -5.5 电压互感器选择- 21 -5.6 避雷器的选择- 21 -6 高压配电装置- 23 -6.1 高压配电装置设计原则及要求- 23 -6.2 屋外配电装置的布置原则- 25 -6.3 本变所配电装置的规划- 25 -7 继电保护及自动装置设计- 27 -7.1 继电保护配置的作用和要求- 27 -7.2 变压器保护的配置- 27 -7.3 母线保护和断路器失灵保护- 28 -7.3.1 母线保护配置原则- 29 -7.3.2 母线保护- 29 -7.3.3 断路器失灵保护- 30 -7.4 线路的保护装置- 30 -7.4.1 220kV侧线路保护- 30 -7.4.2 60KV侧线路保护- 31 -7.5 自动装置的规划设计- 32 -7.5.1 电力系统自动装置的设计- 32 -7.5.2 自动重合闸装置应按下列规定装设- 32 -7.5.3 自动重合闸装置应符合以下要求- 32 -7.5.4 备用电源和备用设备自动投入- 32 -8 防雷保护的规划设计- 34 -8.1 防雷保护的同必要性- 34 -8.2 发电厂及变电所的防雷保护内容- 34 -8.3 变电所防雷保护的对象- 34 -8.4 装设避雷针（线）的基本原则- 35 -8.5 防雷保护设计所需资料- 35 -8.6 避雷针的保护范围计算- 35 -8.7 防雷保护措施- 36 -第二部分 桓仁220/60变电所电气部分设计计算书- 37 -1 主变压器的选择- 37 -2 短路电流的计算- 39 -计算公式- 39 -系统计算电路图和等值电路图- 39 -2.2 220KV母线上K1点发生短路时的短路计算- 43 -2.3 60KV母线上K2点发生短路时的短路计算- 43 -3 主要电气设备的选择- 45 -3.1 母线的选择- 45 -3.1.1 220KV侧母线选择- 45 -3.1.2 60KV侧母线选择- 45 -3.2 高压断路器的选择- 47 -3.2.1 220KV侧断路器的选择- 47 -3.2.2 63KV侧断路器的选择- 48 -3.3 隔离开关的选择及校验- 49 -3.3.1 220KV侧隔离开关选择与校验- 49 -3.3.2 60KV侧隔离开关选择与校验- 50 -3.4 电流互感器的选择及校验- 51 -3.4.1 220KV侧电流互感器的选择及校验- 51 -3.4.2 63KV侧电流互感器的选择及校验- 52 -3.5 电压互感器选择及校验- 53 -3.6 避雷器的选择- 54 -4 避雷针的保护范围计算- 55 -结 论- 57 -致 谢- 58 -参考文献- 59 -附 录- 60 - 59 -引 言随着各国电力工业的发展，电网的规模迅速扩大，电压等级和自动化水平的不断提高，供电部门为适应市场机制，加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的重点问题。为了解决这一问题，我国于2002年首先推出了以打破垄断，引入竟争为首的体制改革方案，预期将对发输供电效率的提升产生积极作用。本设计是根据毕业设计的要求，针对220/60KV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是变电所与电气主接线的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式，同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式的确定及所选设备的型号绘制变电所的断面图、平面图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护，并绘制屋外高压配电装置的防雷保护图。本设计的所有图纸都是计算机绘制而成，最后按照要求进行毕业设计成品打印。第一部分 毕业设计说明书1 变电所原始资料分析1.1 设计 地区变电所电气主接线初步设计1.2 变电所概况介绍（1），最高温度为36；变电所地势平坦，交通方便。（2）变电所220KV侧进线2回，60KV侧出线12回。（3）变电所主保护动作时间0.5S，后备保护动作时间为3秒；短路计算时间4秒。根据所给条件对本变电所的电气主接线、电气设备进行选择，对配电装置进行规划，对防雷保护进行设计。1.3变电所60KV的用户负荷表表1-1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五年规划1冶炼厂750015000085架空2有重要负荷2空压机厂50008000095架空2有重要负荷3制冷设备厂56009000085架空2有重要负荷4汽车配件城45009000095架空2无重要负荷5制药厂50008500085架空2有重要负荷6化工厂600012000085架空2有重要负荷 负荷同时系数0.86，线损率为4.5%，重要负荷占75.5%，根据负荷表确定本变电所的远期最大负荷，确定本变电所主变压器的容量，根据相关规程对本变电所的主变压器进行选择。2*100KM220KV2*50KM 800MVAUd%=182*30KM240MVAUd600MWXd”COS=待设计变电所200MW；Xd”=0.135；COS=电力系统接线方式系统中所有的发电机均为汽轮发电机,送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.3欧姆/公里根据电力系统接线方式及所给数据，正确选择短路点，进行短路计算，根据短路计算的数据进行相关电气设备的选择较验。2 主变压器台数和容量的确定在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂（站）用电的变压器，称为厂（站）用变压器或自用变压器。2.1 主变压器选择的要求(1) 和电力系统连接的主变压器一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器。(2) 变压器装设两台及以上主变压器时，每台容量的选择应按照其中任一台停用时，其余变压器容量至少能保证所供电的全部一级负荷或为变电所全部负荷的6075%。通常一次变电所为75%，二次变电所为60%。(3) 变电所的主变压器一般采用三相变压器，因制造或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220KV变电所中，一般采用单相变压器组，当装设一台单相变压器时，应没有备用相，当主变压器超过一台，且各台容量满足上述要求时，单相变压器组可不装设备用相。(4) 变电所中的变压器在系统调压有要求时，一般采用带负荷调压变压器，如受设备制造限制时，可采用独立的调压变压器或预留位置。(5) 变压器绕组的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“Y”型和“”型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。2.2 主变压器容量和台数的确定 主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地需积，而且也增加了运行电能损耗，设备末能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每一个千瓦变电设备的投资。变电所主变压器的容量，一般应按510年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑当1台主变压器停运时，其作变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足I类及II类负荷的供电；对一般性变电站，当1台主变压器停运时，其变压器容量应能满足全部负荷的70%80%。变电所主变压器的台数，对于枢纽变电所中、低压侧已形成环网的情况下，变电所以设置2台主变压器为宜；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器，以提高供电可靠性。2.3主变压器的选择总容量的确定主变容量的确定应根据5-10年发展规划进行选择，通过对原始资料的分析，根据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，可由公式求得。分析原始资料变电所60KV用户负荷表（表2-1）变电所60KV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五年规划1冶炼厂750015000085架空2有重要负荷2空压机厂50008000095架空2有重要负荷3制冷设备厂56009000085架空2有重要负荷4汽车配件城45009000095架空2无重要负荷5制药厂50008500085架空2有重要负荷6化工厂600012000085架空2有重要负荷最大负荷同时系数0.86，线损率为4.5。总负荷中重要负荷占75.5。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，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计级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；对一般性变电所，当一台变电所停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。本变电所的最大远期负荷为：kWkW式中 本变电所60KV侧各出线负荷 P 本变电所60KV侧各出线总负荷已知cos1=0.85，cos线损率为%，负荷的同时系数为k0=0.86将上数据代入公式可得变压器容量为:经计算得Se=70%S=kVA查电力设备手册选用两台双绕组变压器，其型号为SFPZ7120000/220，电压为kV采用YN,d11连接组，附套管电流互感器，其具体型号和参数见表2-2。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，另一台仍能达到全部负荷的98%。表2-2 所选SFPZ7120000/220变压器的主要参数型 号电压组合（KV）联接组别损耗(kw)阻抗电压（%）冷却方式SFPZ7- 120000/ 220高压中压低压YN，d11负载空载高低高中中低强迫油循环风冷220+8*1.25%63385124S三相； F风冷； P强迫油循环；Z有载调压；7设计序号；120000额定容量（KVA）；220额定电压（KV）3 主接线形式的选择及说明变电所电气主接线是电力系统接线的主要主成部分，它表明了发电机、变压器、线路和断路器等设备的数量和接线方式，从而实现安全的发电、输变电、配电的任务。根据设计规程，变电所主接线应满足可靠性、 灵活性、 经济性的要求。同时还应考虑以下的因素：（1） 考虑变电所在电力系统中的地位和作用。（2） 考虑近期和远期的发展规模。（3） 考虑负荷的重要性分级和出线回数的多少对主接线的影响。（4） 考虑主变台数对主接线的影响。（5） 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。3.2 主接线的设计要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。（1） 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。停电不仅给发电厂造成损失，而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济是实时电价的数十倍，及至上百倍，至于导致人身健身房、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此电气主接线必须保证供电可靠。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电所来说是可靠的，而对别外一些发电厂和变电所则不一定能满足可靠性要求。所以在分析电气主接的可靠性时，要考虑发电厂和变电所在系统中的地位和作、用户的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。1）应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。（即断路器检修时，能否不影响供电。线路、断路器或母线经及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对、类负荷的供电；发电厂和变电所全部停电的可能性；大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响与后果等因素）2）主接线的可靠性包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。3）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。4）要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用。（2）灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能录活地进行运行方式的转换。灵活性有以下几方面的要求：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）扩建的方便性要求，对将来要扩建的发电厂或变电所，其主接线必须具有扩建的方便性。（3） 经济性1）投资省a.主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备。b.要能使断电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。c.要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。d.如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。2）占地面积小主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电所，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建、尽快发挥效益。3）电能损失小在发电厂和变电所中，电能损耗主要来自变压器，经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量，要避免因两次变压而增加电能损失。3.3 主接线的选择由规程知：110220kV配电装置中的出线回路数为2回时，一般采用单母线分段的接线形式。当配电装置中的进线和出线总数为1216回时，在一组母线上设置分断断路器，而双母线运行方式在6220kV电压的配电装置中，通常是以保证用户供电，所以必需的可靠性。根据上述以及本变电所所处系统和负荷性质的要求，初步确定主接线方案：第一种方案是一次侧（220kV侧）采用单母分段的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母三分段的接线形式；第二种方案是一次侧（220kV侧）采用双母线的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母线带旁路的接线形式。本变电所电压等级为220kV/60kV，220kV电源进线为2回； 60kV侧出线为12回。根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，初步拟定两种主接线方案。 第一方案：220kV侧采用单母分段带旁路接线，60kV侧采用双母三分段接线。第二方案：220kV侧采用双母线接线，60kV侧采用双母线带旁路接线 。图 接线方案3.3.2 对两种方案接线方式的同时论证：一次侧（220kV侧）采用单母分段接线形式优点：单母分段按可进行分段检修，对于重要负荷可以从不同段引出两个回路，使重要负荷有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护装置的作用下能自动将故障切除，因而保证了正常段母线不间断供电和不致使重要负荷停电。缺点：是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上所有回路都要在检修期间长时间停电。二次侧（60kV侧）采用双母三分段接线形式正常运行时，只有一组母线工作，所有连接在工作母线上的隔离开关是接通的，另一组母线为备用母线，所有连接在备用母线上的母线隔离开关是断开的。双母线中的任一组母线，都可以是工作母线或备用母线，工作母线和备用母线利用母线联络断路器连接起来，它平时是断开的。优点：1）轮流检修母线时，不中断装置的工作和向用户供电。2）检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开这一条回路。3）工作母线发生故障时，装置能迅速的恢复正常工作。4）任一回路运行中的断路器，如果拒绝动作或因故不允许操作时，可利用母线联络断路器来代替断开该回路。缺点：在倒母线的操作过程中，使用隔离开关切换有负荷电流的电路，操作过程比较复杂，容易造成误操作。其次是双母三分段接线平时只有一组母线工作，因此，当工作母线短路时仍要使整个配电装置短时停止工作，在检修任一回路的断路器时，此回路仍需要停电。另外，增加了母线隔离开关的数目和有色金属的消耗量，并且使配电装置结构复杂，故经济性较差。一次侧（220kV侧）采用双母线接线形式二次侧（60kV侧） 采用双母线带旁路接线形式为了避免单母分段在母线或母线隔离开关故障或检修时，连接在该段母线上的回路都要在检修期间长时间停电，而发展成双母线这种接线，每一回路都通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上，两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行。双母线接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关，连接到两组母线上，电源和出线可均匀地分布在两组母线上，由610kV配电装置；3560kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110220kV出线数为2回及以上时，此接线有以下几个优点：（1）可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。（2）检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。（3）一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。（6）便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。单断路器的双母线接线也有自己的缺点：（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。（5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。 （6）增加了母线长度和使每回路增加了一组母线隔离开关，还使配电装置架构增加，占地面积增大，投资增多， 双母线带旁路母线的接线：双母线可以带旁路母线，用旁路断路器代检修中的回路断路器工作，使该回路不停电，可以设专用旁路断路器，也可以用旁路断路器兼作母联断路器，或用母联断路器兼作旁路断路器。当110kV出线在6回及以上、220kV出线在4回及上时，宜采用带专用旁路断路器的旁母线。带有专用旁路断路器接线，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对接入旁路母线的线路回路数较多，且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。不采用专用旁路断路器的接线，虽然可以约建设投资，但是倒闸操作十分繁杂，而且对于无论是单母线分段接线或双母线接线方式，在检修期均处于单母线不分段运行状况，极大地降低了可靠性。根据本变电所主要向工业区供电，此外一部分是城市公共负荷，其中60KV配电装置出线回数为12回，所以本变电所的接线必须十分可靠。3.4 主接线的确定两种方案进行比较：首先，一次侧两种接线形式的比较：单母分段虽然较双母线减少母线长度和隔离开关的数量，而且占地面积也较小，但是单母分段接线当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，都会使该段母线上所有回路在检修期间长时间的停电，而这对重要负荷的供电可靠性是不允许的。双母线接线形式虽然占地面积较大，投资较高，但是其供电可靠性调度灵活性和扩建方便等优点却是对重要负荷和系统容量的变化是非常重要的。所以通过以上的比较，最终确定一次侧（220kV侧）采用双母线接线形式。其次，二次侧两种接线形式的比较：双母三分段的接线增加了隔离开关和断路器的数量，对于正常运行或线路故障时的倒闸操作较为双母线接线复杂，其平时只有一组母线运行，所以当工作母线短路时，仍要使整个配电装置短时停止工作，扩大了停电时间。双母线带旁路接线形式虽然占地面积较大，投资较高，但是其供电可靠性和扩建方便等优点却是对重要负荷和系统容量的变化是非常重要的。而双母线带旁路接线不仅经济性要优于前者，而且在母线故障后，恢复供电的速度也高于前者，同时，双母线接线可靠性高，扩建方便，所以通过上述的比较，二次侧（60kV侧）最终选定双母线接线的接线形式。最后，通过前面对一次侧（220kV侧）和二次侧（60kV侧）接线的经济性，可靠性，灵活性等各方面的综合比较，同时考虑本所的进线，出线的回数以及重要负荷的分布等因素，一次侧（220kV侧）采用双母线的接线形式，二次侧（60kV侧）采用双母线带旁路的接线形式。本变电所电气主线图见附录 设备的配置 隔离开关的配置（1）接在变压器引出线上或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。（2）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。（3）断路器两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器是隔离电流。（4）中性点直接接地的普通形变压器均宜配置隔离开关。 电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与主接线有关，应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。（2）60220kV电压等级的每组主接线的三相应装电压互感器（3）当需监视和检测线路有无电压时，出线侧的一组上应装设电压互感器。 电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动化的要求。（2）在未装设断路器的发电机和变压器中性点，应装设电流互感器。（3）对直接接地系统，一般按三相配置，对非直接接地系统依具体要求配置两相或三相。 接地刀闸的配置（1）为保证电器和母线的检修安全，35KV以上每段母线根据长度宜装设1-2组接地刀闸，两组接地刀闸间距适中，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联开关上，也可装设于其它母线回路。（2）63kV及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配接地刀闸，双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸。（3）旁路母线一般装设一组接地刀闸，装设在旁路隔离开关的旁路母线侧。（4）63kV及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地刀闸。 避雷器的配置（1）配电装置每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器的除外。（2）220kV及以下变压器到避雷器的电气距离越过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（3）下列情况下的变压器中性点应装设避雷器：1)中性点直接接地系统中，变压器中性点分级绝缘且有隔离开关时。2)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。3)110220kV线路侧一般不装设避雷器。4 短路计算4.1 短路电流计算的目的(1) 电气主接线的选择。(2) 选择导体和电气设备，保证设备在正常运行情况下，都能正常工作，保证安全可靠，而且在发生短路时保证不损坏。(3) 选择断电保护装置和进行整定计算。(4) 确定中性点接地方式。(5) 验算接地装置的接触电压和跨步电压。(6) 确定分裂导线间隔棒的计算。(7) 计算软导线的短路摇摆。4.2 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，其中三相短路是对称短路。为了检验和选择电气设备和载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用下述短路电流值：Ich：短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值。I：超瞬变或次暂态短路电流的有效值，即第一周期短路电流周期分量有效值。I：稳态短路电流有效值。4.3 短路电流计算的基本假定(1) 正常运行时，三相系统对称运行。(2) 所有电源的电动势相位角相同。(3) 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁蕊的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。(4) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。(5) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。(6) 元件的计算参数取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。(7) 输电线路和电容略去不计。4.4 一般规定(1) 验算导体和电器动稳定、热稳定，以及电器开断电流所用的短路电流，应按本设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，确定适中电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方式。而不按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。(2) 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，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) 选择导体的电器时，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为最大的地点。(4) 导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器开断电流，一般按三相短路计算，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。4.5 计算步骤(1) 画等值电抗图1）首先去掉系统中的所有负荷开关，线路电容，各元件电阻。2）选取基准容量和基准电压。3）计算各元件的电抗标么值。(2) 选择计算短路点(3) 求各短路点在系统最大运行方式下的各点短路电流。(4) 各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量。(5) 列出短路电流计算数据表。4.6 计算方法标么值法：取基准容量Se=100MVA，基准电压Ue=Uav计算用公式：线路电抗：XL*= XL (4.1)变压器电抗：X*= (4.2)短路电流周期分量有效值：IK*= (4.3)路电流冲击值：icjK (4.4)标么值转为有名值：IK= Ie (4.5)4.7 本变电所电力系统等值电路图图4.1 电力系统等值电路图本变电所短路电流计算数据一览表名称单位K1(3)K2(3)K2(3)基准容量SjMVA100100100基准电压UjKV220220220等值电抗1210.023350.0857短路电流”A20657107042916冲击电流ichA52675272957436具体计算过程及结果见毕业设计计算书。5 电气设备的选择电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在进行电器选择时，在安全、可靠的前提下，应根据工程情况在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体的选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作，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。电气设备选择的一般原则：(1) 应满足正常工作状态下的电压和电流的要求。(2) 应满足安装地点和使用环境条件要求。(3) 应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求。(4) 应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质。(5) 对电流互感器的选择应计其负载和准确度级别5.1 母线的选择5.1.1 母线的型式及适用范围母线除满足工作电流、机械强度和电晕要求外，导体形状还应满足下列要求：(1) 电流分布均匀；(2) 机械强度高；(3) 散热良好；(4) 有利于提高电晕起始电压；(5) 安装、检修简单、连接方便。由于以上条件很难同时满足，故本变电所采用软母线形式。5.1.2 一般条件（1）配电装置中软母线的选择，应根据环境条件（环境温度、日照、风速、污秽、海拔高度）和回路负荷电流、电晕、无线电于扰等条件，确定导线的截面和导线的结构型式；（2）在空气中含盐量较大的沿海地区或周围气体对铝有明显腐蚀的场所，应尽量选用防腐型铝铰线；（3）当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线，当电压较高时，为保持导线表面的电场强度，导线最小截面必须满足电晕的要求，可增加导线外径或增加每相导线的根数；（4）对于110kV及以下的配电装置，电晕对选择导线截面一般不起决定作用，故可根据负荷电流选择导线截面。导线的结构型式可采用单根钢芯铝绞线组成的复导线。5.1.3 截面选择说明（1）为了保证母线的长期安全运行，母线在额定环境温度0和导体面正常发热允许最高温度e下的允许电流Ie应大于或等于流过导体的最大持续工作电流Igmax即：IgmaxKIe (K为温度修正系数)。（2）为了考虑母线长期运行的经济性，除了配电装置的汇流母线以及断续运行或长度在20米以下的母线外，一般均应按经济电流密度选择导体的面积，这样可使年运行费用最低。经济电流密度的大小与导体的种类和最大负荷利用小时数Tmax有关。母线经济截面为S=Igmax/J。如果没有最大利用小时数则可按照最大长期工作电流选择合适母线然后对所选母线对应的截面积进行热稳定校验。5.1.4 热稳定校验根据上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。其公式为：SSmin= (5.1)式中 Smin根据热稳定决定的导体最小允许截面（mm）2 I稳定短路电流（A）； tdz短路电流等值发热时间； kf集肤效应系数； C热稳定系数，其值与材料及发热温度有关5.2 高压断路器的选择高压断路器主要功能是：正常运行倒换方式，把设备或线路接入电网或退出运行，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，起着保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，其最大特点是能断开电器中负荷电流和短路电流。（1）断路器种类和形式的选择按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等，其主要特点如表5.1， 选择断路器型式时，应依据各类断路器的特及点及使用环境、条件决定。（2）额定电压和电流选择 ， (5.2)式中 、分别为电气设备和电网的额定电压，kV； 、分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷，A；类别结构特点技术性能特点运行维护特点油断路器多油断路器的油作为灭弧和绝缘介质；少油断路哭的油仅作灭弧介质，对地绝缘依靠固体介质；可配用电磁、液压、弹簧操动机构自能式灭弧，开断性能差；多油断路器仅有屋外35KV电压级产品；少油断路器110KV及以上产品为积木式结构，全开断时间短运行经验丰富，易于维护；噪声低；油易劣化，需要一 油处理装置，需防火、防爆压缩空气断路器结构较复杂；以压缩空气作为灭弧介质和弧隙绝缘介质；操动机构与断路器全为一体额定电流和开断能力都可以作得较大，适天开断大容量电路；动作快，开断时间短噪声较大，维修周期长，无火灾危险，需要一 压缩空气装置作为气源SF6断路器SF6气体灭弧，对材料、工世及密封要求严格；有屋外敞开式及屋内落地罐式之别，更多用于GIS（封闭组合电器）额定电流和开断电流可作得很大；开断性能好，适于各种工况开断；断口电压可作得较高；断口开距小噪声低；不检修间隔期长；运行稳定，安全可靠，寿命长真空断路器体积小，重量轻；灭弧室工艺材料要求高。以真空作为绝缘和灭弧介质；触头不易氧化可连续多次操作，开断性能好，灭弧速运行维护简单，灭弧室不需要检修，无火灾及爆炸危险；噪声低（3）开断电流的选择高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即 (5.3)当断路器的较系统短路电流大很多时，简化计算可用进行选择，为短路电流值。（4）短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在末接触时即有巨大的短路电流通过，更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏；且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流。困此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即 (5.4)（5）短路热稳定和动稳定校验校验式为 ， (5.5)5.3 隔离开关的选择隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需与断路器配套使用。但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。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电充情况下，分、合电路。其主要功能为：（1）隔离电压。在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（2）倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流。因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容不得电流的能力，故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分合、励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容不得电流不超过5A的空载线路，隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔防开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。隔离开关的形式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式；按绝缘支柱数目不同又可分为单柱式、双柱式和三柱式；此外还有V型隔离开关。隔离开关的型式对配电装置的布置和占地面积有很大影响。隔离开关选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。5.4 电流互感器的选择选择电流、电压互感器应满足继电保护和自动装置及测量仪表的要求，电流互感器二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互流互感器。5.1电流互感器参数选择技术条件正常工作条件一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次数量机械负荷短路稳定性动稳定倍数、热稳定倍数承受过载能力绝缘水平、泄露比距环境条件温度、最大风速、相对程度等（1）种类和形式的选择.选择电流互感器时,应根据安装地点(如屋内、屋外)和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择其型式。选用母线型号电流互感器时应注意校核窗口尺寸。当一次电流较小（在400A以下时），宜优先采用一次绕组多匝式，以提高准确度；当采用弱电控制系统或配电装置（例如超高压配电装置）距离控制室较远时，为能减小电缆截面。提高带二次负荷能力及准确级。二次额定电流应尽量采用1A。而强电系统用5A。（2）一次回路额定电压和电流的选择。一次回路额定电压和电流应满足 (5.6)为确保所供仪表的准确度，电流互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。（3）准确级和额定容量的选择。为了保证测量仪表的准确度，电流互感器产准确级不得低于所供测量仪表的准确级。装于重要回路（如发电机等）中的电流互感器的准确级不应低于0.5级；对测量精度较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500KV级宜用0.2级；对供运行监视、估算电能的电能表和控制上仪表的电流互感器应为0.5-1级,供只需估计电参数仪表的电流互感器可用3级。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。（4）热稳定和动稳定校验：只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电充互感器热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流或一次额定电流的倍数来表示，热稳定校验式为 或 (5.7) 动稳定校验包括由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验，以及不同相的电流相互作用产生的外部电动力校验。显然，多匝式一次绕组主要经受内部电动力；单匝式一次绕组不存在内部电动力，则电动力稳定性为外部电动力决定。内部动稳定校验公式为 或 (5.8)式中 电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂提供。外部动稳定校验公式为 (5.9)式中 作用于电流互感器瓷帽端部的允许力，由制造厂提供； L 电流互感器出线端至一个母线支柱绝缘子之间的跨距； 相间距离；系数，表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。5.5 电压互感器选择目前,电力系统广泛应用的电压互感器主要有电磁式和电容分压式两种。（1）电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同，其特点是：1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；2）二次侧仪表和继电器的电压线圈阻抗大，互感器在近于空载状态下运行。（2）电压互感器的选择 1）种类和型式的选择。应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。在6-35KV屋内配装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；110-220KV配电装置特别是母线上装设的电压互感器，通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，通常多在出线上采用电容式电压互感器。2）一次额定电压和二额定电压的选择。3-35KV电压互感器一般经隔离开关和熔断器接入高压电网。110KV及以上的电压互感器可靠性较高，电压互感器只经过隔离开关与电网连接。3）容量和准确级的选择。根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照猫画虎所接仪表的准确级和容量，选择电压互感器的准确级和额定容量。5.6 避雷器的选择即使采用了避雷针和避雷线对直接雷进行防护，仍不能完全排除电力设备绝缘上出危险过电压的可能性，从输电线路上也还可能有危及设备绝缘的过电压波传入发电厂和变电所。所以还需要有一种与被保护绝缘并联的级限制过电压波幅值的保护装置，即避雷器。避雷器是用于保护电力系统各种电器设备的绝缘免受线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害，是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一。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。本变电所的主要电器设备的选择结果见表5.2，具体计算过程和所选的各个电器设备的具体参数见毕业设计计算书。表5.2 主要设备选择一览表设备名称安装地点型号断路器220KV侧LW11-220（P）60KV侧LW（OFPI）63隔离开关220KV侧母线/220KV侧出线GW6-22060KV侧GW-63电流互感器220KV侧LCWB7-220W160KV侧LCWB563电压互感器220KV侧JDC-220(GYW2)60KV侧JDCF-63避雷器220KV侧FZ-220J60KV侧FZ-60主变中性点FCZ-110J母线220KV侧LGJQ-40060KV侧1008mm2矩形铝导线6 高压配电装置配电装置是指发电厂或变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用。6.1 高压配电装置设计原则及要求配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量，迅速切断故障部分，维持电器，母线和必要的辅助设备组成的总体装置。其作用是在正常运行情况下，用来接受和