【導(dǎo)讀】變電站作為電網(wǎng)輸電、變電、配電這三個(gè)環(huán)節(jié)中一個(gè)至關(guān)重要的部分，對(duì)整。個(gè)電網(wǎng)甚至是整個(gè)社會(huì)的影響都不可謂不大。本次的設(shè)計(jì)任務(wù)為220KV降壓變電站的電氣一次部分設(shè)計(jì)。先對(duì)實(shí)際要求對(duì)變電。站作總體分析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)電氣主接線方式，選擇主變壓器，計(jì)算短路電流，選擇電氣設(shè)備，最后設(shè)計(jì)接地與防雷保護(hù)的配置。配，同時(shí)亦是連接用電負(fù)荷和發(fā)電廠的樞紐。關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定運(yùn)行。

　　

【正文】 表 電壓互感器 選擇結(jié)果表 220KV 母線 220KV 出線 110KV 母線 110KV 出線 10KV 母線 型號(hào) YDR– 220 JCC– 220 JCC– 110 JCC– 110 JDZJ– 10 特點(diǎn) 戶(hù)外電容式 戶(hù)外單相式 戶(hù)外單相式 戶(hù)外單相式 戶(hù)內(nèi)單相式 電流互感器的選擇 電流互感器的選擇應(yīng)根據(jù)安裝方式和安裝位置選擇對(duì)應(yīng)的型式，并且要根據(jù)對(duì)應(yīng)的電 壓等級(jí)、一次和二次側(cè)電流（二次側(cè)一般為 5A），準(zhǔn)確級(jí)等進(jìn)行選擇 ： （ 1） 一次繞組電流 一次繞組的額定電流必須不小于安裝位置的最大工作電流 ，選擇產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)值，或選擇線路和變壓器額定電流的 到 倍。 （ 2） 準(zhǔn)確級(jí) 電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)不能低于各種測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確級(jí)，這樣才能保證測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性。 電流互感器滿(mǎn)足準(zhǔn)確級(jí)的條件為 .NTAS ≥ 2S ( .NTAS 為該準(zhǔn)確級(jí)二次負(fù)荷額定容量， 2S 為互感器二次負(fù)荷 )。 第 1 章 變電站總體分析 26 （ 3） 類(lèi)型和型式 電流互感器類(lèi)型和形式的選擇，應(yīng) 滿(mǎn)足 繼電保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求，再根據(jù)安裝方式（裝入式、穿墻式、支持式等）和安裝位置（室內(nèi)或者室外）來(lái) 進(jìn)一步確定 。 （ 4） 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器熱穩(wěn)定要求時(shí)間為 1s，熱穩(wěn)定條件為 1NtIK 2 ≥ (3)I imat? 式中 (3)I? 為穩(wěn)定短路電流， imat 假設(shè)時(shí)間； 電流互感器 的動(dòng)穩(wěn)定須滿(mǎn)足 1Nt( I )K 2 t≥ (3)2I imat? 式中 (3)I? 為穩(wěn)定短路電流 imat 為假設(shè)時(shí)間 （ 1） 220KV電流互感器選擇 額定電壓： NU = NSU =220KV 電流互感器的 一次側(cè) 額定 電流應(yīng) 大于 等于 安裝位置的最大 運(yùn)行電流 ， 即 額定電流： NI ≥ IMAX , IMAX =3 cosNPU ? = 220 ?? = kA 得出 NI ≥ 根據(jù)所求數(shù)據(jù)，通過(guò)查閱《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》， 220KV 電流互感器型號(hào)選定為 LB7－ 220。 （ 2） 110KV電流互感器選擇 額定電壓： NU = NSU =110KV 電流互感器的一次側(cè)額定電流應(yīng)大于等于安裝位置的最大工作電流即， 額定電流： NI ≥ IMAX , IMAX =3 cosNPU ? = 42+323 110 ?? = kA 得出 NI ≥ 根據(jù)所求數(shù)據(jù)，通過(guò)查閱《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》， 110KV 電流互感器型號(hào)選定為L(zhǎng)B7－ 110W。 緒 論 27 （ 3） 10KV 電流互感器選擇 額定電壓： NU = NSU =10KV 額定電流： NI ≥ IMAX , IMAX =3 cosNPU ? = +2 .4+ +2 +0 .9+ 10 5?? = kA 得出 NI ≥ 根據(jù)所求數(shù)據(jù)，通過(guò)查閱《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》， 10KV 電流互感器型號(hào)選定為L(zhǎng)DZB6－ 10。 導(dǎo)體 的選擇 導(dǎo)體的選擇共包括：導(dǎo)體類(lèi)型、材料、截面以及架設(shè)方式的選擇，并進(jìn)行熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn) 定、共振頻率、電暈電壓校驗(yàn)。 導(dǎo)體選擇的依據(jù) （ 1）材質(zhì) 通常情況下選用鋁 材質(zhì)的 母線， 在持續(xù)工作電流大， 位置 比較 狹窄 的 變壓器和發(fā)電機(jī)出口 處 ，采用銅 材質(zhì)的 母線。 （ 2）類(lèi)型 35KV 及以下 并 且正常工作電流 小于 4KA的配電裝置中 ， 通常 選用矩形導(dǎo) 體； 工作電流 在 4KA到 8KA時(shí)， 通常 選用槽型導(dǎo)體； 工作電流 在 8KA以上時(shí)通常 選 用 組合導(dǎo)線 （鋼芯鋁絞線等） 。 （ 3）截面 對(duì)于年負(fù)荷利用時(shí)間 T≥ 5000h，傳輸容量較大，長(zhǎng)度大于 20m 的導(dǎo)體，通常根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇； 配電 裝置的匯流母線一般按最大長(zhǎng)期工作電流選擇。 第 1 章 變電站總體分析 28 母線的選擇 （ 1） 220KV母線選擇 220KV 母線的最大持續(xù)工作電流為： IMAX =3 cosNPU ? = 220 ?? = kA IMAX ﹤ 4KA 所以選用矩形導(dǎo)體 因?yàn)槟曦?fù)荷利用時(shí)間 T＞ 5000h， 通過(guò) 查 閱 經(jīng)濟(jì)電流密度曲線得 ? （ mm ） ， 所以 22 4 3 . 10 . 7 4 3 2 8 . 5 1M A Xj IS m mJ??? 根據(jù)最大持續(xù)工作電流與 經(jīng)濟(jì)電流密度 MAXj IS J? ，通過(guò) 查 閱《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇每相 1根 50mm 4mm的 矩形鋁導(dǎo)體 母線 ， 型號(hào) 為 LMY400。 （ 2） 110KV母線選擇 110KV 母線的最大持續(xù)工作電流為： IMAX =3 cosNPU ? = 42+323 110 ?? = kA IMAX ﹤ 4KA 所以選用矩形導(dǎo)體 因?yàn)槟曦?fù)荷利用時(shí)間 T＞ 5000h，通過(guò)查閱經(jīng)濟(jì)電流密度曲線得 ? （ mm ） ， 所以 24 2 9 .20 .7 4 580M A Xj IS m mJ??? 根據(jù)最大持續(xù)工作電流與經(jīng)濟(jì)電流密度 MAXj IS J? ，通過(guò)查閱《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，選擇每相 1根 60mm 10mm的矩形鋁導(dǎo)體 母線 ， 型號(hào)為 LMY600。 （ 3） 10KV 母線選擇 10KV 母線的最大持續(xù)工作電流為： 緒 論 29 IMAX =3 cosNPU ? = +2 .4+ +2 +0 .9+ 10 5?? = kA IMAX ﹤ 4KA 所以選用矩形導(dǎo)體 因?yàn)槟曦?fù)荷利用時(shí)間 T＞ 5000h，通過(guò)查閱經(jīng)濟(jì)電流密度曲線得 ? （ mm ） ， 所以 26 2 5 . 40 . 7 4 8 4 5 . 1M A Xj IS m mJ??? 根 據(jù)最大持續(xù) 工作電流與 經(jīng)濟(jì)電流密 度MAXj IS J? ，通過(guò)查閱《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇每相 1根 90mm 10mm矩形鋁導(dǎo)體母線，型號(hào) LMY900。 主要電氣設(shè)備選擇匯總 表 高壓 斷路器選擇結(jié)果 220KV側(cè) 110KV側(cè) 10KV側(cè) 型號(hào) LW6－ 220 型 SF6 SFW110110/2020 ZMD1112/250040A 表 高壓隔離開(kāi)關(guān) 選擇結(jié)果 220KV側(cè) 110KV側(cè) 10KV側(cè) 型號(hào) GW4－ 220/2020 GW5－ 110G/1250 22GNQ 第 1 章 變電站總體分析 30 表 電壓互感器 選擇結(jié)果 220KV母線 220KV出線 110KV母線 110KV出線 10KV母線 型號(hào) YDR–220 JCC–220 JCC–110 JCC–110 JDZJ–10 表 電流互感器 最終選擇結(jié)果 220KV側(cè) 110KV側(cè) 10KV側(cè) 型 號(hào) LB7－ 220 LB7－ 110W LDZB6－ 10 表 母線 最終選擇結(jié)果 220KV側(cè) 110KV側(cè) 10KV側(cè) 型號(hào) LMY400 LMY600 LMY900 第 6 章 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 雷電的 型式及其危害 在 電力系統(tǒng)中， 過(guò)電壓導(dǎo)致絕緣損壞是產(chǎn)生故障的其中一個(gè)重要原因 。過(guò)電壓分為內(nèi)過(guò)電壓（操作過(guò)電壓） 和外過(guò)電壓（雷電過(guò)電壓） ， 內(nèi)過(guò)電壓是由操作人員操作失誤而導(dǎo)致的過(guò)電壓 ,外過(guò)電壓是由雷電導(dǎo)致的過(guò)電壓 。 外 過(guò)電壓 一般 有 以下 三種 情況 ： 雷電直接對(duì)建筑或其他物體放電， 電流 流經(jīng) 這些 物體，產(chǎn)生 劇烈 的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，這種稱(chēng)為直擊雷； 雷電的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)引起的危險(xiǎn)過(guò)電壓稱(chēng)之為感應(yīng)雷，感應(yīng)雷引起的過(guò)電壓能達(dá)到幾十萬(wàn)伏，對(duì)電力系統(tǒng)危害很大。 沿著架空線路流入變電站和用戶(hù)的高位雷電波 ，這種高電位一般是由于線路上受到直擊雷或者發(fā)生感應(yīng)雷而產(chǎn)生。 緒 論 31 雷電 造成 的危害 一般 有 以下四點(diǎn) ： 雷電的熱效應(yīng)，造成線路 或者 設(shè)備燒毀 進(jìn)而引發(fā) 火災(zāi)； 雷電的機(jī)械效應(yīng)， 擊毀設(shè)備或建筑 ,進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)損失或人身傷亡 ； 雷電的閃絡(luò)放電，造成絕緣子燒壞、線路停電、開(kāi)關(guān)跳閘等； 雷電的電磁效應(yīng)， 直接 擊穿設(shè)備絕緣。 接地與防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 變電站 是 整個(gè) 電力系統(tǒng)的 核心部分 ， 是電能輸送過(guò)程中的樞紐。雷電事故會(huì)造成該變電站的供電區(qū)域停電，并損毀設(shè)備和線路絕緣 ， 而這些故障并不在電力系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。 因此， 在設(shè)計(jì)變電站時(shí)，防雷保護(hù)設(shè)計(jì)顯得尤為關(guān)鍵 。 防雷裝置配置的依據(jù) 變電 站 的 雷擊方式一般有兩點(diǎn)： 雷電直接擊中變電站 對(duì)于這種雷擊方式采用防雷保護(hù)一般是在變電站中設(shè)計(jì)避雷設(shè)備（避雷線、避雷針），避雷設(shè)備能夠有效保護(hù)變電站的電氣設(shè)備。 雷電擊中變電站的進(jìn)線線路，并產(chǎn)生雷電波并進(jìn)入變電站 對(duì)于這種雷擊方式采用的防雷 保護(hù) 一般是在變電站周?chē)惭b進(jìn)線保護(hù)裝置，并在變電站內(nèi)部安裝閥形避雷器，這種裝置能夠有效的減小雷電波的波幅。 避雷針的作用 是能夠 把閃電從保護(hù)物上方引向自己并安全地通過(guò)自己泄入大地 ，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊 。 因此，其引雷性能和泄流性能是至關(guān)重要的 。 避雷器 實(shí)質(zhì)上就是一個(gè) 放電器， 與其他設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)雷電導(dǎo)致過(guò)電壓時(shí)，避雷器就會(huì)制動(dòng)運(yùn)行放電，非常有效的限制了過(guò)電壓 。 （ 1） 避雷針的配置原則： 當(dāng) 電壓 等級(jí)超過(guò) 110kV 時(shí) ， 通常將避雷針安裝在 電氣 設(shè)備的構(gòu)架或屋頂。有一種情況下需要安裝獨(dú)立的避雷針，就是當(dāng)設(shè) 備所在處的土壤電阻率 ??? ? 時(shí) 。 單獨(dú)的 避雷針 需要安裝單獨(dú)的 接地裝置， 并且其電阻 ????? 。 第 1 章 變電站總體分析 32 當(dāng)電壓等級(jí)低于 35kV 時(shí)，不能再電氣設(shè)備的架構(gòu)或屋頂安裝避雷針， 雷擊時(shí) 容易產(chǎn)生 反擊 現(xiàn)象 。 變壓器的門(mén)型架構(gòu)上不能裝設(shè)避雷針 。 （ 2） 避雷器的配置原則 電氣設(shè)備 的 所有 母線上 都要安裝 避雷器。 電氣設(shè)備的旁路母線運(yùn)行時(shí)，如果避雷器與電氣設(shè)備的距離滿(mǎn)足要求，則應(yīng)在旁路母線上安裝避雷器，否則不能安裝 。 電壓等級(jí)大于等于 330kV時(shí)，需要在變壓器上安裝避雷器 。 電壓等級(jí)小于等于 220kV時(shí)，如果避雷器的安裝距離滿(mǎn)足要求時(shí) ， 可以安裝避雷器 。 三繞組變壓器 的 低壓側(cè) 應(yīng)安裝 避雷器。 電壓等級(jí)在 110kV到 220kV之間的 線路 通常不裝 避雷器。 (3)變壓器中性點(diǎn)保護(hù) 為了保護(hù)變壓器中性點(diǎn)的絕緣， 除了要在 變壓器中性點(diǎn)上 安裝 避雷器外，還 要增設(shè)放電間隙。 接地運(yùn)行時(shí)零序電流起保護(hù) 作用，避雷器作 為 后備 保護(hù) ；不接地時(shí)， 零序過(guò)電壓和 放電間隙起保護(hù)作用，線路避雷器 在大氣過(guò)電壓時(shí) 動(dòng)作，間隙保護(hù) 在工作過(guò)電壓時(shí) 動(dòng)作。 通常選用閥形 避雷器 和放電間隙配套運(yùn)行 。 防雷裝置選擇結(jié)果 本 文所采用的是 分級(jí)絕緣 變壓器 ： （ 1） 220kV中性點(diǎn) 的 絕緣為 110kV 級(jí) ； （ 2） 110kV中性點(diǎn)絕緣為 35kV 級(jí) ， 最后選定結(jié)果： 220kV中性點(diǎn) 選用 FZ－ 110型號(hào)避雷器； 110KV 中性點(diǎn) 選用 FZ－ 40型號(hào) 避雷器。 各 電壓等級(jí) 選用的 避雷器參數(shù) : 緒 論 33 避雷 器型號(hào) 額定 電壓 （ kV） 滅弧 電壓 （ kV） 工頻放電電壓（ kV） 沖擊電壓幅值 (μ s 及s) ≤ （ kV） 8/20μ s 雷電波殘壓 幅值≤ （ kV） ≥ ≤ 5kA 10kA FZ220J 220 200 448 536 620 652 715 FZ110J 110 100 224 268 326 326 358 FZ10 10 26 31 45 45 50