【導(dǎo)讀】為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，根據(jù)有關(guān)部門的決定修建1所110kV郊區(qū)變電站。初步設(shè)計(jì)內(nèi)容為變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)，新建的變電站從一條110kV架空線路受電，其負(fù)荷僅有10kV一個(gè)電壓等級(jí)。的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢，并通過對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全、經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號(hào)；再確定無功補(bǔ)償；其中涉及概念、計(jì)算、電路圖等要素。論文采用列舉、對(duì)比等分析方法。Keywords：substation，mainconnection，maintransformer，short-circuitcurrent. 導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致。含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢。獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的。法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)

　　

【正文】 電流（ KA） 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（ KA） 電流互感器（進(jìn)線） 干式 10 2020 40 100 電流互感器（出線） 干式 500 80 CT 的配置 （ 1）為了滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，依具體情況按二相或三相配置； （ 2）保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的死區(qū)來設(shè)置。如有兩組電流互感器，應(yīng)盡可能設(shè)置在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中； （ 3）為了防止電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)，即盡可能不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器； （ 4）為了減輕內(nèi)部故障對(duì)發(fā) 電機(jī)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。 24 電壓互感器的選擇和配置 總的說明： （ 1）根據(jù)電壓互感器裝置處電壓等級(jí)確定電壓 （ 2）根據(jù)用途及負(fù)荷確定準(zhǔn)確度、二次電壓、二次負(fù)荷量及聯(lián)接方式 參數(shù)選擇 （ 1）技術(shù)條件 —— 一次回路電壓，一次回路電流，二次負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，機(jī)械負(fù)荷 —— 絕緣水平，泄露比距。 （ 2）環(huán)境條件 環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對(duì)濕度，海拔高度，地震烈度。 型式選擇 。應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇電壓互感器的種類和型式。 （ 1）在 6～ 35kV 屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器； 110～220kV配電裝置特別是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿足要求時(shí)，通常多在出線上采用電容式電壓互感器； （ 2）三相式電壓互感器投資省，但僅 20kV 以下才有三相式產(chǎn)品。三相五柱式電壓互感器廣泛用于 3～ 15kV系統(tǒng)（ 6～ 20kV 可采用三相五柱式三繞組電壓互感器或三個(gè)單相三繞組， 35kV及以上只有單相式電壓互感器），而對(duì)三相三柱式電壓互感器，為避免電網(wǎng)單相接地時(shí)，因零序磁通的磁阻過大，致使過大的零序電流燒壞互感器，則互感器的一次側(cè)三相中性點(diǎn)不允許接地，不能測量相對(duì)地電壓，故很少采用； （ 3）三相式互感器，當(dāng)二次側(cè)負(fù)荷不對(duì)稱時(shí)，特別是在單相接地時(shí)，三相磁路不對(duì)稱，將增大誤差。故用于接入精度要求較高的計(jì)費(fèi)電能表時(shí)，不宜采用三相式電壓互感器，可采用三個(gè)單相電壓互感器組或兩個(gè)單相電壓互感器接成不完全三角形。 選擇。 3～ 35kV 電壓互感器一般經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)。 110kV及以上的互感器可靠性較高，電壓互感器只經(jīng)過隔離開關(guān)與電網(wǎng)連接。 25 電壓互感器一次繞組額定電壓 U1N，應(yīng)根據(jù)互感器的接線方式來確定其相電壓或相間電壓。電壓互感器的接線方式很多，常用有以下幾種： （ 1）一臺(tái)單相電壓互感器，當(dāng)用于 110kV 及以上中性點(diǎn)接地系統(tǒng)時(shí)，可測量某一相對(duì)地電壓；當(dāng)用于 35kV 及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)時(shí)，只能測量相間電壓，不能測量相對(duì)地電壓； （ 2）三臺(tái)單相三繞組電壓互感器 YN， yn， d11 接線，或 YN， y， d11 接線（二次側(cè)星形繞組中性點(diǎn)不直接接地，而采用 b 相接地），廣泛應(yīng)用于各電壓級(jí)系統(tǒng)，而 3～ 15kV電壓級(jí)廣泛采用三相式電壓互感器。其二次繞組用于測量相間電壓和相對(duì)地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視儀表、繼電器使用，或供中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地保護(hù)用； （ 3）兩臺(tái)單相互感器分別跨接于電網(wǎng)的 UAB及 UBC的線間電壓上，接成不完全三角形接線（也稱 V， v 接線），廣泛應(yīng)用在 20kV 以下中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中測量三個(gè)相間電壓，節(jié)省一臺(tái)互感器（仍不能測量相對(duì)地電壓）。這種不完全三角形接線，用于 測量兩個(gè)線電壓 UAB與 UBC，當(dāng)互感器的主要二次負(fù)荷是電能表和功率表時(shí)，這種接線方式最為恰當(dāng)。 電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為 100V 的儀表和繼電器的電壓繞組使用。顯然，單個(gè)單相式電壓互感器的二次繞組電壓為 100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為 100/√ 3V；電壓互感器開口三角形的輔助繞組電壓用于35kV及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電壓為 100/3V，而用于 110kV 及以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的為 100V。 。根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并 盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級(jí)和容量，選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量?；ジ衅鞯念~定二次容量（對(duì)應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確級(jí)），應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷，即 S2N≧ S2，而二次負(fù)荷 S2=√ [（∑ P0） 2+（∑Q0） 2]，其中 P0、 Q0分別為各儀表的有功功率和無功功率。 電壓互感器三相負(fù)荷常不相等，為滿足準(zhǔn)確級(jí)要求，通常以最大相負(fù)荷進(jìn)行比較。計(jì)算電壓互感器各相的負(fù)荷時(shí)，必須注意互感器和負(fù)荷的接線方式。 110kV側(cè) PT 的選擇 《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 250 頁， 35～ 110kV 配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器，接在 110kV 及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊時(shí)，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。 26 35kV及以上的戶外裝置，電壓互感器都是單相的出線側(cè) PT 是當(dāng)首端有電源時(shí)，為監(jiān)視線路有無電壓進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘。 TYD 系列電容式電壓互感器由電容分壓器、電磁裝置及阻尼器組成，戶外型產(chǎn)品，適用于交流 50Hz、中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，作電壓、電能測量及繼電保護(hù)用，并兼作電力線載波耦合電容器用。 查《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》，選擇 TYD110/ 3 ，其參數(shù)如下： 表 110kv 側(cè)電壓互感器選擇結(jié)果 型號(hào) 額定電壓（ kV） 二次負(fù)荷（ VA） 初級(jí) 次級(jí) 剩余電壓 級(jí) 級(jí) TYD110 3 110/ 3 10KV側(cè) PT 的選擇 6～ 20kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)；在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時(shí)，一般采用三相五柱電壓互感器。 查《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》，選擇 JSJW10，其參數(shù)如下： 表 10kv 側(cè)電壓互感器選擇結(jié)果 型號(hào) 額定電壓（ kV） 二次負(fù)荷（ VA） 最大容量（ VA） 初級(jí) 次級(jí) 輔助 1級(jí) 3級(jí) JSJW10 10 PT 的配置 （ 1）母線。除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護(hù)裝置。 旁路母線上是否裝設(shè)電壓互感器，要根據(jù)出線同期方式而定。當(dāng)需用旁路斷路器代替出線斷路器實(shí)現(xiàn)同期操作時(shí)，則應(yīng)在旁路母線裝設(shè)一臺(tái)單相電壓互感器供同期使用，否則，不必裝設(shè)； （ 2）線路。 35kV及以上輸電線路，當(dāng)對(duì)端有電源時(shí)，為監(jiān)視線路有無電壓、進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，裝有一臺(tái)單相電壓互感器； （ 3）發(fā)電機(jī)。一般裝 2～ 3 組電壓互感器。一組（三只單相、雙繞組）供自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。另一組供測量儀表、同期和保護(hù)裝置使用。該互感器采用三相五柱式或三只 27 單相接地專用互感器，其開口三角形繞組供發(fā)電機(jī)在未并列之前檢查是否有接地故障之用。當(dāng)互感器負(fù)荷太大時(shí)，可增設(shè)一組不完全星形連接的互感器，專供測量儀表使用。大、中型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)常接有單相電壓互感器，用于 100%定子接地保護(hù)； （ 4）變壓器。變壓器低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同期或繼電保護(hù)的要求，設(shè)有一組電壓互感器。 絕緣子和穿墻套管的選擇 在發(fā)電廠變電站的各級(jí)電壓配電裝置中，高壓電器的連接、 固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來實(shí)現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、耐潮濕。 選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。 穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時(shí)使用， 6～35kV為瓷絕緣， 60～ 220kV為油浸紙絕緣電容式。 28 8 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 變電站是防雷保護(hù)的重要部份，雷云放電能使母線上引起短路，造成重大事故。大氣過電壓能使變電站的設(shè)備，特別是變壓器“內(nèi)絕緣”損壞，這是最嚴(yán)重的事故，因?yàn)樽儔浩魇亲冸娬緝?nèi)最貴重的設(shè)備，一旦發(fā)生雷擊事故，則能引起停電，不但設(shè)備受到損害，而且給用戶和系統(tǒng)造成很大的損失。故必須采取保護(hù)措施，使變電站的絕緣不致在大氣過電壓作用下發(fā)生損壞。 發(fā)電廠、變電所的直擊雷過電壓保護(hù)，可采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊接成網(wǎng)等。具體措施如下： （ 1）對(duì)主廠房需裝設(shè)的直擊雷保護(hù)，或?yàn)楸Ｗo(hù)其他設(shè)備而在主廠房上裝設(shè)的避雷針，應(yīng)①加強(qiáng)分流 ；②防止反擊；③裝設(shè)集中接地裝置； （ 2）主控制樓（室）或網(wǎng)絡(luò)控制樓及屋內(nèi)配電裝置直擊雷的保護(hù)措施為①若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，將金屬部分接地；②若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地；③若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電的屋頂時(shí)，采用避雷帶保護(hù)。 （ 3）峽谷地區(qū)的發(fā)電廠、變電所宜用避雷線保護(hù)； （ 4）建筑物屋頂上的設(shè)備金屬外殼、電纜外皮和建筑物金屬構(gòu)件，均應(yīng)接地； （ 5）上述需裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置的設(shè)施，其接地可利用發(fā)電廠、變電所的主接地網(wǎng)，但應(yīng)在直擊雷保護(hù)裝置附近裝設(shè)集中接地裝置。 （ 6）對(duì)于六氟化硫全封閉變 電所，不需要專門設(shè)立避雷針、避雷線，而是利用六氟化硫全封閉組合電器的金屬筒作為接閃器，并將其接地即可。對(duì)其引出線敞露部分或混合變電所中的露天母線等，則應(yīng)設(shè)避雷針、避雷線予以保護(hù)。 雷電直擊的防護(hù) 對(duì)直擊雷的防護(hù)措施是讓雷電在人為設(shè)置的直擊雷防護(hù)裝置上放電，使雷電流沿防護(hù)裝置瀉入地中，以免被保護(hù)的設(shè)備或建筑物受到損壞。 雷擊直擊雷防護(hù)裝置時(shí)，雷電流經(jīng)接閃器，沿引下線流入接地裝置的過程中，由于各部分阻抗的作用，接閃器、引下線、接地裝置上將產(chǎn)生不同的較高對(duì)地電位，若被保護(hù)物與其間距不夠時(shí)，會(huì)發(fā)生直擊雷防護(hù) 裝置對(duì)被保護(hù)物的放電現(xiàn)象，稱為“反擊”。 雷電“反擊”的防止措施有兩種：一是使被保護(hù)物與直擊雷防護(hù)裝置保持一定的安 29 全距離；一是將被保護(hù)物與直擊雷防護(hù)裝置作等電位連接，使其之間不存在電位差。 雷電過電壓的防護(hù) 避雷器的作用是限制過電壓以保護(hù)電器設(shè)備，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)放電器。當(dāng)雷電侵入波或操作過電壓超過某一電壓值時(shí)，避雷器將先于與其并聯(lián)的被保護(hù)設(shè)備放電，使過電壓值被限制，從而使電氣設(shè)備得到有效保護(hù)。 各種避雷器的主要應(yīng)用場合如下： （ 1）保護(hù)間隙和管式避雷器的作用是限制線路上的雷電過電壓，主要用于線路的過 電壓保護(hù)。保護(hù)間隙主要用于 10kV 以下低壓配電網(wǎng)線路的保護(hù)，管式避雷器主要用于發(fā)電廠、變電所進(jìn)線段保護(hù)； （ 2）閥式避雷器和金屬氧化物避雷器主要用于發(fā)電廠和變電所中的過電壓保護(hù)。 雷電侵入波過電壓的防護(hù) 對(duì)直擊雷電進(jìn)行防護(hù)，只保護(hù)配電裝置的絕緣是不夠的。因?yàn)殡m然變電站在保護(hù)范圍以內(nèi)，而在輸電線路中還是有線路遭受雷擊的可能的，線路遭到雷擊后，雷電波將沿線路侵入變電站，其陡度很大，大于變壓器的絕耐壓水平，所以對(duì)侵入的雷電波也要進(jìn)行防護(hù)。 為了防止侵入波損壞電氣設(shè)備，可利用閥型避雷器以及與閥型避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段進(jìn)行保護(hù)。 （ 1）架空進(jìn)線保護(hù) 為防止或減少近區(qū)雷擊閃絡(luò)，對(duì)未沿全線架設(shè)避雷線的 35～ 110kV架空送電線路，應(yīng)在變電所 1～ 2 ㎞的進(jìn)線段架設(shè)避雷線，避雷線的保護(hù)角不宜超過 20176。，最大不能超過 30176。 （ 2）電纜進(jìn)線保護(hù) 發(fā)電廠、變電所的 35kV 及以上電纜進(jìn)線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器，其接地端應(yīng)與電纜的金屬外皮連接。對(duì)三芯電纜，末端的金屬外皮應(yīng)直接接地；對(duì)單芯電纜，為防止在電纜外皮中產(chǎn)生環(huán)流，只允許將電纜一端的外皮直接接地，而另一端應(yīng)經(jīng)接地器或保護(hù)間隙接地，也可用氧化鋅避雷器進(jìn)行保護(hù)。 30 避雷器的選型 對(duì)于 110kV 側(cè)配電裝置及屋外安裝的變壓器，裝設(shè)獨(dú)立避雷針； 10kV 母線段和架空進(jìn)線加裝一組氧化鋅避雷器，（與電壓互感器同處在一個(gè)間隔內(nèi)）。 110KV側(cè)避雷器的選擇 可選 HY5W102/266 型避雷器對(duì) 110kV側(cè)的設(shè)備 進(jìn)行保護(hù)。 HY5W102/266 型避雷器技術(shù)參數(shù)： 額定電壓： 102（ kV） 持續(xù)運(yùn)行電壓： 110（ kV） 雷電沖擊殘壓不大于 266（ kV） 操作沖擊殘壓不大于 102（ kV） 10KV側(cè)避雷器的選擇 可選 HY5WZ17/45 型避雷器對(duì) 10kV側(cè)及設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。 HY5WZ17/45 型避雷器技術(shù)參數(shù)： 避雷器額定電壓： 17（ kV） 持續(xù)運(yùn)行電壓： （ kV） 系統(tǒng)額定電壓： 10（ kV） 標(biāo)稱電流 5kA 下殘壓不大于 45（ kV）