【導讀】110kV和10kV電壓供電。年最高氣溫：40℃，年最低氣溫：-5℃，年平均氣溫：18℃。220kV向北，110kV向西，10kV向東南。220kV線路5回，其中1回備用。110kV線路10回，其中2回備用。因此，電氣主接線是構成電力系統(tǒng)的重。配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。影響，全面分析有關影響因素，通過技術經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。確保該變電所滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三大要求。當個別設備發(fā)生事故或需要停電檢修時不宜影響對系統(tǒng)供電；斷路器、母線等故障，保證檢修工作的安全進行。困難，容易造成誤操作而發(fā)生事故。電氣設備增多，也增加了事故點，同時復雜的接線也。一般裝設兩臺（組）主變壓器；當。支變電所如只有一個電源時，可只裝設一臺主變壓器。全部或大部分二級負荷的供電。根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》中的明。重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時，應選擇雙母線接線方式。全所停電后，將引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個地區(qū)供電，所以，該變電所運行

　　

【正文】 0 0 .3 0 18 4 1 l gr aU k m r rr? ???? ? ? ? ?????? （ 6— 35） 式 中 k — 三相導體等邊三角形布置取 1，水平布置時取 ； rm— 導線表面粗糙系數(shù)，管型母線及單股導線取 — ，多股膠線取 —； δ— 空氣相對密度； r— 導線半徑，矩形母線為四角的曲率半徑； a— 相間距離。 （ 2）按短路熱穩(wěn)定校驗： min kQS C? （ 6— 36） 式中 Smin— 導體的最小截流面積（ mm2）； Qk— 短路電流的熱效應（ ）； C— 熱穩(wěn)定系數(shù)。 （ 3）按短路動穩(wěn)定校驗： σ xu＞ σ （ 6— 37） σ =σ xx+σ x （ 6— 38） 式中 σ xu— 導體材料允許應力； σ xx— 短路時導體相間產(chǎn)生的最大機械應力（ N/cm2）； σ x— 短路時同相導體片間相互作用的機械應力（ N/cm2）； σ — 短路時導體產(chǎn)生的總機械應力（ N/cm2）。 母線選擇結果表 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 220kV 變電所電氣一次部分初步 設計 20 表 6— 7 母線參數(shù) 安裝地點 項目 220kV 側(cè) 110kV 側(cè) 10kV側(cè) 母 線 LF21Ф 80/72 LF21Ф 70/64 矩 形 2 （ 80 10） 7 高壓配電裝置設計 高壓配電裝置設計的總原則 高壓配電裝置 (簡稱配電裝置 )的設計必須認真 貫徹國家的技術經(jīng)濟政策 ,并應根據(jù)電力系統(tǒng)條件 ,自然環(huán)境特點和運行 ,檢修等要求 ,合地制訂布置方案和選用設備 ,并積極慎重地采用新布置 ,新設備和新材料 ,使 配電 設計 不斷創(chuàng)新， 做到技術先進 ,經(jīng)濟合理 ,運行可靠 ,維護方便 .在確定配電裝置型式時，必須滿足下列四點要求。 （ 1）節(jié)約用地 （ 2）運行安全和操作巡視方便 （ 3）便于檢修和安裝 （ 4）節(jié)約三材，降低造價 配電裝置型式的選擇 220kV 配電裝置型式的選擇 220kV 配電裝置 ， 常用型式有屋外普通中型 、 屋外分相中型布置 、 屋外半高型 、 屋外高型及屋內(nèi) 型等 。各種可能方案的經(jīng)濟 技術比較 （以雙母線帶旁路、普通中型、軟導線為基準）如下表： 表 6— 1 經(jīng)濟比較 項 目 普通中型(%) 分相中型(%) 半高型 (%) 高 型 (%) 屋內(nèi)型 (%) 占地面積 100 總投資 100 161 鋼材 100 混凝土 100 鋁導線 100 電纜 100 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 220kV 變電所電氣一次部分初步 設計 21 表 6— 2 技術比較 項目 普通中型 分相中型 半高型 高 型 施工 一般 工程量最少、工期最短 工程量較少、安裝困難 工程量大、不便于擴建 運行 一般 布置清晰、運行方便 監(jiān)視操作困難 需要架設、不便于巡視操作 檢修 方便 較方便 困 難 不 便 從以上表中數(shù)據(jù)可以看出：綜合經(jīng)濟與技術比較，采用分相中型較為適宜。此外，目前屋外分相中型配電裝置采用的較多 ， 如華北 、 東北 、 中南等地區(qū) ； 本布置既能節(jié)約土地 （ 采用軟母線能節(jié)約 20%， 若采用硬管母線則可達 30%左右 ）， 造價又稍低 ， 且維護檢修方便 ， 具有一 般中型布置的優(yōu) 點。 110kV 配電裝置型式的選擇 110kV 配電裝置的常用型式有屋外普通中型 、 屋外高型 、 屋外半高型及屋內(nèi)型等 。 其中以半高型較為先進 ， 因半高型占地面積為普通中型的 47%， 而總投資亦為普通中型的%。 同時 ， 該型布置在運行檢修方面除設備上方有帶電母線外 ， 其余布置情形與中型布置相似 ， 能適應運行檢修人員的習慣與需要 。 因此 ， 在一般地區(qū) （ 除污移地區(qū) ， 市區(qū)及地震烈度為 8 度及以上等地區(qū) ） 宜優(yōu)先選用半高型配電裝置 。 10kV 配電裝置型式的選擇 10kV配電裝置一般為屋內(nèi)型布置。當出 線不帶電抗器時，一般采用成套開關柜單層布置。 8 防雷保護 概述 變電所是電力系統(tǒng)的樞紐 ,一旦發(fā)生雷害事故 ,將造成大面積停電；而變壓器等主要電氣設備的內(nèi)絕緣大都沒有自恢復性能，萬一雷害損壞，修復起來十分困難，勢必延長停電時間，嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活。因此變電站的雷電過電壓防護必須十分可靠。 變電所的雷擊事故主要來自兩個方面，一是雷直擊于變電所；一是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波侵入變電所。針對上述兩個方面的原因，分別采用避雷針和避雷器兩種不同的防雷設備，并在實踐中證明是安全可靠的。 直擊雷保護 對直擊雷的防護一般采用避雷針或避雷線。我國運行經(jīng)驗表明，凡按規(guī)程《標準》要求正確裝設避雷針、避雷線和接地裝置的發(fā)電廠、變電所，繞擊和反擊的事故率都非常低，每年每一百個變電所發(fā)生繞擊或反擊約為 次，防雷效果是很可靠的。 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 220kV 變電所電氣一次部分初步 設計 22 應裝設直擊雷保護裝置的設施 （ 1） 發(fā)電廠和變電所的直擊雷過電壓保護，可采用避雷針和避雷線，避雷帶和鋼筋焊接成網(wǎng)等。 （ 2） 110kV 及以上配電裝置鋼筋混凝土結構在構架上裝設避雷針或裝設獨立避雷針。當在架構上裝設避雷針時，可將架構支柱主鋼筋作引下線接地，作引下線 的鋼筋不少于 2根。 （ 3） 屋外安裝變壓器應裝設獨立的避雷針 （ 4） 屋外組合導線及母線橋裝設獨立的避雷針；在不能裝設獨立避雷針時，可以考慮在附近主廠房上裝設避雷針 （ 5） 鋼筋混凝土結構的主控制室屋內(nèi)配電裝置采取鋼筋焊接成網(wǎng)并接地的防雷措施但在雷電活動強烈的地區(qū)應設立獨立避雷針 避雷針、避雷線的裝設原則及其接地裝置的要求 （ 1） 獨立避雷針宜設獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻不宜超過 10Ω 。當有困難時，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，使兩者的接地電阻都得到降低。但為了防止經(jīng)過接地電網(wǎng)反 擊 35kV 及以下設備，要求避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點至35kV 及以下設備與主接地網(wǎng)的地下連接點，沿接地體長度不得小于 15m，獨立避雷針不應設在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小于 3m，否則應采取均壓措施，或鋪設礫石或瀝青地面。 （ 2） 電壓 110kV 及以上的配電設備，一般將避雷針裝設在配電裝置的架構或房頂上，但在土壤電阻率大于 1000Ω? m 的地區(qū)，宜裝設獨立避雷針。否則應通過驗算，采取降低接地電阻或加強絕緣等到措施，防止造成反擊事故。 （ 3） 35kV 及以下高壓配電裝置架構或房頂 不宜裝設避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。 （ 4）裝在架構上的避雷針應與接地網(wǎng)連接 ,并應在其附近裝設集中接地裝置。 （ 5）在變壓器的門型架構上，不應裝設避雷針、避雷線。 侵入雷電波保護 對侵入雷電波的過電壓保護的主要措施是合理確定變電所內(nèi)裝設避雷器的類型、參數(shù)、數(shù)量和位置；同時在線路進線段上采取輔助措施，以限制流過避雷器的雷電流和降低侵入波陡度；使變電所電氣設備上過電壓幅值限制在電氣設備的雷電沖擊耐受電壓以下。本變電所采用閥型避雷器及與閥型避雷器相配合的進線段等保護， 220kV 及以 下的配電裝置電氣絕緣與閥型避雷器通過雷電流為 5kA 幅值的殘壓進行配合。 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 220kV 變電所電氣一次部分初步 設計 23 防雷保護計算說明 防雷方案的確定 （ 1）由于屋外配電裝置的電壓等級為 110kV 和 220kV 可以采用架構避雷針，并根據(jù)需要輔以獨立式避雷針對整個屋外配電設備進行保護。避雷針的高度一般取 20～ 30 米，本變電站的 220kV 配電裝置最高高度為 米， 110kV 配電裝置最高高度為 米，擬采用 30 米高的多支避雷針實施保護。 （ 2）主控室、 10kV 配電室等鋼筋混凝土結構的建筑物采用鋼筋焊接成網(wǎng)接地的防雷方式。 （ 3）對入侵雷電波的防護選用合適的避雷器。 避雷針的布置 （ 1）多支避雷針的多邊形，劃分成若干個三支避雷針的三角形，劃分時必須是相鄰近的三支避雷針。 （ 2）每三支避雷針，其相鄰兩支保護范圍的一側(cè)最小寬度 bx≥ 0 則全部面積才能受到保護。 （ 3）多支避雷針的外側(cè)保護裝置方法應分別按不等高和等高兩針保護范圍方法確定。 兩支等高避雷針保護范圍計算 h0=hD/7p （ 8— 1） 式中 當 hx≥ h0/2 bx=(h0hx)； 當 hxh0/2 bx=。 在被保護物高度 hx水平面上，其保護半徑 rx為 ? ? 2x x x hr h h p h? ? ? ? ? ?1 .5 2 2x x x hr h h p h? ? ? ? 式中 h— 避雷針高度； h0— 兩針間保護最低點的高度； D— 兩針間的距離； bx— 兩針間 hx高度水平面上保護范圍的一側(cè)最小寬度； p— 避雷針高度影響系數(shù)，當 h≤ 30m 時 p=1， 120m≥ h30m h? （ 4）避雷針布置見附圖 避雷器的裝設 （ 1）配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。 （ 2）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設置一臺避雷器。 （ 3） 110～ 220kV 線路側(cè)一般不裝設避雷器。 2021 屆畢業(yè)設計（論文） 220kV 變電所電氣一次部分初步 設計 24 避雷器參數(shù)選擇 （ 1）避雷器滅弧電壓選擇； （ 2）避雷器的雷電沖擊保護水平； （ 3）普通閥型避雷器的工頻放電電壓 Ugf； （ 4）流通容量。 避雷器選擇結果（見表 8— 1）： 表 8— 1 避雷器參數(shù) 產(chǎn) 品 型 號 系統(tǒng)標稱 電壓（ kV） 避雷器 額定電壓（ kV） 持續(xù)運行電壓（ kV） 工頻放電 電壓 沖放電壓 ～20μ s 8/20μ s5kA沖擊電流殘壓 （ kV） 峰值 ≦ ≧ FZ220J 220 200 448 536 620 652 FZ10 10 26 31 45 45 Y5W5100/200 110 100 73 260