【導(dǎo)讀】首先通過(guò)對(duì)原始資料的分析以及根據(jù)變電站的總負(fù)荷選。同時(shí)對(duì)于變電站內(nèi)主要的設(shè)備進(jìn)行了合理的選型，本設(shè)計(jì)選擇兩臺(tái)主變。使其更加貼合實(shí)際，更具有現(xiàn)實(shí)意義。

　　

【正文】 求： 6~10kV 配電裝置一般為屋內(nèi)布置，當(dāng)出線不帶電抗器時(shí)，一般采用成套開(kāi)關(guān)柜單層布置，當(dāng)出線帶電抗器時(shí)，一般采用三層或二層布置。本設(shè)計(jì)中 10kV 出線不帶電抗器，所以采用成套配電裝置開(kāi)關(guān)柜單層布置。 我國(guó)目前生產(chǎn) 3~35kV 高壓開(kāi)關(guān)柜，分為固定式和手車(chē)式兩類(lèi)。 手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜是將高壓開(kāi)關(guān)柜中的某些主要電氣設(shè)備（如高壓斷路器、電壓互感器和避雷器等）固定在可移動(dòng)的手車(chē)上，另一部分電氣設(shè)備則安裝在固定的臺(tái)架上 。當(dāng)手車(chē)上安裝的電氣部件發(fā)生故障或需要檢修、更換時(shí)，可以隨同手車(chē)一起移出柜外，再把同類(lèi)型備用手車(chē)推入，就可立即恢復(fù)供電。相對(duì)于固定開(kāi)關(guān)柜，手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜的停電時(shí)間大大縮短。這種開(kāi)關(guān)柜檢修方便安全， 供電恢復(fù)快，供電可靠性高，主要用于大、中型變配電所和負(fù)荷較重要、供電可靠性要求高的場(chǎng)所。 手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜的主要新產(chǎn)品有系列 KYN、系列 JYN 等。 ⑴ KYN 系列手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜。該開(kāi)關(guān)柜是吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)國(guó)內(nèi)特點(diǎn)設(shè)計(jì)研制的新一代開(kāi)關(guān)設(shè)備。它用于接受和分配高壓、三相交流 50HZ 單母線及母線分段系統(tǒng)的電能并對(duì)電路實(shí)行控制、保護(hù)和檢測(cè)。 如 KYN12 ⑵ JYN 系列手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜。該開(kāi)關(guān)柜是在高壓、三相交流 50HZ 單母線及單母線分段系統(tǒng)中作為接受和分配電能用的戶內(nèi)成套配電裝置，由固定的殼體和可以移動(dòng)的手車(chē)組成。柜體用鋼板或絕緣板分割成手車(chē)室、母線室、電纜室和繼電器儀表室，具有良好的接地裝置和“無(wú)防”功能。如 JYN10 第六章 配電裝置的選擇 32 金屬封閉開(kāi)關(guān)柜是指開(kāi)關(guān)柜內(nèi)除進(jìn)、出線外，其余完全被接地金屬外殼封閉的成套開(kāi)關(guān)設(shè)備。 ⑴ XGN 系列開(kāi)關(guān)柜，技術(shù)性能高，設(shè)計(jì)新穎。柜內(nèi)儀表室、母線室、斷路器室、電纜室 等用鋼板分隔封閉，使之結(jié)構(gòu)更加合理、安全、可靠性高，運(yùn)行操作及檢修維護(hù)方便。 XGN210 系列開(kāi)關(guān)柜適用于 3～ 10kV 單母線、單母線帶旁路系統(tǒng)中作為接受和分配電能的高壓成套配電裝置。 柜體骨架由角鋼焊接而成，柜內(nèi)由鋼板分割成斷路器室、母線室、電纜室、繼電器室，并可通過(guò)門(mén)面的觀察窗和照明燈觀察柜內(nèi)各種主要元件的運(yùn)行情況。該開(kāi)關(guān)柜具有較高的絕緣水平和防護(hù)等級(jí)，內(nèi)部不采用任何形式的相間和相對(duì)地的隔板及絕緣氣體，二次回路不采用二次插頭。 ⑵ KGN 系列。是指柜內(nèi)主要組成部件（如斷路器、互感器、母線等）分別裝在接地金屬隔板隔開(kāi)的隔室中的金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。 根據(jù)上面的分析以及該變電站的已知條件，該變電站 10kV 側(cè)的配電裝置選擇手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜，型號(hào)選擇 KYN12. 第七章 繼電保護(hù)的配置 33 第七 章 繼電保護(hù)的配置 電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、母線以及用電設(shè)備，一旦發(fā)生故障，迅速而有選擇性地切除故障設(shè)備，既能保護(hù)電氣設(shè)備免遭損壞，又能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，是保證電力系統(tǒng)及其設(shè)備安全運(yùn)行最有效的方法之一。實(shí)踐表明，只有裝設(shè)在每個(gè)電 力元件上的繼電保護(hù)裝置，才有可能完成這個(gè)任務(wù)。 繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是 : ⑴ 自動(dòng)、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行； ⑵ 反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而動(dòng)作于發(fā)生信號(hào)或跳閘。 繼電保護(hù)的基本要求：嚴(yán)格的選擇性，需要的快速性，足夠的靈敏性，必保 的可靠性。 常見(jiàn)的繼電保護(hù)類(lèi)型有：電網(wǎng)的電流保護(hù)，電網(wǎng)距離保護(hù)，輸電線路縱聯(lián)保護(hù)，自動(dòng)重合閘，電力變壓器保護(hù) ，發(fā)電機(jī)保護(hù)，母線保護(hù)。以介紹電力變壓器保護(hù)為主。 變壓器的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響，同時(shí)大容量的電力變壓器也是十分貴重的設(shè)備。因此應(yīng)根據(jù)變壓器容量等級(jí)和重要程度裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù) ⑴ 躲過(guò)外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流，整定式為 set rel =? ? ? 第七章 繼電保護(hù)的配置 34 式中 rel? ——可靠性數(shù)，取 ； ? ——外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流。 ⑵ 躲過(guò)變壓器最大的勵(lì)磁涌流，整定式為： set rel u= NKK?? 式中： relK ——可靠系數(shù)，取 ～ ； N? ——變壓器的額定電流； uK ——?jiǎng)?lì)磁涌流的最大倍數(shù)，取 4～ 8。 ⑶ 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線引起的差電流。差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流必須大于正常運(yùn)行情況下變壓器的最大負(fù)荷電流，即： set rel =K?? 式中： relK ——可靠系數(shù)，取 ； ? ——變壓器的最大負(fù)荷電流。在最大負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可取變壓器 的額定電流。 按上面三個(gè)條件計(jì)算 差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并選取最大值。 差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)校驗(yàn)式為 .setK?? ? 式中 .? ——各種運(yùn)行方式下變壓器內(nèi)部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最小差動(dòng)電流。 靈敏系數(shù) senK 一般不應(yīng)低于 2。 第七章 繼電保護(hù)的配置 35 主變壓器的過(guò)電流保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作后，跳開(kāi)變壓器兩側(cè)的斷路器，保護(hù)的啟動(dòng)電流按照躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即： .maxrelset LreKK? ? ? 式中 relK ——可靠系數(shù)，取 ～ ； reK ——返回系數(shù)，取 ～ ； .maxL? ——變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。 主變壓器的繼電保護(hù)配置 變壓器的主保護(hù)通常采用差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)。除了主保護(hù)外，變壓器還應(yīng)裝設(shè)相間短路和接地短路的后備保護(hù)，通常采用過(guò)電流保護(hù)。 對(duì)于變壓器內(nèi)部的某些輕微故障，靈敏 性可能不能滿足要求，因此變壓器一般還應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)： 瓦斯保護(hù)，電流速斷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，以及非電量保護(hù)等。 電力變壓器通常是利用變壓器油 作為絕緣和冷卻介質(zhì)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)，在故障電流和故障點(diǎn)電弧的作用下，變壓器油和其他絕緣材料會(huì)因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。利用這種氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置，稱(chēng)為瓦斯保護(hù)。 瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器，安裝在油箱和油枕之間的連接管道上，氣體繼電器有兩個(gè)輸出觸點(diǎn)： 一個(gè)反應(yīng)變壓器內(nèi)部的不正常情況或輕微故障，通常稱(chēng)為輕瓦斯，反應(yīng)氣體的體積，延時(shí)發(fā) 出 信號(hào) ；另一個(gè)反應(yīng)變壓器的嚴(yán)重故障，稱(chēng)為重瓦斯，反應(yīng)油的流速，瞬時(shí)跳閘。第八章 變電站防雷接地的設(shè)計(jì) 36 第八 章 變電站防雷接地的設(shè)計(jì) 防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體免受雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護(hù)裝置有：避雷針、避雷線、避雷器和防雷接地等裝置。避雷針和避雷線可以防止雷電直接擊中被保護(hù)物體，因此也稱(chēng)為直擊雷保護(hù)（措施）；避雷器可以防止沿輸電線侵入變電所的雷電過(guò)電壓波，因此也稱(chēng)為侵入波保護(hù)（措施）；接地裝置的作用就是減少避雷針（線）或避雷器與大地（ 零電位 ） 之間的電阻值，以達(dá)到降低雷電過(guò)電壓幅值的目的。雷電 引起的大氣過(guò)電壓將會(huì)對(duì)電器設(shè)備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，因此，在變電所和 高壓輸電線路中，必須采取有效的防雷措施，以保證電器設(shè)備的安全 。 避雷針 避雷針的保護(hù)范圍以它對(duì)直擊雷所保護(hù)的空間來(lái)表示。單支避雷針的保護(hù)范圍如圖 81 所示。圖中： h——避雷針高度； 避雷針必須高于被保護(hù)物體。xh——被保護(hù)物高度；hα——避雷針的有效高度 ,hα＝ hxh；xr——對(duì)應(yīng) hα的避雷針有效保護(hù)半徑。xr的計(jì)算方法： 當(dāng)xh≥h/2 時(shí)， )()( mphphhr xx ???? ； 當(dāng) xh ＜ h/2 時(shí)，)()( mphhr xx ?? 式中 ,h——避雷針 的 高度； hα——避雷針的有效高度； p 為高度修正 系數(shù)，當(dāng) h≤30m 時(shí) ， p 為 1； 當(dāng) 30＜ h≤120m 時(shí) ， p 為 h/ 。 第八章 變電站防雷接地的設(shè)計(jì) 37 圖 81 單支避雷針的保護(hù)范圍 注：工程上多采用兩支以及多支（等高或不等高）避雷針以擴(kuò)大保護(hù)范圍。 避雷線 避雷線 的保護(hù)范圍的長(zhǎng)度與線路等長(zhǎng)，而且兩端還有其保護(hù)的半個(gè)圓柱體空間。 在架空輸電線路上多用保護(hù)角 α 來(lái)表示避雷線的保護(hù)程度。所謂的保護(hù)角是指避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線連線的夾角。顯然， α越小，雷擊導(dǎo)線的概率越小，對(duì)導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)越可靠。 避雷器 避雷器是一種過(guò)電壓限制器，它實(shí)際上是過(guò)電壓能量的吸收器，它與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)作用電壓超過(guò)一定幅值以后避雷器總是先動(dòng)作，泄放大量能量 ，限制過(guò)電壓，保護(hù)電氣設(shè)備。 注意：過(guò)電壓作用時(shí)，避雷器先于被保護(hù)設(shè)備放電，這需要有兩者的全伏秒特性的配合來(lái)保證；避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力。 滿足要求的避雷器主要有：保護(hù)間隙、管式避雷器、帶間隙閥式避雷器，該變電站選擇閥式避雷器限制過(guò)電壓幅值，同時(shí)輔之以相應(yīng)措施，以限制流過(guò)閥式避雷器的雷電流和降低侵入波的陡度。 第八章 變電站防雷接地的設(shè)計(jì) 38 防雷接地 “防雷在于接地 ”，這句話含義說(shuō)明各種防雷保護(hù)裝置（避雷針、避雷線、避雷器）都必須配以合適的接地裝置，將雷電泄入大地，才能有效的發(fā)揮其保護(hù)作用。 防雷接地裝置有獨(dú)立的（如獨(dú)立避雷針 的接地裝置、架空線桿塔的接地裝置等），也有與發(fā)電廠、變電所的總接地網(wǎng)連成一體的。 該設(shè)計(jì)的防雷接地裝置與變電所的總接地網(wǎng)連成一體進(jìn)行設(shè)置。 變電所的建設(shè)時(shí)，在房屋的四個(gè)角上設(shè)置測(cè)試點(diǎn)。 如果接地裝置由 n 根垂直鋼管或 n 根水平鋼帶構(gòu)成，那么它們的沖擊接地電阻 180。iR 為 ： 39。 iiiRR=n η? 式中， iη 為接地裝置的沖擊利用系數(shù)，它考慮各接地極間的相互屏蔽而使溢流條件惡化的影響，所以 iη 1 。 變電所的雷電危害主要來(lái)自兩個(gè)方面：一個(gè)是直接雷擊變電所的建筑物、構(gòu)筑物或裝設(shè)在露天的設(shè)備，強(qiáng)大的雷電沖擊電流通過(guò)被擊物泄放入地時(shí)，引起機(jī)械力破壞和熱破壞；另外一個(gè)是雷電感應(yīng)產(chǎn)生的高電壓波沿輸電線路侵入變電所內(nèi)，使主要電氣設(shè)備對(duì)地絕緣擊穿或燒毀。 為了防止變電所遭受直接雷擊，需要安裝避雷針、避雷器和鋪設(shè)良好的接地網(wǎng)。裝設(shè)避雷針（線）應(yīng)該是變電所的所有設(shè)備和建筑物處于保護(hù)范圍內(nèi)，還應(yīng)該使被保護(hù)物體與避雷針（線）之間留有一定距離，因?yàn)槔?電 直擊避雷針（線）瞬間的地電位可能提高。 我國(guó)規(guī)程規(guī)定： ⑴ 35kV 及以下配電裝置的絕緣較弱，所以其構(gòu)架 或屋頂上不宜裝設(shè)避雷針，第八章 變電站防雷接地的設(shè)計(jì) 39 而應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針。 ⑵ 110kV 及以上的配電裝置，在土壤電阻率 ρ 1000 m? ?? 時(shí)，不宜反擊，允許裝設(shè)構(gòu)架避雷針。 變電所限制雷電侵入波的主要措施是裝設(shè)避雷器，避雷器動(dòng)作后，可將侵入波幅值加以限制，使變壓器受到保護(hù)。為了有效的發(fā)揮其保護(hù)功能，還需要有輔助措施 與之配合。 氧化鋅避雷器的型號(hào)選擇 110kV 母線上選擇： Y10W102/266； 10kV 母線上選擇： Y5W17/45。 結(jié) 論 40 結(jié) 論 這次我選擇的畢業(yè)設(shè) 計(jì)題目是變電站 的 電氣一次設(shè)計(jì)，可以說(shuō)這種題目并不陌生，因?yàn)樯蠈W(xué)期 我的 課程設(shè)計(jì)就是變電站的設(shè)計(jì)。 之前學(xué)習(xí)過(guò)《電力系統(tǒng)分析》、《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》、《發(fā)電廠電氣部分》等專(zhuān)業(yè)課，所以為這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。 該變電站的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有電氣主接線，短路電流的計(jì)算，設(shè)備的選擇，配電裝置的設(shè)計(jì)，總平面布置圖，斷面圖等等。在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 通過(guò)查閱資料以及參考與 其相關(guān)的論文， 對(duì)變電站的電氣設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)也使自己的專(zhuān)業(yè)課 知識(shí)得到了鞏固。 在老師和同學(xué) 們 的幫助 和 指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)十幾周的努力，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 通過(guò)這一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，感觸很多，也確確實(shí)實(shí)學(xué)到了很多東西，從該畢業(yè)設(shè)計(jì)本身來(lái)說(shuō)，認(rèn)識(shí)和了解了變電站設(shè)計(jì)的過(guò)程， 對(duì)變電站的電氣設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解 。 通過(guò)該變電站設(shè)計(jì)，讓我更加系統(tǒng)的了解了變電所中的各種電氣設(shè)備以及設(shè)備的選擇，短路電流的計(jì)算，一方面，又熟悉了 Word的操作；另一方面通過(guò)畫(huà)圖，讓我掌握了 Visio 和 AutoCAD 軟件。 同時(shí)，也 學(xué)到了很多畢業(yè)設(shè)計(jì)以外的東西。首先是態(tài)度問(wèn)題，不管做什么事情都要先端正好態(tài)度，沒(méi)有一個(gè)好的態(tài)度，做事也許就做不好，始終要有一個(gè)善始善終的態(tài)度。其次，還要在踏實(shí)認(rèn)真的基礎(chǔ)上，盡自己的努力，充分利用每次學(xué)習(xí)和交流的機(jī)會(huì)來(lái)提高自己。此外，做事要有計(jì)劃性，這樣才不會(huì)手忙腳亂。 當(dāng)然在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了很多難題，通過(guò)及時(shí)虛心的向指導(dǎo)老師請(qǐng)教，跟同學(xué)交流，把問(wèn)題解決掉，所以能夠完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)，離不開(kāi)老師和同學(xué)們的支持和幫助，借此機(jī)會(huì)，向他們表示感謝！ 參 考 文 獻(xiàn) 41 參考文獻(xiàn) [1]范錫普 .發(fā)電廠電氣部分 .2 版 .北京：水利 電力出版社 ,1995. [2]丁毓山 .變電所設(shè)計(jì) (10~220kV).沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 1993. [3]劉介才 .工廠供電 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021. [4]張保會(huì)，尹項(xiàng)根 .電力系統(tǒng)繼電保護(hù) .2 版。 北京：中國(guó)電