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1、IlokV变电站设计摘要随着社会技术和经济的发展，电网日益复杂和强大，对电网设计和电力设备选型的要求也愈来愈高。IlOkV变电站是地区重要变电所，是当前电网发展形势下重点发展的配电网网架中的最重要一环，因此结合国家电网公司配电网规划而进行110千伏变电站设计与实现的研究，不仅具有一定的现实意义，而且具有一定的标准化价值和推广意义。基于此，本文根据对原始资料背景和设计要求的分析，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全、经济及可靠性方面考虑，确定了UOkV、35kV、IOkV以及站用电的主接线。100kV变电站初步设计的主要内容包括：本次设计中进行了电气主接线的
2、设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验、各电压等级配电装置设计、直流系统设计以及防雷保护的配置。选择符合使用要求的各种电气设备；最终是对变压器、线路进行保护。对总降100kV变电站电气一次部分加以设计，为保证供电的稳定性及可靠性，需要通过负荷分析，选择一些可靠性较高的设备,并通过优化设计来实现文章主要对100kV变电站电气一次系统的设计思路进行分析，以期促进电力企业变电站设备经济、实用，易于操作。关键词：变电站，变压器，接线第一章绪论1.1 选题的意义11.2 国内外的研究现状11.2.1 国外研究现状11.2.2 国内研究现状21.3 课题研究的内容2第二章变电站的设计分析42.1 变电
3、站设计规范42.2 变电站地址42.3 负荷分析及组成4第三章电气主接线设计73.1 主接线的设计原则73.2 主接线设计的基本要求73.2.1 可靠性73.2.2 灵活性83.2.3 经济性83.3 主接线方案的比较和确定83.3.1 UOkV侧主接线设计93.3.2 35kV侧主接线设计113.3.3 IOkV侧主接线设计12第四章电气设备选择164.1电气选择原则164.2导体和电器的选取164.2.1母线的选择164.2.2IOKV出线电缆选择164.3电器选择164.3.1断路器选择164.3.2隔离开关的选择164.3.3电压互感器选择174.3.4电流互感器选择174.4绝缘子和
4、穿墙套管174.5熔断器的选择17第五章变电站接地与防雷系统设计185.1 接地装置设计要求185.2 防雷保护195.2.1 变电站的直击雷保护195.2.2 防护雷击的措施205.2.3 避雷针的保护范围20524确定本站避雷针21第六章结论23参考文献24附录25附录一：经济电流密度25附录二：变电站电气主接线25附录三：变电站配电装置设备列表26-Ill-第一章绪论1.1 选题的意义电力资源是支持国民经济发展不可或缺的一种宝贵能源，电能的生产、传输、储存高效、洁净，它在现代工农业生产、人们日常生活及社会各个领域中已获得了广泛应用。电力是国民经济的血液，是保隙我国社会主义现代化建设的骨干
5、。它与广大人民群众的日常生活及整个社会的生存发展息息相关。随着经济的快速发展、科技水平的不断进步,对电力的需求和要求也必然日益提高。IlOkV区域降压变电站设计是农村用电网络改造和城市用电网建设中较为关键的技术环节。因此，搞好IlOkV变电所的设计、建设和改造是我国电力建设的重点内容。随着电力系统的发展，电网结构越来越复杂，各级调度中心需要获得更多的信息，以准确掌握电网和变电站的运行状况。同时为提高电力系统的可控性，要求更多地采用远方集中监视和控制，并逐步实现无人值班管理模式因此，变电站可起到保障供电可靠性的作用本文就如何优化IIOkV变电站一次系统的设计进行分析，并给出相应建议，以期提高不同
6、区域电网的建设水平。变电站是改变电压的场所，其主要设备是开关和变压器，按照不同的规模被称为变电所或是配电室等。变电站设立的主要原因是为了把电厂发出来的电输送到更远的地方，将电压升高，变成高压，到用户附近时再按需要把电压降低，以满足用户的需求。结合我国目前的电力状况，为了能保证电力被安全、可靠、稳定地输送到用户端，优化变电站设计显得非常重要，在某地区电网中的变电站的电压等级主要以IlokV,35kV,IOkV电压等级为主，为了迎合某区域的用电发展趋势，新建变电站的设计应以安全可靠为首要目标，结合经济性与先进性，合理配置站内的设备。本文笔者以某个IlOkV变电站为例，对其进行科学的设计研究，以提高
7、供电的能力。1.2 国内外的研究现状1.2.1 国外研究现状20世纪70年代，电子技术发展迅速，德国、瑞士、美国、法国等电气技术领先国家在变电站自动化领域先后取得突破，到20世纪90年代，已经有德国的西门子公司，瑞士的公司，美国通用电气公司，法国阿尔斯通公司等大型电气设备公司开发出了变电站自动化系统，并广泛投入使用。近几年内，美国ABB公司又在E1.K-O4型(145kV)GlS组合电器的基础上针对IlOkV电压等级，又设计了最新的EXK-Ol型GlS组合电器，其额定电压为123kV(BI1.值为550kV),该GlS全部通过型式试验。它使得GIS组合电器的体积、尺寸变得更小、质量变得更轻，从
8、而进一步提高了IlOkVGlS的性价比。法国的阿尔斯通公司、日本的三菱公司、伊林公司灯都相继开发出了新一代的IIOkVGIS0目前也正在积极地推广该系列GIS组合电器，并在50OkV变电站逐步进行工业性应用试验。智能箱式变电站在发达国家的配电领域中己经占有非常重要的地位，是变电站设计方向的重大改革。在欧洲发达国家己占配电设备的70%；在美国箱式变电站的使用率已经超过了80%,成为美国配电网自动化中的重要设备。1.2.2 国内研究现状随着我国国民经济的发展，电力工业已有了较大的发展，正在逐步跨入世界高端水平的行列。电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量
9、信息的实时性等要求越来越高。随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃。我国变电站综合自动化的研究始于80年代中期，1987年，清华大学电机工程系研制成功第一套变电站综合自动化系统，在山东望岛变电站成功地投入运行。近几年来，大规模集成电路技术和通信技术迅猛发展，16位、32位单片机及Pentium微处理器问世，网络技术，现场总线等的出现，使得变电站综合自动化系统的功能不断完善。目前江苏地区的所有变电站已全部实现集中控制和微机监控，变电站综合自动化系统已逐步取代传统的二次系统，继而实现智能化变电站己成为电网新的发展方向和趋势。为了进
10、一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计目前已经逐渐采用了一些新的、更为简单的主接线方式。在采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。而在终端变电站中，应尽量采用线路变压器组接线方式等。到本世纪末，国家电网公司的坚强智能电网的提出，加快了智能变电站的发展和建设步伐，到2020年，全面建成统一、坚强智能电网。1.3 课题研究的内容本次设计的课题是:11OkV变电站设计。设计变电站在该县沿海经济区，负责向周边乡镇及变电站附件工业园区供电，确定本变电站的电压等级为IIOkV、35kV、IOkV为本变电站电源电压。本文设计一座UOkV变电站。IlOkV变电站电气部分设计主
11、要任务包括：（1）主接线的设计:根据具体情况选择合适的电气主接线方式是变电站设计的首要步骤。（2）主变压器的选择:主变压器是变电站的最核心设备，一切变电站的设计都是主要围绕着主变压器进行的。（3）短路电流计算:电气设备选型、校验的理论计算支撑。（4）导体和电气设备的选择:变电站设计的重要组成部分。（5）站用电设计:进行变电站站用电设计是为了保证变电站用电设备的正常运行，为变电站安全稳定运行提供有效保障。（6）防雷接地设计:通过选用合适的避雷器和选择合理的安装位置，降低雷击对变电站内设备的影响。第二章变电站的设计分析该所设计的IlOkV变电属于中间变电站，高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率作用
12、，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，同时又降压给当地用电。这样的变电站主要起中间环节作用，全所停电将引起区域解列。在设计中为使变电所的设计认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求，制订本规范。2.1 变电站设计规范(1)本规范适用于电压为35-1IOkV,单台变压器容量为2500kV及以上新建变电所的设计。(2)变电所的设计应根据工程的510年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。(3)变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计
13、方案。(4)变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。2.2 变电站地址变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。变电所位于某市郊东南郊，交通便利，变电所的西边为IOKV负荷密集区，主要有棉纺厂、食品厂、印染厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂及部分市区用电。变电所以东主要有35KV的水泥厂、耐火厂及市郊其它用电。该变电所所址区站址地区海拔高度200m,地势平坦，地震烈度6度。年最高气温+40,年最低气温-20C,最热月平均最高温度+30,最大复冰厚度IOmnb最大风速25ms,土壤热阻率4=100C-Cm/W,
14、土壤温度20C,地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。根据任务书可知，某市有一市区变电所。某市IlOKV变电站的建设将外电与市区变电所更好的连接起来，从而形成统一的供电网络。更好的解决某市的供电问题，同时也促进了供电网络的形成和供电的可靠性。为了考虑本地区经济的发展此变电站设计的最大容量为36.8MWo各级负荷见以下图表：(1) IlOKV负荷情况表2.1IlOKV负荷电压等级负荷名称最大负荷(MW)负荷组成(%)自然力率Tmax（三）线长(KM)备注近期远景一二IlOkv市系线101810市甲线101810备用1IO备用212(2)35KV负荷情况表2.235KV负荷电压等级负荷名称最大负荷(M
15、W)负荷组成()自然率Tmax（三）线长(KM)备注近期远景一二35KV水泥厂11.5215300.920水泥厂21.5215300.920耐火厂11.515350.918备用12.50.915备用22.50.915(3)IOKV负荷情况表2.3IOKV负荷压级负荷名称最大负荷MW负荷组成()自然力率TmaxH)线(KM)备注近期远景二0棉纺厂122.520400.7555003.5棉纺厂222.520400.7555003.5印染厂11.5230400.7850004.5印染厂21.52304()0.7850004.5毛纺厂2220400.7550002.5针织厂11.520400.7545
16、001.5市区11.5220400.825002市区21.52204()0.825002食品厂1.21.515300.840001.5备用11.50.78备用21.50.78第三章电气主接线设计3.1主接线的设计原则(1)考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2)考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分
17、布，并分析各种可能的运行方式来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。(3)考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。3.2主接线设计的基本要求主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。主接线设计的基本要求如下：3.2.1 可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的运行工作，以保证对用户不间断供电。同时
18、，可靠性不是绝对的而是相对的。可能一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能就不是可靠的。评价主接线方式可靠的标志是：(1)线路、母线(包括母线侧隔离刀闸)等故障或检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证对一类、二类负荷的供电。(2)线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（3）变电所全部停电的可能性。（4）大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。3.2.2 灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，灵活性主要包括以下几个方面：（1）操作的方便性：电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线
19、简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。（2）调度的方便性：电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小,不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。（3）扩建的方便性：对将来要扩建的变电站和火电厂，其接线必须具有扩建的方便性。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来能顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3.2.3 经济性主接线的经济性和可靠性之间经常存在
20、矛盾，所以应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑：（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；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站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。3.3主接线方案的比较和确定
21、3511OkV线路为两回及以下时，宜采用矫形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大矫形、单母线的接线。351OkV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。UOkV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的351IOkV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。3.3.1 IlOkV侧主接线设计(1)初选方案因本所初期设计2回进线2回出线，故IIOkV变电站电气主接线可采用单母线分段接线或双母线接线。下面以这两个方案进行分析比较，确定其主接线的具体形式。单母线分段接线如图3.1所示:图3.1单母线分段接线双母线接线图如图3.2所示:图3.2双
22、母线接线（2）方案比较单母线分段接线：当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电,不致使重要用户停电。在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关。任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。可采用双回路线路对重要用户供电。（将双回路分别接引在不同分段母线上）。具有接线简单，清晰，方便，经济，安全等优点，同时所需断路器和隔离开关等设备也比较少。双母线接线：可轮流检修母线而不影响正常供电。检修任一母线隔离开关时，只影响该回路供电工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电。扩建方便由于双母线接线设备多、配电装置复杂，
23、运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作，同时投资和占地面积也大。（3）方案确定从技术性角度而言，两种方案均能满足IlOkV级供电可靠性和灵活性的要求，但是从原始资料可知，UOkV侧有两回进线，两回出线，且为双电源双回路供电，故采用单母分段的接线方式即可。综合比较，本次设计在UOkV母线上采用单母线分段接线的形式。3.3.2 35kV侧主接线设计(1)初选方案35kV侧电气主接线可以采用单母线分段接线或双母线接线。单母线分段接线如图3.3所示：图3.3单母线分段接线双母线接线图如图3.4所示：图3,4双母线接线（2）方案比较双母线接线：检修任一组母线，不会中断对用户的连续供电。一组母线故障
24、后，该母线上的所有进出线都要停电，但能迅速恢复供电。检修任一回路中的母线侧隔离开关，仅该回路停电，其余线路照常工作。任一回路中的断路器，如拒动或因故不能操作时，可用母联代替操作。隔离开关不仅用来隔离电压，而且还用来倒换操作。单母线分段接线：当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电,不致使重要用户停电。两段母线同时发生故障的机率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关。任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。可采用双回路线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。具有接线简单，清
25、晰，方便，经济，安全等优点，同时所需断路器和隔离开关等设备也比较少。（3）方案确定：35kV侧采用单母线分段接线，且对重要负荷采用双回路供电。接线简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，若采用双母线设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故采用单母线分段接线的接线方式。3.3.3 IOkV侧主接线设计（1）初选方案IOkV侧通常采用单母线或单母分段接线。单母线分段接线如图3.5所示：图3.5单母线分段接线单母线接线图如图3.6所示：AA2零、8、7or.y77/osx/51/白。1.Mz图3.6单母线接线(2)方案比较单母线接线：接线简单清晰、设备少、操作方便。
26、便于扩建和采用成套配电装置不够灵活可靠，任一元件(母线及母线隔离开关等)故障或检修均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。单母线分段接线：当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电,不致使重要用户停电。两段母线同时发生故障的机率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关。任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。可采用双回路线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。具有接线简单，清晰
27、，方便，经济，安全等优点，同时所需断路器和隔离开关等设备也比较少（3）方案确定：单母线虽然设备少，经济性好，但是可靠性差，本站IOKV侧有工厂等重要负荷，且还要预留两回出线间隔以待发展之用，故采用单母分段接线。变电站主接线简图如下：出线1出线2出线3.(电勃机制造1.t挎拄机制造1.t重盎机来厂交玉器制造5民用t以S,-弟承制造1.图3.7变电站主接线简图出线出线5出这6.第四章电气设备选择电气设备包括各电压级的出线断路器、旁路断路器、分段断路器、以及相应的隔离开关、熔断器等。用于保护和测量用的电流互感器，包括穿墙套管、开关柜的选择及其一次接线的编号。4.1电气选择原则(1)应满足正常运行、检
28、修、短路、和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。(2)应按当地环境条件校核。(3)应力求技术先进和经济合理。(4)与整个工程的建设标准应协调一致。(5)同类设备应尽量减少种类。(6)选用的新产品均应具有可靠的实验数据。4.2导体和电器的选取4. 2.1母线的选择IlOKV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜选用铝合金管形导体。5. 2.210KV出线电缆选择电缆芯线有铜芯和铝芯，某市郊变IoKV出线选用三相铝芯电缆。：电缆的额定电压应大于等于所在电网的电压。4.3 电器选择4. 3.1断路器选择根据电力工程电气设计手册35KV220KV可选用少油、SF6、空气断路器等。综合考虑，110KV检
29、修方便，选用SF6断路器，35KV也选用SF6断路器，10KV侧采用真空断路器。5. 3.2隔离开关的选择种类和形式的选择：隔离开关的型式很多，按安装地点的不同可分为屋内式和屋外式。由于本设计中均不采用手车式断路器，故35KV、IOKV侧用选隔离开关。6. 3.3电压互感器选择电压互感器是二次回路中测量和保护用的电压源，通过它反映系统的运行状况。35KV-IlOKV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器;220KV级以上的配电装置,当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。7. 3.4电流互
30、感器选择目前电力系统中用的广泛是电磁式电流互感器（用字母TA表示），它的原理和变压器相似，对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。4.4 绝缘子和穿墙套管屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。屋内支柱绝缘子宜采用联和胶装的多棱式支柱绝缘子。屋内配电装置宜采用铝导体穿墙套管。高压穿墙套管有瓷绝缘和油纸电容式绝缘两种。瓷绝缘的穿墙套管适用于交流电压635kv系统，油纸电容式绝缘适用于交流电压60-500kv中性点直接接地系统。4.5 熔断器的选择高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流
31、超过规定值并经一定时间后，它的熔体熔化而分断电流、开断电路，熔断器主要用来进行短路保护，用来保护线路、变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。熔断器由熔体、支持金属体的触头和保护外壳三部分组成。第五章变电站接地与防雷系统设计5.1接地装置设计要求接地可区分为工作接地、保护接地、防雷接地。这里以防雷接地为主。但接地的基本概念三者都是相同的，而且在工程中实施中也常常互相联系。接地装置的一般规定和要求：（1）为保证人生和设备安全，电气设备宜接地或接零。（2）为了将各种不同用途和不同电压的电气设备接地，应使用一个总的接地装置。（3）如做接地装置有困难时，允许用绝缘台来维护和操作电气设备
32、，此时只有站在台上才可以触及有危险的未接地部分，但不能同时接触电气设备的不接地部分和与地有连接的建筑物部分。（4）电压为IkV以下的交直流电气设备，中性点可以直接接地或不接地。（5）在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备的外壳宜采用低压接零保护，即“接零。在中性点非直接接地的低压电力网中，应防止变压器高，低压绕组间绝缘击穿引起的危险。（6）电气设备的人工接地体（管子，角钢，扁钢和圆钢等）应尽可能使在电气设备所在地点附近对地电压分布均匀。大接地短路电流电气设备，一定要装设环型接地体,并装设均压带。（7）设计接地装置时，应考虑到一年四季中，均能保证接地电阻的要求值。（8）在确定发电厂，变电所接地
33、装置的形式和布置时，应降低接触电势和跨步电势，使其不超过规定值。接地电阻值如下表5.1所示：表5.1工频接地电阻允许值系统名称接地装置特点接地电阻HOkV一般电阻率地区R0.5IOkV高电阻率地区（发电厂、变电所）R105.2变电站的接地装置设计（1） IlOkV中性点直接地，35kV、IOkV中性点不接地。（2） 土壤电阻率为100Qm,变电所各级电压装置共用一个接地布置。（3）变电所的防雷接地。变电所内需要良好的接地装置以满足工作、安全和防雷保护的接地要求。一般的做法是跟据安全和工作接地要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针、避雷器安装处增加接地体以满足防雷接地的要求。IIOkV侧为中性
34、点直接接地，35、IOkV侧为中性点不接地口叫接地网一般由扁钢水平连接，埋在地下0.6-08m处，其面积大体与发电厂和变电所相同，我们采用长孔的接地网，接地网中两水平接地带之间的距离一般可取为3-10m,示意如下：图5.1接地网示意图（长孔）接地网的总接地电阻按下式计算:S1.ys式中：1.是接地体（包括水平的与垂直的）总长度（m）；S是接地网的总面积（11?）接地网中两水平接地带之间的距离一般可取5m,则该变电所应该放26根水平的接地体。在变电所布置20根垂直接地体。1.=2665+1322+182+202.5=2040(m)S=132X65+18X54=9552(mm2)0.499()R=
35、坐+2=S1.0.44X1001009552+2O4O变电站工频接地电阻的数值为0.50在0.55C的范围内，在特殊情况下如干旱季节,可在变电所内另增加其他接地器，来满足防雷的要求。5.2防雷保护5.2.1 变电站的直击雷保护（1）电压为UokV以上的屋外配电装置。可将避雷针装置的配架上。对于35-60kV配电装置，一般采用独立的避雷针进行保护。安装避雷针的构架支柱应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻不大于100,在变压器门型架上，不得装设避雷针。（2）电压为IlOkV以上的屋外配电装置可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型架上，35-6OkV的屋内配电装置也可以。在选择独立避雷针的装设
36、地点时，应用照明灯塔在其上装设避雷针。5.2.2 防护雷击的措施（1）对主厂房需装设的直击雷保护，或为保护其他设备而在主厂房上装设的避雷针、避雷线，应采取如下措施：加强分流、防止反击、装设计中接地装置。（2）对变电站的电气设备及厂房防止雷击的保护；出于对反击问题的的考虑，避雷针的安装方式可分为构架避雷针和独立避雷针两种。对于IlOkV及以上的配电装置，由于电气设备的绝缘水平较高，在土壤电阻不高的地区不易发生反击，可采用构架避雷针。但在土壤电阻率大于100oCm的地区，不宜装设构架避雷针。为了确保变电所中最重要而绝缘又较弱的设备，装设避雷针的构架应就近铺设辅助的接地装置。523避雷针的保护范围对
37、直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。避雷针的保护范围按如下计算：（1）单根避雷针的保护范围。在被保护物高度4水平面上的保护半径与，可按下式计算：当ANg时，r=Q1.h）P=%p当儿时，G=（1.5-24）式中h避雷针高度（m）；ha=h-hx避雷针的有效高度（m）；z30m时，p=l；30v120m时，P=（2）两根避雷针的保护范围。两针间保护范围的上部边缘应按通国两针定点及中间最低点O的圆弧确定。点高度%应按下式计算：%二一丁7p式中D-两针间的距离（m）两针间儿水平面上保护范围一侧的最小宽度/按下式计算:bx=1.5(h0-hx)(3)多根避雷针的保护范围。多根避雷针的外侧保护范围分别按
38、两根避雷针确定。相邻避雷针保护范围的一侧最小宽度久0,及整个面积得到了保护。(4)确定独立避雷针与围墙之间距离的依据：独立避雷针的接地装置与变电所接地网间的地中距离Sd应符合下列要求：S1.o.3RM在一般电阻率地区，独立避雷针的工频接地电阻KIOC,冲击系数一般选取0.70.8o在所涉及的的防雷保护设计中一般选取独立避雷针与围墙之间的距离为5m。5.2.4 确定本站避雷针在变电所中的建筑物应装设直击雷保护装置，诸如：屋内配电装置，屋外配电装置,主控室等。在我们所设计的变电所中布置了IlOkV、35kV的屋外配电装置，IOkV屋内配电装置，主控室，辅助厂房，电容器室，变压器等重要建筑。全所的面
39、积为：长为131.2米，宽为64.9米。IlOkV的配电装置的高度为10米，35kV的配电装置的高度是7.3米,所以被保护物体的高度为10米。设用四支避雷针保护全所,被保护物体的高度hx=IOmo避雷针的分布如下：用4支等高避雷针去保护全所，可以划分为三角形，用折线法分别核算。经过计算得到避雷针的高度为30米，即用高度均为30米的四支避雷针就能保护全所。图5.2避雷针布置图1、2、3、4号避雷器均安装在变电所的墙外，为了防雷反击距变电所墙有五米的距离，1、2、3、4号等高避雷针形成三角形，按确定三支等高避雷针保护范围的方法计算，根据折线法，如果在三角形内被保护物最大高度的水平面上各相邻避雷针保
40、护范围的外侧宽度久o,则曲线所谓的平面全部得到保护。因变电站中央位置的变压器门型架的高度为7.5米，低于避雷针的最低点高度，因此变电站在遭受雷电波冲击时，用四支高度为30米的等高避雷针就能保护全站。第六章结论通过这次本科毕业设计，使我对电力系统中的变电所有了更进一步的了解。在指导老师辛勤的指导与自己的努力下，为期两个多月的毕业设计已接近尾声，通过此次的设计，使我对以前所学过的知识有了更深的理解。在毕业设计中暴露出许多问题，如对知识的掌握不够扎实，知识面过于狭窄等问题。指导教师在指导老师的耐心帮助下，我对所学知识进行了巩固，对自己不明白的问题进行了再一次的学习，也培养了我理论与实践相结合的能力。
41、在这三个多月的毕业设计中，我在老师的指导下，进行了IlOkV降压变电站的电气部分设计。通过对电气主接线的设计，使我更加明确电气主接线对全所的重要性，以及在电力系统安全、经济运行所起的决定性作用。在主接线方案确定的前提下，对变电所的变压器的型式及容量进行选择。在短路电流的计算中，了解电力系统发生故障时，电力系统内部发生的变化，短路电流运用在选择电气设备上，对整个变电所进行防雷接地的计算等。在变电所的四周布置了四支等高避雷针，经过计算四支高度为30米的避雷针就能很好的保护该变电所。不过，在这次设计中也发现自己对知识的掌握还很欠缺，要学习的知识还很多，还要不间断的学习。参考文献1任孝岐.UOkV城区
42、变电所设计思路J.西北电力技术.2004(03)陈春茂.地方电网HOkV变电站电气主接线选择J.四川水利.2004(05)谭业堂，邱瑞敏llOkV变电站电气主结线选择和开关站选型J.中国农村水利水电.2003(02)4禹中文.城网IlOkV变电所设计技术探讨J.广西电力.2003(04)5刘月桥.水布城施工供电IlOkV变电所电气二次设计J.人民长江.2002(07)查兰轩.市区IlOkV终端变电所典型设计的思考J.华东电力.2001(08)7李泉源.城网改造IlOkV变电所设计思路J.电力建设.2000(10)史承逵.城网IlOkV变电所设计思路J.电网技术.2000(09)9杨志芳，高军华
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