1、 畢業設計課題 35KV變電站電氣系統設計學生姓名 院別電氣工程學院專業班級 電氣工程及其自動化 指導教師 目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc24576 第一章緒論 PAGEREF _Toc24576 - 3 - HYPERLINK l _Toc2273 1.1 變電站的基本概述以及其設計的目的和意義 PAGEREF _Toc2273 - 3 - HYPERLINK l _Toc11093 1.2 國內、外現狀及發展趨勢 PAGEREF _Toc11093 - 3 - HYPERLINK l _Toc4257 1.3 設計應要注意的事項 PAGEREF _Toc4

2、257 - 3 - HYPERLINK l _Toc20213 第二章電氣主接線的設計及短路電流計算 PAGEREF _Toc20213 - 3 - HYPERLINK l _Toc3259 2.1電氣主接線的含義及其標準 PAGEREF _Toc3259 - 3 - HYPERLINK l _Toc24277 2.2電氣主接線形式 PAGEREF _Toc24277 - 3 - HYPERLINK l _Toc9525 單母線接線 PAGEREF _Toc9525 - 3 - HYPERLINK l _Toc16185 單母線分段接線 PAGEREF _Toc16185 - 3 - HYPE

3、RLINK l _Toc54 雙母線接線 PAGEREF _Toc54 - 3 - HYPERLINK l _Toc19672 內橋型接線 PAGEREF _Toc19672 - 3 - HYPERLINK l _Toc16917 外橋型接線 PAGEREF _Toc16917 - 3 - HYPERLINK l _Toc29477 2.3主接線確定 PAGEREF _Toc29477 - 3 - HYPERLINK l _Toc1804 2.4計算短路電流的目的 PAGEREF _Toc1804 - 3 - HYPERLINK l _Toc2492 2.5計算短路電流的意義 PAGEREF

4、_Toc2492 - 3 - HYPERLINK l _Toc27504 2.6造成短路故障的原因 PAGEREF _Toc27504 - 3 - HYPERLINK l _Toc23101 2.7短路電流計算的一般規定 PAGEREF _Toc23101 - 3 - HYPERLINK l _Toc7821 計算的基本情況 PAGEREF _Toc7821 - 3 - HYPERLINK l _Toc31272 接地方式 PAGEREF _Toc31272 - 3 - HYPERLINK l _Toc7587 計算容量 PAGEREF _Toc7587 - 3 - HYPERLINK l _

5、Toc16504 短路種類 PAGEREF _Toc16504 - 3 - HYPERLINK l _Toc24476 2.7.5 短路計算點 PAGEREF _Toc24476 - 3 - HYPERLINK l _Toc7422 2.8短路電流計算 PAGEREF _Toc7422 - 3 - HYPERLINK l _Toc16222 變壓器等值電抗計算 PAGEREF _Toc16222 - 3 - HYPERLINK l _Toc2011 短路點的確定 PAGEREF _Toc2011 - 3 - HYPERLINK l _Toc8698 各短路點三相短路電流計算 PAGEREF _

6、Toc8698 - 3 - HYPERLINK l _Toc12682 第三章變電站電氣設備的選擇 PAGEREF _Toc12682 - 3 - HYPERLINK l _Toc32514 3.1變壓器的選擇 PAGEREF _Toc32514 - 3 - HYPERLINK l _Toc8268 主變壓器臺數的選擇 PAGEREF _Toc8268 - 3 - HYPERLINK l _Toc25799 主變壓器容量的選擇 PAGEREF _Toc25799 - 3 - HYPERLINK l _Toc3584 主變壓器容量的確定 PAGEREF _Toc3584 - 3 - HYPERL

7、INK l _Toc8014 3.2斷路器的選擇 PAGEREF _Toc8014 - 3 - HYPERLINK l _Toc12710 按額定電壓選擇 PAGEREF _Toc12710 - 3 - HYPERLINK l _Toc8261 按額定電流選擇 PAGEREF _Toc8261 - 3 - HYPERLINK l _Toc14885 按配電裝置的類型選擇 PAGEREF _Toc14885 - 3 - HYPERLINK l _Toc30523 按構造型式選擇 PAGEREF _Toc30523 - 3 - HYPERLINK l _Toc11273 按額定開斷電流選擇 PAG

8、EREF _Toc11273 - 3 - HYPERLINK l _Toc25824 校驗短路時的熱穩定 PAGEREF _Toc25824 - 3 - HYPERLINK l _Toc8780 校驗短路時的動穩定 PAGEREF _Toc8780 - 3 - HYPERLINK l _Toc10532 3.3隔離開關的選擇 PAGEREF _Toc10532 - 3 - HYPERLINK l _Toc12916 3.4母線的選擇 PAGEREF _Toc12916 - 3 - HYPERLINK l _Toc27499 3.5母線材料的選擇 PAGEREF _Toc27499 - 3 -

9、HYPERLINK l _Toc30340 3.6母線截面形狀的選擇 PAGEREF _Toc30340 - 3 - HYPERLINK l _Toc21802 3.7電流互感器的選擇 PAGEREF _Toc21802 - 3 - HYPERLINK l _Toc5013 電流互感器選擇的原則 PAGEREF _Toc5013 - 3 - HYPERLINK l _Toc31405 兩種電壓側電流互感器的選擇 PAGEREF _Toc31405 - 3 - HYPERLINK l _Toc2576 3.8電壓互感器的選擇 PAGEREF _Toc2576 - 3 - HYPERLINK l

10、_Toc19159 電壓互感器選擇的原則 PAGEREF _Toc19159 - 3 - HYPERLINK l _Toc17631 兩種電壓側電壓互感器的選擇 PAGEREF _Toc17631 - 3 - HYPERLINK l _Toc17948 3.9熔斷器的選擇 PAGEREF _Toc17948 - 3 - HYPERLINK l _Toc18199 熔斷器概述 PAGEREF _Toc18199 - 3 - HYPERLINK l _Toc32258 兩種電壓側熔斷器的選擇 PAGEREF _Toc32258 - 3 - HYPERLINK l _Toc5086 配電裝置概述 P

11、AGEREF _Toc5086 - 3 - HYPERLINK l _Toc10728 第四章變電站的保護 PAGEREF _Toc10728 - 3 - HYPERLINK l _Toc2717 4.1電力變壓器保護 PAGEREF _Toc2717 - 3 - HYPERLINK l _Toc17138 電力變壓器保護概述 PAGEREF _Toc17138 - 3 - HYPERLINK l _Toc455 電力變壓器縱差保護接線 PAGEREF _Toc455 - 3 - HYPERLINK l _Toc26683 縱差動保護的整定計算 PAGEREF _Toc26683 - 3 -

12、HYPERLINK l _Toc31922 變壓器瓦斯保護 PAGEREF _Toc31922 - 3 - HYPERLINK l _Toc5574 過電流保護 PAGEREF _Toc5574 - 3 - HYPERLINK l _Toc32084 4.2母線保護 PAGEREF _Toc32084 - 3 - HYPERLINK l _Toc19392 4.3變電站防雷概述 PAGEREF _Toc19392 - 3 - HYPERLINK l _Toc14569 4.4避雷針的定義 PAGEREF _Toc14569 - 3 - HYPERLINK l _Toc28947 4.5避雷器的

13、選擇 PAGEREF _Toc28947 - 3 - HYPERLINK l _Toc28366 結論 PAGEREF _Toc28366 - 3 - HYPERLINK l _Toc21346 參考文獻 PAGEREF _Toc21346 - 3 - HYPERLINK l _Toc23308 致謝 PAGEREF _Toc23308 - 3 -插圖清單圖21 單母線接線圖- 3 -圖22 單母線分段接線圖- 3 -圖23 雙母線接線圖- 3 -圖24 內橋接線圖- 4 -圖25 外橋接線圖- 4 -圖26 35KV電氣主接線圖- 5 -圖27 10KV電氣主接線圖- 5 -圖28 主接線的

14、設計圖- 8 -圖29 短路點標示圖- 8 -圖41 單支避雷針的保護范圍圖- 19 -表格清單表21 接線形式方案的對比表- 4 -表22 各短路點的電流值- 9 -表31 SZ9-31500/35型號的變壓器情況- 10 -表32 電壓互感器額定電壓選擇表- 14 -35KV變電站電氣系統設計 摘要在當今社會中，經濟高速推進，取而代之各領域對電能的需求量也日益增多，其地位已為人所共知。它在積極地影響人民文化與物質生活水平的提升的同時，也全面地推動了國民經濟的發展。然而這些都離不開變電站的電能供給，成為了不可或缺的環節。如今，伴隨著綜合自動化技術系統地應用，變電站不斷地高速發展，成為了推進工

15、業生產鏈中至關重要一環。本論文主要圍繞著35KV變電站進行設計，該變電站設有兩臺主變壓器，站內主接線分為35KV、10KV兩個電壓等級。其包含了電氣主接線的設計、短路電流計算、主要電氣設備選擇(變壓器、斷路器、隔離開關、母線、電流互感器、電壓互感器等)、和變電站的繼電與防雷保護。關鍵詞：35KV變電站設計緒論1.1 變電站的基本概述以及其設計的目的和意義變電站對于調節電壓變化、電能控制、電流主導與功率之間的換算，帶來了很好的銜接和整合效應。用戶能通過變電站對發電廠發電情況有著一定的認知。變電站根據電壓等級分為升壓和降壓，而按照實際用途來說，可劃分為三種：樞紐、終端和聯絡。科學進步帶動電機產業的

16、發展，電力系統與微機控制之間相互緊密聯系。很長一段時間,供電質量的需求伴隨著經濟的快速發展和人民生活水平的提高呈現了瘋狂上漲的趨勢。由于變電站設備和配電設備類型的限制,也因為35 KV變電站投資額的限制,對設計人員設計水平的要求相對嚴格。隨著新技術的發展和新設備、新材料的應用,變電站愈發地低成本,占有的土地資源更少,布線更加簡單,建設、運行、維護更加方便等。通過設計相關專業的主干見解進而有一個全面、系統的吸收,既增強了實際動手能力,拓寬了知識領域,也培養了獨自思考并消除有關設計方面上所存在疑難雜癥的習慣,從而實現目的。1.2 國內、外現狀及發展趨勢自動化水平的需求，會帶來一系列變電站設計難題。

17、然而在電力網容量增大和電壓等級提高的同時，卻離不開不斷發展的現代科學技術。隨著城鄉電網建設和改造工作的進行，變電站設計的要求也更加創新和嚴格。除了常用變電站之外，還出現了各種變電站，其中包括了微機、小型化、綜合自動化等不同類型。在積極引用國外先進的理念之外，也要看清我國變電站目前的現狀和未來的發展前景，變電站技術的發展前景應結合我國的綜合國力,不要盲目地借鑒和應用。然而先進的理論技術、科學的模式和結構、用戶和制造設備的廠家以及性能可靠和質量優良的產品對于構建變電站是必不可少的。我國變電站的發展還有很長的一段路要走，在西方國家健全的變電站體系的影響下，合理地尋找并研發出屬于我們自己的一套系統模式

18、，從而推動電力工業的大力發展。1.3 設計應要注意的事項 1.主接線方案必須安全可靠地進行；2.要綜合考慮工程的投資和運行，爭取經濟利益的最大化，并且維持設備投入的壽命期及其產生的經濟效慮；3.統一生產和建設的標準化，提升企業的形象，加強企業的文化特征；4.通過各項指標的比對，應慎重并合理地選用設備，要求其占地面積小、環保先進等；5.合理地劃分規模大小，盡可能設計多樣的組合方案，并且能夠在不同的環境和情況下流暢地運行，同時也要保持接口的靈活性，以便于隨時增減規模；6.要與電網的不斷改造和發展保持一定的同步性，跟著時代的腳步，逐一補充和加強設計內容，并加以完善；7.要具有高度的適應性，根據不同地

19、區的實際狀況考慮相應的方案，隨著不同形式、規模以及外部條件的產生，都能很好地適應其中；8.變電站的總體結構和規模要與附近的人文地理發展相互保持和諧。第二章電氣主接線的設計及短路電流計算2.1電氣主接線的含義及其標準電氣主接線是一種電路，通常情況下用單線圖來描述，由發電機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線等設備相互連結形成的，從而生成、匯聚和分配電能。從理論上來說，電氣主接線所需的標準主要包括以下幾個方面：(1)可靠性：站內供電應當建立在不間斷的基礎上：(2)保障性：電能質量需要得以保證；(3)靈活性：相對安全地運行，更加方便地維護，同時界限也要簡單易懂；(4)經濟性：設備的占地資源需要盡

20、可能地減少；(5)可發展性：具有發展或擴建的可能性。2.2電氣主接線形式主要劃分為單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、內橋型接線以及外橋型接線，這五種接線形式通過變電站性質區別開來，以下對各種接線形式進行具體的闡述。單母線接線每個接線單元都與母線相連接，而一個接線單元都由一條進出線回路構成。優點：(1)接線簡單、清晰、明了；(2)設備的使用量少，便于操作，同時所需的配電裝置造價較為便宜；（3）母線發生故障的可能性低，配電裝置的應用和擴大建造也較為方便和系統，最大限度地降低了隔離開關與斷路器之間的不兼容性。缺點：(1)運行的穩定性不夠好。整個配電裝置易受到任一元件損壞或修復的影響，以致于發生

21、停電的狀況；(2)在維修母線與隔離開關之間的故障時，要對整個變電系統停止運行；（3）整個回路容易受到其斷路器檢查并維修的牽連而停電。單母線分段接線優點：(1)可滿足初級負荷電能的供給，且穩定性大大增強；(2)所需的投資較少，同時保障了母線在一定時間內持續地提供電能；（3）運行的靈活度較高。缺點：(1)每個回路會隨著其斷路器的檢修而停止；（2）線路的兩個方向必須均衡延伸；(3) 在檢修母線或其隔離開關的故障時，該回路停電；（4）容易發生交叉跨越的狀況。雙母線接線特點：(1)在正常供電的情況下，母線的檢修不會對其造成影響；（2）回路的供電會被任何母線側隔離開關的檢修所影響；（3）所有回路在母線短路

22、時能在短暫的周期內恢復正常供電；（4）引出線斷路器可由母聯斷路器替代；（5）便于擴建；（6）在用隔離開關切換電路的過程中，部分操作容易出現失誤，初次之外所需的設備量較大，配電裝置較為復雜，投資份額的比例也相對較高。圖 21 單母線接線圖圖 22 單母線分段接線圖圖 23 雙母線接線圖內橋型接線內橋接是指橋回路置于線斷路器內側，此時線路經斷路器和隔離開關接至橋接點，構成獨立單元；而變壓器支路只經隔離開關與橋接電相連，是非獨立單元。優點：（1）容易上手，且引起的失誤較少；（2）造價便宜，建造所需的土地資源少，也節省了接線布置所投入的時間和精力；（3）其他電路不會受到線路投切的干擾，并且靈活自如地運

23、行。缺點：（1）任一回路都會受到變壓器故障或檢修的波及；（2）橋斷路器若出現問題，檢修的步驟較為麻煩；（3）出線斷路器的故障檢修會造成回路運行的停止。外橋型接線特點：跟內橋接線的情況大抵相同。任一回路的故障或檢修取決于復雜的線路投切操作，但其他電路正常地運行卻不受變壓器的影響，且接線時變壓器的投、切非常靈活。圖 24 內橋接線圖圖 25 外橋接線圖因此，35KV上近期無負荷。同時要求10KV的負載電荷可以承擔企業斷電的風險，彌補斷電所造成的虧損；然而35KV變電站設計要考慮種種因素，在保障了供電穩定性的前提下，所占用的資源和經費也是必不可少的。除此之外，也離不開10KV中企業電荷的供應。本論文

24、主要圍繞著總容量為63.7MVA的企業變電站進行設計。2.3主接線確定該變電站35kV出線路2回，依據設計要求可采用單母線分段的接線形式，如圖26所示。而10kV出線回路數為12回，可采用單母線分段接線方式，如圖27所示。表 2-1 接線形式方案的對比情況單母線分段雙母線分段穩定性任一母線之間相互不受影響，且能正常供電。由兩個電源共同供電，穩定性較高。任一回路的檢修不會導致停止運行的狀況，且能恢復供電，穩定性較高。靈活性接線相對簡單，便于操作。接線相對復雜，調度靈活。經濟性所需的土地資源和配電裝置少，節省了經濟。所需的土地資源和配電裝置多，不夠經濟。圖 26 35KV電氣主接線圖圖 27 10

25、KV電氣主接線圖2.4計算短路電流的目的依次分為以下幾個步驟：（1）對于選擇的方式更加合理化；（2）每個接線圖的方案設計都存在著一定的誤差，在應用的過程中，為了防止出現短路電流的狀況，必須對其進行精確的公式計算；（3）計算并分析電力系統有可能發生的所有短路情況，從而精準地確定自動裝置的參數；（4）將接觸電壓與跨步電壓之間通過計算緊密地相連起來；（5)在計算的過程中找出電線路所存在的毛病，比如其傳輸會對周圍的線路電磁造成較大的落差。2.5計算短路電流的意義在各類電路中短路發生的概率非常高，其對配電裝置會帶來一定的危害性，干擾了電氣系統的正常運作，然而過載的短路電流會直接導致電氣設備的損壞。因此，

26、合理地計算短路電流值能夠很好地降低短路發生的可能性。當系統中通過較大的短路電流時，電器承受的能力會被所選電器型號的大小影響。大部分的企業變電站因考慮到投資的風險性會采用輕型設備，相比之下，重型電器的選擇會耗費較高的投資量，同時不能滿足開斷電流載入的要求。所以在設計線路方面，要采取電流保護措施，進而計算數值。過電流的保護和電氣設備的校驗是在短路電流計算的前提下進行的，對于維持電路長期穩定地運行是必不可少的步驟。各短路點的電流通過計算能準確地檢測出存在的問題并從中改進。2.6造成短路故障的原因造成短路故障的因素有：系統恒定工作的同時，并沒有注意采取電流保護和預防措施；配電裝置逐漸老化，沒有進行更替

27、的操作；主接線之間的連結出現問題及其絕緣層的損壞；工作人員所進行的不恰當的操作，忽視正規運行流程；沒有及時對電器進行最大限度的檢修；電線表面的絕緣皮層發生破裂，從而脫落。2.7短路電流計算的一般規定計算的基本情況（1）在不同的工作條件下保持額定負荷的供給；（2）取過載電流的最大值；（3）自動調整勵磁裝置是任一同步電動機的重要組成部分；（4）導體元件應對短路電流的數值造成一定的干擾，但一般不允許忽略短路回路中電氣設備的電阻值；（5）電力系統中各個電源的電動勢應取平均值。接地方式采用在正常情況下能通過最大短路電流，且杜絕產生雙電路并列運行的狀況的接地方式。計算容量本變電站應以倆臺主變壓器容量計算，

28、并且對電網五至十年的前景規劃進行有效的考量。短路種類導體和電器的動穩定、熱穩定以及電源的開斷電流，一般按最大運行方式下的三相短路電流驗算。2.7.5 短路計算點應計算在電路正常運行的情況下通過短路點的電流最大取值。短路計算點受配電裝置的影響，對于配電裝置的不同選擇會直接導致短路計算點在電抗器前后選取順序的不同，因而宜采用的分支線回路。2.8短路電流計算變壓器等值電抗計算（1）側基準值，標幺值計算取(規定) （表示基準值、表示額定值）（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2）10kV側基準值，標幺值計算取SB=100MVA UB=10.5kV（規定）（2-5）（2-6）（2-7）短路點的確定

29、選取線路的最大電流短路點作為基準，依次判別斷路器前后短路點所通過的電流大小，相比之下，找出最適合每段線路上短路點的取值范圍，從而確定短路點。依據圖28，根據短路點的特性，選取的步驟如下：線路上短路點為，；線路是上短路點為，圖 28 主接線的設計圖各短路點三相短路電流計算圖 29 短路點標示圖（1）點短路三相電流計算（2-8）（2-9）（2）點短路三相電流計算（2-10）（2-11）（3）點短路三相電流計算（2-12）（2-13）（4）點短路三相電流計算（2-14）（2-15）短路電流匯總如表2-2所示：（有名值單位：）表 2-2 各短路點的電流值短路點短路電流5.63.553.7372.66第

30、三章變電站電氣設備的選擇3.1變壓器的選擇變電站的建造和發展離不開變壓器的運行，其中主變壓器是其眾多電氣設備中最關鍵的一部分，同時所需的投資規模相對較大，影響著相連的配電裝置的安裝和擴建。至此，在主接線方案落實并施行的前提下，主變壓器在容量、臺數以及型號的選用方面要更為慎重地考慮。主變壓器臺數的選擇由于本變電站的初期建設所消耗的電荷量較大，為保證其正常運行，故取兩臺主變壓器，輪流使用。主變壓器容量的選擇保證站用變電站的容量大概為的裕度，確保其負荷的使用以及能夠隨時提供電能。主變壓器容量的確定（1）在與城市的發展規模緊密相連的同時，還要考慮變電站在建造的過程中負荷的選擇情況以及其未來十到二十年將

31、會呈現何種趨勢，進而確認主變壓器的容量。（2）全電網變電站的規模應越來越規范化，這在一定的程度上限制了單臺降壓變壓器的容量擴充，在電壓等同的條件下。綜上所述，安裝兩臺變壓器是變電站正常運行的基本標準，在關閉一臺變壓器設備的前提下，另一臺變壓器的總容量要求不超過全負荷的，同時也要滿足其他類負荷的承載。因此可得，（3-1）單臺主變壓器容量的數值為31500KVA。則變壓器的選擇如下表3-1：表 3-1 SZ9-31500/35型號的變壓器情況型號及容量（）連接組別容量比空載電流（%）電壓組合及分接范圍（）損耗（）阻抗電壓（）高壓低壓空載短路42.75每個電氣設備都有自己的運行方式，在電力系統正常工

32、作的條件下，選擇合適的設備是較為關鍵的步驟之一。然而對于不同的電氣設備選擇要求卻不一樣，可是使用的基本原理大致一樣。為了提高系統的穩定性，需對電氣設備被投入到變電站中運作的可持續行進行檢測，同時按照一定的條件選擇。考慮到變電站的發展前景，盡可能選擇性價比高，運作較為方便，應用范圍較為廣泛，具有良好的質量保障的電氣設備。設備類型的選用建立在一般原則的基礎上，若電氣設備可供選擇種類很多的話，會給線路的檢修帶來麻煩。因此要從根本上縮減設備的數量，給企業變電站減輕一些經濟負擔。3.2斷路器的選擇參數很大程度地決定了斷路器的選擇類型。依據如下：（1）系統的額定電壓和電流；（2）配電裝置的類型；（3）回路

33、的構造方式；（4）通過開斷路的電流；（5）動、熱穩定性的上升或下降趨勢等。下面敘述具體選擇的方法：按額定電壓選擇（3-2）式中：一斷路器的額定電壓；一斷路器所在電網的額定電壓。按額定電流選擇（3-3）式中：一斷路器的額定電流；一最大長期工作電流。按配電裝置的類型選擇隨著外界環境變化的差異，斷路器應用的場地會有所不同。比如室內外類型的裝置一定要安裝在相應的地方，一旦戶外設備受惡劣天氣或污染過于嚴重地區的影響，要及時更換配電裝置，宜采用高壓斷路器。按構造型式選擇企業變電站一般多采用高壓斷路器，當代電力工業的發展促進了各種型式斷路器的生產。過去在城鄉變電站中大多數選用與油量有關的斷路器，而如今隨著城

34、鄉變電站逐漸的系統化和規范化，一般選擇真空斷路器和新型的SF6斷路器。按額定開斷電流選擇在額定的電網電壓下，任一斷路器的開斷電流要保持恒定，根據開斷電流的大小選擇適合的斷路器。在短路電流達到飽和的情況下，必須通過斷路器盡可能地阻止并切斷，以維持系統的正常運行。因此要求高壓斷路器除了滿足額定的開斷電流之外，其滅弧觸頭開始分開瞬間的短路電流有效值也應小于或等于額定的開斷電流值，如下（3-4）式中：一斷路器的額定開斷電流值；一短路器滅弧觸頭開始分開瞬間的短路電流有效值。校驗短路時的熱穩定式中：一斷路器的熱穩定時間，；一斷路器在內的熱穩定電流，。校驗短路時的動穩定（3-5）式中：一斷路器的及吸納通過電

35、流的幅值，；一三相短路沖擊電流，。3.3隔離開關的選擇隔離開關的選擇要求基本跟斷路器的選擇條件相符，都是從額定的電流和電壓、系統的動及熱穩定性、裝置類型等方面考慮。然而其開斷電流的容量不計校驗范圍之內。3.4母線的選擇母線包括不同區域內連接任何配電裝置的主母線、將各種電器串聯在一起的導線以及變壓器等設備與配電裝置相連所需的主接線。在選擇母線的過程中，這些因素應要考慮其中，比如材質上的篩選、覆蓋的面積量、熱穩定性反復的檢測、截面的形狀與大小及高壓母線的校驗。3.5母線材料的選擇在配電裝置中，銅、鋼和鋁是母線選擇的主要三大材質。銅的電阻率低，密度高，抗腐蝕能力強，是較為優秀的母線材料。但因其價值高

36、，儲量少，銅母線受到的限制較大，且只能用于空氣污染嚴重的戶外地區的配電裝置中。然而鋁與銅的電阻率之比大致為1.72，重量相對較輕，只有銅的十分之三，自身所存在的價值也較低且數量非常多。相比之下，鋁母線更適合被應用于室內外的配電裝置中。鋁容易發生氧化，其表面會立馬生成一種薄膜，使電阻增大，從而導致了變電系統的迅速升溫，加速腐蝕的進程。因此通過實驗研究表明，用超聲波搪錫的技術在銅鋁的夾層涂上薄錫，會在阻止腐蝕的問題上有著顯著的效果。而鋼與銅的電阻率之比大概是68，對交流電產生的影響較大，并附有一定的磁滯和渦流損耗，所以在實踐中應用的效果不明顯。但是鋼母線硬度大，投資少，可選取在電壓互感器等電氣設備

37、的高壓側。3.6母線截面形狀的選擇母線截面的形狀包括了矩形母線、圓形母線以及絞形母線，其選擇應從以下幾個方面考慮：散熱性能的好壞、安裝的難易程度、集膚效應系數的大小、和連接方式等。矩形母線和圓形母線應用的配電裝置完全不同，兩種母線截面的電壓取值范圍為35KV以下和35KV以上，分別連接于室內外。母線的圓形截面上的電荷比較分散，不會發生電暈的現象；而矩形母線正好相反，其表面負荷較為聚集，容易發生電暈的現象。與普通的單股母線相比，絞形母線的張力較強，截面面積和其表面的電場強度較大，能夠允許通過更多的電流，其與圓形母線應用的配電裝置大致相同。因鋼芯鋁的硬度大，故比較適合作為絞形母線的主要材料。根據以

38、上內容，本變電站設計宜采用鋼芯鋁母線。3.7電流互感器的選擇電流互感器選擇的原則電流互感器的選擇必須具備以下的原則：自動裝置的生成、設備的繼電保護、儀表測量和電能換算。選擇的電流互感器的最高電壓不應小于系統標稱電壓，即（3-6）式中電流互感器最高電壓，單位為；回路工作電壓，即系統標稱電壓，單位。其一次額定電流分為：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000。系統標稱電流和互感器一次額定電流之間的誤

39、差至少要達到總電流的三分之一，這樣才能保障儀表的精確測量，并在負荷過載時會出現一定的指示。二次額定電流只分為和兩種，根據系統電流的強弱選用相應的二次額定電流值。電流互感器動穩定的校驗如下： (3-7)式中為電流互感器允許通過的最大動穩定電流，單位； 系統短路沖擊電流，單位。電流互感器短時熱穩定值不應小于系統短路時的短時熱穩定值。兩種電壓側電流互感器的選擇（1）35kV側電流互感器的選擇有兩種類型可供選擇，分別為室內型和室外型。獨立式電流互感器是室外選取的主要設備之一，其絕緣結構通常采用油浸瓷箱式，選擇的型號基本用LB和LABN系列來替代。LCZ35(Q)型電流互感器的選擇是用以保護、測量和計算

40、的關鍵設備。電流互感器額定電壓的取值應在35KV的系統標稱電壓之上，即為。選擇二次額定電流.主變進線電流為，其應小于一次額定電流的選用。選用型電流互感器，級為計量，級為測量，級為保護。動穩定校驗：電流互感器動穩定電流為,大于短路沖擊電流,滿足要求。熱穩定校驗：電流互感器的熱穩定=13.344720.63=112.19（）2。電氣設備= （）2。滿足要求。（2）10KV側電流互感器的選擇10kV進線選用型電流互感器。額定電壓，最高工作電壓，大于系統標稱電壓，額定電流，大于側負荷電流，滿足要求。額定二次電流為。電流互感器額定動穩定電流，大于側三相短路沖擊電流。熱穩定。電氣設備= （）2，滿足要求。

41、故選擇的電流互感器滿足要求。3.8電壓互感器的選擇電壓互感器選擇的原則電壓互感器的選擇必須具備以下原則：回路的初次級電壓和二次負載電荷能否滿足其正常運行；通過計算比較各等級的精確度進而加以選用；機械荷載是否達到飽和的情況。本35KV變電站配電裝置應采用油浸絕緣結構電磁式電壓互感器。電容式電壓互感器是當前選擇的設備，其優點為無油化、磁振。表 3-2 電壓互感器額定電壓選擇表型式一次電壓/二次電壓/三次電壓單相接于一次線電壓上（如接法）_接于一次相電壓上/中性點非直接接地系統，中性點直接接地系統三相如表3-2所示，電壓互感器的容量不同，相應的準確級也會不同，兩者之間用單位VA表示。負荷功率的大小與

42、容量密切相關。電壓互感器的接線方式有不同的種類，為了設計內容能按時進行，就不在這里做過多介紹了。兩種電壓側電壓互感器的選擇（1）側電壓互感器的選擇型電壓互感器是選擇的標準設備，其絕緣結構需要用全封閉環氧樹脂來澆注。額定電壓35/0.1/0.1，負載100VA/150VA/300VA，準確級0.2/0.5/6P，適于在額定頻率為50HZ、額定電壓的戶內電力系統中，做電壓、及用。（2）側電壓互感器選擇型電壓互感器，額定電壓為10/0.1/0.1KV,準確級為0.5P；系列選用與35KV側電壓互感器大同小異，接觸面廣、易于提攜、局部放電量小，適用于額定頻率50HZ，額定電壓3、6、12，給中性點接地

43、的戶內電力系統提供電壓和繼電保護。3.9熔斷器的選擇熔斷器概述在電氣設備承擔的短路電流過大的狀況下，熔斷器起到了保護其不被損壞的作用。然而熔斷器本身存在了一種叫做熔體的元件，因其散發熱量的特性，使電路系統的溫度迅速上升，導體電阻增大，故限制了過載或短路電流通過的大小，從而保障了回路的正常運行。高壓熔斷器依照安裝和應用的要求，選擇的型式會有所不同，主要分為兩種：戶內式和戶外跌開式。高壓熔斷器所形成的額定電壓不應小于全電網本身的額定電壓，其額定電流會影響回路的可持續性運行，而短路沖擊電流必然要小于或等于開端電流。本變電站對于熔斷器的選擇只從兩方面進行考慮：斷流容量（）和互感器的額定電壓。為了保持短

44、路容量的恒定，附加的限流電阻與熔斷器的相互串聯是非常有必要的。兩種電壓側熔斷器的選擇（1）側熔斷器的選擇選擇型跌開式熔斷器，額定電壓，斷流容量，需加一定的限流電阻方滿足要求。最大開斷電流，大于短路沖擊電流，滿足校驗。（2）側熔斷器的選擇選擇型戶內熔斷器，額定電壓，斷流容量，大于短路容量，滿足要求。最大開斷電流，大于短路沖擊電流，滿足校驗。配電裝置概述配電裝置對于整個變電站的建設和發展是不可忽略的成分，兩者不能分開。其包含了開關電源、母線、測量儀器、過電流保護裝置和輔用型設備，這些通過主接線的形式共同連結起來。當然，變電系統的維護離不開配電裝置所提供的電能。在突發性（比如發生短路或過載等故障）的

45、情況下，配電裝置能夠進行很好的處理。其選擇的原則如下：（1）能使系統穩定的工作；（2）具有一定的安全保障性；（3）保證操作上的簡易性，可以隨時檢修；（4）盡可能產生更多的經濟效益；（5）防止其占用面積出現問題。從組裝方面來說，配電裝置包括了成套和裝配兩種型式；但因電氣設備的選用地點不一樣，配電裝置又被劃分為室內型和室外型。本變電站設計應選用戶外半高型的35KV配電裝置，并附加上變壓器的安裝。室外配電裝置的安裝受種種因素的影響，比如電壓等級差異、電氣主接線的形式、地理氣候條件以及配電裝置結構框架，其建造在露天變電站中。母線和電氣設備的安裝高度決定了室外配電裝置的的類型，分別為中型、半高型和高型三

46、類配電裝置。半高型配電裝置相比與其他兩種類型，優點比較均衡，介于兩者之間。其占地面積大致為中型的十分之七，因此占用的資源也相對較少。另外內部的母線要求被放置在絞高一層的。除開隔離開關那部分，其余的布置安裝盒中型配置沒什么區別，便于維護。綜上所述，本文設計的變電站應選擇具有額定開斷電流的高壓斷路器，不需校驗的隔離開關，鋼芯鋁母線，型電流互感器，油浸絕緣結構電磁式電壓互感器，型跌開式熔斷器和戶外半高型配電裝置。第四章變電站的保護4.1電力變壓器保護電力變壓器保護概述電壓的提高和降低是電力變壓器存在的最基本目的，該設備具有一定的廣泛性，同時對于電力生產和供給是最為重要的一部分。變壓器的故障形成于油箱

47、內外。兩種類型的故障都與短路有直接的關聯，它們之間的不同之處在于發生的位置，一個是套管與引出線，另一個則為繞組。因此保護裝置就起到了隔斷變壓器的好處。一般來說，相間和接地短路是困擾系統正常運作的最大問題，且出現的概率大。相比于內部郵箱，相間短路與外部郵箱的不可兼容性更低。電力變壓器保護最可行的方式叫做電流縱差動保護，其能獨立地存在，具有普遍性，也不用考慮比較復雜的操作，及時地按照自身的特性來消除各短路故障。電力變壓器縱差保護接線,是比較常用的接線方法，前提必須為三相變壓器，在接線得以簡化的基礎上，側容易形成電流差，該側流入差動繼電器隨著電流互感器的變化率升至相同的倍數值，同為，即其變化率用下例

48、公式來表示（4-1）縱差動保護的整定計算（1）躲過外部短路故障時的最大不平衡電流，整定式為（4-2）式中可靠系數，取；外部短路故障時的最大不平衡電流。 (4-3) 是由于電流互感器計算變比和實際變比不一致引起的相對誤差。=,=，=，帶入求得。有變壓器分接頭改變引起的相對誤差，由于本設計沒有分接頭，故取0。非周期分量系數，取1.5。電流互感器同型系數，取。0.1電流互感器容許的最大穩態相對誤差。為外部短路故障時最大短路電流，前面計算得。最終求得，則（2）躲過變壓器最大的勵磁涌流，整定式為（4-4）式中可靠系數，取；勵磁涌流的最大倍數，取；變壓器額定電流，側為。求得，折算到二次側為。（3）躲過電流

49、互感器二次回路斷線引起的差電流，整定式為（4-5）式中可靠系數，取；變壓器的最大負荷電流。取側的。求得=，折算到二次側為。取最大值整定值為=靈敏系數（4-6）變壓器瓦斯保護在特定的條件下，內部的變壓器油壓縮成無數的氣體分子顆粒，以電荷的形式在電路中不停地游動，易導致系統的不穩定，從而使變壓器故障。短路電流和電弧交叉通過變壓器的內部郵箱會加快這種氣體排放的進程，它與變壓器受損的程度成正比。因此，變壓器瓦斯保護是建立在氣體利用的基礎上。變壓器瓦斯保護分為兩種類型：輕瓦斯和重瓦斯保護。然而氣體繼電器充當了媒介的作用，它用來貯存所產生的氣體。氣體繼電器內的油層隨著氣體的上升而下降，直到兩者達到相互平衡

50、，也就是所謂的保護闕值。過電流保護電路系統中會形成一定的過電流，保護變壓器不同側的斷路器，以致于不發生跳閘。這種保護方式是通過避免變壓器產生過大的負載電流來整定，進而有公式計算：（4-7）式中可靠系數，取；返回系數，取；變壓器可能出現的最大負荷電流，取帶入的,折算到二次側為。4.2母線保護發電廠與變電站兩者之間有著千絲萬縷的聯系，是整個電氣系統最為關鍵的樞紐。其中母線的保護是非常有必要進行的。在母線發生短路的情形下，連接的任意元件能夠輕易轉換到正常的線路中去。若不采取有效保護措施的話，電線路的穩定性會受到比較大的影響。母線上發生短路故障的概率特別高，這從一定程度上要求了其保護措施較為到位，以防

51、止再次出現類似的狀況。種種跡象表明，單相接地故障是最主要的短路故障類型，其數量超過了總數的八成。由于母線內部的移動負荷分布不均勻，到處游散，故系統放電會形成反差，極有可能演變成兩項或三相接地故障。因此，母線不需要自身的特定保護，其所連接的各類保護裝置能有效的消除短路故障。例如電流的過保護原理會使相關電氣設備停止工作，從而達到目的。4.3變電站防雷概述在繼電需要采取保護措施的同時，變電站的防雷工作也應該積極地進行。為防止雷電天氣對變電站內一切事物所造成的惡劣影響，必須對雷電參數的取值范圍有著比較清晰的統計思路，以及隨時研究電氣設備的沖擊放電特性。有效的保護措施建立在變電站電氣系統穩定運行的基礎上

52、，相對而言，防雷措施不是絕對的。雷電對露天變電站造成極其嚴重的后果。其產生的電流會通過變電站建筑物的金屬質地并造成強勁的沖擊力，進而引發內部的破損。除此之外，變電站的電氣設備也會遭到殃及，輕則擊穿對地絕緣，重則發生火災而被燒毀。因此，避雷針的合理選擇能夠有效地降低雷電所帶來的風險性，同時避雷器的配置方案也應該從雷電侵入波的防護方面下手解決。4.4避雷針的定義避雷針的安裝是最有效的防雷措施，其擁有金屬的質地，表面的絕緣層能很好地隔絕雷電的沖擊電流波，形成一層保護膜，自身不斷吸收并通過接地裝置流入地底。其選擇的位置偏變電站建筑物的頂部，這樣易保護周圍較矮設備，使其免于雷擊的干擾。避雷針類型的選擇如

53、下：（1）單支避雷針的保護；（2）雙針避雷針的保護；（3）多支避雷針的保護。因此，方式（1）比較適合。該避雷針的保護范圍如圖28所示，相當于一個旋轉的圓錐體。而避雷針的保護半徑帶入下列公式：當時，（4-8）當時，（4-9) 式中 h表示避雷針高度，單位m；表示被保護物的高度，單位m；P表示高度影響因數，當時，；當時，取離本變電站10m開外作為安裝區域，并設在進線終端塔頂，取塔頂高度為，針高。圖 41 單支避雷針的保護范圍圖4.5避雷器的選擇如今變電站的改建和發展離不開一體化的保護設備。在避雷器的選擇上，氧化鋅避雷器毋庸置疑是最合適的，它對于突發的狀況發生能進行很好地處理，比如大氣、操作所引發的過電壓。相比于別的避雷器，其具有穩定的性能且允許通過的電流多，同時能夠迅速降低殘壓和制止續流的產生。結論經過一段時間的付出和努力，我終于完成了35KV變電站電氣系統的初步設計。縱觀這篇論文，整個設計部分十分清楚到位，所用到的基本原理