电力工程电气毕业设计

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电力工程电气毕业设计 目 录 1 引言 1

2 电气主接线设计 2 2.2 主接线设计原则 3 2.3 主接线的选择 3 3 主变压器的选择 5

3.1 主变压器的选择原则 5 3.2 主变压器型式的选择 5 3.3 主变压器选择结果 6 4 所用电设计 6 4.1 所用变选择 6 4.2 所用电接线图 6

5 220kV变电站电气部分短路计算 8 5.1 变压器各绕组电抗标幺值计算 8

5.2 220kV、110kV、35kV侧短路电流计算 8 6 电气设备的选择 10

6.1 220kV、110kV、35kV断路器和隔离开关的选择 10 7 电流互感器和电压互感器的选择 14

7.1 电流互感器和电压互感器的选择配置概述 14 7.2 220kV、110kV、35kV侧电流互感器的选择 14 7.3 220kV、110kV、35kV电压互感器的选择 16 8 导体的选择与校验 18 8.1 220KV母线选择 18 8.2 110KV母线选择 19 8.3 35KV母线 19 9 防雷接地设计 20 9.1 防雷设计原则 20 9.2 避雷器的选择 20 9.3 避雷针的配置 22

10 配电装置的选择及电气总平面布置 25 10.1 概述 25

10.2 配电装置的确定 25

10.3 站区总布置与交通运输 26

11 继电保护的配备 27 12 总结 29 参考文献 30 谢 辞 31 附 录： 32

电力工程电气毕业设计 1 引言

毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。 能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。该设计包括以下任务：主接线的设计，主变压器的选择，短路计算，导体和电气设备的选择，所用电设计，防雷接地设计，配电装置设计，继电保护的配置等。

2 电气主接线设计 2.1 主接线概述

电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟订有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据：变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。

2.1.1 可靠性是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求： ① 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

② 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或部分二级负荷的供电。 ③ 尽量避免发电厂，变电所全部停运。

2.1.2 灵活性。主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

① 调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

② 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

③ 扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下投入新设备并且对一次和二次部分的改建工作量最少。 2.1.3 经济性。

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，应做到经济合理。

①主接线应力求简单，节省断路器、隔离开关主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，应做到经济合理。

①主接线应力求简单，节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。 ②要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备控制电缆。 ③要能限制短路电流、以便于选择价廉的电气设备或轻型电缆。

④如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可采用简单电器。、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。

②要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备控制电缆。 ③要能限制短路电流、以便于选择价廉的电气设备或轻型电缆。 2.2 主接线设计原则

电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的、要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。 2.3 主接线的选择

根据原始资料的分析现列出两种主接线方案。

方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、35KV侧单母分段接线。 220kV出线4回（远景6回），而双母接线使用范围是110～220KV出线数为5回及以上时。满足主接线的要求，且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。 110kV出线4回（远景8回），选择双母线理由与220KV一样。 35kV出线6回（远景10回），由于一期出线较多，且远景扩建达10回出线，扩建率大，因此本次宜采用单母线分三段接线。 方案一：双母线接线如下图2-1所示：

图2-1 双母线接线

方案二：220kV出线4回（远景6回），而由于本回路为重要负荷停电对其影响较大，因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。主接线双母线带旁路如下图2-2所示：

图2-2 双母线带旁路接线

现对两种方案比较如下图1-3所示： 表1-3 主接线方案比较表 方案

项目 方案一：220kV侧双母接线，110kV侧双母接线、35kV侧单母分三段接线。 方案二、220kV侧双母带旁路接线，110kV侧双母接线、35kV侧单母分三段接线。 可靠性 220kV接线简单，设备本身故障率少； 220kV故障时，停电时间较长。 可靠性较高；

有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。 灵活性 220kV运行方式相对简单，灵活性差；

各种电压级接线都便于扩建和发展。 各电压级接线方式灵活性都好； 220kV电压等级接线易于扩建和实现自动化。

经济性 设备相对少，投资小。 设备相对多，投资较大； 母线采用双母线带旁路，占地面增加。

通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辩证统一，现确定选用方案一为本次设计的最终方案。

3 主变压器的选择

在发电厂和变电站中，用来想电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所用的变压器，称为站用变压器或自用变压器。本节是对变电站主变压器的选择。 3.1 主变压器的选择原则

① 主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。

② 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。

③ 为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。 3.2 主变压器型式的选择

选择主变压器，需考虑如下原则：

① 当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。② 在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。 3.2.1 绕组数量和连接形式的选择

具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只要有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。由于35KV采用丫连接方式，与220、110系统的线电压相位角为0，这样当变压变比为220/110/35KV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40～50台。

3.3 主变压器选择结果

查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为150MVA。

由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SFSZ9-150000/220。 主要技术参数如下：

额定容量：150000（KVA） 额定电压：高压—220±8×1.25% ；中压—121；低压—36（KV） 连接组标号：YN/yn0/d11 空载损耗：178(KW) 阻抗电压（%）：高中：14.0；中低：24.0；高低：8.0

空载电流（%）：0.7

所以选择SFSZ9-150000/220型变压器为主变。

4 所用电设计

变电站站用母线采用单母线分段接线方式。当有两台站用变采用单母线接线方式，平时分列运行，以限制故障。对于容量不大的变电站，为了节省投资，所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器。 4.1 所用变选择

① 选择原则：所用电负荷按0.2%变电所容量计，设置2台所用变相互备用。 ② 所用电负荷:S=75000×0.2%=150KVA ③ 所用变容量计算：SB=0.7×S=105KVA 所用变压器参数:型号：S6—630/35 U1e=35（kV） U2e=0.4（kV）

连接组别：Y，yn0 空载损耗：1.25（KW） 阻抗电压：6.5（%） 空载电流：1.7（%） 4.2 所用电接线图

变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站低压母线引进，站用变压器的二次侧为380/220V中性点直接接地的三相四线制系统。对于中型变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设2台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V站用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。

因而本设计两台所用变一台接在35KV母线的Ⅰ段，另一台接在系统，两互为备用，平时运行当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。接线图4-1如下所示。 图4-1 变电所接线图

5 220kV变电站电气部分短路计算

系统阻抗：220KV侧电源近似为无穷大系统A，归算至本所220KV母线侧阻抗为0.015（Sj=100MVA）。变压器型号为SFSZ9-150000/220。

SN=150MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为14，24，8。简化图等值电路如下图5-1所示：

5.1 变压器各绕组电抗标幺值计算 图5-1 等值电路图

设SB=100MVA，UB=Uav

5.2 220kV、110kV、35kV侧短路电流计算 5.2.1 220KV侧短路计算

短路时,等值短路如图4-2所示：

将220KV母线短路看做是无穷大系统供电，则其短路时计算电抗为：

则其短路电流为：

图5-2 f0短路的等值电路图 其短路电流有名值为： 冲击电流为：

流过断路器的最大持续工作电流为：

5.2.2 110KV侧短路计算

短路时,等值短路如图5-3所示：

当它短路时也只有220kv母线处向供电，因此它也相当于是无穷大系统向它供电。所以它的计算电抗就是它本身的电抗值。即

则其短路电流为： 图5-3 f1短路的等值电路图 则其短路电流的有名值为： 冲击电流为：

流过断路器的最大持续工作电流为： 5..2.3 35KV侧短路计算

短路时, 等值短路如图4-4所示：

当它短路时也只有220kv母线处向供电，因此它也相当于是无穷大系统向它供电。所以它的计算电抗就是它本身的电抗值。即

则其短路电流为：

则其短路电流的有名值为： 图4-4 f2短路的等值电路图

冲击电流为：

流过断路器的最大持续工作电流计算：由于35kv处向系统提供无功补偿，则其额 定电流的计算式为： 则

6 电气设备的选择

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。 电气设备选择的一般原则：

① 应满足正常运行检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 ② 应按当地环境条件校验并力求技术先进与经济合理；

③ 选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 6.1 220kV、110kV、35kV断路器和隔离开关的选择 断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在

10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。断路器选择的具体技术条件如下：

额定电压校验：UN≥UNs （6-1） 额定电流校验：IN＞Imax （6-2） 开断电流：INbr＞I″ （6-3） 动稳定：ies＞ish （6-4） 热稳定：It2t> Qk （6-5）

同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。 6.1.2 主变侧220KV出线断路器选择 ① 主变断路器的选择与校验 具体选择及校验过程如下：

① 额定电压选择：UN≥UNs=220KV ② 额定电流选择：IN＞Imax=413.342A ③ 开断电流选择：INbr＞I″=16.735KA

选择LW—220，其LW6—220技术参数如下表6-1所示： 表6-1 SW6—220/1200技术参数表

型号 额定电压KV 额定电流A 额定开断电流KA 额定闭合电流KA 4S动稳定电流KA LW6-220 220 1600 40 100 100 热稳定校验：

由于 满足热稳定校验。 动稳定效验： 满足要求

由此可知，所选断路器满足要求。

6.1.3 主变侧隔离开关的选择及校验过程如下： ① 额定电压选择：UN≥UNs=220KV ② 额定电流选择：IN＞Imax=413.342A ③ 极限通过电流选择：ies＞ish=42.675KA

GW6—220D/1000—80，其技术参数如下表6-2所示： 表6-2 GW6—220D/1000—80技术参数表

型号 额定电压KV 额定电流A 极限通过电流KA 4S热稳定电KA GW6—220D/1000—80 220 1000 80 23.7 热稳定校验：It2t> Qk It2t=23.72×4=2246.76[（KA）2S] 所以，It2t> Qk 满足热稳校验。

动稳定校验：ies=80KA＞ish=42.675kA满足校验要求。 由此可知，所选隔离开关各项均满足要求。 6.1.4 主变110KV侧 断路器的选择与校验

具体选择及校验过程如下：

① 额定电压选择：UN≥UNs=110KV ② 额定电流选择：IN＞Imax=992.02A ③ 开断电流选择：INbr＞I″=10.778KA

初选LW11—110技术数据如下表6-3所示： 表6-3 LW11—110技术数据

型号 额定电压KV 额定电流A 额定开断电流KA 额定闭合电流KA 4S动稳定电流KA

LW11-110 110 1600 31.5 80 80 热稳定校验：

则满足热稳定效验。

动稳定校验：ies=80kA＞ish=26.457KA 满足校验要求。 由此可知，所选断路器满足要求。

6.1.5 隔离开关的选择及校验过程如下： ① 额定电压选择：UN≥UNs=110KV ② 额定电流选择：IN＞Imax=826.685A ③ 极限通过电流选择：ies＞ish=26.457KA 选择GW4—110D其技术数据如下表6-4所示： 表6-4 GW4—110D技术数据

型号 额定电压kV 额定电流A 极限通过电流kA 4S热稳定电kA GW4—110D 110 1600 100 25 热稳定校验：It2t> Qk It2t=252×5=3969[（KA）2s] 所以，It2t> Qk满足热稳校验

动稳定校验：ies=100kA＞ish=27.484kA满足校验要求。 由此可知，所选隔离开关各项均满足要求。 6.1.6 35kV断路器的选择 主变断路器的选择与校验 具体选择及校验过程如下：

① 额定电压选择：UN≥UNs=35KV ② 额定电流选择：IN＞Imax=380.159A ③ 开断电流选择：INbr＞I″=20.872KA

选择XGN-40.5(Z)，XGN-40.5(Z)技术参数如下表6-5所示: 表6-5 XGN-40.5(Z)具体参数

型号 额定电压kV 额定电流A 额定开断电流kA 额定闭合电流kA 4S动稳定电流kA XGN-40.5(Z) 35 1250 25 25 63 热稳定校验：It2t> Qk It2t=252×4=2500 [（KA）2S]

满足热稳定效验。

动稳定校验：ies=63kA＞ish=53.224KA满足校验要求。 由此可知，所选断路器满足要.

6.1.7 出线侧隔离开关的选择及校验过程如下:

由上计算可知XGN-40.5(Z)同样满足出线隔离开关的选择。 其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。 由此可知，所选隔离开关各项均满足要求。

7 电流互感器和电压互感器的选择

7.1 电流互感器和电压互感器的选择配置概述

型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20KV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。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。

一次回路电压： （7-1） 一次回路电流： （7-2） 准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

二次负荷： （7-3） 式中， （7-4） （7-5）

动稳定： （7-6） 式中， 是电流互感器动稳定倍数。

热稳定： （7-7） 为电流互感器的1s热稳定倍数。

7.2 220kV、110kV、35kV侧电流互感器的选择 7.2.1 主变220KV侧CT的选择 一次回路电压： 二次回路电流：

根据以上两项，选 户外独立式电流互感器，参数如表7-1所示。 表7-1 LCW-220（4×300/5）参数 型号 额定 电流A 级次 组合 准确

级次 二次负荷 10%倍数 1S热稳定 动稳定 准确等级 0.2

V.A 0.5 1 3 二次 负荷 倍数 倍数 倍数 Ω CLW-220 4×300/5 D/D/0.5 D0.5 1.22 4 1.2 30 60 60 动稳定校验：

满足动稳定要求。 热稳定校验：

满足热稳定要求。

综上所述，所选 满足要求 220KV母联CT：

由于220KV母联与变高220KV侧的运行条件相应，故同样选用型CT。 7.2.2 110KV侧的电流互感器的选择 主变中110KV的CT的选择： 一次回路电压： 二次回路电流：

根据以上两项，选 户外独立式电流互感器，其参数如下表7-2所示： 表7-2 LCWDL-110/（2×600/5）参数 型号 额定

电流A 级次 组合 准确

级次 二次负荷 10%倍数 1S热稳定 动稳定 准确等级 0.2

V.A 0.5 1 3 5P 10P 二次 负荷 倍数 倍数 倍数 Ω V.A LCWDL-110 2×600/5 0.5/D/D 0.5 2 1.2 20 75 135 动稳定校验：

热稳定校验：

满足热稳定性要求

综上所述，所选的电流互感器 满足动热稳定性要求。 110KV母联CT的选择。

母联的工作条件与变中110KVCT应相同，所以同样选择型CT。

7..2.3 35KV主变进线回路CT的选择 一次回路电压：

二次回路电流： 由此得，选LB6-35（5-2000/5）户外独立式电流互感器，其参数如下表7-3所示。

表7-3 LB6-35(5-2000/5)参数表

型号 额定电流A 级次组合 准确级次 10%倍数 1S热稳定 动稳定 负荷 倍数 倍数 倍数

LB6-35（5-2000/5） 5~2000/5 0.5/b1/B2 0.5 1.6 20 40 102 动稳定校验

热稳定校验：

满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器LB6-35（5-2000/5）满足动热稳定性要求 35KV母联CT的选择：

由于35KV母联只在一台主变停运时才有大电流通过，与35KV母线侧电流互感器相同，所以同样选择户LB6-35（5-2000/5）户外独立式电流互感器。 7.3 220kV、110kV、35kV电压互感器的选择 电压互感器的选择和配置应按下列条件：

型式：6～20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35KV～110KV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。 一次电压 、 ， 为电压互感器额定一次线电压。 二次电压：按表5-18所示选用所需二次额定电压

准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置

等设备对准确等级的要求确定，规定如下：

用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。

供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为１级。

用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。 7.3.1 220KV侧母线电压互感器的选择

型式：采用电容式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压：

准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查《电力工程电气设备手册》，选择YD的型号：TYD220/ —0.05。额定变比：

7.3.2 110KV母线设备PT的选择

型式：采用电容式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压：

准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为0.5级。 查《电力工程电气设备手册》，选定YD的型号为：TYD110/ -0.008H 额定变比为：

7.3.3 35KV母线设备电压互感器的选择

型式：采用单项，三绕组，油浸式，户外全密封电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。

电压：额定一次电压：

准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。 查《电力工程电气设备手册》选定PT型号：JDX6-35 额定变比为：

8 导体的选择与校验 导体选择的一般要求：

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和效验。 工作电流：

电晕（对110KV级以上电压的母线）； 动稳定性和机械强度； 热稳定性；

同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。 导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。 一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV及以上高压配电装置一般采用软导线。 8.1 220KV母线选择 这里采用钢芯铝绞线导体

按最大持续工作电流选择查设备手册选LGJ型钢芯铝绞线，其标称截面为800/100 ，长期

允许载流量为1402A。 温度修正系数

热稳定校验。正常运行时导体温度

查发电厂电气部分表C=89，则满足短路时发热的最小导体截面为

满足热稳定要求。

电晕校验： 满足要求。 8.2 110KV母线选择

这里采用钢芯铝绞线导体

按最大持续工作电流选择查设备手册选LGJ型钢芯铝绞线，其标称截面为630/55 ，长期允许载流量为1211A，外径为34.32mm。 温度修正系数

热稳定校验。正常运行时导体温度

查发电厂电气部分表C=90，则满足短路时发热的最小导体截面为

满足热稳定要求。 电晕校验： 满足要求。 8.3 35KV母线

这里采用钢芯铝绞线导体

按最大持续工作电流选择查设备手册选LHBGJ型钢芯铝合金绞线，其标称截面为500 ，长期允许载流量为639A，外径为30.15mm。 温度修正系数

热稳定校验。正常运行时导体温度

查发电厂电气部分表C=87，则满足短路时发热的最小导体截面为 满足热稳定要求。 电晕校验： 满足要求。 9 防雷接地设计 9.1 防雷设计原则

已在输电线路上形成的雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电所的母线上,并对于母线有连接的电气设备构成威胁。在母线上装设避雷器是限制雷电入侵波过电压的主要措施。 三绕组在正常运行时可能存在只有高、中压绕组工作低压绕组开路的情况，这在防雷中带来了需要特别考虑的问题。在三绕组变压器中，若低压绕组开路，则C2很小（仅为其对地电容），静电分量可能危及低压绕组的绝缘，故应采取防雷措施。考虑到静电分量将使低压绕组三相的电位同时升高，故只要在任一相绕组直接出口处装设一个避雷器即可。 9.2 避雷器的选择

9.2.1 220KV侧避雷器的选择和校验：

① 型式选择：根据设计要求选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。 ② 额定电压的选择：

选FCZ-220避雷器，其参数为：

额定电压：220kV；灭弧电压有效值：252kV；工频放电电压有效值：不小于503kV,不大于580kV；冲击放电峰值1.5/20/ 不大于710kV；2/20/ 冲击残压不大于740kV。 灭弧电压校验： 最高工作允许电压：

直接接地： KV，满足要求。 工频放电电压校验： 下限值： KV

上限值： KV＜580KV 上、下限值均满足要求。 残压校验： KV＜740KV，满足要求。

冲击放电电压校验： KV＜710KV，满足要求。 所以，所选FCZ-220 型避雷器满足要求。 9.2.2 110KV侧避雷器的选择和校验 型式选择

根据设计规定选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。 额定电压的选择：

因此选FCZ-110避雷器，其参数为：额定电压：110kV；灭弧电压有效值：126kV；工频放电电压有效值：不小于255kV,不大于290kV；冲击放电峰值1.5/20/ 不大于345kV；2/20/ 冲击残压不大于365kV。 灭弧电压校验：

最高工作允许电压： KV

直接接地： KV，满足要求。 工频放电电压校验： 下限值： KV

上限值： KV＜290KV 上、下限值均满足要求。

残压校验： KV＜365KV，满足要求。

冲击放电电压校验： KV＜345KV，满足要求。 所以，所选FCZ-110 型避雷器满足要求。 9.2.3 35KV侧避雷器的选择和校验

型式选择： 根据设计规定选用FS系列普通阀式避雷器。 额定电压的选择：

因此，选择FZ—35型普通磁吹阀式避雷器，主要技术数据为：额定电压：35kV；灭弧电压有效值：41kV；工频放电电压有效值：不小于82kV,不大于98kV；冲击放电峰值1.5/20/ 不大于134kV；2/20/ 冲击残压不大于148kV。 灭弧电压校验：最高工作允许电压： 直接接地： ，满足要求。 工频放电电压校验 下限值： 上限值：

上、下限值均满足要求。

残压校验： KV＜148KV，满足要求。

冲击放电电压校验： KV＜134KV，满足要求。 故所选FZ—35型普通磁吹阀式避雷器。 9.3 避雷针的配置

9.3.1 避雷针位置的确定：

220kV配电装置的避雷针保护范围计算

进线构架14m,出线构架18.5m,利用进出线构架设置8根等高避雷针。设避雷针的高度为30m。避雷针的各位置分布图如图9-1所示：

rx— 避雷针在hx水平面上的保护半径（m）； h — 避雷针的高度（m）； hx— 被保护物的高度（m）；

ha— 避雷针保护的有效高度（m）；

P — 避雷针高度影响系数，当h≤30m时， P=1。 ⑴ 求单支避雷针的保护范围 当hx＜ h时，

rx=（1.5h-2 hx）=（1.5×30-2×14）×1=17m ⑵ 两针间的保护最低点高度h 按下式计算： ho=h-D/7p

式中 ho—两针间保护最低点的高度（m）； D — 两针间的距离（m）；

#1—#2针：ho12=h-D/7P=30-39/7=24.43m #2—#3针：ho23=h-D/7P=30-52/7=22.57m #3—#4针: ho34=h-D/7P=30-52/7=22.57m #4—#5针: ho45=h-D/7P=30-49.22/7=22.97m #5—#6针: ho56=h-D/7P=30-26/7=26.29m #6—#7针: ho67=h-D/7P=30-39/7=24.43m #7—#8针: ho78=h-D/7P=30-39/7=24.43m #8—#1针: ho81=h-D/7P=30-43.77/7=23.75m #1—#7针：ho17=h-D/7P=30-59.26/7=21.53m

⑶ 两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度bx 按下式计算： 根据当 hx ≥ho/2时，bx =（ho－hx） 当 hx ＜ho/2时，bx =1.5 ho－2 hx 当 D=7 hap时， bx =0

#1—#2针：bx12= (ho12-hx)=24.43-14=10.43m>0 #2—#3针：bx23= (ho23-hx)=22.57-14=8.57m>0 #3—#4针: bx34= (ho34-hx)= 22.57-14=8.57m>0 #4—#5针: bx45= (ho45-hx)= 22.97-14=8.97m>0 #5—#6针: bx56= (h056-hx)= 26.29-14=12.29m>0 #6—#7针: bx67= (ho67-hx)= 24.43-14=10.43m>0 #7—#8针: bx78= (ho78-hx)= 24.43-14=10.43m>0 #8—#1针: bx81= (ho81-hx)= 23.75-14=9.75m>0 #1—#7针：bx17= (ho17-hx)= 21.53-14=7.53m>0

由以上计算可知：在三角形内被保护物最大高度hx水平面上宽度bx>0即全部面积都受到

保护，保护范围满足要求。绘制避雷针保护范围的相关数据如表5-7所示： 表5-7 避雷针保护范围计算结果表 针号 针高（h） m 保护半径（r） m 两针间距（D） m 被保护物 高度（hX） m ha=h-hx

m 保护宽度（bX）

Z1/Z2 30 17 39 14 16 10.43 Z2/Z3 30 17 52 14 16 8.57 Z3/Z4 30 17 52 14 16 8.57 Z4/Z5 30 17 49.22 14 16 8.97 Z5/Z6 30 17 26 14 16 12.29 Z6/Z7 30 17 39 14 16 10.43 Z7/Z8 30 17 39 14 16 10.43 Z8/Z1 30 17 43.77 14 16 9.75 Z1/Z7 30 17 59.26 14 16 7.53 9.3.2 接地设计

随着电力事业的快速发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。然而由于接地网设计考虑不全面、施工不精细、测试不准确等原因，近年来，发生了多起地网引起的事故，有的不仅烧毁了一次设备，而且还通过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用。 9.3.3 接地设计的原则 按接地装置内、外发生接地故障时，经接地装置流入地中的最大短路电流所造成的接地电位升高及地面的电位分布不致于危及人员和设备的安全，将变电站范围的接触电位差和跨步电位差限制在安全值之内的原则，进行本变电站接地装置的设计。

① 由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施;考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3-10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏;应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求,施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。

② 在接地故障电流较大的情况下，为了满足以上要求，还是得把接地电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而应根据工程的具体条件，在满足附加条件要求的情况下，不超过5Ω都是合格的。 10 配电装置的选择及电气总平面布置 10.1 概述

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。 配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。 10.1.1 配电装置类型及应用

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、半高型和高型等。

① 中型配工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装枪修方面积累了比电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方较丰富的经验。

② 半高型配电装置：半高行配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置。半高型配电装置介于高型和中型之间。

③ 高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况： ① 配电装置设在高产农田或地少人多的地区； ② 原有配电装置需要扩速，而场地受到限制； ③ 场地狭窄或需要大量开挖。 10.2 配电装置的确定 10.2.1 电气平面布置

根据变电站假定的进出线方向，设定220KV户外AIS配电装置布置在变电站北侧。根据本方案的远景建设规模，对于220KV和110KV配电装置分别按平行和垂直两种方式进行布置，布置方案参见图18-2电气总平面布置图和图18-3电气总平面布置图。两方式中平面布置卷电压等级分成3块配电装置区域。

平行方案110KV配电装置和220KV配电装置分别布置在站区的南北两侧，

(平行布置)和图18-3电气总平面布置图(垂直布置)。两方式中平面布置均按电压等级分成3块配电装置区域。

平行方案110kv配电装置和220kv配电装置分别布置在站区的南北两侧，中间布置主变压器，35kv配电装置室和主控制楼，无功补偿设备布置在110kv配电装置的东侧。

垂直方案220kv配电装置和110kv配电装置成90 布置，主变压器和35kv配电装置室，无功补偿设备为一个区域，位于220kv配电装置南侧，110kv配电装置西侧，主控制楼位于220kv配电装置南侧的站前区。

10.2.2 220kv和110kv配电装置

220kv和110kv配电装置采用支持管母线中型布置，均采用架空出线方式，所有设备均采用地面布置，在断路器和电流互感器之间设有一条3m宽检修道路，方便安装及检修。220kv出线隔离开关采用水平开启式隔离开关，母线隔离开关布置于母线下方，采用垂直伸缩开启式，有效地减少了占地面积，220kv配电装置纵向尺寸52.8m，间隔宽度13m；110kv配电装置采用大字型结构，母线及出线隔离开关均采用水平开启式隔离开关，110kv配电装置纵向尺寸36.5m，间隔宽度8m。

220kv所有出线的通信及保护按光纤通道方式考虑，仅在A相设有电容式互感器。当为高频载波通道方式时，相应设置三相阻波器和电容式电压互感器。(或A相设为电容式电压互感器，B,C相设为耦合电容器)。由于间隔宽度均为13m，为满足三相组波器悬挂的要求，可限制阻波器外径的制造尺寸。 10.2.3 35kv配电装置

本方案35kv配电装置采用箱型固定开关柜户内双列布置，本方案均按电缆出线考虑。 35kv无功补偿装置按集合式电容器设计，采用干式串联电抗器水平布置。电气总平面中电

容器场地对组装式电容器装置也适用。 10.2.4 电气总平面布置

全站总平面布置以北侧为220kv出线方向（假设），220kv配电装置布置在站区的北侧。 平行布置方案：110kv配电装置布置在站区南侧，朝南架空出线，35kv配电装置布置在站区东侧的35kv配电装置室内；35kv无功补偿装置布置35kv配电装置室的南侧，站区中央布置主变压器。变电站大门设在站区西侧，进站道路和大门均直对主变压器运输道路。主控制楼靠近站区主入口，进站后有较舒畅的感觉。建筑门厅正对进站主道路，不仅便于巡视，生产和管理，且自然形成良好的视觉效果。主控制楼按其不同功能争取最好的朝向和自然通风，在其周围可适当绿化，美化环境。 10.3 站区总布置与交通运输 10.3.1 进站道路

平行布置，垂直布置两方案进站道路均由西引接，路面宽度4.5m进站道路与引接公路相接处转弯半径12m。

10.3.2 竖向布置

站区场地竖向布置采用平坡式，场地设计平均标高各为 0.00m，站区场地坡度在0.5%-1%之间。建筑物室内外高差0.45m。 10.3.3 管沟布置

站区内电缆沟，上下水管，油管布置时按沿道路，建筑物平行布置的原则，从整体出发，统筹规划，在平面与竖向上相互协调，远近结合，间距合理，减少交叉。同时应考虑便于检修和扩建。

场地电缆沟盖板高出地面0.10m（穿越道路时取消沟盖板，改为现浇电缆隧道形式，隧道顶板与道路整体浇筑）。以免场地泥水流入沟内。沟底按0.3%坡度接入排水系统。400mm宽度及以下的电缆支沟在穿越隧道时，采用埋没钢管方式。电缆沟采用砖砌体结构，沟壁内防水砂浆抹面。过道路及电缆沟一侧与路边距离小于1m时采用钢筋混凝土电缆沟。电缆沟的伸缩缝每隔30m左右设置一道。 10.3.4 道路及场地处理

① 站内主道路路面宽4.5m，次干道路面宽3.5m，检修道路面宽3.0m，转弯半径6.0m（主变压器运输道路转弯半径9.0-12m，具体根据运输车辆确定），混凝土路面，城市型或公路性道路。

② 屋外配电装置场地根据需要，凡需进行巡视，操作和检修的设备均布置巡视小道。站内配电装置区内巡视小道宽1.0m-1.5m，有些部分利用电缆沟作为巡视小道，剩余既无设备又无道路和沟道的空地采用草坪进行绿化，以改善站区环境和运行条件。 11 继电保护的配备 变压器继电保护配置

电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置如下： ① 纵联差动保护 ② 非电量保护 ③ 过流保护

为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。 过负荷保护

变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经过时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电

器。

变压器的零序过流保护

对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。 母线保护

母线配置的保护有：母线差动保护。

12 总 结

经过三个多月的时间，我顺利的完成了这次毕业设计。从总体上来说，我对自己的成果还是比较满意的，也基本上达到了老师的要求。这段时间我翻阅了许多的书籍，从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件实际应用的设计。不过由于本人经历、阅历、实际操作能力有限。难免存在一些不近人意的地方，请各位老师指点。

通过本次设计，不仅丰富了我的专业知识，还让我深深体会到了认识事物的过程。从拿到题目，再查阅资料，对题目进行设计、论证、修改到设计的完成。体现了理论联系实际的重要性。更重要的是这次设计让我学会了让自己独立完成一件事情，为将来参加工作做好基础。当然这次设计从开始到结束都离不开王老师的帮助，在此表示谢意 参考文献

[1]电力工业部西北电力设计院编.电力工程电气设备手册（上册）.中国电力出版社。1998年10月

[2]电力工业部西北电力设计院编.电力工程电气设备手册（下册）.中国电力出版社。1998年10月

[3] 宋继成.220—500KV变电所二次接线.中国电力出版社。1996

[4] 电力工业部西北电力设计院编.变电所总布置设计技术规程.中国电力出版社。1996年12月

[5] 电力工业部西北电力设计院编.高压配电装置设计技术规程. 中国电力出版社。1996年12月

[6]电力工业部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册（1 册）.中国电力出版社。1996年6月

[7]电力工业部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册（2 册）.中国电力出版社。1996年6月

[7] 电力工业部西北电力设计院编. 高压配电装置设计技术规程.中国电力出版社。1996年12月

[8]电力工业部西北电力设计院编. 供配电系统设计规范.中国电力出版社。1996年12月 [9] 华中工学院.电力系统继电保护原理与运行[M].中国水利电力出版社。1999 [10] 宋继成.220—500KV变电所二次接线.中国电力出版社。1996

谢 辞

经过几个月的努力奋斗,终于可以顺利的完成大学最后的课题——毕业设计,毕业设计是对大学四年来的努力与付出的总结, 是对本专业所学的知识进行一次系统、集中、全面地复习、总结和完善的过程，随着毕业设计的完成,大学四年也画上了完美的句号。

毕业设计的完成，首先要感谢指导教师王博老师。本次毕业设计从选题到完成，每一步都是在指导老师的指导下完成的，指导老师不辞辛苦的耐心讲解，将渊博的知识传授给每一位同

学，诲人不倦的精神值得我们学习。

王老师指引着毕业设计的前进方向和进度安排，并对毕业设计的初稿进行细致的批阅，指出其中存在的错误以及不足之处，使我对毕业设计的继续进行有着明确的方向，老师的精心的教导使我对毕业设计充满了信心，给予了我无限的动力，他严谨细致的工作态度、一丝不苟的教师作风将会一直影响着我。

在此要感谢我的指导老师王博老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。

附录：

附录一：电气主接线图 附录二：总平面布置图

附录三：110kV出线间隔断面图 附录四：110kV进线间隔断面图 附录五：220kV各间隔断面图