第1章緒論1.1課題研究的背景及意義十四五時(shí)期，我國(guó)將進(jìn)入新的歷史發(fā)展時(shí)期，制造業(yè)將迎來巨大的轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)向更高質(zhì)量的發(fā)展模式。隨著高質(zhì)量的發(fā)展的要求，部分工廠對(duì)電能的質(zhì)量也有了更高的要求，尤其是一些高端制造業(yè)、芯片、集成電路等企業(yè)對(duì)電網(wǎng)的要求非常高，要求電壓不允許波動(dòng)超過很小的百分比，由此可以看出電網(wǎng)的建設(shè)與工業(yè)的發(fā)展乃至國(guó)家的戰(zhàn)略布局有著密切的關(guān)系。但是對(duì)于一些人口較多的區(qū)域，甚至出現(xiàn)了當(dāng)前變電站不能適應(yīng)該地區(qū)未來電力的發(fā)展方向的狀況，所以合理的建造變電站，才能更好的與城市的發(fā)展融為一體。變壓器變壓之后，最后實(shí)現(xiàn)電能的合理化分配，顯示出了變電站在電力網(wǎng)中的舉足輕重的位置。110kV在我國(guó)算是較為常見的處于高壓和低壓之間的區(qū)域變電站，因此該電壓等級(jí)的變電站是高壓和低壓變電站的聯(lián)系樞紐，起著重要的聯(lián)系作用。所以選取最合適的方案建設(shè)110kV變電站，是工程師不得不重視的問題。1.2變電站的歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)由相關(guān)數(shù)據(jù)可知第一座電站是在英國(guó)北部的村落，由附近的湖泊發(fā)電。愛迪生的通用電氣公司建立了世界上第一座公共發(fā)電站，該公司現(xiàn)在也在電氣領(lǐng)域有著獨(dú)一無(wú)二的地位，第一座公共電站通過高架電纜為附近的公共設(shè)備供電。在現(xiàn)代的變電站中，廣泛應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)，它也成為了變電站改革的重要思想?？陀^來看，自動(dòng)化技術(shù)被應(yīng)用于多個(gè)環(huán)節(jié)之中，發(fā)揮了非常好的作用，也取得了非常好的效果，省下了巨大的人力資源。由于電力電子技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)在變電站上面的應(yīng)用，將來的變電站必然會(huì)呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)：（1）更加系統(tǒng)地分析用電市場(chǎng)；（2）變電站智能化保護(hù)更加完美；（3）變電站的自動(dòng)化水平更加綜合；（4）變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)模會(huì)越來越大；1.3變電站的原始資料1.3.1變電站的規(guī)模本次所設(shè)計(jì)的變電所是一個(gè)110kV變電所的一次部分的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)，根據(jù)本地區(qū)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，按照變電站設(shè)計(jì)的規(guī)則，其性質(zhì)定位為地區(qū)變電站。該地區(qū)以企業(yè)為主，根據(jù)規(guī)劃的要求，該地區(qū)應(yīng)定位為II類地區(qū)，對(duì)供電質(zhì)量要求較高。此變電站的建設(shè)應(yīng)當(dāng)盡可能滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，并且保證本地區(qū)供電的質(zhì)量。1.3.2變電站的基本數(shù)據(jù)110kV側(cè)負(fù)荷參數(shù)如下表1-1所示：表1-1110kV側(cè)負(fù)荷參數(shù)用電企業(yè)最大功率值（MW）功率因數(shù)回路數(shù)出線方式航空公司200.92回架空線煤炭集團(tuán)20.50.92回架空線如上所述：110kV側(cè)同時(shí)系數(shù)取0.9，出線采用四回，備用兩回。35kV電壓等級(jí)側(cè)負(fù)荷參數(shù)如下表1-2所示：表1-235kV側(cè)負(fù)荷參數(shù)用電企業(yè)最大功率值（MW）功率因數(shù)回路數(shù)出線方式軍工廠100.92回架空線汽車制造廠50.92回架空線造船企業(yè)40.92回架空線商業(yè)廣場(chǎng)60.91回架空線芯片加工企業(yè)1.50.91回架空線如上所述：35kV側(cè)同時(shí)系數(shù)取0.9，出線采用八回，備用兩回。10kV側(cè)負(fù)荷：裝有一臺(tái)TT-30-6調(diào)相機(jī)和一個(gè)大電抗器，用來補(bǔ)償無(wú)功功率，提高功率因數(shù)。站用負(fù)荷：占站用負(fù)荷的絕大多數(shù)的是照明、動(dòng)力所產(chǎn)生的負(fù)荷，因此在這里只考慮這兩者，負(fù)荷最大值為88.3kVA，功率因數(shù)與同時(shí)系數(shù)都取0.85。1.3.3站址情況該站電壓等級(jí)為110/35/10kV，由兩個(gè)系統(tǒng)共同送電，系統(tǒng)S1的輸電線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=30kM，容抗大致為0.38，容量約為600MVA；系統(tǒng)S2的輸電線長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=20kM，容抗大致為0.45，容量約為800MVA；公共端到變電站的距離為L(zhǎng)3，約為25kM的距離。線路采用型號(hào)為L(zhǎng)GJQ-150的鋼芯鋁輕絞線[1]，如圖1-1所示：圖1-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概況圖1.4本章小結(jié)本章主要介紹了一下變電站的研究背景及意義，變電站的發(fā)展歷史，并對(duì)某一區(qū)域變電站的原始材料的負(fù)荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，以保證接下來確定該變電站所需采用的變壓器的型號(hào)、主接線形式等方式的選擇。負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)對(duì)建造變電站有著重要的意義，因?yàn)闆]有負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)，工程師建造變電站根本無(wú)從下手。最后介紹了該變電站的來電方式，由兩個(gè)系統(tǒng)共同向該變電站送電。

第2章負(fù)荷計(jì)算和變壓器的選擇2.1負(fù)荷計(jì)算2.1.1負(fù)荷計(jì)算的目的負(fù)荷計(jì)算最重要的目的之一就是為了最合理地選擇變壓器，從而使得變電站安全可靠的運(yùn)行。計(jì)算負(fù)荷務(wù)必要有一定的裕度，原因是在不同的生產(chǎn)階段，不同的熟練程度及時(shí)期等條件下，負(fù)荷都不是固定的，所以必須要有一定的裕度。雖說有一定的裕度，但并不是說很大的裕度。如過高的計(jì)算將增加有色金屬的浪費(fèi)，在如今有色金屬有限的情況下，這種做法是非常不妥的，還會(huì)增加初投資。2.1.2負(fù)荷計(jì)算想要順利地選擇主變和站變，首先要對(duì)各電壓等級(jí)側(cè)負(fù)荷的總和進(jìn)行計(jì)算[2]。具體有以下負(fù)荷：站用側(cè)負(fù)荷、10kV以及35kV和110kV側(cè)的負(fù)荷這四部分。只有這樣先計(jì)算負(fù)荷，才可以完成接下來的變壓器選型步驟。所用公式為：（2-1）Kt:同時(shí)系數(shù)，一般取0.85—0.9站用側(cè)負(fù)荷：根據(jù)式（2-1）可知=92.715kVA=0.092MVA35kV電壓等級(jí)側(cè)負(fù)荷：根據(jù)式（2-1）可知=27.825MVA110kV電壓等級(jí)側(cè)負(fù)荷：根據(jù)式（2-1）可知=(42.525+0.092)MVA=42.617MVA2.2變壓器的選擇2.2.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇對(duì)于較為重要的變電站，要裝設(shè)兩臺(tái)甚至更多的主變壓器。這樣子做的目的是為了防止當(dāng)一臺(tái)主變壓器發(fā)生故障時(shí)可能會(huì)發(fā)生中斷供電的現(xiàn)象，造成后面用戶用電中斷供電，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和恐慌。對(duì)于較大的變電所，它可以安裝2-4臺(tái)主變甚至更多，目的是可以減小單臺(tái)變壓器的容量，這樣制造起來也很方便，并且可以起到可靠運(yùn)行的作用。由于該變電站由兩個(gè)系統(tǒng)送電，為了保證下級(jí)用電的可靠性，此處采用2臺(tái)主變壓器。2.2.2主變壓器容量的選擇至少要根據(jù)電網(wǎng)中最大運(yùn)行方式下負(fù)荷的需要和遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃的需要這兩個(gè)方面來綜合考慮選取主變壓器的容量。主變壓器的容量選用的過大或者過小都是不合理的，因?yàn)橹髯儔浩魅萘吭斓奶蟮脑?，建造起來是很不方便的，而且投資也會(huì)增加，運(yùn)行維護(hù)也不方便，設(shè)備并不能充分發(fā)揮能力，造成了浪費(fèi)的現(xiàn)象；倘若主變壓器容量選得過小的話，將會(huì)使主變壓器經(jīng)常性地在過負(fù)荷的條件下運(yùn)作，必然會(huì)影響主變壓器的壽命，對(duì)居民企業(yè)用電造成嚴(yán)重的影響，是更加不可以允許。綜上所述，變壓器的選型一定要合理[3]。對(duì)于一般條件下的區(qū)域性質(zhì)變電站，如果一臺(tái)主變發(fā)生意外停運(yùn)的情況，其他的變壓器的容量務(wù)必要確保全部負(fù)荷的7成到8成左右。綜上所述，這里可以選擇兩臺(tái)容量略大于最大計(jì)算負(fù)荷的變壓器[4]。由上述計(jì)算可以得出，變壓器的視在容量只要大于49.3094即可，因而可選取共兩臺(tái)容量為50MVA的主變，即可達(dá)的要求。2.2.3主變壓器型號(hào)的選擇在需要設(shè)計(jì)擁有三個(gè)電壓等級(jí)的變電站當(dāng)中，首先考慮應(yīng)該采用的是三繞組的變壓器。各電壓等級(jí)側(cè)的具體連接方式列在下表：表2-1各電壓等級(jí)側(cè)的具體連接方式電壓等級(jí)Y/△接地方式110kVY直接接地35kVY經(jīng)消弧線圈接地10kV△不接地由2.2.1小節(jié)的結(jié)論可得到選用的主變的參數(shù)：；;；；。2.2.4站用變壓器的選擇對(duì)于小變電站，可以選取采用一臺(tái)站用變壓器的辦法來站用變電站，但是鑒于本變電站電壓等級(jí)高，因而在這里充分考慮可靠性之后打算采用兩臺(tái)站用變壓器，中性點(diǎn)不接地、暗備用方式運(yùn)行，從而提高站用電的可靠性。由電氣規(guī)則可知，站用變壓器的選用標(biāo)準(zhǔn)：一是要?jiǎng)?wù)必要滿足基本的負(fù)荷要求；二是必須要留下10%左右的空間富裕量，目的為了防止突然增加的站用臨時(shí)負(fù)荷[5]。由上述計(jì)算可以選取的站用變壓器的參數(shù)如下：兩臺(tái)站變，型號(hào)：S9-160/10額定電壓：高壓10土2*2.5%kV，低壓0.4kV阻抗電壓%：4%聯(lián)接組標(biāo)號(hào)：Yyn0空載電流：1.4%空載損耗：0.4kW負(fù)載損耗：2.2kW2.3主接線形式的選擇2.3.1主接線概念電氣主接線是指變電站中的一次設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求用電纜連接起來，表示生產(chǎn)、匯聚和分配電能的電路[6]。2.3.2主接線形式與方案的選取為了滿足電力系統(tǒng)的可靠性、靈活性等問題以及充分全面的考慮，做出以下接線方式。110kV側(cè)：母線采用LGJ-300/110型鋼芯鋁絞線，由于此變電站的負(fù)荷定義為地區(qū)性負(fù)荷，在電力系統(tǒng)中占有重要的地位。對(duì)于電壓較高的變壓器系統(tǒng)比如35kV~220kV的變電站系統(tǒng)當(dāng)中，從可靠性角度來考慮的話大部分都采取雙母線的接線方式，也有部分采用單母線分段接線方式。倘若不準(zhǔn)停電來檢修斷路器的時(shí)候，需要另外設(shè)置旁路母線來連接的接線方式。根據(jù)以上分析，110kV擬設(shè)計(jì)出以下兩種接線方式供選擇。圖3-1單母線分段帶旁路母線接線圖3-2雙母線帶旁路母線接線從技術(shù)難易程度以及經(jīng)濟(jì)性和可靠性上來綜合考慮選用：?jiǎn)文妇€分段帶旁路母線接線更方便，也更加經(jīng)濟(jì)，但不可靠；雙母線帶旁路母線接線更可靠，但投資大，接線復(fù)雜。考慮到此變電站具有較高的可靠性要求，準(zhǔn)備使用雙母線帶旁路母線的接線方式來保證它的可靠性。35kV側(cè)：母線采用LGJ-185矩形鋁絞線，35kV電壓等級(jí)側(cè)一般來說有兩種接線方式，可以使用單母線分段接線或者使用雙母線接線的方式。一般工程師考慮為了盡量在檢修時(shí)不斷電，應(yīng)該增設(shè)旁路母線的接線方式。但是為了檢修時(shí)間盡可能的變得短一些，所以當(dāng)35kV側(cè)在采用雙母線接線時(shí)，應(yīng)該盡量避免搭設(shè)旁路母線。但可以裝設(shè)隔離開關(guān)[7]，因此35kV側(cè)擬設(shè)計(jì)以下兩種接線方式供選擇：圖3-3單母線分段帶旁路母線接線圖3-4雙母線接線從技術(shù)難易程度上來說，單母線分段帶旁路母線接線簡(jiǎn)單清晰、易于發(fā)展，并且投資小，但是可靠性不如雙母線接線，綜合考慮到35kV側(cè)負(fù)荷較多，所以可以選擇的是雙母線接線運(yùn)行。10kV側(cè)：母線采用截面為的鋁母線，該側(cè)的功能較少，可以理解為僅僅用調(diào)相機(jī)來進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，因此可使用較為簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的單母線分段的接線方式，具體的接線形式見下圖：圖3-5單母線分段接線2.4本章小結(jié)第二章主要講述了負(fù)荷的計(jì)算和變壓器的選型以及主接線方式的選擇。首先進(jìn)行了負(fù)荷的計(jì)算，計(jì)算的目的是準(zhǔn)確的選擇變壓器的型號(hào)，變壓器容量選擇的過大或者過小對(duì)變電站的穩(wěn)定運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不良影響。變電所中最重要的設(shè)備就是變壓器了，因此合理的選用它是變電所建設(shè)過程中的地基，有著非常重要的意義。主變壓器選擇完之后按照步驟選了站用變壓器，站用變壓器選擇時(shí)一定要確保10%的富余裕度。最終確定了主變壓器采用兩臺(tái)50MVA的SFSZ9-50000/110三相三繞組變壓器，站用變壓器采用了兩臺(tái)S9-160/10的降壓型變壓器。最后講述的是主接線形式的選取，經(jīng)過對(duì)各電壓等級(jí)測(cè)進(jìn)行一系列的可靠性、簡(jiǎn)便性、實(shí)惠性作為出發(fā)點(diǎn)考慮之后，按照最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，確定了各個(gè)電壓等級(jí)側(cè)的接線類型。第3章短路電流的計(jì)算3.1計(jì)算目的1）確定最好的主接線方案以及限流措施等[8]；2）為了確保供電在短路狀態(tài)下的穩(wěn)定性，并且讓保護(hù)系統(tǒng)正確地實(shí)施保護(hù)動(dòng)作；3）準(zhǔn)確地求出各短路點(diǎn)的電流值，有利于合理且正確地設(shè)置電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)方法，才可以把短路造成的損害降低到最低；4）合理地選擇母線等電氣設(shè)備。3.2計(jì)算步驟1）選擇容量、電壓、電流和電抗參數(shù)的基準(zhǔn)值，計(jì)算供電的系統(tǒng)還有輸電的線路的電抗的標(biāo)幺值，并折算到同一容量下，方便下面的計(jì)算；2）制定此變電站的等值網(wǎng)絡(luò)圖；3）對(duì)各個(gè)電壓等級(jí)都需要選擇一次短路點(diǎn)；4）對(duì)上面所制定的網(wǎng)絡(luò)圖利用串并聯(lián)以及星三角的關(guān)系進(jìn)行等效電路的化簡(jiǎn)，需要把S1、S2這倆系統(tǒng)看成無(wú)窮大，下一步再來求出電流相對(duì)于短路這一點(diǎn)的所謂的轉(zhuǎn)移電抗，繼續(xù)利用轉(zhuǎn)移電抗來求得該短路點(diǎn)的短路電流的標(biāo)幺值與有名值；5）最后一步再使用短路電流的有名值再來求得沖擊值與有效值，短路容量等短路參數(shù)。為了便于計(jì)算，取三相短路的情況下討論。。3.3計(jì)算過程1）系統(tǒng)等值電路圖按兩臺(tái)主變壓器一起運(yùn)行的情況下進(jìn)行短路電流的計(jì)算。圖3-6系統(tǒng)等值電路圖2）計(jì)算所需參數(shù)基準(zhǔn)值：由原始數(shù)據(jù)可以得到電力系統(tǒng)電抗：基準(zhǔn)阻抗：所以有：線路的型號(hào)是，查表可得線路阻抗：故得到：由主變壓器的性能參數(shù)可以計(jì)算出：所以，根據(jù)三繞組變壓器各個(gè)繞組上面的等值電抗標(biāo)幺值計(jì)算結(jié)果如下：由第二章選取的站用變壓器的性能參數(shù)可以求得：由上述求得的各個(gè)元器件的電抗參數(shù)可以將系統(tǒng)的電路圖化簡(jiǎn)成如下圖所示：圖3-7化簡(jiǎn)后的系統(tǒng)等值電路圖3.3.1110kV側(cè)當(dāng)k1點(diǎn)出現(xiàn)三相短路故障時(shí)，也就是所謂短路故障在110kV側(cè)母線上出現(xiàn)的時(shí)候，在這種狀態(tài)下，系統(tǒng)的等值電路圖異常的簡(jiǎn)單，如下所示：圖3-8110kV三相短路電路圖3.3.235kV側(cè)當(dāng)k2點(diǎn)發(fā)生故障導(dǎo)致三相短路時(shí)，也就是所謂的三相短路的情況出現(xiàn)在了35kV側(cè)母線上，在這種情況下，系統(tǒng)的等值電路圖，化簡(jiǎn)成如下所示：圖3-935kV三相短路電路圖3.3.310kV側(cè)當(dāng)k3點(diǎn)發(fā)生突然發(fā)生三相短路時(shí)，也就是所謂的短路狀況出現(xiàn)在了10kV側(cè)母線上，這種情況下，按照串并聯(lián)關(guān)系，系統(tǒng)的等值電路圖，可以化簡(jiǎn)成下圖這種情況：圖3-1010kV三相短路電路圖3.3.40.4kV側(cè)當(dāng)k4點(diǎn)發(fā)生故障導(dǎo)致三相短路時(shí)，也就是所謂的短路點(diǎn)發(fā)生在了0.4kV側(cè)母線上，這種情況下，也很簡(jiǎn)單，也就是在10kV母線后面還有一個(gè)電抗而已，系統(tǒng)的等值電路圖，可以化簡(jiǎn)成下面這種情況：圖3-110.4kV三相短路電路圖3.4本章小結(jié)眾所周知，短路對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的危害是非常大的，而且也會(huì)影響用戶的供電的穩(wěn)定性，甚至破壞電氣設(shè)備。本章主要介紹了短路電流的計(jì)算，其目的是合理的選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)線，在計(jì)算三相短路過程中，不允許一點(diǎn)差錯(cuò)，因?yàn)樯晕⒊霈F(xiàn)一點(diǎn)差錯(cuò)對(duì)供電系統(tǒng)或者變電站來說，可能就是毀滅性的。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，化簡(jiǎn)系統(tǒng)的電路圖非常重要，因?yàn)檫@是計(jì)算短路電流前面的一步，所以一定要進(jìn)行仔細(xì)化簡(jiǎn)，保證化簡(jiǎn)的準(zhǔn)確性才能保證計(jì)算的準(zhǔn)確性。第4章電氣設(shè)備選擇4.1高壓斷路器高壓斷路器，顧名思義，起保護(hù)作用[10]。不管電路工作在何種條件下，它都具備完善的切斷或者閉合電路中的電流的功能。它還也可以通過繼電器等電氣裝置，切斷非正常工作條件下的電流，并且斷路器還具有非常強(qiáng)大的斷流能力和完善的滅弧結(jié)構(gòu)。110kV側(cè)斷路器的選擇：：110kV：：；：按照上述基本參數(shù)以及計(jì)算的數(shù)據(jù)，可以初步選用戶外少油高壓斷路器來試一下，它的固有合閘時(shí)間0.2s，分閘時(shí)間0.04s，全開斷時(shí)間0.07s。5s：；不再另外考慮非周期分量產(chǎn)生的影響，查詢周期分量曲線即可以得到：；；；滿足 綜上，110kV側(cè)擬采用型戶外少油斷路器。35kV側(cè)斷路器的選擇：：35kV：：；：根據(jù)上述計(jì)算出參數(shù)可以初步確定35kV側(cè)可以選用型戶外少油高壓斷路器，固有合閘時(shí)間0.2s，分閘時(shí)間0.04s，全開斷時(shí)間0.07s。5s：；無(wú)需另外考慮非周期分量產(chǎn)生的影響，查詢周期分量曲線可以得到：；；；滿足綜上，35kV側(cè)擬采用型戶外少油斷路器。10kV側(cè)斷路器的選擇： 因?yàn)?0kV側(cè)安裝了一個(gè)電抗器，因此該側(cè)選用戶外真空斷路器。：10kV：，裝了一個(gè)電抗器后，由于大電感的作用，電流不能突變，短路電流被限制在了9.05kA。：：；短路容量：由上述分析，10kV側(cè)擬選用真空斷路器，固有分閘時(shí)間為0.06s。1s：；無(wú)需另外考慮非周期分量產(chǎn)生的影響，查詢周期分量曲線可以得到：；；綜上，10kV側(cè)可以采用ZMD11-12/2500-40A真空斷路器4.2隔離開關(guān)隔離開關(guān)也是一種主要起保護(hù)作用的電氣設(shè)備，具有閉合和切斷小電路電流、隔離電源等功能。但它不具有滅弧能力，這是和斷路器最大的區(qū)別。它僅僅能在無(wú)負(fù)荷電流的狀態(tài)下作用于電路，實(shí)現(xiàn)電路的合、分[11]。110kV側(cè)隔離開關(guān)的選?。海海焊鶕?jù)以上兩項(xiàng)基本數(shù)據(jù)，110kV側(cè)可以初步選用型號(hào)為的隔離開關(guān)：該隔離開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流為50kA；4s熱穩(wěn)定電流有效值為16kA。：；，滿足；：由上述計(jì)算可以明確知道，110kV側(cè)完全可以選用GW4-110型戶外隔離開關(guān)來使用。35kV側(cè)隔離開關(guān)的選取：：：根據(jù)以上兩項(xiàng)基本數(shù)據(jù)，35kV側(cè)可以初步選用型號(hào)為初步選用型號(hào)為的隔離開關(guān)，它的是動(dòng)穩(wěn)定電流64kA，4s熱穩(wěn)定電流有效值是25kA。：；，滿足：由上述計(jì)算可以明確知道，35kV側(cè)完全可以選用型號(hào)為GN16-35/2000的隔離開關(guān)來使用。10kV側(cè)隔離開關(guān)的選?。河捎?0kV側(cè)安裝了一個(gè)電抗器，因此可以選用輕型的戶內(nèi)隔離開關(guān)。：：根據(jù)以上兩項(xiàng)基本數(shù)據(jù)，10kV側(cè)可以初步選擇型號(hào)為的隔離開關(guān)，它的動(dòng)穩(wěn)定電流為40kA，5s熱穩(wěn)定電流有效值為14kA。：；滿足：由上述計(jì)算可以明確知道，10kV側(cè)完全可以選擇GN22Q型的隔離開關(guān)來使用。4.3電流互感器在電力系統(tǒng)中，電流可以大到幾百安培甚至更高，工人直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的，因此必須要采用電流互感器來使用，它可以起到將一次側(cè)這一邊的大電流轉(zhuǎn)化成二次側(cè)這一邊的小電流，然后再和轉(zhuǎn)換系數(shù)一乘，就可以得出一次側(cè)的電流大小，電流互感器在電力系統(tǒng)中起到了電流的大小變換和電氣隔離的作用。110kV側(cè)可以選用或者等六氟化硫型的電流互感器；35kV側(cè)可以選用等型的電流互感器；10kV側(cè)可以選用等電流互感器[12]。110kV側(cè)：：：110kV側(cè)可以初步選擇電流互感器型號(hào)為，參數(shù)如下：（1）；（2）0.5；（3）；（4）；（5）。：；；滿足：；；滿足要求。由上述計(jì)算可以明確知道，110kV側(cè)完全可以選擇LB7-110電流互感器來使用。35kV側(cè)：：：35kV側(cè)可以初步選用電流互感器的型號(hào)是，其參數(shù)如下：（1）；（2）；（3）。：；；滿足：；；滿足要求。由上述計(jì)算可以明確知道，35kV側(cè)完全可以選擇LB6-35電流互感器來使用。10kV側(cè)：：：10kV側(cè)擬初步選用電流互感器的型號(hào)為，其參數(shù)如下：（1）；（2）；（3）；（4）。：；；滿足：；；滿足要求。由上述計(jì)算可以明確知道，10kV側(cè)完全可以選擇LDEB6-10電流互感器來使用。4.4電壓互感器電壓互感器，顧名思義，和電流互感器是很相似的，它具有變換電壓的作用[13]?？梢杂脕頊y(cè)量線路的功率和電壓等參數(shù)，下面對(duì)各電壓等級(jí)側(cè)所使用的電壓互感器的型號(hào)做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹，不再一一贅述：（1）110kV側(cè)1)該側(cè)可以采用電壓互感器來使用。2）110kV出線側(cè)選用，電容式電壓互感器。（2）35kV側(cè)選用電壓互感器的型號(hào)是。（3)10kV側(cè)可以采用JSJW-10電壓互感器。4.5本章小結(jié)短路電流計(jì)算出來之后，需要進(jìn)行基本的電氣設(shè)備的選擇，本章作為短路電流后面的一章，介紹了一些比較基本且常見的電氣設(shè)備的選型，像高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等。它們是是根據(jù)短路電流進(jìn)行校驗(yàn)才選出的。首先介紹了各個(gè)設(shè)備的作用，然后根據(jù)此次變電站提供以及計(jì)算的數(shù)據(jù)來選擇這些常用設(shè)備的型號(hào)，目的是保證該變電站的平穩(wěn)運(yùn)行。第5章變電站的保護(hù)接地與防雷5.1概述任何東西必須要確保安全，包括設(shè)備和人身的安全，變電站也不例外，也是要保護(hù)電氣設(shè)備和人身的安全，這是首要的。保護(hù)接地和防雷是確保穩(wěn)定安全供電的重要措施[14]。5.2變電站的保護(hù)接地5.2.1電流對(duì)人體的危害觸電，廣義來說就是人體的某一部位不小心接觸到了電流，電流通過人體對(duì)人體致使人受傷或者致人死亡的現(xiàn)象。我國(guó)規(guī)定在50Hz頻率的條件下下來說，當(dāng)流過人體的電流大于50mA的情況下，大部分器官包括心臟等主要的生命器官便會(huì)立刻停止跳動(dòng)，嚴(yán)重的情況甚至?xí)l(fā)生生命危險(xiǎn)；流過人體的工頻電流超過0.1A即100mA時(shí)，將很快威脅到人的生命安全，致人死亡。我國(guó)規(guī)定觸電時(shí)間不超過1s的安全工頻電流為30mA[15]。5.2.2接地和接地裝置在變電站乃至整個(gè)電力系統(tǒng)中，為了保護(hù)電氣設(shè)備的正常運(yùn)作，從人體安全的角度作為出發(fā)點(diǎn)來考慮，將設(shè)備的外露導(dǎo)電部分連接到大地上，此過程稱為接地。接地裝置是由接地線和接地極所組成的[16]。當(dāng)電氣設(shè)備外殼不小心帶電時(shí)，與外殼連接的接地線上會(huì)有電流流過，此時(shí)接地電流會(huì)通過接地極向大地作一個(gè)均勻半球狀擴(kuò)散，此電流也被叫做接地電流，此電阻被稱為流散電阻。應(yīng)首先考慮自然接地極，大致有：地下水管道、建筑物和電纜外皮等。近些年來，人工制造的接地極也取得了較好的發(fā)展，包括有：人工混凝土鋼筋等作為接地極，一般情況下采用管形接地體較好，其優(yōu)點(diǎn)概括如下：機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)于其他形狀的接地體來說，它的強(qiáng)度相比而言較高，不易被外物損壞，而且方便用重錘砸入地底，施工簡(jiǎn)單粗暴；當(dāng)我們想要獲得同樣大小的電阻值的情況下，管形接地體比其他形狀的接地體更加省錢；更加容易和接地線連接，工人師傅安裝起來也很方便；很容易加入鹽類溶液，這樣操作可以很方便降低土壤的電阻率；可以很方便地被埋入地下深處，土壤電阻系數(shù)變化較小。一般條件下可以選用2.5m長(zhǎng)、半徑2.5cm的鍍鋅鋼管來作為人工接地極[17]。5.2.3保護(hù)接地IT系統(tǒng)：在IT系統(tǒng)中，代表的是電源端中性點(diǎn)不接地，電氣設(shè)備上的外面露著的導(dǎo)電部分直接用導(dǎo)線接地。這種做法情況下，當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生故障而帶電時(shí)，電流便會(huì)通過人體與接地極這倆路徑流向大地，最重要的是流過人體的電流與接地極的電阻之間成正比關(guān)系。為了限制流過人體電流在安全電流以下，必須使接地極電阻做到盡可能小[18]。TT系統(tǒng)：該種保護(hù)方法中電源端的中性點(diǎn)需要直接用電線接地，并且電氣設(shè)備露著的導(dǎo)電的那一部分也需要直接用導(dǎo)線接地。在這種保護(hù)系統(tǒng)中，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生絕緣損壞，設(shè)備外殼不小心帶電的情況下，只要限制接地電阻的大小，就可以起到保護(hù)的作用。而且是接地電阻越小越好，但是接地電阻做到很小是有一定難度的，特別是在電阻率較高的地方，根本無(wú)法達(dá)到較小的電阻。倘若有人不小心觸到了與中性點(diǎn)連接的導(dǎo)線，顯然是非常危險(xiǎn)的。因此在低壓電網(wǎng)中，一般不采用TT這種保護(hù)接地系統(tǒng)[19]。TN系統(tǒng)：TN系統(tǒng)中，首字母T表示的將電源端的中性點(diǎn)直接和地進(jìn)行連接起來，在正常工作的條件下，用電設(shè)備沒帶電的金屬部分，一般來說可以用中性線N或者可以用保護(hù)線PE來與系統(tǒng)中性點(diǎn)相連接方法來保護(hù)電氣設(shè)備。我們按照保護(hù)線PE和中性線N的排列組合情況，TN系統(tǒng)可以細(xì)分成TN-C、TN-S、TN-C-S這三種系統(tǒng)[20]。TN-C：習(xí)慣被電工稱作三相四線制保護(hù)接地系統(tǒng)，在這種保護(hù)系統(tǒng)中，PE與N是一條公用的線，此線習(xí)慣上又稱為PEN線。使用PEN線與電氣設(shè)備的外殼連接在一起，當(dāng)某一相電纜線絕緣發(fā)生損壞，與用電設(shè)備外殼相連時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的接地電流，從而引起斷路器等保護(hù)電器的動(dòng)作，起到切斷電源的作用。TN-S：習(xí)慣上被電工被叫做三相五線制保護(hù)接地的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有分開使用的中性線N和保護(hù)線PE，即PE線它自己是單獨(dú)接在設(shè)備外殼上面的。此種保護(hù)措施通常應(yīng)用的場(chǎng)所一般來說對(duì)安全要求都比較高。TN-C-S：顧名思義，該保護(hù)接地系統(tǒng)中的接地保護(hù)方式分兩種。有部分是采用PEN線合一的保護(hù)接地方式，剩下的部分是采用N與PE分開的保護(hù)接地方式。5.3防雷保護(hù)5.3.1雷電概述雷擊會(huì)產(chǎn)生非常高的電壓，是大自然常見的一種危害現(xiàn)象，它造成的傷害是非常的強(qiáng)大，小到不起眼的東西被雷擊電壞，大到人被電死，甚至可以大到電壞電力系統(tǒng)，發(fā)電廠，核電廠，軍工企業(yè)等。給國(guó)家?guī)韲?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。采用避雷針、避雷線、避雷帶和避雷器來構(gòu)造防護(hù)網(wǎng)絡(luò)是防止雷擊比較有效也是比較常用的保護(hù)的措施。常用的防雷保護(hù)裝置有接閃器、避雷線、避雷器等[21]。5.3.2防雷裝置防雷保護(hù)裝置是由避雷線、避雷針、保護(hù)間隙、各種避雷器、消弧線圈等設(shè)備所構(gòu)成。避雷針（線）是由接閃器、接地引下線和接地極三個(gè)主要的部分構(gòu)成[22]。鋼管或圓鋼可以制成了避雷針最頂端的一個(gè)重要部件—接閃器，它一般是會(huì)被固定于被保護(hù)的物體上，來接雷擊，然后再通過引下線和埋在地下面的接地極相連接，來向大地泄放雷擊產(chǎn)生的過電流，形成防雷保護(hù)。避雷線又被稱為架空地線，金屬線或者是金屬帶構(gòu)成了它的接閃器，一般情況下它們被安裝在被保護(hù)物體的上方，包圍著被保護(hù)的物體，架空輸電線路上最普遍采用的防雷設(shè)施就是布設(shè)避雷線。它的主要功能是對(duì)架空線路的電纜導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)，防止線路產(chǎn)生過電流損壞線路或者電氣設(shè)備，將雷電引向大地。管式避雷器以及氧化鋅避雷器還有閥式避雷器是現(xiàn)在使用數(shù)前三的避雷器。下面分別介紹一下這三者。管式避雷器：它是由內(nèi)、外部間隙和產(chǎn)氣管三者所形成的保護(hù)裝置。該種避雷器具備制造簡(jiǎn)便、便宜、殘留下來的電壓比較小的優(yōu)良特性，缺點(diǎn)是它的伏秒特性比較陡，在與變壓器的絕緣特性相互配合的時(shí)候不是很方便，另外它在動(dòng)作的時(shí)候會(huì)從管中噴射出不理想電弧和一些氣體來，綜上所述，它一般大都用在戶外的防雷保護(hù)方面，尤其是架空線路。閥式避雷器：它一般是由閥形電阻片和火花間隙在一起串聯(lián)所組成的避雷器。較為突出優(yōu)點(diǎn)是電極間距離較小，所以可以看作電場(chǎng)相對(duì)比較均勻，這是較管式避雷器的優(yōu)點(diǎn)所在，當(dāng)然這也是它的最大優(yōu)點(diǎn)，從而改善了間隙的伏秒特性，可以方便地與變壓器的絕緣相配合。所以在變電站防雷的情況下，通常選擇這種避雷器來進(jìn)行保護(hù)。氧化鋅避雷器：氧化鋅是其閥片的主要組成部分，正是因?yàn)橛辛诉@種材料的避雷器才有了非常好的伏安特性。氧化鋅避雷器在不同電壓下可以轉(zhuǎn)換為不同的電阻，這一點(diǎn)跟電力電子課本上面的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)有一點(diǎn)相似。在50Hz頻率的電壓下，此種避雷器呈現(xiàn)出非常強(qiáng)大的電阻，能非常迅速且有效地抑制了電流增大；當(dāng)電壓超過某一個(gè)數(shù)值時(shí)，也就是遭受到雷擊的情況下，此種避雷器的電阻值又變得很小，因此能很好地泄掉雷擊產(chǎn)生的電流。因?yàn)樗碾娮栊?yīng)擁有非常強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，所以它目前在工程的防雷保護(hù)中得到了非常廣泛應(yīng)用。5.3.3變電站的防雷變電站設(shè)計(jì)防雷的目的是為了確保用戶電正常、保護(hù)變電站的可靠運(yùn)作。一般情況下對(duì)直擊雷進(jìn)行防護(hù)可以采取用避雷針或避雷線的防護(hù)措施。對(duì)輸電線路遭受雷擊狀況下的侵入波進(jìn)行防護(hù)可以采用避雷器[23]。對(duì)直擊雷與線路的侵入波進(jìn)行防護(hù)應(yīng)該考慮以下兩個(gè)方面：反擊和電磁感應(yīng)當(dāng)獨(dú)立的避雷針突然遭受到雷擊的情況下，雷擊產(chǎn)生的過電壓定會(huì)在接閃器上產(chǎn)生非常高的電位，倘若避雷針與附近的電氣設(shè)備距離太小，它們兩者之間便會(huì)產(chǎn)生一種類似于放電的現(xiàn)象，習(xí)慣稱之為反擊。為了抑制這種情況發(fā)生，目前來說一種比較簡(jiǎn)單的方式就是讓避雷針和附近的電氣設(shè)備之間有足夠的安全距離。當(dāng)雷擊中避雷針的情況下，在避雷針的周圍也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化率異常強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可以知道，處于電磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而使得金屬導(dǎo)體帶電，可能會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成損壞甚至報(bào)廢。為了消除這一電磁現(xiàn)象，將相互靠近的金屬導(dǎo)體很好地連接起來，來預(yù)防電磁現(xiàn)象，從而保證變電站設(shè)備的安全運(yùn)行。對(duì)線路侵入雷電沖擊波的防護(hù)當(dāng)變電站附近的輸電線路受到雷擊時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，沖擊波將沿著輸電線路到變電站。電力變壓器非常昂貴，因此合理的選擇避雷器來保護(hù)它，是非常重要的。綜上必須要使選用的避雷器的剩下的殘壓務(wù)必小于電力變壓器的絕緣耐壓所能允許承受的電壓最大值，并且變壓器的伏秒特性下限要明顯高于所選用的避雷器伏秒特性的上限。但是它們的數(shù)值參數(shù)也都要確保務(wù)必要小于沖擊波的最大值參數(shù)，目的是來確保避雷器放電的限制可以限制到侵入波，不至于其產(chǎn)生強(qiáng)大的放電電流，從而來保護(hù)變電站的電氣設(shè)備不受到過電流的傷害。5.4本章小結(jié) 主章主要介紹了變電站的保護(hù)接地與防雷，變電站在電力系統(tǒng)中占有重要的地位，它的故障或者異常的工作狀態(tài)將會(huì)對(duì)整個(gè)區(qū)域的供電可靠性和用戶的生產(chǎn)生活產(chǎn)生重要的影響。因此必須要根裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的保護(hù)接地裝置和防雷保護(hù)裝置，目的是使變電所能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。結(jié)論2020年的11月19日，在第一次與我的指導(dǎo)老師交流畢業(yè)論文的事情?？纪暄?2月末，我開始查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，逐漸地開始了我的畢業(yè)論文寫作，從最開始的迷茫，不知該如何下手，再到慢慢地找到方法，再到對(duì)思路逐漸的清晰明了，最后再到查重降重，整個(gè)過程歷經(jīng)了四個(gè)多月，在這段時(shí)間里，我和老師、同學(xué)以及上一屆的學(xué)長(zhǎng)交流了很多，也收獲了很多。我的論文題目是110kV變電站設(shè)計(jì)，顧名思義，本篇畢業(yè)論文主要進(jìn)行了變電站的一次部分設(shè)計(jì)，整個(gè)寫作步驟大致是從國(guó)內(nèi)外變電站的發(fā)展史開始，然后再對(duì)負(fù)荷資料的統(tǒng)計(jì)，下一步進(jìn)行負(fù)荷的計(jì)算，完成之后下一步就是變壓器的選擇，然后再根據(jù)最合理的條件下進(jìn)行電氣主接線方案的選擇、下一步是三相短路電流的計(jì)算、主要一些電氣設(shè)備的選型、最后進(jìn)行了變電所的保護(hù)接地和防雷保護(hù)等方面是