－VI—1前言1.1論文研究背景1.1.1項(xiàng)目研究背景我國(guó)能源主要集中在北部和西部，而負(fù)荷中心集中在東南沿海地區(qū)，煤炭資源主要集中在山西，華北地區(qū)的煤炭資源更是占到了總量的七成，西南地區(qū)可利用的水資源占全部可利用水資源的67%，我國(guó)超過(guò)八成的可利用風(fēng)能分布在東北、西北和華北這些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū)域，西北地區(qū)擁有全國(guó)光伏總量的60%，由于這些能源充足的地區(qū)都是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，造成了能源生產(chǎn)和消耗的不平衡。這就需要超高壓輸電和特高壓輸電，將剩余的大量能源輸送到經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部沿海地區(qū)[1]。在以此為背景下提出了“西電東送”和“北電南送”的戰(zhàn)略措施,為此便需要建設(shè)大量變電站以保證電網(wǎng)正常運(yùn)行。1.1.2變電站概況本次建設(shè)的變電站電壓等級(jí)為60kV，初步配置為兩臺(tái)10000kVA的主變壓器，變電站有六條出線(xiàn)，其中有一處二類(lèi)負(fù)荷，其它出線(xiàn)的負(fù)荷均為三類(lèi)負(fù)荷；出線(xiàn)的電壓等級(jí)為10kV，本變電站的60kV進(jìn)線(xiàn)配電裝置采用的是戶(hù)外式裝置，變壓器等電氣設(shè)備都放置在戶(hù)外，然后10kV的配電裝置例如開(kāi)關(guān)柜等采用房屋室內(nèi)放置。其中六回出線(xiàn)的負(fù)荷情況如表1-1。表1-1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表線(xiàn)路名稱(chēng)負(fù)荷容量(MW)負(fù)荷級(jí)別A1.53B2.03C1.63D2.22E1.03F1.23總負(fù)荷為9.5MW，功率因數(shù)統(tǒng)一默認(rèn)為0.9。1.1.3變電站建設(shè)必要性電力是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和人們對(duì)幸福的追求，家用電器和家庭生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越多，所以人們需要穩(wěn)定的電力供應(yīng)[2]；本地區(qū)雖然以三類(lèi)負(fù)荷為主，但是仍具備少量二級(jí)負(fù)荷，若不能為二級(jí)負(fù)荷提供穩(wěn)定且優(yōu)質(zhì)的電能，則會(huì)影響到重要企業(yè)的生產(chǎn)秩序或者是學(xué)校的正常教學(xué)工作，進(jìn)而影響了社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為此新建一個(gè)60kV的智能變電站，既能保證現(xiàn)在的供電質(zhì)量，又能為以后電力線(xiàn)路的增長(zhǎng)打下基礎(chǔ)，可以與之前的變電站組成環(huán)網(wǎng)供電，保證了二類(lèi)負(fù)荷的供電可靠性，滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)電能的需求。所以無(wú)論從電網(wǎng)公司角度還是從用戶(hù)角度，在此都需要新建一個(gè)變電站。1.2國(guó)內(nèi)外研究背景1.2.1國(guó)外研究背景20世紀(jì)末期，北美洲爆發(fā)了幾次大停電，美加電網(wǎng)暴露出嚴(yán)重的缺陷所在，急需升級(jí)改造，所以美國(guó)率先提出了智能電網(wǎng)的理念，希望通過(guò)建設(shè)智能穩(wěn)定節(jié)能的現(xiàn)代供電體系，去解決電力系統(tǒng)老化的問(wèn)題。在美國(guó)的影響之下，一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)始了智能電網(wǎng)的建設(shè)，有一些現(xiàn)在世界知名的電氣公司，也為了數(shù)字變電站的建設(shè)制定了很多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中具有代表性的是德國(guó)電力事業(yè)聯(lián)合會(huì)在這一時(shí)期推出數(shù)字式變電站建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)；這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不僅在當(dāng)時(shí)成為了國(guó)際通用的，也在將來(lái)的很多年對(duì)變電站的建設(shè)產(chǎn)生了一定的影響[3]。美國(guó)在2005年為了加快電力系統(tǒng)的建設(shè)，促進(jìn)智能電網(wǎng)的產(chǎn)生，避免電力系統(tǒng)事故，能源部提出了“Grid2030”發(fā)展戰(zhàn)略，在此之后美國(guó)的電力公司加快了建設(shè)智能電網(wǎng)的腳步。在以后的5年內(nèi)，美國(guó)國(guó)家自然基金和電力工程院便開(kāi)始了以智能電網(wǎng)為主題的相關(guān)研究，這大大促進(jìn)了美國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展。1.2.2國(guó)內(nèi)研究背景隨著我國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃的提出，我國(guó)的供電需求量與日俱增，電力系統(tǒng)也急需升級(jí)改造，其中變電站的新建和擴(kuò)容就是一項(xiàng)重要任務(wù)，變電站作為電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)站，所發(fā)揮的作用是不容忽視的。所以說(shuō)電力系統(tǒng)之中的一些老舊變電站急需擴(kuò)容改造，針對(duì)電力薄弱環(huán)節(jié)還需要加快變電站建設(shè)，所以目前國(guó)內(nèi)大力建設(shè)變電站[4]。雖然我國(guó)電網(wǎng)供電人數(shù)和占地面積都位居世界前列，但是隨著電網(wǎng)的不斷升級(jí)改造，我國(guó)電網(wǎng)也展現(xiàn)出大而不強(qiáng)的弊端，一些關(guān)鍵技術(shù)還急需攻克。眾所周知，直流輸電技術(shù)是目前和未來(lái)輸電技術(shù)的發(fā)展方向，直流輸電有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)；而直流輸電中所用到的變流站其中的電力電子器件的制造都掌握在國(guó)外公司的手中[5]。所以我國(guó)電力系統(tǒng)的自主化和完全國(guó)產(chǎn)化還有很長(zhǎng)的一段路需要走，為此，我國(guó)的大量研究人員針對(duì)電力系統(tǒng)現(xiàn)在存在的缺點(diǎn)進(jìn)行了大量的研究，這極大的促進(jìn)了我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。2010年以后，我國(guó)電力事業(yè)的領(lǐng)頭羊國(guó)家電網(wǎng)公司，提出了一項(xiàng)戰(zhàn)略，這就是試點(diǎn)建設(shè)一部分智能變電站，這標(biāo)志著我國(guó)電網(wǎng)正式像智能電網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)型。我國(guó)的電網(wǎng)還提出建設(shè)綠色電網(wǎng)，也就是低碳節(jié)約型電，這是國(guó)家電網(wǎng)公司后又一電網(wǎng)公司提出的戰(zhàn)略。這標(biāo)志著我國(guó)兩大電網(wǎng)公司均步入建設(shè)智能電網(wǎng)的實(shí)質(zhì)階段[6]。我國(guó)的變電站建設(shè)從建設(shè)第一個(gè)開(kāi)始的白手起家，到現(xiàn)在全國(guó)電網(wǎng)的互聯(lián)互通，我國(guó)電力系統(tǒng)從模仿到引領(lǐng)，我國(guó)的兩大電網(wǎng)公司之一的國(guó)家電網(wǎng)公司在2010發(fā)布了6kV~750kV的智能變電站建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)，之后南方電網(wǎng)公司率先為綠色電網(wǎng)的建設(shè)提供了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)程，隨后中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)提出了超過(guò)750kV以上的智能電力的建設(shè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，這就補(bǔ)全了我國(guó)之前智能電網(wǎng)在特高壓領(lǐng)域的空白，至此我國(guó)智能變電站已經(jīng)發(fā)展出覆蓋35kV~1000kV各個(gè)電壓等級(jí)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于提高電能質(zhì)量，保證供電水平，電網(wǎng)的變電環(huán)節(jié)是非常重要的，所以研究國(guó)內(nèi)外的電力現(xiàn)況，做好變電站的設(shè)計(jì)規(guī)劃，對(duì)于我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，有著舉足輕重意義。1.3本論文的主要內(nèi)容利用現(xiàn)有的各種資料，例如中國(guó)知網(wǎng)，維普等數(shù)據(jù)庫(kù)完成論文檢索工作，使用相關(guān)書(shū)籍完成論文理論內(nèi)容儲(chǔ)備。本論文采用文獻(xiàn)資料法，在符合現(xiàn)有變電站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)條例下，查找相關(guān)文獻(xiàn)，確定變電站建設(shè)方案，并進(jìn)行計(jì)算確定變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。本文綜合考慮了地區(qū)負(fù)荷對(duì)變電站的要求，以及地區(qū)負(fù)荷分布和負(fù)荷重要性，規(guī)劃建造60kV變電站一處，60kV變電站主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：（1）首先通過(guò)了解各種論文期刊，掌握論文的框架構(gòu)成；在閱讀相關(guān)電力工程的實(shí)際資料，完成基礎(chǔ)知識(shí)的儲(chǔ)備。（2）其次就是要進(jìn)行變電站的框架搭建，也就是變電站主接線(xiàn)設(shè)計(jì)，為了更好的選擇出適合本變電站建設(shè)的主接線(xiàn)方案，需要詳細(xì)統(tǒng)計(jì)本地區(qū)的總負(fù)荷和負(fù)荷分布情況，然后有了負(fù)荷依據(jù)后根據(jù)負(fù)荷級(jí)別，所需要的可靠性和未來(lái)工作人員執(zhí)行操作的靈活性、方便性，以及未來(lái)長(zhǎng)期的負(fù)荷增長(zhǎng)，進(jìn)行變電站擴(kuò)容的方便性，最后還有經(jīng)濟(jì)性，綜合考慮進(jìn)行規(guī)劃電氣主接線(xiàn)方式。（3）接下來(lái)進(jìn)行變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)本地區(qū)變電站的定位和變電站所帶負(fù)荷量和負(fù)荷的分布來(lái)選擇相關(guān)的電氣設(shè)備，保證供電可靠性選擇變壓器臺(tái)數(shù)、斷路器類(lèi)型、互感器等電氣一次設(shè)備。由于一個(gè)地區(qū)負(fù)荷情況是時(shí)刻波動(dòng)的，未來(lái)更多的用戶(hù)加入到此變電站之中，必然會(huì)增加本變電站的負(fù)荷，為此，我們需要預(yù)估未來(lái)負(fù)荷的漲幅，以確保變電站具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的使用能力。（4）電氣一次的設(shè)備校驗(yàn)：電氣設(shè)備的選擇不僅僅需要選擇計(jì)算，還需要進(jìn)行校驗(yàn)，有了短路計(jì)算的結(jié)果，根據(jù)數(shù)據(jù)選擇電氣設(shè)備的型號(hào)，為了確保電氣設(shè)備的選擇滿(mǎn)足變電站建設(shè)的要求，還需要進(jìn)行電氣設(shè)備的校驗(yàn)計(jì)算。（5）配電裝置設(shè)計(jì)：根據(jù)本變電站建設(shè)的實(shí)際使用情況，我們需要確定60kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)配電裝置設(shè)計(jì)，還需要對(duì)變電站出線(xiàn)的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終完成電氣平面布置圖的繪畫(huà)。（6）電氣二次設(shè)計(jì)：想要安全可靠少維護(hù)的運(yùn)行下去，有很大的原因取決于變電站繼電保護(hù)裝置選擇的好不好，所以根據(jù)相關(guān)要求選擇相關(guān)繼電保護(hù)設(shè)備。（7）防雷接地設(shè)計(jì)：變電站不僅會(huì)受到來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的威脅，變電站的故障也有可能是來(lái)自自然環(huán)境之中的，其中雷電就是其中之一，為了防護(hù)直擊雷選擇避雷針，為了防護(hù)感應(yīng)雷過(guò)電壓選擇避雷器。2變電站電氣一次設(shè)計(jì)為了保證電力生產(chǎn)和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，變電站中裝有各種電氣設(shè)備，其中通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備稱(chēng)為一次設(shè)備。變電站想要平穩(wěn)安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行下去，這離不開(kāi)合適的電氣一次設(shè)備進(jìn)行支持，同時(shí)主變壓器、斷路器、導(dǎo)線(xiàn)等電氣一次設(shè)備的成本也是十分昂貴，通過(guò)計(jì)算選擇出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電氣一次設(shè)備，這對(duì)于降低變電站的建設(shè)成本有著極大的作用。完成了電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)也就是完成了變電站框架的搭建，更方便接下來(lái)開(kāi)展工作。2.1區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷現(xiàn)狀介紹本次建設(shè)的變電站電壓等級(jí)為60kV，初步配置為兩臺(tái)10000kVA的主變壓器，變電站有六條出線(xiàn)，其中有一處二類(lèi)負(fù)荷，其它出線(xiàn)的負(fù)荷均為三類(lèi)負(fù)荷；出線(xiàn)的電壓等級(jí)為10kV。本變電站的60kV進(jìn)線(xiàn)配電裝置采用的是戶(hù)外式裝置，變壓器等電氣設(shè)備都放置在戶(hù)外；然后10kV的配電裝置例如開(kāi)關(guān)柜等采用房屋室內(nèi)放置[7]。2.2電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)電氣一次設(shè)備按照設(shè)計(jì)規(guī)程之中的標(biāo)準(zhǔn)連接方式，依次的連接起來(lái)，形成了母線(xiàn)和出線(xiàn)與進(jìn)線(xiàn)的電氣連接，就是電氣主接線(xiàn)。電氣主接線(xiàn)的圖紙是將斷路器、變壓器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器等一次設(shè)備按照標(biāo)準(zhǔn)的連接方式繪畫(huà)在圖紙當(dāng)中，主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)直接影響到了電力系統(tǒng)的靈活性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性，并且對(duì)一次設(shè)備選擇、繼電保護(hù)配置等方面都有很大的影響，因此電氣主接線(xiàn)必須經(jīng)過(guò)分析辯證，綜合選擇主接線(xiàn)的類(lèi)型。2.2.1電氣主接線(xiàn)的基本要求對(duì)主接線(xiàn)主要有下面三方面的要求：（1）可靠性電力系統(tǒng)最基本的要求就是可靠性，如果沒(méi)有足夠的可靠性那么靈活性和經(jīng)濟(jì)性也無(wú)從談起，停電不僅會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)?lái)人員傷亡，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，停電的經(jīng)濟(jì)損失是實(shí)時(shí)電價(jià)的幾百倍，因此電氣主接線(xiàn)的必須十分可靠。（2）靈活性變電站的工作狀態(tài)是十分復(fù)雜的，也是十分多變的。并不能絕對(duì)人為的干預(yù)變電站的工作狀態(tài)，當(dāng)負(fù)荷進(jìn)行波動(dòng)的時(shí)候或者是電力系統(tǒng)發(fā)生了故障的時(shí)候，變電站就要做出相應(yīng)的調(diào)整措施，所以電氣主接線(xiàn)應(yīng)該適應(yīng)變電站多樣的運(yùn)行狀態(tài)，可以方便運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行操作。操作的方便性，電氣主接線(xiàn)在滿(mǎn)足可靠性的大前提下，盡可能使接線(xiàn)簡(jiǎn)單明了，操作起來(lái)方便快捷，以便于檢修運(yùn)行人員操作，減少學(xué)習(xí)成本，降低操作失誤。調(diào)度的靈活性，眾所周知電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大且復(fù)雜的系統(tǒng)，調(diào)度起來(lái)十分復(fù)雜，電力系統(tǒng)在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)需要檢修維護(hù)之時(shí)，要能簡(jiǎn)單靈活的切換線(xiàn)路的連接方式，也就是更改原有的變電站運(yùn)行方式。在發(fā)生電力系統(tǒng)事故的時(shí)候，可以以最快的速度切除故障設(shè)備，以降低電力系統(tǒng)的損害，不至于過(guò)多的影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和擴(kuò)大停電范圍。擴(kuò)建的靈活性，我國(guó)電力系統(tǒng)正在高速發(fā)展，電能需求量也越來(lái)越大，變電站的主接線(xiàn)形式需要滿(mǎn)足擴(kuò)建的靈活性，這樣才能更好的方便運(yùn)行，也能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性的要求。（3）經(jīng)濟(jì)性變電站建設(shè)的進(jìn)程之中，經(jīng)濟(jì)性和可靠性往往是一對(duì)矛盾體，但是由于電力系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，必須在滿(mǎn)足可靠性的前提下，才能力求經(jīng)濟(jì)。節(jié)省一次投資，主接線(xiàn)應(yīng)該簡(jiǎn)單明了，采取電抗器等設(shè)備去限制短路電流，以減少電氣設(shè)備的使用量，并且由于短路電流變小，也就可也使用更多的輕型電器。占地面積盡量減少，由于土地資源越來(lái)越匱乏，所以應(yīng)該盡量減少占地面積，采用分層式變電站，縮減資金投入。減少站用電，變電站自身耗電也是一筆不小的開(kāi)支，其主要來(lái)源于變壓器，應(yīng)該經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器臺(tái)數(shù)，變壓器型號(hào)，盡可能提高經(jīng)濟(jì)性。2.2.2電氣主接線(xiàn)的基本形式目前電氣主接線(xiàn)主要分為有匯流母線(xiàn)和無(wú)匯流母線(xiàn)兩種類(lèi)型：（1）單母線(xiàn)接線(xiàn)單母線(xiàn)接線(xiàn)顧名思義就是僅有一條母線(xiàn)供電的接線(xiàn)方式，變電站所有設(shè)備僅僅能通過(guò)此條母線(xiàn)獲得電能，因?yàn)橹挥幸粭l母線(xiàn)，所以說(shuō)上級(jí)變電站的所有進(jìn)線(xiàn)必須也只能連接到這條母線(xiàn)之上，而本變電站所有出線(xiàn)也都連接在這里，為了保證變電站的可靠安全運(yùn)行，建設(shè)時(shí)應(yīng)該做到均衡分配各出線(xiàn)的負(fù)荷情況。優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)形式簡(jiǎn)單，清晰明了，工作人員更容易進(jìn)行操作，由于使用的母線(xiàn)數(shù)量較少，從而減少了隔離開(kāi)關(guān)、斷路器等電器設(shè)備的使用，大大提高了經(jīng)濟(jì)性，后期擴(kuò)容也比較方便。缺點(diǎn)：由于僅僅使用一條母線(xiàn)供電，所以供電可靠性比較差，當(dāng)母線(xiàn)檢修之時(shí)變電站所連接的所有設(shè)備都需要停電。（2）單母線(xiàn)分段接線(xiàn)單母線(xiàn)分段接線(xiàn)相比單母線(xiàn)接線(xiàn)僅僅就是將原本的一條母線(xiàn)在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行了分段，也可以說(shuō)成打斷，在分段的位置使用斷路器連接，正是由于使用了分段斷路器，可以使主接線(xiàn)的運(yùn)行方式靈活多樣，比如說(shuō)當(dāng)一側(cè)故障時(shí)不至于全站停電，可以通過(guò)分段斷路器進(jìn)行隔離操作，確保了供電的可靠性，也為變電站的運(yùn)行靈活性提供了可能。并且由于ARD裝置的存在，可以自動(dòng)控制斷路器的開(kāi)斷，這更大大增加了變電站供電的可靠性。優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性比較高，減少了停電范圍，調(diào)度起來(lái)也比較靈活。缺點(diǎn)：對(duì)比較重要的負(fù)荷仍無(wú)法滿(mǎn)足其對(duì)供電可靠性的要求，也就是說(shuō)當(dāng)任意一端母線(xiàn)出現(xiàn)故障，仍會(huì)有50%的范圍發(fā)生停電。（3）雙母線(xiàn)接線(xiàn)雙母線(xiàn)的命名方式是根據(jù)母線(xiàn)的使用數(shù)量來(lái)說(shuō)的，雙母線(xiàn)相對(duì)于單母線(xiàn)就是平行的增加了一條母線(xiàn)，這兩條母線(xiàn)并沒(méi)有主和副的差別，它們是平等存在的，相互補(bǔ)充，相互備用。上一級(jí)變電站的進(jìn)線(xiàn)通過(guò)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的相互配合，可以實(shí)現(xiàn)電源也可以說(shuō)是進(jìn)線(xiàn)在母線(xiàn)之間的無(wú)縫銜接，這就大大的提高了變電站的靈活性，同時(shí)當(dāng)一條母線(xiàn)故障之時(shí)，另一條母線(xiàn)仍然可以保障全站供電。母聯(lián)斷路器是雙母線(xiàn)接線(xiàn)之中的橋梁與紐帶，是兩條母線(xiàn)之間的連接通道。優(yōu)點(diǎn)：可靠性比較高，當(dāng)檢修任意一組母線(xiàn)之時(shí)可以使全站不停電運(yùn)行，調(diào)度靈活性也十分之高，電源和負(fù)荷均可以通過(guò)隔開(kāi)開(kāi)關(guān)的操作去均勻的分配到任意一組母線(xiàn)之上，擴(kuò)建方便，當(dāng)擴(kuò)建線(xiàn)路之時(shí)可以通過(guò)倒閘操作，不至于全站停電。缺點(diǎn)：雙母線(xiàn)接線(xiàn)由于具有兩條母線(xiàn)，所以難免增加電力線(xiàn)纜的使用數(shù)量，由于運(yùn)行方式需要不斷變更，所以斷路器和隔離開(kāi)關(guān)也是必不可少的電氣設(shè)備。（4）雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)是在雙母線(xiàn)的基礎(chǔ)上增加了類(lèi)似于單母線(xiàn)分段接線(xiàn)的分段斷路器，雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)的供電可靠性相對(duì)于之前介紹的幾種接線(xiàn)方式更加的高，但是同時(shí)它的接線(xiàn)工作量和耗材使用量都變得十分巨大，這也大大的增加了成本。優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性比較高，調(diào)度起來(lái)也十分靈活，便于后期擴(kuò)建擴(kuò)容。缺點(diǎn)：倒閘操作復(fù)雜，操作起來(lái)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況，用電設(shè)備也比較多，投資比較大。（5）二分之三斷路器接線(xiàn)有兩組母線(xiàn)，兩組母線(xiàn)之間的任意一條線(xiàn)路都有三臺(tái)斷路器，兩個(gè)出線(xiàn)回路有一臺(tái)斷路器進(jìn)行連接，每回進(jìn)出線(xiàn)都和兩臺(tái)斷路器相連接，在正常工作情況下，兩組母線(xiàn)都投入運(yùn)行，并且同一串的的三臺(tái)斷路器均投入運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行模式多種多樣，并且具有極高的供電可靠性，任何一組母線(xiàn)進(jìn)行檢修之時(shí)都不會(huì)停電，甚至在兩組母線(xiàn)都退出運(yùn)行，也不會(huì)出現(xiàn)全站停電，任何一臺(tái)斷路器退出運(yùn)行進(jìn)行檢修也不會(huì)出線(xiàn)停電的情況，操作方便，倒閘操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)每一串線(xiàn)路都需要使用三臺(tái)斷路器和六臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)，這就造成了接線(xiàn)十分繁瑣，前期施工量巨大，并且極大的提高了成本。2.2.3電氣主接線(xiàn)的選擇電氣主接線(xiàn)方案的確定需要按照任務(wù)的要求進(jìn)行確定，但同時(shí)也要滿(mǎn)足工程實(shí)際的要求，滿(mǎn)足國(guó)家電網(wǎng)公司的相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并同時(shí)考慮到施工的成本問(wèn)題，以及施工的現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題，并且應(yīng)該考慮到未來(lái)的負(fù)荷增長(zhǎng)和技術(shù)人員維護(hù)的簡(jiǎn)易性，多方面綜合考慮。60kV進(jìn)線(xiàn)接線(xiàn)：（1）方案160kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，10kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。接線(xiàn)圖如下2-1所示：圖2-1方案一電氣主接線(xiàn)圖（2）方案260kV側(cè)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，10kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，接線(xiàn)方式如圖2-2所示：圖2-2方案一電氣主接線(xiàn)圖綜合可靠性、經(jīng)濟(jì)性和可擴(kuò)展性對(duì)比如下表2-1所示：表2-1方案對(duì)比表方案一方案二可靠性可靠性相對(duì)比較高，當(dāng)一段母線(xiàn)出現(xiàn)故障，分段斷路器會(huì)將其隔離，能保證可靠性。因?yàn)閱文妇€(xiàn)供電一旦母線(xiàn)出線(xiàn)故障就會(huì)導(dǎo)致所有線(xiàn)路停電，所以可靠性是十分之低的。靈活性靈活性也比較高，可已根據(jù)實(shí)際供電情況確定分段斷路器開(kāi)合情況。由于60kV側(cè)僅僅使用一根母線(xiàn)供電，所以靈活性比較差。經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性比較高，因?yàn)椴](méi)有增加母線(xiàn)數(shù)量，即可靠還沒(méi)有大幅增加成本。線(xiàn)路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用電氣設(shè)備較少，經(jīng)濟(jì)性最高綜合本地區(qū)負(fù)荷情況來(lái)看，本地區(qū)由于含有少量二類(lèi)負(fù)荷，并且為了滿(mǎn)足對(duì)變電站建設(shè)的基本要求，本著可靠性為主，經(jīng)濟(jì)性和靈活性為輔，本變電站建設(shè)方案選擇方案一，便是60kV側(cè)選擇單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，10kV側(cè)也選擇單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，這樣能大大保證供電可靠性，運(yùn)行起來(lái)也比較靈活。本變電站詳細(xì)主接線(xiàn)圖如附錄1所示。2.3主變壓器的選擇在變電站之中，從發(fā)電廠(chǎng)獲取電能輸送到電力系統(tǒng)之中或者是從電力系統(tǒng)之中獲取電能輸送變換給用戶(hù)的電氣設(shè)備稱(chēng)之為變壓器，也是主變壓器。小到變電站本身大到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開(kāi)主變壓器，變壓器的選擇會(huì)影響到本地區(qū)供電的穩(wěn)定性，也會(huì)影響到本變電站的經(jīng)濟(jì)性。主變壓器的選擇不僅要從當(dāng)下的負(fù)荷配置和變電站實(shí)際情況考慮，還需要預(yù)估未來(lái)5~10年的負(fù)荷增長(zhǎng)情況以及功率輸送大小，主變壓器選擇的過(guò)小則會(huì)影響電氣設(shè)備的使用壽命更嚴(yán)重則會(huì)威脅到地區(qū)供電的穩(wěn)定性，主變壓器選擇的過(guò)大則會(huì)造成資源的浪費(fèi)，降低經(jīng)濟(jì)性，所以合適的選擇變電站的主變壓器型號(hào)和臺(tái)數(shù)，不僅能夠帶來(lái)穩(wěn)定的供電，而且還能最大程度的提高經(jīng)濟(jì)性。2.3.1主變壓器容量的選擇主變壓器容量的選擇應(yīng)該滿(mǎn)足負(fù)荷性質(zhì)對(duì)供電的要求，以及未來(lái)5~10年的負(fù)荷增長(zhǎng)預(yù)估。變電站的主變壓器選擇原則應(yīng)該遵循當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)之時(shí)，其余變壓器在過(guò)負(fù)荷允許時(shí)間內(nèi)，滿(mǎn)足一類(lèi)和二類(lèi)負(fù)荷的要求；對(duì)于一般性變電站也就是城鎮(zhèn)變電站，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)之時(shí)，應(yīng)該能滿(mǎn)足所有負(fù)荷容量的70%~80%[8]。本變電站因?yàn)槌袚?dān)著少量二類(lèi)負(fù)荷的供電，所以采用兩主變壓器的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)楸咀冸娬局挥猩倭慷?lèi)負(fù)荷沒(méi)有一類(lèi)負(fù)荷，所以對(duì)于這樣的一般變電站，我們需要在一臺(tái)主變壓器退出運(yùn)行之時(shí)，另一臺(tái)主變能夠承擔(dān)所有負(fù)荷容量的70%~80%。根據(jù)查閱相關(guān)資料，變壓器容量和有功功率之間的關(guān)系可以用以下公式進(jìn)行計(jì)算。 （2-1）式中：S變壓器額定容量，MVA；P電力系統(tǒng)的有功功率，MW；為功率因數(shù)。本文主變壓器容量為10MVA，功率因數(shù)依據(jù)選取。根據(jù)公式2-1計(jì)算，確定主變壓器滿(mǎn)足以下容量范圍要求：所以通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證可以確定主變壓器容量選擇為10MVA是滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的。2.3.2主變壓器相數(shù)的選擇電力系統(tǒng)之中，單相變壓器和三相變壓器都有應(yīng)用，但是從本變電站的自身情況考慮選擇合適的相數(shù)，主變壓器相數(shù)的選擇不僅需要從變電站實(shí)際建設(shè)需要角度出發(fā)，還需要考慮變壓器的制造條件和運(yùn)輸情況的限制，通常根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在350kV以下的變電站，或者是裝機(jī)容量小于300MW的，使用三相變壓器即可。并且為了保證供電可靠性，通過(guò)綜合考慮，三相有載調(diào)壓變壓器更適合本變電站之中使用。2.3.3主變壓器繞組聯(lián)結(jié)組號(hào)和中性點(diǎn)接地形式的選擇眾所周知電力系統(tǒng)之中的電壓是有一個(gè)相位的，而電力系統(tǒng)之中的發(fā)電機(jī)和變壓器這種電氣設(shè)備也是有聯(lián)結(jié)組號(hào)的，為了保證變電站中的變壓器可以投入到系統(tǒng)之中正常運(yùn)行，這就需要保證聯(lián)結(jié)組號(hào)相一致，顯而易見(jiàn)電力系統(tǒng)之中的變壓器只有星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)兩種方式，目前我國(guó)電力系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)方式都是YNd11接線(xiàn)方式。這種接線(xiàn)方式可以限制三次諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響，減少電壓波形的畸變。因?yàn)榻^緣成本隨著電壓等級(jí)的升高直線(xiàn)上升，所以說(shuō)我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)定110kV以上的電壓等級(jí)全部采用中性點(diǎn)直接接地的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，這樣能夠降低絕緣成本，減少電力系統(tǒng)的造價(jià)。所以綜合繞組的絕緣要求、制造成本和變電站整體需要，60kV采用YN接線(xiàn)，同時(shí)為了消除三次諧波對(duì)系統(tǒng)的影響，以及由于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以帶故障運(yùn)行1~2小時(shí)，所以10kV側(cè)采用“d”接線(xiàn)方式，也就是中性點(diǎn)不接地。2.3.4主變壓器參數(shù)的確定變壓器的參數(shù)如下表2-2所示：表2-2變壓器參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)型號(hào)SZ11-10000/60額定容量10000kVA額定電壓比608*1.25%/10.5kV冷卻方式自冷式連接組別YNd-11短路阻抗空載損耗空載電流2.4短路計(jì)算2.4.1短路的概念短路是指系統(tǒng)之中的電氣設(shè)備和導(dǎo)體不經(jīng)過(guò)任何負(fù)載直接相連或者通過(guò)其它導(dǎo)體相連的故障狀態(tài)，短路按照類(lèi)型可以分為相與相之間短路和相與地之間的短路，具體有：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪?、兩相短路、兩相短路接地、三相短路。短路故障發(fā)生時(shí)短路電流的大是難以想象的，會(huì)在一瞬間通過(guò)數(shù)值巨大的電流，同時(shí)產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力和熱量，這對(duì)于電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)是致命的。其中在各種短路類(lèi)型之中，當(dāng)屬在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路危害最大，所以通過(guò)合理的短路計(jì)算，從而進(jìn)行電氣設(shè)備的選型和校驗(yàn)，能夠大大降低短路發(fā)生時(shí)，故障對(duì)電力系統(tǒng)造成的危害。2.4.2短路計(jì)算的目的短路電流對(duì)電力系統(tǒng)的損害是無(wú)法估計(jì)的，所以不能放任它增長(zhǎng)，我們需要根據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果，采用串聯(lián)電抗器等措施，限制短路電路的增長(zhǎng)。斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器和電流互感器等一次設(shè)備需要使用短路計(jì)算所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。繼電保護(hù)的整定計(jì)算需要以短路計(jì)算的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。接地裝置的跨步電壓和接觸電壓也需要用到短路電流。2.4.3短路電流計(jì)算的條件和假設(shè)（1）需要按照電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路故障。（2）電力系統(tǒng)在運(yùn)行之時(shí)三相系統(tǒng)是對(duì)稱(chēng)的。（3）系統(tǒng)之中的原件是線(xiàn)性的，可以應(yīng)用疊加定理。（4）當(dāng)線(xiàn)路超出一定長(zhǎng)度之后，電阻的大小相較于電抗可以忽略不計(jì)。（5）短路時(shí)為金屬性短路，也就是忽略過(guò)渡電阻。（6）忽略變壓器的勵(lì)磁電流等因素。（7）忽略輸電線(xiàn)路的電容因素。2.4.4短路電流計(jì)算過(guò)程設(shè)基準(zhǔn)容量為，基準(zhǔn)電壓通常規(guī)定為各級(jí)電壓的平均值，也就是平均電壓。經(jīng)查閱相關(guān)資料，本變電所的上級(jí)110kV變電站60kV出口處的短路阻抗為0.078，本變電站60kV的進(jìn)線(xiàn)是兩回長(zhǎng)度為15kM的LGJ-150架空線(xiàn)，為了更加準(zhǔn)確的反映出短路的情況，選擇系統(tǒng)運(yùn)行在最大的運(yùn)行方式下：一次電氣設(shè)備標(biāo)幺值計(jì)算公式如下：容量標(biāo)幺值 （2-2）電壓標(biāo)幺值 （2-3）電抗標(biāo)幺值 （2-4）電流的標(biāo)幺值 （2-5）輸電線(xiàn)路電抗標(biāo)幺值的計(jì)算 （2-6）變壓器阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算 （2-7）單條輸電線(xiàn)路的阻抗：?jiǎn)闻_(tái)變壓器的阻抗為：=短路計(jì)算公式如下：短路電流基準(zhǔn)值： （2-8）短路電流有名值： （2-9）短路沖擊電流： （2-10）短路全電流： （2-11）根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析，選擇了6個(gè)最有可能發(fā)生短路故障的點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算。選擇上級(jí)變電站出口處到本變電站60kV進(jìn)口處為第一個(gè)短路點(diǎn)D1。短路等值電路圖如圖2-3所示：圖2-3短路等值電路圖根據(jù)短路等值電路圖，綜合運(yùn)用上述公式進(jìn)行計(jì)算：由此可以得出當(dāng)短路發(fā)生在點(diǎn)D1時(shí)相關(guān)的參數(shù)如下表2-3所示：表2-3計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D10.0780.91611.74429.89118.937選擇60kV側(cè)單母線(xiàn)的第二段處為短路點(diǎn)D2，此時(shí)60kV側(cè)分段斷路器為斷開(kāi)狀態(tài)。短路等值電路圖如圖2-4所示：圖2-4短路等值電路圖根據(jù)短路等值電路圖，綜合運(yùn)用上述公式進(jìn)行計(jì)算：由此可以得出當(dāng)短路發(fā)生在點(diǎn)D2時(shí)相關(guān)的參數(shù)如下表2-4所示：表2-4計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D20.15740.9165.82014.8139.384選擇60kV側(cè)單母線(xiàn)的第二段處為短路點(diǎn)D3，此時(shí)60kV側(cè)分段斷路器為閉合狀態(tài)。短路等值電路圖如圖2-5所示：圖2-5短路等值電路圖根據(jù)短路等值電路圖，綜合運(yùn)用上述公式進(jìn)行計(jì)算：由此可以得出當(dāng)短路發(fā)生在點(diǎn)D3時(shí)相關(guān)的參數(shù)如下表2-5所示：表2-5計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D30.11770.9167.78219.80712.548選擇10kV側(cè)母線(xiàn)的右側(cè)段處為短路點(diǎn)D4，此時(shí)高壓60kV母線(xiàn)側(cè)分段斷路器為斷開(kāi)狀態(tài)，10kV側(cè)母線(xiàn)分段斷路器為斷開(kāi)狀態(tài)。短路等值電路圖如圖2-6所示：圖2-6短路等值電路圖根據(jù)短路等值電路圖，綜合運(yùn)用上述公式進(jìn)行計(jì)算：由此可以得出當(dāng)短路發(fā)生在點(diǎn)D4時(shí)相關(guān)的參數(shù)如下表2-6所示：表2-6計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D41.05745.5005.20113.2388.386選擇10kV側(cè)母線(xiàn)的右側(cè)段處為短路點(diǎn)D5，此時(shí)高壓60kV母線(xiàn)側(cè)分段斷路器為閉合狀態(tài)，10kV側(cè)母線(xiàn)分段斷路器為閉合狀態(tài)。短路等值電路圖如圖2-7所示：圖2-7短路等值電路圖根據(jù)短路等值電路圖，綜合運(yùn)用上述公式進(jìn)行計(jì)算：由此可以得出當(dāng)短路發(fā)生在點(diǎn)D5時(shí)相關(guān)的參數(shù)如下表2-7所示：表2-7計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D50.56775.5009.68824.65815.621選取低壓側(cè)10kV出線(xiàn)為短路點(diǎn)D6，此時(shí)高壓60kV母線(xiàn)側(cè)分段斷路器為閉合狀態(tài)，10kV側(cè)母線(xiàn)分段斷路器為閉合狀態(tài)。短路等值電路圖如圖2-8所示：圖2-8短路等值電路圖根據(jù)短路等值電路圖，綜合運(yùn)用上述公式進(jìn)行計(jì)算：已知10kV出線(xiàn)的長(zhǎng)度為10KM，采用的LGJ-70導(dǎo)線(xiàn)，。由此可以得出當(dāng)短路發(fā)生在點(diǎn)D6時(shí)相關(guān)的參數(shù)如下表2-8所示表2-8計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D64.56775.5001.2043.0641.941綜合以上數(shù)據(jù)D1-D6點(diǎn)的參數(shù)如下表2-9所示：表2-9總計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置基準(zhǔn)電壓（kV）短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D1630.0780.91611.74429.89118.937D2630.15740.9165.82014.8139.384D3630.11770.9167.78219.80712.548D410.51.05745.5005.20113.2388.386D510.50.56775.5009.68824.65815.621D610.54.56775.5001.2043.0641.941可以看出66kV短路電流最大值是當(dāng)D1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，但是由于此點(diǎn)是上級(jí)變電站出口處，并不適合用于本變電站的電氣一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)，故選擇D3點(diǎn)也就是60kV側(cè)短路電流數(shù)值用于一次設(shè)備的選擇，同理，10kV側(cè)選擇D5點(diǎn)，10kV出線(xiàn)繼電保護(hù)選擇D6點(diǎn)。2.5本章小結(jié)本章主要通過(guò)分析負(fù)荷情況和比較不同主接線(xiàn)方案之間的差別，確定了適合本變電站主接線(xiàn)的方案，并且確定了主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，并進(jìn)行了驗(yàn)證，最后進(jìn)行了五個(gè)點(diǎn)的短路計(jì)算，獲得了相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，完成了一次系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)，并為接下來(lái)其它一次設(shè)備的選型提供了數(shù)據(jù)支撐。3其它一次設(shè)備的選型和校驗(yàn)導(dǎo)體和斷路器等電氣設(shè)備的選擇是變電站一次電氣設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之一，作為變電站中大量使用的電氣設(shè)備，對(duì)它們最基本的要求就是能可靠持續(xù)的工作，所以對(duì)電器設(shè)備的選擇是十分嚴(yán)苛的，必須按照正常工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)備選擇后，再按照短路狀態(tài)進(jìn)行設(shè)備校驗(yàn)。3.1高壓電氣設(shè)備的選擇原則電氣設(shè)備的選擇原則應(yīng)該秉持著可靠性為先的大方向，設(shè)備優(yōu)先使用質(zhì)量過(guò)關(guān)、技術(shù)先進(jìn)、維護(hù)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品。要從電氣設(shè)備的性能、使用環(huán)境、成本、對(duì)環(huán)境造成的危害等多個(gè)維度進(jìn)行考慮。不同類(lèi)型的導(dǎo)體和電氣設(shè)備的工作要求各不相同，因此也沒(méi)有一個(gè)可以一勞永逸的選擇方法。電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)是一通百通的，因?yàn)樗鼈兌加幸恍┫嗤男ｒ?yàn)項(xiàng)目，這些校驗(yàn)項(xiàng)目的原理都是類(lèi)似的；僅僅存在一些個(gè)別的電氣設(shè)備需要特殊考慮它們的校驗(yàn)項(xiàng)目[9]。3.2高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的作用高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)都是變電站中重要的一次設(shè)備，高壓斷路器的功能是，在正常工作的運(yùn)行狀態(tài)下切換運(yùn)行方式，進(jìn)行投切設(shè)備，起到控制的作用；在故障狀態(tài)時(shí)，由于斷路器具有強(qiáng)大的滅弧能力，可以開(kāi)合很大的電流，這樣斷路器就又能了將故障部分從電力系統(tǒng)之中剔除。隔離開(kāi)關(guān)由于不帶有滅弧裝置，所以隔離開(kāi)關(guān)不能夠直接切斷或者時(shí)投入負(fù)荷電流和短路電流，只適用于和斷路器相配合起到轉(zhuǎn)換作用。3.3高壓電氣設(shè)備選擇的一般條件每一個(gè)電氣設(shè)備都有它適合工作的動(dòng)作條件，例如額定電壓、額定電流等，這種參數(shù)不需要按照故障狀態(tài)那種特殊情況進(jìn)行考慮，僅僅需要按照正常工作狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算即可。按照短路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)包括短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)和電動(dòng)力校驗(yàn)。3.4高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇3.4.1高壓斷路器種類(lèi)的選擇我國(guó)幅員遼闊，各地的環(huán)境條件不盡相同，為此選擇高壓斷路器種類(lèi)，首先就是需要考慮使用環(huán)境。特別是現(xiàn)在社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)電力的依賴(lài)十分巨大，而且近年來(lái)又常常發(fā)生自然災(zāi)害，所以斷路器進(jìn)行選擇之時(shí)要十分重視自然環(huán)境對(duì)斷路器正常工作的影響。為此電氣設(shè)備制造廠(chǎng)商制造了針對(duì)東北嚴(yán)寒地帶的耐寒?dāng)嗦菲骱歪槍?duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重地區(qū)的抗污染電氣設(shè)備等。SF6斷路器斷路器是使用具有優(yōu)良電氣特性和不可燃的SF6氣體作為斷路器的滅弧介質(zhì)，此種斷路器運(yùn)行穩(wěn)定，不易產(chǎn)生故障，維護(hù)工作量比較小，適用于各種電壓等級(jí)，但是更多的應(yīng)用于超高壓和特高壓領(lǐng)域。真空斷路器顧名思義是利用真高的高介質(zhì)強(qiáng)度進(jìn)行電弧的熄滅，他的主要優(yōu)點(diǎn)時(shí)滅弧時(shí)間十分短、運(yùn)行起來(lái)噪音比較小和使用壽命比較長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于35kV電壓等級(jí)以下，因?yàn)槠淝袛嚯娀r(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，需要和避雷器相配合。斷路器選擇時(shí)主要需要進(jìn)行以下項(xiàng)目的計(jì)算：額定電壓和額定電流高壓斷路器進(jìn)行選擇時(shí)需要滿(mǎn)足 (3-1)式中：為斷路器的額定電壓，kV；為電力系統(tǒng)的額定電壓，kV；為斷路器的額定電流，A；為電力系統(tǒng)的最大負(fù)荷電流，A。開(kāi)斷電流的選擇因?yàn)榇俗冸娬緯r(shí)中小型，所以多采用中、慢速斷路器，開(kāi)斷時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，短路電流的非周期分量大幅度衰減，所以忽略短路電流非周期分量。滿(mǎn)足以下公式即可： (3-2)式中:是斷路器的額定開(kāi)斷電流，A；是其起始次暫態(tài)電流，A。短路關(guān)合電流的選擇斷路器合閘過(guò)長(zhǎng)中，動(dòng)和靜出頭之間未完全接觸之時(shí)，會(huì)有數(shù)值十分巨大的短路電流流過(guò)，斷路器更容易被損壞。因?yàn)樽詣?dòng)重合閘裝置的存在，斷路器在跳閘后仍然會(huì)自動(dòng)重合，所以斷路器需要具有關(guān)合短路電流的能力。需要按照下列公式進(jìn)行校驗(yàn)： (3-3)式中:為斷路器的額定關(guān)合電流，A；為短路電流的最大沖擊值，A。短路動(dòng)穩(wěn)定 (3-4)式中：為斷路器極限通過(guò)的電流峰值，A；為短路電流的最大沖擊值，A。（5）短路熱穩(wěn)定 (3-5)式中：短路電流的熱脈沖和熱效應(yīng)；斷路器t秒熱穩(wěn)定電流，A。3.4.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇（1）額定電壓和額定電流隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇時(shí)需要滿(mǎn)足 （3-6）式中：為隔離開(kāi)關(guān)的額定電壓，kV；為電力系統(tǒng)的額定電壓，kV；為隔離開(kāi)關(guān)的額定電流，A；為電力系統(tǒng)的最大負(fù)荷電流，A。（2）短路動(dòng)穩(wěn)定 （3-7）式中：為隔離開(kāi)關(guān)極限通過(guò)的電流峰值，A；為短路電流的最大沖擊值，A。（3）短路熱穩(wěn)定 （3-8）式中：短路電流的熱脈沖和熱效應(yīng)；隔離開(kāi)關(guān)t秒后熱穩(wěn)定電流[10]。3.4.360kV側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn)變電站60kV側(cè)短路電流計(jì)算數(shù)值如下表3-1所示：表3-1總計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置基準(zhǔn)電壓（kV）短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D1630.0780.91611.74429.89118.937D2630.15740.9165.82014.8139.384D3630.11770.9167.78219.80712.548D410.51.05745.5005.20113.2388.386D510.50.56775.5009.68824.65815.621D610.54.56775.5001.2043.0641.941（1）設(shè)備選擇選擇LW36-72.5/2000斷路器，具體參數(shù)如下表3-2所示：表3-2斷路器參數(shù)表型號(hào)LW36-72.5/2000額定電壓（kV）72.5額定電流（kA）2.0額定短路開(kāi)斷電流（kA）31.5額定短路關(guān)合電流（kA）80額定峰值耐受電流（kA）804秒熱穩(wěn)定電流（kA）31.5全開(kāi)斷時(shí)間（S）0.05（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) （3-9）式中：為短路電流的熱脈沖或是熱效應(yīng)，；為短路電流周期分量的熱效應(yīng)，；為短路電流非周期分量的熱效應(yīng)，。短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間為： （3-10）式中：為后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，S；為斷路器全開(kāi)斷時(shí)間，S。由于所以需要考慮到短路電流非周期分量的熱效應(yīng)。所以通過(guò)校驗(yàn)，此斷路器滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求。（3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式中：為極限狀態(tài)的電流峰值，A；為短路電流的最大沖擊值，A。經(jīng)過(guò)計(jì)算滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算。3.4.410kV側(cè)斷路器的選擇和校驗(yàn)本變電站短路電流計(jì)算數(shù)值如表3-3所示:表3-3總計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)位置基準(zhǔn)電壓（kV）短路阻抗標(biāo)幺值短路電流基準(zhǔn)值（kA）短路電流有名值（kA）短路沖擊電流（kA）短路電流有效值(kA)D1630.0780.91611.74429.89118.937D2630.15740.9165.82014.8139.384D3630.11770.9167.78219.80712.548D410.51.05745.5005.20113.2388.386D510.50.56775.5009.68824.65815.621D610.54.56775.5001.2043.0641.941（1）設(shè)備選擇10kV的配電裝置是KYN28型開(kāi)關(guān)柜，其中內(nèi)置10kV斷路器為VH4-12/1250-31.5。斷路器參數(shù)如表3-4所示：表3-4VH4-12斷路器參數(shù)表型號(hào)VH4-12額定電壓（kV）12額定電流(kA)3.15額定短路開(kāi)斷電流(kA)31.5額定短路關(guān)合電流(kA)80額定峰值耐受電流(kA)804秒熱穩(wěn)定電流(kA)31.5全開(kāi)斷時(shí)間(s)0.05（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間為：由于所以需要考慮到短路電流非周期分量的熱效應(yīng)。所以通過(guò)校驗(yàn)，此斷路器滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求.（2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)經(jīng)過(guò)計(jì)算滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算。3.4.560kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)（1）設(shè)備選擇選擇GWF-72.5DDWⅢ/2000型隔離開(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)關(guān)的具體參數(shù)如下表3-5所示：表3-5隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)表型號(hào)GWF-72.5DDWⅢ/2000額定電壓(kV)72.5額定電流（kA)2.0額定峰值耐受電流（kA)804秒熱穩(wěn)定電流（kA）31.5（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間為：由于所以需要考慮到短路電流非周期分量的熱效應(yīng)。所以通過(guò)校驗(yàn)，此隔離開(kāi)關(guān)滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求。（3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)經(jīng)過(guò)計(jì)算滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算。3.5電壓互感器和電流互感器的選擇互感器有電壓互感器和電流互感器兩種類(lèi)型的，其中電壓互感器是類(lèi)似于變壓器的工作原理，是通過(guò)將電力系統(tǒng)之中的大電壓變換為低電壓，傳遞給測(cè)量?jī)x表，電流互感器是將一次回路之中的大電流改變?yōu)樾‰娏?，這樣就能將一次回路之中的電壓和電流信息傳遞給二次回路，電壓互感器的二次側(cè)電壓為100V、100/V，電流互感器的二次側(cè)電流為5A、1A，這樣的低電壓和小電流不僅能夠保證運(yùn)行維護(hù)人員的生命安全還能夠方便測(cè)量，每一個(gè)互感器的二次側(cè)必須可靠的接地。3.5.1電壓互感器的配置原則電壓互感器如果安裝的環(huán)境是戶(hù)外，那么此種電壓互感器就是戶(hù)外式，如果電壓互感器安裝的地點(diǎn)是房屋室內(nèi)，那么電壓互感器就是室內(nèi)式；按照電壓相數(shù)不同，可以分為三相電壓互感器和單相電壓互感器，其中當(dāng)電壓等級(jí)為35kV以上則只有單相電壓互感器，其中按照不同電壓等級(jí)所使用的絕緣類(lèi)型不同，又可以分為以下幾種形式：（1）6~20kV：電磁式電壓互感器，由于電壓等級(jí)比較低，所以油浸絕緣和樹(shù)脂澆注絕緣都可以。（2）35~110kV：電磁式，本電壓等級(jí)樹(shù)脂澆注絕緣已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求，常常采用油浸絕緣[11]。（3）220kV以上：在容量和準(zhǔn)確都滿(mǎn)足使用需求之時(shí)，電力系統(tǒng)中廣泛使用電容式電壓互感器。當(dāng)確定了電壓互感器的使用地點(diǎn)和原理形式后就可以確定電壓互感器的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目，電壓互感器的校驗(yàn)需要按照以下方法進(jìn)行選擇校驗(yàn);（1）額定電壓的選擇當(dāng)電壓互感器的一次繞組跨接在電力系統(tǒng)的兩條火線(xiàn)之間，那么電壓互感器的測(cè)量的就是電力系統(tǒng)的線(xiàn)電壓，也就是；還有一種連接方式是跨接在火線(xiàn)和中線(xiàn)之間，那么電壓互感器的一次側(cè)電壓就是相電壓，也就是。其中電壓互感器存在一個(gè)輔助繞組，輔助繞組通常接為開(kāi)口三角形，因?yàn)?U0=Ua+Ub+Uc，所以作用是為了測(cè)量系統(tǒng)之中的零序電壓。（2）電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)的選擇變電站建設(shè)之中使用的電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)分為0.2、0.5、1、3、3P、6P級(jí)。電流互感器的使用通常需要和測(cè)量元器件相配合使用，那么電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)選擇也需要和測(cè)量元件相配合，一般來(lái)說(shuō)大于等于測(cè)量元件的準(zhǔn)確度等級(jí)[12]。二次負(fù)荷的校驗(yàn)電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是需要相互配合的，通常需要確定電力系統(tǒng)之中最大相的二次負(fù)荷量，然后獲取電壓互感器所選擇的準(zhǔn)確級(jí)要求的額定容量，進(jìn)行比較，確保電壓互感器的額定容量大于最大相的二次負(fù)荷。經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料最終確定本站60kV側(cè)選用LB-60W3型電容式電壓互感器[13]。3.5.2電流互感器的選擇電流互感器類(lèi)似于電壓互感器，如果安裝使用在戶(hù)外就是屋外式，如果使用在戶(hù)內(nèi)就是屋內(nèi)式，根據(jù)安裝方式可以分為：支持式、裝入式和穿墻式。其中由于一次繞組匝數(shù)的多少，又可以分為單匝（LD)、多匝（LF）和母線(xiàn)式（LM）。電流互感器的選擇項(xiàng)目有以下種類(lèi)：額定電壓的選擇： （3-11）式中：電流互感器的額定電壓，V；電力系統(tǒng)線(xiàn)路的額定電壓，V。額定電流的選擇 （3-12）式中：電流互感器的額定電流，A；回路正常負(fù)荷最大電流，A。小電流側(cè)的電流通常為5A或者是1A。準(zhǔn)確級(jí)的選擇電流互感器使用的場(chǎng)景不同和要求的誤差高低不同，所需要的準(zhǔn)確度等級(jí)也不相同，準(zhǔn)確級(jí)可以分為0.2、0.5、1、3、T和TP級(jí)。電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)和電流和互感器一樣，都不應(yīng)該低于測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)，電流互感器如果是用在電能計(jì)算這種要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)所，準(zhǔn)確級(jí)應(yīng)該不低于0.5級(jí)，如果是用于平常變電站運(yùn)行維護(hù)監(jiān)視的電流互感器，通常準(zhǔn)確度級(jí)別是不能夠低于1級(jí)的；如果是用于粗略計(jì)算，準(zhǔn)確度用3級(jí)別即可[14]。60kV側(cè)電流互感器的選擇根據(jù)電流互感器選擇的要求，其一次額定電流應(yīng)該比回路正常工作電流大左右，所以依據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，電流互感器的具體參數(shù)如下表3-6所示：表3-6電流互感器參數(shù)表型號(hào)額定電流（A）級(jí)次組合準(zhǔn)確等級(jí)二次負(fù)荷(）熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)LCWB-602400/5P/P/P/0.5PPP0.51.231.580LA-10400/50.5/30.530.675135熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式如下： （3-13）式中：：t秒的熱穩(wěn)定倍數(shù)；t：熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算時(shí)間，S；：短路電流的熱效應(yīng)，；：額定電流，A。由本文短路計(jì)算所獲得的數(shù)據(jù)可知，60kV側(cè)的短路電流熱效應(yīng)為：由于所以60kV電流互感器滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。10kV側(cè)的短路電流熱效應(yīng)為：由于所以10kV電流互感器滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要校驗(yàn)。電流互感器內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) （3-14）式中：：動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)；：短路沖擊電流的瞬時(shí)值，kA；：一次繞組額定電流，A。60kV側(cè)：由于所以60kV側(cè)的電流互感器通過(guò)內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。10kV側(cè)：由于所以10kV側(cè)的電流互感器通過(guò)內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) （3-15）式中：：相與相之間的距離，cm；：短路沖擊電流的瞬時(shí)值，kA；:出線(xiàn)端部至距離最短母線(xiàn)支柱絕緣子的距離，cm。60kV側(cè)電流互感器外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：其中，因?yàn)椋核?0kV側(cè)電流互感器滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)要求。10kV側(cè)電流互感器外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)椋核?0kV側(cè)電流互感器滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)要求。3.6導(dǎo)線(xiàn)的選擇和校驗(yàn)載流導(dǎo)體通常有銅和鋁兩種導(dǎo)電材料制成，鋁的經(jīng)濟(jì)性比較好，所以一般首選鋁或者鋁合金導(dǎo)體，但是當(dāng)某些特殊情況導(dǎo)致無(wú)法使用之時(shí)，則是使用銅導(dǎo)體。導(dǎo)體根據(jù)其本身的硬度大小可以分為硬導(dǎo)體和軟導(dǎo)線(xiàn)兩種類(lèi)型，我們生活中常見(jiàn)的矩形導(dǎo)體、槽形導(dǎo)體、管形導(dǎo)體都屬于是硬導(dǎo)體的種類(lèi)；軟導(dǎo)線(xiàn)相對(duì)容易彎折，我們通常使用的是鋼芯鋁絞線(xiàn)。下面使用兩種方案進(jìn)行比對(duì)選擇導(dǎo)體：根據(jù)導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇匯流母線(xiàn)和導(dǎo)體長(zhǎng)度通常在20m以下的： （3-16）式中：：在隨便的溫度、不同的環(huán)境和多種多樣的安裝方式下，長(zhǎng)期允許的載流量，A；：導(dǎo)體長(zhǎng)期工作電流，A。（2）按照經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇配電裝置的匯流母線(xiàn)，其次是全年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)比較大和母線(xiàn)長(zhǎng)度大于了20m最后是傳輸容量比較大的回路。 （3-17）式中：：經(jīng)濟(jì)截面，；：通過(guò)導(dǎo)體的長(zhǎng)時(shí)間工作電流，A；：經(jīng)濟(jì)電流密度。因?yàn)楸咀冸娬境袚?dān)少量二級(jí)負(fù)荷，所以經(jīng)過(guò)查閱《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》和推算，本變電站年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為，所以導(dǎo)體的選擇需要按照經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇。3.6.160kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)：經(jīng)過(guò)查表可知當(dāng)，鋼芯鋁絞線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)電流密度為。通過(guò)導(dǎo)體的回路持續(xù)工作電流：經(jīng)查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，按照最高允許溫度為+70℃，當(dāng)?shù)丨h(huán)境最高溫度為+35℃，修正系數(shù)K=0.88。所以60kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)選擇LGJ-150型軟導(dǎo)線(xiàn)，集體參數(shù)如下表3-7所示：表3-766kV導(dǎo)線(xiàn)參數(shù)表電壓等級(jí)導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)經(jīng)濟(jì)電流（A）經(jīng)濟(jì)輸送能力(MW)最大允許電流(A)最大輸送能力(MW)66kVLGJ-15015013.744540.73.6.210kV系統(tǒng)：10kV側(cè)進(jìn)線(xiàn)的電流顯然要比10kV出線(xiàn)大，所以進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)側(cè)使用同一種導(dǎo)體即可。通過(guò)導(dǎo)體的回路持續(xù)工作電流：經(jīng)查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，按照最高允許溫度為+70℃，當(dāng)?shù)丨h(huán)境最高溫度為+35℃，修正系數(shù)K=0.88。經(jīng)查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》333頁(yè)表，可得知矩形導(dǎo)體636.8平放，持續(xù)工作的條件下允許載流量為910A。所以10kV進(jìn)出線(xiàn)選擇LMY-636.8。3.6.3導(dǎo)線(xiàn)的校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式如下： （3-18）式中：C：熱穩(wěn)定系數(shù)；：短路電流熱效應(yīng)，。60kV側(cè)：所以60kV側(cè)導(dǎo)線(xiàn)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)通過(guò)。10kV側(cè):所以10kV側(cè)熱穩(wěn)定校驗(yàn)通過(guò)。3.7無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇與確定在電力系統(tǒng)之中，電壓和電流之間的角度稱(chēng)之為功率因數(shù)角，而這個(gè)角度的余弦值，便是功率因數(shù)，它也等于視在功率分之有功功率，即。功率因數(shù)的大小和電路整體呈容性還是感性有關(guān)，當(dāng)電路整體呈感性時(shí)，功率因數(shù)小于1，功率因數(shù)可以用來(lái)體現(xiàn)電氣設(shè)備效率利用的高低，功率因數(shù)越低，用來(lái)交換的無(wú)功功率就越多，從而導(dǎo)致有功功率下降，設(shè)備的利用率降低了，供電的經(jīng)濟(jì)性也大大下降。在電力系統(tǒng)之中有一些措施可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，從而提高功率因數(shù)，如不進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，電力系統(tǒng)之中會(huì)出現(xiàn)無(wú)功功率的缺額，因?yàn)闊o(wú)功功率決定了電力系統(tǒng)之中的電壓大小，從而系統(tǒng)之中的電壓會(huì)低于額定值，電力系統(tǒng)之中的電能損耗增大，更嚴(yán)重的會(huì)使電力系統(tǒng)出現(xiàn)大面積停電，甚至?xí)霈F(xiàn)電力系統(tǒng)的解列。變電站建設(shè)過(guò)程中，不可或缺的就包括無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)，這是具有舉足輕重地位的。3.7.1無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇胧?）并聯(lián)電力電容器組（2）使用可控硅投切電容器（3）采用可控硅靜止無(wú)功補(bǔ)償器（4）同步調(diào)相機(jī)過(guò)勵(lì)運(yùn)行我國(guó)無(wú)功補(bǔ)償通常采用就地補(bǔ)償，并且因?yàn)楸咀冸娬镜亩ㄎ皇浅擎?zhèn)變電站，所以本變電站選擇在10kV側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器的方式。3.7.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)變電站建設(shè)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘坑辛艘?guī)定，無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘坎粦?yīng)該過(guò)大，也不應(yīng)該過(guò)小，60kV變電站裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的標(biāo)準(zhǔn)是主變壓器容量的10%~30%，前文中已經(jīng)確定了中主變壓器的容量為10MVA，所以無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘糠謩e為1.5Mvar。由于低壓側(cè)被分段斷路器隔離成了兩條母線(xiàn)，所以說(shuō)，無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)該分別放置。3.8站用變壓器的選擇變電站變壓器的選擇主要是變電站用工作變壓器和變電站啟動(dòng)備用變壓器，站用變壓器承擔(dān)了主控室、開(kāi)關(guān)柜和各種電源等的供電，為了正確選擇變電站站用變壓器的容量，不僅僅需要統(tǒng)計(jì)變壓器實(shí)際所連接電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)和容量，還需要考慮電氣設(shè)備是工作還是備用，是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作還是間斷運(yùn)行。所以為了科學(xué)準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)出本變電站站用負(fù)荷的多少，需要從時(shí)間角度進(jìn)行考慮，全站負(fù)荷情況統(tǒng)計(jì)如下表3-8所示：表3-8變電站設(shè)備統(tǒng)計(jì)表序號(hào)負(fù)荷名稱(chēng)額定容量安裝臺(tái)數(shù)換算系數(shù)臺(tái)數(shù)安裝臺(tái)數(shù)運(yùn)行容量安裝容量運(yùn)行1主控室0.6010.85110.600.512空調(diào)4111144310kV開(kāi)關(guān)柜加熱器電源0.326126267.87.84軸流風(fēng)機(jī)0.6020.85221.21.02566kV檢修動(dòng)力620.85221210.2610kV檢修動(dòng)力620.85221210.27微機(jī)電源51111558綜合自動(dòng)化電源510.851154.259有載開(kāi)關(guān)電源64144242410充電機(jī)電源320.852265.111潛水泵1010.8511108.512通信電源410.851143.413濾油機(jī)4414416161410kV開(kāi)關(guān)柜0.5240.5242412615站用照明2011112020變電站站用電計(jì)算容量為：由變電站站用電計(jì)算容量可知本變電站站用變壓器容量選擇150kVA[15]。3.9本章小結(jié)本章主要是為了變電站的一次電氣設(shè)備進(jìn)行選擇和校驗(yàn)，通過(guò)前一章獲得的各種數(shù)據(jù)，選擇了適合本變電站建設(shè)的各種電氣設(shè)備，并且為了保證適合本變電站運(yùn)行的需求，所以進(jìn)行了校驗(yàn)。并且根據(jù)選擇的電氣設(shè)備，繪畫(huà)了電氣平面布置圖，電氣平面布置圖如附錄2所示。4變電站繼電保護(hù)的配置4.1繼電保護(hù)電能是一種特殊的商品，電能的發(fā)出量和消耗量需要時(shí)時(shí)刻刻的保持平衡，并且滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)電能的質(zhì)量要求，由于電力線(xiàn)路的長(zhǎng)度十分巨大，并且早晚春秋負(fù)荷波動(dòng)較大，并且難免會(huì)出現(xiàn)電氣設(shè)備的故障，更嚴(yán)重的情況會(huì)出現(xiàn)短路和斷線(xiàn)故障，所以根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的不同將電力系統(tǒng)分為了三種情況，分別為正常運(yùn)行狀態(tài)、不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生故障之時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流和電弧，會(huì)損壞電氣設(shè)備，由于短路電流十分巨大，所以當(dāng)短路電流通過(guò)正常設(shè)備的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，也會(huì)損壞設(shè)備，同時(shí)當(dāng)變電站發(fā)生故障之時(shí)，會(huì)造成供電區(qū)域的停電，所以此時(shí)繼電保護(hù)和自動(dòng)重合閘裝置的存在就十分重要了。4.1.1繼電保護(hù)裝置任務(wù)繼電保護(hù)裝置，就是通過(guò)一些自動(dòng)化裝置去監(jiān)測(cè)電力線(xiàn)路的不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)電力線(xiàn)路出現(xiàn)了不正常的現(xiàn)象，則會(huì)發(fā)出信號(hào)通知運(yùn)行維護(hù)人員或者是動(dòng)作于斷路器裝置，使其跳閘。繼電保護(hù)裝置在電力線(xiàn)路發(fā)生故障之時(shí)，會(huì)迅速、自動(dòng)、靈敏的將故障的電氣設(shè)備從電力系統(tǒng)之中剔除，然后自動(dòng)重合閘動(dòng)作，使沒(méi)有發(fā)生故障的區(qū)域盡快恢復(fù)供電。電力系統(tǒng)之中不僅有故障狀態(tài)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)不同于正常工作狀態(tài)的異常狀態(tài)，這是繼電保護(hù)的作用就是發(fā)出信號(hào)，或者是動(dòng)作于斷路器跳閘。4.1.2繼電保護(hù)的基本要求（1）選擇性當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障之時(shí)，怎么區(qū)分正常原件和故障原件是繼電保護(hù)裝置需要解決的首要問(wèn)題，這也就是繼電保護(hù)的選擇性。（2）速動(dòng)性電力線(xiàn)路的狀態(tài)可謂是無(wú)時(shí)無(wú)刻都在變化，電力系統(tǒng)發(fā)生故障之時(shí)，以最快的速度將故障元件從電力系統(tǒng)之中剔除，則能最大程度的減少電力系統(tǒng)的損失，也有利于迅速恢復(fù)供電。（3）靈敏性靈敏性說(shuō)的使當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障之時(shí)，繼電保護(hù)裝置能否感受到故障點(diǎn)的電氣量發(fā)生的改變，對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)的故障能夠正確動(dòng)作，為了衡量保護(hù)裝置的靈敏性，我們使用靈敏系數(shù)來(lái)表示。（4）可靠性因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)發(fā)生故障之時(shí)并不是僅僅發(fā)生在繼電保護(hù)整定的范圍之內(nèi)的，也有可能發(fā)生在整定范圍的外側(cè)，這對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性就提出了要求。我們不僅需要讓繼電保護(hù)裝置可靠動(dòng)作，有的時(shí)候也需要讓它可靠的不動(dòng)作[16]。4.2變壓器保護(hù)電力變壓器的地位在變電站中是十分之高的，如果變電站主變壓器發(fā)生了故障將會(huì)影響部分負(fù)荷的正常供電，如果嚴(yán)重，則會(huì)造成全站停電，所以變壓器一般裝設(shè)可靠性高、性能好的多套繼電保護(hù)設(shè)備。瓦斯保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和電流速斷保護(hù)都是可以作為變壓器主保護(hù)的保護(hù)類(lèi)型。后備保護(hù)通常使用零序保護(hù)同時(shí)對(duì)于一些特殊工作環(huán)境下或者是提出了特殊要求的變壓器還需要裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)和過(guò)勵(lì)磁保護(hù)[17]。4.2.1變壓器的瓦斯保護(hù)變壓器油是電力變壓器之中用來(lái)充當(dāng)散熱介質(zhì)的，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障之時(shí)，由于故障點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生大電流，電流變大了進(jìn)而導(dǎo)致熱量升高，變壓器油由于受熱便會(huì)分解放出以瓦斯為主的氣體，由于變壓器箱體相對(duì)密封，而又恰恰產(chǎn)生了大量的氣體，所以變壓器箱體內(nèi)部的壓力大大增加，于是變壓器油便會(huì)從箱體內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)管壓回到油枕之中。這種反映變壓器箱體內(nèi)部故障的以瓦斯氣體為特征的繼電保護(hù)方式稱(chēng)為瓦斯保護(hù)[18]。變壓器瓦斯保護(hù)原理圖如圖4-1所示：圖4-1變壓器瓦斯保護(hù)原理圖主變壓器瓦斯保護(hù)的整定;當(dāng)主變壓器發(fā)生故障之后，產(chǎn)生的氣體體積為250~300cm3的情況下，輕瓦斯動(dòng)作于發(fā)生信號(hào)，當(dāng)產(chǎn)生了大量氣體流速達(dá)到了0.7~1.2m/s[19]，瓦斯保護(hù)便會(huì)通過(guò)控制回進(jìn)而使斷路器跳閘。4.2.2主變壓器的過(guò)電流保護(hù)當(dāng)主變壓器的負(fù)荷側(cè)也就是低壓側(cè)發(fā)生了短路故障之后，母線(xiàn)之中會(huì)出現(xiàn)很大的短路電流，這個(gè)短路電流就會(huì)通過(guò)主變壓器，產(chǎn)生變壓器過(guò)電流，所以主變壓器過(guò)電流保護(hù)應(yīng)運(yùn)而生，過(guò)電流保護(hù)使用時(shí)一般和保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的變壓器瓦斯保護(hù)相配合使用，構(gòu)成主保護(hù)。過(guò)電流保護(hù)整定要求如下： （4-1）式中：，可靠系數(shù)一般取1.1~1.2；，繼電器返回系數(shù)；，主變壓器額定條件下最大電流，A。4.2.3變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)各安裝了一個(gè)電流互感器，兩個(gè)電流互感器同時(shí)接入到一個(gè)差動(dòng)回路之中，如果變壓器此時(shí)沒(méi)有發(fā)生故障，差動(dòng)回路之中的負(fù)責(zé)比較的差動(dòng)繼電器就會(huì)等于零，繼電保護(hù)不會(huì)動(dòng)作；反之，差動(dòng)繼電器感知到本回路之中的電流不為零，此時(shí)繼電保護(hù)動(dòng)作，促使斷路器跳閘，將變壓器從電力系統(tǒng)之中去除。但是為了防止繼電保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作，變壓器兩側(cè)電流互感器的選擇需要嚴(yán)格匹配，這樣才能使差動(dòng)繼電器的電流為零。變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理如圖4-2所示：圖4-2變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理圖并且由于本變電站所使用的變壓器是Yd11接線(xiàn)，在正常運(yùn)行的時(shí)候，三角形側(cè)電流會(huì)比星形側(cè)超前，所以即便是兩側(cè)電流大小相同，那么兩側(cè)的電流仍然是存在是存在著相位差，會(huì)造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作；所以一般將變壓器的星形側(cè)，互感器進(jìn)行三角形接線(xiàn)，在變壓器的三角形側(cè)，將電流互感器接為星形[20]。所以變比更改為： （4-2）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算：（1）避開(kāi)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外部短路時(shí)的最大不平衡電流 （4-3）式中：；，外部短路故障的最大不平衡電流，A。 （4-4）式中：，非周期分量影響系數(shù)，取1.5~2.0；，同型號(hào)系數(shù)，相同取0.5，不同取1；，有載調(diào)壓引起的相對(duì)誤差；，計(jì)算變比和實(shí)際變比不同引起的誤差。 （4-5）動(dòng)作電流整定：（2）躲開(kāi)變壓器的最大勵(lì)磁涌流 （4-6）式中：可靠系數(shù)，1.3；勵(lì)磁涌流最大倍數(shù)，6；，變壓器額定電流，A。因?yàn)樗宰儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流為4.2.3變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)由于變電站所連接的負(fù)載都是隨機(jī)變化的，所以負(fù)荷情況每一時(shí)刻都在進(jìn)行波動(dòng)，這就難免會(huì)有超出變壓器額定負(fù)荷的情況，所以為了保護(hù)變壓器，我們一般都裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)，由于過(guò)負(fù)荷不太可能出線(xiàn)一相過(guò)負(fù)荷，都是對(duì)稱(chēng)的，所以繼電保護(hù)裝置無(wú)需三相都裝設(shè)，僅僅設(shè)置一相即可，通常來(lái)講對(duì)于雙繞組變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)都設(shè)置在電源側(cè)，而本文也正是雙繞組變壓器。過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算：變壓器過(guò)電流保護(hù)應(yīng)該比變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)的時(shí)限短，一般為10s。4.360kV線(xiàn)路保護(hù)本線(xiàn)路的進(jìn)線(xiàn)是由上級(jí)變電站輸出60kV出線(xiàn)，連接到本變電站的，由于繼電保護(hù)裝置通常設(shè)置在線(xiàn)路的首端，這樣才保護(hù)本線(xiàn)路，而本變電站由于設(shè)置在60kV的末尾，也就是屬于終端變電站，在本變電站設(shè)置繼電保護(hù)裝置是無(wú)法保護(hù)60kV的進(jìn)線(xiàn)的。所以60kV線(xiàn)路的繼電保護(hù)應(yīng)該由上級(jí)變電站進(jìn)行配置，本變電站無(wú)法實(shí)現(xiàn)保護(hù)[21]。4.410kV線(xiàn)路保護(hù)10kV配電網(wǎng)絡(luò)在各級(jí)變電站中非常常見(jiàn)，從整個(gè)電力系統(tǒng)的角度來(lái)講，10kV線(xiàn)路應(yīng)該把靈敏性放在第一位，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障之時(shí)，應(yīng)該做到最快速度的切除，最好是0s切除，而對(duì)于不同區(qū)域的供電公司來(lái)說(shuō)，10kV線(xiàn)路是作為區(qū)域內(nèi)用戶(hù)配電的線(xiàn)路，一旦快速切除，會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)用戶(hù)的大范圍停電，所以希望通過(guò)分段斷路器跳閘實(shí)現(xiàn)分段隔離，以保證最小范圍的用戶(hù)停電。綜合考慮了本變電站在電力系統(tǒng)之中的定位，以及下級(jí)線(xiàn)路對(duì)供電可靠性的要求，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)是本變電站10kV出線(xiàn)主保護(hù)，本線(xiàn)路的后備保護(hù)為過(guò)電流保護(hù)。4.4.110kV線(xiàn)路的整定思路無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)是本變電站10kV出線(xiàn)主保護(hù)，使用的原因就是因?yàn)楸颈Ｗo(hù)可以滿(mǎn)足系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整定簡(jiǎn)便，并且從電力系統(tǒng)大局觀(guān)的角度來(lái)講，切除故障線(xiàn)路越快越好，所以為了以最快的速度切除故障，減少電力系統(tǒng)的損失，選擇了無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)。（1）主保護(hù)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的整定原則：假設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行在最大的運(yùn)行方式下，此時(shí)求出的電流最大，為了確保繼電保護(hù)不發(fā)生誤動(dòng)作的現(xiàn)象，求出尾端發(fā)生三相短路的電流，再乘一個(gè)大于一的系數(shù)，公式如下： （4-7）式中：，可靠系數(shù)，為1.2-1.3；，系統(tǒng)運(yùn)行在最大的運(yùn)行方式下求出尾端發(fā)生三相短路的電流，A。當(dāng)完成了電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)整定后，還需要進(jìn)行繼電保護(hù)的校驗(yàn)，以確保繼電保護(hù)裝置的可靠性，無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)是比較線(xiàn)路長(zhǎng)度來(lái)確定的，當(dāng)保護(hù)范圍大于本線(xiàn)路全場(chǎng)的0.15則靈敏度校驗(yàn)成功。后備保護(hù)本線(xiàn)路的后備保護(hù)是定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，本保護(hù)作為本條線(xiàn)路的主保護(hù)的近后備保護(hù)，也作為相鄰線(xiàn)路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，它的整定原則通常是按照以下原則進(jìn)行：在正常運(yùn)行的狀態(tài)下，并且系統(tǒng)之中還有電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)而流過(guò)本繼電保護(hù)的最大負(fù)荷電流為的時(shí)候繼電保護(hù)應(yīng)該可靠的不動(dòng)作。計(jì)算公式如下： （4-8）式中：，是電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)系數(shù)，通常為1.5~3；正常情況下，流過(guò)線(xiàn)路的最大負(fù)荷電流。當(dāng)非本線(xiàn)路發(fā)生故障之后，在故障被切除而此時(shí)恰好后面的母線(xiàn)有電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，本線(xiàn)路的過(guò)電流保護(hù)應(yīng)該能夠返回，算式如下： （4-9）式中：，可靠系數(shù)，為1.15~1.25；，返回電流，A。所以總的電流整定計(jì)算式為： （4-10）式中：，可靠系數(shù)，為1.15~1.25；，返回系數(shù)，一般為0.85。4.4.2整定計(jì)算過(guò)程（1）主保護(hù)計(jì)算動(dòng)作電流整定：保護(hù)距離計(jì)算：靈敏度校驗(yàn)：所以靈敏度校驗(yàn)通過(guò)。（2）后備保護(hù)計(jì)算動(dòng)作電流整定：動(dòng)作電流：按照階梯原則進(jìn)行整定：靈敏度校驗(yàn)：作為近后備保護(hù):所以近后備保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)通過(guò)計(jì)算。4.5本章小結(jié)本章的主要工作是為了變電站進(jìn)行匹配相關(guān)的繼電保護(hù)措施，例如針對(duì)進(jìn)出線(xiàn)設(shè)計(jì)了主保護(hù)和后備保護(hù)，針對(duì)重要的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)了主變壓器的保護(hù)。5變電站的防雷保護(hù)雷電過(guò)電壓是是由于云層放電，導(dǎo)致的電力系統(tǒng)過(guò)電壓，雷電過(guò)電壓也被稱(chēng)為是大氣過(guò)電壓，雷電過(guò)電壓對(duì)主要是以?xún)煞N形式存在，直擊雷指的是雷電直接擊中了線(xiàn)路或者是其它電氣設(shè)備，另一種就是雷擊中了輸電線(xiàn)路附近的大地，由于電磁感應(yīng)的存在，會(huì)在電力線(xiàn)路中感應(yīng)出過(guò)電壓，所以變電站的防雷保護(hù)也是從兩方面進(jìn)行，一種是安裝避雷針?lè)乐怪睋衾?，另一種就是安裝避雷器，防止感應(yīng)雷。5.1避雷針原理與選擇避雷針指得是明顯高于被保護(hù)物體的金屬長(zhǎng)棒狀良導(dǎo)體，多使用導(dǎo)電性能良好的金屬材料制成，為了防止被外力所破壞，避雷針都具有機(jī)械強(qiáng)度，避雷針的原理是，吸引雷電擊中避雷針，而不是擊中其它物體。因?yàn)楸芾揍樅痛蟮刂g有良好的導(dǎo)體相連接，所以雷電有很好的放電通道；這樣就能將將雷電的能量導(dǎo)入到大地中，而不至于使其它物體受到損害[22]。避雷針通常有以下幾種類(lèi)型：（1）單根避雷針保護(hù)（2）雙根避雷針保護(hù)（3）三根避雷針保護(hù)通過(guò)計(jì)算可知本變電站使用單根避雷針的話(huà)在水平面上的保護(hù)范圍時(shí)R=45m的圓，是可以滿(mǎn)足水平面上的物體的防雷保護(hù)的，但是由于本變電站的房屋舉架高度為5m，并且處于整體場(chǎng)地較為偏僻的位置，而避雷針在5m的高度保護(hù)范圍時(shí)R=35m的圓，這并不能將變電站的房屋全部保護(hù)起來(lái)，所以本文選用雙根避雷針進(jìn)行保護(hù)。本文采用雙根等高避雷針的保護(hù)范圍。5.1.1避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算雙根等高避雷針的保護(hù)范圍示意圖如下圖5-1所示：圖5-1避雷針保護(hù)范圍圖兩根等高避雷針保護(hù)范圍計(jì)算公式如下： （5-1） （5-2）式中：，上保護(hù)范圍邊界最低的長(zhǎng)度，m；D，針與針之間的距離，m；，被保護(hù)物的高度，m。根據(jù)平面布置計(jì)劃，由于避雷針假設(shè)在場(chǎng)地的對(duì)角線(xiàn)，所以需要計(jì)算避雷針在水平面上的保護(hù)范圍，然后避雷針還需要保護(hù)變電站的房屋，本變電站計(jì)劃站房建設(shè)高度為5m，所以，并且經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，本變電站初步計(jì)劃使用雙根30m高度的避雷針，下面進(jìn)行保護(hù)范圍計(jì)算。避雷針在水平面上的保護(hù)范圍：由于避雷針是對(duì)角線(xiàn)布置，所以當(dāng)避雷針在變電站廠(chǎng)房高度時(shí)：通過(guò)計(jì)算，本變電站使用在對(duì)角線(xiàn)分別布置一根等高的30m長(zhǎng)避雷針，總共使用兩根避雷針，足以保護(hù)本變電站。在水平面上的保護(hù)范圍如表5-1所示：表5-10m保護(hù)范圍表兩根避雷針之間的距離（m）兩針保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)高度（m）兩針間水平面保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度（m）避雷針在水平面上的保護(hù)半徑（m）72.519.6429.4645在5m的高度之上保護(hù)范圍表如5-2所示：表5-25m保護(hù)范圍表兩根避雷針之間的距離（m）兩針保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)高度（m）兩針間hx水平面保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度（m）避雷針在hx水平面上的保護(hù)半徑（m）72.519.6421.9635本變電站的避雷針保護(hù)范圍如附錄3所示。5.2避雷器的選擇避雷器是專(zhuān)門(mén)用于防護(hù)感應(yīng)雷的電氣設(shè)備，當(dāng)雷雨天氣，線(xiàn)路有可能會(huì)傳來(lái)雷電過(guò)電壓，這時(shí)候避雷器就派上用場(chǎng)了，避雷器的原理是一種限制過(guò)電壓的裝置，在使用的時(shí)候，避雷器和所需要保護(hù)的電器設(shè)備并聯(lián)使用，當(dāng)傳來(lái)過(guò)電壓之時(shí)，由于避雷器的存在，避雷器先進(jìn)行放電，這樣便削弱了過(guò)電壓，從而達(dá)到了保護(hù)設(shè)備的功能。避雷器使用時(shí)，通常被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線(xiàn)需要高于避雷器的伏秒特性曲線(xiàn)，其次避雷器應(yīng)該具有切斷工頻續(xù)流的作用，還有快速恢復(fù)原有絕緣強(qiáng)度的功能。避雷器選擇時(shí)需要考慮的項(xiàng)目如下：額定電壓避雷器兩端所承受的電力系統(tǒng)工頻額定電壓。滅弧電壓避雷器在能確保熄滅放電時(shí)的電弧的情況下，允許加在避雷器兩端最大的工頻電壓。工頻放電電壓指的是在工頻電壓的情況下，使避雷器發(fā)生放電現(xiàn)象的電壓值。沖擊放電電壓指的是在沖擊電壓的情況下，使避雷器發(fā)生放電現(xiàn)象的電壓值。殘壓在沖擊電流通過(guò)的狀態(tài)下，避雷器裝置中閥片電阻殘余的電壓值。沖擊系數(shù)避雷器沖擊放電電壓和工頻放電電壓的比值。切斷比避雷器工頻放電電壓的最小值與滅弧電壓的比值。保護(hù)比殘壓和滅弧電壓的比值，保護(hù)比越小，表明殘壓越低。綜合考慮，本變電站60kV側(cè)避雷器選擇YH5WZ5-90/235型避雷器；10kV側(cè)選擇為YH5WZ5-17/4.5型避雷器。5.3接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)接地就是大地和電力系統(tǒng)之中的電氣設(shè)備之間形成了類(lèi)似于導(dǎo)體的良好導(dǎo)電通道，其中埋藏在土地之中的金屬導(dǎo)體稱(chēng)為接地體或者是接地極。接地線(xiàn)是連接電氣設(shè)備和導(dǎo)體之間的橋梁；接地裝置不單單指接地線(xiàn)也不是接地體，而是它們的合稱(chēng)[23]。工作接地、過(guò)電壓保護(hù)接地、保護(hù)接地這都屬于接地，變電站運(yùn)行過(guò)程中，變壓器的中性點(diǎn)需要接地并且各種電氣設(shè)備的外殼為了安全，也都需要接地，變電站是否能夠可靠安全的運(yùn)行接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起到了很大的作用。本變電站為了克服單根接地體的缺點(diǎn)，所以特意設(shè)置了環(huán)路式接地裝置，并且在人經(jīng)常行走的區(qū)域，設(shè)置了進(jìn)一步降低跨步電壓的均壓帶。在變電站的室內(nèi)，在地下安裝接地銅排，將銅排之間相互連接，形成室內(nèi)的接地網(wǎng)，并且室內(nèi)的接地網(wǎng)和室外環(huán)路接地裝置使用專(zhuān)用導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)，形成可靠安全細(xì)密的接地系統(tǒng)，其中兩根避雷針的接地網(wǎng)需要單獨(dú)布置。5.3.1接地電阻的計(jì)算變電站接地電阻的計(jì)算公式：式中：接地電阻指的是任意的閉合的主接地網(wǎng)，；方形等值接地網(wǎng)的接地電阻，；為接地網(wǎng)總面積，；為水平接地極的直徑，；，水平面和水平接地極之間兩條水平線(xiàn)的最短距離，；，接地網(wǎng)最長(zhǎng)的一圈也就是最外的總長(zhǎng)度，；，為水平接地體的長(zhǎng)度，。本變電站設(shè)計(jì)接地極的面積為，，，，，土壤電阻率為，所以本變電站接地電阻為：通過(guò)計(jì)算，本變電站接地電阻為3.26，小于設(shè)計(jì)規(guī)程的4。5.3.2跨步電勢(shì)跨步電勢(shì)指的是，人體在地面上行走或者是移動(dòng)；同時(shí)，附近有電力系統(tǒng)的故障發(fā)生，兩只腳的前后產(chǎn)生了距離，于是就產(chǎn)生了跨步電勢(shì)。通常情況下，人們都將跨步距離認(rèn)定為0.8m；那么本60kV變電站的跨步電勢(shì)計(jì)算如下[24]：式中：，變電站不允許超過(guò)的跨步電壓，V；，人體的導(dǎo)電電阻，；，人體站立單只腳著地的對(duì)地電阻，；，地表的電阻率；，電擊持續(xù)時(shí)間，通常取本變電站主保護(hù)的切除時(shí)間，這里默認(rèn)為0.2s。本變電站最大跨步電勢(shì)的允許值為：5.4本章小結(jié)本章的主要工作內(nèi)容是為了防止變電站遭受直擊雷的侵襲，討論了避雷針根數(shù)的使用，還進(jìn)行了避雷針與變電站保護(hù)范圍的配合，其次是為了防止感應(yīng)雷擊過(guò)電壓進(jìn)行了避雷器的選擇；變電站的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)是防雷保護(hù)的基礎(chǔ)，只有合適的接地網(wǎng)與防雷保護(hù)相配套，才能保證變電站的安全，本章最后進(jìn)行了變電站的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。6變電站的平面布置變電站的平面布置方案需要按照國(guó)家點(diǎn)電網(wǎng)公司的有關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，本變電站是新建變電站，預(yù)計(jì)變電站需要使用土地面積是3600，變電站的總體平面布置不僅需要因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境情況，還需要滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行總體規(guī)劃，統(tǒng)一布置。使變電站建設(shè)的安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)，力求變電站變電站總體規(guī)劃布局緊湊，減少電力線(xiàn)纜的使用使用長(zhǎng)度，達(dá)到“兩型一化”的要求[25]。6.1電氣總平面布置綜合本變電站的定位和建設(shè)規(guī)模進(jìn)行分析，本變電站60kV的配電裝置、主變壓器、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備采用戶(hù)外式配置，而對(duì)于二次設(shè)備和10kV的配電裝置，使用戶(hù)內(nèi)一層式配置，60kV的進(jìn)線(xiàn)和相關(guān)電氣設(shè)備位于變電站的西側(cè)，變電站10kV的出線(xiàn)和房屋位于變電站的東側(cè)，變電站整體呈東西走向，此外變電站中有南北和東西走向的道路[26]。6.2配電裝置布置60kV的配電裝置采用常規(guī)的戶(hù)外AIS（常規(guī)空氣絕緣的布置）的布置，本次設(shè)計(jì)變電站由兩會(huì)架空線(xiàn)進(jìn)行進(jìn)線(xiàn)。10kV的配電裝置根據(jù)設(shè)計(jì)要求