110KV 降压变电站电器部分设计(3)

电

流，可以按常规方法选择有关的高压电气设备。变电所自用电低压侧一般都采用380V 低压配电屏。所需要的空气断路器、接触器、刀闸、熔断器、母线支柱绝缘子等各种低压电气设备都安装在配电屏内，按照不同的负荷性质、容量以及配电线数量，选择各种标准配电屏。

2.4.5 自用电系统接线：

自用电高压侧分别直接接入主变压器第三绕组或变电所以外的电源，自用电系统高压侧接 线，比较简单。自用电系统低压侧接线一般都采用分段接地，重要的自用电负荷采用双回路 供电，即将它们分别接在两段母线上。220kV 及以下变电所，一般只有两台自用电变压器， 分别接入不同的工作母线段，正常运行时中间的分段断路器断开，两段工作母线分开运行。 当一台自用电变压器故障时，继电保护动作，将故障的自用电变压器断开，同时分段断路器 合闸，全部工作母线由另一台无故障的自用电变压器供电。

2.5.无功补偿

2.5.1 无功补偿的概念

交流电力系统中，就可看成为有功电源负荷和无功电源负荷两个并存且不可分割的电力系统，

在运行、设计、监测、管理中，借助功率因数把有功系统和无功系统有机地联系起来，形同 一个整体。如果说交流系统运行的目的是传输和消费能源，那么无功系统运行就是为此而不 可缺少的手段。它的存在保持了交流电力系统的电压水平，保证了电力系统的稳定运行和用 户的供电质量，并使电网传输电能的损失最小。无功电源不足，即无功并联补偿容量不能满足无功负荷的需要，无功电源和无功负荷处于低电压的平衡状态。由于电力系统运行电压水平低，给电力系统带来了一系列危害：1、设备出力不足；2、电力系统损耗增加；3、设备损坏；4、电力系统稳定度降低。

2.5.2 无功补偿的必要性

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力系统安全经济运行，对保证用户的安全用电和 产品的质量是非常重要的。用户消耗的无功功率是它有功功率的50%～100%，同时电力系统 本身消耗的无功功率可达用户的10%～30%。另外变压器中存在励磁支路损耗和绕组漏抗中损 耗，两部分无功损耗，无功功率的不足将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定遭

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到破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，因此要进行无功补偿。

2.6．短路电流计算

2.6.1 为什么要进行短路电流计算

电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过电压以 及工作人员的误操作，都可能造成相与相、相与地之间导电部分短接，短路电流高达几万安、 几十万安培。这样大的电流所产生的热效应及机械效应，会使电气设备损坏，人身安全受到威胁，由于短路时系统电压骤降，设备不能运行。单相接地在中性点直接接地系统中，对邻近通信设备

将产生严重的干扰和危险影响，所以电力系统必须进行短路故障计算。另外，对于电气设备 的规格选择，继电保护的调整整定，对载流导体发热和电动力的核算，都需要对系统短路故 障进行计算。

2.6.2 对称短路计算

通常三相短路（对称短路）是系统中最严重的故障。因此，在电气设备检验时一般用三相 短路电流，只有在两相稳态短路电流大于三相稳态短路电流的特殊情况下，才用两相稳态短 路电流来校验设备或导体的热稳定。工程中三相短路计算一般采用实用的计算方法。

2.7.电器设备选择

2.7.1 本次设计中电器选择的主要任务：

各电压级的汇流母线、进线断路器、出线断路器、分段断路器，以及相应的隔离开关等。用 于保护和测量用的电流互感器和电压互感器。

2.7.2 选择导体和电器的一般原则

导体和电器的选择设计，必须执行国家有关经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行的需要。 设备选择的一般原则如下：

应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 应按当地环境条件校核。

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应力求技术先进和经济合理。 选择导体时应尽量减少品种。 扩建工程应尽量使新老电器型号一致。

选用的新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

2.8.配电装置选择与总平面布置

发电厂和变电所电气主接线中，所装开关电器、载流导体以及保护和测量电器等设备，按一 定要求建造而成的电工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受电能和分配电能，所以它是 发电厂和变电所的重要组成部分。

依据《高压配电装置设计技术规程》SDJ -85 中第1.0.1 条规定：高压配电装置的设计必须 认真贯彻国家的技术经济政策，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修的要求，合 理的制定布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新的布置，新设备和新材料，使设计技术 先进，经济合理，可靠运行，巡视方便，同时注意节约。

配电装置按电气装置的地点，可分为屋外和屋内配电装置；按组装方式，可分为现场组装以 及在制造厂将开关电器等接线要求组装成套后运行至现场安装使用的配电装置，屋内配电装 置是将电气装置安装在屋内，它的特点是占地面积小，运行维护和操作条件好，电气设备受 污染和气候条件影响小，但需要造房屋，投资较大。屋外特点是土建工程量小，投资小，建造工期短，易扩建，但占地面积大，运行维护条件较差，易受污染和气候条件影响。在变电所中，一般35kv及以下，采用屋内配电装置，110kv及以上采用屋外配电装置。本设计中35kv 装置选用户外配置。

安全净距——根据《高压配电装置设计规范》第4.1.1~4.1.5 规定： 屋外配电装置电气设备绝缘体最低部位距地小于2.5m 时，应装设固定遮拦。

屋外配电装置使用软件导体时，带电部分至接地部分之间的电气距离应按规程选择，校验。 电气设备外绝缘最低部位，距地小于2.3m 时，应装设固定遮拦。屋外配电装置的上面或下面，不应有照明，通信和信号线路架空跨越穿过屋内配电装置。带电部分的上面不应敷设照明和动力线路。 各电压级配电装置的选择

根据《高压配电装置技术规程》SDJ —85：

10kv 配电装置采用屋内布置。出线不带电抗器，即采用成套开关柜单层布置，针对于可靠性，

采用双列布置。采用GZG—1A 固定开关柜的单层双母线单列布置。 35kv 采用屋外布置，用JYN1—35 开关柜单母分段带旁母线接线。

110kv 采用屋外半高型，双列布置。其特点：构架较低，不需专设上层的操作维护走道，占

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地面积较中型省，钢材消耗比高型少，又检修方便。 配电装置的电气平面图见附图。

2.9.防雷设计

雷电所引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电 所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。运行经验证明， 当前变电所中采用的防雷保护措施是可靠的，但是雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有 统计性，故防雷措施也是相对的，而不是绝对的。 变电所的保护对象：

A 类：电工装置，包括屋内外配电装置、主控制楼、组合导线和母线桥等。

B 类：需要采取防雷措施的建筑物和__________构造物，按着在发生火花时能否引起爆炸或火灾，以及

由此可能引起破坏范围又可分为三类：

凡是在建筑物长期保存或经常发生瓦斯、蒸汽、尘埃与空气的混合物，可能引起电火花发生 爆炸，以及引起房屋破坏和人身事故者。

同1 的条件，但在因电火花发生爆炸时，不致引起巨大的破坏或人身事故者。 凡遭受直击雷时，仅有火灾及机械破坏危害，且对建筑物内部的人有危害者。 C 类：不需专门防雷保护的建筑物。

在变电所中的建筑物装设直击保护装置，诸如屋内外配电装置，主控室等。

电工装置的防雷措施：

110kv 的屋外配电装置，将避雷针装在配电装置的构架上，对于10kv 和35kv 的屋内配电装 置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，采用独立的避雷针。主变压器用独立的避雷针。屋 外组合导线，采用独立的避雷针。（注：根据《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7-76 规定：

第70 条：独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的

距离房顶上；避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿 接地体的长度不得小于15m。(1)地中：避雷针与最近配电装置接地网距离。S ≥0.3R 式中 R—避雷针的接地电阻。任何情况下，S 不得小于3m。（2）空气中：S ≥0.3R+0.1h 式中 h —被保护物考虑点的高度，m。在任何情况下，S 不得小于3m。 110kv 的屋外配电装置，将避雷线连接在配电装置的出线门型构架上。

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《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7-79 中规定第80 条：大接地短路电流系统中的中性点

不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。第83 条：与架空线路

联络连接的三绕组变压器绝缘的10kv 绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压

危害该绕组的措施。在其中一相出线上装设一只阀型避雷器。故避雷器的设置应（1）110kv、 35kv、10kv每段母线上均装设一个避雷器。（2）变压器三侧一相上装一个避雷器。（3）110kv 中性点装设一个避雷器。其选择结果为：110kv：FCZ-110J；35kv：FZ-35；10kv：FS-10。

2.10.电力系统继电保护配置

2.10.1 对继电保护的基本要求

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ6-83 中，第2.1.1 条规定：电力系统中电力 设备和线路应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路的保护应有主保护和后备 保护，必要时可在增设辅助保护。

1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，有选择地切除被保护设备和全线路故障。 2、后备保护：主保护断路器拒动时，用来切除故障的保护。有近后备和远后备之分。 （1） 远后备（2） ：当主保护断路器拒动时，（3） 由相邻电力设备（4） 或线路的 保护实现后备（5） 。

（6） 近后备（7） ：当主保护拒动时，（8） 由本电力设备（9） 或线路另一套保护 实现后备（10） ；当断路器拒动时，（11） 有断路器失灵保护实现后备（12） 。 3、辅助保护：为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ6-83 第2.1.2 条规定：继电保护应满足可靠 性、选择性、灵活性和速动性的要求。

SDJ6-83 第2.1.3 条规定：在拟定保护装置和制定保护配置方案时，对稀有故障，可根据对 电网影响程度和后果采取相应的措施，使保护装置能正确工作，对两种稀有故障同时出现的 情况可不予考虑。

2.10.2 选择保护配置及构成方案的基本原则

当确定继电保护及构成方案时应考虑以下几个方面： 电力设备和电力网的结构和运行特点；

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