60KV小型化变电所设计

吉林大学远程教育 本科生毕业论文(设计)

中文题目60KV

小型化变电所设计

专业 学号 职称 成绩

电气工程及其自动化

学生姓名 层次年级 指导教师 学习中心

张元超 14春 卢韶芳 黑龙商业

11433110040020

副教授

2016年 4 月25日

吉林大学远程教育2016届专本科生毕业设计（论文）

摘 要

该变电所位于乡镇边缘，专为农村及乡镇用电所设计的。其出线为4回，全部为三类负荷。本次设计是根据设计任务说明书和专业设计规程的规定进行的，在设计过程中力求做到：在保证安全供电的前提下，具有较高的经济性，尽可能采用电器性能好，价格低廉的新型设备。

本变电所采用一台变压器，其型号S9—6300/60型。60kV侧、10kV出线处均采用单母线接线。在60kV侧采用LW9—63型SF6断路器，电流互感器采用LCWB5—60型，隔离开关选用GW4—63型。而在10kV侧采用ZW1-10型真空断路器，隔离开关为GW9—10G/630—20 型，电流互感器为LB—10型，电压互感器采用JDN2—10型。而其避雷器可选用新型的氧化锌避雷器，Y5W—69/224和Y5W—12.7/45型。电容器可选用角形接法，型号为BWF10.5-100-1W 。该变电所为小型化变电所，高压侧和低压侧均采用户外式布置，与其继电保护和二次部分选择一个将测量、控制、保护及运行集为一体的综合自动化装置，其型号为LFP-900型。本变电所采用硅整流的直流操作电源，中央复归能重复动作的信号装置及绝缘监察装置。

一次设备置于高压侧户外，低压侧户外；二次设备集中布置于控制室内。

关键词：变电所 继电保护 一次设备 二次设备

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目 录

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前 言

在我国大规模农网改造事业的深入实施过程中，一个优质、安全、可靠的坚强电网已形成，我们国家的电力事业逐渐和国际接轨。为了不断促进我国电力事业的发展并将自己所学的专业知识运用到生产实际中去，增强自己的业务管理能力，为以后的工作打下良好的基础，我选择了60kV小型化变电所电气系统设计作为自己的毕业设计课题。

本次设计所选择的变电所为60kV小型化变电所。小型化变电所有很多优点，主要有占地面积小，仅为常规变电所的三分之一左右。基建工程量小，施工方便，建设工期短。工程总投资少，仅占常规变电所的三分之二。尽量选用免维护设备，延长设备的检修期，改变了原来每年一大修，半年一小修的现象，向无人值班变电所的目标发展，同时保证了平时临检不停电，既减少了停电损失又节约了人力和检修费用。从技术方面简化了接线方式，设备选型安全可靠，自动化程度高，提高了供电可靠性。在我国建设社会主义新农村的形式下，小型化变电所更加符合农村电网的特点，实现小容量、密布点的布局，适合我国国情，符合国家政策，达到了少花钱，办好事，办快事的目的。它可以满足乡镇工、农、牧等产业生产和居民生活所需要的电力负荷，增加供电量，缩短供电半径，提高了电压质量，能够促进乡镇经济增长和提高人民的生活质量。

本设计包括对变电所周围用电负荷资料的分析，主变及电气设备的选择与校验，继电保护，二次接线，接地与防雷等内容计算与方案选择。

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1. 负荷统计及计算

1.1 负荷统计

本变电所负荷以生活、农业灌溉、工业为主，兼有少量的商业用电，负荷统计如表1-1所示。

回 路 序 号 1 2 3 4 回 路 名 称 长 南 线 郊 西 线 利 民 线 林 场 线 用 户 类 型 居民用电 商业用电 农田灌溉 居民用电 商业用电 其他用电 居民用电 政府机关 农田灌溉 居民用电 养殖厂 锅炉厂 供 需用 系数 配电容量 （kVA） 变压器 台数 电 回 路 0.7 0.6 0.7 0.7 0.65 0.7 0.75 0.7 0.8 0.6 0.7 0.65 1200 400 1000 900 650 700 1000 800 1000 500 400 600 5 15 16 20 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 15 12 三类 13 三类 线路 长度 (KM) 备 注 三类 三类 表1-1 负荷统计表 1.2 负荷计算

该所负荷计算采用需用系数法进行计算，由于各供电区域用电性质相差不大，考虑功率因数相同，则视在功率可表示为有功功率。即?1?

Sjsj?Kt[2]?Sei?Kxi (1-1)

式中 Sei—各用电设备额定容量，kVA

Kt—各线路的同时系数 Kxi—各用电设备的需用系数

??0.85?1513 kVA Sjs1??0.7?1200?0.6?400?0.7?1000第 5页 /共46页

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Sjs2??0.7?900?0.65?650?0.7?700??0.85?1311.125kVA

??0.85?1793.5kVA Sjs3??0.75?1000?0.7?800?0.8?1000Sjs4??0.6?500?0.7?400?0.65?600??0.85?824.5kVA 1.3 变电所最大负荷负荷

考虑规划年限内5年的负荷增长率5%，变电所的最大计算负荷为:

Sjs?Kt?Sjsj?1?X%? (1-2)

i?14式中 Sjs—变电站设计当年的计算负荷

Kt—同时系数，取0.95 Sjsi —各用户的计算负荷

X%—线损率，取10%

Sjs?0.95?1513?1311.125?1793.5?824.5??1?10%??5687.02kVA 计及负荷增长后变电站最大计算负荷[2]

Sjs?zd?Sjs?emn (1-3)

式中 Sjs?zd — n年后的最大计算负荷

n — 年数

m — 年均负荷增长率

Sjs?zd?5687.02?e5?5%?7302.278kVA

2. 主变的选择及主接线的设计 2.1 主变台数的选择

因电力负荷全为三类负荷，生活用电和农业灌溉负荷比重比较大，工业负荷

比重比较小，故只装设一台主变压器。

考虑到不受运输条件的限制，选用三相变压器。因深入引进至负荷中心，具有直接从高压到低压供电条件的变电所。为简化电压等级或减少重复降压容量采用双绕组变压器，由于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?所以变压器绕组的连接方式选Y形连接。

装设一台主变压器的变电站:根据我国变压器运行的实践经验，并参考国外的运行经验，我国农村变电站单台主变压器的额定容量按下式选择是合适的?2?

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Se??0.75??0.8?Sjs?zd (2-1)

式中 Se —主变压器额定容量，kVA

Se?0.8?7302.278?5841.822kVA

查?电气设备实用手册?[3]

选用三相油浸自冷铜线双绕组无载调压变压器，S7-6300/63型变压器。

表2-1 主变参数表

主变 型号 6300/63 额定容量(kVA) 额定电压(kV) 高压 低压 63 10.5 连接组号 损耗(kW) 空载电流(%) 短路 空载 40 11.6 1.2 9.0 阻抗电压(%) (t) 18.62 质量 6300 YNd11 2.2 主接线形式的确定 2.2.1

主接线的设计原则

变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分，主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和控制方法的拟定将会产生直接影响。主要考虑以下几方面因素：

(1) 考虑变电所在电力系统中的作用；

(2) 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响； (3) 考虑主变台数对主接线的影响；

(4) 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。

2.2.2

主接线设计的基本要求

(1) 可靠性：是指主接线能可靠的工作，以保证用户的不间断供电； (2) 灵活性：其运行及动作是否灵活；

(3) 经济性：是指投资省，占地面积小，能量损失小。

2.2.3

选择主接线的形式

根据该变电所的电压等级60kV,该变电所为单电源进线，出线路有4回，三

类负荷，所以采用单母线接线，隔离开关与高压断路器作为控制与保护。

单母线接线：其特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源和引出线都经过开关电器接到同一组母线上，其出线在六回以下。

其优点：接线简单，清晰，采用的电气设备少，比较经济，操作方便和便于扩建，而其主要缺点是母线和隔离开关检修或发生故障时，必须断开全部电源，是整个配电装置停电。

其接线如图2-1所示。

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图2-1 主接线图

3. 短路电流的计算 3.1 短路电流的计算目的

在选择电气设备主接线时，是确定主接线电气设备是否需要采取短路电流的

措施。

在选择电气设备时，为了保证正常运行的故障情况下都能安全可靠的工作，同时力求节约资金的投入，都需要进行短路计算。 在选择继电保护装置时也需要以短路电流为依据。

设计室外高压配电装置时，需要按照短路电流确定及校验导线的相间距离，以及相对地面的安全距离。

3.2 短路点的确定

短路点应选在电气主接线上，在最大运行方式下发生短路的短路电流。短路点的确定如图3-1所示。

图 3-1等值电路图

3.3 短路电流的计算

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3.3.1

系统阻抗标幺值

取SB?100MVA UB?63kV

系统最大运行方式下电抗标幺值 Xmin?0.04 系统最小运行方式下电抗标幺值 Xmax?0.06 进线电抗的标幺值 :

进线长度为40KM,每公里电抗0.4? XL*?4?

SB100?106?40?0.4?2?40?0.4?2?0.40 36UB63?10变压器阻抗标幺值为?4?

XB*Us%SB9100?106?????1.43 3100SN1006300?103.3.2

10KV出线阻抗标幺值的计算

XL1*SB100?106?13?0.4?2?13?0.4??4.72

UB10.52?106XL2*?12?0.4?SB?4.35 2UBSB?5.44 2UBSB?5.08 2UBXL3*?15?0.4?XL4*?14?0.4?3.3.3

各短路点短路计算

11??2.2573

Xmin?XL*0.04?0.403SB3?63?2?Id1max?f1点短路 Id1max*??3?Id1max?Id1max*??2.2573?1003?63?2.0687kA

3?3??Id1max?1.7915kA 2第 9页 /共46页

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?3??3? ich1?2.55IdId1max?5.2752kA Ich1?1.511max?3.1237kA

Id1min*?11??2.1598

Xmax?XL*0.06?0.403SB?2.1598?1003?63?1.9794kA

?3?Id1min?Id1min*?3?63?2?Id1min?3 ?3??Id1min?1.7141kA2 ?3??3?kA kAich1?2.55Id?5.0475I?1.51I?2.98891minch1d1minf2点短路 Id2max*?Xmin11??0.5339

?XL*?XB*0.04?0.403?1.43?3?Id2max?Id2max*?SB3?10.5?0.5339?1003?10.5?2.9358kA

?2?Id2max?3?3??Id2max?2.5424kA 2?3??3?kA Ich2?1.51IdkA ich2?2.55Id2max?7.48632max?4.4331

Id2min*?11??0.5283

Xmax?XL*?XB*0.06?0.403?1.43SB3?10.5?0.5283?1003?10.5?2.905kA

?3?Id2min?Id2min*??2?Id2min?3 ?3??Id2min?2.5157kA2 ?3??3?kA kAich2?2.55Id?7.4078I?1.51I?4.38662minch2d2minf3点短路

Id3max*??0.1517?3?Id3max?Id3max*?Xmin11??XL*?XB*?XL1*0.04?0.403?1.43?4.72

SB3?10.5?0.1517?1003?10.5?0.8342kA

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?2?Id3max?3?3??Id3max?0.7224kA 2?2?ich3?2.55Id3max?1.8421kA ?2?Ich3?1.51Id3max?1.0908kA

Id3min*?11?Xmax?XL*?XB*?XL1*0.06?0.403?1.43?4.72

?0.1512?3?Id3min?Id3min*?SB3?10.5?0.1512?1003?10.5?0.8314kA

?2?Id3min?3?3?

?Id3min?0.72kA2?2??2?Idich3?2.55Id3min?1.0872kA 3min?1.836kA Ich3?1.51

表3-1 短路计算统计表

短路点计算 最大运行方式 最小运行方式 ?3?Idmax f1 f2 f3 f4 f5 f6 2.0687 ?2?Idmax 1.7915 ich 5.2752 Ich 3.1237 ?3?Idmin 1.9794 ?2?Idmin 1.7141 ich 5.0475 Ich 2.9889 2.9358 2.5424 7.4863 4.4331 2.9050 2.5157 7.4087 4.3866 0.8342 0.7224 1.8421 1.0908 0.8324 0.7200 1.8360 1.0872 0.8836 0.7652 1.9514 1.1555 0.8809 0.7629 1.9453 1.1520 0.7517 0.6510 1.6601 0.9830 0.7500 0.6495 1.6563 0.9807 0.7907 0.6848 1.7461 1.0340 0.7918 0.6857 1.7486 1.0354 4. 电气设备的选择及校验

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4.1 母线的选择及校验 4.1.1

母线材料的选择

母线的材料有铜、铝和钢。目前，农村发电厂和变电站以及大、中型发电厂、变电站的配电装置中的母线，广泛采用铝母线，这是因为铜贵重，我国储量又少；而铝储量较多，具有价格低、重量轻、加工方便等特点。因此，选用铝母线要比铜母线经济。

4.1.2

母线截面形状的选择

农村发电厂和变电站配电装置中的母线截面目前采用矩形、圆形和绞线圆形等。选择母线截面形状的原则是：肌肤效应系数尽量低；散热好；机械强度高；连接方便；安装简单。

由于本变电所是小型化变电所，高压侧与低压侧均布置在室外，并且采用单母线接线方式，没有高压侧母线，只有低压侧母线。钢芯铝绞线的耐张性能比单股母线好，在允许电流相同的条件下，钢芯铝绞线的直径比单股母线直径大，其表面附近的电场强度小于单股母线。为了使农村发电厂和变电站的屋外配电装置结构和布置简单，投资少，所以10kV侧母线选择钢芯铝绞线。

4.1.3

母线的放置

母线水平放置，相间距离 a=0.65m b=4m

已知条件 θ0＝25℃ ?y＝70℃ θ＝37℃。

4.1.4

10kV侧母线的选择

按最大长期工作电流选择母线截面?1?

选择条件：通过母线的最大长期工作电流不应大于母线长期允许电流，即

K?Iy?Ig?zd (4-1) 式中 Iy—相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的母线长期允

许电流，可由母线载流量表查出；

K?—温度修正系数，K???y???y??0，其中?0=25℃，?y为母

线的长期允许温度，用螺栓连接时，?y为70℃；

Ig?zd—通过母线的最大长期工作电流，A

?y??70?37??0.86 温度修正系数 K???y??070?25按通过低压侧母线的最大长期工作电流

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Ig?zd?1.05?63003?10?381.93A

0.86Iy?381.93 Iy=444.1A

经计算查?电气设备实用手册?[3]

选择LGJ-150型钢芯铝绞线，其70℃时最大允许持续电流为463A

1) 校验 1 热稳定性校验 ○

Iy??K??Iy?0.86?463?398.18A

按上述条件选择的截面，还必须按短路条件校验其热稳定，其方法通常采用最小

截面法，即

S?Szx?式中 S—选择的母线截面，m2

I?Ctdz?Kj( m2) (4-2)

Szx—最小允许截面，m2

I?—稳态短路电流，A

C—母线材料的热稳定系数

tdz—短路发热的等值时间,s Kj—集肤效应系数，取Kj?1

短路计算时间t?tb?tg?thu?1?0.05?0.05?1.1s。因I\?I?，所以

?\?I\?1，经查短路电流为分量等值时间表[1]得tz?0.84s。因t?1s，所以I?tfz?0，故tdz?tz?0.84s 母线正常运行时的最高温度为：

?Igzd?c?????y??????I?y?2?381.93????37??70?37?????67.36?C ?398.18???2查不同工作温度下裸导体的C值[1]知C?89?106，按热稳定条件所需最小母线截面为

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I?2.9358?1032Szx??tdz?Kj??1.1?1?34.6mm 6C89?10小于所选母线截面150mm2，故满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动

稳定校验。

4.1.5

10kV侧出线选择及校验

在六回出线中，以最大负荷的一条出线路为出线截面积选择的计算依据，其它线路一定能满足。由于六回出线的负荷相差不大，故不会造成太大的浪费。并且出线路负荷要考虑今后5年的增长，其增长率为5%。 按通过10kV侧出线的最大长期工作电流

Igzd?Sjszd3?Ue?1793.5??5?5%3?10?132.96A

0.86Iy?132.96

Iy=154.6A

查?电气设备实用手册?[3]

选择LGJ—35型钢芯铝绞线，其70℃时最大允许持续电流为189A （1） 校验

Iy??K??Iy?0.86?189?162.54

短路计算时间t?tb?tg?thu?0.5?0.05?0.05?0.6s。因I\?I?，所以

?\?I\?1，经查短路电流为分量等值时间表[1]得tz?0.5s。因t?1s，所以I?tfz?0.05?????0.05s，故tdz?tz?tfz?0.55s 母线正常运行时的最高温度

?Igzd?c?????y??????I?y?2?132.96????37??70?37?????59.08?C ?162.54???2查不同工作温度下裸导体的C值[1]知C?91?106，按热稳定条件所需最小母线截面为

I?0.7517?103Szx??tdz?Kj??0.55?1?6.1mm2 6C91?10小于所选母线的截面积，故满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动稳定

校验。

4.2 断路器的选择及校验

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4.2.1

60kV侧断路器的选择及校验

（1） 断路器的选择

按构造形式、装置种类、额定电压、额定电流、和额定开断电流选择断路器。 又据UW?60kV,Igzd?63.65A，查?电气设备实用手册?[3]选择LW9?63型六氟化硫断路器。六氟化硫断路器的特点灭弧性能好，断流容量大，检修期长，结构紧凑，占地面积小，有益于变电所小型化。其技术参数见表4-1。

表4-1 LW9?63型断路器参数 型号 额定电压（kV） 额定电流 (A) 2500 Iekd (kA) 31.5 ij (kA) 80 tg (s) 0.03 thu (s) 0.12 Ir(4s) (kA) LW9?63 （2） 校验 63 31.5 对于无穷大电源供电电网Idt?I\?2.0687kA?Iekd?31.5kA，所以满足额定开断电流的要求。

1) 热稳定性校验：

短路计算时间t?tb?tg?thu?1.5?0.03?0.12?1.65s。因I\?I?，所以

?\?I\?1，经查短路电流为分量等值时间表[1]得tz?1.23s。因t?1s，所以I?tfz?0，故tdz?tz?1.23s 短路电流的热脉冲：

2I??tdz?2.06872?1.23?22.53?Ir2?t?31.52?4?3969kA2?s

??因此满足热稳定性要求。 2) 动稳定性校验

极限通过电流 ij?80?ich?5.2752?kA? 故动稳定性也满足要求。

经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选LW9?63型断路器满足要求。

4.2.2

10kV侧断路器的选择及校验

（1） 断路器的选择

按构造形式、装置种类、额定电压、额定电流、和额定开断电流选择断路器，而且放在屋外，所以可选真空断路又据UW?10kV,Igzd?381.93A，查?电气设备实用手册?[3]选择ZW1-10型断路器，其技术参数见表4-2。

表4-2 ZW1-10型断路器参数

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2) 动稳定性校验

1 内部动稳定校验 ○

2?I1e?Kd?2?0.2?225?63.63?Ich?3.83?kA?

2 外部动稳定校验 ○

K1?K2?Kd?2?I1e?1.12?1?225?2?0.2?71.27?Ich?3.83?kA?经计算满足热稳定及内、外动稳定要求

4.4.4

电流互感器所接仪表及负荷的二次分配

表4-10 电流互感器的负荷 仪表名称符号 二次负荷 A相 C相 电流表（1T1－A） 功率表（1D1－W） 电度表（DS1） 总 计 3 3 1.5 1.5 0.5 0.5 5 2 电流互感器与仪表的接线。 4.4.5

二次侧连接导线的确定

电流互感器的误差与二次负荷阻抗有关，所以同一台电流互感器在不同的准

确度等级时，会有不同的额定容量。当二次负荷容量过大时，其准确度等级会降低，因此，选择时必须满足

S2e?S2VA (4-3)

式中 S2e—电流互感器的额定容量，在此S2e?15VA；

S2—电流互感器的二次负荷，VA

2 S2?I2eZ2 (4-4)

电流互感器的二次额定电流I2e已经标准化（5A或1A）,所以二次负荷主要决定于二次阻抗Z2，额定容量也就常用二次额定阻抗Z2e表示。

实际选择中，都按最大一相负荷来选择，即最大一相负荷容量小于或等于额

定容量 。若不计负荷电抗时，最大一相负荷按下式计算

Z2?zd?R1?R2?R3??? (4-5)

式中 Z2?zd－最大一相负荷阻抗，?

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R1—最大一相负荷测量仪表的总阻抗，? R2—二次连接导线的电阻，?

R3—导线接头的接触电阻，?，一般取0.1?

电流互感器二次测量仪表确定后，仅连接导线电阻R2是未知量，为了使电流互感器的最大一相负荷Z2?zd在所要求的准确度等级下不大于其额定阻抗Z2e，即Z2?zd?Z2e，则连接导线的电阻R2应满足下式

R2?Z2e??R1?R2???? (4-6)

?5?R2?0.6??2?1??0.3Ω

?5?连接导线的长度确定以后，其截面为

S??LjR2（m2） (4-7)

式中 S—二次连接导线的截面，m2

?—导体材料的电阻率，Ω·m

Lj—连接导线的计算长度，m。

电流互感器采用不完全星形接线，Lj?3L1，电流互感器到主控仪表间导线路径长度为12m.。

1.75?10?8?2?20.78S??1.71?10?6?1.71 mm2

0.3故采用截面为2 mm2的铜线。

4.5 电压互感器的选择与断路器和隔离开关的选择与校验 4.5.1

电压互感器的选择及校验

电压互感器主要用来计量，而上一级变电所出线已由本所计量，故60kV侧不必装设电压互感器，在10kV侧必须装设电压互感器，从而减少造价。 （1） 电压互感器的选择

根据该电压互感器的用途、装设地点及额定电压，经查?电气设备实用手册?[3]选择JDN2-10型电压互感器。其技术参数见表4-11。

表4-11 JDN2-10型电压互感器参数

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型号 JDN2-10 额定电压比（KV） 10000/100 最大容量 350 准确级次及相应额定二次负荷(VA) 0.5级 50 1级 80 3级 200 测量仪表的技术数据见表4-12。 表4-12 测量仪表的技术参数 仪表名称 有功功率表 无功功率表 有功电度表 频率表 电压表 功率因数表 仪表型号 1D1－W 1D1－Var DS1 1D1－Hz 1T1－V 1D1－cos? 每线圈消耗功率(VA) 0.75 0.75 1.5 2 5 0.75 cos?1 1 0.38 1 1 1 电压互感器和测量仪表的三线接线图如图4-2所示。

图4-2 三线接线图

（2）校验

在电压互感器接线布局中，由于接入了电度表，所以电压互感器的准确度等级选0.5级，在0.5级以下工作的电压互感器的额定容量Se=50VA 按二次负荷选择电压互感器应作如下计算：

首先计算各相负荷，然后取最大一相负荷与一相额定容量相比较。（利用变电工程教材[4]中第三种接线方式进行计算）

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Pab?2?0.75?0.75?1.5?0.38?5?7.82?W?Qab?1.5?1?0.382?1.39?var?22Sab?Pab?Qab?7.94?VA?

cos?ab?Pab?0.985；?ab?9?58'SabPbc?2?0.75?0.75?1.5?0.38?2?4.82?W?Qbc?1.5?1?0.382?1.39?var?22Sbc?Pbc?Qbc?5.02?VA?

cos?bc?Pbc?0.960；?bc?16?13'SbcA相负荷为：

PA?131?Sab?cos?ab?30????7.9437.94?cos?9?58'?30???4.3?W?

QA?3?Sab?sin?ab?30????3?sin?9?58'?30????1.57?var?B相负荷为：

PB?QB?1313?[Sab?cos?ab?30??Sbc?cos??bc?30??]?6.48?W???

?[Sab?sin?ab?30??Sbc?sin??bc?30??]?2.06?var?22??经计算可知B相负荷最大，其值为Sb?PB?QB?6.799VA

0. 5级的JDN2-10型电压互感器的一相额定容量为50/3=16.7（VA）,此值大于 它的最大一相负荷Sb，因此满足要求。由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时互感器本身并不遭受短路电流的作用，因此不需要校验动稳定与热稳定。

4.5.2

其保护熔断器的选择及校验

熔断器的选择

对于保护电压互感器的熔断器，只按额定电压及断流容量选择即可

Ue?Uw?10kVA

Sekd?Sd (4-8)

Sd?3UpIch?3?10?7.4863?129.66MVA

经计算查?电气设备实用手册?[3]选择RW3-10Ⅱ型熔断器。其技术参数见表4-13。

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表4-13 RW3-10Ⅱ型熔断器参数 型号 额定电压(kV) 10 额定电流(A) 200 配用熔丝额定电流（A） 10 额定断流容量（MVA） 上限 下限 150 30 RW3-10Ⅱ 经计算满足要求，故选RW3-10Ⅱ形熔断器。 4.6 绝缘子的选择及校验

发电厂和变电站常用的绝缘子有支柱绝缘子和悬式绝缘子。支柱绝缘子用于支持和固定母线，并使母线与地绝缘；悬式绝缘子主要用于固定屋外配电装置中的软母线。

4.6.1

60kV侧绝缘子的选择及校验

（1） 绝缘子的选择

按安装地点和额定电压查?电气设备实用手册?[3]选择XP-70C型绝缘子，其技术参数见表4-14。

表4-14 XP-70C型绝缘子参数

型号 工频击穿电压（kV） 110 工频闪络电压（kV） 干 75 湿 45 机电破坏负荷（kN） 70 泄漏比距（cm/kV） 1.6 最小放电距离（cm） 30 XP-70C （2） 悬式绝缘子片数的选择 一般情况下的单位泄漏距离为1.6cm/kV，所以应选绝缘子的片数为

n?式中 ?——泄漏比距

??UeL0?1.6?60?3.2片 30 L0——每片绝缘子的泄漏距离

所以初选4片绝缘子，考虑到绝缘子老化及出现故障等情况，应将绝缘子片数加1，故选择片5绝缘子。

∴60kV每相悬式绝缘子应选5片，满足要求。

4.6.2

10kV侧绝缘子的选择及校验

按额定电压和装设地点，经查?电气设备实用手册?[3]选择XP-70C型支绝缘子。其技术参数见表4-15。

表4-15 XP-70C型绝缘子参数 型号 工频击穿电压（kV） 110 工频闪络电压（kV） 干 75 湿 45 机电破坏负荷（kN） 70 泄漏比距（cm/kV） 1.6 最小放电距离（cm） XP-70C 30 第 25页 /共46页

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（3） 悬式绝缘子片数的选择

一般情况下的单位泄漏距离为1.6cm/kV，所以应选绝缘子的片数为

n?式中 ?——泄漏比距

??UeL0?1.6?10?0.53片 30L0——每片绝缘子的泄漏距离

所以初选1片绝缘子，考虑到绝缘子老化及出现故障等情况，应将绝缘子片数加1，故选择片2绝缘子。

∴10kV每相悬式绝缘子应选2片，满足要求。

4.7 所用变设备的选择 4.7.1

所用变压器的选择

考虑到变电所主要设备的需要，如采用整流操作电源，要求有可靠的所用电源。此电源不仅能在正常运行方式下保证供给操作电源，而且应考虑在全所停电之后，仍能实现对电源进线断路器的合闸。一般应至少有两路互为备用的所用电源。一台接在高压侧，一台接在低压侧。

所用电负荷统计见表4-17。

表4-17 所用电负荷统计表 日常照明用电 取暖设施用电 继电保护装置用电 其它用电 总计 3kW 5kW 30kW 12kW 50kW 综合以上数据，查?电气设备实用手册?[3]选择S9-50/60型和S9-50/10型电力变压器作为所用变压器。

4.7.2

保护熔断器的选择

（1） 熔断器的选择 其最大长期工作电流 Igzd1?1.05?503?60?0.51A

Igzd2?1.05?503?10?3.03A

熔件的额定电流为 Ierj1?Kb?Ieb?1.5?503?60?0.72A

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Ierj2?Kb?Ieb?1.5?503?10?4.33A

短路容量 Sd1?3?Up?Ich?3?60?5.275? 254.82MVA Sd2?3?Up?Ich?3?10?7.4863?129.66MVA

经计算查?电气设备实用手册?[3]选择RW6-60/500型高压熔断器和RW3-10Ⅱ型高压跌落式熔断器。其技术参数见表4-18和4-19。

表4-18 RW6-60/500型熔断器参数 型号 额定电压(kV) 60 额定电流(A) 100 额定断流容量（MVA） 上限 下限 20 RW6-60/500 800 表4-19 RW3-10Ⅱ型熔断器参数 型号 额定电压(kV) 额定电流(A) 配用熔丝额定电流（A） 10 额定断流容量（MVA） 上限 150 下限 30 RW3-10Ⅱ 10 200

（2） 校验

Ierq1?100A?Ierj1?0.72A?Igzd1?0.51ASekd?800MVA?Sd1?548.2MVA

Ierq2?200A?Ierj2?4.33A?Igzd2?3.03ASekd?150MVA?Sd2?129.66kVA

经计算满足要求，选RW6-60/800和RW3-10Ⅱ型熔断器。

4.7.3

隔离开关的选择

根据以上计算数据，选择GW4-63型和GW4-10G/630-20型隔离开关即能满足要求。

其技术参数如表4-20和4-21。

表4-20 GW4-63型隔离开关参数 型号 GW4-63 额定电压（kV） 63 额定电流（A） 630

动稳定电流 （kA） 50 4s热稳定电流（kA） 20 表4-21 GW9-10G/400-12.5型隔离开关参数 型号 额定电压（kV） 10 额定电流 （A） 400 动稳定电流（kA） 31.5 4s热稳定电流（kA） 12.5 GW9-10G/400-12.5 第 27页 /共46页

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由于 Igzd1?0.51?Ie?630A ，Igzd2?3.03?Ie?400A，所以满足工作条件。

热稳定校验

短路电流的热脉冲：

2I??tdz?2.06872?1.65?7.06?Ir2?t?202?4?1600kA2?s 2 I??tdz?2.93582?1.1?9.48?Ir2?t?202?4?1600kA2?s

????因此满足热稳定性要求。

3) 动稳定性校验

极限通过电流 ij?50?ich?5.2752?kA?

?kA? ij?50?ich?7.4863故动稳定性也满足要求。

经计算满足热稳定及动稳定要求，因此所选隔离开关满足要求

4.8 电力电容器的选择

电力电容器是用来提高电网功率因数、减少线损、改善电压质量、提高供电效率的电器设备。

4.8.1

电容器的选择

（1） 按工作电压选择Uzd?Ug?10kV

（2） 按工作频率选择fe?50Hz （3） 无功功率的计算

设备补偿前的功率因数为0.75，经电容器要求补偿后达到0.9。 负荷的有功功率为P?Sjs?zd?cos??7302.278?0.75?5476.71(kW) 系统要求补偿的无功功率为

Qbs?P?tg?1?tg?2??5476.71??tg?arccos0.75??tg?arccos0.9????2177.54(kvar)?5476.71??0.8819?0.4843?Q?3wUx2?xCx103?3?2?f?102?Cx?10?3?30?Cx?Cx?23.12(?F)

查?电气设备实用手册?[3]初选BWF10.5-100-1型电容器组，其技术参数见表4-22。

表4-22 BWF10.5-100-1W型电容器参数 型号 BWF10.5-100-1W 额定电压(kV) 10.5 额定容量(kvar) 100 额定电容(μF) 2.89 n?Cx23.12??8个 Cb2.89第 28页 /共46页

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因此，一相需8个此型号的电容器组，三相则需24个电容器组，总的额定容量为Qe?100?24?2400kvar，故所选电容器组满足要求。

4.8.2

其断路器、隔离开关、电流互感器的选择

电容器组回路的最大长期工作电流

Igzd?Se3?Ue?24003?10?138.57A

小于各出线回路中的最大长期工作电流，因此断路器、隔离开关、电流互感器均可按出线路侧选择，一定会满足要求。 其所选型号为：断路器选用选择ZW1-10型

隔离开关选用GW9-10G/400-12.5 电流互感器选用LB-10-200/5型

5. 电气设备的平面布置 5.1 配电装置的布置

（1）60kV侧配电装置采用户外式，本所北侧进线，南侧出线。本着节约占地，少占农田的原则。并为了进行维护安装的方便及各种安全，此屋外配电装置采用半高式双层布置方式，这种布置方式整齐紧凑，巡视特别方便。 （2）10kV侧采用户外式。

（3）农村变电所屋外配电装置的母线一般采用钢芯铝绞线，三相水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上软母线可选用较大的档距，但档距越大导线弧垂越大，因而导线相间及对地距离要增加，母线及跨越线构架的宽度和高度均需增大。屋外配电装置的构架采用钢筋混凝土结构，构架配镀锌钢梁具有节省钢材，经久耐用，维护简单等优点。 （4）主变压器的布置

变压器外壳不带电，故采用落地式，安装在钢筋混凝土基础上。主变压器与建筑物的距离不小于1.25m，且距离变压器5m以上的建筑物在变压器总高度下外廊两侧3m的范围内，不应有门窗和通风孔。变压器油超过2500kg以上的两台变压器之间的防火净距不应小于5～10m。 （5）断路器的布置

根据布置条件选择高式布置，安装在高约2m的混凝土基础上。 （6）隔离开关和电流互感器的布置

均采用高式布置，其支架高度为2.7m。

（7）避雷器的布置 60kV侧采用高式布置，支架高度为2.7m （8）电容器采用低式布置

为了人身安全应装设围栏，杆台上的电容器组，其台架底部对地高度为2.5m。

（9）电缆沟和通道

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屋外配电装置中，电缆沟布置应使电缆走的路径最短，所区内道路宽广大门正对道路，运输方便。主变搬运道路宽6m，其他道路宽为1.5m，电气设备附近电缆沟铺设水泥板，配电装置巡视小道。 60kV侧配电装置的有关尺寸见表5-1所示。

表5-1 配电装置的有关尺寸见 弧垂 线间距离 构架高度 构架宽度 母线 1.0米 7.3米 出线 0.1米 4米 门型母线 1.6米 门型母线架 5.0米 5.2 变电所的总平面布置

主控室与10kV屋内配电室为平房布置，一字排开，由于是小型化变电所，

2

所以60KV与10kV侧电气设备均为屋外布置，屋外电气设备全部布置在480m面积的开关场，控制部分及继电保护部分都布置在主控室内，面积为74.4m2,所区总面积为24×40m2，利用系数为70%，所区平坡布置，顺母线方向无坡，垂直母线方向为坡区排水布置0.8－1%的坡度。如图5-1所示。

图5-1 平面布置图

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6. 继电保护及二次接线 6.1

继电保护

继电保护的设计应以合理的运行方式和故障类型作为依据，并应满足速动

性、选择性、可靠性和灵敏性四项基本要求。本所主要对变压器、线路、电力电容器进行保护，同时也对其它设备进行保护。这里主要介绍这些主要的保护。

6.1.1

电力变压器的保护

电力变压器是电力系统中大量使用的重要电器设备，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件。因此，必须根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。

变压器油箱内部主要易发生的故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路等。油箱内部故障对变压器来说是非常危险的，高温电弧会烧毁绕组的铁芯，而且会使变压器油绝缘受热分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果。变压器油箱外部引线及套管处也可能发生相间短路和接地故障。

变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部短路或过负荷引起的过电流，以及漏油引起的油面降低和过励磁等。

对变压器的不正常工作状态应采取以下保护：

（1） 为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低应装设瓦斯保护。

（2） 为反应变压器绕组、套管和引出线相间短路；直接接地系统侧绕组、套管和引出线的接地短路以及绕组匝间短路应装设纵联差动保护。

（3） 为反应外部相间短路引起的过电流，应装设过电流保护作为后备保护。 （4） 为反应过负荷，应装设过负荷保护； （5） 为反应油温降低而装设的保护。

6.1.2

10kV出线的保护

10kV线路保护的设计原则

6.1.2.1

（1） 10kV架空线路和电缆线路应装设相间短路保护。保护装置采用两相式接线，并在所有出现中皆装设同名的两相上，通常装设在A、C两相上，以保证当发生不在同一出线上的两点单相接地时有2/3机会切除一个故障点。

（2） 10kV线路保护一般以电流速断保护为主，以过流保护作为后备保护。这就是说保护装置采用的是远后备保护方式。

（3） 10kV线路在以下情况下必须装设电流速断保护。

1) 对变电所来说，当线路上发生短路，变电所母线电压大量降低时，应装设电流速断保护。

2) 导线截面不允许延时切除短路电流时，应装设电流速断保护。

（4） 当装设电流速断保护时，为保证母线电压不至过份的下降，必要时允许非选择性的动作，并装设备用电源自投入装置来部分地校正保护的非选择性的动作。

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6.1.2.2

10kV出线保护的配置与整定

本变电所出线保护配置电流Ⅰ段和Ⅲ段保护，即装设瞬时电流速断保护和定时限过电流保护。

（1）10kV出线的电流速断保护的整定计算 下面以线路2为例说明整定方法。

?(3)1)保护的动作一次电流 Idz?1?KKIdmax?1.3?0.8809?1.1452(kA)，

动作二次电流 Idz?j1?2）

动作时限

Idz?1KjxKi1.1452?1?103?＝4.77 (A)；

1200/5t = 0s

3） 灵敏度校验

要求无时限电流速断保护在系统最小运行方式下，两相短路电流时的最小保护范围应大于被保护线路全长的15～20%。

2?10?UB?(X?X?X)?(2)?/0.4S0TS2IB?×100%≥15%～20% ??dminlAB可根据 Klm(6-5)

（2）10kV侧出线的过电流保护的整定计算

1)按躲开被保护线路的末端的最大负荷电流来整定三段保护 保护动作一次电流

Idz????KkKzqKjxKhIdmax?1.3?1.5?11311.125?＝173.66（A）

0.853?10保护动作二次电流 Idz?j1?2)其动作时限

Idz???KjxKi?173.66?1＝4.34

200/5t = 0.5s

3)灵敏度校验

Klm1(2)Id0.7629?103min???4.39?1.5 Idzj1173.66满足灵敏度要求，动作时限为0.5s

其余三条出线路的整定计算方法与此线路相同，因此计算过程不再重复，将整定结果附在表中，见表6-2。

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表6-2 10kV出线路整定计算列表 线路 名称 线路1 线路3 线路4 电流速断保护的整定 整定电流（kA） 1.0808 0.9750 1.0293 灵敏度系数(%) 48.77 50.64 49.42 过电流保护的整定 整定电流(A) 200.40 237.56 109.21 灵敏度系数 3.59 2.73 6.28 经校验均满足要求。 6.1.3

电力电容器的保护

本所采用BWF10.5-100-1型电容器进行无功补偿，以提高电网功率因数、减少线损、改善电压质量，充分发挥发电、供电设备的效率，为此要求对电容器进行保护。

6.1.3.1

保护装置的选择

在电容器的运行中可能会发生故障而引起电容器爆破和火灾事故，故其主要的故障形式有：电容器和短路器之间连接线短路；电容器的内部故障及其引出线上短路及个别电容器的切除引起电压升高等。为了防止电容器爆破及火灾事故，保证安全运行，必须装设相应的保护。

电容器的保护包括内部保护和外部保护两个方面，内部保护作为单台电容器内部击穿时的保护，使电容器内部串联元件未全部击穿之前将其从电源上断开；本设计装设无时限过流保护和过压保护作为外部短路故障保护，并作为内部故障的后备保护。内部保护采用熔断器保护单台电容器，其保护接线如图6-1所示，短路保护用电流互感器与电流继电器和信号继电器来实现。由于多数电容器只允许在不超过1.05倍额定电压下长期运行，只能在1.1倍额定电压下短期运行（一昼夜），所以过电压保护也必不可少。另一方面，一般在电容器母线上安装一组避雷器，以泄放操作等原因引起的瞬态过电压。保护电容器中，由于无间隙金属氧化物避雷器的性能优于有间隙的碳化硅避雷器，所以多采用无间隙金属氧化物避雷器FYS系列。为确保断开电容器上存在的电压在1min内降至50V，以保证人身和设备的安全，应在外部并联放电装置。一般利用电压互感器二次串入灯泡作为放电器。

图6-1

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6.1.3.2

整定计算

（1） 无时限过电流保护 保护装置的动作电流Idzj?KK?Iec1200/(3?10)?1.2??2.08A，取5A nl200/5保护装置一次动作电流Idz?Idzj?nl2005?5??200A Kjx1\?2?Id2.5157?103min保护装置的灵敏系数Km???12.58?1.5，满足灵敏度要

Idz200求。

（2） 过电压保护

保护装置动作电流（按母线电压不超过110%额定电压值整定）

Udzj?1.1?Ue2?11V

保护装置动作于信号或带3～5分钟时限动作于跳闸。

6.2 二次接线部分

二次回路是变电所中用于监测的表计、控制操作信号、继电保护和自动装置的全部低压回路的总体。其内容包括:

1、电流回路； 2、电压回路； 3、测量回路； 4、保护回路； 5、开关和信号回路； 6、操作回路。 二次部分采用变电所综合自动化装置。

6.2.1

断路器的控制部分

对于60kV变电所来说，其出线为四条，所以可选择灯光监视控制回路，即为具有电气防跳装置的控制回路。对于没有机械防跳装置的断路器的控制回路中应加装电气防跳装置带有电气防跳装置的控制回路。

6.2.2

中央信号装置设计

（1）中央信号的设计原则

1)中央信号装置由事故信号和预告信号组成;

2)能保证在断路器跳闸时发出音响信号、灯光信号或其他指示信号； 3)事故音响一般用蜂鸣器，预告音响信号一般使用电铃； 4)音响信号应能自动或手动恢复，而故障性质的指示信号保持到故障消除为止；

5)中央信号的接线应力求简单，对其电源熔断器应有监视装置。 （2）事故信号装置

采用中央复归能重复动作的事故音响信号，音响采用蜂鸣器，用信号灯表示跳闸断路器。

（3）预告信号装置

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采用中央复归带重复动作的预告信号装置，用光字牌说明发生非正常运行状态。预告的非正常运行状态有：

1）变压器的过负荷；

2）变压器的轻瓦斯保护动作； 3) 变压器油温过高；

4）电压互感器二次回路断线； 5）交流回路绝缘降低； 6）直流回路绝缘降低；

7）控制回路断线、熔断器熔断等； 8）事故音响信号熔断器熔断； 9）直流电压过高或过地。

6.2.3

直流系统的选择

对于60kV小型化变电所来讲，如果采用蓄电池组，则其缺点为价格昂贵、寿命短、运行维护复杂，并且占地面积大，所以可以采用硅整流操作。可以取消蓄电池组，减少建设费用，加快安装速度和方便运行维护，则可采用硅整流直流系统。在中、小型变电所中，常采用硅整流元件把交流电变成直流电使用，并装设电容器储能放电。当系统故障时，交流电压大大降低，致使整流后的直流电压降得更低，继电保护无法动作，这时就借助于电容器的储能放电，供电给继电保护装置。

所用电源备用自动投入装置接线图如6-1图。

图6-1 所用电源备用自动投入装置接线

6.2.4

直流系统的绝缘监察装置

变电所的直流系统比较复杂，当发生一点接地时，由于没有短路电流流过，熔断器不会熔断，仍能继续运行，故对这种接地故障必须及早发现。否则，当发生另一点接地时，有可能引起信号回路、控制回路、继电保护回路和自动装置回路的不正确动作。因此装设经常性的直流系统监察装置是十分必要的。 其原理接线图如图6-2所示。

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6-2 直流系统绝缘监察装置接线图

6.2.5

综合自动化装置的选择

变电站综合自动化将变电站保护、自动、远动、通信功能融为一体，完成对站内所有模拟量、状态量的采集以及对各种设备的控制和保护。例如对线路及主设备各模拟量、 状态量的采集，对断路器和隔离开关、变压器有载调压开关的控制与监视，站用备用电源的自动投入、站用直流电源等的控制与监视，以及对为火灾的监视与消防系统的控制。通常变电站综合自动化系统由计算机系统组成。变电站综合自动化能节省二次电缆，缩短建设周期，便于对系统调度运行和维护管理。

根据上节继电保护和二次接线部分的计算，本变电所选用国内较有影响的南京自动化研究院生产的LFP-900系列中低压变电站综合自动化保护装置。

7. 变电所的防雷保护和接地装置 7.1 变电所的防雷保护

变电所是电力系统防雷的重要保护部位，如果发生雷击现象，将会造成大面积的停电，因此变电站装设防雷保护措施是非常必要的，并且要求防雷保护措施必须十分可靠。雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。

在防雷保护设计中，应根据雷电活动情况、地形、地质、气象情况以及电网结构和运行方式等，结合运行经验进行全面分析和技术经济比较，做到技术先进、经济合理、符合电力系统和电力设备安全经济运行的要求。

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7.1.1

雷电过电压保护

雷电过电压保护主要是：

（1） 防止雷电直击于电气设备上，一般采用避雷针、避雷线进行保护。 （2） 对于60kV及以下的电气设备，应尽量减少感应过电压。一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备（避雷针、避雷线）或物体，增大电气设备对地电容。

（3） 防止从线路侵入的雷电波过电压对电气设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。

7.1.2

直击雷的防护

为了满足对直击雷的保护，应根据计算确定避雷针的高度和数量，根据变电所的电气布置，共设计两根避雷针比较合适，由于主变设备绝缘较弱，而它又是变电所中最重要的设备，故不应在变压器的门型柜架上装设避雷针，而是有独立的配电构架。该支架应装设接地设备装置，再与接地网相连，否则，雷击避雷针时雷电流经接地装置向变电所传入高电位，造成变压器的反击事故，接地电阻间距大于等于15m，因为被保护的最高设备是门型柜架，高度为7.3m，且两针之间的距离D为28m，则初选h＝25m两根。单针时雷电受针的吸引往往可以被吸到离针较进的地面上，但在两针联合保护时，处在两针之间的上空，雷电因受两阵的吸引，吸到难于击到离针较近的地面上，两针联合保护区如下图并将避雷针放在其保护区的斜线上。

图7-1 避雷针保护范围图

两针外侧的保护范围为

因被保护物hX＝7.3m<0.5h＝12.5m 所以

rx?(1.5h?2hx)P (7-1)

而h＝25m<30m，校正系数P＝1，则可求

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rx＝(1.5×25－2×7.3)×1＝22.9 (m)

又因

h0?h?D28?25?＝21 (m) 7P7?1则保护范围最小处的最大保护宽度为

bx＝1.5(h0－hx)＝1.5(21－7.3)＝20.55 (m)>15 (m)

根据以上计算可知，两根避雷针的安装基本保护全所。故选避雷针的高度为25m。

7.1.3

变电所侵入波的保护

因为雷击线路机会远比雷直击变电所为多，所以沿线路侵入变电所的雷电过电压行波是很常见的。又因为线路的绝缘水平要比变压器的冲击试验电压高得多，所以变电所对进行波得保护十分重要。

7.1.3.1

保护措施

雷电侵入波是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线保护段，本变电所设计利用氧化锌避雷器代替阀型避雷器。配电装置的雷电侵入波幅值取进线保护段绝缘水平的负极性冲击强度，即进线段绝缘的50％冲击放电电压。一般按下表的1.05～1.1倍选取。

表7-5 冲击放电电压表 电压等级 60kV 绝缘子 5(x-4.5) 50％冲击放电电压（正极性，kV） 520 侵入配电装置雷电波陡度与进线保护段的长度有关。

表7-6 雷电波侵入陡度表 额定电压 1km进线保护段 60kV 1.1 雷电侵入波计算陡度（kV/m） 2km及全线有避雷线 0.6 7.1.3.2

进线段保护

进线保护段的作用是使雷不直接击在导线上，且利用进线段本身阻抗来限制雷电流幅值，利用导线的电晕衰耗来降低雷电波陡度。

对未沿全长装设避雷线的60kV架空电力线路，在变电所的进线段1～2km长度内，进行侵入雷电波保护。其保护接线图如图8-1所示。

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图7-2 直击雷保护接线图

7.2 电气设备的保护接地装置 7.2.1

接地的一般要求

（1）为了保证人身安全，所有的电气设备都应装设接地装置，并将电气设备外壳接地；

（2）为了将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，应使用一个总的接地装置。接地装置的接地电阻应满足其中接地电阻的最小的电气设备的要求；

（3）电气设备的人工接地应尽可能的用在电气设备所在地点附近，对地电压分配均匀；

（4）设计接地装置时，应考虑到一年四季中均能保证接地电阻的要求值。

7.2.2

应当接地的部分

（1）变压器、电器、照明设备的底座和外壳； （2）电气设备的传动装置； （3）互感器的二次接线； （4）配电屏与控制台柜架；

（5）屋内外配电装置的金属和钢筋混凝土构架以及带电部分的金属遮栏； （6）交直流电力电缆盒的金属外壳和电缆的金属外皮布线的钢管等。

7.2.3

布置的原则

（1）不同用途和不同电压级次的接地可以共用一个接地装置，阻值应取最小的；

（2）保证最寒冷和最干旱的季节里，接地电阻不大于允许值；

（3）保证工作区域内电位分布较均匀，以使Ujc和Ukb在安全值以下； （4）充分利用自然接地体，以便降低工程造价；

（5）接地线（引下线）接地体（装置）的连接应为焊接，接地线与电气设备外壳的连接应用螺栓连接或焊接，用螺栓连接时，应选用防松螺帽或防松垫片；

（6）电气设备应采用单独的接地线，不允许一个接地线上串联个数电气设备；

（7）为了使接地线断线时，外壳上产生的危险电位不致使变压器电位太高，保护接地线与工作接地线不应用同一个接地线，应分别接地；

（8）为了进一步减小接地装置的接地电阻值，人工接地网应尽量与架空线相连，当不允许相连时，应在地下与避雷器的连接装置相连，连线不短于15m

7.2.4

保护接地装置的确定

（1） 确定接地电阻值（设接地体的接地电阻为20Ω） 60kV侧经接地体入地的电流为 Ijd?Ue?Lj350?60?40?6.86A 350第 39页 /共46页

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所以接地电阻的允许值为 Rd?100100??14.58? Ijd6.86Ue?Lj350?10?54?1.54A 35010kV侧经接地体入地的电流为 Ijd?所以接地电阻的允许值为 Rd?120120??77.92? Ijd1.54要求当Rd大于10Ω时取10Ω。站用电380/220V中性点接地电阻允许值Rd<4Ω,因为共用一个接地装置，故接地电阻应取Rd=4Ω （2） 计算人工接地电阻Rrw

人工接地网与自然接地体是并联的，并联后总电阻应达到R=4Ω，所以人工接地电阻为

Rrw?Rz?R20?4??5?

Rz?R20?4由于共用一个接地装置，故应取Rrw=4Ω

（3） 计算单根垂直接地体的接地电阻R

土壤电阻率???0??，今?0?500??m，故人工接地装置以水平接地体为主的带棒接地装置，上端用规格为4×10mm扁钢连接，构成环路式接地装置。钢管上端埋入土中深度为0.8m垂直接地采用长L=2.5m，直径d=60×10-3m的钢管。 1）单根接地体的接地电阻为 对于水平接地体

?S??S?0＝1.4×500＝700 (Ωm) 对于垂直接地体

?C??C?0＝1.2×500＝600 (Ωm)

则单根水平接地体的电阻为

?S2l27?1042?6002Rsh?ln?ln＝165 (Ω)

2?lb?h2?3.14?6002?50单根垂直接地体的电阻为

?c4l6?1044?300Rch?ln?ln＝168.74(Ω)

2?ld2?3.14?3006因Rsh≈Rch，故可以认为有水平和垂直接地体引入大地的电流相同，其值为

Ijl?Il100??20 (kA) 552）冲击电流作用下的接地电阻

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