110kV变电站电气一次系统设计(7)

因为△A与方案三相同，故这里不做重复计算 U-44=△A×10+u1+u2

=0.08×5193218.019×10-4+0.042×263.913+0.058×263.913 =67.937万元

6-8）

6-9）

6-10）

6-11） 6-12） 6-13） 6-14）

6-15）

6-16）

（（（（（（（（

（

6.3 最终方案确定

经济比较方案三和方案四的综合投资和年运行费用，方案四都低于方案三，故最终确

定方案四为最优方案，进行设计。

7 变电站配电装置的设计

配电装置是变电站的重要组成部分。它是按照主接线的接线方式，有开关电器、保护

和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来汇集和分配电能。

7.1 配电装置的分类：

配电装置俺电气设备装置的地点，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；俺祖光的方

式，可分为需现场组装二次的装式配电装置，以及在制造厂组装成套后运至现场安装使用

的成套配电装置。屋内配电装置是电气设备安装在屋内。他的特点是占地面积小，运行维

护和操作条件较好，电气设备受污秽和气候条件影响较小，但需建造房屋，头较大。屋外

配电装置是将电器设备装置在屋外。它的特点是土建工程量小，投资小，建造周期短，易

扩建；但占地面积大，运行维护条件较差，易受污秽和气候条件影响。

7.2对配电装置基本要求：

(1)配电装置的设计和建造，应认真贯彻国家的技术经济政策有关规程的要求，特别

应注意节约用地，争取不占地或少占良田。

(2)保证运行安全和工作可靠。设备要注意合理选型，布置应力求整齐、清晰、运行

中必须满足对设备和人身的安全距离，并应有防火防爆措施。

(3)便于检修、操作和巡视。

(4)在保证上述条件要求下，应节约材料，减少投资。

(5)便于扩建和安装。

7.3配电装置的设计

本设计10kV屋内配电采用二层二通道，母线用断路器分成两段。110kV、35kV的配电

装置均采用屋外配电装置。成套配电装置一般布置在屋内。特点是结构紧凑，占地面积小，建造期短，运行可靠，维护方便，但耗用钢材较多，造价较高。

屋外配电装置根据电气设备和母线布置的高度，可分为中型、半高型、高型和普通中

型等类型。本设计因110kV侧没有专门的母线，设备较简单所以采用普通中型屋外配电装

置。35kV侧采用普通中型屋外配电装置。

全站：变电站场地设计为长方形110/35/10kV架空线分别向三个方向出线，配电装置

成口型布置。该站长：70m，宽：65m，最高点为110kV侧出线门架10m。

7.4电气设备的配置

7.4.1隔离开关的配置：

(1)接在母线上的避雷器和电压互感器合用一组隔离开关。

(2)断路器两侧均配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。

(3)中性点直接接地的普通型变压器通过隔离开关接地。

7.4.2接地刀闸的配置：

(1)为保证电气和母线的检修安全，110kV、35kV每段母线装设1组接地刀闸。母线的

接地刀闸设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上。

(2)110kV主变断路器两侧和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸。

(3)10kV、35kV线路隔离开关的线路侧配置接地刀闸。

7.4.3电压互感器的配置：

(1)电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动

装置。

(2)10kV、35kV每段母线装设电压互感器。

(3)110kV每回进线装设电压互感器。

7.4.4电流互感器的配置：

(1)凡装有断路器的回路均设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置

要求。

(2)对直接接地系统，按三项配置。

(3)110kV每回进线装设一组电流互感器。

7.4.5避雷器的配置：

(1)配电装置的每组母线上，均装有避雷器。

(2)变压器中性点装有避雷器。

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5、10kV变压器出口、3更多内容请访问久久建筑网
5、10kV均设有避雷器。

8 防雷保护设计

变电站可以说是电力系统的中心环节，若发生雷击事故，会造成大面积停电，严重影

响国民经济和人民生活，因此变电站的防雷设置必须十分可靠。变电站遭受雷害可能来自两个方面：雷直击于变电站；沿线路向变电站入侵的雷电波。对直击雷的保护，一般用避雷线和避雷针。因线路落雷频繁，所以沿线入侵的雷电波是变电站遭受雷害的主要原因。主要措施是在变电站内装设阀型避雷器，在变电站的进线上设置进线保护段。

8.1避雷针的作用

装设避雷针是防直击雷最常用的措施，由金属制成，具有良好接地装置，作用是将雷

吸引到自己身上并安全导入地中，从而保护了附近较矮的设备、建筑免遭雷击。

8.2避雷针的配置

8.2.1避雷针的配置原则：

(1）独立式避雷针宜装设独立的基地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻

Ri≤10?。当有困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与接地网的地下连接点眼阶段的长度不得小于15m。

(2）独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距d1≥0.2Ri+0.1h,且d1≥5m；独立式

避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离d2≥3m，式中Ri为冲击接地电阻。

(3) 避雷针位置的确定：

首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备

的电气距离应符合各种规程规范的要求。

a. 电压110kV及以下的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上。

b. 35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时

易引起反击。

c. 在变压器的门型架构上不应装设避雷针、避雷线，因门型架距变压器较近，装设避

雷针后，构架的集中接地装置距变压器金属外壳接地点在地中距离很难达到不小于15m的要求。

8.3防雷保护方案

(1)避雷针的设计一般有以下几种类型：

a. 单支避雷针的保护；

b. 两支避雷针的保护；

c. 多支避雷针的保护；

在对较大面积的变电站进行保护时，采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。

因此，为了对本站覆盖，采用四支避雷针。被保护变电站总长70m，宽65m。查手册，门

型架构高10m。避雷针摆放如图所示。

1# 70m 2#

4# 避雷器摆放位置图 3#

（2）rx的确定：

rx为被保护高度hx平面上的保护半径（m）

hx被保护高度（m）

h避雷针高度（m）

ha=h-hx避雷针有效高度(m)

本站被保护的最高高度为10m，避雷针高度30m。因h≤30m，所以p=1

rx?1.6ha1.6?(30?10)?p??1?24m （8-1） x1?1?30h

（3) bx的确定：

bx的尺寸由相邻两支避雷针装设条件决定：即针尖距离保护物体的有效长度来确定。

（两避雷针间bx水平面上的保护范围最小宽度为2bx）bx可由保护范围曲线查出。 bx?1.5?(h?

D:避雷针两者间距离

1#与2#：D=70m rx=24m b

x=15.00m

D?hx) （8-2） 7p

2#与3#： D=65m rx=24m bx=16.07m

3#与4#： D=70m rx=24m bx=15.00m

4#与1#： D=65m rx=24m bx=16.07m

8.4保护全面积的校验

条件为：D≤8hap （8-3）其中D为通过三支避雷针所形成的三角形顶点圆的直径。D?702?652?95.52?8hap?80?20?1?160m

所以满足要求。综上所述，该布置方案可以保护本站。

结论

通过对变电站一次系统运行原理的了解，并根据常规变电站的设计要求与原则，完成

了110kV降压变电站一次系统设计，其内容包括电气主接线的选择，主变压器的选择，短路电流的计算，电气主设备的选择，配电装置设计和总平面布置，防雷及接地系统设计。此外，根据设计数据要求，绘制了电气主接线图一张，电气总平面布置图一张，配电装置图三张，防雷接地图一张。本毕业设计的最优方案可靠性较高，选用的电气设备均符合运行要求，经济性较好。通过本次毕业设计，使我对变电站系统整体运行情况、电气设备选择技术性要求、防雷保护设计要求有了更加全面系统的认识。另外，本次毕业设计极大地锻炼了自己独立思考、独立解决问题、实际动手能力，为我大学生涯画上了完美句号，将对我以后的学习、生活给予莫大的帮助。

参考文献

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[2]电力工程设计手册东北西北电力设计院

[3]发电厂电气部分课程设计参考资料天津大学编

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[4]电力工程电气设计手册-电气一次部分水利电力部西北电力设计院编

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[8]卓乐友《电力工程电气设计》中国电力出版社

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[11]国家电力公司农电工作部《35kv及以上工程》（上、下）电力工业出版社