毕业设计(8)

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型号 额定电压额定电流套管的长度机械破坏负荷（kV） （A） （mm） （kg） CMF1-20 10 6000 782 4000 5 配电装置

5.1 概述

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。

配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置

5.2 配电装置的基本要求

配电装置是根据电气主接线的连接方式,由开关电器﹑保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时,迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此,应满足以下要求:

（1） 保证运行可靠 （2） 便于操作﹑巡视和检修 （3）保证工作人员的安全 （4） 力求提高经济性 （5） 具有扩建的可能

5.3 配电装置的设计原则

（1）节约用地；

（2）运行安全和操作巡视方便； （3）考虑检修和安装条件；

（4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行； （5）节约三材，降低造价； （6）安装和扩建方便。

配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是

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带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。

以下表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，《高压配电装置设计技术规程》中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。

表5-3-1 屋外配电装置最小安全净距（mm）

符号 适用范围 1、带电部分至接地部分之间 35 63 110J 110 220J A1 2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处400 与遮栏上方带电部分之间 1、不同相的带电部分之间 650 900 1010 1800 A2 2、断路器和隔离开关的断口两侧引线400 带电部分之间 1、设备运输时，其外部至无遮栏带电部分之间 2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带650 1000 1100 2000 B1 电部分之间 3、栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间 4、带电作业时的带电部分至接地部分之间 1150 1400 1650 1750 2550 B2 C 1、网状遮栏至带电部分之间 1、无遮栏裸导体至地面之间 2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间 1、平行的不同时停电检修的无遮栏带500 2900 750 1000 1100 1900 3100 3400 3500 4300 D 电部分之间 2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间 2400 2600 2900 3000 3800 注：110J、22J、330J、500J系指中性点直接接地网 5.4 各电压等级配电装置设计

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本变电所三个电压等级：即220kV、110kV、10kV根据《电力工程电气设计手册》规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220kV及110kV采用屋外配电装置，10kV采用屋内配电装置。

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、早高型和高型等。 （1） 中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装检修方面积累了比较丰富的经验。

（2） 半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：

① 占地面积约在中型布置减少30%； ② 节省了用地，减少高层检修工作量；

③ 旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路操作方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

（3） 高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：

① 配电装置设在高产农田或地少人多的地区； ② 原有配电装置需要扩速，而场地受到限制； ③ 场地狭窄或需要大量开挖。

选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性。

本次所设计的变电站是地区性变电站，对建筑面积没有特殊的要求，所以该变电所220kV、110kV和10kV电压等级均采用普通中型配电装置。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。

6 防雷保护的设计

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6.1 概述

变电站是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。

避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。

避雷器有FS型和FZ型两种。FS型主要适用于配电系统，FZ型适用于发电厂和变电站。电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)。

6.2 避雷器的技术参数

(1) 额定电压：避雷器的额定电压必须与安装避雷器的电力系统电压等级相同。

(2) 灭弧电压：灭弧电压是保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时，根据灭弧条件所允许加至避雷器的最高工频电压。因此，对35kV及以下的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的100%~110%；对110kV及以上中性点接地系统的避雷器；其灭弧电压规定为统最大工作线电压的80%。

(3) 工频放电电压：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般应大于最大运行电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

(4) 冲击放电电压：冲击放电电压是指预放时间为1.5~20us冲击放电电压，与5kA下的残压基本相同。

(5) 残压：在防雷计算中以5kA下的残压作为避雷器的最大残压。

6.3 避雷器的配置原则

（1） 配电装置的每组母线上，应装设避雷器。

（2） 旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。

（3） 220kV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。 （4） 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设

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一组避雷器。

（5） 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。

表6-3-1 避雷器选择结果

工频放电电压有效值kV 型号 额定电压有效值kV 灭弧电压kV 不小于 冲击放8/20μs雷电冲击波电电压残压峰值不大于kV 峰值(1.5/20μs及不大于 5 A 10 A 1.5/40μs)不大于kV 536 630 664 728 FZ-220J 220 200 448 FZ-110J 110 100 224 268 310 332 364 FZ-10 10 12.7 26 31 45 45 50 220kV变压FZ-220J 器中性点 110kV变压FZ-110J 器中性点 200 448 536 630 664 728 100 224 268 310 332 364

7 变压器继电保护设计

7.1 概述

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。

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