一个35KV的小型化变电所设计.doc

摘 要近年来，随着各中小城市、乡镇、个体企业的迅速发展，用电负荷不断增加，完善供电网络，建设供电半径小、投资少的小型化变电所已势在必行。此类用电存在着负荷发展迅速，负荷分散，负荷变化大的特点。因而变电站应加快建设步伐，缩短建设周期，多布点、小型化。根据这一思想，设计一个35KV的小型化变电所。设计的目的是为了适应农村用电，满足农村经济发展的需要。设计的依据是以三胡35KV变电所为背景资料，根据实地调查并预测未来几年的负荷变化，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了35kV，10kV的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器，隔离开关，母线，电压互感器，电流互感器进行了选型，而且对电气平面布置以及变电所的各种保护也作了详细的分析，提出了较为优化的设计和建设方案，从而完成了35kV电气一、二次部分的设计。关键词： 变电所, 小型化, 设计AbstractIn recent years, with the rapid development of all small and medium-sized cities , villages and towns , micro-business, power consuming load is increasing constantly, perfect the network of supplying power, it has already imperative to build the miniaturization transformer substation small in radius of electricity supplying, with little investment. This kind of has load to develop rapidly with electricity, load is scattered, load changes great characteristic. Therefore the transformer substation should quicken the steps of found, shorten construction period, miniaturization. According to this mindDesign the miniaturization transformer substation of one 35KV. The purpose to design is to use the electricity for adapting to the countryside and meet demands of rural economy development.Basis that design to take 35KV transformer substations of Sanhu as the materials , change according to field investigation and load that predict the following several years , And through an analysis of load materials, safe, the economy and dependability are considered, confirm 35 KV, to wire mainly 10 KV, calculate and supply power range not to confirm main voltage transformer platform count through load, capacity and type , the result of calculation of calculating that and short out according to the largest lasting job electric current, to the high-pressure circuit breaker, isolate the switch, the bus bar , voltage mutual inductor, the mutual inductor of electric current has carried on the selecting type, and fixed up to the electric level and various kinds of protection of the transformer substation have made of detailed analysis, have put forward the design that is comparatively optimized and built the scheme, thus finished the design of 35kV electric part one , two times. Key words: The transformer substation, miniaturization, design 目录摘 要IABSTRACTII1 变电所所址选择11.1规划选所11.2 工程选所11.3变电所的所址选择一般要求12   电气主接线设计32.1电气主接线的概念及基本要求32.2 主接线的设计原理32.3 主接线的形式32.3.1 单母线接线42.3.2 双母线接线52.3.3 桥形接线62.3.4多角形接线73 短路计算93.1 短路的种类93.2 短路的原因及后果93.2.1短路的原因：93.2.2 短路的后果：93.3 短路计算的目的93.4变电所短路的计算93.5 短路电流计算在继电保护的应用104 主设备选型134.1 主变压器的选择134.2 隔离开关的选择134.3 高压断路器选择134.4 电流互感器选择144.5 电压互感器选择144.6 母线的选择145 配电装置165.1 配电装置的安全净距1652 配电装置的形式165.2.1屋外配电装置165.2.2屋内配电装置166 过电压与防雷设计186.1 过电压的产生和分类186.2变电所的防雷设计原则196.3变电所主要防雷设备196.4变电所的防雷设计196.4.1 35kV进线段的防雷设计196.4.2变电所防雷设计196.4.3 35kV和10kV母线以及主变压器防雷设备的选择207 接地网设计217.1接地网的一般要求和接地范围217.1.1要求主要有以下几点：217.1.2接地范围217.2 接地电阻227.3接地短路电流的计算值227.4接地网的布置227.5避雷针和避雷器的接地237.6接地装置的计算238 继电保护设计248.1 继电保护的基本概念248.1.1 供电系统的几种运行状况248.1.2 供电系统继电保护装置的任务248.2 继电保护的基本原理248.3 对继电保护装置的基本要求258.4 主变压器与10线路的继电保护269 所用电29结束语30致 谢31参考文献32附录341 变电所所址选择在新建的送变电工程中，变电所的所址选择是工程建设前期工作一个关键性的环节，对整个工程建设的投资费用和投产后的运行安全可靠性及生产的综合经济效益，起重要作用。结合特殊的地理、地形条件，把所址选定、选好，是绘就电网发展规划蓝图的基础。只有科学地选择所址和线路路径，才能使未来的电力网络安全、经济和可靠地服务于本区域经济建设。同时，满足供电生产部门科学管理电网的需求。因此，如何选择好变电所的所址是一个值得探讨问题。变电所的所址选择工作可分为两个阶段即规划选所和工程选所。1.1规划选所电力系统规划设计应在国家产业和能源政策指导下，在国民经济综合平衡的基础上进行的,指出了电力系统具体发展方案及电源和电网建设的主要技术原则。规划选址一般在编制电力网发展规划时进行，先对规划电网可能布置变电所的点进行预先选择，然后利用充分的技术资料进行综合经济比较，从而规划出新建变电所的地点或范围。但是由于是规划性的工作，随着电网实际负荷的变化而相应发生变化1.2 工程选所在工程项目建设得到批准后，设计进入可行性研究阶段，而进行的所址定点，称为工程选所。工程选所根据电力系统规划设计中所确定的地点或范围进行。工程选所应结合一定的变电所模式及基本平面布置。工程技术人员应充分考虑规划时期的设备发展方向和变电所建设模式基本选定电气布置方案，然后据此进行选址。同时，应考虑一定的发展余地，考虑扩建的可能性。1.3变电所的所址选择一般要求（1）所址靠近供电区域负荷中心通常先对变电所的供电对象，负荷分布情况以及近期和远期在电力系统中的地位作用，作出综合分析，选择比较接近负荷中心的位置作为所址，以便减少工程建设投资及电网损耗。（2）使地区电源分布合理应充分考虑变电所所在地区原有电源、新建电源及规划建设电源使电源布局分散，既可达到安全可靠供电的目的，又可减少二次网的投资和电网损耗。（3）高低各侧进出线方便统筹安排好变电所各级电压出线的走廊。不仅要使进出线方便，而且要使送电线路交叉、跨越少,转角少。根据发展规划预留扩建位置。高压架空进出线路走廊的位置应同时确定。（4）交通运输方便不仅要考虑变电所施工时设备材料及变压器等大型设备的运输，还要考虑长期运行、检修的交通运输方便。一般情况下所址要靠近公路。公路引进路程要短，以便减少投资。（5）其他要求应贯彻节约用地的精神，不占或少占耕地及经济效益高的土地。总体占地面积应根据最终规模确定。结合具体工程条件，采用中型屋外布置；应合理选择、充分利用地形，尽量减少挖填土方量。同时，应注意防洪，并满足泄洪要求， 35kV变电所的标高宜在50年一遇的水位上；否则应设防护设施；踏勘所址的山洪及地质条件，不应受山洪冲刷，应避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞等不利的地质地带；变电所应具有可靠的水源、排水应方便，施工临时用水、用电应能方便引入；周围环境应无明显污秽，如空气污秽时，变电所所址应选在受污染影响最小处，如有污染源，应在污染源的上风侧；应兼顾供电区负荷中心和行政中心，并考虑将来运行、检修及管理人员的生活方便和生产生活水源。总之，变电所所址选择是一项复杂而繁锁的工作，不仅要综合考虑地区的经济发展和电网规划，还要对周围的环境进行分析研究，从而得出一个比较切合实际的最佳方案。只有选出较为满意的所址，才能很好的服务于规划，设计，建设和生产运行管理。本设计就是根据上面的条件，来选择变电所的所在地址的。2   电气主接线设计2.1电气主接线的概念及基本要求在变电所中变压器、母线、隔离开关、断路器以及线路等相互之间的连接，必须满足一定的要求，以保证电能的变换与输送。它们的连接对供电的可靠性、运行灵活、检修方便以及经济合理起着决定性的作用。所谓主接线就是指上述高压电器的通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的通道，成为强电流、高电压的网络。 主接线是变电所电气部分的主体，对变电所的建设投资，安全经济分析运行有着重大的影响，直接关系变电所的技术经济指标，由于主接线重要，在设计过程中与诸多因素有关，要正确、合理的设计主接线就必须综合处理各方面的因素，并经过深入的经济，技术 比较最终确定。对主接线的要求：（1）可靠性；（2）灵活性、方便性、适应性； （3）经济性（投资省，占地面积小，年运行费用少）；（4）标准化；2.2 主接线的设计原理主接线是决定变电所性质特点和技术性质的主要因素。因此对主接线的理解不能只局限于它是若干电气设备的连接线能够成的电能回路，而应考虑主接线型式的同时，还要确定设备和装置的参数型式和数量，而且首先要确定主变压器、断路器等设备的参数型式和数量然后在确定相关的保护，控制及变电所的内部运行管理等问题。主接线不仅决定着基建投资、年运行费用和计算费用的多少而且还决定着它们在多年连接运行中的运行性能。甚至将对整个网络的可靠性和稳定性产生影响，因此在合理的选择变电所的电气主接线是整个电网和地区网络设计中最重要的工作。2.3 主接线的形式主接线是以电源和引出线为基本环节，以母线为中间环节，构成电能通道。其基本形式有两种，一是有汇流母线；二是无汇流母线。有汇流母线的主接线，由于汇流排的存在能起到汇流和分配电能的作用，故可以在进出线数目使得整个主接线以母线为分界，分为进线部分和出现部分，接线简单明了，运行方便，也较便于发展与扩展，同时还可以在一定程度上提高运行的可靠性。该类主接线形式主要有：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线以及旁路隔离开关等接线。无汇流母线的主接线省去了母线这一环节使得整个配电装置占地较省，但不易发展与扩建。其主要形式有：桥形接线、发电机变压器单元接线、变压器线路单元接线、扩大单元接线、多边形接线。2.3.1 单母线接线单母线接线分单母接线和单母分段接线。单母线接线的特点是电源和供电线路连在同意母线上,其典型图如图2.1所示。 图2.1 单母线接线 为了便于投入和切除任何一条进出引线，在每条引线都装有可以切除负荷电流和故障电流的断路器。单母线接线的主要优点：接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。其缺点是不够灵活可靠，当母线或母线隔离开关发生故障检修时，均需断开电源造成整个所停电。单母线分段接线保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点，因此被广泛应用，其典型图如图2.2所示 。当母线的中间装设一个断路器QF后，即把母线分为两段，这样对重要用户可以分别接于两段母线上的两条线路供电，当任一段母线故障时能保证重要用户不停电，另外，对两段母线可以分别进行检修而不致用户停电。 图2.2 单母线分段接线 2.3.2 双母线接线双母线接线有两组母线，两组母线之间用母线联络断路器连接起来，每一个回路都通过一只断路器和两只隔离开关接到两组母线上，其典型图如图2.3所示。当母线断路器断开时，母线一组带电，另一组母线不带电，带电的称为工作母线不带点的称为备用母线，正常工作时接至工作母线上的隔离开关接通接到备用母线上隔离开关断开。双母线接线有如下特点：（1） 正常检修时，不会中断对用户的供电；（2）当修理任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路；（3） 工作母线故障时，可用备用母线，使迅速恢复供电；（4） 可用母联断路器代替任一回路需要检修的断路器，只需短时停电；（5） 在个别回路需要单独实验时，可将该回路分出来，接至备用母线上。图2.3 双母线接线双母线接线的主要优点是可以在不影响供电的情况下对母线系统进行检修。但是双母线仍存在一些缺点：（1）接线较复杂；（2）当工作母线故障时，在切换母线过程中仍要短时停电。2.3.3 桥形接线桥形接线分为内桥接线和外桥接线。桥形接线的主要优点是，高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。内桥接线是将两台断路器接在线路上，其典型图如图2.4所示,因此线路的断开和投入是比较方便的。当线路发生故障时仅断开该线路的断路器，而另一回线路和两台变压器仍可继续工作。但是，当一台变压器故障时，将断开与变压器相连的两个断路器，使一回路退出工作。因此，这种接线使用于较小容量的变电所，并且变压器不经常切换或线路较长故障率较高的情况。外桥接线也只适用于较小容量的变电所，其典型图如图2.5所示,并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较低的情况。此外，当线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。总起来说，桥形接线的可靠性不是很高，有时也需要用隔离开关作为操作电器，但由于使用电器少、布置简单、造价低，而被广泛应用。图2.4 内桥接线 图2.5 外桥接线 2.3.4多角形接线多角形接线是将个断路器互相连接构成闭合的环形。多角形接线按角的多少分三角形接线和四角形接线等,其典型图分别如图2.6和图2.7所示。图2.6 三角形接线 图2.7 四角形接线这种接线方式所用断路器数目等于回路数。它的优点是投资少，可靠性、灵活性高，占地面积小。其缺点是任一台断路器检修时都需要开环运行，每一进出线回路都连接着两台断路器，每一台断路器又连接两条回路，因此给 电路选择带来困难，并使继电保护整定复杂化，而且不易扩建。综上对几种主接线优缺点的分析比较，在本35KV变电所的设计中，从经济合理、安全、可靠、检修方便等方面考虑，35KV母线采用单母线接线，10KV母线采用单母线分段接线。其主接线图参见附录1。3 短路计算3.1 短路的种类短路的种类可分为：三相短路，两相短路，单相接地短路，两相不同接地点短路，几种短路类型中，只有三相短路是对称短路，其余的都是不对称短路。3.2 短路的原因及后果3.2.1短路的原因：（1）电气设备及载流导体因绝缘老化或遭受机械损伤或因雷击过电压引起绝缘损坏；（2）架空线路因大风或导体覆冰引起电杆倒塌或因鸟兽跨接裸露导体；（3）电气设备因设计，安装及维护不良所致的设备缺陷引发的短路；（4）运行人员违反安全操作规程而误操作。3.2.2 短路的后果：（1）设备遭到破坏，在短路处常常发生电弧烧毁电器设备；（2）电压严重降低，对用户生产生活影响极大；（3）电力系统稳定遭到破坏；（4）不对称短路所产生的零序电流，会严重影响通信线路工作，并且损坏设备及造成人身安全。3.3 短路计算的目的短路电流计算的目的，就在于通过计算掌握短路电流的大小和变化规律，选取适当的电气设备、配置合理的继电保护装置，以使在短路发生时使损失降低到最小范围内，保证电力系统的正常运行。所以，短路电流计算是变电所设计时不可缺少的环节。3.4变电所短路的计算  当设计的变电所发生三相短路时，其次暂态、冲击短路电流的大小和短路容量的大小。本设计的35KV变电所，由红山110KV变电所供电，其变压器容量为20MVA，Ud=10.5%.线路长20km。（1）当35KV母线与10KV母线三相短路，计算相应数据。 此短路情况可认为是无限大功率短路，取Sd=100MVA，Uav=37KV当35KV母线短路时；线路： XL*= 0.4*20*100/37²=0.584 XT*=0.105*100/20=0.525Ip=Id/ XL*+ XT*=100/1.732*35*(0.584+0.525)=1.487KAIsh=KshIpm=Ksh*1.414Ip=2.246KAish=2.55Ip=3.792KA 短路功率：S=1.732*37*Ip=95.29MVA当10KV母线短路时；变压器T：XT*=6.25/100 * 100/1250 *1000=5X* =0.584+2.5+0.525=3.609Ie*= 1/ X*=0.277Ie= Ie*I=0.277*100/1.732*10.5=1.523KAish=KshIpm=2.67*Ie=4.067KAIsh=1.61*Ie=2.452KA短路功率：S=100*0.277=27.7MVA（2）当发生单相短路时，其短路电流的计算当10KV母线发生单相短路时。变压器T： X1=X2=X0=6.25/100 *100/1.25=5 线路： X1=X2=0.4*20*100/10²=8 X0=2X1=16复合网中：X1=5+8=13 X2=5+8=13 X3=5+16=21Ika1=Ika2=Ika3=100/1.732*10/13+13+21=0.13KA短路点： I=3Ika1=0.39KA3.5 短路电流计算在继电保护的应用在继电保护设计中，主要是变压器和线路的保护，其保护方式是过电流保护 和电流速断保护。假设如图在K1、K2、K3短路，已知：系统最大运行方式标幺阻抗为4.5最小运行标幺阻抗为5。变压器T1、T2为ST1=ST2=1250KVA，Uk1%=Uk2%=6. 25%所用电流互感器便比为200/5，取基准容量为Sb=100MVA。 运行方式断路器5时通时断。 则：（1）变压器标幺阻抗为XT1*=XT2*= Uk1%Sb/ ST1=5（2）短路电流计算当断路器5合闸时，在最小运行方式时，变压器低压侧三相短路，流过变压器T1、T2的电流值分别为Ik1、Ik2因XT1*=XT2*所以：Ik1= Ik2= Ik/2 Ib/x*=219.949(A)当断路器断开，在系统最大运行方式下，变压器低压侧发生三相短路时短路电流为：Ik1= Ib/ x*=347.289(A)（3）变压器速断保护计算。动作电流整定计算原则：系统最大运行方式下断路器5断开时，变压器低压侧发生三相短路，速断保护不动作。保护的一次动作电流值： I1=Krel*I³klmax=1.3*347.289=451.475(A) 继电器动作电流： I1j=I1/nTA Kjx=Krel*Kjx* I³klmax/nTA=40.745/40=11.287(A)式中：Krel可靠系数取1.3； Kjx 接线系数取1； nTA电流互感器变比200/5； I³klmax低压侧最大三相短路流。灵敏度校验，按保护安装处发生短路时，（k2点短路）最小短路电流校验。断路器合闸状态 Ksen=I²k3min(安装)/I1 I²k3min(安装)=0.866*Ib/Xxtmin=571.387(A) Ksen=571.387/451.475=1.3<2从上计算可知，灵敏度不能达到要求，应提高灵敏度。（4）变压器的过电流保护。整定原则：按躲过通过变压器最大负荷电流整定。保护的一次电流值 I13=Krel*IT1=2*20.62=41.241(A)式中： Krel 可靠系数 ，一般取2；IT1变压器额定电流。继电器的动作电流： I13j=Kjx*I13/nTA=41.241/40=1.031(A)式中： Kjx接线系数； nTA电流互感器变比200/5。灵敏度校验，用变压器二次侧短路时最小短路电流校验，则：Ksen=219.949*0.866/41.241=4.6>2保护合乎标准。假设10KV母线短路，最大短路容量为100MVA，最小短路容量为50MVA，电流互感器变比为200/5 。 取基准容量Sb=100MVA,基准电压Ub=10.5KV,基准电流为5.5KA。系统阻抗Xxtmax=1;Xxtmin=2。则当10KV母线短路时；最大运行方式的三相短路电流为： I1=Ib/Xxtmax=5.5/1=5.5（KA）最小运行方式下的三相短路电流： I2= Ib/ Xxtmin=5.5/2=2.75（KA）最小运行方式时的两相短路电流： I2'=3/2*I2=0.866*2750=2381.5（A）定时限电流保护整定计算；保护一次动作电流的整定：I=KrelKzqIle/Kre=1.2*3*65.25/0.85=276.35 (A)继电器动作电流：I=276.35/40=6.909(A)灵敏校验：Ksen=2381.5/276.35=8.6>2由上计算可知，灵敏度可以达到设计要求。4 主设备选型4.1 主变压器的选择主变压器在电气设备投资中所占比例较大,同时与之想适应的配电装置,特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大,因此主变压器的选择对变电所的技术经济影响很大.主变压器的选择主要从台数、容量及容量三方面确定。主变压器的单台容量可以作的很大，而且单位容量的造价(元/KVA)随着单台容量的增加而降低。因此减少变压器的台数提高单台容量可以降低变压器本题投资。由于变压器台数的减少，与之配套的配电设备也相应减少，并使配电结构简化，布置清晰，占地面积，施工工作量减少，从而取得显著的技术经济效益。变压器容量选择时，采用的基本原则：在电力系统正常运行与检修状态下，以具有一定持续时间的日负荷选择主变压器的额定容量，日负荷持续时间很短的部分可由变压器的过载满足；并联运行的主变压器以隐备用作为事故备用，只要求短时保持原有传输容量并应计及变压器的短时过负荷能力；主变压器检修时间间隔很长，检修时间很短，合理作好检修与运行调度。因此，在本设计中，主变压器可以选择2台，以相互备用；其容量确定为1250KVA（以三胡全乡的日负荷最高利用率1000KW）。主变压器的形式一般选择S9型有载调压变压器。在本设计中，就是选择此种变压器，此变压器的特点：结构新颖、损耗低、体积小、抗短路能力强。主变压器的参数如表4.1表4.1 主变压器的参数额定容量1250KVA相 数3额定电压35KV/10.5KV频 率50HZ额定电流20.62A/68073A联络组标号Y d11  4.2 隔离开关的选择在选择隔离开关时，应注意所选的隔离开关的额定电压不小于安装地点电网的额定电压；额定电流不小于流过隔离开关的最大长期负荷电流；隔离开关允许的 动稳定电流值，不小于流过隔离开关的最大三相短路冲击电流；隔离 开关允许的10S热稳定电流发热量，不小于隔离开关流过最大三相或两相短路电流时，在其流过时间内的发热量。 4.3 高压断路器选择断路器的额定电压不小于安装地点电网的额定电压；额定电流不小于流过断路器长期最大负荷电流；断路器的允许切断电流，不小于流过断路器的最大三相短路次暂态电流；允许的切断容量，不小于流过断路器的最大三相短路次暂态容量；允许的动稳定电流，不小于流过断路器的最大三相冲击电流；允许ts热稳定电流的发热量 不小于最大三相或两相短路电流在流过断路器时间内的发热量。因此，本设计中选择SF6断路器。表4.2 隔离开关与高压断路器参数设备型号额定电压（KV）额定电流（A）额定断路电流（KA）动稳固电流（KA）热稳固电流（KA）隔离开关（1）GW535356304016隔离开关（2）GW1101020095高压断路器（1）LW8353516006.36325高压断路器（2）LW310104006.3166.34.4 电流互感器选择在电流互感器选择时，从安装地点和安装方式确定其型式；为了保证测量仪的准确度，选择的互感器的准确登基应不低于所供测量仪表的准确等级；电流互感器一次回路的额定电流应不小于其 长期通过的最大负荷电流，额定电压不小于安装地点电网的额定电压；为了保证互感器的准确等级，其二次侧所接负荷的容量应不大于所规定的额定容量；流过其的最大三相短路冲击电流与电流互感器原边额定电流振幅之比，不大于动稳定倍数，其最大三相或两相短路电流发热量不大于允许发热量。4.5 电压互感器选择电压互感器应根据安装地点和使用条件选择形式，其准确等级的选择与电流互感器相同，为了保证电压互感器的安全和在规定准确等级下运行，当电网电压在正负10UN范围内波动时则原边电压U1应满足1.1UN>U1>0.9UN；其二次侧额定电压必须与所选择的仪表和继电器电压线圈的相一致。由以上选择条件，在本设计中选择LBJ10电流互感器，JDX10电压互感器。4.6 母线的选择变电所母线的选择主要从材料、截面形状、截面积大小；校验母线的动稳定和热稳定方面选择。母线的材料主要有铜、铝、钢。铜的电阻率较低，机械强度大，抗腐蚀性强，但储量不多，价格较贵；铝的电阻率低，重量轻，而且储量多，价格便宜；钢的电阻率大，而且在交流电路中会产生很大的涡流损耗和磁滞损耗。母线的截面形状可分为矩形、圆形、绞形圆形。矩形母线多用于屋内装置，圆形多用于屋外装置，绞形圆形是圆形的改进，其耐张性能比圆形好，而且机械强度较大，因此，本设计中母线采用绞形圆形的钢芯铝绞线。母线截面选择有两种选择方式：一是按最大长期工作电流选择；二是按经济电流密度选择。本设计按经济电流密度选择母线截面，以三胡35KV变电所为背景资料，通过实际调查和负荷计算，结合本设计，母线的截面积选择为150mm²。5 配电装置配电装置是电气一次接线的工程实施。选择安装场地，布置设备每个设备的固定，设备之间的连接。电缆沟道及运输路的分布等问题对完成一次接线并使之具有优良的技术经济性影响很大。配电装置的设计要安全可靠；在符合规律规定的条件下与国家经济发展相同步，改善运行与检修条件；防震防污；考虑扩建；节省投资，减少占地。5.1 配电装置的安全净距为了安全可靠，高压配电装置规定了屋内外配电装置的安全净距，所为安全净距以保证不放电的条件。该级电压所允许的在空气中的物体边缘最小电气距离。对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对接地部分之间暖和不同相带电部分之间的最小安全净距A1和A2值，在这一距离下无论是正常最高工作电压或者出现内外部过电压，都不会是空气间隙击穿。A值的大小与电极的形状、冲击电压波形、过电压及其保护水平和环境温度等因素有关。在配电装置中，确定带电导体之间和导体对接地构架之间的距离时应该考虑减少相间短路时的电动力；减少大电流导体附近的铁磁物质的发热。考虑建筑和安装施工的不正确以及带电检修等因素。52 配电装置的形式配电装置的形式有屋外和屋内配电装置。5.2.1屋外配电装置根据电气设备和母线的布置高度，可分为低型、中型、半高型和高型。中型母线其特点是三组母线高度相同，母线下方不安装断路器，电流互感器等设备。将断路器，电流互感器移至相邻的母线下方，则需将该组母线升高，就构成半高型。将断路器，电流互感器移至旁路母线的下方，同时将两组工作母线重叠布置，就构成高型。采用半高型和高型可以节约用地，但构架材料消耗较多，特别是检修、巡视不便，因此，在非土地特别紧张的情况一般不采用。屋外配电装置的特点：土建工程量及费用较小，建设周期短；扩建方便；相邻设备间距大，便于带电作业；占地面积大；受外界气候影响，设备运行条件差。5.2.2屋内配电装置屋内配电装置的特点 是将母线，隔离开关，断路器等电气设备上下重叠布置在屋内，因此可以改善运行和检修条件，同时，由于此装置布置紧凑，可以大大缩小占地面积。屋内配电装置不受外界条件的影响，其特点：占地面积小；维护、巡视和操作不受气候条件影响；污秽腐蚀，气体对电器设备影响小，维护简便；房屋建筑投资大。随着电压的升高，配电装置所占空间加大，因此在采用普通开关电器情况下限用于较低电于等级。综上对 屋内和屋外配电装置的分析可知，户外布置的小型化农村变电所，接线简单，建设规模较小，二次保护设置简化，土建控制室面积小，变电所总的土建建筑面积也小，土建施工建设周期短，只需约一个月。由于变电所采用了技术先进、性能可靠、安装方便的电气设备，使得电气安装快捷方便，约需20天，因而建设周期大为减少。总之，户外布置的小型化农村变电所建设周期短、施工组织简单，适用于农网建设要求时间短、农村电网迅速发展的需要。结合本设计电压等级和地理特点，本设计采用屋外中型配电装置，其图见附录2。6 过电压与防雷设计6.1 过电压的产生和分类电力系统运行中由于雷击，操作开关设备不规范及参数配合不当使电力系统中的某部分电压升高，超过电气设备的额定电压，从而形成过电压。其危害是使电气设备绝缘造成损坏，影响电气设备的可靠运行，危及电力系统的正常运行状态。过电压的分类见表6.1。表6.1 过电压分类大气过电压直击雷过电压感应雷击过电压雷电波侵入过电压操作过电压操作容性负载过电压电容器组空载长线路操作感性负载过电压空载变压器电抗器电动机真空断路器谐振引起的过电压工频过电压并列或解列过电压负载的投入与切除IT系统发生接地故障引起对地电压升高TN系统或TT系统中性线开路引起对地电压升高低压系统相导体与中性导体间的短路时中性线对地电压升高低压系统故障相的接地故障电压不超过50V，非故障相对地电压升高高压系统接地故障电压窜入低压侧（高压为接地系统，变电所内一个接地系统）。当切断时间大于5 s 时，允许的工频过电压U0+250 V ；当断时间小于或等于5 s 时，允许的工频过电压U0+1200 V 。电力系统中出现的大气过电压以波的形式在系统中传播，它波及大批电网中有电磁连接的元件，对其绝缘造成损坏，严重时造成击穿。所以，在过电压保护与防雷设计中，不仅对直击雷进行保护，还要防止侵入波危害的保护措施。6.2变电所的防雷设计原则 变电所防雷保护的目的就是防止雷电过电压侵入电气设备,并应采取相应措施尽可能做到对电气设备不致造成损害的程度。因此,变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，在此前提下，力求经济合理的原则。 6.3变电所主要防雷设备 防止雷电直击的主要设备有避雷针、避雷线；防止雷电波沿架空线路侵入电气设备和建筑物内部的主要设备有避雷器等。避雷针有单支、多支，等高和不等高之分；避雷器有阀型避雷器和金属氧化物避雷器等。