220KV区域变电所的设计（最终版）

母线的选择母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率，在发电厂变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。

敞露母线般按导体材料类型和敷设方式导体截面电晕短路稳定共振频率等各项进行选择和校验。

裸导体的选择和校验型式载流导体般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机，变压器出线端部，以及对铝有较严重的腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。

回路正常工作电流在及以下时，般选用矩形导体。

在时，般选用槽形导体。

配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流电晕无线电干扰等条件，确定导体的载面和导体的结构型式。

当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对及以下配电装置，电晕对选择导体般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。

母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电流选择外，其余导体截面，般按经济电流密度选择。

按导体长期发热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流应不大于导体长期发热的允许电流即按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数将有个年计算费用最低的电流密度经济电流密度，导体的经济截面可由下式取热稳定校验按上述情况选择的导体截面，还应校验其在短路条件下的热稳定。

导体最小导体截面热稳定系数稳态短路电流短路等值时间动稳定校验动稳定必须满足下列条件即母线材料的允许应力硬铅为，硬铜为，铜为提供电源，以获得较高的可靠性。

母线的选择计算侧母线的选择考虑到三台主变及定功率交换，短路计算求得最大负荷持续工作电流，，按经济电流密度选择取即按以上计算选择和设计任务要求可选择型钢芯铝绞线，其集肤系数，最高允许温度为，长期允许载流量为，即，基准环境温度为，，考虑到环境温度的修正系数热稳定校验导体校验般采用主保护时间即因为，故要考虑非周期分量，查周期分量等值时间曲线表运行时导体最高温度查表得，满足短路时发热的最小导体截面小于所选导体截面即能满足要求按电晕电压校验即满足要求故选择型钢芯铝绞线能满足要求，由计算可列出型钢芯铝绞线数据如表表型钢芯铝绞线数据设备项目产品数据计算数据由以上数据表明，选择两条型钢芯铝绞线能满足要求动稳定校验取，取单位长度，取即侧主母线选择由短路电流计算求得最大负荷持续工作电流，按经济密度选择取即按以上计算数据可以选择型的钢芯铝铰线，最高允许温度，，长期允许载流量为，即，基准温度为，，考虑到环境温度的修正，满足条件。

热稳定校验因为，故需考虑非周期分量，查周期分量等值时间表运行时导体最高温度查表得，满足短路时发热的最小导体截面小于所选导体截面，满足要求按动稳定校验取，取单位长度，取即，按电晕电压校验即满足要求。

故选择型钢芯铝绞线能满足要求，由计算可列出型钢芯铝绞线数据如表表型钢芯铝绞线数据设备项目两根产品数据计算数据由以上计算表明，选择两根能满足要求。

侧母线选择按最大工作持续电流，选高相两条的矩形铝母线平放布置高相总截面为，额定载流为，温度修正系数取，修正后的载流量为满足长期负荷发热的要求。

热稳定校验，满足热稳定最小允许截面为取主保护时间为，断路器的开断时间为即，故要考虑非同期分量的影响，查周期分量等值时间曲线可知而查表即所选母线截面为小于所选母线能满足热稳定要求。

校验动稳定短路时冲击电流为，取支持绝缘子间的跨距，母线相间距离，截面系数为相间作用力同相各条间作用力计算由母线的形状系数曲线图查得单位长度上同相各条间的相互作用，根据铝母线最大允许应力来决定最大允许衬垫跨距，即衬垫数为因此，在每跨距间加个衬垫临界跨距所查截面为，铝母线能满足动稳定要求。

无功补偿及补偿装置的选择概述无功电源和有功电源样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的因素。

据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的。

另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的和。

因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的倍。

由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。

无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。

如图所示为变电所无功补偿装置的配置。

图变电所无功补偿装置的配置有功功率必须由发电厂送至负荷点，而无功功率则不宜由输电线路远距离输送，这有以下原因电压降增加而使电压控制复杂化由于加大电流而增加损失，使输电费用增加由于加大电流而使变压器架空线路和电缆等电气设备和导体的热容量不能充分利用。

所以，现代电力系统中的无功电源和无功负荷都在各级电压电网中的变电所和用户处逐级补偿，就地平衡，我国现行规程规定，以及以上电压等级直接供电的工业负荷，功率因数不得低于。

补偿装置的确定同步调相机调相机是吸收系统少量的有功功率来供给本身的能量损耗，向系统发出无功功率或吸收无功功率。

调相机由定子转子及励磁系统组成。

电力系统中由于有大量的电磁设备指电感性负荷，如感应电动机电焊机通向屋外的出线套管至屋外通道的路面注系指中性点直接接地网以上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。

其余的值是在值的基础上，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。

本变电所中有三个电压等级即，根据电力工程电气设计手册规定，及以上多为屋外配电装置，及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所及采用屋外配电装置，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半高型和高型等。

中型配电装置中型配电装置的所有电器都安装在同水平面内，并装在定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人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，并宜在地震强度较高地区建用。

这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。

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，优点有占地面积约在中型布置减少节省了用地，减少高层检修工作量旁路母线与主母线采用不等高布置实现进出线均带旁路很方便。

缺点上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下重叠布置，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，两个回路合用个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的，但其耗钢量较多，安装检修及运行纵条件均较差，般适用下列情况配电装置设在高产农田或地少人多的地区原有配电装置需要扩充，而场地受到限制场地狭窄或需要大量开挖。

本次所设计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所及电压等级均采用普通中型配电装置，而本次所设计的变电所采用的是软导线，采用普通中型布置，具有运行维护检修方便且造价低抗震性能好耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修方面都积累了比较丰富的经验。

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。

选择配电装置，首先考虑可靠性灵活性及经济性，所以，本次设计的变电所，应用普通中型屋外配电装置。

电气总平面布置电气总平面布置的要求充分利用地形，方便运输运行监视和巡视等出线布局合理布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线符合外部条件，安全距离要符合要求。

电气总平面布置本变电所主要由屋外配电装置，主变压器主控制室调相机补偿装置及屋内配电装置和辅助设施构成，屋外配电装置在整个变电所布置中占主导地位，占地面积大，本所有各电压等级集中布置，将配电装置布置在北侧，配电装置布置在西侧，这样各配电装置位置与出线方向相对应，可以保证出线顺畅，避免出线交叉跨越，两台主变位于电压等级配电中间，以便