220kV變電站初步設(shè)計——畢業(yè)設(shè)計

1、2010屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 220kv變電所電氣一次部分初步設(shè)計第一篇 設(shè)計說明書1 設(shè)計有關(guān)內(nèi)容1.1 原始資料1.1.1 擬建變電所的概況 （1）建所的目的：由于某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷的增長，擬建一個220kv變電所，向該地區(qū)用110kv和10kv電壓供電。（2）與系統(tǒng)接線情況（見圖11）: 圖11：系統(tǒng)接線簡圖（3）地區(qū)自然條件：年最高氣溫：40 ，年最低氣溫：-5，年平均氣溫：18。（4）出線方向：220kv向北，110kv向西，10kv向東南。1.1.2 負(fù)荷資料（1）220kv線路5回，其中1回備用。（2）110kv線路10回，其中2回備用（見表11）。表11 110kv側(cè)負(fù)荷

2、項目 名稱 最大負(fù)荷(mw)cos回路數(shù)線路長路(架空)備 注石化廠400.9250km煉油廠350.9230km甲縣變200.9160km需要考慮熔冰措施乙縣變220.9190km續(xù)表1-1項目 名稱 最大負(fù)荷(mw)cos回路數(shù)線路長度（架空）備注丙縣變100.851110km丁縣變200.85185km注：上述各負(fù)荷間的同時系數(shù)為0.85。（3）10kv線路14回，其中2回備用（見表12）。表12 10kv側(cè)負(fù)荷表項目名稱最大負(fù)荷（mw）cos回路數(shù)線路長度（架空）備注氮肥廠30.8515機械廠30.8513紡織廠2.50.8518化工廠30.8516造紙廠2.50.8514水廠50.9

3、27建材廠2.50.916a變30.9110b變30.914c變30.918d變30.916注：上述各負(fù)荷間的同時系數(shù)為0.8；且110kv負(fù)荷與10kv負(fù)荷同時系數(shù)為0.85。（4）所用負(fù)荷資料（見表13）。表13 所用負(fù)荷名稱容量（kw）臺數(shù)備注主變風(fēng)扇0.15266連續(xù)經(jīng)常主充電機201連續(xù)不經(jīng)常浮充電機141連續(xù)經(jīng)常蓄電池進風(fēng)1.41連續(xù)不經(jīng)常蓄電池排風(fēng)1.71連續(xù)不經(jīng)常鍋爐房水泵1.72連續(xù)經(jīng)?？諌簷C22短時經(jīng)常載波率1.7連續(xù)經(jīng)常220kv配電裝置電源20短時不經(jīng)常110kv配電裝置電源20短時不經(jīng)常220kv斷路器冬天加熱1連續(xù)110kv斷路器冬天加熱1連續(xù)室外配電裝置照明20連

4、續(xù)室內(nèi)照明10連續(xù)2 變電所電氣主接線初步設(shè)計變電所電氣主接線是根據(jù)電能輸送和分配的要求表示主要電氣設(shè)備相互之間的連接關(guān)系，以及本變電所與電力系統(tǒng)的電氣連接關(guān)系。因此，電氣主接線是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是電力系統(tǒng)設(shè)計和發(fā)電廠、變電站設(shè)計的主要部分。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電站本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的影響，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。本章主要從電氣主接線的方式及特點等方面分析，確定220kv、110kv、及10kv母線采用的主接線方式

5、，確保該變電所滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三大要求。2.1 變電所電氣主接線設(shè)計的基本要求 在選擇發(fā)電廠或變電所的電氣主接線時,應(yīng)注意其在系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件，并考慮下列基本要求：2.1.1 供電的可靠性當(dāng)個別設(shè)備發(fā)生事故或需要停電檢修時不宜影響對系統(tǒng)供電；斷路器、母線等故障，母線檢修時盡量減少停運回路數(shù)和停運時間，并保證對一級負(fù)荷或大部分二級負(fù)荷的供電。2.1.2 運行上的安全性和靈活性 電氣主接線要盡可能適應(yīng)各種運行方式。不但在正常運行時能很方便地投入或切換某些設(shè)備，而且在其中一部分電路檢修時，應(yīng)能盡量保證未檢修的設(shè)備繼續(xù)供電，同時又要保證檢修工作的安全進行。2.1

6、.3 接線簡單操作方便 電氣主接線要在各種倒閘操作中操作步驟最少。過于復(fù)雜的接線，會使運行人員操作困難，容易造成誤操作而發(fā)生事故。電氣設(shè)備增多，也增加了事故點，同時復(fù)雜的接線也給繼電保護的選擇帶來很大困難。2.1.4 建設(shè)及運行的經(jīng)濟性 設(shè)計主接線除考慮技術(shù)條件外，還要考慮經(jīng)濟性，即基建投資和年運行費用、年電能損耗的多少，一般要對滿足技術(shù)要求的幾個方案，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，然后從中選定。 2.1.5 電氣主接線應(yīng)考慮將來遠(yuǎn)景發(fā)展擴建的可能性 2.2 變電所電氣主接線的設(shè)計原則2.2.1 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用電力系統(tǒng)中的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所、地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型。一般系統(tǒng)

7、樞紐變電所匯集多個大電源，進行系統(tǒng)功率交換和以中壓供電，為330500kv；地區(qū)重要變電所，電壓為220330kv；一般變電所多為終端和分支變電所，電壓為110kv，但也有220kv。2.2.2 變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模變電所根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設(shè)計。一般裝設(shè)兩臺（組）主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，330500kv樞紐變電所也可裝設(shè)34臺（組）變壓器；終端或分支變電所如只有一個電源時，可只裝設(shè)一臺主變壓器。2.2.3 負(fù)荷大小和重要性（1）對于一級負(fù)荷必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。（2）對于二級負(fù)荷一般要有兩個獨立電源供電，且當(dāng)

8、任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷的供電。（3）對于三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。2.3 主接線的初步設(shè)計2.3.1 220kv的接線方式的確定6220kv高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級及出線回路數(shù)。按電壓等級的高低和出線回路數(shù)的多少，有一個大致的適用范圍。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊中的明確說明：220kv配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時；或當(dāng)220kv配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時，應(yīng)選擇雙母線接線方式。本變電所為重要的樞紐變電所，有三個電壓等級即：220kv、110kv及10kv。220kv出線有5回，由于該變電所位于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點上，高壓側(cè)以交

9、換或接受功率為主，供電給地區(qū)的中壓側(cè)和附近的低壓側(cè)負(fù)荷。全所停電后，將引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個地區(qū)供電，所以，該變電所運行可靠性要求相當(dāng)高。根據(jù)以上分析，可供考慮的方案有雙母線接線和雙母帶旁路接線方式。技術(shù)比較：如果采用雙母線接線方式，則當(dāng)母線出現(xiàn)故障時，須短時切換較多電源和負(fù)荷；當(dāng)檢修220kv出線斷路器時，會造成出線的停電，從原始資料中可以看出，220kv側(cè)為閉環(huán)運行。任意一回出線的停電將會造成解裂而開環(huán)運行，這樣，電流變化很大，設(shè)備選擇難度大。這會嚴(yán)重影響變電所運行的可靠性。為此，必須采用增設(shè)旁路母線措施。設(shè)計手冊說明：當(dāng)110kv出線為7回線及以上，220kv出線為5回及以上時；或?qū)?/p>

10、于在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置，110kv出線為6回及以上，220kv出線4回及以上時，一般裝設(shè)專用旁路斷路器。綜合以上分析，所以本變電所220kv側(cè)采用雙母帶旁路母線接線形式，且裝設(shè)專用旁路斷路器。2.3.2 110kv的接線方式的確定由負(fù)荷資料可知,110kv出線共10回,其中2回備用。我們對所給數(shù)據(jù)進行計算,發(fā)現(xiàn)在110kv電壓級上的負(fù)荷占變電所輸出總負(fù)荷的大部分,說明要求設(shè)計的110kv接線方式非常重要,從110kv側(cè)負(fù)荷資料中,可以看出其各回出線均比較重要。如石化廠、煉油廠均由兩回出線供電，屬于一類負(fù)荷，是不允許停電的；甲、乙、丙、丁四個縣變電站中也占有一部分一類、二類負(fù)荷，所以本變

11、電所對110kv接線的可靠性要求也是相當(dāng)高的。為使其出線斷路器檢修時不停電，應(yīng)采用單母線分段帶旁路接線方式或雙母線帶旁路接線，以保證其供電的可靠性和靈活性。技術(shù)比較：（1）采用單母線帶旁路接線方式，其優(yōu)點是：接線簡單清晰，設(shè)備少，設(shè)備本身故障率小，投資小，年費用低，占地面積相對小一些。其缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，將導(dǎo)致一半容量停運；擴建時需向兩個方向均衡擴建，而不能任意向一個方向擴建；運行方式相對簡單，調(diào)度靈活性差。（2）采用雙母帶旁路接線方式，其優(yōu)點為：通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。運行方式比較多，從而

12、運行調(diào)度靈活。擴建時可以向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。其缺點：投資高，設(shè)備數(shù)量多，年費用大。經(jīng)綜合分析，決定采用雙母線帶旁路接線方式為最終方案，且裝設(shè)專用旁路斷路器。2.3.3 10kv接線方式的確定由負(fù)荷資料可知，10kv出線共有14回，其中2回備用。在10kv出線上的負(fù)荷占變電所總負(fù)荷的比例較小，其中除了水廠是2回線路供電以外，其它均為一回出線供電，不屬于一類負(fù)荷，要求其可靠性不是很高。且電壓較低，宜采用屋內(nèi)配電裝置，為節(jié)省建筑面積，降低造價，一般不設(shè)旁路母線。故經(jīng)濟劃算的接線方式初步擬定為單母接線和單母分段接線。技術(shù)比較： 單母接

13、線可靠性太低，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所接的電源；與之相接的所有電力裝置，在整個檢修期間均需停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的工作。而采用單母分段接線，可以提高供電可靠性和靈活性。對重要用戶（如水廠）可以從不同段引出兩回出線，由兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電。故采用單母分段接線形式。3 主變壓器的選擇3.1 主變壓器臺數(shù)的確定3.1.1主變臺數(shù)的確定原則（1）對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。（2）對地區(qū)性孤立的一次變電站或大

14、型工業(yè)專用變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。 （3）對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 根據(jù)以上確定原則，分析本變電所的情況，可以看出220kv側(cè)與系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，呈強聯(lián)系方式，在一種電壓等級下，主變應(yīng)不少于2臺。因此，確定本變電所的主變臺數(shù)為2臺。3.2 主變壓器容量的選擇3.2.1 主變?nèi)萘康拇_定原則 （1）主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到1020年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電站，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的

15、容量。對于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%80%。（3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。（4）變壓器最大負(fù)荷按下式確定： pmk0p （31）其中：k0 為負(fù)荷同時系數(shù)； p為按負(fù)荷等級統(tǒng)計的綜合用電負(fù)荷。由設(shè)計計算書可知本變電所的最終綜合用電負(fù)荷容量為：s=245.58mva(考慮10年的負(fù)荷規(guī)劃)考慮變壓器正常運行和事故時的過負(fù)荷能力，對裝兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器額定容量一般

16、按下式選擇： sn=0.6s （32）這樣，當(dāng)一臺變壓器停用時，可保證對60%的負(fù)荷供電，考慮到變壓器的事故過負(fù)荷能力40%，則可保證對84%的負(fù)荷供電。從原始資料分析，本變電所110kv電壓等級的負(fù)荷中有甲、乙、丙、丁四個縣變電站，這其中有相當(dāng)比例的二類、三類負(fù)荷；10kv電壓等級負(fù)荷也同樣如此。而本變電所重要的一類負(fù)荷只有石化廠、煉油廠和水廠，且所占比例不是很大，采用sn=0.6s，完全能夠保證本所的重要負(fù)荷。 sn=0.6s=0.6245580=147348kva故根據(jù)主變選擇原則與要求，選兩臺主變，型號參數(shù)如表31所示：表31 主變壓器參數(shù)型 號額定容量(kva)額定電壓（kv）阻抗電

17、壓（%）連接級別高/中/低高中低高 中中低高低sfpsz1-150000/220150000/150000/7500022081.5%12110.514.27.122.9yn/yn0/d11注：由于所用負(fù)荷相對于整個綜合用電負(fù)荷來說，所占比例很?。?45350kva84kva）,故可以不考慮。3.3 主變壓器型式的選擇3.3.1 相數(shù)的選擇 主變采用三相或單相,主要考慮變壓器的制造條件,可靠性要求及運輸條件等因素。當(dāng)不受運輸條件限制時，在330kv及以下的變電所，均應(yīng)選用三相變壓器。3.3.2 繞組數(shù)量的確定在具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器的15%以上，

18、或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。根據(jù)設(shè)計要求，主變壓器選用三繞組變壓器。3.3.3 繞組接線方式的確定變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110kv及以上電壓，變壓器繞組都采用yn連接，35kv亦可采用y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kv以下電壓，變壓器繞組都采用連接。從以上原則可以看出，本變電所的主變壓器連接方式可選擇為 yn/yn0/d11。3.3.4 調(diào)壓方式的選擇對于220kv及以上的降壓變壓器，僅在電網(wǎng)電壓可能有較大

19、變化情況下，采用有載調(diào)壓方式，一般不宜采用。當(dāng)電力系統(tǒng)運行確有需要時，在降壓變電所亦可裝設(shè)單獨的調(diào)壓變壓器或串聯(lián)變壓器。根據(jù)設(shè)計要求，本變電所采用有載調(diào)壓方式。4 所用電接線與所用變的設(shè)計4.1 所用電接線的設(shè)計通過對原始資料上關(guān)于所用負(fù)荷的分析，可知變電所的所用負(fù)荷比較小，其可靠性要求不如發(fā)電廠高，因此變電所采用380/220中性點直接接地的接線方式（三相四線制）由電力工程電氣設(shè)計手冊中變電所“所用變壓器數(shù)量及容量選擇原則”可知，小型變電所，大多只裝一臺所用變壓器；對大、中型變電所或裝有調(diào)相機的變電所，通常都裝設(shè)兩臺所用變壓器。由于在設(shè)計中我們給10kv母線選擇的是單母線分段接線方式，所以兩

20、臺所用變的電源，可分別從10kv母線上的不同段引入，即采用單母線分段接線。在變電所中多采用暗備用方式，即不另設(shè)專用的備用變壓器，而將每臺工作變壓器的容量加大。正常運行時，每臺變壓器都不在滿載狀態(tài)下運行互為備用狀態(tài)，當(dāng)任一臺工作變壓器因故障而被迫停運后，所用負(fù)荷由完好的所用變壓器承擔(dān)。4.2 所用變臺數(shù)及容量選擇4.2.1 所用變壓器的臺數(shù)在所用電接線形式的設(shè)計中，已經(jīng)分析出，所用變壓器的臺數(shù)為2臺。4.2.2 所用變壓器容量的確定所用負(fù)荷的計算采用“換算系數(shù)法”，按下式運算： s=(kp) （41）由于該所用負(fù)荷容量均很小，故k=0.8（參照發(fā)電廠電氣部分p73表3-4）計算功率p，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷

21、的運行方式及特點確定：（1）對經(jīng)常、連續(xù)運行的設(shè)備和連續(xù)而不經(jīng)常運行的設(shè)備，即連續(xù)運行的電動機均應(yīng)全部計入，按下式計算： p=pn （42）（2）對經(jīng)常短時及經(jīng)常斷續(xù)運行的電動機應(yīng)按下式計算： p=0.5pn （43）（3）對不經(jīng)常短時及不經(jīng)常斷續(xù)運行的設(shè)備，一般可不予計算：p=0 （44）（4）對照明負(fù)荷為：p=kdpi （45）式中kd需要系數(shù)，一般取0.8-1.0pi安裝容量（kw）按以上原則，所用計算功率：p=0.15266+20+14+1.4+1.7+1.72+0.522+1.7+1+1+20+10=105kw所用計算負(fù)荷s=kp=0.8105=84kva所用變壓器的容量： （46）

22、式中 s各段上的所用計算負(fù)荷，假設(shè)所有的所用負(fù)荷平均分配在兩段母線上，則兩段計算負(fù)荷為；kt溫度修正系數(shù)，一般對裝于屋外或由屋外進風(fēng)小間內(nèi)的變壓器均可取kt=1。因此，所用變壓器每臺的容量為：4.2.3 所用變壓器型號的選擇由于所用變壓器連接10kv、380v兩個電壓等級，因此采用雙繞組變壓器，其型號參數(shù)如表41所示：表41 所用變參數(shù)型 號額定容量（kva）額定電壓（kv）阻抗電壓（%）連接組別高低s9-63/1063100.44y,yn05 短路電流計算5.1 短路電流計算的目的（1）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下，能安全可靠地工作。同時，又力求節(jié)約資金，這需要進行全

23、面的短路計算。（2）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施，均需要進行必要的短路電流計算。 （3）在設(shè)計屋外配電裝置時，需按短路條件校驗相間和相對地安全距離。 （4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。（5）接地裝置的設(shè)計，也需要短路電流。5.2 短路電流計算條件為使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：（1）容量和接線：按本工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后的510年），其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的

24、正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。（2）短路種類：一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗算。（3）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。（4）所有電源的電動勢相位角相同。（5）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。（6）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。（7）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。（8）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。（9）輸電線路的電容略去不計。5.3 短路點的確定計算短路點應(yīng)選擇在正常接線方式時，短路電流為最大的點。比如變壓器回路的斷路器，應(yīng)比較斷路器前后短路

25、時通過該斷路器的電流值；母聯(lián)斷路器則應(yīng)考慮母聯(lián)斷路器向備用母線充電時，備用母線故障，流過母聯(lián)斷路器的電流值。本變電所有三個電壓等級，220kv、110kv側(cè)為了檢修、維護的方便，一般情況下，同一電壓等級的所有斷路器均選擇同一型號。10kv電壓級的斷路器選擇則有所區(qū)別。由于10kv兩段母線所帶負(fù)荷基本相同，且所用變互為備用，不存在兩段10kv母線并列運行的可能性，兩段的短路電流可近似認(rèn)為相等，故出線處的短路電流可認(rèn)為是變壓器回路10kv側(cè)的2倍。故取如下三個短路點（見圖51）：圖51 短路點5.4 計算方法（1）本所的最大運行方式為兩臺主變并列運行，此時阻抗最小；最小運行方式為單臺主變運行，此時

26、阻抗最大。（2）本所的短路計算為近似計算，220kv側(cè)系統(tǒng)可近似看成無窮大系統(tǒng)，而110kv、10kv側(cè)正常情況下不接外來電源，所以d1、d2、d3短路時，該側(cè)提供的短路電源可以忽略不計。（3）計算時，基準(zhǔn)容量取100mva，基準(zhǔn)電壓取各級平均額定電壓，即220kv側(cè)取230kv，110kv側(cè)取115kv，10kv側(cè)取10.5kv。（4）計算項目：三相短路電流、沖擊電流、全電流（具體計算過程詳見設(shè)計計算書）。（5）短路電流計算結(jié)果（見表41）： 表41 短路電流短路計算點i(3)(kv)ich (kv)ich (kv)iim (kv)d16.5716.7211.839.92d25.6914.4

27、810.248.59d347.98122.1286.3672.456 高壓電器設(shè)備選擇說明6.1 電器選擇的一般要求6.1.1 高壓電器設(shè)備選擇的一般原則（1）應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要； （2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗； （3）應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理； （4）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； （5）擴建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號一致； （6）與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； （7）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。6.2 電器設(shè)備選擇的技術(shù)條件6.2.1 按正常工作條件選擇電器（1）

28、額定電壓和最高工作電壓電器所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電器允許最高工作電壓ualm不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓usm，即 ualmusm (61)（2）額定電流電器的額定電流in是指在額定周圍環(huán)境溫度下，電器的長期允許電流。in應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流imax，即 inimax （62）由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的imax為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.05倍。（3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境（尤須注意小環(huán)境）條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、溫度、污穢等級

29、、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應(yīng)采取措施。例如：當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過制造部門的規(guī)定時，由于大氣壓力、空氣密度和溫度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當(dāng)海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m，則電器允許最高工作電壓下降1%。當(dāng)最高工作電壓不能滿足要求時，應(yīng)采用高原型電器，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于110kv及以下電器，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。6.2.2 短路穩(wěn)定條件（1）校驗的一般原則電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩

30、相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗。用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定。用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。（2）短路的熱穩(wěn)定條件 qdit2t (63)式中 qd 在計算時間tjs秒內(nèi)，短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； it t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的短時熱電流； t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間。校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間tjs按下式計算： tjs=tb+td (64)式中 tb繼電保護裝置后備保護動作時間； td斷路器的全分閘時間。（3）短路的動穩(wěn)定條件 iesish (65) ies

31、ish (66)式中 ies、ies電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值； ish、ish短路沖擊電流幅值及其有效值。6.3 高壓斷路器的選擇說明 （1）額定電壓選擇： ununs （67）（2）額定電流選擇： inigmax （68） （3）開斷電流選擇： inbript或inbri （69）式中 inbr高壓斷路器的額定開斷電流； ipt實際開斷瞬間的短路電流周期分量（有效值）； i次暫態(tài)電流。（4）短路關(guān)合電流的選擇： inclish （610）式中 incl斷路器的額定關(guān)合電流； ish短路電流最大沖擊值。 （5）熱穩(wěn)定校驗： i2ttk （611）（6）動穩(wěn)定校驗： iesish

32、 （612）（7）斷路器選擇結(jié)果（見表61）： 表61 斷路器參數(shù)工 作 地 點型 號數(shù) 據(jù)電 壓(kv)電 流(a)開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流 (ka)熱穩(wěn)定(ka2s)220kv側(cè)lw12-220工作值220413.346.5716.72118.703額定值2202000401004800110kv側(cè)lw6-110i工作值110787.325.6914.4889.03額定值110315031.51257500主變10kv側(cè)zn-10/3150-40工作值104330.322461.061582.7額定值10315040100320010kv出線zn12-15/4000-63工作值10336

33、.847.98122.126330.7額定值1040006316015876注：因主變10kv側(cè)的實際負(fù)荷遠(yuǎn)小于它的額定負(fù)荷，所以它的實際持續(xù)工作電流遠(yuǎn)小于計算值，in選為3150a足以滿足要求。6.4 隔離開關(guān)的選擇說明 （1）額定電壓選擇： ununs （613） （2）額定電流選擇： inigmax （614）（3）動穩(wěn)定校驗： iesish （615） （4）熱穩(wěn)定校驗： i2ttk （616） （5）隔離開關(guān)選擇結(jié)果（見表62）：表62 隔離開關(guān)參數(shù)工作地點型號數(shù)據(jù)電壓(kv)電 流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定(ka2s)220kv側(cè)gw6-220dw工作值220413.3416.

34、72148.92額定值22020001004800110kv側(cè)gw5-110dw工作值110787.3214.48111.70額定值1101600100396910kv側(cè)gn3-10/3000工作值104330.32122.127942.2額定值10300020072000 6.5 接地刀選擇 為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)12組接地閘刀或接地器；63kv及以上qf兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)，宜配置接地閘刀。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地閘刀的隔離開關(guān)。安裝單柱隔離開關(guān)時，一般在主母線側(cè)需配以單獨的接地器。對于35kv及以上隔離開關(guān)的接地閘刀，應(yīng)根據(jù)其安裝處的短路電流進行

35、動、熱穩(wěn)定校驗。接地閘刀允許通過的熱穩(wěn)定電流，不一定與主閘刀的額定電流相同，校驗時應(yīng)向制造部門查詢接地閘刀的允許數(shù)值。 根據(jù)以上的配置原則，本所220kv、110kv電壓級的qf兩側(cè)均選用帶接地刀的隔離開關(guān)；各級母線、旁母均設(shè)專用的接地刀，110kv旁路母線還設(shè)有熔冰刀閘（與接地閘刀共用）；此外，變壓器中性點也需設(shè)接地刀閘。專用接地刀選擇如下：表63 接地刀參數(shù)安裝地點型 號額定電壓（kv）最高工作電壓（kv）動穩(wěn)定電流峰值（ka）2s熱穩(wěn)定電流（ka）220kv側(cè)jw2-22022025210040110kv側(cè)jw2-1101101261004010kv側(cè)jn1-101011.510040(

36、4s)6.6 電流互感器的選擇說明（1）一次回路額定電壓和電流的選擇： ununs （617） inimax （618）式中 in、un電流互感器一次回路額定電壓和電流； uns安裝地點的電網(wǎng)電壓； imax流過電流互感器的長期最大工作電流。（2）二次額定電流的選擇： 弱電系統(tǒng)用其1a，強電系統(tǒng)用5a。（3）電流互感器準(zhǔn)確級別和額定容量的選擇：為了保證測量儀表的準(zhǔn)確度，互感器準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級；而為了保證互感器的準(zhǔn)確級，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷s2不大于該準(zhǔn)確級額定容量sn2 即 sn2s2=in22z2l （619） z2l=ra+rl+rre+re （620）式中 ra儀表電流

37、線圈電阻；rre繼電器電阻；rl連接導(dǎo)線電阻；re接觸電阻。（4）種類和型式的選擇在選擇互感器時，應(yīng)根據(jù)安裝地點（如屋外、屋內(nèi)）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式）選擇其型式。選用母線型時應(yīng)注意校核窗口尺寸。（5）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定：it2qk或(ktin1)2qk (t=1) （621）內(nèi)部動穩(wěn)定：iesish或in1kesish （622）外部動穩(wěn)定：fal0.51.7310-7ish2l/a （623）式中 fal作用于電流互器瓷帽端部的允許力； l電流互感器出線端至最近一個母線支柱絕緣子之間的跨距。（6）電流互感器選擇結(jié)果（見表64）：表64 電流互感器參數(shù)安裝地點型 號數(shù)

38、據(jù)電 壓(kv)電 流(a)動穩(wěn)定倍數(shù)kd熱穩(wěn)定(ka2s)220kv進線、母聯(lián)旁路qf、主變側(cè)lrd-220工作值220413.34額定值220500110kv出線、母聯(lián)旁路qflcwd2-110工作值110244.9425.6111.7額定值1102200651654903240續(xù)表64安裝地點型 號數(shù) 據(jù)電 壓(kv)電 流(a)動穩(wěn)定倍數(shù)kd熱穩(wěn)定(ka2s)主變110kv側(cè)lcwd2-110工作值110787.3210.3117.7額定值1102500651651225810010kv出線、母線分段qflaj-10工作值10336.8177942.2額定值1020009010000主

39、變10kv側(cè)laj-10工作值104330.256.97942.2額定值10500090625006.7 電壓互感器的選擇說明 （1）一次回路電壓的的選擇：為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確等級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓uns應(yīng)在（0.81.2）un1范圍內(nèi)變動，即應(yīng)滿足下列條件： 0.8un1uns1.2un1 （624）（2）二次回路電壓的選擇：電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按電力工程電氣設(shè)計手冊p251表636選擇。（3）種類和型式選擇：電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點和使用條件進行選擇。（4）容量和準(zhǔn)確級選擇:

40、電壓互感器的額定二次容量應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷，即 sn2s2 （625）（5）電壓互感器選擇結(jié)果（見表65）：表65 電壓互感器參數(shù) 安裝地點tv型號電壓（kv）變 比準(zhǔn)確級結(jié)構(gòu)形式220kv側(cè)jcc5-2202200.5單相串級三繞組戶外式110kv側(cè)jcc6-1101100.5單相串級三繞組戶外式10kv側(cè)jsjw-10100.5三相三繞組戶內(nèi)式油浸6.8 支柱絕緣子和穿墻套管的選擇支柱絕緣子應(yīng)按額定電壓和類型選擇,并進行短路時動穩(wěn)定校驗。穿墻套管應(yīng)按額定電壓、額定電流和類型選擇，按短路條件校驗動、熱穩(wěn)定。（1）按額定電壓選擇支柱絕緣子和穿墻套管支柱絕緣子和穿墻套管的額定電壓un應(yīng)

41、大于等于所在電網(wǎng)的額定電壓uns，即 ununs （626）發(fā)電廠與變電所的320kv屋外支柱絕緣子和套管，當(dāng)有冰雪和污穢時，宜選用高一級的產(chǎn)品。（2）按額定電流選擇穿墻套管穿墻套管的額定電流in應(yīng)大于等于回路中最大持續(xù)工作電流imax，即 kinimax （627）式中 k溫度修正系數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度4060時用式計算，導(dǎo)體的取85。 （3）支柱絕緣子和套管的種類和型式選擇根據(jù)裝置地點、環(huán)境選擇屋內(nèi)、屋外或防污及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。（4）穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗套管耐受短路電流的熱效應(yīng)i2tt,應(yīng)大于等于短路電流通過套管所產(chǎn)生的熱效應(yīng)qk，即 i2ttqk （628）（5）支柱絕緣子和穿墻套管的

42、動穩(wěn)定校驗絕緣子和套管的機械應(yīng)力計算如下： （629） 式中 計算跨距（m），、為與絕緣子相鄰的跨距。對于套管=（套管長度）。由于導(dǎo)體電動力fmax是作用在導(dǎo)體截面中心線上的,而支柱絕緣子的抗彎破壞強度是按作用在絕緣子高度h處給定的,為了便于比較,必須求出短路時作用在絕緣子帽上的計算作用力fco,即 fco=fmaxh1/h (n) （630）而 h1=h+b+h/2 （631）式中 h1絕緣子底部到導(dǎo)體水平中心線的高度（mm）； b導(dǎo)體支持器下片厚度，一般豎放矩形導(dǎo)體b=18mm，平放矩形導(dǎo)體及槽形導(dǎo)體b=12mm。（6）支柱絕緣子和穿墻套管選擇結(jié)果：表66 支柱絕緣子與穿墻套管參數(shù)安裝地點

43、項 目220kv側(cè)110kv側(cè)10kv側(cè)支柱絕緣子zs220/4zs110/4zn20/16穿墻套管cwl20/3000 6.9 導(dǎo)體的選擇說明6.9.1 導(dǎo)體型式選擇導(dǎo)體除滿足工作電流、機械強度和電暈要求外，導(dǎo)體形狀還應(yīng)滿足下列要求：（1）電流分布均勻（即集膚效應(yīng)系數(shù)盡可能低）；（2）機械強度高；（3）散熱良好（與導(dǎo)體放置方式和形狀有關(guān)）；（4）有利于提高電暈起始電壓；（5）安裝、檢修簡單，連接方便。我國目前常用的硬導(dǎo)體型式有矩形、槽形和管形等，由于管形導(dǎo)體是空芯導(dǎo)體，集膚效應(yīng)系數(shù)小，且有利于提高電暈起始電壓。戶外配電裝置使用管形導(dǎo)體，具有占地面積小、架構(gòu)簡明、布置清晰等優(yōu)點。故本所母線選用

44、管形導(dǎo)體。6.9.2 導(dǎo)體截面選擇和校驗的一般要求裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進行選擇或校驗：（1）工作電流；（2）經(jīng)濟電流密度；（3）電暈；（4）動穩(wěn)定或機械強度；（5）熱穩(wěn)定。裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗：（1）環(huán)境溫度；（2）日照；（3）風(fēng)速；（4）海拔高度。高壓和超高壓配電裝置中選用的管形導(dǎo)體，由于跨距和短路容量的增大，其導(dǎo)體截面除應(yīng)滿足截流量和機械強度要求外，其形狀應(yīng)有利于提高電暈起始電壓和避免微風(fēng)振動。6.9.3 導(dǎo)體截面選擇（1）匯流母線按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇： imaxkial （632）式中 imax導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流； ial在額定環(huán)境溫度=+25時導(dǎo)體允許電流； k與實際環(huán)境溫度和海拔有關(guān)的綜合修正系數(shù)。（2）其余導(dǎo)線按經(jīng)濟電