KV變電站電氣主接線設(shè)計課程設(shè)計

1、110KV變電站電氣主接線設(shè)計摘 要本次設(shè)計為110kV變電站電氣主接線的初步設(shè)計，并繪制電氣主接線圖。該變電站設(shè)有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為110kV、35kV和10kV三個電壓等級。110KV電壓等級采用雙母線接線，35KV和10KV電壓等級都采用單母線分段接線。本次設(shè)計中進行了電氣主接線的設(shè)計、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、熔斷器等）、各電壓等級配電裝置設(shè)計以及防雷保護的配置。關(guān)鍵詞：降壓變電站；電氣主接線；變壓器；設(shè)備選型；無功補償Abstract目 錄1.電氣主接線設(shè)計1.1 110KV變電站的技術(shù)背景 31.2 主接線的設(shè)計原

2、則 31.3主接線設(shè)計的基本要求 31.4高壓配電裝置的接線方式 41.5主接線的選擇與設(shè)計 81.6主變壓器型式的選擇 92.短路電流計算2.1 短路電流計算的概述 112.2短路計算的一般規(guī)定112.3短路計算的方法122.4短路電流計算123.電氣設(shè)備選擇與校驗3.1電氣設(shè)備選擇的一般條件153.2高壓斷路器的選型163.3高壓隔離開關(guān)的選型173.4互感器的選擇173.5短路穩(wěn)定校驗183.6高壓熔斷器的選擇184.屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計4.1設(shè)計原則194.2設(shè)計的基本要求204.3布置及安裝設(shè)計的具體要求204.4配電裝置選擇215.變電站防雷與接地設(shè)計5.1雷電過電壓的形成與危害22

3、5.2電氣設(shè)備的防雷保護225.3避雷針的配置原則235.4避雷器的配置原則235.5避雷針、避雷線保護范圍計算235.6變電所接地裝置246.無功補償設(shè)計6.1無功補償?shù)母拍罴爸匾?46.2無功補償?shù)脑瓌t與基本要求247.變電所總體布置7.1總體規(guī)劃267.2總平面布置26結(jié)束語 27參考文獻 27 1.電氣主接線設(shè)計1.1 110KV變電站的技術(shù)背景近年來，我國的電力工業(yè)在持續(xù)迅速的發(fā)展，而電力工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的一個重要組成部分，其使命包括發(fā)電、輸電及向用戶的配電的全部過程。完成這些任務(wù)的實體是電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)相應(yīng)的有發(fā)電廠、輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及電力用戶組成。110KV變電所一次部分

4、的設(shè)計，是主要研究一個地方降壓變電所是如何保證運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性。而變電所是作為電力系統(tǒng)的一部分，在連接輸電系統(tǒng)和配點系統(tǒng)中起著重要作用。我們這次選題的目的是將大學(xué)四年所學(xué)過的電力工程、電力系統(tǒng)自動化、電機學(xué)、電路等有關(guān)電力工業(yè)知識的課程，通過這次畢業(yè)設(shè)計將理論知識得以應(yīng)用。1.2 主接線的設(shè)計原則在進行主接線方式設(shè)計時，應(yīng)考慮以下幾點：變電所在系統(tǒng)中的地位和作用；近期和遠期的發(fā)展規(guī)模；負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響；主變壓器臺數(shù)對主接線的影響；備用容量的有無和大小對主接線的影響。1.3主接線設(shè)計的基本要求根據(jù)有關(guān)規(guī)定：變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電

5、站的規(guī)劃容量，負荷性質(zhì)線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求。a.可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是由其組成元件（包括一次和二次設(shè)備）在運行中可靠性的綜合。因此，主接線的設(shè)計，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性并不是絕對的而是相對的，一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。評價主接線可靠性的標志如下：(1)斷路器檢修時是否影響供電；(2)線路、斷路

6、器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；(3)變電站全部停電的可能性。b.靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：(1)調(diào)度靈活，操作方便?？伸`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。(2)檢修安全?？煞奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電器保護設(shè)備，進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。(3)擴建方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經(jīng)投運的變電站進行擴建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴建的可能。所以，在設(shè)計主接線時，應(yīng)留有余地，應(yīng)能容易地從初期過度到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設(shè)備改造量最小。

7、c.經(jīng)濟性可靠性和靈活性是主接線設(shè)計中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導(dǎo)致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術(shù)要求前提下，做到經(jīng)濟合理。(1)投資省。主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護方式不過于復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當限制短路電流，以便選擇價格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式（110/610kV）變電站和以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓側(cè)斷路器。(2)年運行費小。年運行費包括電能損耗費、折舊費以及大修費、日常小修維護費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選

8、擇主變壓器的型式、容量、臺數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。(3)占地面積小。電氣主接線設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。(4)在可能的情況下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。1.4高壓配電裝置的接線方式a.單母線接線圖1 單母線接線方式優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便；隔離開關(guān)僅在檢修設(shè)備時作隔離電壓用，不擔任其它任何操作，使誤操作的可能性減少；此外，投資少、便于擴建。缺點：不夠靈活可靠，任意元件的故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時各部回路

9、仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線分開后才能恢復(fù)到非故障段的供電。適用范圍：只有一臺主變壓器，10KV出線不超過5回，35KV出線不超過3回，110KV出線不超過2回。b.單母線分段接線1234WOQF圖2 單母線分段接線 優(yōu)點：(1)用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩條回路，有兩個電源供電；(2）當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：(1）當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；(2）當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；(3）、擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍：(

10、1） 610KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時；(2） 3563KV配電裝置出線回路數(shù)為48回時；(3） 110220KV配電裝置出線回路數(shù)為34回時。c.雙母線接線TQF W1234圖3雙母線接線（TQF-母線聯(lián)絡(luò)斷路器）雙母線接線，其中一組為工作母線，一組為備用母線，并通過母線聯(lián)路斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，由于母線繼電保護的要求，一般某一回路母線連接的方式運行。在進行倒閘操作時應(yīng)注意，隔離開關(guān)的操作原則是：在等電位下操作應(yīng)先通后斷。如檢修工作母線時其操作步驟是：先合上母線斷路器TQF兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合上TQF，向備用線充電，這時兩組母線等到電位。為保證不中斷供電，

11、應(yīng)先接通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上隔離開關(guān)。完成母線轉(zhuǎn)換后，再斷開母聯(lián)斷路器TQF及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對原工作母線進行檢修。優(yōu)點：(1)供電可靠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，檢修任一回路的母線隔離開關(guān),只停該回路。(2)調(diào)度靈活各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。(3)擴建方便向雙母線的左右任何一個方向擴建,均不影響兩組母線單位電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以至接線不同的母線短時不會如單母線分段那樣

12、導(dǎo)致出線交叉跨越。(4)便于實驗當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。缺點：(1)增加一組母線和使每回路就需要加一組母線隔離開關(guān)。(2)當母線故障或檢修是隔離開關(guān)作為倒換操作電器,容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作,需要隔離開關(guān)和短路器之間裝設(shè)連鎖裝置。適用范圍：出線帶電抗器的610KV出線，3560KV配電裝置出線超過8回或連接電源較多，負荷較大時，110KV220KV出線超過5回時。d.雙母線分段接線圖4 雙母線分段接線220KV進出線回路數(shù)較多,雙母線需要分段,其分段原則是：(1)當進線回路數(shù)為1014時,在一組母線上用斷路器分段；(2)當進線回路數(shù)為15回及

13、以上時，兩組母線均用斷路器分段；(3)在雙母線接線中,均裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁斷路器；(4)為了限制220KV母線短路電流或系統(tǒng)解列運行的要求,可根據(jù)需要將母線分段。e.橋形接線 當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，可采用橋形接線，分為內(nèi)橋與外橋形兩種接線。（一）內(nèi)橋形接線優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：(1）變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運。(2）橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。(3）出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。為避免此缺點，可加裝正常斷開運行的跨條，為了輪流停電檢修任何一組隔離開關(guān)，在跨條上須加裝兩組隔離開關(guān)。橋連斷路器檢修時

14、，也可利用此跨條。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高情況。（二）外橋形接線優(yōu)點：同內(nèi)橋形接線缺點：(1）線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。(2）橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。(3）變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。為避免此缺點，可加裝正常斷開運行的跨條，橋連斷路器檢修時，也可利用此跨條。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器切換或線路短時，故障率較少情況。此外，線路有穿越功率時，也宜采用外橋形接線。12QF1QF2TQFBQS1BQS2T1T2外橋式內(nèi)橋式圖5 橋形接線f.角形接線

15、多角形接線的各斷路器互相連接而成閉合的環(huán)形，是單環(huán)形接線。為減少因斷路器檢修而開環(huán)運行的時間，保證角形接線運行可靠性，以采用35角形接線為宜，并且變壓器與出線回路宜對角對稱分布。優(yōu)點(1） 投資少，平均每回只需裝設(shè)一臺斷路器。(2） 沒有匯流母線，在接線的任意段上發(fā)生故障，只需切除這一段及與其相連接的元件，對系統(tǒng)運行的影響較小。(3） 接線成閉合環(huán)形，在閉環(huán)運行時，可靠性靈活性較高。(4） 每回路由兩臺斷路器供電，任一臺斷路器檢修，不需中斷供電，也不需旁路設(shè)施。隔離開關(guān)只作為檢修時隔離之用，以減少誤操作的可能性。(5） 占地面積少。多角形接線占地面積約是普通中型雙母線帶旁路母線的40% ，對地

16、形狹窄地區(qū)和地下洞內(nèi)布置較合適。缺點：(1） 任一臺斷路器檢修，都成開環(huán)運行，從而降低了接線的可靠性。因此，斷路器數(shù)量不能多，即進出線回路數(shù)受到限制。(2） 每一進出線回路都江堰市連接著兩臺斷路器，每一臺斷路器又連著兩個回路，從而使繼電保護和控制回路較單、雙母線接線復(fù)雜。(3） 對調(diào)峰電站，為提高運行可靠性，避免經(jīng)常開環(huán)運行，一般開停機需由發(fā)電機出口斷路器承擔，由此需要增設(shè)發(fā)電機出口斷路器，并增加了變壓器空載損耗。適用范圍適用于最終進出線為35回路的110KV及以上配電裝置。不宜用于有再擴建可能的發(fā)電廠，變電所中。三角形接線四角形接線圖6 角形接線1.5主接線的選擇與設(shè)計本設(shè)計中電壓等級為11

17、0/35/10KV，出線情況為110KV出線兩回，35KV出線4回（架空），10KV出線10回（電纜）。根據(jù)各種接線方式的優(yōu)缺點擬定兩種接線方案：方案一：110KV側(cè)采用內(nèi)橋形接線，35KV側(cè)采用單母分段接線，10KV側(cè)采用單母分段接線。方案二：110KV側(cè)采用單母分段接線，35KV側(cè)采用雙母線接線，10KV側(cè)采用單母分段接線。a.技術(shù)比較對于110KV側(cè)，由于負荷供電要求高，為了保證供電的可靠性和靈活性所以選擇內(nèi)橋形接線形式。對于35KV電壓側(cè)，供電可靠性要求很高，同時全部采用雙回線供電，為滿足供電的可靠性和靈活性，應(yīng)選擇單母分段接線形式。b.經(jīng)濟比較對整個方案的分析可知，在配電裝置的綜合投

18、資，包括控制設(shè)備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上35KV、10KV側(cè)單母線形接線比雙母線接線有很大的靈活性。由以上分析，最優(yōu)方案可選擇為方案一，其接線如圖7所示。 圖7 方案一接線方式1.6主變壓器型式的選擇選擇原則(1）為保證供電可靠性，在變電所中，一般裝設(shè)兩臺主變壓器；(2）為滿足運行的靈敏性和可靠性，如有重要負荷的變電所，應(yīng)選擇兩臺三繞組變壓器，選用三繞組變壓器占的面積小，運行及維護工作量少，價格低于四臺雙繞組變壓器，因此三繞組變壓器的選擇大大優(yōu)于四臺雙繞組變壓器；(3）裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故后其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負荷的70%以上，并保證用戶的一

19、級和二級全部負荷的供電。臺數(shù)的確定為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺主變，當只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設(shè)一臺。本設(shè)計變電站有兩回電源進線，且低壓側(cè)電源只能由這兩回進線取得，故選擇兩臺主變壓器。相數(shù)的確定在330kv及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可選用單相變壓器。繞組數(shù)的確定在有三種電壓等級的變電站中，如果變壓器各側(cè)繞組的通過容量均達到變壓器額定容量

20、的15%及以上，或低壓側(cè)雖然無負荷，但需要在該側(cè)裝無功補償設(shè)備時，宜采用三繞組變壓器。繞組連接方式的確定變壓器繞組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星形接法和三角形接法，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，變壓器繞組都采用星形接法，35KV也采用星形接法，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用三角形接法。結(jié)構(gòu)型式的選擇三繞組變壓器在結(jié)構(gòu)上的基本型式(1)升壓型。升壓型的繞組排列為：鐵芯中壓繞組低壓繞組高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。(2)降壓型。降壓型的繞

21、組排列為：鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。應(yīng)根據(jù)功率傳輸方向來選擇其結(jié)構(gòu)型式。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。調(diào)壓方式的確定系統(tǒng)110KV母線電壓滿足常調(diào)壓要求，且為了保證供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，保持電壓的穩(wěn)定，所以應(yīng)選擇有載調(diào)壓變壓器。主變壓器容量的確定主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，亦要根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器容量應(yīng)按下式選

22、擇：Sn=0.6PM。因?qū)σ话阈宰冸娝?，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證7080%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40%。由于一般電網(wǎng)變電所大約有25%為非重要負荷，因此，采用Sn=0.6 PM確定主變是可行的。已知：35KV側(cè)Pmax=54 MW，cos=0.80 10KV側(cè)Pmax=20 MW，cos=0.80所以，在其最大運行方式下：Sn=0.6*(54/0.80+20/0.80)=55.5 MVA選擇變壓器的主要參數(shù)為額定電壓：110±8×1.25%KV，38.5±2×2.5%KV，10.5KV空載損耗：84.7KW空載電流：1

23、.2%接線組別：Yn，yn，d11阻抗電壓：U（1-2）%=17.5% ，U（1-3）%=10.5% ，U（2-3）%=6.5%2.短路電流計算2.1 短路電流計算的概述2.1.1概述短路是電力系統(tǒng)中最常見和最嚴重的的一種故障，所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。引起短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。引起絕緣順壞的原因有：過電壓、絕緣材料的自然老化、機械損傷及設(shè)備運行維護不良等。此外，運行人員的誤操作、鳥獸跨接在裸露的載流部分以及風(fēng)、雪、雨、雹等自然現(xiàn)象均會引起短路故障。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地

24、短路。運行經(jīng)驗表明，在電力系統(tǒng)各種故障中，單相接地短路占大多數(shù)，兩相短路較少，而三相短路的機會最少，但三相短路的短路電流最大，故障產(chǎn)生的后果也最為嚴重，必須給予足夠的重視。因此采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。短路計算的意義在供電系統(tǒng)中，危接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設(shè)害最大的故障就是短路。所謂短路就供電系統(tǒng)是一相或多相載流導(dǎo)體備載流部分的絕緣損壞、誤操作、雷擊或過電壓擊穿等。由于誤操作產(chǎn)生的故障約占全部短路故障的70%在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍甚至大幾十倍，通可達數(shù)千安，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動力，并且使

25、設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜。在短路點附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電機正常，發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信工程線路產(chǎn)生干擾，并且短路點還可使整個系統(tǒng)運行解列。短路計算的目的a.對所選電氣設(shè)備進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。b.進行變壓器和線路保護的整定值和靈敏度計算。c.在選擇繼電保護和整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。2.2短路計算的一般規(guī)定計算的基本情況(1)電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負載下運行。(2)所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）。(3)短路發(fā)生在短路電流為最大值時的瞬間。(4)所有電源的電動勢相位角相等。(5)應(yīng)考慮對短路電

26、流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。2.2.2接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2.2.3基本假定a.正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。b.所有電源的電動勢相位角相同。c.短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。d.不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。2.3短路計算的方法對應(yīng)系統(tǒng)最大運行方式，按無限大容量系統(tǒng)，進行相關(guān)短路點的三相短路電流計算，求得I、ish、Ish值。I三相短路電流。 ish三相短路沖擊電流

27、，用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定。Ish三相短路全電流最大有效值，用來校驗電器和載流導(dǎo)體的的熱穩(wěn)定。Sd三相短路容量，用來校驗斷路器和遮斷容量和判斷容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗的依據(jù)。2.4短路電流計算a.選擇計算短路點在下圖中，d1，d2，d3分別為選中的三個短路點b.畫等值網(wǎng)絡(luò)圖 XS 110KV d1 X1 X1 X2 35KV X2 X3 X3 d2 d3 10KV圖8 等值網(wǎng)絡(luò)通c.計算已知：（1）系統(tǒng)電壓等級為110KV、35KV、10KV，基準容量Sj=100MVA，系統(tǒng)110KV母線系統(tǒng)短路容量為3000MVA，110KV側(cè)為雙回LGJ-185/30KM架空線供電。（2）視

28、系統(tǒng)為無限大電流源，故暫態(tài)分量等于穩(wěn)態(tài)分量，即I=I，S= S（3）主變壓器，基準容量Sj=100 MVA 基準電壓Uj=1.05 Ue =115 KV 基準電流基準電抗所以：對側(cè)110kv母線短路容量Skt的標幺值為對側(cè)110kv母線短路電流標幺值對側(cè)110kv系統(tǒng)短路阻抗標幺值對于LGJ-185線路X=0.382/KM則XS*=0.0333+(0.382×35)/132/2=0.084d1，d2，d3點的等值電抗值計算公式：X1=1/2×U（1-2）%+ U（1-3）%- U（2-3）%X2=1/2×U（1-2）%+ U（2-3）%- U（1-3）%X3=1/

29、2×U（1-3）%+ U（2-3）%+ U（1-2）%由變壓器參數(shù)表得知，繞組間短路電壓值分別為：U（1-2）%=17.5% U（1-3）%=10.5% U（2-3）%=6.5%主變額定容量SN=63 MVA所以X1=1/2×(17.5+10.5-6.5)=10.75X2=1/2×(17.5+6.5-10.5)=6.75X3=1/2×(10.5+6.5-17.5)= - 0.25標么值: X1* = X1 /100×( Sj / SN)=10.75/100×(100/63)=0.17 X2* = X2 /100×( Sj /

30、 SN)=6.75/100×(100/63)=0.11 X3* = X3 /100×( Sj / SN)=-0.25/100×(100/63)=-0.004 已知 110KV系統(tǒng)折算到110KV母線上的等值電抗Xs* =0.084（1）當d1點短路時 圖9 d1點短路等值電路 其中Id短路電流周期分量有效值 Id起始次暫態(tài)電流 t=時穩(wěn)態(tài)電流 Sk短路容量（2）當d2點短路時 0.084 0.17 0.17 0.084 0.224 0.14 d2 0.11 0.11 d2 d2圖10 d2點短路等值電路（3）當d3點短路時 0.084 0.17 0.17 0.16

31、7 0.083 -0.004 -0.004 d3 d3 d3 圖11 d3點短路等值電路額定電流計算因為IN=Ij×SN /Sj (SN =63MVA，Sj=100MVA，Ij1=0.502KA，Ij2=1.56KA，Ij3=5.5KA)所以IN1=0.502×63/100=0.32 KA IN2=1.56×63/100=0.98 KA IN3=5.5×63/100=3.47 KA3.電氣設(shè)備選擇與校驗3.1電氣設(shè)備選擇的一般條件 各種電氣設(shè)備的功能盡管不同，但都在供電系統(tǒng)中工作所以在選擇時必然有相同的基本要求。在正常工作時必需保證工作安全可靠，運行維護

32、方便時，投資經(jīng)濟合理。在短路情況下，能滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求。（一）按正常工作條件，選擇時要根據(jù)以下幾個方面a.環(huán)境 產(chǎn)品制造上分戶內(nèi)型和戶外型，戶外型設(shè)備工作條件較差，選擇時要注意。此外，還應(yīng)考慮防腐蝕、防爆、防塵、防火等要求。b.電壓 選擇設(shè)備時應(yīng)使裝設(shè)地點和電路額定電壓UN小于或等于設(shè)備的額定電壓UN.et，即：UN.etUN。但設(shè)備可在高于其銘牌標明的額定電壓1015%情況下安全運行。c.電流 電氣設(shè)備銘牌上給出的額定電流是指周圍空氣溫度為時電氣設(shè)備長期允許通過的電流，選擇設(shè)備或載流導(dǎo)體時應(yīng)滿足以下條件：IN.etIg.max式中IN.et該設(shè)備銘牌上標出的額定電流.Ig.max該設(shè)備

33、或載流導(dǎo)體長期通過的最大工作電流。目前我國規(guī)定電器產(chǎn)品的0=40，如果電氣設(shè)備或載流導(dǎo)體所處的周圍環(huán)境溫度是1時，則設(shè)備或載流導(dǎo)體允許通過電流IN.et可修為式中N、1分別為設(shè)備或載流導(dǎo)體的在長期工作時允許溫度和實際環(huán)境溫度。d.按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開斷電流Ico或斷流容量SOC不應(yīng)小于設(shè)備分斷瞬間的短路電流有效值Ik或短路容量SK，即：IcoIk，SocSk。(二)按短路情況下進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗a.按短路情況下的動穩(wěn)定，即以制造廠的最大試驗電流幅值與短路電流的沖擊電流相比，且ietish。式中iet額定動穩(wěn)定電流，用來表征斷路器和承受短路電流電動力的能力，用來選擇斷路器時的動穩(wěn)定

34、校驗。ish沖擊電流。b.短路情況下的熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定應(yīng)滿足 It短路電流瞬時值（kA）； t短路電流熱效應(yīng)計算時間（s）；時間為短路電流周期分量；tjx短路電流的假想時間；tjxtjtdl0.05（s）； tj繼電保護整定時間（s）；tdl斷路器動作時間（s）； 0.05考慮短路電流非周期分量熱穩(wěn)定的等效時間。熱穩(wěn)定電流Ite是斷路器能承受短路電流熱效應(yīng)的能力。按照國家標準規(guī)定，斷路器通過熱穩(wěn)定電流在4s時間內(nèi),溫度不超過允許發(fā)熱溫度,且無觸頭熔解和妨礙其正常工作的現(xiàn)象,則認為斷路器是熱穩(wěn)定的。對電流互感器則滿足下面的熱穩(wěn)定關(guān)系： 或 式中Kt由產(chǎn)品目錄給定的熱穩(wěn)定倍數(shù)；IN1·TA電

35、流互感器一次側(cè)額定電流；t由產(chǎn)品目錄給定的熱穩(wěn)定時間；tj短路電流的假想時間；Qd 熱效應(yīng)通常分為短路電流交流分量有關(guān)的熱效應(yīng)Qp，和與直流分量有關(guān)的熱效應(yīng)Qnp兩部分。3.2高壓斷路器的選型高壓斷路器是最重要的開關(guān)電器，對其基本要求是：具有足夠的開斷能力和盡可能短的動作時間，并且要有高度的工作可靠性。斷路器最重要的任務(wù)是熄滅電弧。當用斷路器開斷有電流通過的電路時，在開關(guān)觸頭分離的瞬間，觸頭間會出現(xiàn)電弧，電弧的溫度可達50007000，常常超過金屬氣化點，如不采取措施，則可能燒壞觸頭及電器部件絕緣，危害電力系統(tǒng)的運行。按照滅弧介質(zhì)的滅弧方式，高壓斷路器一般可分為：油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF

36、6斷路器、真空斷路器等。斷路器的選擇考慮電壓、電流、頻率、機械荷載、動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流以及持續(xù)時間和開斷電流等參數(shù)。在滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。3.3高壓隔離開關(guān)的選型 隔離開關(guān)的主要用途是保證高壓裝置中檢修工作的安全，在需要檢修的部分和其它帶電部分之間用隔離開關(guān)形成一個可靠且明顯的斷開點，還可用來進行短路的切換工作。 離開關(guān)沒有滅弧裝置，所以不能開斷負荷電流和短路電流，否則將造成嚴重誤操作，會在觸頭間形成電弧，這不僅會損壞隔離開關(guān)，而且能引起相間短路。因此，隔離開關(guān)一般只有在電路已被斷路器斷開的情況下才能接通或斷開。高壓隔離開關(guān)

37、的選擇要考慮電壓、電流、機械荷載等參數(shù)，及動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間。隔離開關(guān)的型式，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。3.4互感器的選擇互感器是變換電壓、電流的電氣設(shè)備，是發(fā)電廠、變電站內(nèi)一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件。互感器的主要用途是：將測量儀表、保護電器與高壓電路隔離，以保證二次設(shè)備和工作人員的安全。將一次回路的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換成二次回路的低電壓和小電流，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化。電壓互感器二次側(cè)額定電壓為100V，或V；電流互感器二次側(cè)額定電流為5A或1A，以便于監(jiān)測設(shè)備。 a.電壓互感器電壓互感器的配置原則是：應(yīng)滿足測量、保護、

38、同期和自動裝置的要求；在運行方式改變時，保證裝置不失壓、同期點兩側(cè)都能滿方便地取壓。通常如下配置： 6220KV電壓級的每組主母線的三相應(yīng)裝設(shè)電壓互感器，旁路母線則視各回路出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的需要而確定。 需要監(jiān)視和檢測線路斷路器外側(cè)有無電壓，供同期和自動重合閘使用，該側(cè)裝一臺單相電壓互感器，用與100%定子接地保護。 電機 一般在出口處裝兩組，一組（/Y接線）用于自動調(diào)整勵磁裝置，一組供測量儀表、同期和繼電保護保護使用。正常工作條件，應(yīng)考慮參數(shù)一次回路電壓、二次電壓、二次負荷、準確度等級、機械荷載等；承受過電壓能力，應(yīng)考慮絕緣水平與泄露比距。由于電壓互感器是與電路并聯(lián)聯(lián)接的，當系統(tǒng)發(fā)生短

39、路時，互感器本身兩側(cè)裝有斷路器，并不受短路電流的作用，因此不需校驗動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定。b.電流互感器凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。電流互感器應(yīng)按下列原則配置。 每條支路的電源均應(yīng)裝設(shè)足夠數(shù)量的電流互感器，供該支路測量、保護使用。變壓器出線配置一組電流互感器供變壓器差動使用，相數(shù)、變比、接線方式與變壓器的要求相符合。 動保護的元件，應(yīng)在元件各端口配置電流互感器，各端口屬于同一電壓級時，互感器變比應(yīng)相同，接線方式相同。一般應(yīng)將保護與測量用的電流互感器分開，盡可能將電能計量儀表互感器與一般測量用互感器分開，前者必須使用0.5級互感器，并應(yīng)使正常工作電流在電流互感器額定電流的左右。保護用互感器的安

40、裝位置應(yīng)盡量擴大保護范圍，盡量消除主保護的不保護區(qū)。正常工作條件，應(yīng)考慮參數(shù)一次回路電壓、一次回路電流、二次回路電流、二次側(cè)負荷、暫態(tài)特性、準確度等級、機械荷載等；短路穩(wěn)定性應(yīng)考慮動穩(wěn)定倍數(shù)及熱穩(wěn)定倍數(shù)；承受過電壓能力應(yīng)考慮絕緣水平及泄露比距。3.5短路穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗是對產(chǎn)品本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進行校驗，對于母線從窗口穿過且無固定板的電流互感器可不校驗動穩(wěn)定。熱穩(wěn)定校驗則是驗算電流互感器承受短路電流發(fā)熱的能力。a.動穩(wěn)定校驗電流互感器的內(nèi)部穩(wěn)定性通常以額定動穩(wěn)定電流或動穩(wěn)定倍數(shù)Kd表示。Kd等于極限通過電流峰值與一次繞組額定電流峰值之比。校驗按下式計算：式中 Kdw動穩(wěn)定倍數(shù)，

41、由制造部門提供； Ie電流互感器的一次繞組額定電流。b.熱穩(wěn)定校驗 制造部門在產(chǎn)品型錄中一般給出t=1s或3s的額定短路時熱穩(wěn)定電流或熱穩(wěn)定電流倍數(shù)Kr，校驗按下式進行：式中t制造部門提供的熱穩(wěn)定計算采用的時間(一般取1s)。3.6高壓熔斷器的選擇a.選擇原則（一）限流式高壓熔斷器一般不宜使用在電網(wǎng)工作電壓低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)以避免熔斷器熔斷截流時產(chǎn)生的電網(wǎng)過電壓超過電網(wǎng)允許的2.5倍工作相電壓。 當經(jīng)過演算，電器的絕緣強度允許使用高一級電壓的熔斷器時，則應(yīng)該按電壓比折算，降低其額定斷流容量。（二）高壓熔斷器熔管的額定電流應(yīng)大于或小于熔體的額定電流。（三）跌落式熔斷器在滅弧時，會噴出大量游

42、離氣體，并發(fā)出很大響聲，故一般只在屋內(nèi)使用。b.熔體的選擇（一）熔體的額定電流應(yīng)該按高壓熔斷器的保護熔斷特性選擇，應(yīng)滿足保護的可靠性、選擇性和靈敏度的要求。非自爆式熔斷器具有反時限的電流時間特性。熔體額定電流選擇的過大，將延長熔斷時間，降低靈敏度；選得過小，則不能保證保護的可靠性和選擇性。選擇熔體時應(yīng)保證前后兩級熔斷器之間、熔斷器于電源側(cè)繼電保護之間、以及熔斷器與負荷側(cè)繼電保護之間的動作選擇性。在此前提下，當在本段保護范圍內(nèi)發(fā)生短路時，應(yīng)能在最短的時間內(nèi)切斷故障，。當電網(wǎng)裝有其它接地裝置時，回路中最大接地電流與負荷電流之和應(yīng)不超過最小熔斷電流。（二）保護35KV及以下電力電壓器的高壓熔斷器熔體

43、，在下列正常工作情況下不應(yīng)誤熔斷：當熔體內(nèi)通過電力變壓器回路最大工作電流時。當熔體內(nèi)通過電力變壓器的勵磁涌流時（一般按熔體通過該電流時的熔體時間不小于0.5S校驗）。當熔體內(nèi)通過保護范圍以外的短路電流及電動機自啟動等引起的沖擊電流時。保護35KV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇： 式中K系數(shù)，當不考慮電動機自啟動時，可取1.11.3；當考慮電動機自啟動時，可取1.52.0；-電力變壓器回路最大工作電流（A）。（三）保護電力電容器的高壓熔斷器熔體，在下列正常工作情況下不應(yīng)誤熔斷：由于電網(wǎng)電壓升高、波形畸變等原因引起電力電容器回路的電流增大時。電力電容器運行過程中的涌流。

44、 保護電力電容器高壓熔斷器熔體的額定電流可按下式選擇： 式中K系數(shù)，對于跌落式高壓熔斷器，取1.21.3；對于限流式高壓熔斷器，當為一臺時，系數(shù)取1.52.0,當為一組電力電容器時，系數(shù)取1.31.8；-電力電容器回路的額定電流（A）。（四）保護電壓互感器的熔斷器，只需按額定電流和斷流容量選擇，不必校驗額定電流。（五）除保護防雷用電容器的熔斷器外，當高壓熔斷器的熔斷電流不能滿足被保護回路中裝設(shè)限流電阻等措施限制短路電流。（六）對沒有限流作用的跌落式熔斷器，應(yīng)考慮短路電流的非周期分量，用全電流進行斷流容量的校驗。同時，尚需用系統(tǒng)最小運行放式下的短路電流檢驗三相斷流的下限值，以保證熔斷器有足夠的熔

45、斷電流。4.屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計4.1設(shè)計原則高壓配電裝置的設(shè)計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重地采用新布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便?；痣姀S及變電所的配電裝置型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較予以確定。在確定配電裝置型式時，必須滿足下列四點要求。（一）節(jié)約用地我國人口眾多，但耕地不多。因此節(jié)約用地是我國現(xiàn)代化建設(shè)的一項戰(zhàn)略

46、性方針。配電裝置少占地，不占良田和避免大量開挖土石方，是一項必須認真貫徹得重要政策。（二）運行安全和操作巡視方便 配電裝置布置要整齊清晰，并能在運行中滿足對人身和設(shè)備的安全要求，如保證各種電氣安全凈距，裝設(shè)防誤操作的閉鎖裝置，采取防火、防暴和儲油、排油措施，考慮設(shè)備防凍、防陣風(fēng)、抗震、耐污等性能。使配電裝置一旦發(fā)生事故時，能將事故限制到最小范圍和最低程度，并使運行人員在正常操作和處理事故的過程中不致發(fā)生意外情況，以及在檢修過程中不致?lián)p害設(shè)備。此外，還應(yīng)重視運行維護時的方便條件，如合理確定電氣設(shè)備的操作位置，設(shè)置操作巡視通道，便利于主控制室聯(lián)系等。（三)便于檢修和安裝對于各種型式的配電裝置，都要

47、妥善考慮檢修和安裝條件。如高型及半高型布置時，要對上層母線和上層隔離開關(guān)的檢修、試驗采取適當?shù)拇胧荒壳安簧俚貐^(qū)已經(jīng)開發(fā)帶電檢修作業(yè)，在布置于架構(gòu)荷載方面需為此創(chuàng)造條件；要考慮構(gòu)件的標準化和工廠化，減少架構(gòu)類型；設(shè)置設(shè)備搬運道路、起吊設(shè)施和良好的照明條件等。此外，配電裝置的設(shè)計還必須考慮分期建設(shè)和擴建過渡的便利。（四）節(jié)約三材，降低造價配電裝置的設(shè)計還應(yīng)采取有效措施，減少三材消耗，努力降低造價。4.2設(shè)計的基本要求a.其設(shè)計必須貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟政策，節(jié)約土地。b.保證運行可靠合理選擇設(shè)備，布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離。c.便于安裝、檢修，操作巡視方便。d.在保

48、證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。4.3布置及安裝設(shè)計的具體要求（一）屋內(nèi)配電裝置部分a.6-35KV兩層配電裝置中，為了便于運行人員在底層操作時能夠觀察到樓層母線隔離開關(guān)的開合情況，以往的設(shè)計考慮隔離開關(guān)間內(nèi)的樓板上開設(shè)孔洞。但是開設(shè)孔洞曾發(fā)生事故傷亡，現(xiàn)行設(shè)計采取了改進措施。b.相鄰間隔均為架空出線時，必須考慮當一回路帶電、另一回檢修時的安全措施，如將出線懸掛點偏移，兩回出線間加隔離板凳。c.雙母線系統(tǒng)的隔離開關(guān)操動機構(gòu)在間隔正面的布置一般按做工作母線右備用母線的原則考慮。d.對于間隔內(nèi)帶油位指示器的電器設(shè)備，在布置時要考慮觀察油位的便利，如設(shè)備窺視窗；當設(shè)備正反面均帶油位

49、指示器時，盡可能在其兩側(cè)分別設(shè)置巡視通道，若無條件時，可裝設(shè)反光鏡或采取其它措施。e.充油套管的儲油器應(yīng)裝設(shè)在便于監(jiān)視油位和運行中加油的地方。f.充油套管應(yīng)有取油樣的設(shè)施，取樣閥門一般裝設(shè)在地層1.2m處，并應(yīng)防止漏油。g.隔離開關(guān)操動機構(gòu)的安裝高度，搖式一般為0.9m,上下板式一般為1.05m。h.隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的設(shè)計，必須防止出現(xiàn)操作死點。同時，設(shè)計中應(yīng)留有余度，以適應(yīng)施工誤差所引起的變化。i.安裝帶放油閥的油浸式電壓互感器的基礎(chǔ)，要求高出地面不小于0.1 m,以便于放油取樣。j.電抗器垂直布置時，B相必須放在中間；品字形布置時，不得將A、C兩相疊在一起。k.電抗器垂直布置時，應(yīng)考率吊裝

50、高度。若高度不夠時，其上方應(yīng)設(shè)吊裝孔。l.矩形母線的不線應(yīng)盡量減少母線的彎曲，尤其是多片母線的立彎。建議采取以下一些措施：同一回路內(nèi)相間距離的變化盡量減少；回路內(nèi)設(shè)備、絕緣子的中心線錯開次數(shù)盡量減少；當前后兩中心線錯開很多，中間又必須加一個絕緣子時，則中間絕緣子設(shè)在兩個立彎的直線段上，此時其固定金具與母線呈一個夾角。母線穿過母線式套管時，在其前后應(yīng)只有一個大彎曲時，如在布置中不能避免出現(xiàn)兩個大彎曲，則應(yīng)采取措施以免母線配好后穿不進套管。m.矩形母線彎曲處至最近絕緣子的母線固定金具邊緣的距離應(yīng)不小于50mm，但至最近的絕緣子中心線的距離應(yīng)不大于該檔母線跨距的四分之一。n.母線與母線、引下線或設(shè)備端子連接時，一般按通過電流及所連接的金屬材料的電流密度計算所需的接觸面積，以免接頭過熱。（二）屋外配電裝置部分a.當電廠具有二級升高電壓配電裝置時，一般要預(yù)留安裝第二臺三卷變壓器的位置和引線走廊。b.當發(fā)電廠、地區(qū)降壓變電所具有中性店非直接接地系統(tǒng)的電壓級時，設(shè)計中要考慮預(yù)留消弧線圈的安裝位置及其引線方式。c.斷路器和避雷器等設(shè)