110kV變電站的初步方案設(shè)計書

1、作者：Pan Hon glia ng僅供個人學(xué)習(xí)v 110kV變電站的初步設(shè)計摘要根據(jù)對原始資料背景和設(shè)計要求的分析，110kV變電站初步設(shè)計的主要內(nèi)容包 括：先試選電氣主接線方案，然后進(jìn)行技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的比較，最終選擇最合理 的主接線形式；通過經(jīng)濟(jì)截面電流法，先選擇變電所進(jìn)線導(dǎo)線，為后續(xù)三相短路 電流計算做鋪墊；根據(jù)三相短路電流計算結(jié)果，選擇符合使用要求的各種電氣設(shè) 備；最終是對變壓器、線路進(jìn)行保護(hù)。通過綜合分析，110kV側(cè)入線是雙電源供電，35kV和10kV母線選擇的都是 單母線接線。導(dǎo)線選擇后，采用標(biāo)幺值法計算等效電抗，通過查電源運(yùn)算曲線的 圖表，找出短路瞬間、4s后的短路電流標(biāo)幺值，

2、而后將其轉(zhuǎn)換成有名值，通過公 式計算出沖擊電流。至于電氣設(shè)備的選擇則是通過最大負(fù)荷電流和開斷電流進(jìn)行 選擇，根據(jù)4s后電流有名值和短路沖擊電流有名值進(jìn)行熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性校驗； 至于保護(hù)方面，主要是變壓器的保護(hù)，通過延時時間不同，來讓不同斷路器動作， 進(jìn)而起到保護(hù)作用。關(guān)鍵詞：電氣主接線，三相短路電流，變壓器，線路保護(hù)，標(biāo)幺值PRELIMINARY DESIGN OF 110 kV SUBSTATION ABSTRACTAccording to the analysis of raw data background and design requirements, the main conte

3、nt of the preliminary design of the 110 kV substation including: Try to choose the main electrical wiri ng scheme, the n carries on the tech ni cal and econo mical comparis on, and fin ally choose the most appropriate form of the main wiri ng. Through the econo mical sect ion curre nt method, choose

4、 the substati on in to line con ductor, which will pave for the subseque nt three-phase short-circuit curre nt calculati on. Accord ing to the results of the three-phase short-circuit current calculation to choose all kinds of electrical equipment, which conform to the requirements. Transformer and

5、line are ultimately to be protected.Through the comprehe nsive an alyse, the side into line of 110 kV is double power supply, while 35 kV and 10 kV busbar selecti on are sin gle busbar wiri ng. Use sta ndard per un it method to calculate the equivale nt reacta nce after select ing wire, and to find

6、out the per unit's short-circuit current value of short circuit instantaneous and after 4s' through checking the power operation curve chart, and then convert them into actual value, calculate the shock curre nt based on the formula. As for the select ion of electrical equipment, which is th

7、rough the choice of maximum load current and open circuit current, carries on the thermal stability and dynamic stability check according to the after 4s' current actual value and short circuit impact current actual value. The protecti on of tran sformer is mai nly in protect ion, which protects

8、 further through the differe nt delay time to make the differe nt circuit breaker actio n.KEY WORDS: main electrical wiring, three-phase short-circuit current, transformer, line protect ion, per unit目錄、八、亠丄刖言1第1章原始資料分析及變壓器的選擇 21.1原始資料簡介及分析 2原始資料簡介2原始資料分析 21.2變壓器的選擇2變壓器數(shù)量的選擇 2變壓器容量的選擇 2第2章電氣主接線的設(shè)計 42

9、.1電氣主接線4電氣主接線的基本要求 42.2母線制4單母線接線 4單母線分段接線 4雙母線接線5橋形接線52.3電氣主接線設(shè)計方案的比較及選擇 5第3章短路電流的計算 73.1概述7短路類型7短路計算步驟 73.2變電站電源進(jìn)線的選擇 7變電站容量補(bǔ)償后的初步估計 7變電站進(jìn)線的選擇 83.3短路計算8各元件電抗標(biāo)幺值的計算 83.3.2 K1點（35kV母線）短路電流計算 93.3.3 K2點（10kV母線）短路電流計算 103.3.4 K3點（110kV母線）短路電流計算 12335 K4點（110kV母線）短路電流計算 133.4短路電流計算總結(jié) 14第4章變電所電氣設(shè)備的選擇及校驗

10、154.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗 15斷路器的選擇15斷路器的校驗15隔離開關(guān)的選擇 16隔離開關(guān)的校驗 164.2電壓互感器的選擇 17電壓互感器 17電壓互感器的選擇 184.3電流互感器的選擇 19電流互感器的特點 19電流互感器的選擇及校驗 20各電壓側(cè)電流互感器的選擇及校驗 214.4母線的選擇 234.4.1 母線23母線的分類及各顏色含義 23母線的截面尺寸選擇及短路穩(wěn)定性校驗 244.4.4 35kV、10kV、110kV側(cè)母線的選擇及校驗 254.5避雷器的選擇 26避雷器的特點26避雷器的配置原則 26避雷器的選擇274.6熔斷器的選擇27熔斷器的特點27熔斷器的選擇

11、28各電壓側(cè)熔斷器的選擇 284.7電氣設(shè)備選擇匯總 29第5章繼電保護(hù)的配置 305.1繼電保護(hù)及其基本要求 30繼電保護(hù)裝置30繼電保護(hù)的基本要求 305.2變壓器的保護(hù)30保護(hù)類型30變壓器的電流速斷保護(hù) 31變壓器的過電流保護(hù) 31變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 325.3母線的保護(hù)32母線故障原因32母線的保護(hù)方法 325.4線路的保護(hù)32各電壓側(cè)保護(hù)概述 32線路的三段式保護(hù) 33結(jié)論36謝辭37參考文獻(xiàn)37附 錄38外文資料翻譯 40我國電力工業(yè)近年來發(fā)展迅速，其技術(shù)水平和管理水平正在朝著集中控制和計算機(jī)監(jiān)控的方向邁進(jìn)，電力系統(tǒng)也已經(jīng)實現(xiàn)了分級集中調(diào)度。各電力企業(yè)正以節(jié)能高效高產(chǎn)為目標(biāo)，努力

12、做到安全高效遠(yuǎn)行。目前國內(nèi)外110kV以上變電站及相當(dāng)一部分35kV變電站都不同規(guī)模地實現(xiàn)了遠(yuǎn)動及自動化控制，而未來變電站的發(fā)展趨勢也是向著智能化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測量 和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。根據(jù)對原始資料和設(shè)計要求的分析，110kV變電站的設(shè)計主要包括電氣主接線方案的分析和選擇、三相短路電流的計算、主要電氣設(shè)備的選擇及變 壓器保護(hù)等。通過技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比較、論證，110kV側(cè)采用雙回路供電, 35kV側(cè)采用單母線接線，10kV側(cè)也采用單母線接線的設(shè)計方案；短路電流 的計算是為了選擇各種合適的電氣設(shè)備，并進(jìn)行有關(guān)的校驗。通常三相短路 產(chǎn)生的短路電流最大，在選取短路點之后，采用運(yùn)算曲線法完成

13、三相短路電 流的計算；在短路電流計算的基礎(chǔ)上對電氣設(shè)備進(jìn)行選擇，電氣設(shè)備一般按 正常工作條件進(jìn)行選擇，并按照短路狀況來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。重點對高 壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線、避雷器等設(shè)備 進(jìn)行了選擇。由于變壓器在電力系統(tǒng)中占有十分重要的地位，其故障會對供 電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響，必須進(jìn)行各種保護(hù)。第1章原始資料分析及變壓器的選擇1.1原始資料簡介及分析原始資料簡介1. 設(shè)計變電所在城市近郊，在變電所附近有地區(qū)負(fù)荷。2. 確定本變電所的電壓等級為110/35/10kV，110kV是本變電所的電源電壓，35kV和10kV是二次電壓。3待建變電所的電源，由

14、雙回110kV線路送到本變電所；在中壓側(cè)35kV 母線，送出6回線路，每回路輸送容量 2MW,功率因數(shù)0.85 ;在低壓側(cè)10kV 母線，送出12回線路，為近區(qū)負(fù)荷，每回路輸送容量 1.5MW，自然功率因 數(shù)0.85 ;該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。其對應(yīng)如圖1-1所示：圖1-1待建變電所示意圖原始資料分析所建變電所既然在城市近郊，說明是向城市供電，城市中一級、二級負(fù)荷比較多。由圖中變電所出線有三條線，結(jié)合本變電所的電壓等級為 110/35/10kV，可以知道本變電所一條代表 10kV，一條代表35kV，另外一條 直接供電。結(jié)合電源是雙電源雙回路供電，地區(qū)一、二級負(fù)荷比較多，可以考慮用兩

15、臺變壓器供電。根據(jù)每條回路的傳輸容量和功率因數(shù)，可以選擇合適的變壓器。1.2變壓器的選擇變壓器數(shù)量的選擇由于變電所在城市近郊，其主要向城市及其郊區(qū)的企業(yè)供電?？梢哉J(rèn)為 該地區(qū)一、二級負(fù)荷較多，為了滿足供電可靠性，應(yīng)采用兩臺變壓器供電。變壓器容量的選擇變壓器容量選擇時需要注意的幾個問題：1. 變電站運(yùn)行需要消耗電能，故廠用電取為 5%。2. 由于兩臺變壓器互為暗備用，當(dāng)一臺變壓器故障或檢修時，另一臺變壓器承擔(dān)負(fù)荷取為70%。3. 為了適應(yīng)城市發(fā)展和調(diào)整的需要，變壓器容量應(yīng)保留15%25%的裕 量，此處取為 20%。0.9。4. 由于所有負(fù)荷大多數(shù)情況下不會同時工作，故取同期系數(shù)為 變壓器容量可按

16、以下公式計算：（1-1）通過綜合分析，110kV變電站變壓器應(yīng)采用兩臺完全相同的有載調(diào)壓三 繞組電力變壓器， 變壓器容量為 31500kVA。查35-110kV變電所設(shè)計規(guī)范 選擇：SFSZ7 31500/110型號的變壓器。其技術(shù)參數(shù)如下表1-1所示：表1-1所選變壓器參數(shù)型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）連接組別高壓中壓低壓SFSZ731500/11031500110 ± 8 X1.25%38.5 ± 2X2.5%11YN yn0 d11損耗（kW）阻抗電壓（%）空載電流（%）空載負(fù)載高-中高-低中-低1.450.317510.5176.5容量比100/100/10

17、0第2章電氣主接線的設(shè)計2.1電氣主接線電氣主接線是高壓電氣設(shè)備連成的接收和分配電能的電路，是發(fā)電站和變電所最主要的組成部分之一，對安全可靠至關(guān)重要。電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求如下：(1) 安全性安全性主要指設(shè)備安全和人身安全。設(shè)備安全主要指電氣設(shè)計符合國家標(biāo)準(zhǔn)和電氣設(shè)計規(guī)范。人身安全指操作人員具有操作資歷，能按要求操作。(2) 可靠性可靠性是指能夠長期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力。(3) 靈活性操作的方便性和調(diào)度時的靈活性。(4) 經(jīng)濟(jì)性投資少，占地面積小，電能損耗少。此外，選擇主接線時還要考慮到擴(kuò)建的可能性。設(shè)計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮從初期接線過渡到最終接線的

18、可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能的不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來可 順利完成過渡方案的實現(xiàn)，使改造的工作量最少。2.2母線制單母線接線單母線接線的優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少，投資少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。單母線接線的嚴(yán)重缺陷是母線停運(yùn)，將使全部支路停運(yùn)，且停電時間較長，若為母線自身損壞須待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運(yùn)行。單母線接線如圖2-1所示：圖2-1單母線接線單母線分段接線單母線分段的優(yōu)點3:先采用斷路器和隔離開關(guān)把母線進(jìn)行分段，而后對重要的用戶從不同段引出兩條回路，即雙電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動切除故障，保證正常段母線不間斷供電。單

19、母線分段接線的顯著的缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上所連接的引線都要停電；當(dāng)出線也為雙回路時，架空線路會出現(xiàn)交叉跨越現(xiàn)象，擴(kuò)建時須向兩個方向擴(kuò)建。單母線分段接線如圖 2-2所示：圖2-2單母線分段接線223雙母線接線雙母線接線的優(yōu)點：供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便。雙母線接線的缺點3:1. 增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開關(guān)。2. 當(dāng)母線故障或檢修時隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。橋形接線橋形接線分為內(nèi)橋和外橋兩種，其共同特點是在兩臺變壓器一次側(cè)進(jìn)線處用以橋臂將兩回路相連。橋臂連接在進(jìn)線斷路器之內(nèi)稱為內(nèi)橋，連在進(jìn)線 斷路器之外稱為外橋。橋形接線用于給一、

20、二級負(fù)荷供電。內(nèi)橋接線適用于線路較長或需不要 經(jīng)常切換的變壓器的情況，而外橋接線適用于供電線路較短或需要經(jīng)常切換 變壓器的情況。橋形接線線路復(fù)雜，高壓設(shè)備多，操作不方便，投資大，在 用戶供電系統(tǒng)中應(yīng)用很少。內(nèi)外橋形接線如圖2-3和圖2-4所示：圖2-3外橋形接線圖2-4內(nèi)橋形接線2.3電氣主接線設(shè)計方案的比較及選擇通過綜合分析，電氣主接線有以下三種方案可供選擇：方案一：110kV側(cè)為橋形接線方式，10kV和35kV側(cè)均為單母線分段接 線方式。方案二：110kV側(cè)為雙母線接線方式，10kV和35kV側(cè)均為單母線接線 方式。方案三：110kV側(cè)為單母線接線方式，10kV和35kV側(cè)均為單母線接線

21、方式。通過對各種方案的比較，可以得到以下的分析結(jié)果：1. 110kV側(cè)主要有三種接法：橋形接法、雙母線接法和單母線接法。內(nèi)橋接線主要用于線路較長，不需要經(jīng)常變換變壓器的情況，外橋接線恰恰相 反，多用于線路較短，需經(jīng)常切換變壓器的情況，但這兩種接法設(shè)備太多， 投資大，切換復(fù)雜，不易操作。而雙母線接法主要用于特別重要的負(fù)荷，因 其開關(guān)數(shù)目多，連鎖機(jī)構(gòu)復(fù)雜，切換繁瑣，造價高，故電力系統(tǒng)不推薦采用 雙母線。由于采用的是兩個變壓器，每個變壓器的進(jìn)線又是雙電源供電，考 慮到單母線出線不多，因此，綜合考慮后110kV采用單母線接線。2. 對于35kV和10kV側(cè)的各種方案選擇，主要區(qū)別于使用單母線還是單母線

22、分段制。單母線分段制可靠性和靈活性更高，檢修時也不至于對全部 負(fù)荷中斷供電，故在選擇時應(yīng)該優(yōu)先采用。另外，對于35kV側(cè)，若采用單母線接線，配線出線回路不能超過3回，而已知出線是6回路，所以對于35KV側(cè)，僅能采用單母線分段接線。而對于10kV側(cè)，若采用單母線接線，配線回路不能超過 5回，所以也只能采用單母線分段接線。通過對以上方案的分析，本設(shè)計110kV側(cè)采用單母線接線，35kV和10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。主接線形式如圖2-5所示：圖2-5主接線形式第3章短路電流的計算3.1概述短路類型短路故障分為對稱短路和不對稱短路。三相短路是對稱短路，造成的危害最為嚴(yán)重，但發(fā)生的機(jī)會較少。其它的

23、短路都是不對稱短路，其中單相短 路發(fā)生的機(jī)會最多，約占短路總數(shù)中的70 %以上。所以在做短路計算時，選擇危害最嚴(yán)重的三相短路5。短路計算步驟通常三相短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和力效應(yīng)最大，所以只對三相短路短路電流進(jìn)行計算。其計算步驟如下：1根據(jù)原始資料畫出電力系統(tǒng)主要設(shè)備圖。2. 綜合分析，確定可能產(chǎn)生最大短路電流的短路點。3. 計算各電氣元件的電抗標(biāo)幺值，同時畫出等效電路圖。4. 簡化等效電路圖，求出各個電源對短路點的等效電抗標(biāo)幺值X*j刀。5根據(jù)電抗標(biāo)幺值X*j刀查運(yùn)算曲線表，求出不同時刻各短路點的短路電流。3.2變電站電源進(jìn)線的選擇變電站容量補(bǔ)償后的初步估計變電所一臺變壓器運(yùn)行時的視在功率為：

24、(3-1) 功率因數(shù)為：按要求采用電容器將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上：(3-2) 經(jīng)電容補(bǔ)償后，變電所的功率變?yōu)椋?3-3) 變電所補(bǔ)償電容容量至少為：(3-4) 由于每一臺變壓器均是雙回路供電，所以每一條線路的功率為：322變電站進(jìn)線的選擇變電所電源進(jìn)線上的總功率和電流為：(3-6)(3-7) 假設(shè)變電所年最大負(fù)荷利用小時數(shù)，查導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度圖可知，經(jīng)濟(jì)電流密度，則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面：(3-8) 試取最接近的導(dǎo)線截面為70mm2,選取LGJ-70/10鋼芯鋁絞線。3.3短路計算分別對變電所內(nèi)高(110kV )、中(35kV )、低(10kV )三個電壓母線進(jìn) 行三相短路電流計算。短路電流計算時，

25、忽略線路、變壓器電阻以及負(fù)荷的 影響。電力系統(tǒng)短路計算示意圖如圖3-1所示：圖3-1短路計算示意圖各元件電抗標(biāo)幺值的計算發(fā)電機(jī)：(3-9)變壓器：(3-10)線路：(3-11)基準(zhǔn)容量：(3-12)取基準(zhǔn)電壓：(3-13) 短路計算等值電路圖如圖3-2所示：圖3-2等值電路圖電源側(cè)發(fā)電機(jī) G1、G2、G3的電抗標(biāo)幺值：電源側(cè)變壓器 T1、T2、T3的電抗標(biāo)幺值：輸電線路L1、L2、L3、L4的電抗標(biāo)幺值：變電所三繞組變壓器T4、T5各繞組阻抗電壓百分?jǐn)?shù):變電所三繞組變壓器T4、T5各繞組電抗標(biāo)幺值：332 K1點（35kV母線）短路電流計算等值電路圖3-2化簡為等值電路圖 3-3所示：圖3-3

26、等值電路圖由等值電路圖3-3簡化為等值電路圖3-4所示:圖3-4等值電路圖等值電路圖3-4簡化成等值電路圖3-5所示:圖3-5等值電路圖各個電源對K1短路點所產(chǎn)生的短路電流如下：1.電源E1、E2供給的短路電流計算電抗：查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（Os）短路電流標(biāo)幺值:4s短路電流標(biāo)幺值為：。短路瞬間短路電流有名值：(3-15)4s短路電流有名值：(3-16)短路沖擊電流：(3-17)2.電源E3供給的短路電流計算電抗：(3-18)查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間(Os)短路電流標(biāo)幺值：4s短路電流標(biāo)幺值為：。短路瞬間短路電流有名值：(3-19)4s短路電流有名值：(3-20)短路沖擊電流：

27、(3-21)母線K1點短路電流計算結(jié)果如表3-1所示：表3-1 35kV 母線(K1點)短路電流計算結(jié)果匯總電源Os短路電流 (kA)4s短路電流 (kA)短路沖擊電流(kA)E(1,2)0.820.692.09E30.850.782.16總和1.671.474.253.3.3 K2點(10kV母線)短路電流計算由等值電路圖3-2化簡為等值電路圖3-6所示:圖3-6等值電路圖等值電路圖3-6簡化為等值電路圖3-7所示:圖3-7等值電路圖等值電路圖3-7簡化成等值電路圖 3-8所示:圖3-8等值電路圖各個電源對K2短路點所產(chǎn)生的短路電流如下：1. 電源E1、E2供給的短路電流計算電抗：(3-22

28、)查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間( Os)短路電流標(biāo)幺值：4s短路電流標(biāo)幺值為：。短路瞬間短路電流有名值：(3-23)4s短路電流有名值：(3-24)短路沖擊電流：(3-25)2. 電源E3供給的短路電流計算電抗：(3-26)查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間( Os)短路電流標(biāo)幺值：4s短路電流標(biāo)幺值為：。短路瞬間短路電流有名值：4s短路電流有名值:(3-28)短路沖擊電流:（3-29）10kV母線（K2點）短路電流計算結(jié)果如表3-2所示：表3-2 10kV 母線（K2點）短路電流計算結(jié)果匯總電源0s短路電流 （kA）4s短路電流 （kA）短路沖擊電流（kA）E(1,2)0.610.631.55

29、E30.610.631.55總和1.221.263.103.3.4 K3點（110kV母線）短路電流計算由等值電路圖3-2化簡為等值電路圖3-9所示:圖3-9等值電路圖由等值電路圖3-9化簡等值電路圖 3-10所示：圖3-10等值電路圖各個電源對K3短路點所產(chǎn)生的短路電流如下：1. 電源E1、E2供給的短路電流計算電抗：（3-30）查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（Os）短路電流標(biāo)幺值：4s短路電流標(biāo)幺值為：。短路瞬間短路電流有名值：（3-31）4s短路電流有名值：短路沖擊電流:（3-33）2. 電源E3供給的短路電流計算電抗：（3-34）查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（Os）短路電流標(biāo)幺值：4

30、s短路電流標(biāo)幺值為：。短路瞬間短路電流有名值：（3-35）4s短路電流有名值：（3-36）短路沖擊電流：（3-37）11OkV母線（K3點）短路電流計算結(jié)果如表3-3所示：表3-3 11OkV 母線（K3點）短路電流計算結(jié)果匯總電源Os短路電流 （kA）4s短路電流 （kA）短路沖擊電流（kA）E(1,2)0.86O.712.19E30.89O.712.27總和1.751.424.463.3.5 K4點（11OkV母線）短路電流計算由等值電路圖3-2化簡等值電路圖3-11所示:圖3-11 等值電路圖由于K4點短路化簡后所得的等值電路圖與K3點短路所得的等值電路圖相同，所以 K4點短路所得的計算

31、結(jié)果與 K3點短路所得的計算結(jié)果也相 同。11OkV母線（K4點）短路電流計算結(jié)果如表 3-4所示：表3-4 11OkV 母線（K4點）短路電流計算結(jié)果匯總電源Os短路電流 （kA）4s短路電流 （kA）短路沖擊電流（kA）E(1,2)0.860.712.19E30.890.712.27總和1.751.424.463.4短路電流計算總結(jié)各個短路點短路電流計算結(jié)果匯總?cè)绫?-5所示:表3-5各短路點短路電流計算結(jié)果匯總短路點0s短路電流（kA）4s短路電流（kA）短路沖擊電流（kA）K11.671.474.25K21.221.263.10K31.751.424.46K41.751.424.46第

32、4章 變電所電氣設(shè)備的選擇及校驗4.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗斷路器的選擇高壓短路器是供電設(shè)備中最重要的開關(guān)器件之一。選擇時主要按照其額定電壓、額定電流進(jìn)行選擇。根據(jù)不同的選擇條件，選擇的斷路器不同，從工作環(huán)境和額定電壓及額 定電流來選擇如下：1. 按工作環(huán)境選擇因為所選的短路器均安裝在室內(nèi)，所以選室內(nèi)型。2. 按正常工作條件選擇其額定電壓和額定電流，要求(4-1) (4-2)式中斷路器安裝處電網(wǎng)的額定電壓(kV )。斷路器安裝處回路的最大負(fù)載電流(kA )。四個不同的短路點的最大負(fù)載電流計算過程如下：(1) K1點的最大負(fù)載電流：(4-3)K2點的最大負(fù)載電流：(4-4)(3) K3點的

33、最大負(fù)載電流：(4-5)K4點的最大負(fù)載電流：(4-6)各短路點短路電流計算結(jié)果如表4-1所示：表4-1各短路點短路電流計算結(jié)果匯總短路點K1K2K3K4最大負(fù)載電流2331223195195斷路器的校驗短路器的校驗，按照不同的方法校驗結(jié)果不同。下面主要從動穩(wěn)定和熱 穩(wěn)定兩個方面進(jìn)行校驗。1. 動穩(wěn)定的校驗若要斷路器在通過最大短路電流時不損壞，需要滿足以下條件：(4-7)式中一一斷路器的最大動穩(wěn)定實驗電流峰值。短路沖擊電流。2. 熱穩(wěn)定的校驗當(dāng)斷路器通過最大短路電流時，為使斷路器的最高溫升不超過最高允許溫度，應(yīng)滿足(4-8)式中 一一斷路器出廠的熱穩(wěn)定實驗電流。斷路器出廠的熱穩(wěn)定實驗電流所對應(yīng)

34、的熱穩(wěn)定時間。斷路器安裝處的短路穩(wěn)定電流。斷路器安裝處的短路穩(wěn)定電流所持續(xù)的時間。隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)沒有特殊的滅弧裝置。它既不能斷開正常的負(fù)荷電流，更不能 斷開短路電流，其作用是為了保證電氣設(shè)備檢修時，可以提供明顯斷點。隔離開關(guān)的選擇方法可以參照短路器，其內(nèi)容包括：選擇型式、選擇額 定電壓、選擇額定電流。隔離開關(guān)的校驗隔離開關(guān)并無切斷電流的要求，其校驗也和斷路器相同，主要進(jìn)行動穩(wěn) 定和熱穩(wěn)定的校驗9。各電壓側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗結(jié)果如下：1.35kV斷路器及隔離開關(guān)的選擇匯總?cè)绫?-2所示：表4-2 35kV斷路器和隔離開關(guān)校驗表項目計算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關(guān)合格與否額定電壓35kV3

35、5kV35kVV額定電流233A1250A400AV開斷電流1.67kA16kAV動穩(wěn)定4.25kA40kA52kAV熱穩(wěn)定V2. 10kV斷路器及隔離開關(guān)的選擇匯總?cè)绫?-3所示:表4-3 10kV 斷路器和隔離開關(guān)校驗表項目計算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關(guān)合格與否額定電壓10kV10kV10kVV額定電流1223A1250A2000AV開斷電流1.22kA25kAV動穩(wěn)定3.10kA63kA85kAV熱穩(wěn)定V3. 110kV斷路器及隔離開關(guān)的選擇匯總?cè)绫?-4所示:表4-4 110kV 斷路器和隔離開關(guān)校驗表項目計算數(shù)據(jù)斷路器隔離開關(guān)合格與否額定電壓110kV110kV110kVV額定電流195A2

36、500A2500AV開斷電流1.75kA40kAV動穩(wěn)定4.46kA100kA100kAV熱穩(wěn)定V4.2電壓互感器的選擇電壓互感器電壓互感器 TV（又稱PT）是將高電壓變成低電壓的設(shè)備，分為電磁式和電容分壓式兩種電磁式電壓互感器主要有三個特點10:1. 電磁式電壓互感器相當(dāng)于一臺降壓變壓器，一次繞組匝數(shù)多，二次繞組匝數(shù)少。2. 電磁式電壓互感器一次繞組并聯(lián)于所要測量的一次系統(tǒng)中，二次側(cè)和各儀表并聯(lián)。3. 電磁式電壓互感器二次繞組所接負(fù)荷均為高阻抗的電壓表及繼電器電壓線圈，故正常運(yùn)行時二次側(cè)相當(dāng)于空載（開路）。電壓互感器有六個準(zhǔn)確級，從高到低依次是：0.2，0.5，1, 3，3P, 6P。各個級

37、別的電壓誤差和相角差不同電壓互感器按不同方法分類如下：1.單相式和三相式。35kV及以上電壓等級均為單相式2.戶內(nèi)式和戶外式。35kV以下為戶內(nèi)式；110kV及以上為戶外式；35kV 既有戶內(nèi)式也有戶外式。3. 雙繞組和三繞組。三繞組電壓互感器一般有兩個二次繞組，一個是 基本的二次繞組，用于測量儀表和繼電器；另一個為附加二次繞組或開口三 角繞組，用于反應(yīng)系統(tǒng)三相接地。4. 按絕緣分干式、澆注式、油浸式和瓷絕緣。油浸式分普通結(jié)構(gòu)和串級結(jié)構(gòu)。335kV電壓等級一般選擇普通結(jié)構(gòu)，110kV及以上電壓等級選擇串級結(jié)構(gòu)。電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇內(nèi)容包括：根據(jù)安裝地點和用途，確定電壓互感器的 結(jié)構(gòu)

38、類型、接線方式和準(zhǔn)確級；確定額定電壓比；計算電壓互感器二次負(fù)荷, 使其不超過相應(yīng)準(zhǔn)確度的額定容量。各電壓側(cè)電壓互感器的選擇如表4-5、表4-6、表4-7所示:表4-5 35kV側(cè)電壓互感器的選擇型號額定電壓（V）一次繞組二次繞組輔助繞組二次額定容量（VA）最大容量（VA）0.5級1級3級JDJ 35350.11502506001200表4-6 10KV 側(cè)電壓互感器的選擇型號額定電壓（V）二次額定容量（VA）最大容量（VA）一次繞組二次繞組輔助繞組0.5級1級3級JDJ 10100.180150320640表4-7 110kV 側(cè)電壓互感器的選擇型號額定電壓（V）二次額定容量（VA）最大容量（

39、VA）一次繞組二次繞組輔助繞組0.5級1級3級JCC1100.1500100020004.3電流互感器的選擇電流互感器的特點電流互感器TA（又稱CT）是將一次大系統(tǒng)電流轉(zhuǎn)變?yōu)槎蜗到y(tǒng)小電流的 設(shè)備。電流互感器的特點10:1. 一次繞組線徑較粗而匝數(shù)較少，二次繞組線徑較細(xì)而匝數(shù)較多。2. 一次繞組串接在一次回路中，通過一次繞組的電流取決于一次回路 負(fù)載的多少和性質(zhì)，與二次回路無關(guān)；而二次回路電流理想情況下僅取決于 一次電流。3. 電流互感器的額定電流比（一次與二次的額定電流比）近似等于二 次與一次匝數(shù)比。即：（4-9）為了便于生產(chǎn)，一次額定電流已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，二次額定電流也規(guī)定為 5A（1A或0.5

40、A）,所以電流互感器的額定電流比已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。4. 電流互感器二次繞組所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，均 為串聯(lián)關(guān)系，正常工作時，電流互感器二次側(cè)接近于短路狀態(tài)。電流互感器的準(zhǔn)確級就是其最大允許電流誤差的百分?jǐn)?shù)。電流互感器的準(zhǔn)確級分為 0.2、0.5、1.0、3、10、及保護(hù)級(B級)。電流互感器的額定容量為，即電流互感器的額定容量與二次側(cè)額定阻抗成比例。電流互感器的選擇及校驗1. 電流互感器的選擇電流互感器在選擇時，首先要根據(jù)裝設(shè)地點和用途等具體條件確定互感 器的結(jié)構(gòu)類型、準(zhǔn)確等級、額定電流比；其次要根據(jù)互感器的額定容量和二 次負(fù)荷，計算二次回路連接導(dǎo)線的截面積；最后校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定

41、。電流互感器的一般選擇方法 10: 戶內(nèi)戶外型：一般情況，35kV以下選擇戶內(nèi)型，35kV及以上選擇戶外型或裝入式(裝入變壓器或短路器內(nèi)部)。(2) 準(zhǔn)確級的選擇：0.2級用于實驗室測量，重要發(fā)電機(jī)和變壓器回路及500kV重要回路；0.5級多用于一般的電能計量；1.0級用于功率表和電能表；一般測量可用3.0級；而一般繼電保護(hù)用的電流互感器選5P或10P級。(3) 額定電壓滿足：(4-10)式中 電流互感器的額定電壓，kA ；電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓，kV。(4) 變比的選擇：電流互感器的一次繞組的額定電流已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)選擇比一次回路最大長期電流略大一點的標(biāo)準(zhǔn)值。由于電流互感器的二次側(cè)電流也已

42、經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以電流互感器的變比也隨之確定，即為或者。(5) 二次回路連接導(dǎo)線截面的選擇電流互感器準(zhǔn)確級確定以后，能查出保證其準(zhǔn)確級的二次負(fù)荷，應(yīng)使：(4-11)式中 一一二次負(fù)載(測量儀表或繼電器的電流線圈)的電阻。連接導(dǎo)線的電阻。連接處的接觸電阻(一般取0.1 )。上式中除外均可以查出，于是就可以求出允許的值。由于導(dǎo)線電阻與導(dǎo)線截面積、長度及電阻率均有關(guān)系，所以連接導(dǎo)線的最小截面應(yīng)為：(4-12) 式中 連接導(dǎo)線的電阻率，。連接導(dǎo)線的計算長度，m。2. 電流互感器的校驗(1) 動穩(wěn)定的校驗應(yīng)滿足以下要求：(4-13)式中電流互感器的動態(tài)穩(wěn)定倍數(shù)，可以查表得到。(2) 熱穩(wěn)定的校驗應(yīng)滿足以下條

43、件：(4-14) 式中一一短路電流在短路作用時間內(nèi)的熱效應(yīng)，。電流互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)，即電流互感器1s熱穩(wěn)定電流與一 次線圈額定電流的比值，可以查表獲得。各電壓側(cè)電流互感器的選擇及校驗各電壓側(cè)電流互感器的選擇和校驗結(jié)果如下：1.35kV側(cè)電流互感器的選擇已知回路工作電流，試選用，電流變比為。查表知：，動穩(wěn)定校驗：(4-15)熱穩(wěn)定校驗：(4-16)經(jīng)校驗可選。35kV側(cè)所選的電流互感器具體參數(shù)如表4-8所示：表4-8 35kV 側(cè)電流互感器的選擇型號額定級次準(zhǔn)確二次負(fù)荷(Q)1s熱動穩(wěn)電流比(A)組合級次0.5級1級3級D級穩(wěn)定倍數(shù)定倍數(shù)LCWD300/50.5/D0.51.236515035D

44、0.832. 10kV側(cè)電流互感器的選擇已知回路工作電流，試選用，電流變比為。查表知：，動穩(wěn)定校驗：(4-17)熱穩(wěn)定校驗：(4-18)經(jīng)校驗可選。10kV側(cè)所選的電流互感器具體參數(shù)如下表：表4-9 10kV 側(cè)電流互感器的選擇型號額定電流比(A)級次組合準(zhǔn)確級次二次負(fù)荷(Q)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級D級LBJ 100.51.61500/50.5/D11.65090D3.23. 110kV側(cè)電流互感器的選擇已知回路工作電流，試選用，電流變比為。查表知：，動穩(wěn)定校驗：(4-19)熱穩(wěn)定校驗：(4-20)經(jīng)校驗可選。110kV側(cè)所選的電流互感器具體參數(shù)如表4-10所示：表4-10

45、110kV 側(cè)電流互感器的選擇型號額定電流比(A)級次 組 合準(zhǔn) 確 級 次二次負(fù)荷(Q)1s熱穩(wěn)定(kA)動穩(wěn)定0.20.5135p10p電流(kA)倍數(shù)電流(kA)倍數(shù)V AQV- ALCWD110300/5D1D175130D2D20.50.51.24.4母線的選擇母線在發(fā)電廠和變電站中，將發(fā)電機(jī)、變壓器與各種電器連接起來的導(dǎo)體稱 為母線11。它的作用是用來匯集、傳送和分配電能。母線的選擇一般包括材 料、型式、敷設(shè)方式和截面選擇，并應(yīng)進(jìn)行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗。母線的分類及各顏色含義1. 母線的分類(1) 按材料分類a. 銅母線：電阻率低，導(dǎo)電性能好，但價格高，只在含有腐蝕性氣體 的場合才采

46、用。b. 鋁母線：電阻率比銅高，加工方便，價格便宜，是常用的母線材料。c. 鋼母線：優(yōu)點是機(jī)械強(qiáng)度高，價格便宜。但電阻率是銅的7倍，用于200A以下的低壓和直流電路，以及接地電路中。(2) 按截面形狀分a. 矩形母線：集膚效應(yīng)系數(shù)小，散熱條件好、安裝簡單、連接方便， 主要用在35kV及以上的戶內(nèi)配電裝置中。b. 管型母線：集膚效應(yīng)系數(shù)小，電暈臨界電壓高，多用于35kV以上的戶外配電裝置中。c. 槽型母線：電流可以分布均勻，與同截面的矩形母線相比，集膚效應(yīng)系數(shù)小，冷卻條件好，金屬材料利用率高，機(jī)械強(qiáng)度高。當(dāng)母線工作電流 很大，每相需要三條以上的矩形母線才能滿足要求時，一般均選用槽型母線。d. 圓

47、形軟母線：屋外高電壓配電裝置大多采用鋼芯鋁絞線的軟母線。如500kV、330kV的母線。2. 母線顏色的含義母線著不同顏色主要是為了方便工作人員識別交流相序和直流極性，同時也具有增加熱輻射，利于散熱，防止生銹的功能。在交流裝置中，黃、綠、紅分別代表A、B、C三相，而不接地的中性線涂白色，接地的中性線涂紫色。在直流裝置中，正極涂紅色，負(fù)極涂藍(lán)色。443母線的截面尺寸選擇及短路穩(wěn)定性校驗1. 母線截面尺寸的選擇(1) 按最大工作電流選擇母線配電裝置的匯流母線，一律按最大工作電流來選擇。因為配電裝置的最大工作電流，總會小于匯入母線的全部電源電流的總和。(2) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線對于傳輸量大，年負(fù)

48、荷利用小時數(shù)高，長度在20m以上的導(dǎo)體，例如發(fā)電機(jī)出口母線，其截面應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。2. 母線截面尺寸的短路穩(wěn)定性校驗(1) 短路熱穩(wěn)定性校驗?zāi)妇€截面尺寸熱穩(wěn)定校驗與載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗相同。(2) 母線截面尺寸的動穩(wěn)定校驗軟母線不需要進(jìn)行動穩(wěn)定校驗。硬母線要計算出承受沖擊電流時出現(xiàn)的最大應(yīng)力，只有此值小于母線的材料允許應(yīng)力才是穩(wěn)定的。即：(4-21) 最大應(yīng)力計算公式為：(4-22)(4-23) 式中M彎矩，。W抗彎矩，又稱母線截面系數(shù)，可查表得到。作用在母線 1m長度上的電動力，與短路沖擊電流的平方成正 比,。L跨距，支撐母線的兩個相鄰絕緣子的距離，。母線的相間距，。444 35kV、

49、10kV、110kV側(cè)母線的選擇及校驗1.35kV側(cè)母線的選擇(1) 選擇矩形鋁母線(2) 35kV側(cè)最大負(fù)荷電流為查表可得導(dǎo)線截面積為：(4-24)(4-25)假設(shè)母線相間距，35KV側(cè)采用的是單母線分段制，共需傳輸負(fù)荷，所以每條母線傳輸負(fù)荷為，故可知母線跨距，取。35kV側(cè)最大沖擊電流，(4-26)(4-27) 所以選擇的的矩形鋁母線是合適的。2. 10kV側(cè)母線的選擇(1) 選擇矩形鋁母線(2) 10kV側(cè)最大負(fù)荷電流為查表可得導(dǎo)線截面積為：(4-28)(4-29)假設(shè)母線相間距，10kV側(cè)采用的是單母線分段制，共需傳輸負(fù)荷，所以每條母線傳輸負(fù)荷為，故可知母線跨距，取。10KV側(cè)最大沖擊

50、電流,(4-30)所以選擇的的矩形鋁母線是合適的。3. 110kV側(cè)母線的選擇(1) 選擇矩形鋁母線(2) 110kV側(cè)最大負(fù)荷電流為查表可得導(dǎo)線截面積為：(4-31)(4-32)假設(shè)母線相間距，故可知母線跨距，取。而110kV側(cè)最大沖擊電流，（4-33）（4-34） 所以選擇的的矩形鋁母線是合適的。各電壓側(cè)母線選擇如表4-11所示：表4-11母線選擇列表電壓側(cè)母線截面最大允許持續(xù)電流平放豎放35KV25 X 325226510KV80 X 1013601480110KV20 X 32042154.5避雷器的選擇避雷器的特點雷電放電過程中，呈現(xiàn)出電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)及機(jī)械效應(yīng)對建筑物和電氣 設(shè)備有

51、很大的危害性，所以變電所必須裝有防雷保護(hù)裝置。避雷器實質(zhì)上是一種放電器，其一段接某一帶電導(dǎo)體，另一端接地。正 常運(yùn)行時，避雷器的電阻呈無限大狀態(tài)，不會對地短路；當(dāng)雷電侵入波沿線 路進(jìn)入發(fā)電廠或者變電所時，避雷器的電阻自動變得很小，使巨大的雷電沖 擊電流順利入地，此時避雷器兩端電壓（稱為殘壓）并不高，不會危及被保 護(hù)設(shè)備的絕緣。沖擊大電流過后，在一小段時間內(nèi)，由線路正常工作電壓驅(qū) 動的電流（稱為工頻續(xù)流）也經(jīng)過避雷器入地。這時，避雷器自動恢復(fù)成很 大的電阻，于是電力系統(tǒng)又恢復(fù)了正常運(yùn)行。避雷器的配置原則避雷器一般按以下的規(guī)定配置12:1. 配電裝置的每組母線上均應(yīng)裝設(shè)避雷器，并加設(shè)接地裝置。2. 220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，變壓器附近應(yīng)增設(shè)一組避雷器。3. 自耦變壓器必須在其兩個自耦合的繞組出線上裝設(shè)避雷器，位置在變壓器與斷路器之間。4. 單元接線的發(fā)電機(jī)與變壓器之間的母線橋(或組合導(dǎo)線)無屏蔽部分長度大于50m,應(yīng)在發(fā)電機(jī)側(cè)每相裝設(shè)電容或磁吹避雷器。5. 下列情況的變壓器中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器：(1) 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關(guān)。(2) 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為 單臺變壓器運(yùn)行時。(3) 不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的中性點一般不必裝設(shè)，但是多雷區(qū)且單進(jìn)線變壓器