KV變電站一次設(shè)計

2007級高職畢業(yè)設(shè)計題目35KV企業(yè)變電所電氣一次設(shè)計教學(xué)系部電力工程系 專業(yè)發(fā)電廠及電力系統(tǒng) 年級2007級 學(xué)號2010年1月10日目錄原始資料分析 -5-第一章主接線的選擇 -6-1-1主接線的設(shè)計原則和要求 -6-1-2主接線的擬定 -7-1-3主接線的比較與選定 -11-1-3-1技術(shù)比較 -11-1-3-2經(jīng)濟比較 -12-1-4所用電的設(shè)計 -14-1-4-1所用電設(shè)的要求計 -14-第二章變壓器的選擇 -16-2-1主變的選擇 -16-2-1-1變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則 -16-2-1-2變電站主變壓器臺數(shù)的確定 -17-2-1-3變電所主變壓器容量的確定原則 -17-2-1-4待設(shè)計變電所主變壓器容量的計算和確定 -17-2-1-5主變壓器繞組數(shù)的確定 -18-2-1-6主變壓器相數(shù)的確定 -18-2-1-7主變壓器調(diào)壓方式的確定 -18-2-1-8主變壓器繞組連接組別的確定 -18-2-1-9主變壓器冷卻方式的選擇 -19-2-2所用變的選擇 -20-2-2-1所用變臺數(shù)的選擇 -20-2-2-2所用變?nèi)萘康倪x擇 -20-第三章短路電流的計算 -21-3-1短路的基本知識 -21-3-2計算短路電流的目的 -23-3-3短路電流實用計算的基本假設(shè) -23-3-4短路電流的計算步驟 -23-第四章設(shè)備的選擇與校驗 -28-4-1電氣選擇的一般條件 -28-4-1-1按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器 -29-4-1-2按短路情況校驗 -30-4-2高壓斷路器的選擇及校驗 -31-4-2-1對高壓斷路器的基本要求 -32-4-2-2額定電流的計算 -32-4-2-3高壓斷路器的選擇結(jié)果及校驗 -33-4-2-4高壓熔斷器的選擇及校驗 -38-4-3進線與出線的選擇與校驗 -42-4-3-135kV架空線路的選擇與校驗 -43-4-3-210kV電纜的選擇與校驗 -44-4-4互感器的選擇與配置 -45-4-4-1電流互感器的選擇 -45-4-4-2電壓互感器的選擇 -47-4-4-3互感器的配置 -48-第五章補償裝置 -49-5-1補償裝置的種類和作用 -49-5-2并聯(lián)電容器容量的計算 -50-5-3并聯(lián)電容器裝置容量選擇和主要要求。 -51-第六章變電站接地與防雷的設(shè)計 -52-6-1防雷保護的必要 -52-6-2變電所中可能出現(xiàn)大氣過電壓的種類 -52-6-4避雷針高度的確定 -53-6-5變電所入侵波的保護 -54-6-6接地體和接地網(wǎng)的設(shè)計 -56-第七章繼電保護的配置 -57-7-1繼電保護的基本知識 -58-7-2輸電線路的保護配置 -58-7-2-1相間短路保護的配置 -59-7-2-2過負(fù)荷保護的配置 -59-7-2-3單相接地保護 -59-7-2-4輸電線路的保護配置結(jié)果 -60-7-3變壓器的保護 -60-7-4母線保護 -62-7-5-1備用電源自動投入裝置的含義和作用 -63-7-5-2自動重合閘裝置 -63-參考文獻 -65-致謝 -66-附圖：主接線圖67.平面布置圖68.斷面圖69. 原始資料分析一、設(shè)計任務(wù)35KV企業(yè)變電所電氣一次設(shè)計二、待建變電所基本資料1、某企業(yè)為保證供電需要，要求設(shè)計一座35KV降壓變電所，以10KV電纜給各車間供電，一次設(shè)計并建成。2、距離本變電所6KM處有一系統(tǒng)變電所，用35KV雙回架空線路向待設(shè)計的變電所供電。在最大運行方式下，待設(shè)計變電所高壓母線上的短路功率為1000MVA。3、待設(shè)計變電所10KV側(cè)無電源，考慮以后裝設(shè)兩組電容器，提高功率因數(shù)，故要求預(yù)留兩個間隔。4、本變電所10KV母線到各車間均用電纜供電，其中一車間和二車間為Ⅰ類負(fù)荷，其余為Ⅱ類負(fù)荷，Tmax=4000h。各饋線負(fù)荷如下表所示：序號車間名稱有功功率（KW）無功功率（KVAR）1一車間11004802二車間7405003機加工車間8505804裝配車間10005005鍛工車間9503006高壓站14003207高壓泵房7505308其他9507005、所用電的主要負(fù)荷如下表所示：序號設(shè)備名稱額定容量（KW）功率因數(shù)臺數(shù)1主充電機200.8812浮充電機4.50.8513蓄電池室通風(fēng)3.00.8814屋內(nèi)配電裝置通風(fēng)1.50.7925交流電焊機110.516檢修試驗用電13.00.817載波0.950.6918照明負(fù)荷15.09生活用電126、環(huán)境條件當(dāng)?shù)睾０胃叨?07.4m，年雷電日36.9個，空氣質(zhì)量優(yōu)良，無污染，歷年平均最高氣溫29.9℃，土壤電阻率ρ≤500Ω?m。第一章主接線的選擇1-1主接線的設(shè)計原則和要求發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。電氣主接線的設(shè)計原則：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)則與要求等條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟型的要求。電氣主接線的主要要求：可靠性：可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)時運行實踐主接線的可靠性是其組合元件（包括一次不分和二次部分）在運行中可靠性的綜合，因此要考慮一次設(shè)備和二次部分的故障及其對供電的影響，衡量電氣主接線運行可靠性的一般準(zhǔn)則是：斷路器檢修時，是否影響供電、停電的范圍和時間線路、斷路器或母線故障以及母線檢修時，停電出線回路數(shù)的多少和停電時間長短，能否保證對重要用戶的不間斷供電。發(fā)電廠、變電所全部停電的可能性。、靈活性：投切發(fā)電機、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便，調(diào)度靈活，電氣主接線的靈活性要求有以下幾方面：調(diào)度靈活、操作方便，應(yīng)能靈活地投切某些元件，調(diào)配電源和負(fù)荷能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)整要求。檢修安全，應(yīng)能容易地從初期過渡到最終接線，并在擴建過渡時使一次和二次設(shè)備等所需的改造最少?？刂啤⒈Ｗo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(dāng)限制經(jīng)濟型：通過優(yōu)化比選，應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少，在滿足技術(shù)要求的前提下，要做到經(jīng)濟合理。投資省，電氣主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資，要使短路電流，一邊選擇價格合理的電氣設(shè)備。占地面積小，電氣主接線的設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣小及安裝費用，在運輸調(diào)節(jié)許可的地方都應(yīng)采用三相變壓器。電能損耗少，經(jīng)濟合理的選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免因兩次變壓而增加投資。1-2主接線的擬定待設(shè)計變壓所為一座35KV降壓變電所，以10KV電纜線各車間供電，距改變電所6KM處有一系統(tǒng)變電所，用35KV雙回架空線向待設(shè)計的變電所供電，在最大運行方式下，待設(shè)計變電所高壓母線上的短路功率為1000MVA，待設(shè)計變電所的高壓部分為二進二出回路，為減少斷路器數(shù)量及縮小占地面積，可采用內(nèi)橋接線和外橋接線，變電所的低壓部分為二進八處回路，同時考慮以后裝設(shè)兩組電容量要預(yù)留兩個出線間隔，故10KV回路應(yīng)至少設(shè)有10回出線，其中，一車間和二車間為Ⅰ類負(fù)荷，其余為Ⅱ類負(fù)荷，其主接線可采用單母不分段接線，單母分段接線和單母分段帶旁路接線，綜上所述，該變電所的主接線形式初步擬定為6種，如下圖2-1所示圖2-1（a）方案一圖2-1（b）方案二圖2-1（c）方案三圖2-1（d）方案四圖2-1（e）方案五圖2-1（f）方案六1-3主接線的比較與選定1-3-1技術(shù)比較1、內(nèi)橋線路的特點：（1）線路操作方便（2）正常運行時變壓器操作復(fù)雜（3）橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元間失去聯(lián)系內(nèi)橋接線試用于兩回進線兩回出線且線路較長，故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運行方式的發(fā)電廠和變電站中。2、外橋接線的特點：(1)變壓器操作方便（2）線路投入與切除時，操作復(fù)雜（3）橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系。外橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較短故障可能性小和變壓器需要經(jīng)常切換，且線路有穿越功率通過的發(fā)電廠和變電站中。待設(shè)變電所35KV回路進線為6KM，進線較長，且沒有穿越功率通過，正常運行時兩臺變壓器不需要經(jīng)常切換，經(jīng)比較，內(nèi)橋接線的線路投入與切除操作方便，故以上6種設(shè)計方案中，方案一、方案二和方案三為優(yōu)。3、單母線不分段接線的特點：接線簡單、清晰、設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴建，但其不夠靈活可靠，接到母線上任一元件故障時，均使整個配電裝置停電。4、單母線分段接線的特點：單母線分段接線也比較簡單、清晰，當(dāng)母線發(fā)生故障時，僅故障母線段停止工作，另一段母線仍繼續(xù)工作，兩段母線可看成是兩個獨立的電源，挺高了供電可靠性，可對重要用戶供電，當(dāng)一段母線故障或檢修時，必須斷開接在該段母線上的所有支路，使之停止工作，任一支斷路器檢修時，該支路必須停止工作。5、單母線分段帶旁路接線的特點：在母線引出各元件的斷路器，保護裝置需停電檢修時，通過旁路木母線由旁路斷路器及其保護代替，而引出元件可不停電，加旁路母線雖然解決了斷路器和保護裝置檢修不停電的問題，提高了供電的可靠性，但也帶來了一些負(fù)面影響。旁路母線、旁路斷路器及在各回路的旁路隔離開關(guān)，增加了配電裝置的設(shè)備，增加了占地，也增加了工程投資。旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。保護及二次回路接線復(fù)雜。用旁路代替?zhèn)€回路斷路器的倒閘操作，需要人來完成，因此帶旁路母線的界限不利于實現(xiàn)變電所的無人值班。方案一種采用單母線不分段接線，雖然簡單靈活，但其可靠性不高，當(dāng)接到母線上任一元件公章時，均使整個配電裝置停電，且?guī)гO(shè)變電所的符合均為Ⅰ類、Ⅱ類中藥符合，因此方案一種的單母線不分段接線不能滿足Ⅰ類、Ⅱ類負(fù)荷供電可靠性的要求。方案二與方案三中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個獨立的電源，提高了供電的可靠性，為了確保當(dāng)任何一路電源發(fā)生故障或檢修時，都不回中斷對重要用戶Ⅰ類負(fù)荷的用電，可分別在每段母線上都設(shè)有一車間與二車間的出現(xiàn)間隔。方案二與方案三的可靠性都較高，加設(shè)旁路母線的方案三可使出現(xiàn)線路上斷路器故障或檢修時，通過旁路母線使用電不用中斷，相比之下，方案三的供電可靠性要比方案二高，但由于加設(shè)旁路母線也帶來了倒閘操作復(fù)雜等負(fù)面影響，即方案三靈活性要低于方案二，為最終確定帶設(shè)變電所的主接線方式，下面對方案二與方案三進行經(jīng)濟比較。1-3-2經(jīng)濟比較綜合投資比較該變電所為35KV等級，故不明顯的附加費用比例系數(shù)a取100②式中包括變壓器、開關(guān)設(shè)備。配電裝置等設(shè)備的費用，由式子②可知，綜合投資與成正比。方案三語方案二相比，方案三多設(shè)了一條10KV母線，1臺旁路母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)。即方案三中的大于方案二中的。故方案二的綜合投資Z小于方案三的綜合投資Z。年運行費用U的比較式中為折舊費，為損耗費式中C為折舊維護檢修費，對主變及配電裝置可取8%~10%.對水泥桿線路可取5%，對鐵塔線路可取4%，故與Z成正比。式中為電能電價（常數(shù)）。雙繞組主變的年電能損耗該變電所采用2臺主變，故n=2式中為主變壓器的空載損耗和短路損耗t為變壓器年運行小時數(shù)為變壓器的額定容量，為變壓器持續(xù)最大負(fù)荷為最大負(fù)荷年損耗小時數(shù)，決定于最大負(fù)荷年利用小時數(shù)T與平均功率因數(shù)。由于方案二與方案三都選用同樣兩臺型號相同的主變，故主變的年電能損耗相同。架空輸電線路的年電能損耗。式中為通過線路的最大持續(xù)功率，L為線路長度，K為線路有功損耗系數(shù)。方案二與方案三中都從距變電所6KM處的系統(tǒng)變電所用35KV雙回架空線路向帶設(shè)變電所供電。故其、L、K相同，即架空輸電線路的年電能損耗相同。由于U=+當(dāng)損耗費用相同時，大的年運行費高，故方案二與方案三相比，方案二的經(jīng)濟性較優(yōu)。而且近年來，系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)接線的可靠性有了較大提高，220KV以下電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)是逐步實現(xiàn)N-1或N-2的配置，這樣有計劃地進行設(shè)備檢修，不會對用戶的供電產(chǎn)生影響，不需要通過旁路斷路器來代替檢修斷路器；由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷出現(xiàn)，例如現(xiàn)在廣泛采用的SF6斷路器，真空斷路器，運行可靠性大幅度提高，使旁路母線的使用幾率也在逐年下降；由于現(xiàn)今的變電站都有向無人值班方式設(shè)計趨勢，旁路母線給無人值班帶來不便，故新建工程中基本上不再采用帶旁路母線的接線方式，所以經(jīng)綜合分析比較后，最終確定方案二為該變電所的電氣主接線方式，即35KV高壓部分采用內(nèi)橋接線，10KV低壓部分采用單母分段接線方式。如下圖2-2所示：圖2-21-4所用電的設(shè)計1-4-1所用電設(shè)的要求計變電所用電系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到變電所的安全運行和設(shè)備的可靠。最近幾年設(shè)計的變電所大都不采用蓄電池作為直流電源，而是廣泛采用晶閘管整流或復(fù)式整流裝置取得直流電源，這就要求交流所用電源可靠連續(xù)、電壓穩(wěn)定，因此要求有兩個電源。其電源的引入方式有內(nèi)接和外接兩種。其接入方式有三種，如下圖2-3所示：圖2-3（a）圖2-3（b）圖2-3（c）其中圖2-3（a）兩臺所用變均從外部電源引進，其供電可靠性最高，但由于接入電源電壓較高（35KV）,投資成本也較大；圖2-3（c）的所用變投資成本最低但其可靠性較低；圖2-3（b）的所用電源接入形式，當(dāng)該變電站的兩臺主變壓器都發(fā)生故障時，一號所用變又外不電源接入，可以保證變電所的所用電正常。其成本投資低于圖2-3（a），是在保證了可靠性的前提下最優(yōu)經(jīng)濟方案。因此本變電所的所用變接線形式如圖2-3（b）所示。第二章變壓器的選擇2-1主變的選擇2-1-1變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則（1）對于只供給二類、三類負(fù)荷的變電站，原則上只裝設(shè)一臺變壓器。（2）對于供電負(fù)荷較大的城市變電站或有一類負(fù)荷的重要變電站，應(yīng)選用兩臺兩臺相同容量的主變壓器，每臺變壓器的容量應(yīng)滿足一臺變壓器停運后，另一臺變壓器能供給全部一類負(fù)荷；在無法確定一類負(fù)荷所占比重時，每臺變壓器的容量可按計算負(fù)荷的70%～80%選擇。（3）對大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變的可能性；對于規(guī)劃只裝兩臺主變的變電站，其變壓器的基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的1～2級設(shè)計。2-1-2變電站主變壓器臺數(shù)的確定待設(shè)計變電站由6KM處的系統(tǒng)變電所用35KV雙回架空線路供電，以10KV電纜供各車間供電。該變電所的一車間和二車間為Ⅰ類負(fù)荷，其余的為Ⅱ類負(fù)荷。Ⅰ類負(fù)荷要求有很高的供電可靠性，對于Ⅰ類用戶通常應(yīng)設(shè)置兩路以上相互獨立的電源供電，同時Ⅱ類負(fù)荷也要求有較高的供電可靠性，由選擇原則的第2點結(jié)合待設(shè)計變電站的實際情況，為提高對用戶的供電可靠性，確定該變電站選用兩臺相同容量的主變壓器。2-1-3變電所主變壓器容量的確定原則（1）按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮10～20年的負(fù)荷發(fā)展。（2）對重要變電所，應(yīng)考慮一臺主要變壓器停運后，其余變壓器在計算過負(fù)荷能力及允許時間內(nèi)，滿足Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷的供電；對一般性變電所，一臺主變壓器停運后，其余變壓器應(yīng)能滿足全部供電負(fù)荷的70%～80%。2-1-4待設(shè)計變電所主變壓器容量的計算和確定變電所主變的容量是由供電負(fù)荷（綜合最大負(fù)荷）決定的。每臺變壓器的容量按計算負(fù)荷的80%選擇。（KVA）經(jīng)查表選擇變壓器的型號為SZ9-8000/35，即額定容量為8000，因為＞，即選擇變壓器的容量滿足要求。2-1-5主變壓器繞組數(shù)的確定國內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等變壓器，待設(shè)計變電所有35KV、10KV兩個電壓等級且是一座降壓變電所，宜選用雙繞組普通式變壓器。2-1-6主變壓器相數(shù)的確定在330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來說投資大、占地多、運行規(guī)模也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量，待設(shè)計變電所謂35KV降壓變電所，在滿足供電可靠性的前提下，為減少投資，故選用三項變壓器。2-1-7主變壓器調(diào)壓方式的確定為了確保變電所供電量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在22.5%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴，由于待設(shè)計變電所的符合均為Ⅰ、Ⅱ類重要負(fù)荷，為確保供電質(zhì)量，有較大的調(diào)整范圍，我們選用有載調(diào)壓方式。2-1-8主變壓器繞組連接組別的確定變壓器的連接組別必須和系統(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和三角形兩種，因此對于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)，110KV及以上電壓等級，三相繞組都采用“YN”連接，35KV及以下采用“Y”連接；對于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“d”連接，若低電壓側(cè)電壓等級為380/220V，則三相繞組采用“yn”連接，在變電所中，為了限制三次諧波，我們選用“Ynd11”常規(guī)連接的變壓器連接組別。2-1-9主變壓器冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻方式，隨其型號和容量不同而異，一般有以下幾種類型：自然風(fēng)冷卻：一般適用于7500KVR一下小容量變壓器，為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管型輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。強迫油循環(huán)水冷卻：對于大容量變壓器，單方面加強表面冷卻還打不到預(yù)期的冷卻效果。故采用潛油泵強迫油循環(huán)，讓水對油管道進行冷卻，把變壓器中熱量帶走。在水源充足的條件下，采用這種冷卻方式極為有利散熱效率高、節(jié)省材料、減少變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件且對冷卻器的密封性能要求較高。即使只有極微量的水滲入油中，也會嚴(yán)重地影響油的絕緣性能。故油壓應(yīng)高于水壓0.1～0.15Mpa，以免水滲入油中。強迫空氣冷卻：又簡稱風(fēng)冷式。容量大于等于8000KVA的變壓器，在絕緣允許的油箱尺寸下，即使有輻射器的散熱裝置仍達不到要求時，常采用人工風(fēng)冷。在輻射器管間加裝數(shù)臺電動風(fēng)扇，用風(fēng)吹冷卻器，使油迅速冷卻，加速熱量散出，風(fēng)扇的啟停可以自動控制，亦可人工操作。強迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷卻：近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油管中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，二變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻：其原理與強迫油循環(huán)水冷相同。水內(nèi)冷變壓器：變壓器繞組用空心導(dǎo)體制成，在運行中將純水注入空心繞組中，借助水的不斷循環(huán)將變壓器中熱量帶走，但水系統(tǒng)比較復(fù)雜且變壓器價格比較高。待設(shè)計變電所主變的容量為8000KVA,為使主變的冷卻方式既能達到預(yù)期的冷卻效果，有簡單、經(jīng)濟，我們選用強迫空氣冷卻，簡稱風(fēng)冷卻。綜上得該變電所的主變型號及相關(guān)參數(shù)如下表1-1所示：表2-1變壓器型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）連接組標(biāo)號損耗（KW）阻抗電壓（％）空載電流（％）高壓低壓空載負(fù)載SZ9-8000/3580003510.5Ynd119.8442.757.50.92-2所用變的選擇目前可供選擇的所用變壓器的型式有油浸式和干式兩種，后者又分為普通干式和環(huán)氧樹脂澆注式等。三種變壓器作為自用變各具有特點。油浸式的特點是過載能力強，屋內(nèi)外均可布置，維修簡便，價格便宜，但由于采用油為絕緣和冷卻介質(zhì)，屋內(nèi)外必須要有防火防爆小間，同時檢修、維護復(fù)雜；干式變壓器的特點是無油，防火性能較好，布置簡單，可就近布置在中壓開關(guān)柜附近，縮短了電纜長度并提高供電可靠性，還可節(jié)省間隔及土建費用，但過載能力低，絕緣余度小，在有架空線路直接連接的場合不宜使用，一面遭受感應(yīng)雷過電壓；環(huán)氧樹脂澆注式的特點是具有一定的防塵耐潮和難燃的優(yōu)點，比普通干式變更佳，但價格相對昂貴。隨著干式變壓器生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，已能生產(chǎn)出散熱性能更好、體積小、過載能力大的干式變壓器。由于油浸式變壓器屋內(nèi)布置需要防火防爆小間，且要考慮通風(fēng)散熱以及事故排油設(shè)施，因此，待設(shè)計變電所采用干式變壓器。2-2-1所用變臺數(shù)的選擇待設(shè)計的變電所中采用2臺所用變。且分別接在兩個獨立引接點。正常運行時各分擔(dān)一半的自用負(fù)荷；當(dāng)其中一個電源停電或發(fā)生故障時，由另一臺所用變擔(dān)負(fù)全部自用負(fù)荷。2-2-2所用變?nèi)萘康倪x擇所用變壓器負(fù)荷計算采用換算系數(shù)法，不經(jīng)常短時及不經(jīng)常斷續(xù)運行的負(fù)荷均可不列入計算負(fù)荷。當(dāng)有備用所用變壓器時，其容量應(yīng)與工作變壓器相同。所用變壓器容量按下式計算：S≥K1∑P1+∑P2式中S——所用變壓器容量（KVA）;∑P1——所用動力負(fù)荷之和（KW）;K1——所用動力負(fù)荷換算系數(shù)，一般取K1=0.85；∑P2——電熱及照明負(fù)荷之和（KW）;經(jīng)分析，我們把所用電的主要負(fù)荷中：主充電機、浮充電機、蓄電池室通風(fēng)、屋內(nèi)配電裝置通風(fēng)歸為動力負(fù)荷，把交流電焊機、檢修實驗用電、載波、照明負(fù)荷和生活用電歸為電熱及照明負(fù)荷。則：（KVA）由以上數(shù)據(jù)查表得選擇所用變的型號及相關(guān)參數(shù)如下表1-2所示：表2-2型號額定電壓(kV)額定容量（KVA）連接組別損耗（KW）阻抗電壓空載電流高壓低壓空載負(fù)載S9-100/350.4100Yyn00.32.036.5%2.1%S910.50.480Yyn00.241.254.0%1.8%第三章短路電流的計算3-1短路的基本知識電力系統(tǒng)正常運行方式的破壞多數(shù)是由于短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運行時的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達幾萬甚至幾十萬安。因此，在變電所設(shè)計中必須全面地考慮短路故障各種影響。變電所中各種電器設(shè)備必須能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動力的影響而損壞。例如，斷路器必須能斷開可能通過的最大短路電流；電流互感器應(yīng)有足夠的過電流倍數(shù)；母線效驗短路時要承受最大應(yīng)力；接地裝置的選擇也與短路電流的大小有關(guān)等。短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運行方式時必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時還會出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點處尤為嚴(yán)重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護設(shè)備安全，繼電保護裝置必須整定在主回路通過短路電流的準(zhǔn)確動作。由于上述原因，短路電流計算稱謂變電所電氣部分設(shè)計的基礎(chǔ)。選擇電氣設(shè)備時通常用三相短路電流，效驗繼電保護動作靈敏度時用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流。工程設(shè)計主要計算三相短路電流。3-2計算短路電流的目的短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行影響很大，所造成的后果也十分嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運行中，都應(yīng)該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后腰盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設(shè)計、制造、安裝、運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。短路電流計算具體目的是；選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備，如開關(guān)電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗是以短路電流計算結(jié)果為依據(jù)的。繼電保護的配置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護以及繼電保護裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種運行方式的短路計算。電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電所的主接線設(shè)計中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當(dāng)改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經(jīng)濟的方案，因此，在比較和評價方案時，短路電流計算是必不可少的內(nèi)容。通信干擾。在設(shè)計110KV及以上電壓等級的架空輸電線時，要計算短路電流，以確定電力線對臨近架設(shè)的通信線是否存在危險及干擾影響。確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距。在500KV配電裝置中，普遍采用分裂導(dǎo)線做軟導(dǎo)線。當(dāng)發(fā)生短路故障時，分裂導(dǎo)線在巨大的短路電流作用下，同相次導(dǎo)線間的電磁力很大，使導(dǎo)線產(chǎn)生很大的張力和偏移，在嚴(yán)重情況下，該張力值可達故障前初始張力的幾倍甚至幾十倍，對導(dǎo)線、絕緣子、架構(gòu)等的受力影響很大。因此，為了合理的限制架構(gòu)受力，工程上要按最大可能出現(xiàn)的短路電流確定分裂導(dǎo)線間隔的安裝距離。短路電流計算還有很多其他目的，如確定中性點的接地方式，驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計算軟導(dǎo)線的短路搖擺，輸電線路分裂導(dǎo)線間隔棒所承受的向心壓力等。3-3短路電流實用計算的基本假設(shè)考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況，要進行準(zhǔn)確的短路計算是相當(dāng)復(fù)雜的，同時對解決大部分實際問題，并不要求十分精確的計算結(jié)果。例如，選擇效驗電氣設(shè)備時，一般只需近似計算通過該設(shè)備的最大可能的三相短路電流值。為簡化計算，實用中多采用近似計算方法。這種近似計算法在電力工程中被稱為短路電流實用計算。它是建立在一系列的假設(shè)基礎(chǔ)上的，其計算結(jié)果稍偏大。短路電流實用計算的基本假設(shè)如下：短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是對稱的三相系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機電勢的相角在短路過程中都相同，頻率與正常工作時相同。變壓器的勵磁電流和電阻、架空線的電阻和相對地電容均略去，都用純電抗表示。次假設(shè)將復(fù)數(shù)運算簡化為代數(shù)運算。電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。即各元件的參數(shù)不隨電流而變化，計算可應(yīng)用疊加原理。對負(fù)荷只作近似估計，由于負(fù)荷電流一般比短路電流小得多，近似計算中，對離短路點較遠(yuǎn)的負(fù)荷忽略不計，只考慮在短路點附近的大容量電動機對短路電流的影響。短路故障時金屬性短路，即短路點的阻抗為零。短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，由斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)的縱向故障。電力系統(tǒng)中僅有一處出現(xiàn)故障稱簡單故障，若同時有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱復(fù)雜故障。3-4短路電流的計算步驟1、把該變電站主接線圖中去掉不參與短路電流計算的開關(guān)設(shè)備，得到短路電流計算圖如3-1所示=35kv=10kV電力系統(tǒng)架空線路變壓器圖3-12、求各元件的電抗標(biāo)么值，取=100MVA，線路：變壓器：當(dāng)在K1處發(fā)生三相短路時，作出等值電路圖，如圖3-2所示0.1750.175最大運行方式下電源至短路點的總電抗為：無限大容量電源短路電流周期分量的標(biāo)么值有名值沖擊電流短路全電流最大有效值短路容量最小運行方式下電源至短路點的總電抗為:==0.175無限大容量電源=1短路電流周期分量的標(biāo)么值有名值沖擊電流短路容量當(dāng)在K2處發(fā)生三相短路時，作出等值電路圖如下3-3所示0.1750.940.1750.94最大運行方式下電源至短路點的總電抗為無限大容量電源=1短路電流周期分量的標(biāo)么值有名值沖擊電流短路全電流最大有效值短路容量最小運行方式下電源至短路點的總電抗為無限大容量電源=1短路電流周期分量的標(biāo)么值有名值沖擊電流短路全電流最大有效值短路容量短路電流計算結(jié)果表短路點運行方式電源至短路點電抗標(biāo)么值短路電流周期分量有名值（KA）沖擊電流（KA）全電流（KA）短路容量S（MVA）K1最大0.087517.845.326.91140最小0.1758.922.713.4570K2最大0.569.824.914.8179最小1.1154.912.67.490第四章設(shè)備的選擇與校驗4-1電氣選擇的一般條件正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是相同的。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。4-1-1按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器㈠、額定電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流（或額定電流）應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即：（或）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=1.05（為電機的額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的；母線分段電抗器的應(yīng)為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負(fù)荷所需的電流；出線回路的除考慮線路正常負(fù)荷電流（包括線路損耗）外，還應(yīng)考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。此外，還應(yīng)按電器的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對導(dǎo)體和電器進行種類（屋內(nèi)或屋外）和型式的選擇。㈡、額定電壓和最高工作電壓導(dǎo)體和電器所在電網(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，故所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓，即：一般電纜和電器允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220KV及以下時為1.15；額定電壓為330~500KV時為1.1。而實際電網(wǎng)運行的一般不超過1.1，因此在選擇設(shè)備時，一般可按照電器和電纜的額定電壓，不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即：㈢、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)境條件，當(dāng)溫度、風(fēng)速、濕度、污穢等級、海拔高度、地震強度和覆冰厚度等條件超過一般電器使用條件時，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。例如，當(dāng)?shù)睾０胃叨瘸^制造部門規(guī)定之值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減小，是空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當(dāng)海拔在1000~3500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m，則最大工作電壓要下降1%。當(dāng)最高工作電壓不能滿足要求時，應(yīng)采用高原型電氣設(shè)備，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于110KV以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體（或電器）額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許電流可按下式修正：式中K——修正系數(shù)；——導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度，當(dāng)導(dǎo)體用螺栓連接時，=70℃。我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度=40℃。如周圍環(huán)境高于40℃（但不大于60℃）時，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8%進行修正；當(dāng)環(huán)境溫度低于40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5%，但其最大負(fù)荷不得超過額定電流的20%。我國生產(chǎn)的裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為25℃，當(dāng)裝置地點環(huán)境溫度在-5~50℃范圍內(nèi)變化時，導(dǎo)體允許通過的電流可按上式修正。此外，當(dāng)海拔高度上升時，日照強度相應(yīng)增加，故屋外載流導(dǎo)體如計及日照影響時，應(yīng)按海拔和溫度綜合修正系數(shù)對載流量進行修正。4-1-2按短路情況校驗㈠、短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過時，導(dǎo)體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，既滿足熱穩(wěn)定的條件為：或式中——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；——短路時導(dǎo)體和電器設(shè)備允許的熱效應(yīng)；——時間t內(nèi)允許通過的短時熱穩(wěn)定電流（或短時耐受電流）。㈡、電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：或式中、——短路沖擊電流幅值及其有效值；、——允許通過穩(wěn)定電流的幅值和有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備可不校驗動穩(wěn)定；電纜印有足夠的強度，亦可不校動穩(wěn)定。裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。4-2高壓斷路器的選擇及校驗4-2-1對高壓斷路器的基本要求斷路器在電路中擔(dān)負(fù)特別重要的任務(wù)，必須滿足一下基本要求：工作可靠。斷路器應(yīng)能在規(guī)定的運行條件下長期可靠地工作，并能在正常和故障情況下準(zhǔn)確無誤的完成關(guān)合和開斷電路的指令，其拒動或誤動都將造成嚴(yán)重的后果。具有足夠的開斷能力。斷路器的開斷能力是指能夠安全切斷最大短路電流的能力，它主要決定于斷路器的滅弧性能，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。開斷能力的不足可能發(fā)生觸頭跳開后電弧長期的續(xù)燃，導(dǎo)致斷路器本身爆炸飛狐，引起事故擴大的嚴(yán)重后果。動作快速。在電路發(fā)生故障時，快速的切除故障電路，不僅能縮短電力網(wǎng)的故障時間和減輕巨大短路電流對電氣設(shè)備的損害，而且能增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的供電可靠性。具有自動重合閘性能、輸電線路的短路故障大多都是臨時性的。為了提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和供電可靠性，線路保護多采用自動重合閘方式，即在發(fā)生短路故障時，繼電保護動作使斷路器跳閘，切除故障點的短路電流，經(jīng)很短時間后斷路器又自動重合閘，恢復(fù)正常供電。若故障仍存在，則斷路器必須立即跳閘，再次切斷短路電流，這要求斷路器在第一次大電流滅弧后很快恢復(fù)滅弧能力，完成后續(xù)次的滅弧。結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟合理。在滿足安全、可靠的同時，還應(yīng)考慮到經(jīng)濟性，故要求斷路器的結(jié)構(gòu)力求簡單、尺寸小、重量輕、價格合理。4-2-2額定電流的計算變壓器一次側(cè)額定電流：變壓器二次側(cè)額定電流：當(dāng)按運行負(fù)荷計算時：考慮10母線上的最大出線負(fù)荷：考慮今后便于安裝、調(diào)試和檢修，同電壓等級側(cè)均選用同一型號的斷路器和隔離開關(guān)。與相差不大，以下均已為基準(zhǔn)選設(shè)備。4-2-3高壓斷路器的選擇結(jié)果及校驗(1)根據(jù)設(shè)備的額定電壓、電流值查附表31，得主變一次側(cè)的斷路器選擇參數(shù)如下圖所示：（35側(cè)斷路器）型號額定電壓最高工作電壓額定電流額定開斷電流額定短時耐受電流額定峰值耐受電流額定關(guān)合電流額定合閘時間全開斷時間LW8-40.535KV40.5KV1600KA25KA25KA(4S)63KA63KA0.1s0.06s①熱穩(wěn)定的校驗s=0.13+0.050.18s又2500＞即合格②動穩(wěn)定的校驗又＞即合格③開斷能力＜即合格④短路容量＜56000即合格(2)根據(jù)設(shè)備的額定電壓、電流值經(jīng)查表，得主變二次側(cè)的斷路器選擇參數(shù)如下圖所示：（10側(cè)斷路器）型號額定電壓KV最高工作電壓KV額定電流KA額定開斷電流KA額定短時耐受電流KA額定峰值耐受電流KA額定關(guān)合電流KA額定合閘時間s全開斷時間sZN28-1210126302020(4S)50500.060.03①熱穩(wěn)定的校驗s=0.13+0.050.18s又1600＞即合格②動穩(wěn)定的校驗又＞即合格③開斷能力＜即合格④短路容量＜6300即合格(3)主變一次側(cè)隔離開關(guān)選擇參數(shù)如下圖所示：（35側(cè)隔離開關(guān)）型號額定電壓kV最高工作電壓kV額定電流KA動穩(wěn)定電流KA熱穩(wěn)定電流KAGW2-35G3540.56004820（4s）①熱穩(wěn)定的校驗設(shè)=0.18s又1600＞即合格②動穩(wěn)定的校驗又＞即合格(4)主變二次側(cè)隔離開關(guān)選擇參數(shù)如下圖所示:（10側(cè)隔離開關(guān)）型號額定電壓kV最高工作電壓kV額定電流KA動穩(wěn)定電流KA熱穩(wěn)定電流KAGN-81011.56005220（4s）①熱穩(wěn)定的校驗設(shè)0.18s又1600＞即合格②動穩(wěn)定的校驗又＞即合格(5)選擇校驗結(jié)果列表序號計算參數(shù)選擇LW8-40.5型校驗結(jié)果項目參數(shù)項目參數(shù)1工作電壓35kVU35kV合格2工作電流138.57AI1600kA合格3斷流容量1140S56000合格4動穩(wěn)定校驗合格5熱穩(wěn)定校驗2500合格6開斷能力17.8kA額定開斷能力25kA合格②主變二次側(cè)的斷路器序號計算參數(shù)選擇ZN28-12型校驗結(jié)果項目參數(shù)項目參數(shù)1工作電壓10kVU10kV合格2工作電流468.98AI630kA合格3斷流容量179S6300合格4動穩(wěn)定校驗合格5熱穩(wěn)定校驗1600合格6開斷能力9.8kA額定開斷能力20kA合格③主變一次側(cè)隔離開關(guān)序號計算參數(shù)選擇GW2-35G型校驗結(jié)果項目參數(shù)項目參數(shù)1工作電壓35kVU35kV合格2工作電流138.57AI600kA合格3動穩(wěn)定校驗合格4熱穩(wěn)定校驗1600合格④主變二次側(cè)隔離開關(guān)序號計算參數(shù)選擇GN-8型校驗結(jié)果項目參數(shù)項目參數(shù)1工作電壓10kVU10kV合格2工作電流484.98AI600kA合格3動穩(wěn)定校驗合格4熱穩(wěn)定校驗1600合格4-2-4高壓熔斷器的選擇及校驗㈠、參數(shù)的選擇項目參數(shù)技術(shù)條件正常工作條件電壓、電流保護特性斷流容量、最大開斷電流，熔斷特性、最小熔斷電流環(huán)境條件環(huán)境溫度、最大風(fēng)速、污穢、海拔高度、地震烈度當(dāng)在屋內(nèi)使用時，可不校驗。(1)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)中，以避免熔斷器熔斷截流式產(chǎn)生的過電壓超過電網(wǎng)允許的2.5倍工作相電壓。當(dāng)經(jīng)過驗算，電器的絕緣強度可允許使用高一級電壓的熔斷器時，則應(yīng)按電壓比折算，降低其額定的斷流容量。(2)高壓熔斷器熔管的額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流。(3)跌落式熔斷器在滅弧時，會噴出大量游離氣體，并發(fā)出很大的響聲，故一般只在屋外使用。㈡、熔體的選擇(1)熔體的額定電流應(yīng)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、靈敏度的要求，非自爆式熔斷器都具有反時限的電流-時間特性。熔體額定電流選擇過大，將延長熔斷時間，降低靈敏度；選擇過小，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、熔斷器與電源側(cè)繼電保護之間以及熔斷器與負(fù)荷側(cè)繼電保護之間動作的選擇性。在此前提下，當(dāng)在本段保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，應(yīng)能在最短時間沒切斷故障。當(dāng)電網(wǎng)裝有其他接地保護時，回路中最大電流與負(fù)荷電流之和不應(yīng)超過最小熔斷電流。(2)保護電力電容器的高壓熔斷器的熔體，在下列正常情況下不應(yīng)誤熔斷：①由于電網(wǎng)電壓升高、波形畸形等原因引起的電力電容器回路電流增大時。②電力電容器運行過程中的涌流。保護電力電容器的高壓熔斷器熔體的額定電流可按下式選擇；式中——系數(shù)，對于跌落式高壓熔斷器，取1.2～1.3；對于限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺電力熔斷器時，系數(shù)取1.5～2.0，當(dāng)為一組電力電容器時，取1.3～1.8；——電力電容器回路的額定電流，A。(3)保護35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器熔體，在下列正常情況下不應(yīng)誤熔斷：①當(dāng)熔體內(nèi)通過電力變壓器回路最大工作電流時。②當(dāng)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斷時間不小于0.5s校驗）.③當(dāng)熔體內(nèi)通過保護范圍以外的短路電流及電動機自起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——系數(shù)，當(dāng)不考慮電動機自起動時，可取1.1～1.3；當(dāng)考慮電動機自起動時，可取1.5～2.0；——電力變壓器回路最大工作電流，A。(4)保護電壓互感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇，不必校驗額定電流。(5)除保護防雷用電容器的熔斷器外，當(dāng)高壓熔斷器的斷流容量不能滿足被保護回路短路容量要求時，可在熔斷器回路中裝設(shè)限流電阻等措施限制短路電流。(6)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)最小運行方式下的短路電流校驗三相斷流容量的下限值，以保證熔斷器有足夠的熔斷電流。㈢、高壓熔斷器選擇結(jié)果表型號額定電壓(kV)額定電流(kA)斷流容量S(MVA)備注KN100.51000保護戶內(nèi)電壓互感器RW9-35350.52000保護戶外電壓互感器4-2-5高壓熔斷器的校驗及結(jié)果表式中——額定開斷電流——沖擊電流有效值——次暫態(tài)電流有效值對于沒有限流作用的熔斷器選擇時用沖擊電流有效值校驗；對于有限流作用的熔斷器選擇時，因為在電流過最大值之前已截斷，故可不計非周期分量的影響，而采用校驗。序號計算參數(shù)選擇KN型校驗結(jié)果項目參數(shù)項目參數(shù)1工作電壓10kVU10kV合格29.8kA額定開斷電流合格序號計算參數(shù)選擇RW9-35型校驗結(jié)果項目參數(shù)項目參數(shù)1工作電壓35kVU35kV合格217.8kA額定開斷電流合格4-3進線與出線的選擇與校驗1、母線及電纜的選擇原則敞露母線一般按下列各項進行選擇和校驗：1)導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式；2）導(dǎo)體截面；3）機械強度；4）電暈；5)熱穩(wěn)定；6）動穩(wěn)定；電纜則按額定電壓和上述1)、2）、4）項及允許的電壓降選擇和校驗。2、敞母線及電纜的選型常用導(dǎo)體材料有銅和鋁。銅的電阻率低，抗腐蝕性強，機械強度大，是很好的導(dǎo)體材料。但是它在工業(yè)和國防上有很多重要的用途，我國銅的儲量不多，價格較貴，因此銅母線只用在持續(xù)工作電流大，且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線處或污穢對鋁有嚴(yán)重腐蝕而對銅腐蝕較輕的場所。鋁的電阻率雖為銅的1.7-2倍，但密度只有銅的，我國鋁的儲量豐富，價格較低，一般都采用鋁質(zhì)材料。電纜類型的選擇與其用途、敷設(shè)方式和使用條件有關(guān)。例如35kV及以下，一般采用三相鋁芯電纜；110kV及以上采用單相充油電纜；直埋地下，一般選用鋼帶鎧裝電纜；敷設(shè)在高差較大地點，應(yīng)采用不滴流或塑料電纜。3、母線及電纜截面的選擇除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體按長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計算費用最低。年計算費用包括電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的年電能損耗費、導(dǎo)體投資和折舊費以及利息等，對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體的最大負(fù)荷年利用小時數(shù)將有一個年計算費用最低的電流密度—經(jīng)濟電流密度（）。部分導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度，見下表4-3導(dǎo)體的經(jīng)濟截面可由下式?jīng)Q定：式中—正常工作時的最大持續(xù)工作電流。表4-3導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度載流導(dǎo)體名稱最大負(fù)荷年利用小時數(shù)3000以內(nèi)3000-50005000以上銅導(dǎo)體和母線3.02.251.75鋁導(dǎo)體和母線1.651.150.9銅芯3.02.52.0鋁芯1.61.41.2橡皮絕緣銅芯電纜3.53.12.74-3-135kV架空線路的選擇與校驗35kV進線為雙回路，按經(jīng)濟電流密度選擇其截面：查表4-3得查電力工程電氣設(shè)計手冊選,周圍空氣溫度為時的安全電流為275（A）。該變電所的歷年平均最高氣溫為29.9攝氏度。查電流修正系數(shù)表得修正系數(shù)則安全電流：(1)機械強度的校驗：合格（2）發(fā)熱條件的校驗：合格進線回路的最大持續(xù)工作電流除考慮正常負(fù)荷電流外，還需考慮事故狀態(tài)下由一回線路輸送的工作電流。合格（3）電暈損耗條件：35kV及以下線路，導(dǎo)線表面電場強度小，通常不會產(chǎn)生電暈，因此不考慮電暈損耗。（4）35kV及以下線路要考慮電壓損耗，允許電壓損耗百分?jǐn)?shù)為。校驗其電壓損耗：35kV架空線路相間距取則其幾何均距查，幾何均距為2.0時的電阻35kV架空線長，線路末端合格。故35kV進線選滿足要求。4-3-210kV電纜的選擇與校驗（1）定電壓：（2）按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面：查導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度表得根據(jù)以上數(shù)據(jù)初步選用YJLV—10，S=300的電力電纜。發(fā)熱條件的校驗經(jīng)查表得YJLV—10型S=300的鋁芯電力電纜的允許載流量（80攝氏度）為：所以選用該型號電力電纜滿足發(fā)熱條件的要求4-4互感器的選擇與配置4-4-1電流互感器的選擇電流互感器的選擇除應(yīng)滿足一次回路的額定電壓、額定電流、最大負(fù)荷電流計短路電流的動熱穩(wěn)定性外，還要滿足二次回路的測量儀表、自動裝置的準(zhǔn)確度等級和保護裝置10％誤差曲線要求。如果容量不足，可將兩個二次繞組串聯(lián)。㈠電流互感器的選擇原則1.按額定一次電壓選擇所選電流互感器的一次額定電壓必須與安裝處的電網(wǎng)電壓一致，即式中——電流互感器銘牌標(biāo)出的額定電壓，kV；——電流互感器安裝點的額定電壓，kV。2.按額定一次電流選擇在電流互感器周圍空氣溫度一定的條件下，連續(xù)流過互感器的一次電流，允許為其額定值的120％。3.按額定二次電流選擇由于儀表與繼電器已經(jīng)系列化生產(chǎn)，二次標(biāo)準(zhǔn)電流為5A，電流互感器應(yīng)與二次標(biāo)準(zhǔn)電流一致，也為5A。4.按準(zhǔn)確度等級選擇電流互感器的準(zhǔn)確度等級，應(yīng)根據(jù)不同的用途選擇，準(zhǔn)確度等級可分為0.2、0.5、1、3、10級等幾個不同的等級。5.二次負(fù)荷的計算二次負(fù)荷的計算公式為式中——二次計算負(fù)荷，VA；——二次計算電流，A。由于二次電流已標(biāo)準(zhǔn)化為5A，負(fù)荷主要決定于外部阻抗，其表達式為式中——二次負(fù)荷的外部阻抗，；——連接儀表串聯(lián)繞組的阻抗，；——二次連接導(dǎo)線的電阻，；——連接導(dǎo)線接頭的接觸電阻，。4-4-2電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇與配置，除應(yīng)滿足一次回路的額定電壓外，其容量與準(zhǔn)確度等級應(yīng)滿足測量儀表、保護裝置和自動裝置的要求。負(fù)荷分配應(yīng)在滿足相位要求下盡量平衡，接地點一般設(shè)在配電裝置端子箱處。電壓互感器的選擇不需要進行動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗，選擇應(yīng)滿足一下條件。㈠按額定電壓選擇所選電壓互感器一次側(cè)額定電壓必須與安裝處電網(wǎng)的額定電壓一致，二次側(cè)額定電壓一般為100V。按額定電壓選擇，應(yīng)滿足式中——電壓互感器銘牌標(biāo)出的額定電壓，kV；——電壓互感器安裝點的額定電壓，kV。㈡電壓互感器類型的選擇根據(jù)用途和二次負(fù)荷性質(zhì)，選擇電壓互感器的類型及二次接線方式。㈢按準(zhǔn)確度等級選擇除以上兩點，選擇電壓互感器時還注意其準(zhǔn)確度等級及二次負(fù)荷容量。4-4-3互感器的配置㈠電壓互感器的配置在變電所的運行中，各種測量儀表及保護裝置都要測量得各級的電壓的數(shù)值，而且要求不受運行方式改變的影響，所以在每條母線或每段母線上，以及橋式接線的兩端都必須配置電壓互感器。㈡電流互感器變電所中的各種測量儀表、過流保護裝置與差動保護等，都與電流互感器相連接，并且各種儀表和繼電保護對電流互感器的準(zhǔn)確度等級及接線要求不同。這樣電流互感器額使用數(shù)量較多，應(yīng)根據(jù)需要合理配置。㈢通常按下列要求配置1.測量儀表和過流保護裝置測量儀表和過流保護裝置，要求在大電流接地系統(tǒng)中三相都裝設(shè)電路互感器。2.小電流接地系統(tǒng)測量儀表和過流保護裝置，要求在小電流接地系統(tǒng)中兩相都裝設(shè)電路互感器。3.差動保護對于差動保護，要求在大電流、小電流接地系統(tǒng)中都要裝設(shè)電流互感器。4.高壓斷路器對于高壓斷路器要盡量置于保護區(qū)之內(nèi)。第五章補償裝置5-1補償裝置的種類和作用補償裝置可分串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩類。1、串聯(lián)補償裝置（1）對110kV及以下電網(wǎng)中串聯(lián)電容補償裝置，主要用于減少線路電壓降，降低受端電壓波動，提高供電水平和質(zhì)量。而在閉合電網(wǎng)中，則主要用于改善潮流分布，減少有功損耗。用于110kV及以下電網(wǎng)，當(dāng)線路沒有分支線時，裝在線路末端的變電所；當(dāng)線路上有多個負(fù)荷分支線時，將串聯(lián)補償裝置設(shè)在線路總壓降約一半的附近變電所內(nèi)。（2）對220kV及以上電網(wǎng)中的串聯(lián)電容補償裝置，利用其電容抵消部分線性電感，相當(dāng)于縮短線路的長度，曾強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸送能力。一般將串聯(lián)補償裝置與線路中間的開關(guān)站或變電所合建在一起。當(dāng)無中間開關(guān)站或變電所時，才將串補償裝置設(shè)在末端變電所中。2、并聯(lián)補償裝置并聯(lián)補償裝置分并聯(lián)電容補償裝置、靜補裝置、并聯(lián)電抗補償裝置和超高壓并聯(lián)電抗器和調(diào)相機等。(1)并聯(lián)電容裝置又可分?jǐn)嗦菲魍肚泻途чl管投切的并聯(lián)補償裝置。它們向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無功，以補償多余的感性無功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電網(wǎng)電壓。同時還設(shè)交流濾波裝置，在向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無功時，給電網(wǎng)的濾波電流提供一個阻抗近似為零的通路，以降低母線諧波電壓正選波形畸變率，進一步提高電壓質(zhì)量和抗干擾能力。當(dāng)裝設(shè)電容補償裝置引起的高次諧波含量超過允許值時，應(yīng)在回路中設(shè)置串聯(lián)電抗器，也可兼做限制涌流電抗器，需要限制短路電流時，還可兼做限流電抗器。串聯(lián)電抗器宜選用干式空心電抗器。(2)靜補償是采用晶體管器件構(gòu)成的高效靜補裝置，它向電網(wǎng)提供可快速無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，降低電壓波動和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和降低工頻過電壓的功能。調(diào)相機是以往用得較多的補償裝置向電網(wǎng)提供可無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強勵補償容性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。調(diào)相機克為專用的也可由同容量的汽輪發(fā)電機改造為調(diào)相運行機組，因它是旋轉(zhuǎn)機械，運行管理維護工作量大，建筑物也較大，故目前已經(jīng)很少采用。以上靜補裝置都是直接連接或者通過變壓器并接于需要補償無功的變（配）電所、換流站的母線上。此外，在發(fā)電廠有時將發(fā)電機改作調(diào)相機；在變電所中，或可將并補償裝置連接在110kV母線上。（3）并聯(lián)電抗補償裝置。它向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的感性無功，補償電網(wǎng)的剩余容性無功，保證電壓穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。它一般連接在大型發(fā)電廠或變電所的35kV及以下的電壓母線上，在發(fā)電廠中它常接在聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓側(cè)。在變電所中它常接在主變壓器的低壓側(cè)。（4）超高壓并聯(lián)電抗器，并聯(lián)在330kV及以上超高壓線路上，補償輸電線路的充電功率，以降低系統(tǒng)的工頻過壓水平，并兼有減少潛供電流，便于系統(tǒng)并網(wǎng)，提高供電可靠性等功能。超高壓并聯(lián)電抗器一般并接在需要控制工頻過電壓幅值的線路中間或末端，常設(shè)置在線路中間開關(guān)站或變電所中，有時也和串補裝置同時安裝在變電所或開關(guān)站中。在高壓輸電線路上串聯(lián)電容器補償裝置，利用其電容抵消部分線性電感，相當(dāng)于縮短線路的長度，曾強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸送能力。該變電所為35kV將壓變，35kV雙回輸電線路長6KM，考慮成本投資方面，在此不考慮裝設(shè)串聯(lián)電容器補償裝置。。5-2并聯(lián)電容器容量的計算考慮在10kV母線上利用并聯(lián)電容器改善功率因數(shù)式中—負(fù)荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量，kvar—母線上的最大有功負(fù)荷，kW—補償前的最大功率因數(shù)角—補償后的最小功率因數(shù)角—由補償?shù)綍r，每千瓦有功負(fù)荷所需補償?shù)娜菪詿o功值，kvar/kW查10kV母線允許最低的功率因數(shù)不低于0.9，而不符合要求，在10kV母線上的最大有功負(fù)荷。因此為提高功率因數(shù)，在10kV母線并聯(lián)電容器裝置。則當(dāng)提高功率因數(shù)至0.95時所需的電容器容量為：經(jīng)計算得并聯(lián)電容器的最小容量為243。5-3并聯(lián)電容器裝置容量選擇和主要要求。（1）并聯(lián)電容器的補償容量，應(yīng)安負(fù)荷或主變壓器需補償?shù)臐M足功率因數(shù)要求的最大容性無功功率或滿足某點符合電壓變化范圍要求的容量，容量宜分別為主變壓器容量的以下。（2）電容器組的分組容量應(yīng)滿足以下要求：1）分組裝置在不同組合方式中投切時，不會引起高次諧波諧振和有危害的諧波放大。2）投切一組補償設(shè)備所引起的變壓器中壓側(cè)的線電壓變化值不超過額定電壓的。3）與斷路器投切電容器的能力相適應(yīng)。4）不超過單臺電容器的爆破容量和熔斷器的耐爆容量。第六章變電站接地與防雷的設(shè)計6-1防雷保護的必要變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，在這里安裝有許多重要的電氣設(shè)備，如電力變壓器、高壓斷路器等各種高壓一次設(shè)備。這些設(shè)備一旦發(fā)生雷擊破壞，將造成大面積的停電，同時這些設(shè)備比較貴重，損壞后修復(fù)又不很容易，會造成很大的經(jīng)濟損失，因此變電所的防雷保護要求十分可靠。6-2變電所中可能出現(xiàn)大氣過電壓的種類（1）直擊雷產(chǎn)生的過電壓雷直擊于變電所的電氣設(shè)備，防止這種直擊雷過電壓的主要措施是裝設(shè)專門的避雷針或是懸掛避雷線。中小型6-10變電所的建筑不高，一般均較廠房低，通常不需令裝設(shè)避雷針保護。（2）雷電感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓輸電線路上直接落雷或由于雷電感應(yīng)而產(chǎn)生的過電壓波，沿著輸電線路襲入變電所，防止侵入雷電波的保護，輸電線路受直擊雷后，雷電波沿導(dǎo)線運動至變電所，需裝設(shè)閥型避雷器等保護。雷電波的危害雷電波的電壓很高，容易將變壓器、斷路器等電氣設(shè)備的絕緣擊穿。如果在電氣設(shè)備附近裝上避雷器，對雷電波的放電電壓比電氣設(shè)備絕緣的擊穿電壓低，所以當(dāng)雷電波侵襲到電氣設(shè)備的附近時，避雷器現(xiàn)行放電，將雷電波削弱，可以保護電氣設(shè)備的絕緣免受雷電波的損壞。變電所防雷接線的基本方式過電壓波會對電氣設(shè)備造成重大危害，必須加以限制。限制這種過電壓波的主要方法是采用性能較好的閥型避雷器。為了使閥型避雷器不致負(fù)擔(dān)過重，應(yīng)在靠近變電所的一段線路上加強防雷措施，該線段就是所謂的“進線段”。閥型避雷器配合以“進線段”，是現(xiàn)代變電所防雷接線的基本方式。6-3變電所的直擊雷保護避雷針裝設(shè)的基本原則被保護設(shè)備包括露天配電裝置及變電所中一些重要的隔離設(shè)備和建筑物。所有的被保護物都應(yīng)該處在避雷針的保護范圍之內(nèi)，使其免遭直擊雷。在主控制室配電裝置的房頂上不宜裝設(shè)避雷針，主要原因是在這些建筑物上裝設(shè)避雷針后，防止反擊雷有很大困難。因在配電室上裝設(shè)避雷針，落雷時屋內(nèi)配電裝置會發(fā)生反擊事故。尤其是有些變電所裝用了晶體管保護裝置，往往在雷直擊時發(fā)生誤動作。在有爆炸危險的建筑物上，嚴(yán)禁裝設(shè)避雷針。應(yīng)避免逆閃絡(luò)或反擊。如果避雷針與被保護設(shè)備間的絕緣距離不夠，就有可能在受雷擊后電位升高，使避雷針對保護設(shè)備又發(fā)生放電，這種現(xiàn)象叫做避雷針對被保護設(shè)備的逆閃絡(luò)或反擊。顯而易見，逆閃絡(luò)仍將高電位加到保護設(shè)備上，因此仍然會造成電氣設(shè)備絕緣的損壞。6-4避雷針高度的確定根據(jù)變電所的平面布置圖，采用四根等高避雷針對變電站進行防直擊雷保護。根據(jù)最小安全距離確定四根避雷針的具體位置如下圖6-1所示：計算能有效全部保護改變電站所需的避雷針高度：門型架構(gòu)高：7.5橋型線路高：4主變高：3建筑物高：6設(shè)避雷針高度小于30，則高度影響系數(shù)取1獨立避雷針的高度為12小于30，原假設(shè)成立。校驗：即當(dāng)選擇獨立避雷針的高度為12時，能有效全保護該變電所。6-5變電所入侵波的保護避雷器變電站的雷電過電壓，主要是侵入雷電波過電壓，也就是線路上的直擊雷或感應(yīng)雷過電壓行波沿導(dǎo)線傳導(dǎo)至變電所，由于變配電所有大量的配電設(shè)備，侵入雷電波過電壓對這些設(shè)備的絕緣構(gòu)成了威脅，由雷電過電壓行波行至變電所后，傳輸通道的特性發(fā)生變化，最明顯的變化就是電氣設(shè)備的波阻抗與傳輸線路的波阻抗不一致，使波的行為復(fù)雜化，再由于避雷針動作前后對過電壓行波產(chǎn)生的不同作用，更使問題變得復(fù)雜化，因此對變配電所過電壓及其防護的精確計算工是一個極為復(fù)雜的問題，因此這里化作定性的討論。避雷器的作用是限制過電壓以保護電器設(shè)備，它實質(zhì)上是一個放電器，當(dāng)雷侵入波或操過過電壓超過某一電壓值時，避雷器將先于與其并聯(lián)的被保護設(shè)備放電，使過電壓值被限制，從而使電氣設(shè)備得到有效保護。1、對避雷器的基本要求：對于大接地電流系統(tǒng)，只要有一相存在工頻續(xù)流，就相當(dāng)于單相短路對于小接地系統(tǒng)，若兩相或三相同時存在工頻續(xù)流，則相當(dāng)于相間短路，因此避雷器必須切斷工頻續(xù)流以消防工頻短路，才能保證系