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1、前言 電能在現(xiàn)代社會(huì)中是最方便，也是最重要的能源。因此合理的設(shè)計(jì)220kV變電站是個(gè)很重要的問(wèn)題，電力要先行于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這樣才能給經(jīng)濟(jì)留有足夠的發(fā)展空間，需要我們予以高度重視。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是220kV變電站設(shè)計(jì)，通過(guò)去圖書(shū)館借閱資料，了解主要的設(shè)備選取和短路電流的整定計(jì)算，從中讓我學(xué)習(xí)了很多書(shū)本上沒(méi)有的東西，這對(duì)我以后的工作至關(guān)重要。隨著大電網(wǎng)建設(shè)的逐步推進(jìn)，一方面是要大力加強(qiáng)電源建設(shè)，以確保電力先行，另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實(shí)施廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，并建立起規(guī)范的電力市場(chǎng)。有競(jìng)爭(zhēng)才有進(jìn)步的空間，我們不能固步自封，隨著1000kV特高壓的示范工程的推廣，我國(guó)電力的發(fā)展水平

2、已經(jīng)躍居世界前列。 作為一名電力工作人員，我一定要把基本的知識(shí)融會(huì)貫通。通過(guò)我們的努力，我堅(jiān)信，在接下來(lái)的時(shí)間里，中國(guó)的電力工業(yè)必能持續(xù)、高速地發(fā)展，取得更加輝煌的成就。 摘要 本設(shè)計(jì)書(shū)主要介紹了220kV區(qū)域變電所電氣一次部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)的內(nèi)容有220kV區(qū)域變電所的電氣主接線的選擇，主變壓器、所用變壓器的選擇，母線、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇，互感器的配置，220kV、110kV、35kV線路的選擇和短路電流的計(jì)算。設(shè)計(jì)中還對(duì)主要高壓電器設(shè)備進(jìn)行了選擇與計(jì)算，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器等。此外還進(jìn)行了防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，提高了整個(gè)變電所的安全性。 關(guān)鍵詞

3、：變電站，主接線，變壓器 ABSTRACT Thedesignofthebookintroducestheregional220kVelectricalsubstationdesignapartofthecontentanddesign.Thedesignofthecontentsoftheelectricalsubstation220kVmainregionalcablechoice,themaintransformer,thetransformerusedinthechoiceofbus,circuitbreakersandisolationswitchoption,theconfig

4、urationoftransformer,220kV,110kV,35kVlinechoiceandshort-circuitcurrentcalculations.Thedesignofthemainhighpressurealsohadachoiceofelectricalequipmentandcomputing,suchascircuitbreakers,isolatingswitches,voltagetransformers,currenttransformersandsoon.Inaddition,alightningprotectiondesignandcomputing,in

5、creasedthesafetyoftheentiresubstation. Keywords:substation;mainconnection;transformer 目 錄 第一章 原始資料分析 5 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)5 1.2 原始資料5 第二章 主變壓器的選擇 7 2.1 概述 7 2.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 7 2.3 主變壓器容量的選擇 8 2.4 主變壓器型號(hào)的選擇 8 2.5 所用變壓器的選擇 12 第三章 電氣主接線選擇 14 3.1 概述 14 3.2 主接線的選擇 17 3.3 所用電接線的選擇 19 第四章 短

6、路電流計(jì)算 21 4.1 短路計(jì)算的目的及假設(shè) 21 4.2 短路電流計(jì)算 24 第五章 電氣設(shè)備與母線的選擇 28 5.1 概述28 5.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則28 5.1.2 電氣選擇的條件28 5.2 10kV電壓等級(jí)電抗器的選擇30 5.3 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇32 5.3.1 斷路器的選擇32 5.3.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇35 5.4 互感器的選擇 37 5.4.1 電流互感器的選擇38 5.4.2 電壓互感器的選擇38 5.4.3 互感器的選擇結(jié)果表41 5.5 母線的選擇 42 5.5.1 裸導(dǎo)體的選擇及校驗(yàn)原則42 5.5.2

7、 220kV側(cè)母線的選擇44 5.5.3 110kV側(cè)母線的選擇45 5.5.4 10kV硬母線選擇46 第六章 配電裝置49 6.1 概述49 6.1.1 配電裝置特點(diǎn)49 6.1.2 配電裝置的基本要求49 6.1.3 配電裝置的最小安全凈距50 6.1.4 配電裝置的設(shè)計(jì)原則及步驟53 6.2 屋內(nèi)配電裝置53 6.2.1 屋內(nèi)配電裝置的總體布置原則54 6.2.2 屋內(nèi)配電裝置的布置54 6.3 屋外配電裝置55 第七章 防雷保護(hù) 56 7.1 直擊雷防護(hù)57 7.3 雷電過(guò)電壓的防護(hù)60 第八章畢業(yè)小結(jié)65 第九章 參考文獻(xiàn)66 第十章 圖

8、紙67 第一章 原始資料分析 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 由于洛陽(yáng)南部電網(wǎng)的迅速發(fā)展，伊川、汝陽(yáng)、嵩縣的供電就慢慢有了很大的缺口，因此需要在水寨附件建一座變電站，起點(diǎn)供電和聯(lián)絡(luò)作用。根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座220kV區(qū)域變電所，該所變電站建成后與110kV和220kV電網(wǎng)相連，近期10kV沒(méi)有出線，只帶站用電和無(wú)功補(bǔ)償裝置。 1.2 原始資料 1、按規(guī)劃要求，該所有220kV、110kV和10kV三個(gè)電壓等級(jí)。220kV出線9回（其中備用2回），110kV出線12回（其中備用2回）。 2、110kV側(cè)作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線。Ⅰ、Ⅱ類(lèi)用戶占60%，最大一回出線負(fù)荷為3000kVA，變電站總

9、的所用最大負(fù)荷為,250kVA。 3、各級(jí)電壓側(cè)功率因數(shù)和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為： 220kV側(cè) 0.9 3800小時(shí)/年 110kV側(cè) 0.85 4200小時(shí)/年 10kV側(cè) 0.8 9760小時(shí)/年 4、220kV和110kV側(cè)出線主保護(hù)為瞬時(shí)動(dòng)作，后備保護(hù)時(shí)間分別為2 s 、1.5s。 5、系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源近似為無(wú)窮大系統(tǒng)，歸算至本所220kV母線側(cè)阻抗為0.16 (=100MVA)，110kV側(cè)電源容量為1000MVA，歸算至本所110kV母

10、線側(cè)阻抗為0.32（=100 MVA），10kV側(cè)沒(méi)有電源。 6、該地區(qū)最熱月平均溫度為38℃，年平均氣溫20℃，絕對(duì)最高氣溫為40℃，土壤溫度為18℃，海拔100m。 7、該變電所位于市郊半山坡上，地勢(shì)比較高，無(wú)洪澇現(xiàn)象。交通便利，由于附件有幾座火電廠和工業(yè)群，環(huán)境污染比較嚴(yán)重。 第二章 主變壓器的選擇 2.1 概述 變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，

11、擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，運(yùn)行和檢修不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器。 2.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是市郊220kV降壓變電站，它是以220kV受功率為主。把所受的功率通過(guò)主變傳輸至110kV及10kV母線上。若全所停電后，將引起下一級(jí)變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)市區(qū)的供電，因此選擇主

12、變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。 為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資和占用面積增大，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。 2.3 主變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，5～10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般

13、性能的變電站，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%～80%。該變電站是按70%全部負(fù)荷來(lái)選擇。即： （0.7～0.8）∕ (MVA) —變電所最大負(fù)荷，MVA，n—變電所主變壓器臺(tái)數(shù) 由于變電所最大負(fù)荷為180，因此主變壓器容量為： （0.7～0.8）×180∕（2-1）=（126～144）(MVA) 在滿足可靠性的前提下，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性，選擇容量為150MVA的主變壓器。 2.4 主變壓器型號(hào)的選擇 2.4.1 主變壓器相數(shù)的選擇 當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。單相變壓器組，相對(duì)來(lái)講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，也增加了維

14、護(hù)及倒閘操作的工作量。 本次設(shè)計(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。 2.4.2 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過(guò)主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，該所選擇三繞組變壓器。 2.4.3 主變調(diào)壓方式的選擇 調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常只有10%（±2×2.5%），另

15、一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。 由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 2.4.4 連接組別的選擇和中性點(diǎn)接地方式的設(shè)計(jì) 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(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。在變電站中，一般考慮系統(tǒng)的同步并列以要求限制3次諧波對(duì)電源等因素。根據(jù)以上原則，主變一般是Y，D11常規(guī)接線。 根據(jù)原始資料，本站選用YNyn0d11連接組別。 在63kV及以下的系統(tǒng)，由于單相接地時(shí)，接地電流小，采用不接地的運(yùn)行方式較為適宜。電壓為110kV系統(tǒng)，為了減少設(shè)備和線路的投資，大多不采用中性點(diǎn)經(jīng)消

16、弧線圈的接地方式。目前我國(guó)220kV及以上都采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。220kV、110kV接地設(shè)備有隔離開(kāi)關(guān)、避雷器和保護(hù)間隙(在QF非全相運(yùn)行時(shí)，工頻電壓升高)，可選用避雷器額定電壓不低于變壓器最大工作相電壓的避雷器保護(hù)，也可用棒間隙保護(hù)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)中的主變220kV、110kV中性點(diǎn)均采用直接接地的運(yùn)行方式。在本所中選用無(wú)隙的氧化鋅避雷器，防止雷電入侵波對(duì)中性點(diǎn)絕緣的危害。 2.4.5 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。 自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約

17、材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。 本設(shè)計(jì)主變?yōu)榇笮妥儔浩?，發(fā)熱量大，散熱問(wèn)題不可輕視，強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻效果較好，再根據(jù)變電站建在郊區(qū)，通風(fēng)條件好，可選用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。 2.4.6 主變型號(hào)選擇 根據(jù)以上條件選擇，確定采用型號(hào)為SFPSZ7-150000/220的220kV三繞組有載調(diào)壓電力變壓器，其具體參數(shù)如下： 表2-1 型號(hào) SFPSZ7-150000/220 額定容量kVA 1500000 容量比（%） 100∕100∕50 空載電流（%） 0.8 損耗(kw) 空載 短路 1

18、44 480 額定電壓(kV) 高壓 中壓 低壓 220±8×1.25% 121 11 聯(lián)接組標(biāo)號(hào) YN，yn0，d11 阻抗電壓％ 高－中 高－低 中－低 12.6 22.0 7.6 型號(hào)中各符號(hào)表示意義：從左至右為 S：三相 F：風(fēng)冷卻 P：強(qiáng)迫油循環(huán) S：三繞組 Z：有載調(diào)壓 7：性能水平號(hào) 120000：額定容量 220：電壓等級(jí) 2.5 所用變壓器的選擇 2.5.1 所用變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 220kV變電站，有兩臺(tái)及以上主變壓器時(shí)，宜從主變壓器低壓側(cè)分別引接兩臺(tái)容量相同、互為備用、分裂運(yùn)行的所用工作變壓器，每臺(tái)工作變壓器按全所計(jì)算

19、負(fù)荷選擇。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的情況，選用兩臺(tái)容量相同的站用變壓器。 2.5.2 所用變壓器容量的選擇 所用變壓器容量（kVA）的計(jì)算公式為： 式中—所用動(dòng)力負(fù)荷換算系數(shù)，一般取0.85 、、—所用動(dòng)力、電熱、照明負(fù)荷之和，KW。 由于本次設(shè)計(jì)的變電站總的所用最大負(fù)荷為250kVA，所以≥250kVA，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性，又由于這次選擇關(guān)系到以后近20年的發(fā)展，一臺(tái)檢修的時(shí)候怕另一臺(tái)長(zhǎng)時(shí)間高大負(fù)荷運(yùn)行比較危險(xiǎn)，因此選擇=400kVA的所用變壓器。 2.5.3 所用變壓器型號(hào)的選擇 根據(jù)以上分析計(jì)算，查表，本次設(shè)計(jì)所用變選用型號(hào)為S7—400∕10的干式變壓器。 表2-2 型

20、號(hào) 額定容（kVA） 額定電壓(kV) 連接組 損耗（KW） 空載電流（%） 阻抗電壓(%) 高壓 低壓 空載 短路 S7-400/10 400 10 0.4 DYn11 0.48 1.86 1.0 4 S：三相 7：特殊用途或特殊結(jié)構(gòu)代號(hào) 400：額定容量400kVA 10：電壓等級(jí)10kV 第三章 電氣主接線選擇 3.1 概述 變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要組成部分。一個(gè)變電所的電氣主接線因各側(cè)所接的系統(tǒng)情況不同，進(jìn)出線回路數(shù)不同，其接線方式也不同。 電氣主接線的設(shè)計(jì)

21、與所在電力系統(tǒng)及所采用的設(shè)備密切相關(guān)。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展、新技術(shù)的采用、電氣設(shè)備的可靠性不斷提高 ，設(shè)計(jì)主接線的觀念也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)、不斷創(chuàng)新。 3.1.1 電氣主接線的基本要求 1、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。 主接線可靠性的具體要求： （1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電； （2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對(duì)重要用戶的供電； （3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。 2、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修、事故處理及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。 3、經(jīng)

22、濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 （1）投資?。?）占地面積?。?）電能損失少。 電氣主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)綜合概念，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)其中的某一種特性，也不能忽略其中的某一種特性。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用的不同，對(duì)變電所主接線的性能要求也不同的側(cè)重。 3.1.2 主接線選擇的主要原則 1.變電所主接線要與變電所在系統(tǒng)中的地位、作用相適應(yīng)。根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位，作用確定對(duì)主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 2.變電所主接線的選擇應(yīng)考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，還應(yīng)滿足電網(wǎng)出故障時(shí)應(yīng)處理的要求。 3.各種配置接線的選擇，要考慮該配置所

23、在的變電所性質(zhì)，電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、采用的設(shè)備情況，供電負(fù)荷的重要性和本地區(qū)的運(yùn)行習(xí)慣等因素。 4.近期接線與遠(yuǎn)景接線相結(jié)合，方便接線的過(guò)程。 5.在確定變電所主接線時(shí)要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 3.1.3 主接線的類(lèi)型 單母線接線 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電。 使用范圍：一般適應(yīng)一臺(tái)主變的以下情況。 ① 6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回。 ② 35～63kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)3回。 ③ 110kV～220kV配電裝置的出線路數(shù)不超過(guò)2回。 單母分段接

24、線 優(yōu)點(diǎn)：母線分段后，對(duì)主要用戶可從不同段供電，保證供電的可靠性，另外，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。 缺點(diǎn)：當(dāng)母線故障時(shí)，該段母線的回路都要停電，同時(shí)擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 適用范圍： ① 6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)。 ② 35～63kV配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回時(shí)。 ③ 110kV～220kV配電裝置的出線路數(shù)為3～4回時(shí)。 單母分段帶旁路母線 這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為35～110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。 雙母線接線 優(yōu)點(diǎn)：具有供電可靠，調(diào)

25、度靈活，擴(kuò)建方便，便于試驗(yàn)。 缺點(diǎn)：增加一組母線，每一回路增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)，從而增加投資，也容易造成誤操作。 適用范圍： ① 6～10kV配電裝置當(dāng)短路電流較大，出線需要裝設(shè)電抗器時(shí)。 ② 35～63kV配電裝置的出線回路數(shù)超過(guò)8回路時(shí)。 ③ 110kV～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)。 5.雙母線分段帶旁路接線 優(yōu)點(diǎn)：出線回路數(shù)較多時(shí)，提高了雙母線工作的可靠性和靈活性 缺點(diǎn)：占地面積大，增加投資 適用范圍：110kV出線在6回以上，220kV出線在4回以上時(shí)，宜采用帶專(zhuān)用旁路QF的旁路母線。但當(dāng)采用可靠性較高的SF6斷路器時(shí)可不設(shè)置旁路母線。 3.2

26、主接線的選擇 3.2.1 220kV側(cè) 表3-1 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ雙母線接線 方案Ⅱ雙母線接線帶旁路 可靠性 母線檢修時(shí)，電源和出線可繼續(xù)工作，不會(huì)中斷對(duì)用戶供電。檢修任一母線QS，只需斷開(kāi)這一回路。工作母線故障時(shí)，所有回路能迅速恢復(fù)工作 任一出現(xiàn)故障或檢修，均不致停電，其他任何QF故障或檢修都不會(huì)中斷供電。 靈活性 母聯(lián)QF可以斷開(kāi)運(yùn)行，一組母線工作，另一組母線備用。也可以閉合母聯(lián)QF，雙母線同時(shí)工作 運(yùn)行調(diào)度靈活，但二次接線和繼電保護(hù)較復(fù)雜 經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性較好，便于擴(kuò)建 設(shè)備多，占地面積大，投資大 由以上比較結(jié)果，經(jīng)過(guò)綜合判斷，定性分析，220kV側(cè)主接

27、線宜采用方案Ⅰ。 3.2.2 110kV側(cè) 表3-2 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ雙母線接線 方案Ⅱ雙母帶旁路接線 可靠性 較高的可靠性 可靠性很高 靈活性 靈活性較高 靈活性很高 經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性較好，便于擴(kuò)建 增加了設(shè)備和投資 由以上比較結(jié)果，經(jīng)過(guò)綜合判斷，由于資金有限，定性分析，110kV側(cè)主接線宜采用方案1。 3.2.3 10kV側(cè) 表3-3 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ單母分段接線 方案Ⅱ單母接線 可靠性 可以是重要負(fù)荷從不同的母線分段取得，可靠性較高 可靠性不高，任一元件故障或檢修均使該回路停電 靈活性 分段QF可以接通及斷開(kāi)運(yùn)行，靈活性較高

28、 靈活性差 經(jīng)濟(jì)性 設(shè)備和投資增加 設(shè)備少，投資小 由以上比較結(jié)果，經(jīng)過(guò)定性分析，10kV側(cè)主接線宜采用方案Ⅰ。 綜合以上分析可知，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的原始資料可知：該變電所220kV側(cè)采用雙母線接線方式，110kV側(cè)采用雙母接線方式，10kV側(cè)用單母線分段接線方式。 3.3 所用電接線的選擇 所用電接線應(yīng)按照運(yùn)行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 3.3.1 所用電源引接方式 當(dāng)所內(nèi)有較低電壓母線時(shí),一般均較低電壓母線上引接1～2個(gè)所用變壓器,這一所用電源引接方式具有經(jīng)濟(jì)和可靠性較高的特

29、點(diǎn)。 當(dāng)有可靠的6～35kV電源聯(lián)絡(luò)線時(shí)，可將一臺(tái)所用變壓器接到聯(lián)絡(luò)變壓器外側(cè)，更能保證所用電的不間斷供電。 由主變壓器第三繞組引接,所用變壓器高壓側(cè)要選用大斷流容量的開(kāi)關(guān)設(shè)備，否則要加裝限流電抗器。 3.3.2 所用電接線的確定 由于本所內(nèi)有較低電壓（10kV）母線時(shí),所以從10kV母線上引接2臺(tái)所用變壓器,分別接于10kV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，互為備用，平時(shí)運(yùn)行當(dāng)一臺(tái)故障時(shí)另一臺(tái)能承受變電所的全部負(fù)荷。 10kV南南母線 10kV 圖3-1 第四章 短路電流計(jì)算 4.1 短路計(jì)算的目的及假設(shè) 短路是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的故障，他能破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備正常工

30、作，因此變電所電氣部分的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，都必須靠到可能發(fā)生的各種故障情況，本設(shè)計(jì)以三相對(duì)稱短路情況作為分析計(jì)算。 4.1.1 短路電流計(jì)算的目的 電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)被解列成為幾個(gè)異步運(yùn)行的部分，這時(shí)某些發(fā)電廠可能過(guò)負(fù)荷，因而使頻率下降，供電頻率下降導(dǎo)致包括鍋爐給水的水泵電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的所有異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，鍋爐打不進(jìn)水，發(fā)電廠出力也進(jìn)一步下降，直至無(wú)法運(yùn)行。為了保證發(fā)電廠的運(yùn)行，不得不切除一部分負(fù)荷。短路時(shí)電壓下降的越大持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，破壞整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性越大。 為了保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，減輕短路的影響，必須努力設(shè)法消除可能

31、引起短路的隱患，還必須快速切除故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值，為此，可采用快速動(dòng)作的繼電保護(hù)和斷電器，在發(fā)電廠應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)電壓調(diào)整器，還可以采用限制短路電流的措施，如裝設(shè)電抗器。 4.1.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 計(jì)算短路電流的目的是為了在電器裝置的設(shè)計(jì)中用來(lái)選擇電氣設(shè)備、選擇限制短路電流的方式、設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置和分析電力系統(tǒng)的故障等,選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般只需近似計(jì)算該設(shè)備的最大可能三相短路電流值，設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和分析電力系統(tǒng)故障時(shí),必須計(jì)算各種短路情況下系統(tǒng)各支路中的電流和各點(diǎn)的電壓。 考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行極準(zhǔn)確的短路計(jì)算非常復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)決大部分實(shí)際問(wèn)題

32、，并不需要十分精確的計(jì)算結(jié)果，為了使計(jì)算簡(jiǎn)化,多采用近似計(jì)算方法。這種方法是建立在一系列假定的基礎(chǔ)上的，并且使計(jì)算結(jié)果稍微偏大一點(diǎn),一般誤差為10-15%,計(jì)算短路電流的基本假設(shè)如下： ①認(rèn)為在短路過(guò)程中，所以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同，電勢(shì)相位相同，即發(fā)電機(jī) 無(wú)搖擺現(xiàn)象。 ②不考慮磁系統(tǒng)的飽和，因此可以認(rèn)為短路回路各元件的感抗為常數(shù)，這將使短路電流的計(jì)算分析大大簡(jiǎn)化，并可應(yīng)用重疊原理。 變壓器的勵(lì)磁電流略去不計(jì)。 所有元件的電容略去不計(jì)。 認(rèn)為三相系統(tǒng)是對(duì)稱的. 元件的電阻一般忽略不計(jì)，以簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)電壓為1kV以上的高壓裝置，這種假設(shè)是合理的，因?yàn)檫@些裝置中，各元件的電阻比它們的電抗小

33、的多，對(duì)短路電流周期分量的計(jì)算影響小,只有當(dāng)回路中電阻很大時(shí)才考慮，例如很長(zhǎng)的架空線路和電纜線路，一般當(dāng)短路回路中總電阻R∑大于總電抗的三分之一時(shí)，在計(jì)算周期分量時(shí)才考慮電阻，在計(jì)算短路電流周期分量時(shí)，為了確定衰減時(shí)間常數(shù)要考慮個(gè)元件的電阻，計(jì)算電壓為1kV一下低壓裝置總的短路時(shí)因?yàn)樵碾娮栎^大，除了考慮電抗之外，還必須計(jì)算電阻。 4.2 短路電流計(jì)算的步驟 ⑴ 各電廠電抗標(biāo)幺值 A棉山電廠： B伊川二電廠： C曙光變電站： D伊川二電廠： ⑵ 主變各繞組的等值電抗標(biāo)幺值 ⑶ 各線路等值電抗標(biāo)幺值(取架空輸電線路單位電抗為XL=0.4Ω/km) （4） 總的短路等值電路圖

34、 圖4-1 短路等值電路總圖 （5） 220kV母線短路點(diǎn)d1的短路電流計(jì)算 ⑴ 220kV母線短路等值電路圖如圖4.2和4.3。 圖4-2 220kV母線短路等值電路圖1 圖4-3 220kV母線短路等值電路圖2 ⑵ 各電廠對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值 ⑶ 將A、B兩廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值 ⑷ 將C、D兩廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值 ⑸ 將A、B、C、D四廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值 ⑹ 四廠合并后對(duì)短路點(diǎn)d1的計(jì)算電抗為 ⑺ 通過(guò)查計(jì)算曲線得0～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值 表4-1 短路點(diǎn)d1的短路電流表 時(shí)

35、間(s) 0 0.5 1 1.5 2 3 4 標(biāo)幺值 0.409 0.409 0.410 0.410 0.410 0.410 0.410 有名（kA） 6.776 6.776 6.793 6.793 6.793 6.793 6.793 （6） 110kV母線短路點(diǎn)d2的短路電流計(jì)算 ⑴ 等值電路圖如圖4.4和圖4.5。 圖4-4 110kV母線短路等值電路圖1 圖4-5 110kV母線短路等值電路圖2 ⑵ 全部電廠（站）對(duì)短路點(diǎn)d2的轉(zhuǎn)移電抗值及計(jì)算電抗值 轉(zhuǎn)移電抗： 計(jì)算電抗： ⑶ 通過(guò)查計(jì)算曲線得到0～4s內(nèi)不

36、同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值 表4-2 短路點(diǎn)d2的短路電流表 時(shí)間(s) 0 0.5 1 1.5 2 3 4 標(biāo)幺值 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 有名值（kA） 5.964 5.964 5.964 5.964 5.964 5.964 5.964 （7） 10kV母線短路點(diǎn)d3的短路電流計(jì)算（未裝設(shè)電抗器之時(shí)） a、 等值電路圖如圖4.6和圖4.7。 圖4-6 10kV母線短路等值電路圖1 圖4-7 10kV母線短路等值電路圖2 b、 全部電廠對(duì)短路點(diǎn)d2的轉(zhuǎn)移電抗值

37、及計(jì)算電抗值 轉(zhuǎn)移電抗： 計(jì)算電抗： c、 通過(guò)查計(jì)算曲線得到0～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值 短路電流標(biāo)幺值計(jì)算公式： 有名值計(jì)算公式： 表4-3 短路點(diǎn)d3的短路電流表 時(shí)間(s) 0 0.5 1 1.5 2 3 4 標(biāo)幺值 0.103 0.103 0.103 0.103 0.103 0.103 0.103 有名值（kA） 37.38 37.38 37.38 37.38 37.38 37.38 37.38 第五章 電氣設(shè)備與母線的選擇 5.1 概述 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇

38、設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)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。 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下都能保持正常運(yùn)行。 5.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則 ⑴ 應(yīng)能滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，

39、并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展； ⑵ 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； ⑶ 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； ⑷ 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； ⑸ 同類(lèi)設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； ⑹ 選用新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)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(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)上級(jí)批準(zhǔn)。 5.1.2 電氣選擇的條件 正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。 盡管電力系統(tǒng)中各種電器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(duì)它們的基本要求卻是一致的。電

40、器要能可靠的工作，必須按正常條件下進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 ⑴ 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 ① 額定電壓和最高工作電壓 所選用的電器允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即 Ualm ≥ Usm 一般電器允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15UN；額定電壓是330～500kV時(shí)是1.1UN。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Usm一般不會(huì)超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的1.1UNs，因此在選擇電器時(shí)，一般可按電器額定電壓UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇,即 UN≥UNs ② 額定電流 電器的額定電流IN是指在額定周?chē)h(huán)境溫度θ0下，電

41、器的長(zhǎng)期允許電流。IN不應(yīng)該小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即 IN ≥Imax 由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Imax為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)，Imax應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Imax；母線分段電抗器的Imax應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%～80%；出線回路的Imax除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。此外，還與電器的裝置地點(diǎn)、使用條

42、件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電器進(jìn)行種類(lèi)和形式的選擇。 ③ 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)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(jí)，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。我國(guó)目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度 θ0＝＋40℃，如周?chē)h(huán)境溫度高于＋40℃（但≤＋60℃）時(shí)，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8％進(jìn)行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低于＋40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5％，但其最大電流不得超過(guò)額定電流的20%。 ⑵ 按短路狀態(tài)校驗(yàn) ① 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電器時(shí)，電器各部

43、分的溫度應(yīng)不超過(guò)允許值。滿足熱穩(wěn)定的 條件為：It2 t ≥Qk ； 式中 Q k —短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) It、t—電器允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 ② 電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。 滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為：Ies≥Ish ； 式中Ish—短路沖擊電流有效值； Ies—電器允許的動(dòng)穩(wěn)定電流的有效值。 5.2 10kV電壓等級(jí)電抗器的選擇 ⑴ 額定電壓和額定電流的選擇 ⑵ 電抗百分?jǐn)?shù)的選擇 ① 按將短路電流限制到一定數(shù)值的要求來(lái)選擇。設(shè)要求將電抗器后的短路電流限制到。以額定參數(shù)下的百分電抗表示，

44、則應(yīng)選擇電抗器的百分電抗為 式中——基準(zhǔn)電壓； ——基準(zhǔn)電流； ； ——電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值； 。 曾選用4%的電抗，但校驗(yàn)中不符合要求，現(xiàn)該選XKGKL—10—2000—6型電抗器，其中。 圖5-1 加電抗器后10kV側(cè)的等值電路圖 ② 正常運(yùn)行時(shí)電壓損失校驗(yàn)。普通電抗器在運(yùn)行時(shí)，電抗器的 ≤5%，考慮到電抗器電阻很小，且主要是由電流的無(wú)功分量產(chǎn)生，故電壓損失為: ③ 母線殘壓校驗(yàn)。當(dāng)線路電抗器后短路時(shí)，母線殘壓應(yīng)不低于電網(wǎng)電壓額定值的60%～70%，即 ～70%） 其中裝設(shè)電抗器后，系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)d3的轉(zhuǎn)移阻抗為： ，從而計(jì)算電抗為 ，短路電流標(biāo)幺值為：

45、 ，短路電流有名值為： 。 5.3 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇 5.3.1 斷路器的選擇 變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來(lái)接通和開(kāi)斷負(fù)荷電流，在變電所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常以繼電保護(hù)的方式配合使用，斷開(kāi)短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類(lèi)及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35kV～220kV一般采用SF6斷路器。10kV

46、采用少油斷路器。 ⑴ 220kV電壓等級(jí)斷路器的選擇 1）額定電壓和電流選擇 ① 額定電壓UN=220kV；② 額定電流IN=2kA； 其中；故有：IN≥Imax 。 2）開(kāi)斷電流的選擇 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量IPt,為了簡(jiǎn)化計(jì)算可應(yīng)用此暫態(tài)電流I"進(jìn)行選擇,即INbr≥I"。 INbr=40kA≥I"=6.776kA 3）短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值Ish，即INcl≥Ish ； INcl=100kA≥Ish=kimI"=6.776KA××1.

47、85=17.725kA 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn) It2t≥Qk；取Tk(短路切除時(shí)間)=4s； Qk = (+ 10I22+ I42)×Tk/12=（6.7762+10×6.7932+6.7932）×4/12 =184.503 (kA)2·s It2t=402×4=6400 (kA)2·s 5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ies =100kA≥ish =17.725kA ⑵ 110kV電壓等級(jí)斷路器的選擇 1）額定電壓和電流選擇 ① 額定電壓UN=110kV；② 額定電流IN=3kA； 其中；故有：IN≥Imax 。 2）開(kāi)斷電流的選擇 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的

48、短路電流周期分量IPt,為了簡(jiǎn)化計(jì)算可應(yīng)用此暫態(tài)電流I"進(jìn)行選擇,即INbr≥I"。 INbr=40kA≥I"=5.964kA 3）短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值Ish，即INcl≥Ish ； INcl=100kA≥Ish=kimI"=5.964kA××1.85=15.601kA 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn) It2t≥Qk；取tk(短路切除時(shí)間)=4s； Qk= (+ 10I22+ I42)×Tk/12 =(5.9642+10×5.9642+5.9642) ×4/12 =142.277 (kA)2·s It2

49、t=402×4=6400 (kA)2·s 5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ies =100kA≥ish =15.601kA ⑶ 10kV電壓等級(jí)斷路器的選擇 1）額定電壓和電流選擇 ① 額定電壓UN=10kV；② 額定電流IN=3kA； 其中；故有：IN≥Imax 。 2）開(kāi)斷電流的選擇 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量IPt,為了簡(jiǎn)化計(jì)算可應(yīng)用此暫態(tài)電流I"進(jìn)行選擇,即INbr≥I"。 INbr=31.5kA≥I"=24.315kA 3）短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值I

50、sh，即INcl≥Ish ； INcl=80kA≥Ish=kimI"=24.315kA××1.85=63.606kA 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn) It2t≥Qk；取tk(短路切除時(shí)間)=4s； Qk= (+ 10I22+ I42)×Tk/12 =(24.3152+10×24.3152+24.3152) ×4/12 =2364.877 (kA)2·s It2t=31.52×4=3967 (kA)2·s 5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ies =80kA≥ish =63.606kA。 5.3.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)配制在主接線上時(shí)，保證了線路或設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)

51、有滅弧裝置及開(kāi)斷能力低，所以操作隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，必須遵守倒閘操作順序。送電時(shí)首先合上母線隔離開(kāi)關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后合上斷路器，停電則與上述相反。 隔離開(kāi)關(guān)的配置：①斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；②中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地；③接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開(kāi)關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)和線路的隔離開(kāi)關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開(kāi)關(guān)；④按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)；⑤當(dāng)饋電

52、線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)，但如果費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓，也可以裝設(shè)。 ⑴ 220kV電壓等隔離開(kāi)關(guān)選擇 1）額定電壓和電流選擇 ① 額定電壓UN=220kV；② 額定電流IN=1.6kA； 其中；故有：IN≥Imax 。 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) It2t≥Qk ，取tk(短路切除時(shí)間)=3s Qk= (+ 10I1.52+ I32)×Tk/12 =(6.7762+10×6.7932+6.7932) ×3/12 =138.377 (kA)2·s It2t=402×3=4800 (kA)2·s 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ies =100kA

53、≥ish =kimI"=6.776kA××1.85=17.725kA ⑵ 110kV電壓等級(jí)隔離開(kāi)關(guān)選擇 1）額定電壓和電流選擇 ① 額定電壓UN=110kV；② 額定電流IN=1.6kA； 其中；故有：IN≥Imax 。 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) It2t≥Qk ，取tk(短路切除時(shí)間)=3s； Qk= (+ 10I1.52+ I32)×Tk/12=(5.9642+10×5.9642+5.9642) ×3/12 =106.708 (kA)2·s It2t=402×3=4800 (kA)2·s 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ies =100kA≥ish =kimI"=5.964kA××1.85=

54、15.601kA ⑶ 10kV電壓等級(jí)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 1）額定電壓和電流選擇 ① 額定電壓UN=10kV；② 額定電流IN=3.15kA； 其中；故有：IN≥Imax 。 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) It2t≥Qk ，取tk(短路切除時(shí)間)=4s； Qk= (+ 10I22+ I42)×Tk/12=(24.3152+10×24.3152+24.3152) ×4/12 =2364.877 (kA)2·s It2t=502×4=10000(kA)2·s 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ies =125kA≥ish =kimI"=24.315kA××1.85=63.606kA 表5-1 斷路器、隔離開(kāi)關(guān)

55、選擇的結(jié)果表 器件 電壓等級(jí)(kV) 型號(hào) 額定電壓(kV) 最高電壓(kV) 額定短路開(kāi)斷電流（kA） 額定關(guān)合電流（kA） 額定電流(kA) 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(kA) 4S熱穩(wěn)定電流(kA) 斷路器 220 LW12-220 220 252 40 100 31.5 100 30 110 LW11-110(P) 110 126 40 100 1.6 100 40 10 SN10-10 10 11.5 31.5 80 3 80 31.5 隔離 開(kāi)關(guān) 220 GW6-220G 220 252 1.6

56、 100 40 110 GW6-110G 110 126 1.6 100 40 10 GN25-10/3150 10 11.5 3.15 125 50 5.4 互感器的選擇 互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況，其作用是： ⑴ 將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜，便于屏內(nèi)安裝。 ⑵ 使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證

57、了設(shè)備和人身的安全。 5.4.1 電流互感器的選擇 ⑴ 概論 1）電流互感器的特點(diǎn)： ① 一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)量電路的負(fù)荷，而與二次電流大小無(wú)關(guān)； ② 電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。 2）一次額定電流的選擇 ① 在現(xiàn)在電流互感器的一次額定電流應(yīng)大于所在回路可能出現(xiàn)的最大的負(fù)荷電流。確定最大負(fù)荷電流時(shí)，應(yīng)考慮回路可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷、近5年之內(nèi)負(fù)荷的增長(zhǎng)等情況。如果沒(méi)有條件確定最大負(fù)荷電流時(shí)，也可以考慮與所在回路的其他電氣設(shè)備，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備的額定電流相諧調(diào)一致。

58、 ② 應(yīng)滿足短時(shí)熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定電流的要求。一般來(lái)說(shuō)，電流互感器的一次額定電流越大，所能承受的短時(shí)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定電流值也越大。有的電流互感器所在回路正常電流并不大，但短路電流很大，為了滿足短時(shí)熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定電流的要求，不得不加大電流互感器的一次額定電流。 ③ 由同一母線引出的各回路，電流互感器的變比盡可能相同，以方便維護(hù)和實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)保護(hù)。 ④ 選取的電流互感器一次額定電流值應(yīng)與國(guó)際規(guī)定的一次電流標(biāo)準(zhǔn)值相一致，盡量不采用非標(biāo)準(zhǔn)值。 3）二次額定電流的選擇 GB 1208—1987規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的電流互感器二次電流為1A和5A。 電流互感器的二次額定電流采用1A還是5A，需經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

59、采用1A時(shí)，電流互感器本身的投資略有增加，而電流互感器回路的控制電纜投資減少；相反，采用5A時(shí)，電流互感器本身的投資降低，而二次電纜的投資會(huì)增加。 一般來(lái)說(shuō)，在220kV及以下電壓等級(jí)小容量變電所，特別是戶內(nèi)變電所中，220kV回路數(shù)不多，而10～66kV回路數(shù)較多，電纜長(zhǎng)度較短。按規(guī)定，電流回路電纜不得小于2.5mm2，采用數(shù)字式保護(hù)和測(cè)量表計(jì)，電路回路功耗很小，采用2.5mm2電纜就可滿足要求，因此電流互感器二次額定電流采用5A是經(jīng)濟(jì)的。在220kV及以上電壓等級(jí)大型變電所，220kV及以上回路數(shù)較多，電流回路電纜較長(zhǎng)，采用5A導(dǎo)線截面要大于2.5mm2，電流互感器二次額定電流采用1A是

60、經(jīng)濟(jì)的。 ⑵ 220kV電壓等級(jí)電流互感器的選擇 1）一次回路額定電壓和電流的選擇 ① 額定電壓UN=220kV；② 額定電流I1N≥Imax=444A。 2）熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ① 只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來(lái)表示，熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為 It2≥Qk或（KtI1N）≥Qk Qk= (+ 10I0.5+ I12)×T1/12=(6.7762+10×6.7762+6.7932)×1/12 =45.933 (kA)2·s It2=31.52=992.25 (kA)2·s ②

61、內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為 ies≥ish 或I1NKes≥ish 式中ies、Kes——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)，由制造廠家提供。 ies=80kA≥ish=17.725kA；符合要求。 ⑶ 110kV電壓等級(jí)電流互感器的選擇 1）一次回路額定電壓和電流的選擇 ① 額定電壓UN=110kV；② 額定電流I1N≥Imax=794.92A。 2）熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ① 只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來(lái)表示，熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為 It2≥Qk或（KtI1N）≥Qk Qk=

62、(+ 10I0.5+ I12)×T1/12=(5.9642+10×5.9642+5.9642) ×1/12 =35.369(kA)2·s It2=31.52=992.25 (kA)2·s ② 內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為 ies≥ish 或I1NKes≥ish 式中ies、Kes——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)，由制造廠家提供。 ies=80kA≥ish=15.601 kA；符合要求。 ⑷ 10kV電壓等級(jí)電流互感器的選擇 1）一次回路額定電壓和電流的選擇 ① 額定電壓UN=10kV；② 額定電流I1N≥Imax=2.014 kA。 2）熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ① 只對(duì)本

63、身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來(lái)表示，熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為 It2≥Qk或（KtI1N）≥Qk Qk= (+ 10I0.5+ I12)×T1/12=(24.3152+10×24.3152+24.3152)×1/12 =788.292 (kA)2·s It2=552=3025 (kA)2·s ② 內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為 ies≥ish 或I1NKes≥ish 式中ies、Kes——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流及動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)，由制造廠家提供。 ies=136kA≥ish=63.606 kA；符合

64、要求。 5.4.2 電壓互感器的選擇 ⑴ 壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和容量。電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，功率負(fù)荷因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差的最大值。 由于電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān)，所以用一臺(tái)電壓互感器對(duì)于不同的準(zhǔn)確級(jí)有不同的容量，通常額定容量是指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確級(jí)的容量。 ⑵ 按一次回路電壓選擇。為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.1～0.9）范圍內(nèi)變動(dòng)，即應(yīng)滿足：1.1>>0.9 ⑶ 按二次回路電壓選擇。電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測(cè)量

65、使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。 各電壓等級(jí)均采用電容式電壓互感器。 5.4.3 互感器的選擇結(jié)果表 表5-2 電流互感器選擇的結(jié)果表 電壓等級(jí)（kV） 型號(hào) 額定電壓比（kV） 二次繞組 準(zhǔn)確級(jí) 220kV LB1—220W1 600/5 測(cè)量 0.2 保護(hù) 10P 剩余 10P 110kV LCWB6—110W1 1500/5 測(cè)量 0.5 保護(hù) 10P 剩余 10P 10kV LDZJ1—10 1500/5 測(cè)量 0.5 保護(hù) 10P 剩余 10P 表5-3 電壓互感器選擇的結(jié)果表 電壓等級(jí)

66、（kV） 型號(hào) 額定電壓比（kV） 二次繞組 準(zhǔn)確級(jí) 220kV TYD220/—0.005H 測(cè)量 0.5 保護(hù) 3P 剩余 3P 110kV TYD110/—0.005H 測(cè)量 0.5 保護(hù) 3P 剩余 3P 10kV JDZX—10（GY） 測(cè)量 0.5 保護(hù) 0.5 剩余 0.5 5.5 母線的選擇 5.5.1 裸導(dǎo)體的選擇及校驗(yàn)原則 5.5.1.1 母線選型 載流導(dǎo)體一般都采用鋁質(zhì)材料，工業(yè)上常用的硬母線為矩形、槽形和管形。矩形母線散熱好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定連接，但集膚效應(yīng)系數(shù)大，一般只用于35kV及以下，電流在4000A及以下的配電設(shè)備中;槽形母線機(jī)械強(qiáng)度較好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小，一般用于4000-8000A配電裝置中；管形母線集膚效應(yīng)系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)可以通水和通風(fēng)，可用于8000A以上的大電流母線，另外，由于圓管形表面光滑，電暈放電電壓高，可用于110kV及以配電裝置母線。110kV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。當(dāng)采用硬導(dǎo)體時(shí)，宜用鋁錳合金管形導(dǎo)體。 5.5.1.2