110kV變電站的初步設(shè)計(jì)+110kV變電站的電氣主接線圖形(共63頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 110kV變電站的初步設(shè)計(jì)摘 要根據(jù)對(duì)原始資料背景和設(shè)計(jì)要求的分析，110kV變電站初步設(shè)計(jì)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(guò)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(jì)算做鋪墊；根據(jù)三相短路電流計(jì)算結(jié)果，選擇符合使用要求的各種電氣設(shè)備；最終是對(duì)變壓器、線路進(jìn)行保護(hù)。通過(guò)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(jì)算等效電抗，通過(guò)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，而后將其轉(zhuǎn)換成有名值，通過(guò)公式計(jì)算

2、出沖擊電流。至于電氣設(shè)備的選擇則是通過(guò)最大負(fù)荷電流和開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)；至于保護(hù)方面，主要是變壓器的保護(hù)，通過(guò)延時(shí)時(shí)間不同，來(lái)讓不同斷路器動(dòng)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 SUBSTATIONABSTRACT According to the analysis of raw data background and design requirements, the main content of the preliminar

3、y design of the 110 kV substation including: Try to choose the main electrical wiring scheme, then carries on the technical and economical comparison, and finally choose the most appropriate form of the main wiring. Through the economical section current method, choose the substation into line condu

4、ctor, which will pave for the subsequent three-phase short-circuit current calculation. According 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 line are ultimately to be protected.Th

5、rough the comprehensive analyse, the side into line of 110 kV is double power supply, while 35 kV and 10 kV busbar selection are single busbar wiring. Use standard per unit method to calculate the equivalent reactance after selecting wire, and to find out the per units short-circuit current value of

6、 short circuit instantaneous and after 4s through checking the power operation curve chart, and then convert them into actual value, calculate the shock current based on the formula. As for the selection of electrical equipment, which is through the choice of maximum load current and open circuit cu

7、rrent, 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 protection of transformer is mainly in protection, which protects further through the different delay time to make the different circu

8、it breaker action. KEY WORDS: main electrical wiring, three-phase short-circuit current, transformer, line protection, per unit專心-專注-專業(yè)目錄前言我國(guó)電力工業(yè)近年來(lái)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(jì)算機(jī)監(jiān)控的方向邁進(jìn),電力系統(tǒng)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了分級(jí)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)，努力做到安全高效遠(yuǎn)行。目前國(guó)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(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)動(dòng)及自動(dòng)化控制，而未來(lái)變電站的發(fā)展趨勢(shì)也是向著智能化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、

9、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。根據(jù)對(duì)原始資料和設(shè)計(jì)要求的分析，110kV變電站的設(shè)計(jì)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(jì)算、主要電氣設(shè)備的選擇及變壓器保護(hù)等。通過(guò)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(jì)方案；短路電流的計(jì)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(yàn)。通常三相短路產(chǎn)生的短路電流最大，在選取短路點(diǎn)之后，采用運(yùn)算曲線法完成三相短路電流的計(jì)算；在短路電流計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)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(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。重點(diǎn)對(duì)高壓斷路器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、電流互

10、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(huì)對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)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(jiǎn)介及分析1.1.1 原始資料簡(jiǎn)介1. 設(shè)計(jì)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(jí)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

11、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(shì)平坦，交通方便。其對(duì)應(yīng)如圖1-1所示：圖1-1 待建變電所示意圖1.1.2 原始資料分析所建變電所既然在城市近郊，說(shuō)明是向城市供電，城市中一級(jí)、二級(jí)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(jí)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(jí)負(fù)荷比較多，可以考慮用兩臺(tái)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1.2.1 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)

12、供電?？梢哉J(rèn)為該地區(qū)一、二級(jí)負(fù)荷較多，為了滿足供電可靠性，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器供電。1.2.2 變壓器容量的選擇變壓器容量選擇時(shí)需要注意的幾個(gè)問(wèn)題1：1. 變電站運(yùn)行需要消耗電能，故廠用電取為5%。2. 由于兩臺(tái)變壓器互為暗備用，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)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%。4. 由于所有負(fù)荷大多數(shù)情況下不會(huì)同時(shí)工作，故取同期系數(shù)為0.9。變壓器容量可按以下公式計(jì)算： (1-1) 通過(guò)綜合分析，110kV變電站變壓器應(yīng)采用兩臺(tái)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-

13、110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范選擇：SFSZ731500/110型號(hào)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(hào)額定容量（kVA）額定電壓（kV）連接組別高壓中壓低壓SFSZ731500/1103150011081.25%38.522.5%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100/100/100第2章 電氣主接線的設(shè)計(jì)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(duì)安全可靠至關(guān)重要。2.1.1 電氣主接線的基本要求電氣

14、主接線的基本要求如下2：(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(jì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和電氣設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)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(shí)還要考慮到擴(kuò)建的可能性。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要考慮從初期接線過(guò)渡到最終接線的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(shí)間最短的情況下，將來(lái)可順利完成過(guò)渡方案的實(shí)現(xiàn)，使改造的工作量最少。 2.2 母線制2.2.1 單母線接線單母

15、線接線的優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)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(shí)間較長(zhǎng)，若為母線自身?yè)p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2.2.2 單母線分段接線單母線分段的優(yōu)點(diǎn)3：先采用斷路器和隔離開(kāi)關(guān)把母線進(jìn)行分段，而后對(duì)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(huì)自動(dòng)切除故障，保證正常段母線不間斷供電。單母線分段接線的顯著的缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)發(fā)生故障或檢修時(shí)，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(shí)，架空線路會(huì)出現(xiàn)交叉跨越

16、現(xiàn)象，擴(kuò)建時(shí)須向兩個(gè)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2.2.3 雙母線接線雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)：供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便。雙母線接線的缺點(diǎn)3：1. 增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開(kāi)關(guān)。2. 當(dāng)母線故障或檢修時(shí)隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。2.2.4 橋形接線橋形接線分為內(nèi)橋和外橋兩種，其共同特點(diǎn)是在兩臺(tái)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4。橋形接線用于給一、二級(jí)負(fù)荷供電。內(nèi)橋接線適用于線路較長(zhǎng)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。

17、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(jì)方案的比較及選擇通過(guò)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)均為單母線接線方式。通過(guò)對(duì)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

18、線主要用于線路較長(zhǎng)，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(kāi)關(guān)數(shù)目多，連鎖機(jī)構(gòu)復(fù)雜，切換繁瑣，造價(jià)高，故電力系統(tǒng)不推薦采用雙母線。由于采用的是兩個(gè)變壓器，每個(gè)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(duì)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分段制。單母線分段制可靠性和靈活性更高，檢修時(shí)也不至于對(duì)全部負(fù)荷中斷供電，故在選擇時(shí)應(yīng)該優(yōu)先采用。另外，對(duì)于35kV側(cè)，若采用單母線接線

19、，配線出線回路不能超過(guò)3回，而已知出線是6回路，所以對(duì)于35KV側(cè)，僅能采用單母線分段接線。而對(duì)于10kV側(cè)，若采用單母線接線，配線回路不能超過(guò)5回，所以也只能采用單母線分段接線。通過(guò)對(duì)以上方案的分析，本設(shè)計(jì)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(jì)算3.1 概述3.1.1 短路類型短路故障分為對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路。三相短路是對(duì)稱短路，造成的危害最為嚴(yán)重，但發(fā)生的機(jī)會(huì)較少。其它的短路都是不對(duì)稱短路，其中單相短路發(fā)生的機(jī)會(huì)最多，約占短路總數(shù)中的70以上。所以在做短路計(jì)算時(shí)，選擇危害最嚴(yán)重的三相短路5。

20、3.1.2 短路計(jì)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(duì)三相短路短路電流進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算步驟6如下：1. 根據(jù)原始資料畫(huà)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(diǎn)。3. 計(jì)算各電氣元件的電抗標(biāo)幺值，同時(shí)畫(huà)出等效電路圖。4. 簡(jiǎn)化等效電路圖，求出各個(gè)電源對(duì)短路點(diǎn)的等效電抗標(biāo)幺值X*j。5. 根據(jù)電抗標(biāo)幺值X*j查運(yùn)算曲線表，求出不同時(shí)刻各短路點(diǎn)的短路電流。3.2 變電站電源進(jìn)線的選擇3.2.1 變電站容量補(bǔ)償后的初步估計(jì)變電所一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的視在功率為： (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

21、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(tái)變壓器均是雙回路供電，所以每一條線路的功率為： (3-5)3.2.2 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(shí)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(jì)算分別對(duì)變電所內(nèi)高（110kV）、中（35kV）、低（10kV）三個(gè)電壓母線進(jìn)行三相短路電流計(jì)算。短路電流計(jì)算時(shí)，忽略線路、變壓器電阻以及負(fù)荷的影響7。電力系統(tǒng)短路計(jì)算示意圖如圖3-1所示：圖3

22、-1 短路計(jì)算示意圖3.3.1 各元件電抗標(biāo)幺值的計(jì)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(jì)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：3.3.2 K1點(diǎn)（35kV母線）短路電流計(jì)算等值電路圖3-2化簡(jiǎn)為等值電路圖3-3所示：圖3-3 等值電路圖由等值電路圖3-3簡(jiǎn)化為等值電路圖3-4所示

23、：圖3-4 等值電路圖等值電路圖3-4簡(jiǎn)化成等值電路圖3-5所示：圖3-5 等值電路圖各個(gè)電源對(duì)K1短路點(diǎn)所產(chǎn)生的短路電流如下：1. 電源E1、E2供給的短路電流計(jì)算電抗： (3-14)查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（0s）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(jì)算電抗： (3-18)查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（0s）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： (3-21) 母線

24、K1點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果如表3-1所示：表3-1 35kV母線（K1點(diǎn)）短路電流計(jì)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)0.820.692.09E30.850.782.16總和1.671.474.253.3.3 K2點(diǎn)（10kV母線）短路電流計(jì)算由等值電路圖3-2化簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)化成等值電路圖3-8所示：圖3-8 等值電路圖各個(gè)電源對(duì)K2短路點(diǎn)所產(chǎn)生的短路電流如下：1. 電源E1、E2供給的短路電流計(jì)算電抗： (3-22)查汽輪發(fā)

25、電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（0s）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(jì)算電抗： (3-26)查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（0s）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： (3-27)4s短路電流有名值： (3-28)短路沖擊電流： (3-29)10kV母線（K2點(diǎn)）短路電流計(jì)算結(jié)果如表3-2所示：表3-2 10kV母線（K2點(diǎn)）短路電流計(jì)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.

26、631.55E30.610.631.55總和1.221.263.103.3.4 K3點(diǎn)（110kV母線）短路電流計(jì)算由等值電路圖3-2化簡(jiǎn)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(jiǎn)等值電路圖3-10所示：圖3-10 等值電路圖各個(gè)電源對(duì)K3短路點(diǎn)所產(chǎn)生的短路電流如下：1. 電源E1、E2供給的短路電流計(jì)算電抗： (3-30)查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，短路瞬間（0s）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： (3-32) 短路沖擊電流： (3-33)2. 電源E3供給的短路電流計(jì)算電抗： (3-34) 查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算

27、曲線，短路瞬間（0s）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： (3-35)4s短路電流有名值： (3-36)短路沖擊電流： (3-37) 110kV母線（K3點(diǎn)）短路電流計(jì)算結(jié)果如表3-3所示：表3-3 110kV母線（K3點(diǎn)）短路電流計(jì)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)0.860.712.19E30.890.712.27總和1.751.424.463.3.5 K4點(diǎn)（110kV母線）短路電流計(jì)算由等值電路圖3-2化簡(jiǎn)等值電路圖3-11所示：圖3-11 等值電路圖由于K4點(diǎn)短路化簡(jiǎn)后所得的等值電路圖與K3點(diǎn)短路

28、所得的等值電路圖相同，所以K4點(diǎn)短路所得的計(jì)算結(jié)果與K3點(diǎn)短路所得的計(jì)算結(jié)果也相同。110kV母線（K4點(diǎn)）短路電流計(jì)算結(jié)果如表3-4所示：表3-4 110kV母線（K4點(diǎn)）短路電流計(jì)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)0.860.712.19E30.890.712.27總和1.751.424.463.4 短路電流計(jì)算總結(jié)各個(gè)短路點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果匯總?cè)绫?-5所示：表3-5 各短路點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果匯總短路點(diǎn)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

29、.424.46K41.751.424.46 第4章 變電所電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)4.1 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)4.1.1 斷路器的選擇高壓短路器是供電設(shè)備中最重要的開(kāi)關(guān)器件之一。選擇時(shí)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(lái)選擇8如下：1. 按工作環(huán)境選擇因?yàn)樗x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(gè)不同的短路點(diǎn)的最大負(fù)載電流計(jì)算過(guò)程如下：(1) K1點(diǎn)的最大負(fù)載電流

30、： (4-3)(2) K2點(diǎn)的最大負(fù)載電流： (4-4) (3) K3點(diǎn)的最大負(fù)載電流： (4-5)(4) K4點(diǎn)的最大負(fù)載電流： (4-6) 各短路點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果如表4-1所示：表4-1 各短路點(diǎn)短路電流計(jì)算結(jié)果匯總短路點(diǎn)K1K2K3K4最大負(fù)載電流23312231951954.1.2 斷路器的校驗(yàn)短路器的校驗(yàn)，按照不同的方法校驗(yàn)結(jié)果不同。下面主要從動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定兩個(gè)方面進(jìn)行校驗(yàn)。1. 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)若要斷路器在通過(guò)最大短路電流時(shí)不損壞，需要滿足以下條件： (4-7)式中 斷路器的最大動(dòng)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)電流峰值。短路沖擊電流。 2. 熱穩(wěn)定的校驗(yàn)當(dāng)斷路器通過(guò)最大短路電流時(shí)，為使斷路器的最高溫升不超

31、過(guò)最高允許溫度，應(yīng)滿足 (4-8)式中 斷路器出廠的熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)電流。斷路器出廠的熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)電流所對(duì)應(yīng)的熱穩(wěn)定時(shí)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(shí)間。4.1.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有特殊的滅弧裝置。它既不能斷開(kāi)正常的負(fù)荷電流，更不能斷開(kāi)短路電流，其作用是為了保證電氣設(shè)備檢修時(shí)，可以提供明顯斷點(diǎn)。隔離開(kāi)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。4.1.4 隔離開(kāi)關(guān)的校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)并無(wú)切斷電流的要求，其校驗(yàn)也和斷路器相同，主要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗(yàn)9。各電壓側(cè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)結(jié)果如下：1. 35kV斷路器及隔離開(kāi)

32、關(guān)的選擇匯總?cè)绫?-2所示：表4-2 35kV斷路器和隔離開(kāi)關(guān)校驗(yàn)表項(xiàng)目計(jì)算數(shù)據(jù)斷路器隔離開(kāi)關(guān)合格與否額定電壓 35kV 35kV 35kV額定電流 233A 1250A 400A開(kāi)斷電流 1.67kA 16kA動(dòng)穩(wěn)定 4.25kA 40kA 52kA熱穩(wěn)定 2. 10kV斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇匯總?cè)绫?-3所示：表4-3 10kV斷路器和隔離開(kāi)關(guān)校驗(yàn)表項(xiàng)目計(jì)算數(shù)據(jù)斷路器隔離開(kāi)關(guān)合格與否額定電壓 10kV 10kV 10kV額定電流 1223A 1250A 2000A開(kāi)斷電流 1.22kA 25kA動(dòng)穩(wěn)定 3.10kA 63kA 85kA熱穩(wěn)定 3. 110kV斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇匯總?cè)绫?

33、-4所示：表4-4 110kV斷路器和隔離開(kāi)關(guān)校驗(yàn)表項(xiàng)目計(jì)算數(shù)據(jù)斷路器隔離開(kāi)關(guān)合格與否額定電壓 110kV 110kV 110kV額定電流 195A 2500A 2500A開(kāi)斷電流 1.75kA 40kA動(dòng)穩(wěn)定 4.46kA 100kA 100kA熱穩(wěn)定 4.2 電壓互感器的選擇4.2.1 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(gè)特點(diǎn)10：1. 電磁式電壓互感器相當(dāng)于一臺(tái)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(cè)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

34、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(shí)二次側(cè)相當(dāng)于空載（開(kāi)路）。電壓互感器有六個(gè)準(zhǔn)確級(jí)，從高到低依次是：0.2，0.5，1，3，3P，6P。各個(gè)級(jí)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(jí)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(gè)二次繞組，一個(gè)是基本的二次繞組，用于測(cè)量?jī)x表和繼電器；另一個(gè)為附加二次繞組或開(kāi)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)

35、和串級(jí)結(jié)構(gòu)。335kV電壓等級(jí)一般選擇普通結(jié)構(gòu)，110kV及以上電壓等級(jí)選擇串級(jí)結(jié)構(gòu)。4.2.2 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(diǎn)和用途，確定電壓互感器的結(jié)構(gòu)類型、接線方式和準(zhǔn)確級(jí)；確定額定電壓比；計(jì)算電壓互感器二次負(fù)荷，使其不超過(guò)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(hào)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(jí)1級(jí)3級(jí)JDJ35350.11502506001200表4-6 10KV 側(cè)電壓互感器的選擇型號(hào)額定電壓（V）二次額定容量（VA）最大容量（

36、VA）一次繞組二次繞組輔助繞組0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)JDJ10100.180150320640表4-7 110kV 側(cè)電壓互感器的選擇型號(hào)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(jí)1級(jí)3級(jí)JCC1100.1500100020004.3 電流互感器的選擇4.3.1 電流互感器的特點(diǎn)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(diǎn)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(guò)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(wú)關(guān)；而二次回路電流理想情況下僅取決

37、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0.5A),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(shí)，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(jí)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(jí)分為0.2、0.5、1.0、3、10、及保護(hù)級(jí)（B級(jí)）。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。4.3.2 電流互感器的選擇及校驗(yàn)1. 電流互感器的選擇

38、電流互感器在選擇時(shí)，首先要根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)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(jí)、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(jì)算二次回路連接導(dǎo)線的截面積；最后校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。電流互感器的一般選擇方法10：(1) 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(jí)的選擇：0.2級(jí)用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，重要發(fā)電機(jī)和變壓器回路及500kV重要回路；0.5級(jí)多用于一般的電能計(jì)量；1.0級(jí)用于功率表和電能表；一般測(cè)量可用3.0級(jí)；而一般繼電保護(hù)用的電流互感器選5P或10P級(jí)。(3) 額定電壓滿足： (4-10)式中 電流互

39、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(zhǎng)期電流略大一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)值。由于電流互感器的二次側(cè)電流也已經(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(jí)確定以后，能查出保證其準(zhǔn)確級(jí)的二次負(fù)荷，應(yīng)使： (4-11)式中 二次負(fù)載（測(cè)量?jī)x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(zhǎng)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)

40、式中 連接導(dǎo)線的電阻率，。 連接導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度，m。2. 電流互感器的校驗(yàn)(1) 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)應(yīng)滿足以下要求： (4-13)式中 電流互感器的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定倍數(shù)，可以查表得到。(2) 熱穩(wěn)定的校驗(yàn)應(yīng)滿足以下條件： (4-14)式中 短路電流在短路作用時(shí)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。4.3.3 各電壓側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)各電壓側(cè)電流互感器的選擇和校驗(yàn)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： (4-15)熱穩(wěn)定校驗(yàn)： (4-16) 經(jīng)校驗(yàn)可選。35kV側(cè)所選的電流

41、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(hào)額定電流比（A）級(jí)次組合準(zhǔn)確級(jí)次二次負(fù)荷（）1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)D級(jí)LCWD35300/50.5/D0.51.2365150D0.832. 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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： (4-17)熱穩(wěn)定校驗(yàn)： (4-18) 經(jīng)校驗(yàn)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(hào)額定電流比（A）級(jí)次組合準(zhǔn)確級(jí)次二次負(fù)荷（）1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)D級(jí)LBJ101500/50.5/D0.51.6509011

42、.6D3.23. 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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： (4-19)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：(4-20) 經(jīng)校驗(yàn)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 110kV 側(cè)電流互感器的選擇型號(hào)額定電流比（A）級(jí)次組合準(zhǔn)確級(jí)次二次負(fù)荷（）1s熱穩(wěn)定（kA）動(dòng)穩(wěn)定0.20.5135p10p電流（kA）倍數(shù)電流（kA）倍數(shù)VAVALCWD110300/5D1D175130D2D20.50.51.24.4 母線的選擇4.4.1 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(lái)的導(dǎo)體稱為母線11。它的作用是用來(lái)匯集、傳送和分配

43、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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。4.4.2 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(jià)格高，只在含有腐蝕性氣體的場(chǎng)合才采用。 b. 鋁母線：電阻率比銅高，加工方便，價(jià)格便宜，是常用的母線材料。c. 鋼母線：優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高，價(jià)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(jiǎn)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

44、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(shí)，一般均選用槽型母線。d. 圓形軟母線：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(shí)別交流相序和直流極性，同時(shí)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。4.4.3 母線的截面尺寸

45、選擇及短路穩(wěn)定性校驗(yàn)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(lái)選擇。因?yàn)榕潆娧b置的最大工作電流，總會(huì)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(duì)于傳輸量大，年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)高，長(zhǎng)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(yàn)(1) 短路熱穩(wěn)定性校驗(yàn)?zāi)妇€截面尺寸熱穩(wěn)定校驗(yàn)與載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)相同。(2) 母線截面尺寸的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)軟母線不需要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。硬母線要計(jì)算出承受沖擊電流時(shí)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)

46、力計(jì)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(zhǎng)度上的電動(dòng)力，與短路沖擊電流的平方成正比，。L跨距，支撐母線的兩個(gè)相鄰絕緣子的距離，。母線的相間距，。4.4.4 35kV、10kV、110kV側(cè)母線的選擇及校驗(yàn)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.

47、 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-

48、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35KV25325226510KV801013601480110KV2032042154.5 避雷器的選擇4.5.1 避雷器的特點(diǎn)雷電放電過(guò)程中，呈現(xiàn)出電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)及機(jī)械效應(yīng)對(duì)建筑物和電氣設(shè)備有很大的危害性，所以變電所必須裝有防雷保護(hù)裝置。避雷器實(shí)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(shí)，避雷器的電阻呈無(wú)限大狀態(tài)，不會(huì)對(duì)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(shí)，避雷器的電阻自動(dòng)變得很小，使巨大的雷電沖擊電流順利入地，此時(shí)避雷器兩端電壓（稱為殘壓）并不高，不會(huì)危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。沖擊大電流過(guò)后，在一小段時(shí)間內(nèi)，由線路正常工作電壓驅(qū)動(dòng)的電流（稱為工頻續(xù)流）也經(jīng)過(guò)避雷器入地。這時(shí)，避雷器自動(dòng)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。4.5.2 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(guò)允許值時(shí)，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(gè)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