220kV變電站初步設(shè)計(jì)

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目錄

第一部分說明書.........................................1

第1章主變壓器的選擇.........................................2

1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的確定......................................2

1.2主變壓器容量的確定......................................2

1.3主變壓器相數(shù)的確定......................................2

1.4繞組數(shù)的確定.............................................2

1.5繞組接線組別的確定.......................................3

1.6調(diào)壓方式的確定...........................................3

1.7冷卻方式的確定...........................................4

1.8主變壓器選擇結(jié)果.........................................5

1.9站用變的確定.............................................5

第2章主接線的選擇...........................................6

2.1對(duì)主接線的基本要求......................................6

2.2主接線的選擇............................................7

2.3電氣主接線簡(jiǎn)圖..........................................9

第3章短路電流計(jì)算...........................................9

3.1短路問題概述...........................................10

3.2短路電流計(jì)算的步驟.....................................12

3.3短路電流計(jì)算結(jié)果.......................................14

第4章電氣設(shè)備的選定........................................15

4.1選定及校驗(yàn)概述..........................................15

4.2母線的選擇.............................................19

4.3高壓斷路器的選擇.......................................26

4.4隔離開關(guān)的選擇.........................................29

4.5絕緣子及穿墻套管的選擇.................................30

4.6電壓互感器的選擇......................................34

4.7電流互感器的選擇......................................36

4.8熔斷器選定.............................................39

4.9避雷器選定.............................................41

4.10中性點(diǎn)保護(hù)裝置的選擇..................................42

4.11補(bǔ)償裝置的確定........................................43

第5章變壓器保護(hù)整定........................................44

5.1概述...................................................44

5.2繼電保護(hù)裝置基本要求...................................44

5.3變壓器瓦斯保護(hù).........................................45

5.4變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)...................................45

5.5復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)...............................48

5.6零序電流保護(hù)...........................................50

5.7過負(fù)荷保護(hù).............................................50

第6章防雷保護(hù)規(guī)劃..........................................51

6.1防雷規(guī)劃的概述..........................................51

6.2防雷保護(hù)設(shè)備的分類和適用范圍............................51

6.3防雷接地................................................51

6.4本變電站防雷保護(hù)規(guī)劃....................................52

第7章配電裝置的設(shè)計(jì)........................................52

7.1配電裝置概述............................................52

7.2屋內(nèi)配電裝置............................................54

7.3屋外配電裝置............................................55

第二部分計(jì)算書.....................................58

第8章變壓器容量計(jì)算........................................58

8.1主變壓器容量的計(jì)算......................................58

8.2站用變?nèi)萘康挠?jì)算........................................58

第9章短路電流計(jì)算..........................................59

9.1參數(shù)計(jì)算................................................59

9.2等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)............................................60

9.3計(jì)算三相對(duì)稱短路........................................61

9.4計(jì)算不對(duì)稱短路..........................................69

第10章電氣設(shè)備選擇..........................................77

10.1母線及出線選擇.........................................77

10.2高壓斷路器的選擇.......................................89

10.3隔離開關(guān)的選擇.........................................97

10.4絕緣子和穿墻套管的選擇................................104

10.5電壓互感器的選擇......................................106

10.6電流互感器的選擇......................................107

10.710kV高壓電壓互感器短路保護(hù)用高壓熔斷器...............115

10.8避雷器的選擇..........................................116

10.9中性點(diǎn)保護(hù)裝置的選擇..................................117

10.10補(bǔ)償裝置選擇.........................................120

第11章變壓器保護(hù)整定.......................................120

11.1變壓器瓦斯保護(hù)........................................120

11.2變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)....................................121

11.3復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)..............................125

11.4零序電流保護(hù)..........................................127

11.5過負(fù)荷保護(hù)............................................127

第一部分說明書

1

第1章主變壓器的選擇

1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的確定

為了保證供電的可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。

1.2主變壓器容量的確定

變電站主變壓器的容量一般按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并應(yīng)按

照其中一臺(tái)停用時(shí)其余變壓器能滿足變電站最大負(fù)荷Smax的60%?70%(35?

110KV變電站為60%,220?500KV變電站為70%)或全部重要負(fù)荷(當(dāng)I、II類

負(fù)荷超過上述比例時(shí))選擇，即

SN>(0.6?0.7)Smax/(n-1)

SN-Sjmap

smax：最大負(fù)荷容量

simap；全部重要負(fù)荷容量

經(jīng)計(jì)算得單臺(tái)主變?nèi)萘繛?50MVAo

1.3主變壓器相數(shù)的確定

在330KV及以下的變電站中，一般都選用三相變壓器。因?yàn)橐慌_(tái)三相式較同容量

的三臺(tái)單相式投資小、占地少、損耗小，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)較

方便。

1.4繞組數(shù)的確定

2

本變電站有三種電壓等級(jí)，故使用三繞組變壓器。

1.5繞組接線組別的確定

變壓器的繞組連接方式必須使得其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列

運(yùn)行。電力系統(tǒng)變壓器采用的繞組連接方式有星型"Y”和三角形“D”兩種。我

國(guó)電力變壓器的三相繞組所采用的連接方式為：110kV及以上電壓側(cè)均為“YN”，

即有中性點(diǎn)引出并直接接地；35kV作為高、中壓側(cè)時(shí)都可能采用“Y”，其中性

點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，作為低壓側(cè)時(shí)可能用“Y”或者“D"；35kV以下電

壓側(cè)（不含0.4kV及以下）一般為“D”，也有“Y”方式。

變壓器繞組接線組別（即各側(cè)繞組連接方式的組合），一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組同步

并列要求及限制三次諧波對(duì)電源的影響等因素。接線組別的一般情況是：

（1）6?500kV均有雙繞組變壓器，其接線組別為“Y,d11”或“YN,dll"、“YN,

yO”或“Y,ynO"。下標(biāo)0和11,分別表示該側(cè)的線電壓與前一側(cè)的線電壓相位

差0。和330。（下同）。組別“1,10”表示單相雙繞組變壓器，用在500KV系統(tǒng)。

（2）110~500kV均有三繞組變壓器，其接線組別為“YN,yO,dll"、“YN,ynO,dl

1”、“YN,ynO,yO"、“YN,dll-d11"（表示有兩個(gè)“D”接的低壓分裂繞組）及“Y

N,aO,dll”（表示高、中壓側(cè)為自耦方式）等。組別“I,aO,IO”表示單相三繞

組變壓器，用在500KV系統(tǒng)。

綜上所述，本設(shè)計(jì)采用連接組別為YN,ynO,dl1。

1.6調(diào)壓方式的確定

變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實(shí)現(xiàn)。

無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍只有10%（±2X2.5%）,且分接頭必

3

須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變壓器的分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá)30%,

且分接頭可在帶負(fù)荷的情況下調(diào)節(jié)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴，在下述情況下才用

較為合理：

（1）出力變化大，或發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)運(yùn)行的發(fā)電廠的主變壓器。

（2）具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器。

（3）電網(wǎng)電壓可能有較大變化的220kV及以上的降壓變壓器。

（4）電力潮流變化大和電壓偏移大的110kV變電所的主變壓器。

從負(fù)荷和變電站的作用來講，采用有載調(diào)壓方式。

1.7冷卻方式的確定

電力變壓器冷卻方式，隨其形式和容量不同而異，冷卻方式有以下幾種類型：

（1）自然風(fēng)冷卻。無風(fēng)扇，僅借助冷卻器（又稱散熱器）熱輻射和空氣自

然對(duì)流冷卻，額定容量在10000kVA及以下。

（2）強(qiáng)迫空氣冷卻。簡(jiǎn)稱風(fēng)冷卻，在冷卻器間加裝數(shù)臺(tái)電風(fēng)扇，使油迅速冷

卻，額定容量在8000kVA及以上。

（3）強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，并用風(fēng)扇對(duì)油管進(jìn)行冷

卻，額定容量在40000kVA及以上。

（4）強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，并用水對(duì)油管進(jìn)行冷卻，

額定容量在120000kVA及以上。由于銅管質(zhì)量不過關(guān)，國(guó)內(nèi)已很少應(yīng)用。

（5）強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。采用潛油泵將油壓入線圈之間、線餅之間和鐵

4

芯預(yù)先設(shè)計(jì)好的油道中進(jìn)行冷卻。

綜上所述，本變電站選用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。

1.8主變壓器選擇結(jié)果

具體參數(shù)見表1-1。

表1-1SFPSZ10—150000/220變壓器技術(shù)參數(shù)

額定容空載空載倒載容量阻抗電壓(%)

額定電壓(k連接臺(tái)

損耗電流損耗分配

型號(hào)量(k

V)組數(shù)

高-中高-低中-低

VA)(kW)(%)(kW)(%)

SFPSZ10—220±8X100

YN,yn

150000/1500001.25%/11700.957010012.422.88.42

22015/10.50,dll50

S:三相F：風(fēng)冷P：強(qiáng)迫循環(huán)S：三繞組Z：有載調(diào)壓10：設(shè)計(jì)序號(hào)10型

150000：額定容量為150000kVA220:一次側(cè)額定電壓220kV

1.9站用變的確定

1.9.1容量的確定

由低壓側(cè)引入，降壓至0.4KV,站用變?nèi)萘堪粗髯內(nèi)萘康?.2%?0.5%計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算得站用變?nèi)萘繛?00kVAo

1.9.2繞組的額定電壓

高壓10kV,低壓0.4kV。

5

1.9.3繞組相數(shù)

采用三相。

1.9.4繞組數(shù)

采用雙繞組變壓器。

1.9.5站用變臺(tái)數(shù)

為保證可靠性，站用變選擇兩臺(tái)，分別直接接在兩臺(tái)主變的低壓側(cè)，互為備用。

根據(jù)以上要求，選用SC/。-800/10干式變壓器，技術(shù)參數(shù)如下表所示。

表1-2SC5lo-800/l0干式變壓器技術(shù)參數(shù)

電壓組合

連接組空載損短路損空載電阻抗電

型號(hào)

標(biāo)號(hào)耗(kW)耗(kW)流(%)壓(%)

高壓低壓

10±2

SCBlo-800/l

X20.4Y,yn01.336.060.86

0

.5%

S:三相C：成型固體澆注式B：繞組導(dǎo)線為銅箔10：設(shè)計(jì)序號(hào)

800：額定容量為800kVA10：一次側(cè)額定電壓10kV

第2章主接線的選擇

2.1對(duì)主接線的基本要求

電氣主接線是發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接

方式和回路間的相互關(guān)系。所以，他的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配

6

電裝置的布置，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)

運(yùn)行起著決定的作用。

對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。

2.2主接線的選擇

2.2.1220kV與110kV側(cè)主接線的選擇

表2-1220KV與110kV側(cè)主接線方式對(duì)比表

方案方案一：?jiǎn)文妇€分段接線方案二：雙母線接線

1.重要用戶接于不同段母線，1.維修任意一條母線，全不斷電。

供電不間斷。2.維修母線方向隔離開關(guān)，這條回

2.維修母線和母線方向隔離開路停電。

可靠性

關(guān)，接于母線的用戶停電。停3.一條母線故障，短期停電。

電范圍減小。4.全部回路通過一臺(tái)斷路器和兩臺(tái)

3.一段母線故障，短期停電。隔離開關(guān)連于母線，可靠性更高。

1.母線可以并列運(yùn)行、分列運(yùn)行。

兩條母線實(shí)現(xiàn)并列和分列運(yùn)

靈活性2.實(shí)現(xiàn)一組母線工作，另一組母線

行。

備用運(yùn)行的方式。

所用隔離開關(guān)較多，配電裝置麻煩，

經(jīng)濟(jì)性采用的設(shè)備相對(duì)較少，投資小。

投資較多。

110?220KV配電裝置，出線回110-220KV配電裝置，出線回路為

適用范圍

路為3?4回。5回及5回以上。

由于本變電站為地區(qū)性降壓變電站，需要保證供電的可靠性。方案二的可靠

7

性和靈活性都比方案一好，旦220kV與HOkV側(cè)回路均為6回，所以22OKV與

11OkV側(cè)均選擇雙母線接線。

2.2.21OKV側(cè)主接線選擇

表2-21OKV側(cè)主接線方式對(duì)比表

方案方案一：?jiǎn)文妇€分段接線方案二：?jiǎn)文妇€接線

1.重要用戶接于不同段

母線，供電不間斷。1.維修線路方向斷路器，

2.維修母線和母線方向這條線路停電。

可靠性隔離開關(guān)，接于母線的用2.維修母線或母線方向

戶停電，停電范圍小。隔離開關(guān)，全停電。

3.一段母線故障，短期停3母線故障，全部停電。

電。

母線分列運(yùn)行時(shí)，任一段

母線不能往外送電，都會(huì)

靈活性只有一種運(yùn)行方式。

造成這一段母線上的所

有回路斷電。

采用的設(shè)備相對(duì)較多，投設(shè)備相對(duì)來說較少，設(shè)備

經(jīng)濟(jì)性

資較多。費(fèi)用少一些。

6-10KV配電裝置，出線6-10KV配電裝置，出線

適用范圍

回路為6回及以上。回路不超過5回。

由于1OKV出線有4回，并有兩回站用變，該電壓等級(jí)較為重要，單母線接

線可靠性和靈活性較低，故選用單母線分段接線方式。

8

2.2.3方案確定

表2-3主接線方案確定

電壓等級(jí)220kVllOkV10kV主變臺(tái)數(shù)

方案雙母線接線雙母線接線單母線分段接線2

2.3電氣主接線簡(jiǎn)圖

圖2-1

220kV

llOkV

第3章短路電流計(jì)算

9

3.1短路問題概述

3.1.1短路的定義

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，其中大多數(shù)是短路故障。所謂

短路，是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行以外的相與相或相與地(或中性線)之間的連接。

三相系統(tǒng)中短路的基本類型有三相短路、單相短路接地、兩相短路、兩相短

路接地。示意圖見表3-1。

電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，單相短路接地占大多數(shù)。三相短路時(shí)三相回路依

舊是對(duì)稱的，故稱為對(duì)稱短路；其他幾種短路均為不對(duì)稱短路。

表3T短路類型示意圖

短路類型示意圖符號(hào)

三相短路/⑶

兩相短路L~J「⑵

\

單相短路接地L/⑴

///////T///////////

兩相短路接地/(LD

///

3.1.2短路的危害"—

(1)短路電流值大大增加。

10

（2）其熱效應(yīng)會(huì)引起導(dǎo)體或其絕緣的損壞。

（3）導(dǎo)體會(huì)受到很大的電動(dòng)力沖擊。

（4）引起電網(wǎng)中電壓降低。

（5）導(dǎo)致大面積停電。

3.1.3減小短路危害的措施

（1）加裝限流電抗器。

（2）安裝重合閘。

（3）合理設(shè)計(jì)主接線。

3.1.4短路計(jì)算的目的

（1）電氣主接線的比較與選擇依據(jù)。

（2）選擇斷路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。

（3）為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試提供依據(jù)。

（4）評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。

（5）分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響。

3.1.5短路計(jì)算的方法

（1）實(shí)用計(jì)算法

（2）運(yùn)算曲線法

（3）復(fù)合序網(wǎng)法

（4）正序增廣網(wǎng)絡(luò)法

11

3.2短路電流計(jì)算的步驟

3.2.1短路點(diǎn)的選擇

為了保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，正確的選擇短路點(diǎn)能使我們得出正確的短路

電流計(jì)算結(jié)果，通常選取幾個(gè)具有代表性的短路點(diǎn)，說明系統(tǒng)的整體短路水平。

本次分別選擇220kV母線、11OkV母線和10kV母線進(jìn)行短路計(jì)算。

3.2.2三相短路電流計(jì)算步驟

（1）選取合適的容量基準(zhǔn)值、電壓基準(zhǔn)值。

（2）畫出系統(tǒng)的等值電路圖，選擇合適的短路點(diǎn)。

（3）計(jì)算各個(gè)元件以及線路的電抗標(biāo)幺值。

（4）化簡(jiǎn)短路的網(wǎng)絡(luò)，求出系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗，然后根據(jù)公式求出

對(duì)應(yīng)的計(jì)算電抗。

（6）把各個(gè)電源對(duì)短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值按照=/；x￡而化為有名

值，然后求總的短路電流有名值。

3.2.3不對(duì)稱短路電流計(jì)算步驟

（1）繪制正序、負(fù)序、零序等值電路圖。

（2）化簡(jiǎn)各序等值電路，求出正序、負(fù)序、零序電抗值。

（3）按照表3-2求出ZA并根據(jù)/=⑴=——求短路電流正序分量標(biāo)幺值。

八Xf⑴+ZA

（4）根據(jù)表3-2求短路電流標(biāo)幺值。

（5）根據(jù)匕=//最計(jì)算短路電流有名值。

12

表3-2各種短路情況Z△及M的取值

短路種類Z&M

三相短路01

單相短路Z"+Zgo3

兩相短路ZE2后

Z"xZ^o0「Z￡2XZEO

兩相接地短路

Z"+ZyoJ(Zgz+Zxo)

表3-3運(yùn)算曲線表

汽輪機(jī)運(yùn)算曲線（一）X、=0.12-0.50

13

汽輪機(jī)運(yùn)算

曲線（二）Xj??=0.12?0.50曲線（三）X..-=0.50~3.45

汽輪機(jī)運(yùn)算

曲線（四）X4=0.50?3.45

3.3短路電流計(jì)算結(jié)果

表3-4三相短路電流計(jì)算結(jié)果（kA）

短路電流沖擊電流

220kVHOkVlOkV220kVHOkVlOkV

os7.68736.758930.003219.568717.205476.3757

0.08S7.3176.661529.789718.62616.957475.8322

0.16S7.05386.486129.149317.95616.510974.202

2S6.52766.914930.216616.616617.602576.9189

14

4S6.50817.304230.216616.566918.594776.9189

表3-5不對(duì)稱短路電流計(jì)算結(jié)果(kA)

220kV110kV10kV

單相短路接地8.68598.88570

兩相相間短路6.45085.789425.2755

兩相接地短路8.21388.500725.2755

第4章電氣設(shè)備的選定

4.1選定及校驗(yàn)概述

4.1.1依據(jù)正常工作條件選定

(1)按額定電壓選擇

UNNUNS

式中：

班一所選設(shè)備的額定電壓，kV

UNS一系統(tǒng)的額定電壓，kV

(2)按額定電流選擇

電器設(shè)備的額定電流兒是指在額定環(huán)境條件(環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝

條件等)下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。

15

我國(guó)規(guī)定的一般額定環(huán)境條件：額定溫度。N，裸導(dǎo)體和電纜即為25C,斷

路器、隔離開關(guān)、穿墻套管、電流互感器、電抗器等。N為40℃;無光照；海拔

不超過lOOOmo

若實(shí)際環(huán)境條件不同于額定條件，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流應(yīng)修正：

/山=K〕N?^max

式中：

K——綜合修正系數(shù)；

Imax一一電氣設(shè)備所在回路的最大工作電流。

對(duì)于裸導(dǎo)體和電纜：

K=I%-6

-25

對(duì)于電器：

40r<0<60W，K=1一（。-40）X0.018；

0。工”40。時(shí)，/<=14-（40-0）x0.05；

”（TC時(shí)，K=1.2;

0——實(shí)際環(huán)境溫度，V；

eal一一裸導(dǎo)體或電纜芯正常最高允許溫度，c；

（3）確定電氣設(shè)備的類型

①按照電氣設(shè)備的使用位置,運(yùn)行條件,檢修要求等,確定設(shè)備元件的類型，

例如戶內(nèi)電器和戶外電器。

②考慮電氣元件實(shí)際工作環(huán)境是否惡劣，如海拔過高，溫度過低，鹽度過大

16

等，選取合適的設(shè)備或采取合適的方法，避免設(shè)備使用壽命過短。

4.1.2依據(jù)短路情況校驗(yàn)

(1)確定短路電流所需條件

需要讓所有的電氣設(shè)備都具有可靠，合理等必要條件，延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。

短路電流所需條件按照下述要求確定。

①主變?nèi)萘康倪x取需要考慮到5至10年后的發(fā)展情況。

②按照產(chǎn)生最大短路電流的接線形式計(jì)算。

③通常情況下依靠三相短路電流驗(yàn)證電氣元件的熱、動(dòng)穩(wěn)定是否符合要求,

不過出現(xiàn)中性點(diǎn)直接接地的情況，或許會(huì)引起接地短路電流比三相短路電流還要

大，這時(shí)要求依據(jù)其中的最大值來檢驗(yàn)設(shè)備的熱、動(dòng)穩(wěn)定等是否符合要求。

④短路點(diǎn)選擇短路電流大的點(diǎn)。

(2)確定短路時(shí)間

①判定熱穩(wěn)定的短路時(shí)間依據(jù)下式計(jì)算，根據(jù)或求出熱效應(yīng)以。判斷熱穩(wěn)定

是否符合要求。

tk=tpr+tab=?pr+(Gn+1a)

式中：

tpr—后備保護(hù)時(shí)間，S

tab一斷路器全開斷時(shí)間，S

場(chǎng)—斷路器固有分閘時(shí)間，s

%一斷路器開斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，S

17

②校驗(yàn)開斷條件的短路時(shí)間tbr，按照下式確定。

式中：tprl一主保護(hù)時(shí)限，S

(3)檢驗(yàn)熱穩(wěn)定條件

①設(shè)備由短路熱效應(yīng)產(chǎn)生的溫度不能大于其規(guī)定值。

②導(dǎo)體及電力電纜熱穩(wěn)定符合要求，需滿足

2

s>Smin(mm)

式中：S—導(dǎo)體額定截面積，mm2

Smi"—導(dǎo)體符合熱穩(wěn)定需要的截面積最小值，mm2

③設(shè)備熱穩(wěn)定符合要求，需滿足

1豈NQk[(")2冏

式中：人一熱穩(wěn)定電流，kA

t一熱穩(wěn)定電流對(duì)應(yīng)的時(shí)間，S

Qk一短路電流造成的熱效應(yīng)，("尸's

(4)檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定條件

①硬母線符合動(dòng)穩(wěn)定要求，需滿足

^al—^max(P。)

式中：dd—導(dǎo)體允許最大應(yīng)力，Pa

%以一導(dǎo)體符合動(dòng)穩(wěn)定要求的作用力最高值，Pa

18

②設(shè)備符合動(dòng)穩(wěn)定要求，需滿足

，es-，sli(kA)

式中：餐一設(shè)備額定動(dòng)穩(wěn)定電流幅值，kA

iSh一計(jì)算沖擊電流，kA

③以下幾種特殊情況下不需要校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。

1)用熔斷器保護(hù)的電器，支柱絕緣子都不需要校驗(yàn)熱穩(wěn)定。

2)用限流熔斷器保護(hù)的設(shè)備，電纜不需要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。

3)裸導(dǎo)體和電器如果所在的回路裝設(shè)了電流互感器，熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定就不

必在進(jìn)行校驗(yàn)了。

4.2母線的選擇

4.2.1確定母線及校驗(yàn)

(1)選擇母線的布置方式，材料和橫截面的形狀。

①導(dǎo)體材質(zhì)

一般都選用鋁母線，個(gè)別情況下選用銅母線比如狹隘的變壓器，發(fā)電機(jī)出口

處，不適合用鋁但適合用銅。

②截面形狀

根據(jù)不同的電壓等級(jí)和電流大小，使用環(huán)境根據(jù)不同條件選擇母線截面。

③布置方式

LGJ和管型導(dǎo)體三相使用水平布置形式，矩形和雙槽型鋁導(dǎo)體三相使用水平

或垂直分布，需依據(jù)現(xiàn)實(shí)條件確定布置形式。

19

(2)確定母線的截面積

母線截面按兩種方法進(jìn)行選擇，如果主母線長(zhǎng)度小于20m,就用最大持續(xù)工

作電流選擇。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇某一合理的截面積時(shí)使其年運(yùn)行最低費(fèi)用最低,

年計(jì)算費(fèi)用也最低。此截面稱經(jīng)濟(jì)截面。

①依據(jù)持續(xù)最大工作電流確定

lai-K】N—/jnax(A)

K=0.149J%]-8

②依據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度確定

行竿⑷

式中：)一經(jīng)濟(jì)電流密度，查表選取。

選擇與Sj相近的標(biāo)準(zhǔn)截面積，可偏大或偏小選擇。

(3)電暈電壓的效驗(yàn)

導(dǎo)體的電暈效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生許多不利影響引起電能的損耗產(chǎn)生噪音影響環(huán)境，干

擾無線傳播，產(chǎn)生臭氧腐蝕金屬。使空氣電離，降低空氣絕緣強(qiáng)度引發(fā)絕緣子閃

絡(luò)，過電壓時(shí)容易被擊穿。在處于63kV及以下的電壓等級(jí)中，電壓較低不會(huì)出

現(xiàn)全畫電暈，于是就不需要進(jìn)行校驗(yàn)。要求裸導(dǎo)體的臨界電暈電壓大于最高的工

作電壓即

U”>Uj71ax(kV)

(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn)

Smin=(mm2)

20

2

式中：Smn?—符合熱穩(wěn)定的最小截面積，mm

c一熱穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)直線插值法或者公式求出。

《一集膚效應(yīng)系數(shù)，此設(shè)計(jì)軟導(dǎo)體取1,硬導(dǎo)體根據(jù)布置方式的不同選取不

同的值。

……（銅居

式中：心一持續(xù)工作電流/max時(shí)的溫度，℃

。一實(shí)際環(huán)境溫度，。C

最高允許溫度，通常取值為7（TC

Q一母線對(duì)應(yīng)于0的允許電流，A

利用公式法求C

式中：K'一鋁為149,銅為248

T一鋁為245℃,銅為235℃

%一短路時(shí)導(dǎo)體最高允許溫度，鋁導(dǎo)體為200C,銅導(dǎo)體為300c

當(dāng)時(shí)，滿足熱穩(wěn)定；當(dāng)SWSm譏時(shí)，熱穩(wěn)定不滿足。

（5）硬母線的共振校驗(yàn)

檢驗(yàn)?zāi)妇€共振有兩種辦法

①絕緣子跨距已知，按下式計(jì)算月。如果/1Al604z,則取6=1,如果人工

21

160Hz,則根據(jù)相應(yīng)曲線取值。

式中：為一頻率系數(shù)，一般選擇多等跨簡(jiǎn)支，取值為3.65

fi一—節(jié)固有頻率，Hz

L—絕緣子跨距，m

E一彈性模量，鋁為7x1010Pa,銅為11.28x1010Pa

J一截面二次矩，m4

m一單位長(zhǎng)度導(dǎo)體質(zhì)量，kg/m,按下式計(jì)算：

m=nhbpw(kg/m)

式中：Pw-密度，鋁導(dǎo)體值為2700的/爪4

②如果不知道絕緣子跨距，月取值160Hz,這樣/?=1,只需計(jì)算出不造成共

振的絕緣子跨距最大值Lmax。選取絕緣子跨距值比Lmax小，就不會(huì)造成共振。

（6）硬母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

如果每相有兩條或更多導(dǎo)體時(shí)，母線會(huì)有沖擊電流流過時(shí)，導(dǎo)體的橫截面會(huì)

受到兩股力的作用相間應(yīng)力和條件應(yīng)力。設(shè)相間應(yīng)力和條件應(yīng)力最大應(yīng)力為

°max=TjT-+而-=/八+4(Pa)

式中:

22

Mp八一導(dǎo)體所受到的相間最大彎矩，N-m

Mo一導(dǎo)體所受到的條間最大彎矩，N-m

%八一按下表不同布置方式的公式計(jì)算，m3

明一按下式計(jì)算

hb2_

%=—(m3)

o

表4-1相異放置方法下%八計(jì)算公式

條數(shù)123

水平放置導(dǎo)體豎放b2h/61.44b2h3.3b2h

水平放置導(dǎo)體平方

b2h/6b2h/3b2h/2

垂直放置導(dǎo)體豎放

計(jì)算后的Omax滿足0'al^max＞則動(dòng)穩(wěn)定符合要求。

導(dǎo)體正常工作的作用力最大值為「取值根據(jù)下表

表4~2導(dǎo)體正常工作的作用力最大值。出

材料導(dǎo)體正常工作的作用力最大值為i(Pa)

鋁導(dǎo)體70x106

銅導(dǎo)體140x106

(7)計(jì)算矩形導(dǎo)體所受電動(dòng)力

①每相單條

23

..fph〃

Mph=(N-m)

1,

0.173/W1)

加-=a城

式中：左九一導(dǎo)體上所受相間電動(dòng)力，Nlm

L一緣子間跨距，m

導(dǎo)體所受的相間作用力最大值為

=Mpn=Wt

^max-Oph

要符合動(dòng)穩(wěn)定要求可以直接令與九=心,，算出符合動(dòng)穩(wěn)定要求的絕緣子跨距

最高值。

_00加%九

^max=-----7----(m)

[Jph

最后選擇的絕緣子跨距比最大絕緣子計(jì)算跨距要小，則滿足動(dòng)穩(wěn)定所要求條

件。

②每相多條

a.相間作用力按照上述方法計(jì)算

b.條間作用力%的計(jì)算根據(jù)下述方法

fb^b2、

Mb=—jy-(N'm)

式中：片一單位長(zhǎng)度導(dǎo)體上所受到的條間電動(dòng)力，N/m

兒一襯墊跨距(相鄰兩襯墊間的距離)，m

當(dāng)每相2條時(shí)：6=0.025x/sJKi2(N/m)

當(dāng)每相3條時(shí)：3=0.008X儲(chǔ)2(跖2+Ki3)(N/m)

24

K12及Ki3按矩形截面形狀系數(shù)曲線（表4-3）取值。

a+b

Mb運(yùn)

2b2h(Pa)

計(jì)算符合動(dòng)穩(wěn)定要求所允許的襯墊跨距最大值需要令。b=^al~

，計(jì)算得

ri2九（』2一Oph

Lbmax=b-----------------（m）

Nfb

計(jì)算臨界跨距：

符合公式Lb<〃max<Lcr，則符合動(dòng)穩(wěn)定要求。

4.2.2各側(cè)導(dǎo)體選定結(jié)果

表4-4各側(cè)導(dǎo)體選定結(jié)果

25

標(biāo)稱截面長(zhǎng)期允許載流量(A)

型號(hào)位置

(mm2)+70℃+80℃

LGJ-400

220kV側(cè)母線400879882

/35

LGJ-800

llOkV側(cè)母線80014101396

/70

LGJ-300

220kV側(cè)出線300747753

/20

LGJ-150

HOkV側(cè)出線150469478

/20

LGJ-630

10kV側(cè)出線63011871182

/45

尺寸hXb每相條載流量

布置方式Ks

矩形導(dǎo)體10kV側(cè)母線(mmXmm)數(shù)(A)

80X102平放21851.3

L：鋁導(dǎo)體G：鋼芯J：絞線

4.3高壓斷路器的選擇

4.3.1確定斷路器及校驗(yàn)

(1)種類和形式的選擇

llOkV及以上選用六氟化硫斷路器，35kV可選用真空和六氟化硫斷路器,

10kV使用真空及六氟化硫斷路器。

(2)確定額定電壓

26

UN之UNS

(3)確定額定電流

lai=K【N?AnaxH)

(4)判斷開斷能力

】NbrNIk*I”(kA)

(5)判斷關(guān)合能力

INel3"九(k/)

(6)判斷熱穩(wěn)定

22

Itt>Qk[(kA)-S]

(7)判斷動(dòng)穩(wěn)定

，es-

4.3.2高壓斷路器選擇結(jié)果

表4-5主變與220kV側(cè)母線間斷路器、母聯(lián)斷路器及出線斷路器

動(dòng)穩(wěn)定電流

額定額定開額定關(guān)合熱穩(wěn)定固有分

額定工作

型號(hào)電流(峰

電流斷電流電流(峰值，kA閘時(shí)間

電壓(kV)

(A)(kA)值，kA)(kA))(s)

LW-22022016004010040(3s)1000.04

表4-6主變與11OkV側(cè)母線間斷路器、母聯(lián)斷路器及出線斷路器

27

額定額定開額定關(guān)合熱穩(wěn)定固有分

額定工作動(dòng)穩(wěn)定電流

型號(hào)電流(峰

電流斷電流電流閘時(shí)間

電壓(kV)(峰值，kA)

(A)(kA)值，kA)(kA)(s)

LWU-131.5(3

110160031.580800.04

10s)

L；六氟化硫斷路器W：戶外220/110：電壓等級(jí)

表4-7主變與1OkV側(cè)母線間斷路器及分段斷路器

額定額定開額定關(guān)合熱穩(wěn)定固有分

額定工作動(dòng)穩(wěn)定電流

型號(hào)電流(峰

電流斷電流電流閘時(shí)間

電壓(kV)(峰值，kA)

(A)(kA)值，kA)(kA)(s)

ZN12-131.5(4

10125031.580800.065

0s)

表4-81OkV側(cè)出線斷路器

額定額定開額定關(guān)合熱穩(wěn)定固有分

額定工作動(dòng)穩(wěn)定電流

型號(hào)電流(峰

電流斷電流電流閘時(shí)間

電壓(kV)(峰值，kA)

(A)(kA)值，kA)(kA)(s)

ZN12-31.5(4

10125031.580