毕业设计（论文）-220 60KV降压变电所设计.doc

沈阳工程学院毕业设计引 言电气工程及其自动化专业的毕业设计是培养学生综合运用大学所学理论知识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。本设计是根据毕业设计的要求，针对220/60KV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是一次变电所电气部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式，同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式的确定及所选设备的型号绘制变电所的断面图、平面图、和主接线图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护，并绘制屋外高压配电装置的防雷保护图。本设计的所有图纸都是计算机绘制而成，最后按照要求进行毕业设计成品打印。论文包括毕业设计说明书和毕业设计计算书两部分，并附有四张设计图纸（电气主接线图一张、 变电所断面图两张、平面布置图一张、防雷保护图一张），可为以后的设计做些参考，同时能够比较直观的反映本设计变电所的整体全貌。第一部分 说明书第一章 主变压器的选择在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压、进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发与节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。1.1主变容量选择的有关规定及原则A、主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ16185有关规定和审批的电力规划设计决定进行。B、主变台数的确定：为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变压器 ，但一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装台2-4主变。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一及负荷或为变电所全部负荷的60%-75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。C、变压器形式的选择：1) 变压器一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220KV的变电所中，可采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%时，可不装设备用相。2) 系统有调压要求时，应采用有载调压变压器，对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内可回收。3) 两个中性点直接接地系统连接的变压器，除降压负荷较大或与高、中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。4）具有三种电压的变电所，例如220kv，110kv，35kv一般采用三绕组变压器。D、主变容量的确定1）为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并以曲线得出的变电所的年、日最高负荷和平均负荷。2）主变容量的确定:凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内应保证用户的一级和二级负荷。即满足SN0.7PZMAX。(PZMAX为综合最大负荷)3）应根据电力系统510年的发展规划进行选择。E、变压器的冷却方式： 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷。F、主变压器绕组的连接方式：变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和，高、中、低三侧绕组组合要根据工程具体情况确定。1.2 本设计主变压器的选择根据以上主变选择的一般原则，选择本变电所的主变压器：1、 本变电所为地方一次变电所，可以选择两台主变。2、 因本地区交通方便，所以选择三相变压器。3、 因为新建变电所，而且低压负荷较大，所以选择有载调压变压器。4、 容量的确定：P=118000+11000+4000+18700+10000+6800+8000=176500kwSm=ko(1+线损)P/ COS =0.95(1+5%)176500/0.95 =185325KVA主变的额定容量为：Se=0.7Sm=0.7*185325=129727.5KVA总安装容量为259455KVA根据以上计算可选择两台型号为SFPZ7-180000/220的有载调压变压器。其参数如下： 型号：SFPZ7-180000/220 额定容量(KVA)：180000 电压组合(KV)：高压 22081.5% 低压 69 联结组别号：YN,d11 阻抗电压%：14 空载电流%：0.7 空载损耗(kw): 169 负载损耗(kw): 520 冷却方式：强迫油循环风冷1.3所用变选择根据所用电压及容量可以选择型号为S7-630/0.4的变压器。其参数如下：额定容量(KVA)：630电压组合(KV)：高压 6322.5% 低压 0.4联结组别号：Y,yn0阻抗电压%：6.5空载电流%：2.0空载损耗(kw):2.0冷却方式：自然冷却 第二章 电气主接线选择 2.1 概述电气主接线是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电所本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。2.2 主接线的设计原则及基本要求2.2.1 主接线的设计原则根据220-500KV变电所设计技术规程SDJ288规定，变电所电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定，满足运行可靠性，简单灵活，操作方便，节约投资等要求。1） 变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素，变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于他们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的技术要求也不同。2） 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据5-10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。3） 考虑负荷的重要性分布和出线回数多少对主界线的影响对一级负荷必须布两个独立的电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电，三级负荷一般只需一个电源供电。4） 考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，基于传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高，而容量小的变电所，其传输容量小，对住接线的可靠性、灵活性要求低。5） 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增，设备检修，故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如：当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时，允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。2.2.2主接线设计的基本要求 2.2.2.1 可靠性1) 研究主接线可靠性应注意的问题：a、 应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析；b、 主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性的综合；c、 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度，采用可靠性能高的电气设备可以简化接线。2) 可靠性的具体要求：a、 断路器检修时，不影响对系统的供电；b、 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电；c、 尽量避免全部停运的可能性。2.2.2.2 灵活性满足运行、检修要求和扩建要求。2.2.2.3 经济性:主要是指投资省，占地面积小，能量损失小。2.3 电气主接线的选择2.3.1主接线的预定方案本变电所电压等级为220KV/60KV，220KV侧进线为4回； 60KV侧出线为14回。根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，初步拟定两种主接线方案。2.3.2 220KV千伏侧接线方式的选择与论证220KV侧拟采用双母线接线和单母线分段带旁路母线接线。双母线接线接线简图见图2-1；单母线分段带旁路母线接线简图见图2-2。两种接线的比较如下：双母线接线：单断路器的双母线接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关，连接到两组母线上，电源和出线可均匀地分布在两组母线上，普遍适用于6220KV电压等级的配电装置中，此接线有以下几个优点：（1）可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。（2）检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。（3）一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。（6）、便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。单断路器的双母线接线的缺点：（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。（5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。 单母线分段带旁路母线:单母线分段带旁路母线的优点为：（1）接线简单、清晰、操作方便、采用设备少、便于扩建和采用成套配电装置。（2）用断路器把母线分段后，对重要负责用户可以从不同的母线段引出两个回路，有两个电源，具有供电可靠性。（3）检修任一回路断路器时不中断对用户的供电。单母线分段带旁路母线的缺点为：接线不够灵活。当母线与母线刀闸故障或检修时，将造成一段母线停电。（1）配电装置复杂，运行操作复杂。（2）分段断路器用作旁路开关时，两段母线并列运行。但当其一段母线故障时，整套配电装置停止工作，在拉开分段刀闸时恢复无故障母线工作。（3）断路器与刀闸间的闭锁复杂。图 2-1 双母线接线 图 2-2 单母分段带旁路接线根据电力工程设计手册的要求，主接线应满足可靠性、灵活性，并在此基础上考虑做到经济合理。（1）可靠性。本变电所用户较多，负荷容量较大， 要求供电可靠性较高。当采用可靠性高的六氟化硫断路器时，选择双母线接线就可以满足可靠性的要求。（2）灵活性。采用双母线接线，各个电源和回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，可以灵活地适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要。（3）经济性。单母线分段带旁路接线比双母线接线少用了断路器以及隔离开关，投资相对减少，配电装置的占地面积也大大减少，但可靠性有所降低。根据220-500KV变电所设计技术规程SDJ288规定， 220KV配电装置出线回数在四回及以上时，宜采用双母线或其他接线。本变电所220KV配电装置出线回数为4回，主要从可靠性和灵活性考虑可以采用双母线接线方式。综合以上分析，本变电所220KV侧选用双母线接线方式。2.3.3 60KV侧接线方式的选择与论证60KV侧采用双母线接线和双母线带旁路接线。接线简图见图2-3和图2-4。两种接线的比较如下：双母线接线：双母线接线的特点在220KV侧接线方式选择论证中已详细说明，此处不再缀述。双母线带旁路接线：除了具有双母线接线的优点外，双母线带旁路接线方式还具有许多其它的优点：当进出线检修时，可由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电。但当设置了专用旁路断路器后，设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加。 图 2-3 双母线接线 图2-4 双母线带旁路接线根据220-500KV变电所设计技术规程SDJ288规定，3560KV配电装置当出线回数为47回时，宜采用单母线接线；当出线回数为8回及以上时，宜采用双母线接线。本变电所60出线为14回，且均为重要负荷，应主要侧重于可靠性和灵活性。综合以上分析，本变电所60KV侧选用双母线带旁路接线方式。第三章 短路电流计算3.1短路电流计算的目的1.电气主接线比较；2.选择导体和电器；3.确定中性点接地方式；4.计算软导体的短路摇摆；5.确定分裂导线间隔棒的距离；6.验算接地装置的接触电压、跨步电压；7.选择继电保护装置和进出整定计算。3.2电力系统短路电流计算方法3.2.1基本假定短路电流实用计算中，可采用下列假设和原则：1.正常工作时，三相系统对称运行；2.所用电源的电动势相位角相同；3.系统中的同步和异步电动机均为理想电机；4.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电压大小发生变化；5.电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中5%负荷接在高压母线上，5%负荷接在系统侧；6.同步电机都具有自动调整励磁装置；7.短路发生在短路电流为最大值的瞬间；8.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流；9.除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；10.元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。11.输电线路的电容略去不计；12.用概率统计法制定短路电流运算曲线。3.2.2一般规定1验算导体和电器动、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3选择导体和电器时，对不带电抗器回路的短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点。对带电抗器的610KV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。4导体和电器动、热稳定以及电器的开断电流一般按两相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统中的单项或两相接地短路较三相短路严重时，应按最严重的情况计算。3.2.3电路元件参数的计算高压短路电流的计算一般只计及各元件的电抗，采用标幺值。标幺值为各电路元件有名值与基准值之比。标么值法：取基准容量SB100MVA，基准电压UBUav计算用公式：线路电抗：XL*XL *( SB/ )变压器电抗：X*UK%/100*(SB /Se)短路电流周期分量有效值：IK*1/X* 短路电流冲击值：icj2.55IK标么值转为有名值：IKI K*SB/UBU*=U/Uj S*=S/Sj I*=I/Ij X*=X/Xj=XSj/Uj3.2.4网络变换如下图：1/Y变换X1=X13X12/（X13+X12+X23）X2=X12X23/（X12+X13+X23）X3=X13X23/（X13+X12+X23）2Y/变换X12=X1+X2+X1X2/X3X13=X1+X3+X1X3/X2X23=X2+X3+X2X3/X13.2.5等值电源的计算1按个别变化变换计算当网络中有几个电源时，可将条件相类似的发电机，按下述条件连接成一组，分别求出至短路点的转移电抗。、（1）同形式且至短路点的电气距离大致相等的发电机；（2）至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机；（3）直接连接短路上的发电机。2按同一变化计算当仅计算任一时间t的短路电流周期分量，各电源的发电机形式，参数相同且距短路点的电气距离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗。3.2.6三相短路电流周期分量计算1无限大电源供给的短路电流当供电电源为无穷大或者计算电抗Xjs=3.45时，不考虑短路电流周期分量的衰减。2有限电源供给的短路电流先将电源对短路点的等值电抗X*，归算到以电源容量为基准的计算电抗Xjs，然后按Xjs值查相应的发电机运算曲线，或查发电机的运算曲线数字表，即可得到短路电流周期分量的标幺值。3.2.7冲击电流的计算三相短路发生后的半个周期（t=0.01s）短路电流的瞬时值达最大，称为冲击电流ich。其值近似计算为：ich=2.55id。计算各种短路电流值的目的:计算短路电流的目的是为了正确选择和检验电气设备，整定继电保护装置等。通常需要计算下列各种短路电流值。I-次暂态短路电流（即三相短路电流周期分量第一周期的有效值）用来作继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流量。ICH-三相短路电流第一周期全电流有效值，用来校验电器和母线的动稳定以及断路器的额定断流量。ich-三相短路冲击电流（即三相短路电流第一周期全电电流幅值）用来校验电气设备和母线的动稳定。i-三相短路电流稳态有效值，用来校验电器和载流部分的热稳定。3.3设计中应注意的问题1.为什么计算三相短路电流值？而不计算单相、两相短路时电流值？因为一般供电系统中已采取措施，使单相短路电流值不超过三相短路电流，而当短路点离电源较远时，也就是当X0.6时，两相短路电流值通常小于三相短路电流值，因而在短路电流计算中应以三相短路电流计算作为基础。2.应用运算曲线计算短路电流时，不同类型的电源应如何合并？在本次设计的变电所中，分别有三个电源点向变电所提供电源，一个为水电厂、一个为火电厂、一个为系统，这三个电源点属于不同类型的发电机特性，正常应分别求出对短路点的转移电抗，在通过查运算曲线求出各个在短路点的短路电流。但由于这三个电源到短路点的电气距离很大，故允许将不同类型的发电机合并起来。 第四章 高压电气设备的选择电器设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在运行电器选择时，在安全、可靠的前提下，应根据工程情况在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体的选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。4.1 电气设备选择的一般要求电器设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在进行电器选择时，在安全、可靠的前提下，应根据工程情况在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。一般原则：（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；（2）应按当地环境条件校验；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）应与整个工程的建设标准应该协调一致；（5）同类设备应尽量较少品种；（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。4.1.1电压选用的电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg4.1.2电流选用的电气设备额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即：IeIg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电气设备没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续电流的要求。4.1.3机械荷载所选电气设备端子的允许荷载，应大于电气设备引线在正常运行和短路时的最大作用力。校验的一般原则：a) 电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验；b) 用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定；c) 在工作电压和过电压的作用下，电气设备内、外绝缘应保证必要的可靠性。4.1.4 环境条件变电所在选择设备时，还应考虑设备安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温、风速、温度、污秽等级，海拔高度、地震强度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。本次设计的变电所的年平均气温为8.5度，在其它条件上无特殊要求。4.1.5 环境保护选用电器，尚应注意电器对周围环境的影响，根据周围环境的控制标准，要对制造部门提出必要的技术要求。1. 磁干扰；2. 噪音。4.2 电气设备选择的方法电力系统中的各种电气设备，由于用途和工作条件各异，它们具体选择方法也就不尽相同，但基本要求是相同的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常条件进行选择，按短路条件校验其动、热稳定性。1. 按正常工作条件选择:额定电压：UeUew 额定电流：IeIgmax2.按短路条件校验：（1）短路热稳定校验：短路电流热稳定校验是要求所选的导体和电器当短路电流通过时，所能达到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度，即：QuQr；I2tdzIr2tr；（2）短路动稳定校验：动稳定是指导体和电器承受短路电流机械应力的能力。满足动稳定的条件为：IshIes;（3）短路电流的计算条件：为使所选择导体具有足够的可靠性，经济性和合理性，并在一定时期内适应系统发展的需要，对导体和电器进行校验的短路电流应满足下列条件：1. 计算时按本工程设计规划的容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。所用接线方式，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按切换过程中可能并列运行的接线方式；2. 机组容量较大，短路的种类可按三相短路考虑；3. 短路计算点应选择在正常接线方式下，通过导体和电器的短路电流为最大的地点。4. 短路计算时间，校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间，验算热稳定的计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tab之和，既tk=tpr+tabtab=tin+ta 式中tab：断路器全开断时间；tpr：后备保护动作时间；tin：断路器固有分闸时间；ta：断路器燃弧时间，对少油断路器为0.04-0.06s,对SF6和压缩空气断路器为0.02-0.04s。4.3母线的选择屋外配电装置中的母线，应根据下列条件选择和校验：1.母线材料、截面形状和布置方式的选择(1) 因为铝的成本低，而普遍使用铝母线。(2) 常用的母线截面形状有矩形、槽形和管形。其中矩形截面优点是散热面积大，便于固定和连接，但电流集肤效应强烈，常用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60MW及以下的降压变压器10.5KV侧的引出线及配电装置；槽形截面母线具有机械强度好、截流量大，集肤效应小的特点。当回路正常工作电流在48KA时，一般选用槽形母线；管形截面机械强度高、集肤效应小的特点，且电晕放电电压高，管内可通风或通水冷却，从而使截流量大增，所以，管形母线可用于8KA以上的大电流母线和110KV及以上的配电装置母线。(3).母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关。其布置方式可分为支持式和悬挂式。支持式使用是和母线工作电压的支持绝缘子把母线固定在钢架或墙板等建筑物上。采用水平布置方式。2、母线截面尺寸的选择其允许电流Ie应等于或大于流过导体的最大持续工作电流，即： IeKIgmax (K-修正系数)(1) 导体经济截面S为：S=Igmax/J Igmax-正常时最大持续工作电流（A） J-经济电流密度（A/m）(2) 电晕电压校验：电晕临界电压UIj应大于最高工作电压Ugmax，即： UIjUgmaxi. 热稳定校验：裸导体进行热稳定校验。ii. 动稳定校验：三相短路的最大电动力为：当三相母线水平布置且相间距离为a cm时的电动力。4.4高压断路器的选择在各种电压等级中变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备。在电力系统运行中，对断路器的要求是比较高的，不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力，而且要求其在短路的条件下，对短路电流有足够的遮断能力。高压断路器的选择条件：1. 额定电压选择: UNUNs2. 额定电流选择 INIgmax3. 开断电流选择 INbrIpt4. 短路关合电流的选择 iNclish5. 热稳定校验 I2rtrI2tdz6. 动稳定校验 iesish7. 断路器种类和型式的选择类别结构特点技术性能特点运行维护特点少油式断路器油量少，油主要用作灭弧介质，对地绝缘主要依靠固体介质，结构简单制造方便；可配用电磁操作机构、液压操作机构或弹簧操作机构；积木式结构，可制成各种电压等级产品开断电流大，对35KV以下可采用并联回路以提高额定电流；35KV以上为积木式结构；全开断时间短运行经验丰富，易于维护；噪声低；油量少；易劣化，需配备一套油处理装置压缩空气断路器结构较复杂，工艺和材料要求高；以压缩空气作为灭弧介质以及弧隙绝缘介质；操作机构和断路器合为一体；体积和重量比较小额定电流和开断能力都可以做得较大，适于开断大容量电路；动作快、开断时间短噪声较大；维修周期长，无火灾危险，需要一套压缩空气装置作为气源；价格较高类别结构特点技术性能特点运行维护特点SF6断路器结构简单，但工艺及密封要求严格，对材料要求高；体积小、重量轻；有屋外敞开式及屋内落地罐式之别，更多用于GIS封闭式组合电器额定电流和开断能力都可以做得较大；开断性能好，可适于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，故断口电压较高；断口开距小噪声低，维护工作量小；不检修间隔期长；价格较高；运行稳定安全可靠，寿命长本次设计的变电所为220/60变电所，有220KV和60KV两个电压等级，根据规程规定：在35KV-220KV电压等级的配电装置中，主要选用少油断路器、SF6断路器和空气断路器。下面主要在结构特点，技术性能特点和运行维护特点三个方面对这三种断路器进行了比较。高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种形式的操作机构的可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流合闸电源，但其结构简单可靠；弹簧式结构比较复杂，调整需求较高；液压操动机构加工精度要求较高，操动机构的形式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。断路器安装使用场所选型参考如下表：场所 特点电压等级可选用的主要型式配电装置110330KVSF6断路器空气断路器少油式断路器SW4-110330SW6-110330KW4-110330KW5-110330LW-1103304.5隔离开关的选择隔离开关也是发电厂和变电所中常用的电器，他需与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。4.5.1隔离开关的主要用途：1. 隔离电压2. 倒闸操作3. 分、合小电流4.5.2隔离开关的选择隔离开关的选择条件：（一）按额定电压选择： UNUNs（二）按额定电流选择： INImax（三）按开断电流选择： INbrIpt（四）按短路关合电流选择： iNc1ish（五）动稳定校验： iesish隔离开关对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选择隔离开关时应根据配电装置的布置特点和使用条件等因素进行综合技术比较后确定。220KV及以下屋外配电装置中常采用双柱式隔离开关。4.6电流互感器的选择互感器（包括电流互感器TA 和电压互感器TV）的一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确的反映电气设备的正常运行和故障情况。4.6.1互感器的作用：1 一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。2 二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。4.6.2确度等级和副边负荷选择规定如下：1装设在发电机、电力变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表及所有用于计算电费的电度表用电流互感器，其准确度等级为0.5级。2供运行、监视、估算电能的电度表、功率表和电流表用电流互感器，其准确度等级为1。3供指示被测数值是否存在或大致估计被监视数值的表计用的电流互感器，其准确度等级为3或10级。4.6.3电流互感器应按下列技术条件选择： 1按一次额定电流和额定电压选择：UeUewIgmax 式中：Ue、Ie 为电流互感器的一次额定电压和额定电流2 二次额定电流的选择电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。3 电流互感器种类和型式的选择在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择其形式。4 电流互感器准确级和额定容量的选择为了保证互感器的准确性，互感器二次侧所接负荷S2大于该准确级所规定的额定容量Sn2,Sn2S2.5 热稳定和动稳定校验 Qk iesish4.7电压互感器的选择1. 装置种类和形式的选择电压互感器的形式和种类应根据安装地点和使用条件进行选择。35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器，220KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足需求时，一般采用电容式电压互感器。需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有等三绕组的单相电压互感器组。2. 按一次回路电压选择为了保证电压互感器的安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（0.81.2）Uc范围内变动，即应满足下列条件：1.2UelUl0.8Uel3. 按二次回路电压选择：电压互感器二次侧额定电压必须满足继电保护装置和测量用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选：线 圈副线圈接成开口三角形的副边线圈高压侧接法接于原边线电压上接于原边相电压上在中性点接地系统中在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中副边电压（V）100100/100100/ 4按准确级和容量选择在选择时，首先根据仪表和继电器的接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各项负荷大小，再按所接仪表的准确级和容量选择电压互感器的准确级和额定容量。对应于测量仪表所要求的最高准确级的电压互感器的额定二次容量Se2应不小于电压互感器的二次负荷容量即：Se2S2。4.8避雷器的选择4.8.1避雷器的安装地点选择1.配电装置每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器的除外。2.220KV及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。3.下列情况下的变压器中性点应装设避雷器：1）中性点直接接地系统中，变压器中性点分极绝缘且有隔离开关时。2）不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点。3）110220KV线路侧一般不装设避雷器。4.8.2中性点直接接地系统中，保护变压器中性点的阀型避雷器选择1. 灭弧电压UmlUmlkmUxg式中km:一般取=1，当其他条件不满足时，可取2 工频放电电压下限Ugfx Ugfx1.68Uxg3 工频放电电压上限Ugfs和残压Ubc5的选择Ugfs1.15UgsUbc51/kUcs式中: Ugs:变压器内绝缘一分钟工频试验电压 Ubc5:避雷器在时的残压 Ucs:变压器内绝缘冲击试验电压 K:配合系数，对普通阀型避雷器取k=1.1 对磁吹阀型避雷器K=1.234.8.3变压器中性点氧化锌避雷器的选择1.变压器中性点绝缘的冲击试验电压与氧化锌避雷器1KA雷电冲击残压之间应至少有20%的裕度。2.变压器中性点绝缘的工频试验电压乘以冲击系数后氧化锌避雷器的操作电流下的残压之间有15%的裕度。3.氧化锌避雷器的额定电压不应低与系统最高相电压如有困难时至少不低于0.6Uxg。第五章 配电装置配电装置是指发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器,载流导体和辅助设备按照一定要求建造而成的,用来接受和分配电能的电工建筑物.配电装置的形式与电气主接线、周围环境等因素有关，分为屋内配电装置和屋外配电装置两种。5.1高压配电装置和设计原则及要求:配电装置是变电所的一个重要组成部分，电能的汇集和分配是通过各级电压的配电装置实现的，因此，在设计配电装置时应满足以下的要求：1、保证工作的可靠性和防火性的要求。2、保证工作人员的人身安全。3、保证操作、维护、检修的方便。在保证安全可靠的条件下，应尽量降低配电装置的造价，减少有色金属和钢材的消耗，并应减少占地面积，除此之外配电装置还应有扩建的可能性。配电装置的整个结构尺寸是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定的。各种间隔距离中最基本的是空气中的最小安全净距，在这一距离下，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。 屋内、外配电装置中各项安全净距尺寸，在高压配电装置设计技术规程中被分为A、B、C、D、E五项，作主设计配电装置时的根据，其中A值是基础，其余各值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而得。各项净距数值可查阅有关规程。在配电装置的具体设计中，应遵循电力工业管理办法、高压配电装置设计技术规程、建筑设计防火规范等有关规定，高压配电装置设计的一般原则：1、节约用电。2、运行安全和操作巡视方便。3、便于检修和安装。4、节约材料，降低造价。屋外配电装置与屋内配电装置的比较，所具有的特点：1、屋外配电装置的土建工程量少，施工时间短，节省建筑材料，降低了基建投资。2、相邻回路电器之间的距离较大，大大减少了事故蔓延的危险性。3、巡视检查清楚，便于扩建和设备更新。4、维护操作不方便，因为隔离开关的操作以及对各种开关电器的巡视检查，在任何天气条件都必须在露天进行。5、占地面积大。屋外配电装置根据电器和母线布置的高度可分为中型、高型和半高型等型式。中型配电装置是所有开关电器都安装在较低的基础和支架上，母线一般采用饺线和悬垂绝缘子串组成，悬挂在门型构架上，母线水平面高于开关电器的水平面。高型配电装置是指开关电器分别安装在几个水平面内，断路器安装在地面基础支架上，母线隔离开关在断路器之上，主母线又在母线隔离开关之上或两组母线上下重叠，母线一般采用绞线和悬垂绝缘子串悬挂在构架上。其特点是布置紧凑、集中，占地面积小，操作维护条件差两组母线隔离开关分层操作，路径较长，易引起误操作。半高型配电装置指其布置处于中型和高型配电装置之间，既仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置。此外，还要设置搬运通道，为了便于变压器等笨重的设备。当变压器的油量超过1000公斤时，为了防止事故时，油的燃烧和蔓延，应在其下面设置能容纳20油量的储油池，储油池的尺寸一般比变压器外壳尺寸大1米，池内铺设厚度不小于250mm的卵石层。5.2设备的配置5.2.1隔离开关的配置：1.接在变压器引出线上或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。2.接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。3.短路器两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器是隔离电流。4.中性点直接接地的普通形式变压器均宜配置隔离开关。5.2.2电压互感器的配置：1.电压互感器的数量和配置与主接线有关，应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。2.60220KV电压等级的每组主接线的三相应电压互感器3.当需监视和检测线路上有、无电压时，出线侧的一组上应装设电压互感器。5.2.3电流互感器的配置：1.凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动化的要求。2.在未装设断路器的发电机和变压器中性点，应装设电流互感器。3.对直接接地系统，一般按三相配置，对非直接接地系统依具体要求配置两相或三相。5.2.4接地刀闸的配置：1.为保证电器和母线的检修安全，35KV以上每段母线根据长度宜装设12组接地刀闸，两组接地刀闸间距适中，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联开关上，也可装设于其它母线回路。2.63KV及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置一组接地隔离开关，双母线接地两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地隔离开关。3.旁路母线一般装设一组接地隔离开关，装设在旁路隔离开关的旁路线线侧。4.63KV及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地隔离开关。5.2.5避雷器的配置：1.配电装置每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器的除外。2.220KV及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。3.下列情况下的变压器中性点应装设避雷器：1）中性点直接接地系统中，变压器中性点分极绝缘且有隔离开关时。2）不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点。3）110220KV线路侧一般不装设避雷器。5.3配电装置的选择：本设计为22060KV变电所，所以采用屋外配电装置，所以，本所采用分相中型布置，既隔离开关是分相直接布置在母线的正下方，此种方法采用LGJ24030型母线配合剪刀式隔离开关，布置清晰、美观，可省去大量构架。同时选择220KV出线和60KV出线两个断面图。第六章 防雷保护的规划设计6.1 概 述雷电引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电气设备的安全。a、防止雷直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进行保护b、对于60KV及以下的电气设备，应尽量减小感应过电压，一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体增大电气设备对电容或采用阀型避雷器的保护。c、防止从线路侵入的雷电波过电压对电器设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。6.2 防雷保护的有关规定规定:a、电压为110KV以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置的构架上。对于3560K