本科毕业设计（论文）-220kV变电站电气设计.doc

完整 设计上海电力学院成教院本科毕业设计 题目：220kV变电站电气设计 专业：电气工程及其自动化年级：2010级 学生姓名：学号：13080119指导教师：2012年8月30日220kV变电站电气设计摘要：本设计书主要介绍了220kV变电所电气一次部分的设计内容和设计方法。设计的内容有220kV区域变电所的电气主接线的选择，主变压器、所用变压器的选择，母线、断路器和隔离刀闸的选择，互感器的配置，继电保护装置的配置，220kV、110kV、35kV线路的选择和短路电流的计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。通过本次设计，掌握了变电站电气部分设计的基本方法，培养了运用所学知识去分析解决与本专业相关实际问题的能力。关键词：变电站 主接线 变压器 继电保护 防雷设计目录摘要1引言41.原始资料简要分析41.1建设规模41.2负荷情况41.3所址概况52.电气主接线的设计52.1电气主接线设计概述52.2电气主接线的确定53.主变压器的选择43.1主变压器台数和容量的确定53.2主变压器型式的选择53.3主变压器的选择结果54.短路电流计算44.1短路电流计算概述54.2三侧短路电流计算55.电气设备的选择与校验45.1 220kV侧GIS组合电器选择与校验55.2 220kV侧母线和连接线选择与校验55.3 110kV侧GIS组合电器的选择与校验55.4 110kV侧母线及连接线选择与校验55.5 35kV高压器件及母线选择与校验56.高压配电系统及配电装置设计46.1高压配电系统及配电装置概述56.2高压配电系统及配电装置设计57.所用电设计47.1所用电选择要求57.2 所用变压器设计58.保护装置配置48.1保护装置概述58.2保护的配置59.防雷接地设计49.1雷电过电压保护59.2接地装置设计510.总结4参考文献4谢辞4 引言我国对变电站的技术研究的其中一个主要方面是在220kV及以下中低压变电站中采用综合自动化技术，全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，而且技术不断得到完善和成熟。总体来说，实现变电站综合自动化，其优越性主要有：提高了供电质量、变电站的安全可靠运行水平，降低造价，减少了投资，促进了无人值班变电站管理模式的实行。本设计中变电站的设计思路是紧跟现代化国内外变电站综合自动化技术的发展趋势，根据最新和最权威的设计规程和规范，采用先进的原理技术，摒弃落后和即将淘汰的技术，确定科学的模式和结构，选择质量优良和性能可靠的产品，因此，在学习借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，全面系统地研究探讨符合国情的变电站系统设计模式，完成本次毕业设计。1.原始资料简要分析1.1建设规模该变电所主变采用2120MVA,其电压等级为220/110/35kV，220kV进出线规划6回，本期4回，110kV进出线规划12回，本期4回，35kV进出线规划8回，本期3回。根据建站规模，对本变电所的电气主接线进行设计。1.2负荷情况该地区的负荷预测情况及发展：2011年负荷为60MW,负荷水平增长率为10%。根据负荷预测及发展情况，可了解该地区的负荷情况及发展，根据负荷情况对主变压器的台数、容量等进行选择。站用负荷有：主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为60kW，设备加热器、直流系统、操作机构马达等为200kW。根据以上所用负荷，可确定所用电设计的相关情况，对所用变压器和所用主接线进行设计。1.3所址概况该变电所地势较平，占地面积大，交通便利，出线走廊开阔，地震烈度为7度，该所接近负荷中心，区域稳定可满足建所要求。根据以上所址概述，可了解到该设计中变电所的周边环境情况，可推测该所地处平原地区，占地面积大，由此根据变电所配电系统和配电装置的设计原则，对本变电所进行高压配电系统及配电装置设计；接近负荷中心，则要求供电的可靠性、调度的灵活性更高，由35kV电压送电，该负荷侧可采用双回路送电。2.电气主接线的设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路。电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护配置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。2.1电气主接线设计概述2.1.1 对电气主接线的基本要求 电气主接线是变电站设计中的重要组成部分。在进行设计时应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、节省投资、便于过渡和扩建等要求。根据220500kV变电站设计技术规程(DLT52182005)有关电气主接线的设计原则，应在变电站设计任务中的规划容量的基础上，满足对变电站的开头、母线等一次设备，以及相应的继电保护、自动装置等二次设备的可靠性、灵活性、经济性及可发展性方面的基本要求。以此确定变电站的电气主接线设计方案。在通常情况下，220kV变电站电气主接线可以分3个电压等级，由3组带断路器的线路变压器组构成。220kV接线根据回路数量选择桥型、单母线接线或双母线或双母线分段接线两种方式；ll0kV一般采用采用单母线或单母线分段接线，但是当出线回路在6回以上，可以采用双母线接线。由于旁路母线利用率不大，因此220110kV一般不设旁路母线；35kV常用单母线分段，各段母线带多路出线，每台主变分别通过1台35kV断路器接于两段35kV母线上。2.1.2 变电所电气主接线的设计原则（1）可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：a、断路器检修时，不宜影响对系统的供电；b、断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；c、尽量避免变电所全部停运的可靠性。（2）灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。a、为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；b、为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；c、为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。（3）经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。a、投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；b、占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。c、电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。2.2电气主接线的确定2.2.1常用母线接线形式的优缺点（1）单母线接线的优缺点优点：a、结构简单清晰、操作简便，不易误操作；b、节省投资和占地；c、易于扩建。缺点：母线故障或检修时会使该母线所带负荷全部停电，停电范围为100%。故此接线一般只适用于小水电厂和变电站。（2）单母线分段接线的优缺点：优点：a、当一段母线故障或检修时，用分段断路器将其分段后，可保证正常段母线不间断供电，提高了供电可靠性，减小了母线故障的影响范围。b、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。缺点：a、当一段母线或母线侧隔离开关故障可检修时，接在该母线上的电源或出线必须全部停电。b、任一回路断路器检修时，该回路必须停电。（3）双母线接线的优缺点优点：a、供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。b、调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。c、扩建方便。向双母线的任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。d、便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一路母线上。缺点：a、增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。b、当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。2.2.2接线方式确定（1）220kV接线方式的确定根据主接线的优缺点分析可知，220kV侧采用单母分段接线时，虽然接线较简单明了，运行可靠，但当某一段母线检修或故障时，将使该母线所连的线路和主变停运。采用双母线接线时，可避免一母线故障或停运时影响该母线的馈线、主变运行。为提高供电可靠性故采用双母线接线。（2）110kV、35kV接线方式的确定根据主接线的优缺点分析可知，单母线接线可靠性较差，且本变电站设计有两台主变，考虑110kV出线远景12回，电气主接线采用单母三分段接线；本期出线4回，电气主接线采用单母分段接线。35kV出线有8回，如采用单母接线，在母线检修或故障时将会造成110kV、35kV全停，故主接线采用单母线分段接线形式。变电站主接线图见附件1。3.主变压器的选择在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。3.1主变压器台数和容量的确定3.1.1主变压器台数的确定主变压器的台数选择原则为：（1）如果选择主变为1台，则配电装置布置较简单，总投资可能会少一些，但可靠性和灵活性均较差，当主变故障或检修时会使全所停电；（2）主变为2台时，将可大大提高供电可靠性和运行操作灵活性，一台检修，另一台可继续运行，供应大部分负荷。缺点是配电装置较复杂，投资相对较多。（3）根据以上分析及原则规定，确定本变电站采用两台主变配置，且为考虑不可预见因素和5年后负荷发展需要，将主变基础比设计容量大12级考虑，以备更换主变用。根据以上主变压器台数的选择原则以及本设计的要求，该变电所装设两台主变压器。3.1.2主变压器容量的选择（1）主变压器容量的确定原则（参考电力工程电气设计手册）a、主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。b、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量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；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。c、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。（2） 本变电所主变压器容量的确定本设计中该地区的负荷预测情况及发展：2011年负荷为60MW,负荷水平增长率为10%。设该地区负荷的功率因数为0.9，则2011年该地区负荷的视在功率为： 根据该地区负荷水平增长率10%，可确定未来510年的规划负荷，如2012年该地区的负荷有功功率：视在功率： 2013年该地区的负荷有功功率：视在功率：2014年该地区的负荷有功功率：视在功率：.2021年该地区的负荷有功功率：视在功率：该地区未来510年的规划负荷情况如表3-1所示。根据主变压器容量的确定原则，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%，可以确定单台变压器的额定容量。2011年变电所单台主变压器的额定容量: =0.766.67=46.67(MVA)510年规划负荷：2016年变电所单台主变压器的额定容量: =0.7107.37=75.16(MVA)2021年变电所单台主变压器的额定容量: =0.7172.92=121(MVA)综合考虑以上选择原则和本变电所的负荷情况，同时确保有一定的裕度，确定变电所单台主变压器的额定容量：=120MVA 。表3-1 该地区未来510年的规划负荷情况 年份负荷2011年2012年2013年2014年2015年2016年P(MW)606672.679.8687.8596.63S(MVA)66.6773.3380.6788.7397.61107.37 年份负荷2017年2018年2019年2020年2021年P(MW)106.29116.92128.62141.48155.62S(MVA)118.11129.92142.91157.20172.923.2主变压器型式的选择3.2.1主变压器相数的的选择选择主变压器的相数，需考虑如下原则：当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。根据以上选择原则以及原始资料分析，本变电站选用三相变压器作为主变压器。3.2.2绕组数量和连接方式的选择参考电力工程电气设计手册和相应的规程中指出：在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是型的，我国110kV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中型点，所以都需要选择丫连接方式。35kV以下电压，变压器绕组多采用连接。本设计中变电所具有三种电压等级，即220kV、110kV和35kV，需选用三绕组变压器，变压器绕组的连接方式为丫/丫/。3.3主变压器的选择结果查电力工程电气设备手册：电气一次部分，选定变压器的额定容量为120MVA。这里选择三绕组变压器，型号SFPSZ9-120000/220，所选变压器的技术参数如下所示：表3-2 220KV三绕组无励磁调压电力变压器项目参数型式三相三绕组，油浸式有载调压容量120MVA额定电压22022.5% / 121 / 38.5kV接线组别Y0yn0d11阻抗电压Uk1-2%14，Uk1-3%23，Uk2-3%84.短路电流计算4.1短路电流计算概述在电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。4.1.1短路电流计算的目的和基本假设（1）短路电流计算目的：a、在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。b、在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。c、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。d、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。e、按接地装置的设计，也需用短路电流。（2）短路电流计算的一般规定a、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，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。b、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机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。c、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。d、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。（3）短路计算基本假设a、正常工作时，三相系统对称运行；b、所有电源的电动势相位角相同；c、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流大小发生变化；d、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；e、元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；f、系统短路时是金属性短路。4.1.2短路电流计算的步骤（1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；（2）给系统制订等值网络图；（3）选择短路点；（4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值：标幺值：Id* = 有名值：Idi = Id*Ij（5）计算短路容量，短路电流冲击值：短路容量：S = VjI短路电流冲击值：Icj = 2.55I（6）列出短路电流计算结果。4.2三侧短路电流计算4.2.1基准值计算基准容量 基准电压： 基准电流：基准电抗： 4.2.2计算电路图和等值电路图（1）、d1点短路折算到220kV短路容量有名值：折算到220kV短路电流有名值：根据电力工程电气设计手册的相关规定，限电流冲击系统Kch=1.8，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值：冲击电流（2）d2点短路折算到110kV短路容量有名值：折算到110kV短路电流有名值：根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数K，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值：冲击电流(3)、d3点短路折算到35kV短路容量有名值：折算到35kV短路电流有名值：根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数K，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值：冲击电流短路计算结果见表4-1。表4-1 短路电流计算结果短路点的编号基准电压（Kv）短路电流标么值（kA）短路电流有名值（KA）短路电流冲击值 (KA)短路全电流最大有效值 (KA)短路容量 ( MVA)表达式平均值d123023.815.9715.229.012381d2115105.0212.8017.581000d3377.2711.3428.91717.127275.电气设备的选择与校验正确选择电气设备是电气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，应根据工程实际情况，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，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择。5.1 220kV侧GIS组合电器选择与校验选择ZF11-252型GIS组合电器。ZF11型GIS共用的技术参数如下表。表5-1 GIS通用部分的技术参数 项 目单位参数值 额定电压kV252 额定电流A1250 额定频率Hz50 额定峰值耐受电流kA63 额定短时耐受电流（3s）kA31.5 局部放电pC35 1 min工频耐受电压kV相对地断口间相间230275345 1.2/50s额定雷电冲击耐受电压kV550650550 额定SF6气体压力（表压 20）MPa断路器（含CT）气室其它气室0.60.4 最低功能压力（表压 20）0.50.0150.330.015 补气压力（表压 20） 0.520.0150.350.015 SF6气体年漏气率1% SF6气体水分含量ppm断路器（含CT）、快速隔离开关、快速接地开关气室其余气室出厂前150出厂前250运行中300运行中5005.1.1断路器校验ZF11-252内部断路器参数见表5-2：表5-2 ZF11-252内部断路器参数额定电压220kV最高工作电压252kV额定电流1250A额定开断电流31.5kA额定短路关合电流63kA3s热稳定电流31.5kA额定闭合时间0.09s固有分闸时间0.028s燃弧时间0.05s（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、开断电流选择：（4）、短路关合电流选择：（5）、热稳定校验，取短路电流持续时间：（6）、动稳定校验：故此断路器符合要求。由于每回出线的各项指标都比220kV侧总负荷低，因此选择此断路器也合适。5.1.2隔离开关及接地开关校验ZF11-252内部隔离开关参数见表5-3：表5-3 ZF11-252内部隔离开关参数额定电压220kV最高工作电压252kV额定电流1250A额定短路关合电流63kA3s热稳定电流31.5kA/（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、热稳定校验，取短路电流持续时间：（4）、动稳定校验：故此隔离开关符合要求。由于每回出线的各项指标都比220kV侧总负荷低，因此选择此隔离开关也合适。接地开关盒隔离开关参数一致也满足要求。5.1.3电流互感器选择与校验该电流互感器在线路正常运行状态和过载状态以及短路故障时，测量电流，给测量仪表和继电保护装置提供电流参量。该CT为穿心式结构，即原边仅有主回路导体一匝，二次线圈绕制完成后把它们放置在金属壳体内，内充0.45MPaSF6气体作为绝缘介质，一般一个筒体内可装14只二次线圈，一般一只线圈配一个接线座。接线座上的端子编号与二次线圈的出线头编号完全一致。金属壳体外有明显的极性标牌。表 5-4 电流互感器元件额定技术参数参 数 名 称单位数 值系统额定电压kV220额定一次电流A1200 额定二次电流 A 5 测量用 仪表保安系数 5,10 标准准确级 0.2 ,0.5额定输出VA30 保护用 准确限值系数 20，30 标准准确级 5P 额定输出 VA 30 1s热稳定倍数60动稳定倍数60（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、热稳定校验：（4）、动稳定校验：故此电流互感器也满足要求。5.1.4电压互感器选择与校验电压互感器也是GIS标准之一，采用的是JDQX型SF6绝缘的电磁式电压互感器，独立气室，内充0.45MPaSF6气体，壳体上装有密度继电器、吸附剂、充放气接头等附件，可为用户提供三线圈和四线圈两种规格的品种。具有变比及精度可按用户主接线要求确定。其参数如下表。表 5-5 电压互感器元件额定技术参数项 目技 术 参 数额定一次电压 （kV）220/额定二次电压 （kV）0.1/剩余电压绕组额定电压（kV）0.1额定输出 （VA）75/120/300标准准确级0.2/3P/3P额定SF6气压 （表压 20）0.45 MPa5.1.5避雷器选择避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电压能量的接受器，它与别保护设备并联运行，当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压，保护电气设备。本GIS组合电器内带氧化锌避雷器，主要安装在变电站的进线侧，用于保护GIS的电气设备绝缘免受雷电和操作过电压的损害，为独立气室，内充0.4MPaSF6气体。其标准放电流分5kA、10kA两种。该产品系无间隙氧化锌避雷器，芯体是氧化锌阀片，其非线性电阻特性比碳化硅优异，在运行电压下阻性泄露电流约0.1 mA以下，无串联火花放电间隙，不存在续流和放电迟延问题。表 5-6 避雷器参数额定电压kV灭弧电压kV工频放电电压kV冲击放电电压kV灭弧电压选择kV2202525035807102200.81765.1.6出线套管选择出线套管是GIS的一个标准元件，供架空线与GIS连接使用，该套管为穿心式结构，导流杆从中央通过，上部接接线板，下部装电联接和GIS主回路连通，内充0.45MPaSF6气体。该瓷套为防污型：海拔高度分1000、2000m两种；爬电比距分25mm/kV，31mm/kV两种，以满足、级污秽地区的要求，其余技术参数如下：工频耐压：395KV雷电冲击： 950KV无线电干扰电压：500V瓷套弯曲负荷：4000N主回路电阻：80安全系数：3.5倍5.2 220kV侧母线和连接线选择5.2.1 220kV侧母线校验回路最大持续工作电流为：修正系数K为 按最大持续工作电流选择查设备手册选型铝锰合金管形导体。其标称截面积为，+70允许的最大热稳定工作电流为1900A。电流校验：热稳定校验： +70时，=87 代入计算的 满足要求。5.2.2变压器220kV侧引接线的选择按经济电流密度选择导体截面积：查经济电流密度曲线，当时，经济电流密度，则： 查阅资料选取LGJ-800/100钢芯铝绞线，其标称截面积为，+70允许的最大热稳定工作电流为2400A。电流校验：热稳定校验：=87 满足要求。5.3 110kV侧GIS组合电器的选择与校验由条件初步选择ZF12-126型组合电器。表5-7 GIS通用部分的技术参数 项 目单位参数值 额定电压kV126 额定电流A1250 额定频率Hz50 额定峰值耐受电流kA63 额定短时耐受电流（3s）kA31.5 局部放电pC35 1 min工频耐受电压kV相对地断口间相间2302753451.2/50s额定雷电冲击耐受电压kV550650550额定SF6气体压力（表压 20）MPa断路器（含CT）气室其它气室0.60.4 最低功能压力（表压 20）0.50.0150.330.015 补气压力（表压 20） 0.520.0150.350.015 SF6气体年漏气率1% SF6气体水分含量ppm断路器（含CT）、快速隔离开关、快速接地开关气室其余气室出厂前150出厂前250运行中300运行中5005.3.1断路器校验ZF12-126内部断路器参数见表5-8：表5-8 ZF11-252内部断路器参数额定电压110kV最高工作电压126kV额定电流1250A额定开断电流31.5kA额定短路关合电流63kA3s热稳定电流31.5kA额定闭合时间0.09s固有分闸时间0.028s燃弧时间0.05s（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、开断电流选择：（4）、短路关合电流选择：（5）、热稳定校验，取后备保护时间：（6）、动稳定校验：故此断路器符合要求。由于每回出线的各项指标都比110kV侧总负荷低，因此选择此断路器也合适。而对于母线断路器，由于只有在一台主变故障时才会闭合，而故障容量也不会超过进线容量，因此选择此断路器也符合要求。5.3.2隔离开关与接地开关校验ZF12-126内部隔离开关参数如下：（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、热稳定校验，取后备保护时间：（4）、动稳定校验：故此隔离开关符合要求。由于每回出线的各项指标都比110kV侧总负荷低，因此选择此隔离开关也合适。而对于母线隔离开关，由于只有在一台主变故障时才会闭合，而故障容量也不会超过进线容量，因此选择此隔离开关也符合要求。接地开关和隔离开关参数一致，也满足要求。5.3.3电流互感器选择与校验ZF12-126型三相共箱SF6气体绝缘金属封闭开关设备采用一次穿心式电流互感器。这种电流互感器在线路正常运行或过载状态或短路故障时测量电流，给测量仪表和继电器保护提供电流参量。每只电流互感器内可装2-3只二次线圈。二次线圈分为测量和保护两种。其主要参数如表5-9所示。表 5-9 电流互感器元件额定技术参数 参 数 名 称单位 数 值 系统额定电压kV110 额定一次电流A2000 额定二次电流A5 测量用 仪表保安系数5,10 标准准确级0.2 ,0.5 额定输出VA30 保护用 准确限值系数20，30 标准准确级10P 额定输出 VA 30 1s热稳定倍数75动稳定倍数135（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择： （3）、 热稳定校验：（4）、 动稳定校验：故此电流互感器也满足要求。5.3.4电压互感器选择与校验ZF12-126型SF6气体绝缘金属封闭开关设备用电压互感器。采用电磁式电压互感器（PT），供额定频率为50Hz的额定电压为110kV电力系统作为电气测量和保护用。其参数见表5-10：表 5-10 电压互感器元件额定技术参数项 目技 术 参 数额定一次电压 （kV）110/额定二次电压 （kV）0.1/剩余电压绕组额定电压（kV）0.1额定输出 （VA）75/120/300标准准确级0.2/0.5/3P额定SF6气压 （表压 20）0.40 MPaSF6气体最低功能压力（表压 20）0.33 MPa5.3.5避雷器选择ZF12-72.5/126（L）型三相共箱SF6气体绝缘金属封闭开关设备采用Y10WF-100/260型无间隙金属氧化物避雷器作为该GIS的保护元件，它用于保护GIS的电气设备绝缘免受雷电和部分操作过电压的损害。该避雷器主绝缘为六氟化硫气体，芯体是氧化锌阀片，其非线性电阻特性比碳化硅优异。在运行电压下阻性泄漏电流小，没有串联火花放电间隙，不存在续流和放电迟延问题。其接地端子经放电记录器和短路片（供测量泄漏电流用）再接地。避雷器在正常运行电压下，基本上处于绝缘状态，仅流过数百微安的泄漏电流，其中大部分是容性电流。当过电压侵入时，避雷器工作在伏安特性的低阻区域，放电电流经过避雷器泄入大地。过电压过后，避雷器又恢复到正常运行电压下的工作状态。其参数如下表所示。表5-11 避雷器参数名 称单位技术参数避雷器额定电压（有效值）kV100标称放电电流（8/20s） （峰值）kA101/5s陡波冲击电流残压（峰值）kV291避雷器持续运行电压（有效值）kV788/20s雷电冲击电流残压（峰值）kV26030/60s操作冲击电流残压（峰值）kV221直流1mA参考电压kV1452ms方波电流冲击18次A6004/10s大电流冲击2次kA65内绝缘额定耐受电压(0.33 MPa )额定雷电冲击耐受电压（峰值）kV550额定工频1min耐受电压（有效值）kV230（对地）345（相间）SF6气体水分含量10-6（体积分数）250SF6气体额定压力 （表压 20）MPa 0.40SF6气体报警压力 （表压 20）MPa0.35SF6气体最低功能压力 （表压 20）MPa 0.335.3.6 出线套管选择本GIS带的出线套管参数见表5-12：表5-12 出线套管参数额定电压 （kV）72.5/1261min 工频耐压（kV） (干试、湿试)2301.2/50s雷电冲击耐受电压（kV）（峰值）550爬电比距 （mm/ kV）31主回路电阻 （）80SF6额定气压（MPa）20表压0.4额定电流（A）2000/3150SF6年漏气率（）1SF6气体水分含量（ppm）250无线电干扰电压 （V）2500瓷套弯曲耐受负荷 （N）25005.4 110kV侧母线及连接线选择与校验5.4.1 110kV侧母线选择与校验回路最大持续工作电流为：修正系数为：按最大持续工作电流选择查设备手册选型铝锰合金管形导体。其标称截面积为，+70允许的最大热稳定工作电流为1200A。电流校验：热稳定校验： +70时，=87 代入计算的 满足要求。5.4.2变压器110kV侧引接线选择与校验按经济电流密度选择导体截面积：查经济电流密度曲线，当时，经济电流密度，则：查阅资料选取LGJ-800/100钢芯铝绞线，其标称截面积为，+70允许的最大热稳定工作电流为2400A。电流校验：热稳定校验：=87 满足要求。5.5 35kV高压器件及母线选择与校验5.5.1 35kV高压开关柜选择本次设计选择KYN61-40.5型铠装一开始交流金属封闭开关设备。本产品特点：（1）、采用热缩绝缘材料及环氧涂覆绝缘工艺，优化电极形状，柜体结构紧凑，缩小占地面积；（2）、开关柜柜体选用优质冷轧钢板经数控钣金加工成型后，通过高强度螺栓螺母和铆螺母连接而成，构件表面采用喷塑或镀锌工艺；（3）、可配用国产ZN85-40.5(3AV3)真空断路器和法国施耐德SF1、SF2型及阿尔斯通FP系列六氟化硫断路器，以满足不同用户的需求；（4）、开关柜各功能小室均采用金属隔板封隔，并设有独立的压力释放通道；（5）、断路器、接地开关等操作均可在开关柜门关闭情况下进行，即可实现关门操作；（6）、开关柜的结构适应性强，主接线方案可达到198种以上，能满足不同用户的需要；（7）、手车、断路器、接地开关和后柜门之间设有防止误操作的机械连锁装置，“五防”功能齐全，安全可靠。其技术参数见表5-13：表5-13开关柜技术参数项目单位参数额定电压kV40.5额定频率Hz50主母线额定电流A1250分支母线额定电流A630额定绝缘水平1min贡品耐受电压（有效值）kV相间、相对地一次隔离端口95115雷电冲击耐受电压185215辅助控制回路1min工频耐受电压V2000额定短路开断电流kA25,31.5额定短路关合电流（峰值）kA63，80额定短时耐受电流（4s）kA25，31.5额定峰值耐受电流kA63，80辅助控制回路额定电压V110，-110，220，-220防护等级外壳IP4X隔室间，断路器室门打开时IP2X外形尺寸（宽深高）mm1400280028005.5.2断路器选择与校验本开关柜采用ZN85-40.5（3AV3）真空断路器，其技术参数见表5-14：表5-14 ZN85-40.5（3AV3）真空断路器技术参数项目单位参数额定电压kV40.5额定频率Hz50额定绝缘水平工频耐受电压（有效值）kV95雷电冲击耐受电压（峰值）185额定电流A1250额定短路开断电流kA25额定短路关合电流（峰值）kA63额定短时耐受电流（4s）kA25分闸时间ms40合闸时间ms60（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、开断电流选择：（4）、短路关合电流选择：（5）、热稳定校验，设短路电流持续时间为=3s。（6）、动稳定校验：故此断路器满足要求。5.5.3电流互感器选择与校验本开关柜选择LZZB9-35型电流互感器，其参数见表5-15：表5-15 LZZB9-35型电流互感器技术参数额定一次电流（A）准确及组合相应准确级下的额定输出（VA）额定短时耐受电流（1s有效值）（kA）额定峰值耐受电流（峰值）（kA）0.20.510P1010P1510P2015000.5/10P20303030302054.580（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、热稳定校验：（4）、动稳定校验：故此电流互感器满足要求。5.5.4 35kV侧母线电压互感器选择采用JDJJ-35型电压互感器，其参数见表5-16：表5-16 JDJJ-35型电压互感器参数型号额定电压（kV）二次绕组额定容量（VA）最大容量（VA）一次绕组二次绕组辅助绕组0.20.513JDJJ-3515025060012005.5.5 接地开关选择选择与校验本开关柜选择JN22-40.5/31.5型接地开关，其技术参数见表5-17：表5-17 JN22-40.5/31.5型接地开关技术参数名称单位参数额定电压kV40.5额定绝缘水平雷电冲击耐压（峰值）kV951min工频耐受电压85额定短时耐受电流（4s）kA31.5额定峰值耐受电流（峰值）kA80额定短路关合电流（峰值）kA80（1）、额定电压选择：（2）、额定电流选择：（3）、热稳定校验：短路电流持续时间为=3s（4）、动稳定校验：故此接地开关满足要求。5.5.6 35kV侧母线选择与校验35kV的长期工作持续电流35kV主母线一般选用矩形的硬母线，选择LMY1006立放矩形铝母线时最高允许温度为1371A