220KV一次降压变电所电气部分初步设计.doc

220kv一次降压变电所电气部分初步设计摘 要电力系统专业的毕业设计是一次比较综合的训练，它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合，运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究，提高分析问题和解决问题的能力。在完成此设计过程中，我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法，获得搜集资料、查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等多方面训练，并进一步补充新知识和技能。本毕业设计论文是220/60kv一次降压变电所电气部分初步设计。为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证变电所能够长期可靠供电。根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知识及变电所设计等书籍的有关内容，设计过程中完成了主变选择、电气主接线的拟定、短路计算、电气设备选择、配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划和防雷保护的规划等主要工作。在此期间，遇到的种种问题均通过反复比较、验算，并请教老师得以解决。毕业设计论文由设计说明书、设计计算书、一套图纸（电气主接线图、总平面布置图、配电装置断面图）组成。内容较为详细，对今后扩建有一定的参考价值。近年来，电力在世界各国能源和经济发展中的作用日益增长，它已成为现代社会实用最广、需要最快的能源。变电所的合理设计与建设是一个极其重要的组成部分。本次设计是根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知识及变电所设计等书籍的有关内容，在指导老师的帮助下，通过本人的精心设计论证完成的。整个设计过程中，全面细致的考虑工程设计的可靠性、经济性、灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。通过完成此毕业设计论文，进一步领会我国电力工业建设的政策观念和经济观点，培养对工程技术、经济进行较全面的综合分析能力。关键词: 变电所短 路计算 电气设备目 录摘 要iabstractii第1篇 说明书部分1第1章 主变压器的选择11.1 主变压器选择的相关原则11.1.1 dj2-88规程中关于变电所主变压器选择的规定11.1.2 主变压器选择的一般原则11.2 主变压器的选定21.2.1 主变压器台数的确定21.2.2 主变压器容量的确定21.2.3 主变压器型号的确定31.2.4 主变压器的技术参数31.2.5 变压器参数的含义3第2章 电气主接线的选择42.1 主接线设计的相关原则和基本要求42.1.1 主接线的设计原则42.1.2 主接线设计的基本要求42.2 本所主接线设计的方案52.2.1 220kv侧的接线方式的确定52.2.2 60kv侧的接线方式的确定7第3章 短路电流计算93.1 短路发生的原因93.2 短路的种类93.3 短路计算的目的93.4 短路计算的一般规定93.5 短路计算点的选择103.6 短路电流的计算结果10第4章 变电所电气设备的选择124.1 电气设备选择的一般原则124.1.1 按正常工作条件选择电气设备124.1.2 按短路状态进行校验124.2 高压断路器的选择134.3 隔离开关的选择154.4 电流互感器的选择164.5 电压互感器的选择184.6 避雷器的选择194.6.1 避雷器保护及配置194.7 220kv侧进线及60kv侧母线的选择21第5章 配电装置设计235.1 室内外配电装置的安全净距235.2 室外配电装置255.2.1 屋外高压配电装置的若干问题25第6章 继电保护及其自动装置的规划276.1 220kv及中性点直接接地电网线路保护配置276.1.1 220kv及中性点直接接地电网线路保护配置原则276.1.2 变压器保护的配置286.1.3 母线保护及断路器失灵保护29第7章 防雷保护及其配置317.1 避雷针及其保护范围317.1.1 避雷针保护范围的计算317.1.2 避雷针接地的主要要求32第2部分 计算书33第8章 主变压器的选择338.1 主变压器的选择338.1.1 主变台数的确定338.1.2 主变变比的确定338.1.3 主变容量的确定33第9章 短路电流的计算359.1计算系统各元件的电抗标么值359.2 短路电流周期分量有效值的计算389.2.1 k1(3)点短路电流周期分量有效值的计算389.2.2 k2(3)点短路电流周期分量有效值的计算399.2.3 k3(3)点短路电流周期分量有效值的计算419.2.4 k4(3)点短路电流周期分量有效值的计算43第10章 电气设备的选择4510.1母线选择4510.1.1 220kv侧进线选择4510.1.2 60kv侧母线选择4610.2 高压断路器的选择4610.2.1 220kv侧断路器的选择4610.2.2 60kv侧断路器的选择4810.3 隔离开关的选择及校验4910.3.1 220kv侧隔离开关选择与校验4910.3.2 60kv侧隔离开关选择与校验5010.4 电流互感器的选择及校验5110.4.1 220kv侧电流互感器的选择及校验5110.4.2 60kv侧电流互感器的选择及校验5210.5 电压互感器选择及校验5310.6 避雷器的选择53第11章 避雷针的保护范围计算5411.1 避雷针的定位及针距5411.2 单根避雷针的保护半径计算5511.3 多根等高避雷针的保护范围计算55总 结57致 谢58参 考 文 献59附 录60- 59 -第1篇 说明书部分第1章 主变压器的选择1.1.2 主变压器选择的一般原则1. 主变压器台数的确定为保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保障供电时，可装设一台主变压器。当变电所装设两台以及以上主变压器时，每台容量的选择应按照其中任意一台主变压器停运时，其余变压器容量至少能保证所供的一级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%。2.变压器型式的选用 变电所的主变压器一般采用三相变压器，如因制造和运输条件限制，在220kv的枢纽变电所中，一般采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相。当主变压器超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%要求时，可不装备用相。 变电所中的主变压器在系统中有调压要求时，一般采用有载调压变压器。有载调压变压器可以带负载调压，有利于变压器的经济运行。因此，在新设计的变电所中，大都采用这种型式的变压器。 与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除低压负荷较大或与高中压间潮流不定的情况外，一般采用自耦变压器，但仍需作技术经济比较。3.主变容量的选择 为了正确的选出变压器的额定容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并从该曲线得出变电所的年及日最高负荷和平均负荷。 主变压器的容量确定应根据电力系统510年的发展规划进行选择，因此，为了确定合理的变压器容量，必须尽可能把510年负荷发展规划做得正确，这是最根本的。 变压器的最大负荷按下式确定为 (1-1)式中 pm变电所的最大负荷 k0负荷同时系数 p按负荷等级统计的综合用电负荷 对两台变压器的变电所，变压器的额定容量可按下式确定为 (1-2)即按70%的全部负荷选择，因此变电所的总安装容量为 (1-3)当一台主变压器停运时，可保证对70%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电。若取se=0.6pm，则当一台变压器停运时，可保证对60%的负荷供电，考虑变压器的过负荷能力为40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般变电所中，大约有25%的非重要负荷，在事故状态下可以切除，因此，采用se=0.6pm，对变电所保证重要负荷来说时可行的。1.2 主变压器的选定1.2.1 主变压器台数的确定根据对原始资料的分析得知：本所电压等级为220/60kv，位于工业区附近，主要向工业区供电，另带4个二次变电所，其中重要负荷占55%；另外，本所与一电力系统和2个发电厂相连接；说明本所在系统中占主要位置，属于枢纽变电所。另由于本所地理位置平坦、交通便利，可选用双绕组三相变压器。为满足上述相关要求，本次设计变电所主变压器采用两台双绕组三相变压器。1.2.2主变压器容量的确定通过对原始资料的分析，根据远期负荷及经济发展的要求，同时考虑负荷的同时系数和线损率等因素，可由公式 (1-4)分析原始资料 p=115000kw，cos=0.95，线损率为5%，负荷的同时系数为0.9。将以上数据代入公式可得变压器的最大负荷容量为 kva由规程得kva若选两台容量为90000 kva的变压器，当一台停运时，仍能保证70%的重要负荷供电。1.2.3 主变压器型号的确定查电力设备手册确定两台主变压器为220/60kv级，容量为90000 kva双绕组有载调压变压器；其型号为sfpz790000/220 。 正常运行时，两台变压器全部投入。当其中一台停运检修时，考虑变压器的过负荷能力，另一台完全能达到保证全部负荷供电的70%。1.2.4 主变压器的技术参数表11 sfpz790000/220型变压器参数型 号额定容量 (kva)电 压 组 合(kv)连 接 组 别阻 抗 电 压(%)高压低压sfpz790000/2209000023081.5%69yn，d1113.36空 载 损 耗(kw)负载损耗 (kw)外形尺寸 mm(长宽高)总重量(t)生 产 厂104359805050457350158.2沈阳变压器厂1.2.5 变压器参数的含义：s f/s p s z l 7 90000 / 220 高压绕组额定电压等级，kv 额定容量，kva 性能水平代号 导线材质（铜线不标） 调压方式（无励磁调压不标，z有载调压） 绕组数（双绕组不标，s三绕组） 循环方式（自然循环不标，p强迫油循环） 冷却装置种类（f：风冷 s：水冷） 相数（s：三相） 第2章 电气主接线的选择变电所电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组中的一个重要组成部分。主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。2.1 主接线设计的相关原则和基本要求2.1.1 主接线的设计原则 考虑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。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它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、经济性的要求也不同。 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据510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的潮流分布，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。 考虑负荷的重要性分级和出线回路数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，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，一般要有两个电源供电，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。 考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的台数和容量，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，由于其传输容量大，对供电可靠性的要求高，因此，对其主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。 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供电的可靠性，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，都直接影响主接线的形式。2.1.2 主接线设计的基本要求根据我国能源部关于220500kv变电所设计技术规程sdj288规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。”1 可靠性所谓可靠性时指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期的运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。评价主接线可靠性的标志是： 断路器检修时是否影响供电； 线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 变电所全部停电的可能性。 有些国家以每年用户不停电的时间的百分比表示供电的可靠性，先进的指标都在99.9%以上。2 灵活性主接线的灵活性有以下几方面要求： 调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。 检修要求。可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。 扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。3 经济性经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。2.2 本所主接线设计的方案2.2.1 220kv侧的接线方式的确定本次设计220kv侧，进线只有2回，而本所的主变压器也只有两台，根据原始条件可选择变压器线路接线及桥式接线，故拟定以下两种方案。方案一 ： 变压器线路接线图2-1 线路变压器组接线变压器线路接线是最简单的接线，适用于进线回路较少的典型变电所接线，这种接线方式在当今只有两回进线两台变压器的变电所中广泛使用。方案二： 桥式接线当只有两个变压器线路接线的回路时，在其中间加一个连桥，则成为桥式接线。桥式接线中，4个回路只有3台断路器，是需要断路器较少的一种接线，但是其灵活性较差，只能适用于小型变电所和发电厂。按连接桥断路器的位置可分为内桥和外桥两种接线。图2-2 外桥接线表2-1 两种方案的比较线路变压器组外桥特点就其特点而言，线路变压器组接线简单，是最简单的接线方式，外桥是在其基础上在线路断路器的外侧安装一连桥。线路变压器组无论是线路或变压器发生故障，该线路均停止运行。而外桥接线，当线路故障时与之相连的两个断路器断开，从而影响一回未发生故障的线路，当变压器发生故障时仅线路变压器断开，不影响其它回路运行。可靠性桥形接线要比线路变压器组可靠经济性线路变压器组比外桥接线经济 灵活性外桥接线要比线路变压器组倒闸操作方便通过以上论述，我们得到方案一较经济简单、方案二灵活可靠。在本次设计中进线只有2回，主变也只有两台，作为主变压器它是变电所中的主要元件，其可靠性是最高的，现今的变压器在正常情况下可以作到10年内不出故障和大修，这说明主变的可靠性非常高，不必考虑变压器的故障维护的时间。如果是其中一条线路故障停运，那么一台主变可保证对70%的负荷供电，考虑到短时的过载情况可保证对98%的负荷供电。同时，考虑到到短路电流的问题，方案一限制短路电流的能力可远远高于方案二。综上，可以看出选用方案一远比方案二利益要大的多，并且方案一是现今中型变电所的主流接线方式，故在本次设计中高压进线侧主接线采用线路变压器组接线方式。2.2.2 60kv侧的接线方式的确定本次设计变电所的60kv侧出线为14回，出线回路数较多，为考虑其运行的可靠性、倒闸操作简单和接线的经济性，可选用双母接线和双母带旁路接线的方式。方案一：双母线接线双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台短路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络短路器(简称母连短路器)来实现。如下图2-3所示，有两组母线后，使运行的可靠性和灵活性大为提高。图2-3 双母线接线方案二：双母带旁路接线双母线可以带旁路母线，用旁路断路器代替检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。图2-4为双母线带专用旁路接线。带有专用旁路断路器的接线，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接入旁路的线路回路数较多，且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。图2-4 双母带旁路接线表2-1-2 两种方案的比较双母线双母带旁路特点1. 供电可靠2. 调度灵活3. 扩建方便倒闸操作灵活可靠性较高高经济性投资大、设备多、占地大投资大、设备增多、占地大灵活性操作复杂倒闸操作灵活通过以上论述对比，我们得到方案一较经济简单、方案二灵活可靠。在本次设计中60kv侧出线有14回，可以说出线回路数较多。 综上，可以看出选用方案一远比方案二利益要大的多，并且方案一是现今中型变电所的主流接线方式，故在本次设计中高压进线侧主接线采用线路变压器组接线方式。第3章 短路电流计算 所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统，单相或多相接地。3.1 短路发生的原因产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多是设备的过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除，此外，如输电线路断线、线路倒杆、倒塔也能造成短路事故。3.2 短路的种类三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地和两相接地短路。三相短路为对称短路，短路电流交流分量是对称的，只是线路中的电流增大、电压降低而已，而电流和电压之间的相位差一般也较正常工作情况是为大。在对称三相系统中，三相阻抗相同，三相电压和电流的有效值相等。因此对于三相系统三相短路的分析计算，可只分析和计算其中一相。两相短路、单相接地和两相接地短路，以及单相断线和两相断线均为不对称故障。当电力系统发生不对称故障时，三相阻抗不同，三相电压和电流有效值也不相等，相与相之间的相位差也不相等。运行经验表明：在中性点直接接地系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的65%70%；两相短路约占10%15%；两相接地短路约占10%20%；三相短路约占5%。虽然，三相短路所占比例较小，但是三相短路的短路电流最大，相对破坏和造成的后果也是最为严重的。所以，在本次设计中短路电流的分析和计算中只要求计算三相短路即可，如三相短路情况下满足设计要求，那出现其它形式的短路也能够满足本设计的要求。3.3 短路计算的目的1. 电气主接线的比连；2. 选择导体和电器；3. 确定中性点接地方式；4. 计算软导线的短路摇摆；5. 确定分裂导线的间隔棒的间距；6. 验算接地装置的接触电压和跨步电压；7. 选择继电保护装置和进行整定计算； 3.4 短路计算的一般规定1. 验算导体和电器的动、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，并考虑电力系统的远景规划（一般为本期工程建成后的510年）。2. 确定短路电流时，应按可能发生的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。3. 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接网络中，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。4. 选择导体和电器时，对不带电抗器的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流的最大地点。5. 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。6. 导体和电抗器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路、或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。3.5 短路计算点的选择在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。在本次设计中，短路点选择4点，分别为：k1点为单台主变运行时220kv侧进线断路器的下侧发生三相短路；k2为220kv侧进线断路器的上侧发生三相短路；k3点为60kv侧母线上发生三相短路；k4点为当两台主变同时运行时，另一台主变的220kv进线侧断路器的下侧发生三相短路。220kv高压侧为线路变压器组的接线方式，其短路计算点应选在任一台主变压器的进线断路器的上下两侧，即k1、k2、k4点。其目的是验算当高压侧发生短路情况时，流过断路器的短路电流，为选择进线断路器提供依据；60kv侧为双母线接线，其短路计算点就选择在双母线上即k3点。其目的是验算当两台主变全部运行时60kv母线上短路时短路电流的情况(也可视为母连断路器上短路)，即为选择母连断路器提供可靠依据。3.6 短路电流的计算结果表3-1 k1点三相短路计算数据时 间(s)电 流 周 期 分 量 有 效 值 (ka)冲 击 电 流(ka)热 效 应03.95610.08869.12924.16644.264表3-2 k2点三相短路计算数据时 间(s)电 流 周 期 分 量 有 效 值 (ka)冲 击 电 流(ka)热 效 应01.0932.7874.66721.07941.079表3-3 k3点三相短路计算数据时 间(s)电 流 周 期 分 量 有 效 值 (ka)冲 击 电 流(ka)热 效 应06.62916.904180.82126.73246.732表3-4 k4点三相短路计算数据时 间(s)电 流 周 期 分 量 有 效 值 (ka)冲 击 电 流(ka)热 效 应03.2348.24743.85323.31843.318由上述列表可知：当一台主变单独运行时，其220kv侧断路器母线侧发生三相短路时短路情况最为严重，在选取高压侧设备时可用点的短路数据进行校验。选取的60kv侧设备可按点短路参数进行校验。第4章 变电所电气设备的选择在各级电压等级的变电所中，使用着各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、调相机等，这些设备的任务时保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须考虑电力系统在正常运行和故障状态下的工作情况。所谓电气设备选择，则是根据各种电气设备在系统中所处的地位和完成的任务来确定它的型式和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当地留有裕度，力求在经济上进行节约。 4.1 电气设备选择的一般原则尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不同，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按照正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。4.1.1 按正常工作条件选择电气设备1. 额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压和负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.11.15倍，而电气设备所在的电网运行电压波动，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压un不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即 （4-1）2. 额定电流电气设备的额定电流是指在额定温度下，电气设备的长期允许电流。通常应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即 （4-2）由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的应为发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍；若变压器可能过负荷运行时，应按过负荷确定(1.32倍变压器额定电流)。按交流高压电器的长期工作时的发热的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环境温度高于+40而低于+60时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。4.1.2 按短路状态进行校验当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急剧升高，这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。1. 短路热稳定效验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为 （4-3）式中 -短路电流的热效应；-设备给定的ts内允许的热稳定电流有效值。2. 电动力稳定效验电动力稳定效验是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为 （4-4）式中 -短路冲击电流的幅值； -设备允许通过的动稳定电流的幅值。3. 短路电流计算的条件为使所选电气设备和载流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电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。 容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（工程建成后510年）；其接线应采取可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。 短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。 计算短路点。选择通过电器设备的短路电流为最大的那些点为短路点。先考虑分别在电气设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备内部的短路电流，而非流到短路点的总电流。4.2 高压断路器的选择 高压断路器是电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用，当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。（1）型式。除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般635kv选用真空断路器，35500kv选用sf6断路器。（2）额定电压的选择为。（3）额定电流的选择为（4）额定开断电流的检验为式中 -断路器实际开断时间ts的短路电流周期分量。实际开断时间tk，为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之后。（5）热稳定校验应满足（6）动稳定校验应满足通过以上技术条件，和短路计算拟定断路器型号为：单柱双断口共用一台液压机构，可分相操作的和三相组装在一个框架上的两种型号。其技术数据如下：表4-1 lw6-220高压断路器技术参数安装地点220kv侧额定开断电流 (ka)40型 号lw6-220额定关和电流 (ka)100额定电压220动稳定电流 (ka)100最高工作电压 (kv)252热稳定电流 (ka)40额定电流 (ka)3150表4-2 lw9-63高压断路器技术参数安装地点60kv侧额定开断电流 (ka)25型 号le0-63额定关和电流 (ka)63额定电压63动稳定电流 (ka)63最高工作电压 (kv)72.5热稳定电流 (ka)25额定电流 (ka)1250通过相关的校验得出所选择的断路器符合其正常运行及故障情况时的技术条件要求，其数据对比如下：表4-3 220kv侧高压断路器lw6-220的参数与计算数据对比计算数据lw6-220220kv220 kv273.2a3150a3.956ka40ka10.088ka100ka69.129（）404=6400（）10.088ka100ka表4-4 60kv侧高压断路器lw9-63的参数与计算数据对比计算数据lw9-6360 kv63 kv866.1 a1250a6.629 ka25 ka16.904 ka63 ka180.821（）254=2500（）16.904 ka63 ka4.3 隔离开关的选择隔离开关的选择主要以额定电压、额定电流为依据，并需进行动、热稳定的校验。但由于隔离开关不能开断负荷电流和短路电流，故不需校验断流容量。其算法与断路器是相同的。通过短路计算初步拟定隔离开关为：双柱三相立开式gw12-220d(w)和双柱gw5-60gd两种型号。其技术参数如下：表4-5 gw12-220d(w)隔离开关技术参数安 装 地 点220kv侧额定电流 (ka)1600型 号gw12-220d(w)动稳定电流 (ka)100额 定 电 压 (kv)220热稳定电流 (ka)40最高工作电压 (kv)252表4-6 gw5-60gd隔离开关技术参数安 装 地 点60 kv侧额定电流 (ka)1250型 号gw5-60gd动稳定电流 (ka)50额 定 电 压 (kv)60热稳定电流 (ka)16最高工作电压 (kv)69通过相关的校验得出所选择的隔离开关符合其正常运行及故障情况时的技术条件要求，其数据对比如下：表4-7 220kv侧隔离开关gw12-220d的参数与计算数据对比计算数据gw12-220d220 kv220 kv273.2 a1600 a69.129（）404=6400（）10.088 ka100 ka表4-8 60kv侧隔离开关gw5-60gd的参数与计算数据对比计算数据gw5-60gd60 kv63 kv866.1a1250 a180.821（）164=1024（）16.904 ka50 ka4.4 电流互感器的选择1. 型式的选择根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油侵式等）、安装方式（户内、互外、装入式、穿墙式等）、结构型式（多匝式、单匝式、母线式等）、测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态的特性等）。一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用lq线圈式和lm母线式；620kv户内配电装置和高压开关柜中，常采用ld单匝贯穿式或复杂贯穿式；35kv及以上的电流互感器多采用油侵式结构。在条件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先选用套管电流互感器，以节省占地和减小投资。2. 按额定电压选择电流互感器的额定电压不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压。3. 按额定电流选择电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续电流。电流互感器的二次额定电流，可根据二次负荷的要求分别选择5a或1a等。为了保证测量仪表的最佳工作状态，并且在过负荷时使仪表有适当的指示，当ta用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右。4.按准确度等级选择电流互感器的准确度等级应符合其二次测量仪表、继电保护等的要求。用于电能计量的电流互感器，准确度级不应低于0.5级。用于继电保护的电流互感器，误差应在一定的限值内，以保证过电流时的测量准确度的要求。根据电力系统要求切除短路故障和继电保护动作时间的快慢，对互感器保证误差的条件提出了不同的要求。在大多数情况下，继电保护动作时间相对来说比较长，对电流互感器规定稳态下的误差就能满足使用要求，这种互感器称为一般保护用电流互感器，适合与电压等级较低的电力网。如果系统要求继电保护实现快速动作时，应选用铁芯带有小气隙的暂态特性好的电流互感器，因为它能保证其暂态误差在规定的范围内。5. 校验二次负荷的容量为保证电流互感器工作时的准确度符合要求，电流互感器的二次负荷不超过（某准确度下）允许的最大负荷。电流互感器的二次总负荷包括二次测量仪表、继电器电流线圈、二次电缆和接触电阻的部分电阻。当电流互感器的二次负荷不平衡时，应按最大一相的二次负荷校验。6.校验热稳定电流互感器的热稳定能力用热稳定倍数kr表示，热稳定倍数kr等于互感器1s热稳定电流与一次额定电流in1之比，故热稳定条件为 (4-5) 式中 -短路热效应。7. 校验动稳定电流互感器的内部动稳定能力用动稳定倍数kd表示，动稳定倍数kd等于互感器内部允许通过的极限电流（峰值）与一次额定电流in1之比。故互感器内部动稳定条件为 (4-6)式中 -通过电流互感器一次侧绕组的最大冲击电流。此外，还应校验电流互感器的外部动稳定（即一次侧瓷绝缘端部受电动力的机械动稳定）。电流互感器外部动稳定条件为 (4-7)式中 -电流互感器一次侧端部允许作用力； -电流互感器一次侧瓷绝缘端部所受最大电动力。根据上述技术要求及结合本次设计的现有条件和要求，选取lcwb7-220w1和lcwb5-63型两种型号，其技术参数如下：表49 220kv侧电流互感器技术数据表安装地点220kv侧额定变流比 (a)2x600/5型 号lcwb7220w1二次组合b1/b2/b1 /b1/0.5额定电压 (kv)220动稳定倍数2x55最高工作电压 (kv)2521s热稳定倍数2x21表410 60kv侧电流互感器技术数据表安 装 地 点60kv侧额定变流比(a)2x600/5型 号lcwb563二次组合0.5/ b1/b1额定电压 (kv)63动稳定倍数80最高工作电压 (kv)691s热稳定倍数31.5通过相关的校验得出所选择的电流互感器符合其运行时的技术条件要求，其数据对比如下：表411 220kv电流互感器的技术数据与计算数据比较表计 算 数 据lcwb7-220w1的技术数据电网电压ue=220 kv额定电压ue=220 kv长期最大工作电流imax=237.2 a一次额定电流i1e=2*600a准确度级：0.5准确度：b1/ b1 /b2 /b1 /0.5短路冲击电流ich =10.088 ka动稳定电流倍数55 ka热效应qk=69.129 ka2.s热稳定：qz=2540.1 ka2.s表412 60kv电流互感器的技术数据与计算数据比较表计 算 数 据lcwb563的技术数据电网电压uew=60 kv额定电压ue=60 kv长期最大工作电流igmax=866.1 a额定电流ie=2x600 a (400)准确度级：0.5 ， 1准确度：0.5/b1/ b1短路冲击电流ich =16.904 ka动稳定电流80热效应qd =180.821 ka2.s热稳定数据992.25 ka2.s4.5 电压互感器的选择1. 型式的选择根据电压互感器安装的场所和使用条件，选择电压互感器的绝缘结构和安装方式。一般620kv户内配电装置中多采用油侵或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35kv配电装置中宜选用电磁式电压互感器；110kv及其以上的配电装置中尽可能选用电容式电压互感器。在型式选择时，还应根据接线和用途的不同，确定单相式、三相式、三相五柱式、一个或多个副绕组的不同型式的电压互感器。接在110kv及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通信时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。2. 按额定电压选择为保证测量准确性，电压互感器一次额定电压应在所安装电网额定电压的90%110%之间。电压互感器二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网线电压时，二次绕组额定电压选为100v；一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压选为v。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助绕组额定电压选为100/3v。3. 按容量和准确度级选择电压互感器按容量和准确度级的原则与电流互感器的选择相似，要求互感器二次最大一相的负荷，不超过设计要求准确度级的额定二次负荷，而且应该尽量接近，因过小也会使误差增大。统计电压互感器二次负荷时，首先应根据仪表和继电器电压线圈的要求，确定电压互感器的接线，并尽可能将负荷分配均匀。然后计算各相负荷，取其最大一相负荷与互感器的额定容量比较。在计算各项负荷时，要注意互感器与负荷的接线方式。电压互感器不校验动稳定和热稳定。为满足上述要求，对于60kv配电装置采用jcc160w2型电压互感器；220kv采用jcc1220型串级磁绝缘式电压互感器。为检查和监视一次回路单相接地，所有电压互感器选用具有第三绕组的单相电压互感器组。表3-13 电压互感器有关技术数据表型式额定变比额定容量（va）最大容量（va）0.5级1级3级jcc1-220220/ 3 /0.1/3 /0.150010002000jcc560w260/3/0.1/ 3 /0.1/325020004.6 避雷器的选择4.6.1避雷器保护及配置（一）避雷器的参数及配置电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备所承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来限制，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器的保护性能。1. 避雷器的参数普通阀型避雷器有fs型和fz型两种。fs型主要使用于配电系统，fz型使用于发电厂和变电所。fz型避雷器均由结构和性能标准化的单件组成，其单件的额定电压分别为3、6、10、15、20kv和30kv。因此，可由不同单件组成各种电压等级的避雷