220kv变电站毕业设计文档.doc

摘 要 随着现代科学技术的迅猛发展 尤其微型计算机技术的广泛应用 变电站的自动化程度也越来越高 新型变电站正朝向变电站综合自动化 系统发展 即利用先进的计算机技术 现代电子技术 通信技术和信息 处理技术等实现对变电站二次设备 包括继电保护 控制 测量 信号 故障录波 自动装置及远动装置等 的功能进行重新组合 优化设计 对 变电站全部设备的运行情况执行监视 测量 控制和协调的一种综合性 的自动化系统 通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息 数据共享 完成变电站运行监视和控制任务 变电站综合自动化替代了变电站常规 二次设备 简化了变电站二次接线 变电站综合自动化是提高变电站安 全稳定运行水平 降低运行维护成本 提高经济效益 向用户提供高质 量电能的一项重要技术措施 本设计讨论的是 220KV 变电站电气部分的设计相关原理和要求 首 先结合相关技术和供电可靠性的要求对原始资料进行分析 选择主要的 电气设备的型号和主接线方式 再进行短路计算 设备的校验 最后进 行防雷接地保护的安装 配电装置的布局等 关键词关键词 变电站 短路计算 设备选择 继电保护 防雷 I ABSTRACT With the rapid development of modern science and technology Especially wide application of Micro computer technology Substation s automation degree more and more is also high New substations are heading for the substation integrated automation system using advanced the development of computer technology modern electronic technology the communication technology and information processing technology to achieve the second equipment including substation relay protection control measurement signal fault wave record automatic device and far micromovement device etc function optimization design new combination of substation equipment operation situation all perform monitoring and measurement control and coordination of a kind of comprehensive automation system Through within the substation integrated automation system to exchange information between devices share datas complete substation operate monitoring and control task The substation integrated substation automation replaces the conventional second equipments and simplifies substation secondary wiring The integrated substation automation is to improve the safe and stable operation level and reduce operation and maintenance cost improve economic efficiency to provide high quality power of an important technical measures This design are discussed in the design of the electric parts of 220KV substation relevant principles and requirements First in conjunction with the relevant technology and power supply reliability requirements of the original material analysis choose the main electrical equipment types and Lord wiring way and then to short circuit calculation and equipment calibration the installation of lightningproof grounding protection power distribution equipment layout etc Keywords Substation Short circuit calculation Equipment choice Relay protection lightning protection II 目 录 1 引言 1 2 电气主接线的设计 2 2 1 主接线概述 2 2 2 常用的主接线方式和特点 2 2 3 主接线确定 6 3 变压器的选择 9 3 1 主变压器的选择 9 3 2 变电所用电设计 12 4 220KV 变电站电气部分短路计算 14 4 1 短路的原因 后果及其形式 14 4 2 阻抗标幺值的计算 15 4 3 短路计算 16 5 高压电气设备的选择和校验 20 5 1 电气设备选择的一般原则 20 5 2 断路器的选择 21 5 3 高压隔离开关的选择 26 5 4 电流互感器的选择 29 5 5 电压互感器的选择 33 5 6 导体的选择与校验 35 6 变电站的防雷接规划 38 6 1 避雷器的选择 38 6 2 避雷针的配置 42 6 3 变电站进线段保护 43 7 电气总平面布置及配电装置的选择 44 8 继电保护的配备 47 8 1 继电保护的工作原理及要求 47 8 2 变压器继电保护配置 49 9 结束语 51 致 谢 52 参考文献 53 附 录 54 0 1 引言 毕业设计是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节 通过毕业设计 能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能 进行全 面 系统 严格的技术及基本能力的练习 同时也是大学生在校期间最 后一次综合训练 它将从思维 理论以及动手能力方面给予我们严格的 要求 使我们综合能力有一个整体的提高 它不但使我们巩固了本专业 所学的专业知识 还使我们了解 熟悉了国家能源开发策略和有关的技 术规程 规定 导则以及各种图形 符号 它将为我们以后的学习 工 作打下良好的基础 电力是以电能作为动力的能源 发明于 19 世纪 70 年代 电力的发 明和应用掀起了第二次工业化高潮 20 世纪出现的大规模电力系统是人 类工程科学史上最重要的成就之一 是由发电 输电 变电 配电和用 电等环节组成的电力生产与消费系统 它将自然界的一次能源通过发电 动力装置转化成电力 再经输电 变电和配电将电力供应到各用户 电 能是社会生产力的重要基础 随着社会生产的不断发展 人类使用电能 不仅在数量上越来越多 在品种及构成上也发生了很大的变化 人类对 电能质量也要求越来越高 电力是能源工业 基础工业 在国家建设和 国民经济发展中占据十分重要的地位 是实现国家现代化的战略重点 电能也是发展国民经济的基础 是一种无形的 不能大量存储的二次能 源 电能的发 变 送 配和用电 几乎是在同时瞬间完成的 须随时 保持功率平衡 要满足国民经济发展的要求 电力工业必须超前发展 这是世界发展规律 因此 做好电力规划 加强电网建设 就尤为重要 而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用 它承 担着变换电压 接受和分配电能 控制电力的流向和调整电压的责任 此次 220KV 变电站电气部分设计是对变电站整体的大致设计 该设 计包括以下任务 1 主接线的设计 2 负荷的计算及主变压器的选择 3 短路计算 4 导体和电气设备的选择 5 所用电设计 6 防雷接地设 1 计 7 配电装置设计 8 继电保护的配置等 2 电气主接线的设计 2 1 主接线概述 电气主接线是发电厂和变电站传递电能的通路 主要是指在发电厂 变电所 电力系统中 为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的 表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路 主接线代表了 发电厂或变电站电气部分的主体结构 是电力系统网络结构的重要组成 部分 直接影响运行的可靠性 灵活性并对电气设备选择 配电装置布 置 继电保护 自动装置和控制方式的确定都有决定性的关系 2 2 常用的主接线方式和特点 1 单母线接线及单母线分段接线 优点 1 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 2 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 1 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 2 任一回路断路器检修时 该回路必须停电 单母线接线 单母线接线这种接线方式是母线接线中最简单的 其特点是电源和 引出回路接于同一组母线 供电电源在变电站是变压器或高压进线回路 母线既可保证电源并列工作 又能使任一条出线都可以从任一个电源获 得电能 2 单母接线的优点 接线简单清晰操作方便 需用设备少 费用低 经济性好 扩建方便 缺点 可靠性差 当检修电源或引出线断路器时 所有回路都要 停止工作 会引起该回路长期停电 灵活性差 电源只能并列运行 不能分列运行 并且线路侧发生短路时 有较大的短路电流 综上可知 这种接线可靠性差 无法满足重要用户对负荷的要求 一般只用在出线回路少 并且没有重要负荷的发电厂和变电站中 图 2 1 单母接线 单母分段接线 单母线用分段断路器 QFD 进行分段 有穿越负荷的两回路电源进线 的中间变电站的受配电母线以及桥式接线变电站多采用单母分段接线 优点 当一段母线故障或检修时 用分段断路器 QFD 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 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 3 缺点 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 任一回路断路器检修时 该回路必须 停电 这种接线广泛用于中 小容量发电厂和变电站 6 10KV 接线中 但 是 由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电 大大增加了出线 数目 使整体母线系统可靠性受到限制 所以 在重要负荷的出线回路 较多 供电容量较大时 一般不予采用 图 2 2 单母分段接线 2 双母线接线 4 图 2 3 双母接线 接线方式是两组母线之间用联络断路器联络 每一个电源和出线的 回路 都装有一台断路器 有两组母线隔离开关 可分别与两组母线接 线连接 两组母线之间的联络 通过母线联络断路器来实现 其特点有 供电可靠 调度灵活 扩建方便等特点 缺点 增加 一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关 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 双母接线有两种母线 并且可以互为备用 由于双母线有较高的可 靠性 广泛用于 出线带电抗器的 6 10KV 配电装置 35 60KV 出线 数超过 8 回 或连接电源较大 负荷较大时 110 220KV 出线数为 5 回 及以上时 3 双母线带旁路母线的接线 5 图 2 4 双母线带旁路母线的接线 110kv 及以上的高压配电装置中 因为电压等级高 输送功率较大 距离较远 停电影响较大 而双母线可以带旁路母线 用旁路断路器替 代检修中的回路断路器工作 使该回路不致停电 这样多装了价高的断 路器和隔离开关 增加了投资 然而这对于接于旁路母线的线路回数较 多 并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的 当 110kv 出现 在 6 回及以上 220kv 出线在 4 回及以上 宜采用带专用带旁路母线的双 母线接线 主接线设计原则 对变电所电气主接线的基本要求 概括说应包括可靠性 灵活性和 经济性三个方面 1 保证必要的供电可靠性 要充分考虑一次设备和二次设备的故障 率及其对供电的影响 2 具有调度灵活 操作方便 能满足系统在事故 检修及特殊方式 下的调整要求 6 3 主接线应力求简单清晰 尽量节约一次设备的投资 节约占地面 积 减少电能损失 即具有经济性 4 应能容易地从初期过度到最终接线 并在扩建过度时 一次和二 次设备所需的改造最小 即具有发展和扩建的可能性 电气主接线的设 计是发电厂或变电站电气设计的主题 它与电力系统 电厂动能参数 基本原始资料以及电厂运行可靠性 经济性的要求等密切相关 并对电 气设备选择和布置 继电保护和控制方式等都有较大的影响 因此 主 接线设计 必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况 全面分析 有关影响因素 正确处理它们之间的关系 经过技术 经济比较 合理 地选择主接线方案 2 3 主接线确定 根据原始资料的分析和相关技术规程现列出两种主接线方案 方案一 220KV 侧双母接线 110KV 侧双母接线 10KV 侧单母 分段接线 220kV 出线 2 回 其中备用 1 回 110kV 出线 8 回 其中备 用 4 回 110kV 侧出线 8 回 其中备用 3 回 方案主接线图如下 7 220KV 110KV 10KV 图 2 5 主接线方案一 220KV 10KV 110KV 图 2 6 主接线方案二 8 方案二 220KV 侧双母带旁路接线 110KV 侧双母接线 10KV 侧单母分段接线 220kV 出线 2 回 其中备用 1 回 而由于本回路为重要负荷停电对 其影响很大 因而选用双母带旁路接线方式 使该回路不致停电 这样 多装了价高的断路器和隔离开关 增加了投资 然而这对于接于旁路母 线的线路回数较多 并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要 现对两种方案比较如下 表 2 1 主接线方案比较表 方案 项目 方案一 220KV 侧双母接线 110KV 侧双母接线 10KV 侧单母分段接线 方案二 220KV 侧双母带旁 路接线 110KV 侧双母接线 10KV 侧单母分段接线 可靠性 1 220KV 接线简单 设备本 身故障率少 2 220KV 故障时 停电时间 较长 1 可靠性较高 2 有两台主变压器工作 保 证了在变压器检修或故障时 不致使该侧不停电 提高了 可靠性 灵活性 1 220KV 运行方式相对简单 灵活性差 2 各种电压级接线都便于扩 建和发展 1 各电压级接线方式灵活性 都好 2 220KV 电压级接线易于扩 建和实现自动化 经济性 设备相对少 投资小 1 设备相对多 投资较大 2 母线采用双母线带旁路 占地面增加 综上所述 结合灵活性和经济性 现确定第二方案为设计最终方案 9 3 变压器的选择 变压器是一种静止的电气设备 是用来将某一数值的交流电压 电 流 变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压 电流 的设备 在 发电厂和变电站中 用来向电力系统或用户输送功率的变压器 称为主 变压器 3 1 主变压器的选择 1 主变压器的选择原则 1 主变容量应根据 5 10 年的发展规划进行选择 并考虑变压器的正 常运行和事故时的过负荷能力 2 对装一台主变压器的变电所 变压器的额定容量应满足用电负荷 的需要 按下式选择 Sn KSL 其中 Sn 为变压器的视在容量 KVA SL为变电所的最大负荷的视在功率 KVA K 为负荷率 3 对装有两台主变的变电所中 当一台断开时 另一台变压器的容 量一般保证 70 80 全部负荷的供电 即应保证用户的一级负荷和大 部分的二级负荷 每台主变容量可按下式选择 Sn 0 7S 2 主变压器台数选择 1 主变压器容量一般按变电所建成后 5 10 年的规划负荷选择 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 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 3 负荷计算和容量选择 电力负荷是电力系统中所有用电设备消耗的总功率 对于某一用电 单位 他所设置的用电设备包括电源线路都是用电负荷 用电设备可分 为电动机 电热炉 整流设备 照明及家用电器等若干类 在不同的行 业中 各类用电负荷的比例也不同 10 计算负荷也称需要负荷或最大负荷 计算负荷是一个假想的持续负 荷 其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等 在配电设计中 通常采用 30 分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工 导体的依据 我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和 二项式法 需要系数法的优点是简便 本设计即使用需用系数法 表 3 1 110KV 侧负荷预测 负荷名称 最大负荷有 功 KW COS 线路长度 KM 回路数 供电方 式 马村变电站150000 90201架空 高新区变电 站 200000 90251架空 山阳区变电 站 10000 90141架空 市区变电站150000 90102架空 其他200000 90未知1架空 总计有功功 率 P110 80000 总计无功功 率 Q110 38400 表 3 2 10KV 侧负荷预测 负荷名称 最大负荷有 功 KW COS 线路长度 KM 回路 数 供电方 式 学校 30000 80102 架空 医院 10000 80202 架空 钢厂 50000 90252 电缆 机械厂 20000 90152 架空 自来水厂 15000 80101 电缆 其他 25000 80 未知 1 未知 总计有功 功率 P10 15000 总计有功 功率 Q10 9360 11 无功功率补偿 为提高功率因素 改变电压质量 采用并联补偿电容器对 10KV 侧 进行无功补偿 使功率因素提高到 0 9 即 0 48 2 tg 补偿容量 1010max 1 1010max 9360 0 624 15000 g QQ t PP var216048 0 624 0 15000 2110 kttPQ ggC 式中 10KV 母线上最大有功负荷 补偿前的最大功 10 max P 1 tg 率因数 补偿后的最小功率因数 2 tg 根据 变电所设计规范 3 7 2 条规定 电容器装置的接线 应使电 容器组的额定电压与接入电网的运行电压相配合 电容器装置宜采用中 性点不接地的星形或双星形接线 查 常用高低压电器手册 选用 BGF 11 100 1 型电容器 3 其额定容量为 100kvar 标算电容 C 7 89uF 则KVUN3 11 每相并联个数 故并联 8 只 BGF 11 100 1 型电容器 27 1003 2160 n 3 分别接于 10KV I II 段母线上 即每段母线每相并联 4 只电容器 负荷计算 线损率 a 6 负荷增长率 t 5 105377KVA 22 1101011010 c SPPQQQ 总 设计负荷 S Kd S总 1 0 06 1 0 05 6 134720KVA 需用系数 Kd 0 9 充分发挥变压器正常运行及事故时过负荷能力 Sn 0 7S 0 7 134720 94304 KVA 变电所的电力变压器一 二次绕组通常采用不同的连接方式 形成 变压器一 二次侧对应线电压的相位关系不同 变压器连接组的种类很 12 多 为了制造和并联运行时的方便 我国规定 Yyn0 Yd11 Yny0 Yyd11 和 Yy0 等五种作为标准连接组 在五种连接组中常用连接组有 变 压器 Yyno 连接 变压器 Yyn11 由 电力工程电气设备手册 电气一次部分 选定变压器的容量为 120MVA 由于升压变压器有两个电压等级 所以这里选择三绕组变压器 查 大型变压器技术数据 选定主变型号为 SFPS8 120000 220 表 3 3 主要技术参数 型号SFPS8 120000 220 SN KVA 120000 UN KV 220 2 2 5 高 110 中 10 5 低 空载损耗53 58KW 空载电流0 42 阻抗电压10 高 中 35 高 低 24 中 低 连接组别Yyn0 yd11 3 2 变电所用电设计 变电站站用变压器的选择时 通常为提高所用电负荷的供电可靠性 设 2 台所用变 两台站用变互为备用 正常运行时一台投入 另一台备 用 遇检修时 可视检修电源需要投入两台以满足检修需要 母线采用 单母分段接线方式 因而本设计两台所用变分别接于 10KV 母线的 段和 段 互为备 用 平时运行当一台故障时 另一台能够承担变电所的全部负荷 1 所用变压器选择方法 1 选择原则 所用电负荷按 0 2 变电所容量计 设置 2 台所用变相 互备用 2 所用电负荷 S 105377 0 2 527KVA 13 3 所用变容量计算 SB 0 7 S 369KVA 接线图如下所示 图 3 1 变电所主接线图 表 3 4 所用变压器的参数 型号U1N KV U2N KV 连接 组别 空载 损耗 阻抗 电压 空载 电流 S9 400 1010 5 0 4Yyn00 8KW4 1 10KV 380V 14 4 220KV 变电站电气部分短路计算 本章首先简介短路的原因 后果及其形式 接着分析无限大容量系 统三相短路的相关物理量 然后 重点讲述配电系统的短路电流计算 4 1 短路的原因 后果及其形式 1 短路的原因 短路是不同电位导体之间的电气短接 这是电力系统中最常见的故 障 也是最严重的一种故障 电力系统出现短路故障 就其原因 主要 是以下四个方面 1 元件损坏 例如设备绝缘材料老化 设计 制造 安装 维护不良 等造成的设备缺陷发展成为短路 2 气象条件影响 例如雷击过后造成的闪烁放电 由于风灾引起架空 线断线和导线覆冰引起电线杆倒塌等 3 人为过失 例如工作人员带负荷拉闸 检修线路或设备时未排除接 地线合闸供电 运行人员的误操作等 人为破坏 如偷电线和美国的科 索沃战争 伊拉克战争时使用的碳纤维弹 4 其他原因 例如挖沟损伤电缆 鸟兽风筝跨接在载流裸导体上等 2 短路的后果 1 产生大电流 有时会产生上万甚至十几万安的大电流 因此会产生 大量的热量 损毁设备 电弧会将许多元件短时间融化 同时 产生的 电流还会带来一定的电磁力 它同样会损坏设备 同样可能造成重大火 灾及伤害时间 2 造成低电压 它会使电气设备无法正常工作 这种危害在医院矿山 时会引起危险 3 干扰抑制与破坏系统的稳定运行 4 线损 热损 无功功率等增大 5 影响通信 通讯等 3 短路的形式 15 三相系统中发生的短路有 4 种基本类型 三相短路 两相短路 单 相对地短路和两相对地短路 其中 除三相短路时 三相回路依旧对称 因而又称对称短路外 其余三类均属不对称短路 在中性点接地的电力 网络中 以一相对地的短路故障最多 约占全部故障的 90 在中性点 非直接接地的电力网络中 短路故障主要是各种相间短路 4 2 阻抗标幺值的计算 系统阻抗 220KV 侧电源近似为无穷大系统 A 归算至本所 220KV 母线侧是 X1 0 016 变压器型号为 SFPS8 120000 220 其中高中 高低 中低阻抗电压 分别为 10 35 23 变压器的各绕组的计算 11233510 2 1 2 1 3213211 SSSS UUUU 1352310 2 1 2 1 3132212 SSSS UUUU 24103523 2 1 2 1 2132133 SSSS UUUU 设 SB 100MVA UB Uav 1 1 11100 0 092 100100120 SB T N US X S 2 2 1100 0 008 100100120 SB T N US X S 3 3 24100 0 2 100100120 SB T N US X S 站用变压器设 Ud 4 0 可得 d 2 U S4 0100 X5 100S1000 4 B N 系统图的等值电路图 4 1 16 1 16 00 X 1 92 00 T X 1 92 00 T X 2 8 000 T X 2 8 000 T X 3 2 0 T X 3 2 0 T X 2 5 X K1 K2 K3 K4 图 4 1 等值电路图 4 3 短路计算 1 220KV 侧短路计算 K1 点短路时 示意图如下图 4 2 所示 A 1 16 00 X K1 图 4 2 K1 点短路图 A 电源 无穷大系统 的短路电流为 220 1 11 62 5 0 016 I X 所以短路电流有名值为 17 220 100 62 515 7KA 3230 I 取冲击系数 Kch 1 8 冲击电流 ish 2 55 15 7 40KA 短路容量 3230 15 76254 435SMVA 2 110KV 侧短路计算 K2 点短路时 示意图下图 4 3 所示 图 4 3 K2 点短路图及化简图 系统为无限大 所以短路电流有名值为 A 1 16 00 X K2 1 92 00 T X1 92 00 T X 2 08 00 T X 3 8 050 X 110 3 1 13 514I X 18 110 100 13 5146 784 3 115 I 冲击电流 ish 2 55 6 784 17 30KA 短路容量 3 115 6 7841351 277SMVA 3 10KV 侧短路计算 K3 点短路时 示意图 4 4 如下 图 4 4 K3 点短路图及化简图 因为 A 电源为无穷大系统所以提供的短路电流为 10 100 6 17333 943 3 10 5 I 1 16 00 X K3 1 92 00 T X1 92 00 T X 2 20 T X 2 20 T X 4 162 0 X 10 5 11 6 173 0 162 I X 19 冲击电流 ish 2 55 33 943 86 554KA 短路容量 3 10 5 33 943617 306SMVA 4 380V 侧短路计算 1 162 0 X 5 5 X K4 380V K4 6 62 15 X 380V 图 4 5 K4 点短路图及化简图 因为 X5 0 162 X1 5 所以 X6 5 162 0 38 6 1 0 194I X 所以 380v 侧短路的有名值 0 38 100 0 19428 30 4 I 短路容量 30 4 2819 40SMVA 短路计算结果列表 4 1 20 表 4 1 短路计算表 短路点基准电压短路电流冲击电流短路容量 S 单位 KV KA KA MVA K123015 7406254 435 K21156 78417 3011351 277 K310 533 94386 554617 306 K40 42871 419 4 5 高压电气设备的选择和校验 电气设备的选择是供电系统设计的主要内容之一 选择是否合理将 直接影响整个供电系统的可靠运行 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 对电气设备的基本要求是正 常运行时安全可靠 短时通过短路电流是不致损坏 因而 电气设备必 须按正常条件进行选择 按短路条件进行效验 本设计 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 导线的选择 5 1 电气设备选择的一般原则 1 按正常条件选择 1 按当地环境条件选择 应考虑当地气温 风速 湿度 污秽 海拔 地震 覆冰等环境条 件是否超出所选设备的基本使用条件 另外应考虑电气设备的装设地点 是户内还是户外 然后再选择相应型式的设备 户内设备不能用于室外 户外设备可以用于户内 此外 选择电气设备时 还应根据实际条件考 虑到防水 防火 防腐 防爆以及海拔的要求 2 按工作电压选择 在正常情况下 选择电气设备的最高允许工作电压不得小于该回路 21 的最高运行电压 即 UN UW N 式中 UN 电气设备额定电压 KV UW N 电网额定电压等级 KV 3 按工作电流选择 a 一般情况下 开关电器的额定电流应大于等于各种可能运行方式 下的回路最大持续工作电流 即 MAXWN II b 载流导体允许长期通过最大载流量 IXU应大于持续最大工作电流 即 MAXWXU II 2 按短路条件校验 1 按短路热稳定校验 电气设备额定热效应应不小于在计算时间tc内短路电流产生的热效应 即I2r ntr n I2KtC 2 按短路动稳定较验 电气设备的额定动稳定电流不应小于三相短路冲击短路电流 即 dw i ch i 对于母线 其最大允许应力应不小于短路时母线中所产生的应力 即 xu 3 对断路器和熔断器还应考虑其额定开断电流 Ikn应不小于短路电 流全电流 I 即 Ikn I 4 对电流和电压互感器应按其准确度等级和二次负荷阻抗进行校验 即准确度等级应满足要求 二次负荷阻抗 Z2不大于额定二次负荷阻抗 Z2n 5 对重要回路的硬导体 母线 还应考虑共振的影响 5 2 断路器的选择 断路器 QF 的选择是供电系统中最主要的电气设备之一 它有完善的 灭弧装置 是一种专门用于断开和接通电路的开关设备 正常运行时把 设备和线路接入或退出运行 起着控制作用 当设备或线路发生故障时 22 能快速切除故障回路 保证无故障回路部分可靠运行 除满足各项技术 条件和环境条件外 还应考虑到要便于安装调试和运行维护 并经济技 术方面都比较后才能确定 根据目前我国断路器的生产情况 电压等级 在而当少油断路器不能满足要求时 可以选用 SF6断路器 SF6断路器是 50 年代后发展起来的一种新型断路器 由于 SF6气体 具有优良的绝缘特性和灭弧特性 其发展较快 可以在 6 500KV 系统使 用 目前主要用在 110kv 及以上的电力系统中 断路器选择的具体技术条件如下 额定电压校验 UN UNS 额定电流校验 IN Imax 开断电流 INbr I 动稳定 ies ish 热稳定 It2t Qk 1 220KV 出线 主变侧 1 主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流 max 1 05 120000 330 66 3220 IA 具体选择及校验过程如下 1 额定电压选择 UN UNS 220KV 2 额定电流选择 IN Imax 330 66A 3 开断电流选择 INbr I 15 7KA 选择 SW6 220 1200 其 SW6 220 1200 技术参数如下表 5 1 表 5 1 SW6 220 1200 技术参数表 型 号SW6 220 1200 额定电压 KV220 额定电流 A1200 断流容量 MVA6000 23 额定断流量 KA21 极限通过电流 KA55 热稳定电流 KA 4S 21 固有分闸时间 S0 04 4 热稳定校验 It2t Qk It2t 212 4 1764 KA 2S 电弧持续时间取 0 06S 热稳定时间为 tk 1 5 0 04 0 06 1 6S 22 15 71 6 394 KA S K Q 所以 It2t Qk 满足热稳校验 5 动稳定校验 ies 55kA ish 40KA 满足校验要求 具体参数如下表 5 2 表 5 2 具体参数表 计算数据SW6 220 1200 UNS220KVUN220KV Imax330 66AIN1200A I 15 7KAINbr21KA ish40KAINcl55KA QK394 KA 2S It2t1764 KA 2S ish40KAies55KA 由表可知 所选断路器满足要求 2 出线断路器的选择与校验 max 2 120000 630 3220 IA 由上表可知 SW6 220 1200 同样满足出线断路器的选择 其动稳定 热稳定计算与主变侧相同 2 主变 110KV 侧 24 1 断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流 max 1 05 120000 661 3 110 IA 具体选择及校验过程如下 1 额定电压选择 UN UNS 110KV 2 额定电流选择 IN Imax 661A 3 开断电流选择 INbr I 6 784KA 4 热稳定校验 It2t Qk It2t 212 5 2205 KA 2S 灭弧时间取 0 06S 热稳定计算时间 tk 1 5 0 06 0 06 1 62S 22 6 7841 6275 KA S K Q 所以 It2t Qk 满足热稳校验 5 动稳定校验 ies 55kA ish 17 30KA 满足校验要求 初选 SW4 110 1000 技术数据如下表 5 3 所示 表 5 3 SW4 110 1000 技术数据 型号SW6 110 1000 额定电压 KV110 额定电流 A1000 断流容量 MVA3500 额定断流量 KA18 4 极限通过电流 KA55 热稳定电流 KA 4S 21 固有分闸时间 S0 06 具体参数如下表 5 4 表 5 4 具体参数表 计算数据SW4 110 1000 25 UNs110KVUN110KV Imax661AIN1000A I 6 784KAINbr18 4KA ish17 30KAINcl55KA QK75 KA 2S It2t2205 KA 2S ish17 30KAies55KA 由表可知 所选断路器满足要求 3 10KV 断路器的选择 由于短路电流过大需要装设限流电抗器 设将电抗器后的短路电流限制到 I 20KA 根据以上条件 选为 XKK 10 4000 12 限流后 I 20KA ish 2 55 20 51KA 流过断路器的最大工作电流 max 1 05 35 I1414 4 3 10 5 A 具体选择及校验过程如下 1 额定电压选择 UN UNs 10KV 2 额定电流选择 IN Imax 1414 4A 3 开断电流选择 INbr I 20KA 选择 SN4 10G 5000 其技术参数如下表 5 5 所示 表 5 5 SN4 10G 5000 技术参数 型号10G 5000 额定电压 KV10 额定电流 A5000 断流容量 MVA1800 额定断流量 KA105 极限通过电流 KA300 26 热稳定电流 KA 4S 120 固有分闸时间 S0 15 4 热稳定校验 It2t 1202 5 72000 KA 2S 设后备保护时间为 1 5S 灭弧时间为 0 06S 1 50 150 061 71 k tS 查短路电流计算曲线并换算成短路电流有名值 I 20KA 22 201 71684 KA K QS It2t Qk 满足要求 5 动稳定校验 ies 300kA ish 51kA 满足校验要求 具体参数如下表 5 6 表 5 6 具体参数 计算数据SN4 10G 5000 UNS10KVUN10KV Imax1414 4AIN5000A I 20KAINbr105KA ish194 193KAINcl300KA QK684 KA 2S It2t72000 KA 2S ish51KAies300KA 由表可知 所选断路器满足要求 5 3 高压隔离开关的选择 1 220KV 主变侧隔离开关的选择及校验 1 额定电压选择 UN UNs 220KV 2 额定电流选择 IN Imax 330 66A 3 极限通过电流选择 ies ish 40KA GW6 220D 1000 80 其技术参数如下表 5 7 表 5 7 GW6 220D 1000 80 技术参数表 27 型 号GW6 220D 1000 80 额定电压 KV220 额定电流 A1000 极限通过电流 KA80 峰值 热稳定电流 KA 4S 23 7 4 热稳定校验 It2t Qk It2t 23 72 4 2246 76 KA 2S 所以 It2t Qk 满足热稳校验 5 动稳定校验 ies 80KA ish 40kA 满足校验要求 具体参数如下表 5 8 表 5 8 具体参数表 计算数据GW4 220D 1000 80 UNS220KVUN220KV Imax330 66AIN1000A QK394 KA 2S It2t2246 76 KA 2S ish40KAies80KA 由表可知 所选隔离开关各项均满足要求 6 出线侧隔离开关的选择及校验过程如下 max 2 120000 630 3220 IA 由上表可知 GW6 220D 1000 80 同样满足出线隔离开关的选择 其动稳定 热稳定计算与主变侧相同 具体参数如下表 5 9 表 5 9 具体参数表 计算数据GW4 220D 1000 80 UNS220KVUN220KV Imax630AIN1000A 28 QK394 KA 2S It2t2246 76 KA 2S ish40KAies80KA 由表可知 所选隔离开关各项均满足要求 2 110KV 主变侧隔离开关的选择及校验 1 额定电压选择 UN UNS 110KV 2 额定电流选择 IN Imax 661A 3 极限通过电流选择 ies ish 17 30KA 4 热稳定校验 It2t Qk It2t 21 52 5 2311 25 KA 2S 所以 It2t Qk 满足热稳校验 5 动稳定校验 ies 55kA ish 17 30kA 满足校验要求 选择 GW4 110D 1000 80 其技术数据如下表 5 10 表 5 10 GW4 110D 1000 80 技术数据 型 号GW4 110D 1000 80 额定电压 KV110 额定电流 A1000 极限通过电流 KA80 峰值 热稳定电流 KA 4S 21 5 表 5 11 具体参数 计算数据 GW4 110D 1000 80 UNS110KVUN110KV Imax661AIN1000A QK75 KA 2S It2t2311 25 KA 2S ish17 30KAies55KA 由表可知 所选隔离开关各项均满足要求 110KV 母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中 110KV 侧应满 足相同的要求 故选用相同设备 即选用 SW4 110 1000 型少油断路器和 29 GW4 110D 1000 80 型隔离开关 3 10KV 主变侧隔离开关的选择及校验 1 额定电压选择 UN UNS 10KV 2 额定电流选择 IN Imax 1414 4A 3 极限通过电流选择 ies ish 51KA 选择 GN10 10T 5000 200 其技术参数如下 4 热稳定校验 It2t Qk It2t 1002 5 50000 KA 2S 所以 It2t Qk 9123 9 KA 2S 满足热稳校验 5 动稳定校验 ies 200kA ish 51kA 满足校验要求 表 5 12 GN10 10T 5000 200 技术参数 型 号GN10 110T 5000 20 额定电压 KV10 额定电流 A5000 极限通过电流 KA 200 峰值 热稳定电流 KA 5S 100 具体参数如下表 5 13 表 5 13 具体参数 计算数据GN10 10T 5000 200 UNS10KVUN10KV Imax1414 4AIN5000A QK9123 9 KA 2S It2t50000 KA 2S ish51KAies200KA 由表可知 所选隔离开关各项均满足要求 10KV 母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变低 10KV 侧应满足 30 相同的要求 故选用相同设备 即选用 SN4 10G 5000 型少油断路器和 GN10 10T 5000 200 型隔离开关 5 4 电流互感器的选择 电流互感器原理是依据电磁感应原理的 电流互感器是由闭合的铁 心和绕组组成 它的一次绕组匝数很少 串在需要测量的电流的线路中 因此它经常有线路的全部电流流过 二次绕组匝数比较多 串接在测量 仪表和保护回路中 电流互感器在工作时 它的二次回路始终是闭合的 因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小 电流互感器的工作状态 接近短路 型式 电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选 择 对于 6 20KV 屋内配电装置 可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结 构的电流互感器 对于 35KV 及以上配电装置 一般采用油浸式瓷箱式 绝缘结构的独立式电流互感器 有条件时 应尽量采用套管式电流互感 器 电流互感器的选择和配置应按下列条件 一次回路电压 ng uu 一次回路工作电压 一次回路电流 maxm g II 一次回路最大工作电压 原边额定电流 准确等级 要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对 准确等级的要求 并按准确等级要求高的表计来选择 动稳定 dwsh Ki2 式中 Kdw是电流互感器动稳定倍数 二次负荷 n2 SS 式中 31 VAZIS n n n2 2 2 2 222nn SIZ 热稳定 22 tmdz KItI Kt为电流互感器的 1S 热稳定倍数 1 220KV 侧电流互感器的选择 主变 220KV 侧 CT 的选择 一次回路电压 220 ng uuKV 二次回路电流 mg max 120000 1 05330 66 3220 IIA 根据以上两项 初选220LCW 4 300 5 户外独立式电流互感器 其参数如下表 5 14 表 5 14 LCW 220 4 300 5 参数 型 号220LCW 4 300 5 准确等级0 5 1 3 5P 10P 额定电流比 A4 300 5 1S 热稳定 电流倍数 60 动稳定 电流倍数 60 动稳定效验 满足动稳定要求 22 1200 6010240 dw msh IKKAiKA 热稳定校验 QK 394 KA 2S 满足热稳定要求 综上所述 22 2 1200 605184 mtK I KKA SQ 所选220 4 300 5 LCW 满足要求 表 5 15 LCW 220 4 300 5 参数 设 备 LCW 220 32 项 目 产品数据计算数据 UN Ug 220KV220KV egmax II 1200A496 01A 2 m I t K k Q518 KA 2S 394 KA 2S m 2 I dw K sh i101 81KA44 309KA 220KV 母联 CT 由于 220KV 母联与变高 220KV 侧的运行条件相应 故同样选用 220 4 300 5 LCW 型 CT 2 主变中 110KV 的 CT 的选择 一次回路电压 110 ng uuKV 二次回路电流 max 12000 1 05661 33 3 110