某110kV变电站电气主接线设计方案.doc

某110kV变电站电气主接线设计方案第1章 引 言1.1 毕业设计目的意义毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的一个重要教学环节，是全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合训练，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程。对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。毕业设计的目的、意义是：（1）巩固和扩大所学的专业理论知识，并在毕业设计的实践中得以灵活运用；（2）学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想；（3）培养独立分析和解决实际问题的工作能力及解决实际工程设计的基本技能；（4）学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。选择题目后，先认真审题，然后根据题目的要求，将电力工程设计手册1及以前的专业课书籍相关内容再次阅读一遍。第一步，拟定初步的主接线图，列出可能的主接线形式进行比较，最后确定两个可能的主接线形式比较，最终确定方案。第二步，经过计算，然后主变压器和厂用变压器。第三步，短路计算和做短路计算结果表。第四步，导体和设备的选择及校验，做设备清册。第五步，继电保护、配电设备和防雷接地的布置。通过这次设计将理论与实践相结合，更好的理解电气一次部分的设计原理。通过毕业设计应达到以下要求：熟悉国家能源开发的方针政策和有关技术规程、规定等；树立设计必须安全、可靠、经济的观点；巩固并充实所学基础理论和专业知识，能够灵活应用，解决问题；初步掌握电气工程专业的设计流程和方法。在指导老师的帮助下，完成工程设计。绘图等相关设计任务，培养严肃、认真、实事求是和刻苦钻研的作风。1第2章 原始资料分析本次的设计任务是：设计一座110/35/10kV终端变电所的电气主接线和配电装置、防雷接地、继电保护的配置规划。设计的重点是对变电所电气主接线的拟定及配电装置的布置。设计内容包括：1、电气主接线方案的设计；2、短路计算；3、导体、设备选型；4、设计防雷保护和接地装置；5、继电保护的配置规划；6、按设计方案绘制电气一次主接线图；7、写设计说明书。设计已知的基本条件：设计一座110/35/10kV终端变电所，110kV部分有 110kV进出线2回，电源距离46公里，系统容量5800MVA，最大利用小时5800h，系统电抗1.51，所用电率0.042%。10kV部分有出线18回，供电距离52公里，供电负荷165MW。35kV部分，出线6回，供电距离23公里，供电负荷41MW，其中有一回电缆供电，供电距离4.8公里。功率因数0.77。设计自然条件：变电所在地海拔1100 米，本地区污秽等级2级，最高气温310C，最低气温-50C，平均气温150C，最大风速 3m/s，其他条件不限。3第3章 变电站电气主接线设计3.1 电气主接线设计概述电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，是构成电力系统的主要环节,代表了发电厂或变电所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，直接影响电力系统运行的稳定性、灵活性，并对电气的选择，配电装置的布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确合理设计,必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。对电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三方面。基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维 护方便，尽可能地节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。3.2 电气主接线的初步方案选择设计一、110kV 侧主接线选择110kV侧进线4回，出线2回，共有进出线6回。单母线分段接线：优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：10110kV配电装置出线回路数为34回，不适本站。双分母线接线：优点：1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于试验。缺点：1、增加一组母线每回路就需 增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。适用范围：10110kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当10110kV配电装置，在系统中居于重要地位，出线回路为4回及以上，适用于本站，但可靠性差。双母线带旁路接线：优点：1、具有双母线接线的各种优点；2、检修出线断路器时，能够正常供电。缺点：投资增加。适用范围：110kV出线在6回及以上，110kV出线在4回及以上，适用于本站，满足供电可靠性。二、110kV侧主接线选择110kV侧进线4回，出线2回，共有进出线6回。单母线分段接线：优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：10110kV配电装置出线回路数为34回，不适本站。双分母线接线：优点：1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运 行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于试验。缺点：1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。适用范围：10110kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当10110kV配电装置，在系统中居于重要地位，出线回路为4回及以上，适用于本站，但可靠性差。双母线带旁路接线：优点：1、具有双母线接线的各种优点；2、检修出线断路器时，能够正常供电。缺点：投资增加。适用范围：110kV出线在6回及以上，110kV出线在4回及以上，适用于本站，满足供电可靠性。三、35kV侧主接线选择35kV侧出线6回，供电负荷41MW。单母线接线：优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，母线任一元件故障或检修均需使整个配电装置停电。适用范围：3563kV配电装置的出线回路数不超过3回，不适应本站。单母线分段接线：优点：1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉。适用范围：3563kV配电装置的出线回路为48回时。适用于本站，但可靠性较差，扩建困难。双母线接线优点：1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、 扩建方便；4、便于试验。缺点：1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电，适用于本站。四、初步方案的选定1、110kV 侧接线：方案：双母带旁路接线这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等，虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，同时保证了穿越功率对外输送。方案：双母线接线，根据电力工程电气设计手册1,10kV至110kV配电装置出线回路数5回或者以上必须选择双母线接线规定。而本站110kV侧有出线6回，但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。2、110kV侧接线：方案：双母带旁路接线，这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等，虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，同时保证了穿越功率对外输送。方案：双母分段线接线，据电力工程电气设计手册1,10kV至110kV配电装置出线回路数5回或者以上必须选择双母线接线规定。而本110kV侧有出线6回，但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。3、35kV侧接线：方案：双母线接线，据电力工程电气设计手册1,35kV至63k配电装置出线回路数超过8回，或连接电源较多，负荷较大时，选择双母线接线规定。但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。而本站35kV侧有出线6回，供电负荷41MW，平均单条线路供电负荷6.833MW，且35kV断路器检修时间较短，故选择双母线接线。方案与方案相同。4、10kV侧接线：方案：单母线分段接线，据电力工程电气设计手册，6kV至10kV配电装置出线回路数为6回及以上，选用单母线分段接线的规定。本站10kV共有出线18回，为提高供电可靠性，在选择10kV出线断路器时，用性能较好的空气断路器开关，所以选择单母线分段接线。方案与方案相同。初步方案主接线一110kV侧：双母线带旁路接线10kV侧：单母线分段接线35kV侧：双母线接线初步方案主接线二110kV侧：双母线分段接线10kV侧：单母线分段接线35kV侧：双母线接线所以比较得到最优接线方案为方案主接线一。3.3 电气主接线的经济与技术比较3.3.1 技术比较对于110kV侧，由于负荷供电要求高，为了保证供电的可靠性和灵活性所以选择内桥形接线形式。对于35kV电压侧，供电可靠性要求很高，同时全部采用双回线供电，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择单母分段接线形式。3.3.2 经济比较对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上35kV、10kV侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。由以上分析，最优方案可选择为方案二。3.3.3 主变压器型式的选择选择原则(1）为保证供电可靠性，在变电所中，一般装设两台主变压器；(2）为满足运行的灵敏性和可靠性，如有重要负荷的变电所，应选择两台三绕组变压器，选用三绕组变压器占的面积小，运行及维护工作量少，价格低于四台双绕组变压器，因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器；(3）装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故后其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%以上，并保证用户的一级和二级全部负荷的供电。台数的确定为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。相数的确定在330kV及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。3.3.4 绕组数的确定变压器绕组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星形接法和三角形接法，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用星形接法，35kV也采用星形接法，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用三角形接法。3.3.5 绕组变压器在结构上的基本型式(1)升压型。升压型的绕组排列为：铁芯中压绕组低压绕组高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。(2)降压型。降压型的绕组排列为：铁芯低压绕组中压绕组高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。调压方式的确定系统110kV母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电压必须维持在允许范围内，保持电压的稳定，所以应选择有载调压变压器。3.3.6 变压器容量的确定1、主变容量的选择主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，亦要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。35kV侧负荷为41MW，10kV侧负荷为25MW，功率因数0.7。当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担7080的负荷保证全变电所的正常供电。查电力工程电气设计手册184页（）型号：容量比：额定电压：高压侧121kV；中压侧38.5kV；低压侧10.5kV,2、所用变压器的选定当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接12个所用电源，所用电源引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。本所所用电占用率0.36。所用变压器容量的确定：查发电厂和变电所电气部分毕业设计指导附录1-1，选择型变压器，其技术数据如下：型号：额定容量：400kVA额定电压：高压10kV；低压0.4kV损耗：空载0.92kW；负载5.8kW阻抗电压：空载电流：接线组别：Y,yn03.4 本章小结发电厂、变电站的电气主接线应满足供电可靠性、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和扩建的可靠性等基本要求。设计主接线时，须因地制宜地综合分析各厂(站)的容量、装机台数、负荷性质以及在系统中的地位等条件，依据国家有关政策及技术规范，正确确定主接线形式，合理选择变压器的容量和结构型式。在设计过程中，应对原始资料进行详尽分析，关注电力市场化改革的进程，对草拟的主接线方案进行比较时，始终围绕着可靠性与经济性之间的协调，使主接线最终方案保证供电可靠、技术先进，同时又尽可能满足经济性的原则。主接线的形式可分为两大类。其一，是有母线式接线，如单母线接线、双母线接线、一台半断路器接线，三分之四台断路器接线及变压器母线组接线。其二，无母线式接线，如桥形接线、多角形接线、单元接线等。第4章 短路电流计算4.1 短路电流计算概述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形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电，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。但三相短路情况最严重，应给予足够的重视。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。一、短路计算的目的1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定接线方案是否需要采取限制 短路电流的措施等。2.在选择电气设备时，为了保证各种电气设备和导体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，这就需要用短路电流进行校验。3.计算软导线的短路摇摆。4.在选择继电保护装置和进行整定计算。二、电力系统短路电流计算的条件1.正常工作时，三相系统对称运行。2.所有电源的电动势相位角相同。3.系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120电气角度。4.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备阻抗值不随电流大小发生变化。5.电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50负荷接在高压母线上，50负荷接在系统侧。6.同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。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的励磁电流。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.输电线路的的电容略取不计。12.用概率统计法制定短路电流运算曲线。三、计算短路电流的一般规定1.验算导体和电器的动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统510的远景发展规划。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.选择导体和电器的短路电流，在电气主接线的网络中，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计算短路点，应选择在正常接线方式时的短路电流为最大的点；对带电抗器610kV出线，选择母线至母线隔离开关之间的引线，套管时，短路计算点应取在电抗器之前，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器之后。4.导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算。若中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单向，两相接地短路较三相严重时，则应按严重的情况计算。四、短路电流计算的方法在本设计中，按设计要求，短路电流计算将计算三相短路电流。对于简单的电力系统，可以采用网络变换与化简计算短路电流。计算时首先作出整个系统的等值电路，然后进行网络变换与化简，将网络化简成只保留电源节点和短路点。本次设计课题中短路电流计算基本计算步骤如下：1.网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗。2.求各电源的计算电抗（将各转移阻抗按各发电机额定功率归算）。3.查运算曲线，得到以发电机额定功率为基准值的各电源送至短路点电流的标么值。4.求（3）中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流。5.在要求提高计算准确度的情况下，可进行有关的修正计算。4.2 短路电流计算过程一、计算电路图，如图4-1.图4-1 计算电路图二、主要元件的电抗取，电压基准值为各段的平均额定电压：115kV、37kV、10.5kV。主变压器:型号SSPSL1-63000容量比100/100/50额定电压：高压侧121；中压侧38.5；低压侧10.51、线路:2.系统：三计算短路电流图4-2 点短路图1、短路点：经网络变换后：计算电抗：标幺值：0.416；0.422；0.422有名值：冲击电流幅值（取1.80）：冲击电流有效值：短路容量：2、短路点：图4-3 点短路图：3、短路点：图4-4 点短路图：，按无穷大系统处理。4、短路点：图4-5 点短路图：5、短路点：图4-6 点短路图：6、短路点：短路电流计算成果，汇总如表4-1所示短路编号点短路平均电压基准电流分支电抗短路电流值短路电流标幺值1150.5020.12240.4164.17710.6516.307813.9910.55.52.75140.36351.9995.0973.018536.310.55.50.34242.921416.06840.97224.26329210.55.50.21174.723625.9866.24939.229472.36371.560.26933.7135.79214.7698.746371.3371.560.82441.2131.89234.82542.8574121.34.3 本章小结短路是电力系统的严重故障。短路冲击电流、短路电流的最大有效值、短路容量是校验电气设备的重要数据。对于简单的电力系统，可以采用网络变换与化简计算短路电流。计算时，首先作出整个系统的等值电路，然后进行网络变换与化简，将网络化简成只保留电源节点和短路点。要求短路电流，最关键的是根据网络化简求出电源点对短路点的转移阻抗或输入阻抗。第5章 变电站导体和电器选择设计5.1 电气设备选择的概述导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，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，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，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后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1.一般条件（1）验算导体和电器的短路电流，按下列情况计算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。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。在变电所中，如果接有同步调相机时，应将其视为附加电源，短路电流的计算方法与发电机相同。对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常方式是短路电流为最大的地点。（2）验算导体和110kV以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。如主保护有死区时，则采用能对该处死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处短路电流值。（3）导体和电器的动稳定。动稳定以及电器的开断电流，可按三相短路验算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统，自耦变压器等回路的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重的情况验算。导体是各种电器之间的连接（包括母线和线路），大都采用矩形或圆形截面的裸导线，它们的作用电汇聚、分配和传送电能。它们在运行中有很大的功率通过，在短路时有巨大的短路电流通过，要承受短路电流的热和力效应和冲击。因此必须经过计算、分 析比较，合理选用材料、截面形状和截面积，以达到安全、经济运行的要求。导体分为软导体和硬导体，导体的的选择一般按下列各项选择和校验：（1）导体材料、类型和敷设方式；（2）导体截面；（3）电晕；（4）热稳定；（5）动稳定。各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作所以在选择时必然有相同的基本要求。在正常工作时必需保证工作安全可靠，运行维护方便时，投资经济合理。在短路情况下，能满足动稳定和热稳定要求。2.按正常工作条件，选择时要根据以下几个方面A.环境产品制造上分户内型和户外型，户外型设备工作条件较差，选择时要注意。此外，还应考虑防腐蚀、防爆、防尘、防火等要求。B.电压选择设备时应使装设地点和电路额定电压小于或等于设备的额定电压，即： （5-1）C.电流电气设备铭牌上给出的额定电流是指周围空气温度为时电气设备长期允许通过的电流，选择设备或载流导体时应满足以下条件：。式中该设备铭牌上标出的额定电流。该设备或载流导体长期通过的最大工作电流。目前我国规定电器产品的=40，如果电气设备或载流导体所处的周围环境温度是时，则设备或载流导体允许通过电流可修为 （5-2）式中、分别为设备或载流导体的在长期工作时允许温度和实际环境温度。D.按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值或短路容量，即： （5-3）E应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致。F选择导线时应尽量减少品种。G选新产品应积极谨慎，新产品应由可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。3.按短路情况下进行电动力稳定和热稳定的校验a.按短路情况下的电动力稳定，即以制造厂的最大试验电流幅值与短路电流的冲击电流相比，且 （5-4）式中：额定动稳定电流幅值有效值，用来表征断路器和承受短路电流电动力的能力，用来选择断路器时的动稳定校验。冲击电流幅值有效值。b.短路情况下的热稳定热稳定应满足： （5-5）式中：为短路电流产生的热效应；、分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。热稳定电流是断路器能承受短路电流热效应的能力。按照国家标准规定，断路器通过热稳定电流在4s时间内,温度不超过允许发热温度,且无触头熔解和妨碍其正常工作的现象,则认为断路器是热稳定的。对电流互感器则满足下面的热稳定关系： （5-6）或 （5-7）式中kt由产品目录给定的热稳定倍数；IN1TA电流互感器一次侧额定电流；t由产品目录给定的热稳定时间；短路电流的假想时间； 热效应通常分为短路电流交流分量有关的热效应。5.2 主电气设备的选择和校验5.2.1 断路器的选择断路器是变电所的主要电气设备之一。正常运行时；用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；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，能起保护作用。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流，由于它具有专门的灭弧装置，因此用它来接通和切断电路。断路器的选择必须满足以下五个条件：1.额定电压：；2.额定电流：；3.额定开断电流：；4.热稳定校验：；5.极限电流：；110kV进线断路器的选择：LW11110 断路器表5-1 LW11110 断路器选型参数对比表计算值选择值110kV 母线桥及旁路桥断路器选择：LW11110 断路器表5-2 LW11110 断路器选型参数对比表计算值选择值110kV 出线断路器的选择:LW11110 断路器表5-3 LW11110 断路器选型参数对比表计算值选择值35kV 侧主变压器断路器的选择：LW835表5-4 LW8-35 断路器选型参数对比表计算值选择值35kV 母联断路器：LW835表5-4 LW8-35 断路器选型参数对比表计算值选择值40kA35kV 出线断路器的选择：LW835表5-5 LW8-35 断路器选型参数对比表计算值选择值10kV 侧主变压器断路器的选择 ：3AF-10表5-6 3AF-10断路器选型参数对比表计算值选择值10kV 母线分段断路器的选择 ：3AF-10表5-7 3AF-10断路器选型参数对比表计算值选择值2197A10kV 架空出线断路器的选择:3AF-10表5-8 3AF-10断路器选型参数对比表计算值选择值10kV 电缆出线断路器的选择:3AF-10表5-9 3AF-10断路器选型参数对比表计算值选择值I Nor5.2.2 隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电所中常用的电器，它要与断路器配套使用。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。用作设备停运后隔离电源电压，以确保安全等作用。在选择隔离开关时间可延用相应断路器的计算数据。断路器的选择必须满足以下四个条件：1、额定电压：；2、额定电流：； 3、热稳定校验：；4、极限电流：；110kV进线隔离开关的选择:表5-10 隔离开关选型参数对比表计算值选择值148A110kV母线隔离开关的选择:表5-11 隔离开关选型参数对计算值选择值592A1000A110kV 主变隔离开关的选择:表5-12 隔离开关选型参数对比表计算值选择值35kV主变侧及母线隔离开关的选择: 表5-13 隔离开关选型参数对计算值选择值35kV 出线隔离开关的选择: 表5-14 隔离开关选型参数对计算值选择值4.825kA10kV主变侧隔离开关的选择：表5-15 隔离开关选型参数对计算值选择值1383.710kV母线侧隔离开关的选择：表5-16 隔离开关选型参数对计算值选择值10kV 裸导体出线隔离开关的选择：表5-17 隔离开关选型参数对计算值选择值10kV电缆出线隔离开关的选择：表5-18 隔离开关选型参数对计算值选择值5.2.3 电流互感器的选择和校验凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。电流互感器应按下列原则配置。每条支路的电源均应装设足够数量的电流互感器，供该支路测量、保护使用。变压器出线配置一组电流互感器供变压器差动使用，相数、变比、接线方式与变压器的要求相符合。 动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同。一般应将保护与测量用的电流互感器分开，尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用0.5级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的左右。保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽量消除主保护的不保护区。正常工作条件，应考虑参数一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、暂态特性、准确度等级、机械荷载等；短路稳定性应考虑动稳定倍数及热稳定倍数；承受过电压能力应考虑绝缘水平及泄露比距。表5-19 电流互感器选择结果位置型号额定电流比级次组合二次负荷1s热稳定电流倍数动稳定 倍数0.5级1级D级110kV进线侧LCWD-1102150/5D/11.2751501.2110kV母联LCWD-1102600/5D/11.275150110kV主变侧LCWD-1102400/5D/11.27515035kV主变侧LCWD-35800/5D/0.5227513535kV母联LCWD-35800/5D/0.5227513535kV出线侧LCWD-35150/5D/0.5227513510kV主变侧LDZL-101500/5D/0.51.21.665901.210kV分段LDZL-101500/5D/0.51.21.665901.210kV出线LAJ-10200/5D/0.5112.412021510kV电缆LJ-Z电缆式零序电流互感器校验10kV馈线电流互感器：其中0.5级供测量用，额定负荷为1，D级供继电保护用额定负荷，如图所示。A相负荷为：有功电度表电流线圈；无功电度表电流线圈；安培表的电流线圈，总负荷为，以A相负荷为最大。设导线电阻为则允许连接线的最大电阻为：设导线为铜材料: ，长度L为50m,不完全星形接线系数时，则连接导线的截面S为：取铜线的截面：热稳定校验：内部动稳定：外部动稳定：绝缘瓷帽的允许荷重750N，当相间距离a=40cm,L=100cm时所选LAJ10 电流互感器完全满足内部和外部动稳定的要求。5.2.4 电压互感器选择电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；在运行方式改变时，保证装置不失压、同期点两侧都能满方便地取压。通常如下配置：6220kV电压级的每组主母线的三相应装设电压互感器，旁路母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器，用与100%定子接地保护。电机一般在出口处装两组，一组（/Y接线）用于自动调整励磁装置，一组供测量仪表、同期和继电保护保护使用。正常工作条件，应考虑参数一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载等；承受过电压能力，应考虑绝缘水平与泄露比距。由于电压互感器是与电路并联联接的，当系统发生短路时，互感器本身两侧装有断路器，并不受短路电流的作用，因此不需校验动稳定与热稳定。查发电厂和变电所电气部分毕业设计指导附表1-42选择110kV、35kV、10kV的电压互感器的型式，一次电压、二次电压、准确度等级和二次负荷如下：表5-20 电压互感器选择结果安装地点型号数量最大容量额定电压VA副绕组容量VA接线组原边副边辅助0.513110kV母线JCC-1106200050010001/1/1-12-1235kV母线JDJJ-35612001502506001/1/1-12-1210kV母线JSJW-102960100.1120200480对JSJW-10型电压互感器的准确度等级和二次负荷进行校验：10kV母线上装有两台三芯五柱型电压互感器，每台承担6条馈线，每回引出线上接有功和无功电度表电压线圈，要求0.5级的电压互感器。母线上装有接于 BC 相的电压表和接入相对地的绝缘监视电压表。查发电厂和变电所电气部分毕业设计指导附表 5-42 得：1T1V型电压表线圈吸收的有功功率为4.5W，有功和无功电度表电压线圈吸收的视在功率1.75VA,，则电压互感器每相副绕组所供给的电功率按表541中的公式计算：可见b相供给的伏安数量最大，但仍小于 0.5 级下 JSJW-10 型电压互感器付绕组的容量，即:所选JSJW-10 型三芯五柱电压互感器合格。5.2.5 熔断器的选择变电所35kV电压互感器和10kV电压互感器以及所用变压器都用高压熔断器进行保护，不需装设断路器。保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择。查附表1-34，35kV电压互感器所用高压熔断器应选RW9-35型，额定电压 35kV，断流容量为 2000MVA。10kV电压互感器所用高压熔断所用高压熔断器应选RN2-10型，额定电压 10kV，断流容量为 1000MVA。所用变压器用 RN1-10 型高压熔器进行保护：RW9-35熔断器附加限流电阻选RD1-35，其技术参数：,熔件额定电流，R=396。表5-20 高压熔断器选择结果安装地点型号额定电压kV额定电流A断流容量MVA切断极限电流kA最大分段断流kA备注所用变压器10302008.612供电力线路短路或过流保护用10kV电压互感器100.5100050保护户内电压互感器35kV电压互感器350.5200060保护户外电压互感器5.3 本章小结电气设备的选择条件包括两大部分：一是电气设备所必须满足的基本条件，即按正常工作条件（最高工作电压和最大持续工作电流）选择，并按短路状态校验动、热稳定；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。高压断路器的灭弧原理是利用电弧电流每半周过零自然熄灭的特点，加强去游离使灭弧介质强度恢复速度大于系统恢复电压上升速度，使电弧不再重燃。由于需要开断和关合短路电流，因此应校验断路器的额定开断电流和额定关合短路能力。电流互感器和电压互感器由于存在励磁电流和内阻抗，使一、二次电流(或电压)间存在幅值和相位差。分析影响误差的主要因素，根据仪表和继电保护等的要求，确定互感器的配置以及准确级和额定容量。选择电流互感器，应同时选择二次侧导线截面以满足对互感器额定容量的要求。选择电抗器，需计算用以将短路电流限制到某一给定值的电抗值，并根据用户对电压质量的要求，校验正常工作时的电压损失及短路残压。高压熔断器作为保护电器，应进行开断电流的校验，并应考虑熔断器动作时限与继电保护动作时限的配合等。第6章 屋外高压配电装置优化设计6.1 高压配电装置概述配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器，保护，测量电器，母线和必要的辅助设备组成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接收和分配电能，而二在系统发生故障时，迅速切除故障部分，维持系统的正常运行。一、配电装置应满足下述基本要求1保证运行可靠配电装置中引起的主要原因，绝缘子因污秽而闪络，隔离开关因误操作而发生相间短路，断路器因开段能力不足而发生爆炸。因此，要按照系统和自然条件以及有关规程 要求合理选择电气设备，使选用电气设备具有正确的技术参数，保证具有足够的安全净距，还应采取防火，防暴，储油和排油措施，考虑设备防水，防冻，防风，抗震，耐污等性能。2便于操作，巡视和检修配电装置的结构应使操作集中，尽可能避免运行人员在操作一个回路时需要走几层楼或几条走廊。配电装置的结构应力求整洁，清晰，便于操作巡视和检修，还应装设防误操作的闭锁装置及连锁装置，以防带负荷拉合隔离开关，带接地线合闸，带电挂接地线，误拉合短路器，误入屋内有电间隔。3保证工作人员的安全为了保证工作人员的安全，对配电装置应采取一系列措施，例如用隔墙把相邻的设备隔开，以保证电气设备检修时的安全，设置隔栏，留出安全距离，以防触及带电部分，设置适当的安全出口，设备外壳和底座都采用保护接地等，在建筑等方面还应考虑防火等安全措施。4.力求提高经济性在满足上述要求的前提下，电器设备的布置应紧凑，节省占地面积，节约钢材，水泥和有色金属原材料，并降低造价。5.具有扩建的可能要根据发电厂和变电所的具体情况，分析是否有发展和扩建的可能。如有，在配电装置结构占地面积等方面要留有余地。配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式：在现场将电器组装而成的称为装配式配电装置，在制造厂预先将开关电器、互感器等组成各种电路成套供应的称为成套配电装置。二、屋内配电装置1.配电装置的一般构成方法及图式 a间隔：为配电装置的最小组成部分、其大体上对应主接线图中的接线单元。b部署：排列单列、双列考虑：排列的顺序要合理（地理位置、避免交叉） 单列进出线QF排成一列布置在母线一侧。 双列进出线QF排成二列布置在母线两侧。分层单层、双层、三层 通道的走向c图式：布置图 、断面图2.屋内配电装置设备的布置特点：1）由于允许的安全净距小，能分层布置，因而占地面积比屋外布置小；2）维修、操作和巡视都在户内进行，不受气条件的影响；3）电气设备不易受外界污秽空气环境的影响，维护工作量小；4）电气设备之间的距离小，通风散热条件差，且不便于扩建；房屋建筑投资大，但可采用价格较低的屋内型设备，能减小一些设备的投资。3.屋内低压配电装置布置要求：1） 屋内低压配电装置的电气距离应满足规范要求。2） 低压配电装置的维护通道的出口数目，按配电装置的长度确定：长度不足6m时允许一个出口；长度超过6m时，应设两个出口，并布置在通道的两端；当两出口之间的距离超过15m时，其间应增加出口。3） 低压配电室长度超过7m时，应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。4） 当低压配电室为楼上和楼下两部分布置时，楼上部分的出口应至少有一个为 通向该层走廊或室外的安全出口。5） 配电室的门均应向外开启，但通向高压配电装置时的门应双向开启门。4.屋内高压成套配电装置的布置要求：1）配电装置的布置和设备的安装，应满足在正常、短路和过电压等工作条件时的要求。2）配电装置的绝缘等级，应和电力系统的额定电压相配合。3）屋内配电装置的安全净距不应小于最小安全净距。4）电装置室内的各种通道应畅通无阻，不得设立门槛，并不应有与配电装置无关的管道通过