国泰220kV一次降压变电所电气部分的设计毕业论文.doc

国泰220kV一次降压变电所电气部分设计国泰220kV一次降压变电所电气部分的设计毕业论文目录中文摘要IAbstractII目录III第一部分 说明书11 主变压器的选择11.1 主变选择的有关规定11.2 主变选择的原则11.2.1 主变台数的确定11.2.2 变压器形式的选择11.2.3 主变容量的确定22 电气主接线的选择32.1 概述32.2 主接线的设计原则32.2.1 考虑变电所在电力系统中的地位和作用32.2.2考虑近期和远期的发展规模32.2.3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32.2.4考虑主变台数对主接线的影响42.2.5考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响42.3 主接线设计的基本要求42.3.1 可靠性42.3.2 灵活性42.3.3 经济性52.4 主接线的确定52.4.1 对原始资料的分析52.4.2 主接线方案的拟定53 短路计算83.1 概述83.2短路电流计算的主要目的83.3短路计算中的一般规定83.4电路元件参数的计算93.4.1基准值93.4.2各元件参数标么值计算93.4.3标么值表示的等值网络93.5 三相短路电流周期分量计算103.5.1影响短路电流变化规律的主要因素103.5.2应用计算曲线的具体步骤如下：104 电气设备的选择114.1 概述114.1.1 一般原则114.1.2 选择的一般问题114.1.3 选择项目的说明114.2 高压断路器的选择124.3 高压隔离开关的选择124.4 母线选择134.4.1软导线介绍134.4.2一般要求144.4.3导体截面积的选择与校验144.5 电流互感器144.5.1参数选择144.5.2一次额定电流选择154.5.3电流互感器准确级154.5.4热稳定和动稳定校验154.6 电压互感器164.6.1 电压选择164.6.2 准确度选择164.7 避雷器174.7.1 避雷器的参数174.7.2 避雷器的配置175 配电装置195.1 屋内外配电装置的安全净距195.1.1 概述195.1.2 分类及特点195.1.3 屋内外配电装置的安全净距195.2 屋外配电装置215.3 设计原则215.4 设计要求225.4.1 满足安全净距的要求225.4.2 施工、运行和检修的要求225.5 配电装置形式的选择236 继电保护及自动化装置规划设计246.1 继电保护在电力系统中的作用246.2 继电保护的基本要求246.3 选择保护配置及构成方案时的基本要求246.4 主要设备继电保护配置256.4.1 变压器保护256.4.2 母线保护266.4.3 线路保护266.5 自动化装置配置276.5.1 自动重合闸276.5.2 备用电源自动投入装置277 过电压保护287.1 概述287.2 配电装置的防雷保护287.3 防雷设计要求和所需资料28第二部分 计算书301 主变压器的容量计算301.1变电所60kV的用户总容量301.2变压器的容量301.3主变压器容量的选择302 短路电流计算322.1 系统等值网络322.1.1 系统等值电路图322.1.2 各元件电抗标幺值的计算322.2 点短路电流计算332.2.1 网络化简332.2.2 短路电流计算352.3 点短路电流计算362.3.1 网络化简362.3.2短路电流计算382.3.3短路电流计算结果393 设备的选择计算403.1 断路器的选择403.1.1 220 kV侧断路器的选择403.1.2 60kV侧断路器的选择423.2 隔离开关选择443.2.1 220kV侧隔离开关的选择443.2.2 60kV侧隔离开关选择453.3 电压互感器选择473.4 电流互感器的选择483.4.1 220 kV侧电流互感器选择483.4.2 60kV侧电流互感器选择493.5 母线的选择513.5.1 220 kV侧母线的选择513.5.2 60 kV侧母线的选择523.6 避雷器的选择534 避雷针的保护范围计算554.1 避雷针的定位及针距554.2 变电所避雷针布置图554.3 保护范围计算55总结57致谢58参考文献59附录60A1.变电所电气主接线图60A2.变电所配电装置平面图60A3.变电所高压配电装置断面图60A4.全所防雷保护图60- 61 - 第一部分 说明书1 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，其担负着变换网络电压进行电力传输的主要任务。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。1.1 主变选择的有关规定（1）主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规定SDJ161-85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的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。（2）与电力系统连接的220330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。（3）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”型和“”型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。（4）主变的冷却方式，主变的一般冷却方式有：自然冷却方式、强迫油循环风冷却方式、强迫油循环水冷却方式 、强迫油循环导向冷却方式等。大型变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。（5）主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ161的有关规定。1.2 主变选择的原则1.2.1 主变台数的确定为了保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变，当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证共电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应装设24台主变。在本次设计中，选用两台主变压器。1.2.2 变压器形式的选择（1）主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，应考率装备用相，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）当系统有调压要求是，应采用有载调压变压器。对新建的变电所，从网络运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器，其所附加的工程造价，通常在短期内是可以回收的。（3）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情况外，一般采用自耦变压器，但仍需要作技术经济比较。（4）本次设计的变电所，电压等级为220/60kV为一次降压变电所以应采用双绕组变压器。1.2.3 主变容量的确定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。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的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。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。同级电压的单台降压变压器的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。在本次设计中，两台主变压器为相同容量。变压器最大负荷按下式确定： Pmax=K0P （1.1） 式中 K0负荷同时系数；P -按负荷等级统计的综合用电负荷。对于两台主变压器的变电所，其主变压器的额定容量可按下式确定：（重要负荷占70%以下） SN 0.7Smax =0.7 K01.05Smax （1.2）上式中考虑5%的线路损耗。如果重要负荷超过70%，则按原始资料中的百分比代替70%计算，来确定主变压器的额定容量。本次设计变压器选用SFPZ4-63000/220型变压器，其参数如表1.1所示:表1.1 变压器参数表型号额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组标 号空载电流（%）空载损耗（KW）负载损耗（KW）阻抗电压（%）高低SFPZ4-63000/2206300022081.5%63YN，d110.87827013.4S三相变压器；F风冷；P强迫油循环；Z有载调压；63000额定容量（kVA）；220额定电压（kV）2 电气主接线的选择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。 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，设备特点的条件确定。并应综合考虑供电可靠，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。在主接线设计时，必须从全局出发，统筹兼顾，根据本变电所在系统中的地位，进出线回路数，负荷情况，工作特点，周围环境条件等确定合理的设计方案。2.2 主接线的设计原则2.2.1 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地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所可以分为枢纽变电所、地区变电所、终端变电所和中间变电所，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和经济性的要求也不同。2.2.2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的电源数和出线回数。2.2.3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于一级负荷，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。2.2.4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。通常对大型的变电所，由于其传输容量大，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，而对于容量小的变电所，要求则相对较低。2.2.5考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用是为了保证可靠的供电，适用负荷突增，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。2.3 主接线设计的基本要求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。并应该综合考虑供电可靠，运行灵活，操作检修方便，投资节约和便于过度或扩建等要求。2.3.1 可靠性所谓可靠性是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就是运行实践，经过长期运行实践的考验，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所的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。评价主接线的标志是：（1）断路器检修时是否影响供电（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数与停运时间的长短，以及能否保证对重要用户供电（3）变电所全部停电的可靠性（4）有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电所的可靠性，先进的指标都在99%以上。2.3.2 灵活性主接线的灵活性有以下几个方面要求：（1）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（2）检修要求：可以方便的停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致影响对用户的供电。（3）扩建要求：可以容易的从初期过度到终期接线，便在扩建时，无论一次和二次设备改造最小。2.3.3 经济性主接线在满足可靠性与灵活性要求的前提下要做到经济合理，减小占地面积，减少电能损耗，尽量节省投资。2.4 主接线的确定2.4.1 对原始资料的分析根据任务书上所给的原始资料可知，本次设计的变电所的电压等级为220/60kv，为一次降压变电所的目的主要是为重工业城市的工业区工厂供电（有重要负荷）。该变电所有两个电压等级，分别为220kV和60kV。220kV侧有两回进线，60kV侧有12回出线。2.4.2 主接线方案的拟定根据该变电所的电压等级和进出线回数220kv侧：可采用的主接线形式有单母分段接线和单母分段带旁路母线接线(1)单母分段接线出线回路数增多时，单母线供电不够可靠，一台断路器检修该回路停电，母线故障相应回路停电，两段母线同时停电的机率较小，不可能全所停电，而需用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。 优点：1)接线简单，经济，方便；2)用断路器把母线分段后，可以进行分段检修，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)当一段母线发生故障分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；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. 单母线分段接线如图2.1图2.1 单母线分段单母分段带旁路母线接线形式规程规定，采用母线分段或双母线的110-220kV的配电装置，在满足下列条件时可以不设旁路母线：当系统允许停电检修时，如为双回路供电或负荷点可又线路其他电源供电；当线路允许断路器停电检修；配电装置为屋内型为节约配电面积可不设旁路母线而用简易隔离开关代替；采用维修周期较长的SF6断路器或全封闭组合电器。优点：1)一台断路器检修该回路不停电，供电可靠性增强；2)母线故障可保住更多重要负荷；缺点：1)增加一台断路器的投资；2)占地面积大单母分段带旁路母线形式接线如图2.2 图2.2 单母线分段带旁路母线由上分析可知，本次设计采用设计的初步计划用SF6断路器，且变电所本身220kV侧为2回出线，出线回路数较少，因此经济性可靠性等多方面分析，采用单母线分段。60kV侧：可采用的主接线方式有双母线接线，双母分段接线以及双母带旁路接线。根据变电所设计所述，有可能停电检修断路器，并且60kV侧所有用户都为双回路供电，因此可不设旁路母线。(1)双母线 优点：1）可以轮流检修母线而不致中断供电；2）检修任一回路隔离开关时，只停该回路，母线故障后，可迅速恢复供电；3）调度灵活，各电源和负荷回路可以任意分配到某一组母线上；4）有利于扩建和便于试验。缺点：使用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，投资较多；在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。接线方式如图2.3 图2.3 双母线接线方式 (2)双母带旁路接线 这种接线方式具有很高的可靠性和灵活性，但增加了母联断路器和旁路断路器数量，配电装置投资较大。综上所述，虽然本次设计任务书中，所有用户都有重要负荷，但都为双回路供电，双母线接线就可以满足供电可靠性与灵活性。为了减少电气设备，节省投资，不选用双母带旁路接线方式。所以二次侧接线方式确定为双母线接线方式。3 短路计算3.1 概述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中，还指单相和多相接地。产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、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、线路杆塔也能造成短路事故。所谓短路是指相与相之间通过电弧或其他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中，还指单相和多相接地。三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路以及两相接地短路。由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，但情况较严重，应给以足够的重视。从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都可归结为对称短路的计算。在短路过程中，短路电流是变化的，其变化情况决定与系统容量的大小，短路点距电源的远近，系统内发电机是否有调压装置等因素。根据线路电流的变化情况，通常把电力系统分为无限容量系统和有限容量系统两大类。为了校验和选择电气设备及载流导体，以及为了继电保护的整定计算，常用到下述短路电流值：短路电流的冲击值，最大有效值，次暂态短路电流有效值，以及短路后不同时刻的短路电流周期分量有效值，而短路时刻由网络中的条件及所要选用设备的参数确定。3.2短路电流计算的主要目的（1）电气主接线的比较与选择。（2）选择断路器等电器设备，或对这些设备提出技术要求。（3）为继电保护的设计以及调试提供依据。（4）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。3.3短路计算中的一般规定（1）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，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规则（一般为本期工程建成后510年）。（2）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短路电流为最大的地点。（3）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。3.4电路元件参数的计算3.4.1基准值高压短路电流计算一般只计及各元件（即发电机、变压器、线路等）的电抗采用标准值计算。为了计算方便，通常取基准容量Sj=100MVA，或Sj=1000MVA，基准电压Uj一般用各级的平均电压，即Uj=Up=1.05Ue。当基准容量Sj（MVA）与基准电压Uj（kV）选定后，基准电流Ij（kA）与基准电抗Xj（）便已确定，如下式：基准电流： （3.1）基准电抗： （3.2）3.4.2各元件参数标么值计算电路元件的标么值为有名值与基准值之比 ，采用标么值之后，相电压和线电压的标么值是相同的，单相功率和三相功率的标么值也是相同的，这是标么值的优点之一。某些物理量可以用标么值相等的的另一些物理量来代替，如I=S，这是标么值的另一个优点。3.4.3标么值表示的等值网络按平均额定电压之比计算： 发电机 X= (3.3) 变压器 XT= (3.4) 线 路 X=X (3.5)3.5 三相短路电流周期分量计算在本次设计中，所给的电源为发电机组和电力系统，均为有限电源，所以在此只说明有限电源供给的短路电流的计算方法。3.5.1影响短路电流变化规律的主要因素影响短路电流变化规律的主要因素有两个：一个是发电机的特性（指类型、参数等），另一个是发电机对短路点的电气距离。在离短路点很近的情况下，发电机本身特性的不同对短路电流的变化规律起决定的作用，因此不能将不同类型的发电机合并成为一组。如果发电机到短路点之间的电气距离很大时，不同类型发电机的特性引起短路电流变化规律的差异受到极大的削弱，在这种情况下，可以将不同类型的发电机合并起来。3.5.2应用计算曲线的具体步骤如下：（1）绘制等值网络；（2）进行网络变换：（3）将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗：X= X (3.6)X= X (3.7) 式中SN1、 SN2为等值电源1、2的额定容量。（4）由计算电抗分别根据适当的计算曲线找出指定时刻各等值发电机提供的短路周期电流的标么值；当Xjs3.45时，由它供给的三相短路电流是不衰减的，其周期分量有效值的标么值为： I*=1/Xjs (3.8)（5）计算短路电流周期分量的有名值。 按下式计算： =I+I+ (3.9)4 电气设备的选择4.1 概述电气设备是按流过设备的长期最大负荷电流和额定电压选择。按短路电流进行热稳定校验，设备的额定电压必须不低于设备安装地点的电网额定电压，额定电流必须不低于流过设备的最长期负荷电流。4.1.1 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核。(3)应力求技术先进和经济合理。(4)与整个工程的建设标准应协调一致。(5)同类设备应尽量减少品种。4.1.2 选择的一般问题高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以及保证系统安全、可靠、经济的运行条件。在高压电器选择中的主要问题有下述几点：(1)高压电器应满足正常工作状态下的电压和电流的要求。(2)高压电器应满足安装地点和使用的环境条件要求。(3)高压电器应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求。(4)高压电器应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质。4.1.3 选择项目的说明(1)按工作电压和工作电流选择 电器的额定电压或最高工作电压不应小于所在回路的工作电压。避雷器、电压互感器的额定电压应符合所在回路的工作电压。电器的额定电流不应小于该回路的工作电流。(2)短路计算时间 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为继电保护动作时间t和相应短路器的全开断时间之t和，即： = (4.1)t=t+t (4.2)式中 t断路器全开断时间； t后备保护动作时间，一般取0.3s； t断路器固有分闸时间，一般取0.02s；t为断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为0.040.06S，对SF6和压缩空气断路约为0.020.04S，本设计中初步计划用SF6，取0.02s。(3)热稳定校验所谓热稳定校验是指稳态短路电流在假想时间内通过高压电器时，其各部分发热量不会使高压电器超过规定的最大容许温度，即：t (4.3)式中 短路电流产生的热效应； 电器允许通过的热稳定电流。(4)动稳定校验 动稳定校验的目的是：在冲击电流作用下高压电器的载流部分所产生的电动力是否导致高压电器的损坏。 满足动稳定的条件为 （4.4） 式中 短路冲击电流幅值及其有效值； 电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。4.2 高压断路器的选择在各种电压等级变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备。高压断路器的工作最为繁重，地位最为关键，结构最为复杂。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，而且要求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。断路器型式选择，除了应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，本次设计为了保证供电可靠性，选用SF6断路器。在校验断路器的断流能力时，应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间（继电保护动作时间与断路器固有分闸分闸时间之和）的短路电流作为校验条件。本次所设计变电所220kV侧选用LW6B-220型断路器, 60kV侧选用LW9-63型断路器，其参数如表4.1所示。4.3 高压隔离开关的选择高压隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间。故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。220kV侧选择GW7-220D(W)和GW-220G型隔离开关，60kV侧选择GW5-60G型隔离开关，其参数如表4.2所示。表4.1 220kV和60kV断路器的参数型号额定电压最高工作电压额定电流额定短路开断电流额定关合电流峰值动稳定电流峰值热稳定电流合闸时间分闸时间（kV）（kV）（A）（kA）（kA）（kA）4S（mS）（mS）LW6-220220252315040/50808031.528/38909-636372.5250031.5636331.50.120.03表4.2 220kV和60kV隔离开关的参数型号额定电压最高工作电压额定 电流动稳定电流（kA）热稳定电流（kA）备注（kV）（kV）（A）峰值3S/4SGW4-220D（W）2202526305040（3S）接地GW-220G2202526005516（4S）不接地GW-60G606912505016不接地4.4 母线选择导体和电缆是输配电系统传输电能的的主要组成部分，根据结构和用途，导体可分为裸硬导体（矩形、槽形、圆管形导体）和裸软导体（钢绞线、铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金导线）及封闭导体。本次设计中选用的为软导体，主要对软导体进行介绍。4.4.1软导线介绍软导体有铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金绞线、扩径导线、铝镁硅合金导线、铜绞线等种类，主要用于架空电力线路输送电能及架空避雷线。钢芯铝绞线适用于架空电力线路作为输送电能之用。但铝绞线由于机械强度低，耐腐蚀性能差，故使用范围受到一定限制。钢芯铝绞线强度和载流能力在一定范围内均能满足要求，且施工安装方便，目前在各级电压配电装置及输电线路上得到广泛应用。4.4.2一般要求(1)配电装置中软导线的选择，应根据环境条件（环境温度、日照、风速、污秽、海拔高度）和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导线的截面和导线的结构形式。(2)当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线。当电压较高时，为保持导线表面的电场强度，导线最小截面必须满足电晕的要求，可增加导线外径。(3)对于220kV及以下的配电装置，电晕对选择导线截面一般不起决定作用，故可根据负荷电流选择导线截面。导线的结构型式可采用单根钢芯铝绞线或由钢芯铝绞线组成的复导线。4.4.3导体截面积的选择与校验（1）按经济电流密度选择对于全年平均负荷较大，母线较长，传输容量也较大的回路，均应按经济电流密度选择。 （4.5）式中 S经济截面； Imax工作电流A ； J经济电流密度。查1995年电力部颁发的经济电流密度表（2）按短路热稳定检验 S （4.6）式中 S 所选导体截面mm2.C 热稳定系数；Kf 集肤效应系数。本变电所220kV侧选择母线型式为LGJQ400型钢芯铝绞线，60kV侧选LGJQ600型钢芯铝绞线。4.5 电流互感器4.5.1参数选择电流互感器应按高压电器选择的一般要求进行选择，并补充说明如下：（1）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，当配电装置距离控制室较远时亦可考虑用1A。（2）二次级的数量决定于测量仪表、保护装置和自动装置的要求。一般情况下，测量仪表与保护装置宜分别接于不同的二次绕组，否则应采取措施，避免互相影响。4.5.2一次额定电流选择 当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。4.5.3电流互感器准确级 为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。用于电度计量的电流互感器，准确度不应低于0.5级，用于电流电压测量的准确级不应低于1级，非重要回路可使用3级。4.5.4热稳定和动稳定校验电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器的热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流或一次额定电流的倍数来表示，故热稳定应按下式校验：或t (4.7)电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过的动稳定电流或一次额定电流最大值()的倍数动稳定电流倍数表示，故内部动稳定可用下式校验： 或 (4.8)本次设计中，220kV侧选择LB-220型电流互感器60kv侧选择LCWB5型电流互感器，其参数如表4.3所示：4.3 220kV和60kV电流互感器参数型号额定电流比二次组合准确级额定输出短时（1S）热稳定电流额定动稳定电流额定电压最高工作电压抽头AVAkAkAkVkV续上表LB-220300/55P20/5P25/5P20/5P20/0.25P255021（5S）55220252LCWB51500/50.5/B/BB50501256066L电流互感器；B保护级；6设计序号；220（60）额定电压(kV)4.6 电压互感器4.6.1 电压选择(1)一次回路电压的选择为了确保电压互感器安全和在规定的准确等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压U应在（0.81.2）U范围内变动(2)二次回路电压的选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。4.6.2 准确度选择电压互感器的准确度是在额定二次负荷下的准确级次。必须按测量仪表要求的最高准确度选择。两个电压等级均选用串级式瓷绝缘电压互感器。其参数如表所示：表4.4 220kV和60kV电压互感器参数产品型号额定电压二次绕组额定输出剩余电压绕组额定输出/VA一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.2级0.5级1级3P级测量绕组保护绕组JDCF-220220/0.1/0.1/0.11001005002000JDC5-6060/0.1/0.1/3005003002000J电压互感器； C串级式； C瓷绝缘； 220（60）-额定电压（kV）4.7 避雷器4.7.1 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器，如FZ35型避雷器是由两个FZ15型避雷器串联而成。避雷器的主要技术参数如下：（1）额定电压。避雷器的额定电压必须与安装避雷器的电力系统的电压等级相同。（2）灭弧电压。灭弧电压是保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时，根据灭弧条件所允许加至避雷器的最高工频电压。对35kV及以下的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的100%110%；对110kV及以上中性点接地系统的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的80%。（3）工频放电电压。对工频放电电压要规定其上、下限。工频放电电压太高则意味着冲击放电电压也高，将使其保护特性变坏；工频放电电压太低，意味着灭弧电压太低，将会造成不能可靠地切断工频续流。（4）冲击放电电压。冲击放电电压是指预放电电压时间为1.520s的冲击放电电压，与5kA（对330kV为10kA）下的残压基本相同。（5）残压。在防雷计算中以5kA下的残压作为避雷器的最大残压（6）保护比。保护比等于残压与灭弧电压之比。保护比越小说明残压越低或灭弧电压越高，其保护特性越好。FZ和FCD系列避雷器的保护比约在2.32.6范围内，FCZ系列避雷器的保护比则为1.71.8。4.7.2 避雷器的配置阀型避雷器的安装位置和组数，应根据电气设备的雷电冲击绝缘水平和避雷器特性以及侵入波陡度，并结合配电装置的接线方式确定。断路器、隔离开关、耦合电容器的绝缘水平比变压器为高。因此，避雷器至这些设备的最大允许距离可增大。避雷器的配置原则如下：（1）配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器。（2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。（3）330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装置避雷器，并应尽可能靠近设备本体。（4）220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（5）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。（6）自耦变压器必须在其两个自耦绕组出线上设置避雷器，并应接在变压器与断路器之间。（7）下列情况的变压器中性点应装设避雷器：1）直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘切且装有隔离开关时。2）直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。3）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上。（8）连接在变压器低压侧的调相机出线处宜装设一组避雷器。（9）发电厂变电所35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。（10）直配线发电机和变电所10kV及以下，进线段避雷器的配置应遵照电力设备过电压保护设计技术规程执行。氧化锌避雷器长持续时间电流冲击放电能力表征了避雷器的通流容量，在标称放电电流范围以内，雷电冲击容量一般可不进行校验。表4.5 避雷器的参数型号系统额定电压/kV避雷器额定电压/kV持续运行电压/kV雷电冲击残压/kV操作冲击残压/kV备注Y10W-216/526220216146562478标称放电电流为10AY5W-69/224636963221188标称放电电流为5AY金属氧化锌避雷器；10（5）-标称放电电流（kA）； W-结构特征，无间隙变压器避雷器中性点避雷器选择结果如表4.6表4.6 避雷器的参数型号额定电压有效值/kV灭弧电压有效值/kV工频放电电压干燥及雨淋有效值/kV冲击放电电压/kV（预放电时间1.52）小于冲击残压/kV（不大于）不小于不大于3kA5kAFZ-110J110100224268310332350Y金属氧化锌避雷器；10（5）-标称放电电流（kA）； W-结构特征，无间隙5 配电装置5.1 屋内外配电装置的安全净距 5.1.1 概述配电装置是按主接线要求由开关设备、保护电器、测量仪表、母线和必要的辅助设备等组成。它的主要作用是：接受电能，并把电能分配给用户。5.1.2 分类及特点按电气设备安装地点不同，配电装置可分为屋内式和屋外式。按其组装方式，又可分为：如在现场组装配电装置的电气化设备，称为装配式配电装置；若在制造厂把属于同一回路的开关电器、互感器等电器设备装配在封闭或不封闭的金属柜中，构成一个独立的单元，成套供应，则称为成套配电装置。高压开关柜、低压配电盘和配电箱等均是成套配电装置。屋内配电装置的特点：（1）占地面积小。（2）不受气候影响。（3）外界污秽空气对电气设备影响小。（4）房屋建筑投资较大。屋外配电装置的特点：（1）土建量和费用小，建设周期短。（2）扩建方便。（3）相邻设备间距较大，便于带电作业。（4）占地面积小。（5）受外界气候影响，设备运行条件差。（6）外界气象变化影响设备的维修和操作。大中型变电所中35kV及以下的配电装置，多采用屋内配电装置；110kV及以上多为屋外配电装置。在特殊情况下，如当大气中含有腐浊性气体或处于严重污秽地区的35110kV也可以采用屋内配电装置。在农村或城市郊区的小容量610kV也广泛采用屋外配电装置。5.1.3 屋内外配电装置的安全净距安全净距是从保证电气设备和工作人员的安全出发，考虑气象条件及其它因素的影响所规定的各电气设备之间、电气设备各带电部分之间、带电部分与接地部分之间应保持的最小空气间隙。表5.1 屋外配电装置安全净距符号适用范围额定电压（kV）31015203560110J110220J330J500JA1.带电部分至接地部分之间2.网状和板状遮拦向上延伸线距地2.5m处，与遮拦上方带电部分之间2003004006509001000180025003800A1.不同相的带电部分之间2.断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间20030040065010001100200028004300B1.设备运输时，其外廓至无遮拦带电部分之间2.交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间3.栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间4.带电作业时的带电部分至接地部分之间95010501150140016501750255032504550B网状遮拦至带电部分之间30040050075010001100190026003900C1.无遮拦裸导体至地面之间2.无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间270028002900310034003500430050007500D1.平行不同时停电检修无遮拦带电部和带电部分与建筑物、构筑物的边缘部分之间220023002400260029003000380045005800配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备外形尺寸、检修和运行的安全距离等因素而决定的。对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对接地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，即A和A值。在这一间距下，无论为正常工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。A值可根据电气设备标准试验电压和相应电压与最小放电距离试验曲线决定，其它电气距离是根据A值并结合一些实际因素确定的。安全净距可分为A、B、C、D、E五类。屋内配电装置的安全净距不应小于下表1所列数值。屋内电气设备外绝缘体最底部位距地小于2.3m，应装设固定遮拦。屋外配电装置安全净距不应小于表2所类数据。屋外配电装置使用软导线时，还应考虑软导线在短路电动力、风摆、温度等因素作用下使相间及对地距离的减小。屋外电气设备外绝缘体距地小于2.5m时，应装设固定遮拦。（注：J系指中性点接地系统）5.2 屋外配电装置根据电气设备和母线的布置高度，屋外配电装置可分为低型、中型、半高型和高型等。