110kv变电所毕业设计

山东轻工业学院2009届本科生毕业设计（论文）摘 要配电系统向工业企业或消费者输送电能，它是电力系统一部分。变电站是由一系列设备组成的，电能在其中转换、联络、变压、分配。变电站包括各类设备：变压器、断路器、负荷开关、母线、电流互感器、电压互感器等。本文是对110千伏变电站电气一次部分的设计。在设计中，我运用经济及技术比较的方法来确定变电站的电气主接线，运用短路电流实用计算法来进行短路电流计算。该变电站设有2台主变压器，高压采用单母线分段结构，低压采用单母线分段的结构。本设计对电气主接线图的型式进行了论证、并进行了短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器）。关键词：变压器 短路电流 断路器 防雷保护ABSTRACTThe electric distribution system is a part of an electric power system that supplies electric energy to the industry corporation or consumer. The electric power substation is an assembly of equipment in an electric power system through which electrical energy is passed for transmission, interconnection, transformation, distribution,. A substation includes a variety of equipment: transformers, circuit breakers, load break switch, bus-bars, current transformers, potential transformers, and so on. This paper introduces the design of main electricity system about the 110kV substation. By comparing economy and technology, I select main electrical connect of the 10kV bus and 110kV bus. Short current is computed by the means of short currents practical computing in the design . That power substation has two main transformers. High pressure bus chooses sub single bus structure. Low pressure bus chooses sub single bus structure. The scheme of electrical connection is demonstrated, and short current is computed, main equipments are chosen (include circuit breaker、disconnect switch、current transformer、potential transformer ).Key word: transformer; short current; circuit breaker; lightning protection第一部分 设计说明书第一章 原始资料1.1 建站规模1.1 建站规模(1)变电站类型：110kV 变电工程(2)电压等级：110kV、10kV(3)出线回数及传输容量110kV 出线2回清红线： 18000kW 1.46km LGJ240清蓝线： 18000kW 6.667 km LGJ24010kV 出线20 回 功率因素0.9916 同时率:0.58本变三河 3500kW 2km LGJ240本变 仙溪 4000kW 1.8km （两回） ZRYJV22-10-3240本变 长丝 3800kW 2.1km （两回） ZRYJV22-10-3240本变 临城 7000kW 2km （三回）ZRYJV22-10-3240本变 北城 2000kW 2.3km ZRYJV22-10-3240本变 水厂 1800kW 4km JKLYJ-240 一级负荷本变 东石 2200kW 2km ZRYJV22-10-3240本变 前屯 1400kW 1.8km ZRYJV22-10-3240本变 前屯 2200kW 2.3km ZRYJV22-10-3240本变 后屯 2100kW 2km ZRYJV22-10-3240本变 后屯 1600kW 1.6km ZRYJV22-10-3240本变 假捻 1800kW 1.9km ZRYJV22-10-3240本变 园边 3000kW 3.2km JKLYJ-240 本变 枪城 2800kW 3.5km JKLYJ-240 备用2回(4)无功补偿采用电力电容四组, 容量为44800kva1.2 环境条件(1)当地年最高温度为38.6, 年最低温度为2；平均气温18.7(2)当海拔高度为800 米；(3)当地雷暴日数为25 日/年；(4)年平均风速：3.7m/s(5)本变电站处于“薄土层石灰岩”地区，土壤电阻率高达1000。1.3 短路阻抗该站110kV电源来自220kV的上级变电站。将220 kV的上级变电站作无穷大电源考虑，阻抗值为0.052。.第二章 电气主接线的选择2.1 概述 电气主接线主要是指在发电厂、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，是构成电力系统的重要环节。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。因此必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。电气主接线应满足以下几点要求： 1）运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。可靠响应包含：断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，.主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，不中断向用户的供电并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。此外，由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时灵活性还要考虑到具有扩建的可能性。 3）运行的经济性：主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资使其发挥最大的发挥经济效益。4）操作应尽可能简单、方便。主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。此外，在系统规划设计中还要考虑到系统专业对主接线提供的具体资料系统设备容量大小，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂，变电所接入的电压等级一般不超过两种。 2.2 主接线的接线方式分类电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。本次所设计的变电所110kV出线有2回， 10KV出线有20回，所以采用有母线的连接。一、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，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围：610kV配电装置的出线回路数不超过5回；3563kV配电装置出线回路数不超过3回；110220kV配电装置的出线回路数不超过2回4。二、单母线分段接线优点：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。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：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。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：(1)610kV配电装置出线回路数为6回及以上时；(2)35kV配电装置出线回路数为48回时；(3)110220kV配电装置出线回路数为34回时。 三、单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性1。四、桥型接线1.内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。(1)缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。(2)适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2.外桥形接线(1)优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。(2)缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。(3)适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况2。五、角形接线优点：投资省，平均每回路只需装设一台断路器。设有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响较小。接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性、灵活性较高。每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施，隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作可能性。占地面积小。缺点：任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。因此，断路器数量不能多，即进出线回路数要受到限制。每一进出线回路都连接着两台断路器，每一台断路器又连接两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。适用范围：适用于最终进出线为35回的110kV及以上配电装置。不宜用于有再扩建可能的发电厂、变电所中2。六、一台半断路器接线有高度可靠性，每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电。在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回；运行调度灵活，正常时两组母线和全部断路器都投入工作，从而形成多环形供电，运行调度灵活，操作检修方便，隔离开关仅作检修时用，避免了将隔离开关作操作时的倒闸操作。检修任一断路器或母线时，回路不需要切换。由于一个回路连接着两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，使继电保护及二次回路复杂，投资较大。这种接线方式一般用于进出线数在6回及以上的超高压配电装置中3。七、双母线接线优点：(1)供电可靠。通过两组纯度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；一组母线故障时，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。(2)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。(3)扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，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。(4)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，单独接至一组母线上。缺点：(1)增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。(2)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，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：610kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35kV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110220kV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110220kV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时3。八、双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。2.3 110kV、10kV侧接线方式的比较选择一、110kV侧110kV侧进出线2回，选用以下几种接线方案：(1)单母线分段接线。母线分段后重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，一段母线故障，另一段母线仍可正常供电。(2)单母线分段带旁路母线接线。母线分段后提高了供电可靠性，加上设有旁路母线，当任一出线断路器故障或检修时，可用旁路断路器代替，不使该回路停电。(3)双母线接线。采用双母线接线后，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其它电路均可通过另一组母线继续运行。采用单母线分段接线投资较少，可靠性相对较低，当一组母线故障时，该组母线上的进出线都要停电；采用双母线接线方式，增加了一组母线，投资相对也就增加，且当任一线路断路器故障或检修时，该回路仍需停电；采用单母线分段带旁路母线接线方式，任一回路断路器故障检修时，该回路都不需停电，供电可靠性比单母线分段接线强，由于110KV侧进出线回路数不多，采用分段断路器接线，既节约了投资，又可以满足供电可靠性的要求。因此110KV侧采用单母线分段接线。如图2-1 图2-1 110kV侧接线图二、10kV侧10kV侧出线30回，其中启光两回出线为类负荷，选用以下几种接线方案：(1)单母线分段接线。它投资少，在10kV配电装置中它基本可以满足可靠性要求。(2)单母线分段带旁路母线，这种接线方式虽然提高了供电可靠性，但增大了投资。由于启光出线采用双回路供电，可以分别接于两段母线上，而两段线线同时发生故障的几率很低，因此采用单母线分段接线亦可满足供电可靠性的要求，且节约了投资。因此，10kV侧采用单母线分段接线。接线图如图2-2。 图2-2 10kV侧接线图综上所述，本变电站的主接线如图2-3所示图2-3 电气主接线简图第三章 主变压器的选择3.1 概述变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷的增长速度等方面，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。如主变容量选择得过大，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。若容量选择得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响变压器的使用寿命。则会限制变电所负荷的需要，显然技术上是不合理的。在生产上电力变压器有制成单相、三相、双绕组、三绕组、自耦、分裂变压器等，在选择变压器时，要根据原始资料和所设计的变电站的自身特点，在满足变压器的可靠性的前提下，要充分考虑到经济性来选择主变压器4。3.2 主变台数的选择由原始资料可知，我们本次设计的变电站是一个110kV降压变电所，主要是接受110kV的功率，通过主变向10kV线路输送，是一个一般的地区变电站。由于出线中有多回类负荷，停电会对生产造成重大的影响。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性5。为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器，互为备用，可以避免因主变检修或故障而造成对用户的停电。若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成中压侧短路容量过大。不宜选用轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合远期负荷的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可带全部负荷的60%，能保证正常供电，故可选择两台主变压器。3.3 主变压器容量的选择及确定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，对于城郊变电站主变压器容量应与城市规划相结合，该变电站近期和远期负荷都已给定，所以，应按近期和远期总负荷来选择主变容量。根据变电站所带负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电站应考虑当一台主变压器停用时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电站当一台主变压器停用时，其余变压器容量应能保证全部负荷的6070%。该变电所的主变容量是按全部负荷的60%来选择。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电。考虑到变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电。因为该变电所的电源引进线是110KV侧引进，而高压侧110KV母线负荷不需要经过主变倒送，其低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上，因此主变压器的容量为 Sn=0.6。 公式(3-1)经计算得出：由于变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内。另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%。对于110kV的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式，所以本次设计的变电站选择有载调压方式5。经以上综合选择，本变电站选用两台型号为SFZ7-40000/110的变压器，其参数如下表3-1： 表3-1 主变压器技术参数第四章 短路电流计算4.1 概述在电力系统中运行的电气设备，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各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行，使电气设备受到损坏。短路是电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不属于正常运行的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地系统）发生通路的情况6。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、二相短路、二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，单相短路是大多数，二相短路较少，三相短路的机会最少，但三相短路虽然很少发生，其后果却最为严重，应引起足够的重视，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6。4.2 短路计算的目的及假设一、短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节，其计算目的是：(1)电气设备的选择与校验；(2)合理配置继电保护和自动装置；(3)在设计和选择电气主接线时，确定是否需要采取限制短路电流的措施；(4)电力系统暂态稳定计算。二、短路电流计算的一般规定(1)验算导体和电气动稳定，热稳定以及电气开断电流所用的短路电流，应根据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划（一般为本期工程建杨后510年），校验短路电流时，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要求。(2)选择导体和电气用的短路电流，在电气连接回路中，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短路电流为最大的地点。(4)导体和电器的动稳定、热稳定，以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。三、短路计算条件：短路计算时，考虑短路发生时系统的运行方式、短路的类型和短路地点等。短路计算的关键是短路电流周期分量的计算。由无穷大容量电源或系统供给的短路电流，认为其周期分量不衰减。四、作短路计算时系统元件的数学模型（等值电路）对二绕组变压器的计算（忽略电阻），变压器通过额定电流时在短路阻抗上产生的电压降，用百分数表示6。XT= 公式（4-1）三相额定容量，单位kVA额定线电压，单位为kV；用标么值表示 公式（4-2）五、各元件参数（标么值）的折算：由于各元件的标么值一般都是以各自的额定容量和额定电压为基准的标么值，所以必须按统一基准值进行归算,本设计选取 , ,。工程计算中规定，各个电压等级都以其平均额定电压作为基准电压。各级平均额定电压规定为：6.3kV，10.5kV，37kV，115kV，230kV等。六、绘制等值网络 对网络进行变换与简化，最后结果为：以短路点为中心，以各电源为顶点的星形网络，支路的电抗值即为各电源对短路点的转移电抗。 七、三相短路电流周期分量计算：计算短路电流周期分量（标么值）：对系统，短路电流周期分量认为不衰减，周期分量的起始值，也可认为是短路电流的稳态值。标么值= 公式（4-3）有名值= 公式（4-4）短路点的短路电流周期分量等于所有电源提供的短路电流周期分量之和。(1)冲击电流：短路电流最大可能的瞬时值。发生在短路后的半个周期(t=0.01S ) 的时刻。 公式（4-5）一般取1.8， 12(2)短路电流的最大有效值（全电流）:当=1.8时, 公式（4-6）八、短路电流计算的步骤：(1)计算各元件电抗标么值，并折算为同一基准容量下(2)给系统制定等值回路图(3)选择短路点(4)对网络进行化简，把供电系统看着无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减，求出电源对短路点的电抗标么值，并计算短路电流标么值、有名值标么值=有名值=(5)计算短路点容量，短路电流冲击值短路容量 公式（4-7）短路电流冲击值 (6)列出短路电流计算结果第五章 电气设备的选择5.1 概述电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择设备是使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7。尽管电力系统中各种电气设备的作用和条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求都是相同的，电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。一、一般原则(1)应满足正常进行、检修、短路和过电压情况下地要求，并考虑远景发展(2)应按当地环境条件检验(3)应力求技术先进和经济合理(4)与整个工程地建设标准应协调一致(5)同类设备应尽量减少品种(6)选用新产品为应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格，在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准二、技术条件1、按正常工作条件选择导体和电器(1)电压所选电器和电缆允许最高工作电压，不得低于回路所接地网的最高运行电压即，一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220KV及以下时为1.15UN，而实际电网运行的一般不超过1.1UN。(2)电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度0下，导体和电器的长期允许电流，应不小于该回路的最大持续工作电流，即由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，按其相应回路的=1.05,( 为电器额定电流)(3)按当地环境条件校验当周围环境温度和导体额定环境温度不等时,其长期允许电流,可按下式修正 公式（5-1）其中K修正系数导体和电气设备正常发热允许最高温度我国目前生产的电气设备的额定环境温度=40，在环境温度高于+40OC（但+60 CO），其允许电流一般可按应增高1 OC，校验电流减小1.8%，当环境温度低于+40OC时环境温度每降低1 OC，额定电流增加0.5%,但最大负荷不得超过额定电流的20%。我国生产的裸导线的额定环境温度为+25 OC。三、按短路情况校验 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，用熔断器保护继电器，可不验算热稳定，当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。（1）满足热稳定条件为QdQr 或 公式（5-2）Qd 短路电流产生的热效应Qr 短路时导体和电气设备允许的热效应t秒内允许通过的短路热电流验算热稳定所用的计算时间约继电保护动作时间注意：当验算裸导体及110kv以下电缆短路热稳定时，一般采用主保护动作时间，110kv以上，一般采用后备保护动作时间。相应断路器的故有分闸时间和电弧持续时间之和.（2）短路动稳定校验:或 短路冲击电流峰值（kA）短路冲击电流有效值（kA） 、允许通过动稳定电流的峰值及有效值5.2 断路器的选择电力系统中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常情况下，用来接通知开断负荷电流，在某些电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器还常在继电保护的配合使用下，断开短路电流，切断故障部分，保证非故障部分的正常运行8。1、按开断电流选择高压断路器的额定开断电流应满足高压断路器触头实际开断瞬间的短路电流周期分量的有效值2、短路关合电流的选择在断路器分闸之前，当线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时，要求能切断短路电流，因此确定关合电流是断路器的重要参数之一，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值。即3、关于关合时间的选择关于分合闸时间，对于110kv以上的电网当电力系统稳定要求快速切除故障，分闸时间不宜大于0.04s，用于电气制动回路的断路器，其分闸时间不宜大于0.040.06s其选择具体过程见计算说明书5.3 隔离开关的选择隔离开关配置在主接线上时，保证了线路及设备检修时形成明显的断口与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序，送电时，首先合上母线侧隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述顺序相反。 隔离开关的配置:(1)断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口与电源隔离。(2)中性点直接接地的普通变压器，均应通过隔离开关接地。(3)接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设12组接地刀闸或接地器，63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸，应尽量选用一侧式两侧带接地刀闸的隔离开关。(4)接在变压器引出线或中性点的避雷器可不装设隔离开关。(5)当馈电线路的用户侧没有电源时，断路器通往用户的那一侧可以不装设隔离开关，但如费用不大，为了防止雷电产生过电压，也可以装设。5.4 高压熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电器，配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。1、按额定电压选择对于一般高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压，另外，对于填充石英沙有限流作用的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。2、按额定电流选择熔断器的额定电流选择，为了保证熔断器不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流应大于或等于熔体的额定电流。3、熔断器开断电流检验对于保护电压互感器的高压熔断器只需按规定电压及断流量来选择高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择校验项目：表5-1高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择校验项目项目额定电压额定电流开断电流短路关合电流热稳定动稳定高压断路器UNINImaxINbriNklish隔离开关/高压熔断器INbr/5.5 互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表，继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。一、电压互感器和电流互感器作用及特点1、互感器作用：(1)将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻，价格便宜，并便于屏内安装。(2)使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。2、电流互感器的特点：(1)一次绕组串联在电路中，并且匝数少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。(2)电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以在正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。3、电压互感器的特点：(1)容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数。(2)二次侧所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很小，互感器在近于空载状态下运行8。二、电流互感器的选择1、电流互感器的配置：(1)为了满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线母线分段及母联断路器，旁路断路器等回路中均设有电流互感器，对于大接地短路电流系统，一般按三相配置，对于小接地短路电流系统，依具体要求按二相或三相配置。(2)对于保护用电流互感器，应尽量消除主保护装置的不保护区。2、电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，使一次电流I1与I2在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器，应根据测量时误差的大小和准确度来选择。3、电流互感器10%误差曲线对保护级（即B级）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同，对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确度，而当其通过故障电流时，则希望电流互感器较早饱和，以便保护仪表不受短路电流的损坏，保护级电流互感器主要是在系统短路时工作，因此在额定一次电流范围内的准确度要求不如测量级高，一般只相当于310级，但对可能出现的短路电流范围内，则要求互感器最大误差限值不超过10%误差曲线，就是在保证电流互感器误差不超过10%的条件下，一次电流的倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗Zzf的关系曲线。4、额定容量保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se25、按一次回路额定电压和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得比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表得最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。电流互感器的一次额定电压和电流必须满足：为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流电流互感器的一次所在电网的额定电压、电流互感器的一次额定回路最大动作电流6、种类和型号的选择选择电流互感器种类和型号时，应满足继电保护，自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支瓷式、装入式等）来选择。7、热稳定校验电流互感器常以允许通过一次额定电流的倍数来表示，故热稳定应按下式校验： 公式（5-3）8、动稳定校验电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的动稳定电流倍数，表示其内部稳定能力，故内部稳定可用下式校验： 公式（5-4） 三、电压互感器的选择1、电压互感器的配置：(1)母线：一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同期，测量仪表和保护装置。(2)线路：35kV及以上输电线路，当对方带有电源时，为了监视线路有无电压，进行同期和设备重合闸，装有一台单相电压互感器。(3)变压器低压侧有时为了满足同期式保护的要求，设有一组不完全星形接线的电压互感器。2、电压互感器的准确级和容量电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级便有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量9。3、按一次回路电压选择为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.10.9）范围内变动。4、按二次回路电压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。电压互感器二次侧额定电压可按下表选择：表5-2电压互感器二次侧额定电压的选择接线型式电网电压（KV）型式二次绕组电压（V）接成开口三角的辅助绕组电压(V)一台PT不完全星形接线方式335单相式100无此绕组YO/YO/110500单相式100/100360单相式100/100/3315三相五柱式100100/35、电压互感器种类及型式的选择电压互感器种类及型式应根据安装地点的使用条件进行选择，例如：在635KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇柱式；110kv220kv配电装置一般采用串级式或电磁式电压互感器；220kv及以上配电装置，其容量和准确级满足要求时一般采用电容式电压互感器。6、按容量的选择互感的额定二次容量（对应所要求的准确级）Se2应不小于互感器的二次负荷S2，即：Se2S2 = 公式（5-5）5.6 母线的选择校验母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分配功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导线有裸导线、硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导线的类型也不相同。敞露母线一般按下列各项进行选择和校验：(1)导线材料、类型和敷设方式；(2)导线截面；(3)电晕；(4)热稳定；(5)动稳定；(6)共振频率10。1、一般要求：(1)配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导线的截面和导线的结构型式。(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，可增加导线外径或增加导线的根数。(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和导线的结构型式，可采用单根钢芯铝绞线或由钢芯绞线组成的复导线。(4)载流导线一般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部，以及对铝有较严重腐蚀的场所，可采用钢质材料的裸导线，回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导线，40008000A一般选用槽型导线，110KV及以上的高压配电装置，一般采用软导线，当采用硬导线时，宜用铝锰合金管形导线。2、母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及软短导线长期发热允许电流选择外，其余导线的截面一般按经济电流密度选择。(1)按导线长期发热允许电流选择，导线所在电路中最大持续工作电流应不大于导线长期发热的允许电流,即：, k修正系数。(2)按经济电流密度选择，导线截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导线和不同的最大负荷，年利用小时数Tmax，将有一个年计算费用最低的电流密度经济电流密度(J)，导线的经济截面可由下式决定：S =/J(3)按短路热稳定校验按正常电流选出导线截面后，还应热稳定进行校验,如考虑集肤效应系数k，则按热稳定决定的导线最小截面为： 公式（5-6） 热稳定系数(4)电晕电压校验对应110220kv裸母线，可按晴天不发生全面电晕条件进行校验，即裸母线的临界电压，当大于最高工作电压， 公式（5-7） K三相导线水平排列时，考虑中间导线电容比平均电容大的不均匀系数，一般取0.96 导体表面粗糙系数，管形母线及单股导线一般取0.98-0.93,多股导线取0.87-0.83相对空气密度 导体半径a相间距离(5)硬母线动稳定校验：动稳定必须满足下列条件即母线材料的允许应力（硬铝为69106 Pa，硬钢137106 Pa）5.7 各主要电气设备选择结果一览表 电压等级电气设备110kV10kV进线侧变压器侧出线侧变压器侧高压断路器隔离开关电流互感器电压互感器母线熔断器主变压器表5-3设备汇总表第六章 变电站的防雷保护设计在电力系统中，按过电压产生的原因不同，可分为内部过电压和雷电过电压两大类。 (1)内部过电压是由于电力系统内的开关操作、发生故障或其他原因，使系统的工作状态突然改变，从而在系统内部出现电磁振荡而引起的过电压。运行经验证明，内部过电压一般不会超过系统正常运行时相对地额定电压的3-倍，因此对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。(2)雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内部的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安，因此对供电系统的危害极大，必须加以防护。1、变电站的防雷保护具有以下特点：(1)变电站属于“集中型”设计，直接雷击防护以避雷针为主。(2)变电站设备与架空输电线相联接，输电线上的过电压波会运动至变电站，对电气设备过程威胁。因此变电站要对侵入波过电压进行防护，主要手段是避雷器。(3)变电站内都安装有贵重的电气设备，如变压器等，这些电气设备一旦受损，一方面会对人民的生活和生产带来巨大损失，造成严重后果；另一方面，这些设备的修复困难，需要花费很长时间和大量金钱，给电力系统本身带来重大经济损失。所以变电站要采取周密的过电压防护措施。(4)为了充分发挥防雷设备的保护作用，变电站应有良好的接地系统。2、变电