一次降压变电所电气部分设计

1、220/60kV 一次降压变电所电气部分设计第一篇说明书第一章引言随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。降压变电所正朝着高效、模块、组合、通用、经济方向发展。选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识、学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法并培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。同时也是大学所学的有关理论知识，结合相关的参考资料，对所有知识的一次综合运用，把理论知识和实践相结

2、合，根据国家电力行业相关规范，开拓新思维，总结和反映大学的收获，也起一个很好的见证。220kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。目前发达国家电力技术发展比较成熟，都已经走向输电超高压化，变电所值班无人化,继电保护智能化等。而我国电力行业发展虽有了明显的进步，但与许多国家相比发展进度还比较迟缓，有许多的漏洞和问题。我国现

3、在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。所以，这就需要我们新一代的接班人努力研究、开拓创新，将问题减少，使我国电力技术的发展走向世界的前列。本次毕业设计需要解决主变压器选择、电气主接线的选择、短路计算、电气设备（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器）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。整个设计过程中，应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。在设计过程中，

4、我们应该注意变电所设计要求及国内外变电所设计所存在的问题和困难、与其它电力系统课程相关资料之间的联系。通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选择、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，达到简单高效地监控和控制的目的，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，降低投资的目的。第二章主变压器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，担负着变换网络电压、进行电力传输的重要任务。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。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有

5、明显的经济意义。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，用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器。只供本所（厂）用的变压器,称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。2.1 主变压器选择的有关规定主变的冷却方式，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。和电力系统连接的主变压器一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器。变压器装设两台及以上主变压器时，每台容量的选择应按照其中任一

6、台停用时，其余变压器容量至少能保证所供电的全部一级负荷或为变电所全部负荷的6075%。通常一次变电所为75%,二次变电所为60%变电所的主变压器一般采用三相变压器，因制造或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220kV枢纽变电所中，一般采用单相变压器组，当装设一台单相变压器时，应没有备用相，当主变压器超过一台，且各台容量满足上述要求时，单相变压器组可不装设备用相。变电所中的变压器在系统调压有要求时，一般采用带负荷调压变压器，如受设备制造限制时，可采用独立的调压变压器或预留位置。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、

7、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。2.2 主变压器选择的原则2.2.1 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%。2.2.2 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，

8、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。2.2.3 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7

9、0%,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。(2.(1)(2.(2)变压器最大负荷按下式确定：Pmax=K013P式中K0一负荷同时系数；EP-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）Snm0.7Smax=0.7K0X1.05Smax-17 -第三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

10、、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。3.1 电气主接线的设计原则设计变电所电气主接线时，所遵循的总原则：（1）符合设计任务书的要求；（2）符合有关的方针、政策和技术规范、规程；（3）结合具体工程特点，设计出技术经济合理的主接线。为此，应考虑下列情况：3.1.1 明确变电所在电力系统中的地位和作用各类变电所在电力系统中的地位是不同的，所以对主接线的可靠性、灵活性和经济性等的要求也不同。3.1.2

11、 确定变压器的运行方式有重要负荷的变电所，应装设两台容量相同或不同的变压器。负荷低时，可以切除一台,以减小空载损耗。3.1.3 合理的确定电压等级变电所高压侧电压普遍采用一个等级，低压侧电压一般为1-2个等级，目前多为一个等级。3.1.4 变电所的分期和最终建设规模变电所根据5-10年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台（组）主变压器。当技术经济比较合理时，终端或分支变电所如果只有一个电源时，也可只装设一台主变压器。3.1.5 开关电器的设置在满足供电可靠性要求的条件下，变电所应根据自身的特点，尽量减少断路器的数目，特别是非重要用户的终端变电所，可适当采用熔断器或接地开关等简易开关电器，以达

12、到提高经济性的目的3.1.6 电气参数的确定最小负荷为最大负荷的60%-70%,如果主要负荷是农业负荷，其值为20%-30%;按不同用户，确定最大负荷利用小时数。3.2 电气主接线的基本要求3.2.1 可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，停电会对国民经济各部门带来巨大的损失，往往比少发电能的损失大几十倍，导致产品报废、设备损坏、人身伤亡等。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的机会越小，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高。考虑变电所在电力系统中的地位和作用。变电所是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统要求相适应。变电所接入电力系统的方式。现代化

13、的变电所都接入电力系统运行。其接入方式的选择与容量大小、电压等级、负荷性质以及地理位置和输送电能距离等因素有关。变电所的运行方式及负荷性质。电能生产的特点是发电、变电、输电、用电同一时刻完成。而负荷类的性质按其重要性又有类之分。当变电所设备利用率较高，年利用小时数在以上，主要供应类、类负荷用电时，必须采用供电较为可靠的接线形式。设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。电气主接线是由电气设备相互连接而组成的，电气设备本身的质量及可靠程度直接影响着主接线的可靠性。因此，主接线设计必须同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。随着电力工业的不断发展大容量机组及新型设备投运、自动装置和先进技

14、术的使用，都有利于提高主接线的可靠性但不等于设备及其自动化元件使用得越多、越新、接线越复杂就越可靠。相反，不必要的接线设备，使接线复杂、运行不便，将会导致主接线可靠性降低。因此，电气主接线的可靠性是一次设备和二次设备在运行中可靠性的综合。3.2.2 灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。同时设计主接线时应留有发展扩建的余地。调度时，可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运

15、行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。3.2.3 经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活,必然要选高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。投资省。主接线应简单清楚，节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷针等一次设备。是继电保护和二次回路不过于复杂避雷器等一次设备，节省二次设备和控制电缆；限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备或轻型电器。如能满足系统安全运行及继电保护

16、要求，及以下终端或分支变电所可采用简易电器。占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。电能损失少。在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。止匕外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。3.3 本所主接线设计的方案3.3.1 220kV侧的接线方式的确定本次设计220kV侧，进线只有4回，而本所的主变压器也只有2台，根据任务书的要求选择单母线接线。单母线接线由线路、变压器回路和一组（汇流）母线所组成的电气主接线。单母线接线的每一回

17、路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上，见图3.1。220kV图3.1单母线接线这种接线方式的优点是简单清晰，设备较少，操作方便和占地少。但因为所有线路和变压器回路都接在一组母线上，所以当母线或母线隔离开关进行检修或发生故障，或线路、变压器继电保护装置动作而断路器拒绝动作时，都会使整个配电装置停止运行，运行可靠性和灵活性不高，仅适用于线路数量较少、母线短的牵引变电所和铁路变、配电所。3.3.2 60kV侧的接线方式的确定根据220-500kV变电所设计技术规程SDJ288规定，3560kV配电装置当出线回数为47回时，宜采用单母线接线；当出线回数为8回及以上时，宜采用双母线接线。下

18、面介绍双母线的优点。可以轮流检修母线而不致中断供电；只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路，通过两组母线隔离开关的倒换操作，全部切换到另一组母线上，要检修的那一组母线就可以停电检修，此时线路和电源均不需要停电。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；当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路供电。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；电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活的适应系统中各种运行方式和潮流变化的需要。有利于扩建和便于试验。一组母线故障后能迅速恢复该

19、母线所连回路的供电。当双母线之中的一组母线发生故障时，可将被切除的回路，倒换到另一组母线上，即可迅速恢复被切除回路的供电。其缺点：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3.2。双母线接线方式图3.2此种接线方法，则电气主接线图如图3.3。J7V1I图3.3双母线接线的电气主接线图双母带旁路接线，如果采用此接线方法，则电气主接线图如图3.4图3.4双母线带旁路接线的电气主接线图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。与双母线相比，双母带旁路的接线增加了一条母线和隔离开关和

20、断路器的数量，经济性较差，但可靠性优于双母线接线，当进出线检修时，可由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电。所以通过上述的比较，二次侧（60kV侧）最终选定双母线带旁路的接线形式。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。选用双母带旁路接线方式，更能提高供电可靠性。所以二次侧接线方式确定为双母带旁路接线方式。第四章短路电流计算4.1 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

21、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。止匕外，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。4.2 短路计算的主要目的电气主接线的比较与选择。选择断路器、隔离开关、避雷器等电器设备，或对这些设备提出技术要求。为继电保护的设计以及调试提供依据。评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。4.3 短路计算的一般规定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，

22、应按本设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年），确定适中电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方式。而不按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，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。短路点的选择：选择导体的电器时，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。本设计中选择变压器两侧的两点为短路点。导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器开断电流，一般按三相短路计算，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

23、严重时，则应按严重情况计算。4.4 短路计算4.4.1 计算方法标么值法：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另一些物理量来代替，如I*=s*,这是标么值的另一个优点。取基准容量Sb=100MVA,UB=Uav,以下是各元件电抗标么值的计算用公式：发电机电抗：Xg=X SN线路电抗：Xl=0.4LSBU变压器电抗:Xt= Ua% S100 Sn(4.(1)(4.(2)(4.(3)网络图如下:网络变换图网络变换公式如下:/Y变换：X13X12X1=(X13+X

24、12+X23)X 12 X 23x2=(X13+X12+X23)(4.4)X13X23(X13+X12+X23)Y/变换:X12 = XiX2X13 =Xi X333X1X2-XTXiX3X23 -2X32323X2X2X3Xi(4.5)4.4.2短路电流周期分量计算影响短路电流变化规律的主要因素有两个：发电机的特性（指类型、参数等）。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

25、以将不同类型的发电机合并起来。应用计算曲线的具体步骤如下。绘制等值网络，进行网络变换，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：SN，iXjsi=XiKX-SjX js2 = X2K 义SN<2Sj式中Sne1>Sne2,为等值电源1、2的额定容量。I*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Xjs>3.45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：(4.8)(4.9)计算短路电流周期分量的有名值，按下式计算:=1101Nx'1+1201N2+，第

26、五章主要电气设备的选择5.1 概述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。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

27、于流过设备的最长期负荷电流。5.1.1 电气设备选择的一般原则应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；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；同类设备应尽量减少器种；所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、节约占地等国策；选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格；在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定；以满足正常运行、检修和短路情况下的要求；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，按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流

28、的正常接线方式进行计算；所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。5.1.2 按正常工作条件选择电气设备额定电压：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-U NS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Uns的条件选择，即(5.1)额定电流：电气设备的额定电流In是指在额定温度下

29、，电气设备的长期允许电流。In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Imax,即IN（或Iy）-Imax（5.2）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）。环境条件对设备选择的影响：海拔高度的影响，当地区海拔超过制造厂家的规定值时，由于大气压力，空气密度和温度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降。一般非高原的电气设备使用环境的海拔高度不超过1000m,当海拔高度在10003500m范围内，若海拔比制造厂家规定值每升高100

30、m,则电气设备允许最高工作电压要下降1%;温度的影响：电气设备的额定电流是指在基准环境温度下，允许长期通过的是最大工作电流。我国生产的电气设备一般使用的额定环境温度90=+40；如周围环境温度高于+40°C（但不大于+60°C）时，允许电流一般可按每增高1,额定电流可增加0.5%,但其大电流不得超过额定电流的20%。5.1.3 按短路状态检验校验的一般原则：电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，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，则应按严重情况校验。用

31、熔断器保护的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。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.2_Itt-Qk（5.3）式中Qk-短路电流的热效应；It-设备给定的ts内允许的热稳定电流有效值。动稳定效验：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ishies式中ish-短路冲击电流的幅值；ies-设备允许通过的动稳定电流的幅值。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tk

32、为继电保护动作时间tpr和相应短路器的全开断时间之tab和，即tk=tpr+tab(5.5)tab=ta+tin(5.6)式中1知一断路器全开断时间；abtpr后备保护动作时间，一般取0.3s；tin一断路器固有分闸时间，一般取0.02s；ta一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0.02so5.2 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

33、，保证无故障部分正常运行，起保护作用。5.2.1 断路器形式的选择按照短路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油式断路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等。列表5.1比较如下。类别表5.1断路器比较表结构特点技术性能特点运行维护特点少油式断路器压缩空气高压断路器SE断路器油量少，油主要作为灭 弧介质，结构简单，制 造方便，积木式结构。结构复杂，以压缩空气 作为灭弧介质和操动介 质以及弧隙绝缘介质， 体积和重量较小。结构简单，但工艺及密 封要求严格，体积小， 重量轻。开断电流大，35kV以上 为积木书式结构，全开 断时间短，可开断空载 长线。额定电流和开断能力都

34、 可以做的较大，适于开 断大容量电路，动作快， 开断时间短。额定电流和开断电流都 可以做的很大，开断性 能好，可适于各种工矿 开断，SF6气体灭弧， 绝缘性能好，所以断口 电压可做的较高，断口 开距小。运行经验丰富，易于维 护，噪声底，油量少， 易裂化，需要一套油处 理装置。噪声大，维护周期长， 无火灾危险，价格高。噪声低，维护工作量小, 不检修间隔期长，断路 器价格目前较高，运行 稳定，安全可靠，寿命 长。220/60kV 一次降压变电所电气部分设计由于多油式断路器和真空断路器没有本设计中所需要的电压等级的型号，所以在此只对少油式断路器、压缩空气高压断路器SR断路器这几种形式的断路器进行比较

35、，所以由表5.1比较可知，S%断路器是在各方面都是较合适的，所以本设计中选择的断路器都是SF6断路器断路器。5.2.2 断路器的选择方法(1)断路器电压选择断路器额定电压Un大于电网电压Uns,即UnUns。(2)断路器电流选择高压断路器的额定电流IN应大于或等于它的最大持续工作电流Imax,INImax。(3)动稳定校验断路器的极限通过电流峰值Idw应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流ich”，即Idw>ich''o(4)热稳定校验高压断路器的短时允许发热量It24应不小于短路期内短路电流发出的热量Qk,即2_Itt>Qko(5)开断电流能力校验断路器的额定开断

36、电流八立应大于短路电流的有效值I",即INbr>I''。式中It-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。本次所设计变电所220kV侧选用LW6-220型断路器，60kV侧选用LW-63型断路器，其参数如表5.2、5.3所示。表5.2LW6-220高压断路器技术参数安装地点型号额定电压(kV)工作电压(kV)额定电流(kA)电流(kA)关合电流(kA)定电流(kA)4s热稳定电流(kA)220kV侧LW6-220220252315040/501008031.55.3LW-63高压断路器技术参数

37、额定动稳4s热安装型颌7E工作颌7E关合定电稳定地点号电压电压电流电流电流流电流(kV)(kV)(kA)(kA)(kA)(kA)(kA)60kV侧LW-636372.51250258080255.3 高压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。(1)隔离开关电压选择隔离开关额定电压UN大于电网电压UNS,即UNUNS。(2)隔离开关电流选择隔离开关的额定电流In应大于或等于它的最大持续工作电流Imax,INImax。(3)动稳定校验隔离开关的极限通过电流峰值Idw

38、应不小于三相短路时通过隔离开关的冲击电流ich工即Idw)。”。(4)热稳定校验隔离开关的短时允许发热量It2,t应不小于短路期内短路电流发出的热量QK,即It2t>Qko(5)开断电流能力校验隔离开关的额定开断电流INbr应大于短路电流的有效值I'',即INbr>I''。通过短路计算初步拟定220kV侧选择GW6-220G(W)型隔离开关，60kV侧选择GW6-60G型隔离开关，其参数如表5.4、5.5所示。表5.4GW6-220G(W)隔离开关技术参数安装地点型号额定电压(kV)工作电压(kV)额定电流(kA)定电流(kA)4s热稳定电流(kA)

39、220kV侧GW6-220G(W)2202521250125805.5GW6-60G1安装地点型号额定电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流(kA)动稳定电流(kA)4s热稳定电流(kA)60kV侧GW6-60G6069125050165.4 电压互感器的选择5.4.1 按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浸或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器。35kV配电装置中直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

40、、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。5.4.2 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100/T3V。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/m3。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。5.4

41、.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S2,不超过设计要求准确度级的额定二次负荷S2,而且S2应该尽量接近SN2,因与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。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审级式瓷绝缘电压互感器。具参数如表5.6

42、所示。表5.6220kV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测量绕组保护绕组0.2级0.5级1级3P级JDCF-220220/.30.1/.30.1/,30.11001005002000JDC5-6060/30.1/.30.1/33005003002000J一电压互感器；C一串级式；C瓷绝缘；220(60)-额定电压（kV)5.5 电流互感器的选择5.5.1 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、立外、装入式、穿墙式等）、结构型式（多匝式、单匝式、母线

43、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。5.5.2 按额定电压和额定电流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。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

44、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。5.5.3 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

45、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。5.5.4 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(5.7)一.2一krIni-Qk式中Qk一一短路热效应。5.5.5 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Ini之比。故互感器内部动稳定条件为(5.8)Kd21N1-ish式中ish-通过电流互感器一次侧绕组的最大冲击电流。止匕外，还应校验电流互感器的外部动稳定（即一

46、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Fy - Fmax(5.9)式中Fy-电流互感器一次侧端部允许作用力；Fmax-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LB6-220和LDB6-60型两种型号，其技术参数如下：表5.7220kV侧电流互感器技术数据表安装地点级次组合压(kV)准确限值系数变流比（A）二次组合动稳定倍数1s稳定电流0.5/10P/10P/10P/0.5220kV侧22020600-1200/525522110P0.21表5.860kV侧电流互感器技术数据表安装地点级次组合压(kV)准确限值系数变

47、流比(A)二次组合动稳定倍数1s稳定电流60kV侧0.5/10P/10P6020750-1200/50.263kA25kA0.515.6 避雷器的选择5.6.1 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

48、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，具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1.520晚的冲击放电电压，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

49、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。(7)直流电压下的电导电流。运行中的避雷器，通常用测量直流电压下的电导电流的方法来判断间隙分路电阻的性能。若电导电流太大，则意味着避雷器受潮；电导电流太大的避雷器投入运行，可能会造成炸毁事故，所以要求其电导电流必须在规定的范围内。5.6.2 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

50、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。配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器。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。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。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。三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。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。连接在变压器低压侧的调相机出线处宜装设一组避雷器。发电厂变电所35kV及

51、以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。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。110kV、220kV线路侧一般不装设避雷器。SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。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。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。

52、220kV和60kV侧安装的避雷器，其技术参数如下：表5.9避雷器的参数操作冲击残压/kV型号额定电压器额定电持续运行电压/kV雷电冲击残压/kV备注/kV压/kVY10W-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5.10表5.10避雷器的参数型号额定电压有效值/W灭弧电压有效值/kV工频放电电压干燥及雨淋功效值/kV不小于不大于冲击放电电压/kV电时间1.52Ns）（预放小于/kVK)3kA5kAF

53、Z-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5.7 母线的选择5.7.1 概述导体和电缆是输配电系统传输电能的主要组成部分，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。软导体有铝绞线、钢芯铝绞线（有单根、双分裂和组合导线等方式）、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（有单根、双分裂和组合导线等方式）适用于架空电

54、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。母线选择依据：（1）电流分布要良好。（2）散热性要良好。（3）且有利于提高电晕超始电压。（4）要安装检修方便，并且连接简单。5.7.2 母线截面选择和校验由于本设计的Tmax=6000,处于临界点，既可以用长期发热允许电流选择，又可以用经济电流密度选择，在本设计中采用的方法是长期发热允许电流选择方法。按导体长期发热允许电流选择，按下式：ImaxKIal（5.10）式中：1max-导体所在回路最大持续工作电流；Ial-在额定环境温度日。=+25C时导体允许电流；K一与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数。当导体允许最高温度为+70C和不计日照时，K值也用下式计算:(5.11)其中：仇一导体长期发热允许最高温度；仇、8-导体额定环境温度和安装地点实际环境温度。按短路热稳定检验：在校验导体热稳定时，若计及集肤效应系数ks的影响，可得由热稳定决定的导体最小截面为min Qkks(5.12)-27 -其中Smi