电力系统课程设计

1、目录第一部分设计说明前言1第一章电气主接线选择2第一节概述2第二节主接线的接线方式选择3第二章主变压器容量、台数及形式的选择4第一节概述4第二节主变压器台数的选择4第三节主变压器容量的选择5第四节主变压器型式的选择5第三章短路电流计算7第一节概述7第二节短路计算的目的及假设7第四章电气设备的选择8第一节概述8第二节断路器的选择10第三节隔离开关的选择10第四节高压熔断器的选择11第五节互感器的选择11第六节母线的选择14第七节支持绝缘子及穿墙套管的选择15第八节限流电抗器的选择16第五章电气总平面布置及配电装置的选择17第一节概述17第二节高压配电装置的选择17第六章继电保护配置规划20第七章

2、防雷设计规划21第一节概述21第二节防雷保护的设计21第三节主变中性点放电间隙保护22第二部分设计计算第八章主接线比较选择22方案一23万案万案2323第九章主变容量的确定计算24万案三第十章短路计算26第十一章电气设备选择计算30第一节断路器选择计算30第二节隔离开关选择计算32第三节110kV、35kV主母线及主变低压侧母线桥导体选择计算35第四节10kV最大一回负荷出线电缆37第五节支持绝缘子及穿墙套管的选择38第六节限流电抗器39第七节10kv出线电流互感器选择计算40第八节10KV电压互感器选择40第十二章继电保护规划设计41第一节变电所主变保护的配置41第二节110KV、35KV1

3、0KV线路保护部分错误!未定义书签。第十三章避雷器参数计算与选择41第十四章参考资料42、八、-前言本设计为华南理工大学2003级电气工程及自动化专业的电力系统课程设计，设计题目为：220kV区域变电所电气部分设计。此设计任务旨在体现我们对专业课程知识的掌握程度，培养我们对本专业课程知识的综合运用能力。一、设计任务：根据电力系统规划需新建一座220kV区域变电所。该所建成后与110kV和220kV电网相连，并供给近区用户供电。二、原始资料1、按规划要求，该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。220kV出线6回(其中备用2回)，110kV出线10回(其中备用2回)，10kV出线12

4、回(其中备用2回)。变电所还安装两台30MVA调相机以满足系统调压要求。2、110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，最大负荷与最小负荷之比为0.6。10kV侧总负荷为35000kVA,in类用户占60%最大一回出线负荷为2500kVA,最大负荷与最小负荷之比为0.65。3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：220kV侧cos0.9Tmax3600小时/年110kV侧cos0.85Tmax4600小时/年10kV侧cos0.8Tmax4000小时/年4、220kV和110kV侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为0.15s,10kV

5、出线过流保护时间为2s断路器燃弧时间按0.05s考虑。5、系统阻抗：220kV侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220kV母线侧阻抗为0.015(Sj=100MVA),110kV侧电源容量为500MVA归算至本所110kV母线侧阻抗为0.36(S=100MVA)。6、该地区最热月平均温度为28°C,年平均气温16°C,绝对最高气温为40°C,土壤温度为18°C。7、该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、环境无污染。三、设计内容及要求：1、主接线设计：分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比

6、较选择主接线最优方案。2、短路电流计算：根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果。3、主要电气设备选择：(a) 选择220kV主变侧、110kV侧最大一回负荷出线及110kV主变侧的断路器及隔离刀闸。(b) 选择220kV、110kV主母线及主变低压侧母线桥导体。(c) 选择220kV主母线的支持绝缘子及穿墙套管。(d) 选择限流电抗器(如有必要装设)及10kV最大一回负荷出线电缆。(e) 选择10kV主母线电压互感器。(f) 选择10kV出线电流互感器。4、电气设备配置(a) 各电压等级电压互感器配置。(b) 各回路电流互感器配置。5、其它设计(a

7、)进行继电保护的规划设计。(b)进行防雷保护的规划设计。(c) 220kV高压配电装置设计。四、设计成果1、编制设计说明书。2、编制设计计算书。3、绘图若干张。(a) 绘制变电所电气主接线图。(b) 绘制220kV或110kV高压配电装置平面布置图。*(c) 绘制220kV或110kV高压配电装置断面图(进线或出线)(d) 绘制继电保护装置规划图。第一章电气主接线选择第一节概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装

8、置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。1、主接线可靠性的具体要求：(1)断路器检修时，不宜影响对系统的供电；(2)断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；(3)尽量避免变电所全部停运

9、的可靠性。二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。(1)为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；(2)为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；(3)为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。三、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备

10、的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；（2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。第二节主接线的接线方式选择电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）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

11、行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。1、单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，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，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200KV配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV,配电装置的出线回路数不超过3回，610KV配电装置的出线回路数不超过5回，才采

12、用单母线接线方式，故不选择单母接线。2、单母分段用断路器，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。但是，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，而出线为双回时，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，单母分段适用于：110KV220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。3、单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电

13、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。4、桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器LD,不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位

14、，故不选用桥式接线。5、一个半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。6、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110K220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV220KV双母线接线的配

15、电装置中，当出线回路数达7回，（110KV）或5回（220KV时，一般应装设专用旁路母线。7、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，对大容量且在需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等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，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。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路

16、器。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。第二章主变压器容量、台数及形式的选择第一节概述在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，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。如果主变压器容量造的过大，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；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命

17、和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。第二节主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区220KV降压变电所，它是以220KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此

18、选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。第三节主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，51

19、0年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%该变电所是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：刀se=2（0.7PM）=1.4PM。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故

20、过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220KV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及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：Se=0.7（sn+sm）。第四节主变压器型式的选择一、主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330KV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便

21、利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。二、绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，

22、并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性

23、和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为±8%，故不选择自耦变压器。分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。普通三绕组变压器：价格上在自耦变压

24、器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。三、主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV及以上网络电压应符合以下标准： 枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。 电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所

25、一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在±5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。四、连接组别的选择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。五、容量比的选择由原始资料可知，110KV中压侧为主要受功率绕组，而10KV侧主要用于所用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。六、主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自

26、然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。第三章短路电流计算第一节概述在电力系的电气设备，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型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和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

27、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。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。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。第二节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）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地

28、工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）按接地装置的设计，也需用短路电流。二、短路电流计算的一般规定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（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，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）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作

29、用的异步电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，应按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、短路计算基本假设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）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。四、基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方

30、便选取如下基准值:基准容量：Sj=100MVA基准电压：Vg（KV）10.5115230五、短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下;2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：1ld*=X*di有名值：Idi=ld*lj5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：S=3Vjl?短路电流冲击值：Icj=2.551?6）列出短路电流计算结果具体短路电流计算具体见计算说明书。第四章电气设备的选择第一节概述导体和电器的选择是变电所设计的主

31、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。一、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，并考虑远景发展的需要

32、；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 ）选择导体时应尽量减少品种；5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。二、技术条件1、按正常工作条件选择导体和电气1）电压：所选电器和电缆允许最高工作电压Vymax不得低于回路所接电网的最高运行电压Vgmax即Vymax>Vgmax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1.15Ve，而实际电网运行的Vgmax般不超过1.1Ve。2）电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q下，导体和电器的长期允许电流Iy应不小于该回路的最大持续工作电流

33、Igmax即Iy>Igmax由于变压器在电压降低5%寸，出力保持不变，故其相应回路的Igmax=1.05Ie（Ie为电器额定电流）。3）按当地环境条件校核当周围环境温度Q和导体额定环境温度Qo不等时，其长期允许电流IyQ可按下式修正/0y-0IyQ=IyP00。=Kiy基中K修正系数Qy导体或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Q。=40C,裸导体的额定环境温度为+25C。2、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，一般校验取三相短路时的短路电流，如用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

34、保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。1 ）短路热稳定校验Qd三Qr满足热稳定条件为-.IrI2tdzwIr2tQd短路电流产生的热效应Qr短路时导体和电器允许的热效应Irt秒内允许通过的短时热电流验算热稳定所用的计算时间：tdz=tb+toLtb断电保护动作时间110KV以下导体和电缆一般采用主保护时间110KV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间toL相应断路器的全开断时间2）短路的动稳定校验满足动稳定条件为：ich-widfIchwIdfIch短路冲击直流峰值（KA）Ich短路冲击电流有效值（KA）idf、Idf电器允许的极限通过电流峰值及有效值（KA）第二节断路器的选择变电所

35、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，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35220KV般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10KV电压等级，10KV采用真空断路器。1 、按开断电流选择高压断路器的额定开断电流Iekd应不小于其触头开始分离

36、瞬间（td）的短路电流的有效值Ie（td）即：lekd>Iz（KA）Iekd高压断路器额定开断电流（KA）Iz短路电流的有效值（KA）2、短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若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，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流ieg不应小于短路电流最大冲击值。即：ieg>icj或idw>icjieg断路器额定关合电流idw额定动稳定电流icj短路冲击电流3、关于开合时间

37、的选择对于110KV及以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于0.045s,用于电气制动回路的断路器，其合闸时间大于0.040.06s。其选择具体过程见计算说明书第三节隔离开关的选择隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，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，必须遵循倒闸操作顺序。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，与电源侧隔离；2）中性点直接接地的普通型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，

38、每段母上宜装设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。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；5 ）当馈电线的用户侧设有电源时，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，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。第四节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容器配电线路和配电变压器，也可常用于保护电压互感器。1、按额定电压选择对一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网额定电压。另外

39、对于充填石英砂有限流作用的熔断器，只能用于等于其额定电压电网中。2、按额定电流选择（1）熔管额定电流选择：为了保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流lerg应大于熔化的额定电流lert即：lerg>lert（2）熔体额定电流选择：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路可按下式选择即：lert=klgmax用于保护电力电容的高压熔断器熔体：即：lert=kleck可靠系数（一台电力电容时k=1.52.0，组电力电容器时k=1.31.8）。lec电力电容器回路的额定电流。3、熔断器开断电流校验：lekd>lcj（或lz?）对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额

40、定电压及断流量来选择。选择的高压断路器、隔离开关、熔断器校验项目项目额定电压额定电流开断电流关合电流热稳定动稳定高压熔断器Ve>Vewle>lmaxlekd>lij一一一高压断路器Ve>Vewle>lgmaxlekd>Igigh>icjjtdzigh>l8yjtidw>icj隔离开关一一第五节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，其作用有：1 ）将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪

41、表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，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。电流互感器的特点：1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，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，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电压互感器的特点：1）容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全系数；2）二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态运行，即开路状态。互感器的配置：1）为满足测量和保护装置的需要，在变压

42、器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；3）对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；4）6220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；5）当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。一、电流互感器的选择1、电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流丨1与-I'2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。2、电流互感器10%误差曲线：是对保护级（BIQ）电流互感器

43、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级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过-10%。电流互感器的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，一次电流的倍数入与电流互感器允许最大二次负载阻抗Z2f关系曲线。3、额定容量为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Sezo2即：Sez>S2=Ie2zzfz2f=Vy+Vj+Vd+Vc（Q）Vy测量仪表电流线圈电阻Vj

44、继电器电阻Vd连接导线电阻Vc接触电阻一般取0.1Q4、按一次回路额定电压和电流选择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的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：VewVewIe1>Igmax，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Vew电流互感器所在电网的额定电压VeIe1电流互感器的一次额定电压和电流Igmax电流互感器一次回路最大工作电流5、种类和型式的选择选择电流互感器种类和形式时，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、支持式、装入式等

45、）来选择。6、热稳定检验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流Iei的倍数Kr来表示，即：（KrIe1）2>2Itdz（或Qd）7、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（.2Iei）的倍数kd动稳定电流倍数，表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验：2 Ieikd>icj短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其邻相之间电流的相互作用使绝缘帽上受到外力的作用。因此需要外部动稳定校验，即：2L-7Fy>0.5x1.73icyxx10Na对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）可按下式校验Ljs7Fy>1.73xiy2x10-7Na在

46、满足额定容量的条件下，选择二次连接导线的允许最小截面为:S>PLjsZe2-(Vy+Vj+Vc)、电压互感器的选择1、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。2、按一次回路电压选择为了保证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）Ve范围内变动，即应满足：1.1Ve1>

47、;V1>0.9Ve13、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接线型式电网电压（KV）型式二次绕组电压（V）接成开口三角形辅助绕组电压IV一台PT不完全符形接线方式335单相式100无此绕组Yo/Y0/110J500J单相式100/护100360单相式100/护100/3315三相五柱式100100/3(相)4、电压互感器及型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在635KV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220KV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220

48、KV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。5、按容量的选择互感器的额定二次容量(对应于所要求的准确级)，Se应不小于互感器的二次负荷S,即：Se2>SS2=Epo)2+(EQo)2Po、Qo仪表的有功功率和无功功率第六节母线的选择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散电功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。敞露母线一般按导体材料、类型和敷设方式、导体截面、电晕、短路稳定、共振频率等各项进行选择和校验。1、裸导体应根据具体使用情

49、况按下列条件选择和校验型式：载流导体一般采用铝质材料，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场所，可选用铜质材料的硬裸导体。回路正常工作电流在400A及以下时，一般选用矩形导体。在4008000A时，一般选用槽形导体。(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，确定导体的截面和导体的结构型式。(2) 当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对220KV及以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。2、母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电

50、流选择外，其余导体截面，一般按经济电流密度选择。(1)按导体长期发热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流Igmax应不大于导体长期发热的允许电流Iy即：Igmaxwkly(2)按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类(J),的导体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一经济电流密度导体的经济截面可由下式：Igmax2S=J'J取0.9A/MM热稳定校验：按上述情况选择的导体截面S,还应校验其在短路条件下的热稳定。S>Smm=匕/tdz(mri)C热稳定系数取Ia稳态短路电流(KA)tdz短路等值时间S动稳

51、定校验：动稳定必须满足下列条件即：3maxCSySy母线材料的允许应力(硬铅Sy为69x106pa硬铜137x106Pa，铜为157x106Pa)提供电源，以获得较高的可靠性。第七节支持绝缘子及穿墙套管的选择1型式选择根据装置地点、环境，选择屋内、屋外或防污式及满足使用要求的产品型式。一般屋外采用联合胶装多棱式，屋外采用棒式，需要倒装时，采用悬挂式。2. 额定电压选择无论支持绝缘子或套管均要负荷产品额定电压大于或等于所在电网电压要求穿墙套管的额定电流选择与窗口尺寸配合具有倒替的穿墙套管额定电流In应大于或等于回路中最大持续工作电流Imax,当环境温度为，导体温度为al，额定环境温度0为+25C

52、,IN应按照一下公式修正:一引IINmaxal0母线型穿墙套管，只需保证套管的型式与穿过母线的窗口尺寸配合即可。3. 动热稳定校验(1) 穿墙套管的热稳定校验。具有导体的套管，应对导体校验热稳定，其套管的热稳定能力1氏,应大于或等于短路电流通过套管所产生的热效应Qk，即It2tQk母线型穿墙套管无需热稳定校验。(2) 动稳定校验。无论是支持绝缘子或套管均要进行动稳定校验。布置在同一平面内三相导体，在发生短路时，支持绝缘子(或套管)所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。例如某一绝缘子所受电动力Fmax为F1F?2Lc7,*Fmax-1-73i-A10(N2aLc计算跨距（m）,Lc（Li

53、L2）2,Li与L?是绝缘子与相邻绝缘子（或套管）的距离,对于套管L2Lca（套管长度）H处给定的，而电动力Fmax是作用在导H处给定的，而电动力Fmax是作用在导，则应满足:Hbh2，而b是导体支持器下片b=12mmh为导体中心到支持器距离支持绝缘子的抗弯破坏强度Fde是按作用在绝缘子高度体截面中心线Hi上，折算到绝缘子帽上的计算系数为HHgFmax0.6FdeH式中：0.6裕度系数，是计及绝缘材料性能的分散性;Hi绝缘子底部导体水平中心线的高度（mm.Hi厚度，一般竖放矩形导体b=18mm平放矩形导体及槽形导体第八节限流电抗器的选择为了选择i0KV侧各配电装置，因短路电流过大，很难选择轻型

54、设备，往往需要加大设备型号，这不仅增强投资，甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器，选择应采取限制短路电流，即在i0KV侧需加装设电抗器。一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定来进行选择和检验。一、额定电压和额定电流的选择应满足Vek>VewIek>IgmaxVek、lek电抗器的额定电压和额定电流VewIgmax电网额定电压和电抗器最大持续工作电流二、电抗器百分数的选择1）电抗器的电报百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择，设要求短路电流限制到Iz,则电源至短路点的总电抗标么值X刀为XE=Ij/izIj基准电流XK=X刀一X刀X'刀一电源至电抗器前

55、系统电抗标么值电抗器在其额定参数下的百分电抗IjIekVjXk%=（X'刀）x100%IzIjvek2）电压损失检验：普通电核器在运行时，电抗器的电压损失不大于额定电压的5%即：V%«IgmaxXk%'UC<5%Ieke负荷功率因数角一般u=0.83）母线残压检验，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压不能于电网额定值的6070%旳IZ即:Vcy=Xk%>6070%Iek三、热稳定和动稳定检验应满足下式Irt>Iajtdzidw>icjIcj、Im电抗器后短路冲击电流和稳态电流Idw、Ir电抗器的动稳定电流和短时热电流（t=Is）第五章电气总平面布置及配电装置的选择第一节概述配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。屋内配电装置的特