220kV一次系统毕业设计2015级

./XX理工大学成人高等教育毕业设计〔论文题目：220kV终端变电站电气一次系统设计学习形式：函授夜大脱产函授站：专业：电气工程及其自动化级别：学生姓名：摘要电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点,就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。电力生产过程要求供需严格动态平衡,一旦失去平衡生产过程就要受到破坏,甚至造成系统瓦解,无法维持正常生产。随着经济的快速发展,全国乃至全世界凸现缺电局面,如何进一步优化调度,加强电力资源的优化配置,最大限度满足电力需求成为人们探讨的问题之一。又随着计算机技术、通信技术、信息技术惊人的发展,变电站综合自动化技术进一步优化,整个电网运行的安全性和经济效益得到大幅提升。本次的设计是关于一座220kV终端变变电站电气一次系统设计,变电站是电力系统的重要组成部分,它直接影响着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。作为电能传输和控制的枢纽,变电站必须改变传统的设计和控制模式,才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。本文通过对原始资料的分析,根据设计任务书的要求,结合国家相关产业政策,法律规范的要求,按可靠、经济与灵活的原则,进行了电气主接线方案的比较,从几个不同的方案中确定一个较合理的电气主接线方案；通过短路电流的计算,按相关规程规定和要求,对变电所电气设备和导体进行选择和校验；按要求进行了高压配电装置、防雷与接地设计,完成了继电保护的基本配置。关键词：变电站负荷电气主接线变压器 前言变电站是电力系统的重要组成部分,担负着电能转换和电能重新分配的重要任务,对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。电力行业是国民经济的重要基础。是国家经济发展战略中的重点和先行产业.近年来,在我国宏观经济发展的拉动下,电力行业保持着快速增长态势,电力投资逐步增加,电力已成为我国能源工业中的支柱产业.调整电力结构,促进产业升级将是21世纪初期我国电力行业发展的首要任务它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败,它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。电力系统规划设计及运行的任务是：在国民经济发展计划的统筹安排下,合理开发、利用动力资源,用较少的投资和运行成本,来满足国民经济个部门及人民生活不断增长的需要,提供可靠充足、质量合格的电能。所以在本次设计中选择220kV终端变变电站电气一次系统设计,是为了更多的了解现代化变电站的设计规程、步骤和要求,设计出比较合理的变电站。根据设计要求的任务,在本次设计中主要通过变电站电气主接线、短路电流计算、设备选择与校验、无功补偿、主变保护和配电装置保护部分的设计,让我对自己所学的知识更进一步的加强与巩固,并从中获取一些更为实际的工作经验。由于水平所限,经验不足,资料中疏漏、错误或不妥之处在所难免, 所选的设备不一定能跟社会发展的同步,望各位老师批评指正。目录第一章变电站电气主接线设计5§1－1主接线的方案设计5§1－2主接线方案设计确定5§1－3主变压器和站用变的选则8第二章短路电流计算11§2－1短路电流计算概述11§2－2短路电流计算过程14第三章电器设备及导体的选择23§3-1电器设备及导体选择的一般要求23§3-2最大长期工作电流的计算26§3-3导体的选择与校验28§3-4电器设备的选择与校验40§3-5电气设备选择成果表70第四章配电装置设计73§4-1配电装置类型及特点73§4-2配电装置的设计75第五章防雷保护设计76§5-1变电站防雷概述76§5-2避雷器的选择79§5-3避雷针的设计80§5-4内部过电压83§5-5接地设计84第六章继电保护配置84§6-1继电保护的基本任务84§6-2继电保护配置85总结与体会88参考文献89 第一章变电站电气主接线设计§1－1主接线的方案设计电气主接线是变电所电气设计的首要部分,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、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。主接线的选则主要依据该变电所在系统中的地位和作用,其二依据所供负荷的大小和重要性,第三依据系统备用容量的大小,第四依据所提供的具体资料,在满足可靠性、灵活性和经济性的三项基本要求的前提下,尽量采用简化接线,避免出现复杂的操作枢纽。不同的主接线方式,其相应的一二次的配置和接线也就不同,不同的接线对其运行可靠性将产生较大的影响,变电站的可靠性是其一二次设备的一种综合结果,当然可靠性衡量标准更要通过实践来检验。另一方面可靠性在很大程度体现在设备的装备水平和质量上,也就是说如果电气设备的可靠程度高,则可在主接线上进行简化。总之主接线设计的好坏,将对电厂、系统、工农业生产有直接影响。因此,我们需同时考虑变电站接线的可靠性,灵活性和经济性,制定出最佳方案。§1－2主接线方案设计确定原始资料分析：由设计任务书可知此次所设计变电站的相关参数收集如下表：变电站类型通过变电压220kV站用电率0.65%Tmax6000小时系统容量3500MVAXd"0.45功率因数0.85电源距离65km110kV线路条数435kV线路条数6总负荷65MW总负荷30MW供电距离50km供电距离20km其它条件站址最高气温38℃,最低气温零下2℃,平均气温15℃,海拔高度＜1000米,地震烈度＜7级,最大风速2.5m/s,由上表分析可知,该设计的变电站为系统中一个普通中型220kV终端变电所,电压为220kV、110kV、35kV三个电压等级,变电站距电源65km,年利用小时数为6000h,占全年小时数的68%,在该地区供电系统中具有一定的作用和地位,供电可靠性在一定程度上必须得到保障,拟采用220kV双回电源供电,两台降压变压器向110kV、35kV系统供电,站用变按两台设计,并采用全备用方式设置。该变电站110kV出线4回,35kV出线6回,共供出负荷95MVA,由以上数据从以下几种接线方式比较进行主接线方案的确定。方案比较电压方案接线方式优缺点220kVⅠ单母线分段当其中一条进线故障时,通过另一段母线供电；当其中一段母线故障时,不必整段母线停电,运行方式灵活、可靠,但这种接线方式占地面积大,投资大。在该电压等级中适用于出线回路数3－4回。Ⅱ外桥当只有两台变压器和两条输电线路和时,采用桥形接线,桥形接线具有工作可靠、使用的电器少,装置简单清晰和建造费低等优点,并且它特别容易发展为单母线分段或双母线接线,因此为了节省投资,建造初期负荷小,出线条数不多,宜采用这种接线方式。有穿越功率通过时,一般采用桥形中的外桥接线。110kVⅠ单母线接线简单、清晰,设备少、操作方便,便于扩建和采用成套配电装置。但不够灵活可靠,母线及其任一设备故障或检修均需使整个配电装置停电。在该电压等级中适用于出线回路数不超过两回。Ⅱ单母线分段具有单母线接线的优点,在正常运行时,两段母线经母联断路器联络运行。当一段母线故障时,分段断路器可自动将故障切除,保证完好段的不间断供电和重要用户的的用电。运行方式较方案Ⅰ灵活、可靠,虽较方案Ⅰ多投资母联间隔的设备。在该电压等级中适用于出线回路数3－4回。35kVⅠ双母线优点是供电可靠,可以轮流检修母线而不致中断供电。检修任一回路隔离开关,只停该回路,母线故障后,可迅速恢复供电；调度灵活,各电源和负荷回路可任意分配到一组母线上；有利于扩建和便于检修试验。缺点是接线操作都比较复杂,倒闸操作时容易发生误操作。母线隔离开关较多,配电装置的结构也比较复杂,所以经济性较方案Ⅱ差。在该电压等级中适用于出线回路数超过8回。方案Ⅱ单母线分段具有单母线接线的优点,在正常运行时,两段母线经母联断路器联络运行。当一段母线故障时,分段断路器可自动将故障切除,保证完好段的不间断供电和重要用户的的用电。运行方式较方案Ⅰ灵活、可靠,但投资较方案Ⅰ节省了一组母线和其隔离开关。在该电压等级中适用于出线回路数4－8回。通过上述方案比较,考虑到当前电力系统220kV及以下网络已比较完善,互供和转供能力较强,重要用户都可实现双电源供电,设备装备水平正在提高,向无油化、高科技的方向发展,而价格也正趋向于一个合理的价位,采用如下较为简洁的接线方式。电压接线方式接线图220kV外桥110kV单母线分段35kV单母线分段§1－3主变压器和站用变的选则根据设计任务书所给的出线负荷和所选的接线方式,选择容量及型号相同的2台主变,容量按如下公式确定：主变容量SN≧Sjs=0.6×〔P1+P2=0.6×〔65+30=0.6×95=57〔MVA来确定SN：所要选则的主变容量Sjs：按0.6倍的经验公式计算容量P1：110kV供出有功负荷P2：35kV供出有功负荷3、根据《电力工程电气设计手册》电气一次部份第1册第272页,因所给条件没有说明运输的特别限制,按正常运输条件选则,故选择三相电力变压器。4、绕组数的确定在电力系统中,三个及以上不同电压等级需要互相连接时,或具有三种电压的降压变电站,需要由高压向中压和低压供电,或高压和中压向低压供电时,应选用三绕组变压器,故选用三绕组变压器。5、连接组别的确定变压器三相的接线组别必须和电力系统的相位一致,否则,不允许并列运行。我国110kV及以上电压,变压器三相绕组都采用"YN"连接。根据系统和或机组的同步并列要求及限制三次谐波对电源的影响因数,所以,该站主变连接组别选定为：YN,yn,d116、根据以上分析条件,查《电力工程电气设计手册》电气一次部份1上册P240选择：SFPS-63000/220型变压器,参数如下：额定容量〔kVA额定电压〔kV阻抗电压〔%63000/63000/63000高压中压低压高-中高-低中-低220±8×1.2512138.514247.5空载损耗〔kW88接线组别YN,yn,d11短路损耗〔kW280〔高－中质量〔吨油重40空载电流〔%0.8器身74.3参考价格〔万元69.5运输重量129外形尺寸14426×3080×7205总质量1519轨距〔横向/纵向2000×2/1435XX变压器厂二、站用变的选择：1、台数及电压等级确定：变电站的负荷为0.65%,相比较小,其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电站的所用负荷包括变压器的冷却装置〔风扇、油泵、水泵、直流系统中的充放电装置和硅整流设备、空气压缩机、检修工具及取暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量都不大,因此所用电压只需0.4kV一级,采取动力与照明混合的供电方式。通常大中型变电站一般装设两台所用变,分别接到不同母线段上。所以本站采用两台站用变,分别接到10kV两分段母线上。低压侧母线采用单母线分段接线,并设有BZT装置,使两台站用变互为明备用。2、站用变压器容量按下式确定：式中：——厂用变计算负荷〔MVA——中压侧负荷〔MW——低压侧负荷〔MW—变电站平均功率因数该站站用变考虑室外布置,则站用变压器容量的选择条件为：式中：——站用变容量〔kVA——布置系数,室外布置时取1.04,室内布置时取1.04——温度校正系数,室外布置时取0.97,室内布置时取0.99查《电力工程电气设计手册》电气一次部份1上册P399页选用S9—1250/0.4型标准变压器两台,额定容量1250kVA,高压侧电压38.5±5%kV,低压侧电压0.4kV,联接组别为Yyn0,其相关电气技术参数列表如下：额定容量〔kVA额定电压〔kV阻抗电压〔%4.51250高压低压空载损耗〔W20038.5±5%0.4短路损耗〔W11800接线组别Y,yn0质量油重985公斤空载电流〔%1.4器身2615公斤外形尺寸2310×1215×2662总质量4525公斤第二章短路电流计算§2－1短路电流计算概述一、短路电流计算的目的和意义1、短路电流计算的目的：电气主接线方案的比较与选择。电气设备和载流导体的选择。确定中性点接地方式。计算软导体的短路摇摆。确定分裂导线间隔棒的间距。验算接地装置的接触电压和跨步电压。选择继电保护装置和进行整定计算。2、什么是短路：在电力系统的运行过程中,时常会发生故障,其大多数是短路故障,简称短路。所谓短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地〔或中性线之间的连接。产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。在短路发生时,由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程,使短路回路中的短路电流值大大增加,可能超过该回路的额定电流许多倍,短路点距电源的电气距离愈近短路电流愈大。3、短路造成的危害：短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害。其一短路电流通过电气设备中的导体时,其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。其二导体出会受到很大的电动力的冲击,致使导体变形,甚至损坏。其三短路会引起电网中的电压降低,特别是靠近短路点处的电压下降最多,结果可能使部分用户供电受到破坏。其四短路相当于改变了电网的结构,就会引起系统功率分布的变化,有可能引起并列运行的同步发电机失去同步,破坏系统的稳定,引起大片地区停电。最后不对称接地短路所引起的不平衡电流产生的不平衡磁通,会在邻近的平行的通信线路内感应相当大的感应电动势,造成对通信系统的干扰,甚至危急设备和人身的安全。4、短路的种类：分为三相短路、两相短路、单相短路接地和两相短路接地。5、短路计算的意义：短路问题是电力系统技术方面的基本问题之一。在发电厂、变电所以及整个电力系统的设计和运行中,都必须进行短路计算,以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、在电力系统中合理地配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。二、电力系统短路电流计算条件1、基本假定本设计所采用的短路电流实用计算中,采用以下假设条件和原则正常工作时,三相系统对称运行。所有电源的电动势相位角相同。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的影响。转子结构完全对称,定子三绕组空间位置相差120度电气角度。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。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。同步电机都具有自动调整励磁装置〔包括强行励磁短路发生在短路电流为最大值的瞬间。不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。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。元件的计算参数都取额定值,不考虑参数的误差和调整范围。输电线路的电容略去不计。用概率统计法制定短路电流运算曲线。2、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,均按本设计规划内容计算。确定短路电流时,按可能发生最大短路电流的正常接线方式。导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流,均按三相短路验算。3、限流措施：电力系统为了减少短路对系统的危害,可以采取限制短路电流的措施提高电力系统的电压等级。采用直流输电。在系统的主网加强联系后,将次级电网解环运行。在允许的范围内,增大系统的零序阻抗。回路中加装电抗器。变压器分列运行。采用低压侧为分裂绕组的变压器。§2－2短路电流计算过程电力系统发生的短路种类中,一般对称三相短路时短路电流最大,所以在本设计中,按设计要求,短路电流只计算对称三相短路电流。短路电流计算时间为0s、2s、4s。一、短路电流计算的方法〔运算曲线法本次设计采用工程上常用的工程实用计算法――运算曲线法,采用标么值计算,取基准容量〔,其基本计算步骤为：按可能发生最大三相短路电流的正常接线方式,确定图中标注的6点进行短路电流计算。网络化简,得到各电源对短路点的转移阻抗；求各电源的计算电抗〔将各转移阻抗按基准进行归算；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；求出各电流的有名值,即为各短路点的短路电流；在要求提高计算准确度的情况下,可进行有关的修正计算。二、各点短路电流计算各元件参数计算作如下图所示等值电路图,取基准容量,导线平均电阻取R＝0.4Ω/km,按已知条件作各元件的阻抗计算：①系统阻抗：②电源线路阻抗：③主变三侧阻抗：由主变参数可知：,则④110kV出线阻抗：⑤35kV出线阻抗：⑥站用变电抗：2、各点短路电流的计算：①点短路：查《电力工程电气设计手册》电气一次部份1上册P135表4-8汽轮发电机运算曲线数字表<>②点短路：此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减③点短路:此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减④点短路：计算电抗：＞3此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减全⑤点短路：此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减⑥点短路： 此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减三、短路电流热效应计算<采用辛卜生公式计算>：辛卜生公式短路电流带来的发热量：<kA2>——辛卜生公式——短路校验时间——继电保护动作时间——断路器全开断时间因为本设计为220kV通过变,所以取tk=4S,而规程规定tk＞1S时,可不计,此时,完全采用辛卜生公式进行计算。2、各短路电流发热量的计算：从前面的计算中可看知d2、d3、d4、d5、d6点的都大于3,,,则：。制作短路计算结果表：短路点计算值d1d2d3d4d5d6UN22011035110350.38Xd0.040.17090.230.320.8144.73Xjs1.45.98158.0514.9828.49165.55IB8.790.50211.5610.51.56144.34I*''0.5265.854.353.131.230.21I2*0.5265.854.353.131.230.21I4*0.5265.854.353.131.230.21I''<kA>4.622.946.791.5651.9230.31I2<kA>4.72.94.6.791.5651.9230.31I4<kA>4.72.946.791.5651.9230.31ish<kA>11.7817.49717.3144.977.29Ich<kA>6.984.4410.2532.362.945.77Sd<MVA>1760.4560.13411.61298.74116.3921Qk<kA2S>88.1134.57184.429.814.753674.78第三章电器设备及导体的选择§3-1电器设备及导体选择的一般要求电器和导体在运行中常有正常和短路两种工作状态。正常工作状态下,导体和电器应能够长期安全、经济地运行。但其正常工作时产生的各种损耗,会使导体和电器长期发热,从而使其机械强度下降、接触电阻增加、绝缘性能降低。短路工作状态时,回路通过电流会很大,发热量聚增,导体温度迅速升高。此外,导体还受电动力的作用,如果超过允许值,将使导体变形或损坏。所以发热和电动力是运行中必须高度重视的问题。为了保证电器设备和导体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,必须进行科学合理的选择和校验,即按正常工作条件进行选择,按短路状态校验热稳定和动稳定。一、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；应按当地环境条件校核；应力求技术先进和经济合理；与整个工程的建设标准应协调一致；同类设备应尽量减少品种；选用的新产品均应具有可靠的试验数据,并经正式鉴定合格。二、电气设备选择的技术条件1、长期工作条件：电压所选高压电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路最高运行电压Ug,即：Umax≥Ug。电流所选高压电气设备额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig,即：Ie≥Ig。如高压电器设备没有明确的过载能力,在选择其额定电流时,应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。机械荷载所选高压电气设备端子的允许荷载,应大于电器引线在正常运行和短路时最大作用力。2、短路稳定条件：电器选定后应按最大可能的短路电流进行热稳定、动稳定校验,校验一般取三相短路时的短路电流。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。用熔断器保护的电压互感器回路可不验算动、热稳定。短路热稳定条件：It2×tjs>Qdt,tjs=tb+td〔即：It2×〔tb+td>Qdt其中：Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值〔kAtjs设备允许通过的热稳定电流时间〔s,常取0.1～0.2Qdt在计算时间tjs秒内短路电流的热效应〔kA2.stb继电保护装置后备保护动作时间〔s<自定>td断路器全分闸时间〔s,常取0.08～0.12短路动稳定条件：ish≤idf或Ich≤Idf其中：ish短路冲击电流峰值〔kAidf设备允许的极限通过电流峰值〔kAIch短路全电流有效值〔kAIdf设备允许的极限通过电流有效值〔kA3、绝缘水平在工作电压和过电压的作用下,电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。其绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选择的电器绝缘配合低于国家规定的标准数值时,应通过绝缘配合计算,选用适当的过电压保护设备。三、环境条件温度选择电器用的环境温度按《电力工程电气设计手册》电气一次部分上册P233页表6－6选取。并按《交流高压电器在长期工作时的发热》〔GB763－74的规定执行。在高寒地区,应选用能适用环境温度为－40℃的高寒电器。在年最高温度超过40℃,而长期处于低湿度的干热地区,应选用型号后带"TA"字样的干热带型产品。日照在设计中可暂按电器额定电流的80%选择设备,在进行试验或验算时,日照强度可取0.1W/cm2。风速一般高压电器可在风速不大于35m/s的环境下使用。冰雪在冰雪和覆冰严重的地区,应采取措施防止冰串引起瓷件绝缘对地闪络。隔离开关的破冰厚度一般为10mm,所选隔离开关的破冰厚度应大于安装地点的最大覆冰厚度。湿度污秽海拔地震烈度四、环保条件：电磁干扰噪音等§3-2最大长期工作电流的计算为了能按正常工作情况选择电气设备,首先必须进行各选择点最大长期工作电流的计算。1、由于在主接线中220kV采用外桥接线,所以进线通过电流Imax1按下公式计算,其中k=1.5,2、桥通过最大长期工作电流Imax23、主变220kV侧通过最大长期工作电流Imax34、主变110kV侧通过最大长期工作电流Imax45、主变35kV侧通过最大长期工作电流Imax56、110kV母线通过最大长期工作电流Imax67、35kV母线通过最大长期工作电流Imax78、110kV出线通过最大长期工作电流Imax89、35kV出线通过最大长期工作电流Imax910、35kV站用变引流线通过最大长期工作电流Imax1011、站用变400V出线通过最大长期工作电流Imax1112、绘制最大长期工作电流分布图：§3-3导体的选择与校验导体用于连接各种电器〔包括母线和线路,大都采用矩形或圆形截面的裸导线,它们的作用是电汇聚、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。导体分为硬导体〔铜排、铝排、软导体〔导线电缆三类。对于裸导体按以下各项选择和校验：〔1、导体材料、类型和敷设方式；常用的材料有铜、铝、铝合金。常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体散热条件好,便于固定和连接,但集肤效应较大,因此单条矩形截面最大不超过1250mm2,当工作电流超过最大截面单条导体允许值时,可将2－4条矩形导体并列使用。矩形导体一般只用于35kV及以下,电流在4000A及以下的配电装置中。槽形导体机械强度好,载流量大,集肤效应系数小,一般用在4000－8000A的配电装置中。管形导体集肤效应系数小,机械强度高,管内可以通风或通水,因此可用于8000kA以上的大电流母线。此外圆管表面光滑,电晕放电电压高,可以用在110kV及以上的配电装置中。常用的软导体有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线。扩径导线多用于330kV及以上配电装置中。一般电流在1000A以下常选用软导体。Imax＜1000A采用软导体Imax＞1000A采用硬导体Imax在1000A－4000A的用矩形导体Imax＞8000A用矩形导体〔2、导体截面选择；一般汇流母线按长期发热允许电流选择,非汇流母线按经济电流密度选择。按长期发热允许电流选择：Imax——导体所在回路中最大持续工作电流；Ial——在额定环境温度θ0=+25℃时导体允许电流；K——与实际环境温度和安装地点海拔有关的综合修正系数θal——导体长期发热允许最高温度θ0、θ——导体额定环境温度和安装地点实际环境温度本课题中、、按经济电流密度选择：S=Imax/J〔3、电晕校验；对于110kV及以上裸导体,可按晴天不发生全面电晕条件校验,即裸导体的临界电压Ucr＞Umax当所选软导线型号和管形导体外径大于、等于下列数值时,可不进行电晕校验：110kV,LGJ—70/￠20；220kV,LGJ—300/￠30〔4、热稳定校验：C—热稳定系数〔5、动稳定校验。软体导在选择时可不进行动稳定校验,而硬导体的选择则要进行动稳定校验。由于,本站为长时间传输电能的重要变电站。对室内布置的母线<硬导体>,一般按回路持续工作电流与选择导体载流量直接比较的方式确定。所选导体需要进行热稳定校验、动稳定校验。对室外布置的母线<软导体、电缆>,一般按经济电流密度选择其截面,所选导体一般只要进行热稳定校验,而不需动稳定校验。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：一、220kV导体的选择：1、因220kV采用的是桥形接线,均为非汇流母线,按经济电流密度选择：∴采用软导体由《发电厂电气部分》P114图4-26查得,时,LGJ、LGJQ型钢芯铝绞线的经济电流密度J=0.92A/mm2<下同>查《电力工程电气设计手册上册》P412附表8-4得导体型号LGJ-300/50的钢芯铝绞线,其＞,+70℃时,Ial为747A。2、电晕校验：因海拔高度小于1000米,在常用相间距离内,220kV导线外径大于300mm2时可不进行电晕校验。3、热稳定校验：工作温度软导体取集肤效应系数Ks=1由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=29.960C时,热稳定系数C=99∴热稳定校验合格4、动稳定校验：软导体不进行动稳定校验所以220kV导体均选择为LGJ-300/50的钢芯铝绞线。二、主变110kV侧引流导体选择:1、导体选择：因为非汇流母线,按经济电流密度选择,采用软导体查《电力工程电气设计手册上册》P412附表8-4得导体型号LGJ-500/65,,+700C时,Ial为1039A。2、电晕校验：因海拔高度小于1000米,在常用相间距离内,110kV导线截面大于70mm2时可不进行电晕校验。3、热稳定校验：工作温度由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=36.950C时热稳定系数C=99软导体取集肤效应系数Ks=1∴热稳定校验合格4、动稳定校验：软导体不进行动稳定校验所以主变110kV侧导体选择为LGJ-500/65的钢芯铝绞线。三、110kV汇流母线的选择:1、,∴选择软导体由于母线在系统中起汇流作用,因此按长期通过的最大电流选择,同时考虑到事故情况下母线可能带有其他转移负荷,因此按选择查《电力工程电气设计手册上册》P411附表8-4得钢芯铝绞线导体型号LGJ-120/70,,+700C时,Ial为440A。Ial=1.1×440=484A＞=429.8A2、电晕校验：因海拔高度小于1000米,在常用相间距离内,110kV导线截面大于70mm2时可不进行电晕校验。3、热稳定校验：工作温度由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=67.930C时热稳定系数C=87∴热稳定校验合格4、动稳定校验：软导体不进行动稳定校验所以110kV汇流母线导体选择为LGJ-120/70的钢芯铝绞线。四、110kV出线导体选择:1、导体选择：因为非汇流母线,按经济电流密度选择查《电力电气一次部分》P282附表1-3得导体型号LGJ-95/40,,+700C时,Ial为307A。Ial=1.1×307=337.7A＞=100.3A2、电晕校验：因海拔高度小于1000米,在常用相间距离内,110kV导线截面大于70mm2时可不进行电晕校验。3、热稳定校验：由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=29.80C时热稳定系数C=99∴热稳定校验合格4、动稳定校验：软导体不进行动稳定校验所以110kV出线导体选择为LGJ-90/40的钢芯铝绞线。五、主变35kV侧引流导体选择:导体选择：因为非汇流母线,按经济电流密度选择∴选择硬导体,由《发电厂电气部分》P114图4-26查得,时,槽形导体的经济电流密度J=0.68A/mm2查《电力工程电气设计手册上册》P334表8-3,选择铝材双槽焊成整体的导体,参数如下：截面尺寸〔mm双槽导体截面〔mm2集肤效应系数KS导体载流量〔A截面系数WY0〔cm3惯性半径ry0〔cmhbcr100456820201.0383590583.852、电晕校验：电压等级低于110kV,且硬导体截面远大于70mm2,可不进行电晕校验。3、热稳定校验:由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=31.370C时,热稳定系数C=99∴热稳定校验合格4、动稳定校验:自振频率:ri—为惯性半径L—为导体支柱绝缘子间的跨距,取1.8m—为材料系数,铝取fm不在35～60的范围内,所选槽形导体振动系数β=1条间应力单位长度上的电动力<下式中,a为导体的相间距离,取1m>相间应力总应力<硬铝的最大允许应力为>∴动稳定校验合格再用求最大跨距法校验:相间允许应力:双槽导体截面系数W=2Wy,绝缘子间最大跨距:＞1.8米动稳定校验也合格所以,所选导体合格。六、35kV汇流母线的选择:<与主变低压侧导体选择相同>导体选择：,∴选择硬导体由于母线在系统中起汇流作用,因此按长期通过的最大电流选择,同时考虑到事故情况下母线可能带有其他转移负荷,因此选择查《电力工程电气设计手册》电气一次部份上册P333附表8-2和P340附表8-12,选择单条矩形铝导体平放得如下参数截面尺寸〔mm双槽导体截面〔mm2集肤效应系数KS导体载流量〔A截面系数Wx〔cm3惯性半径rix〔cmhb80108001.05142710.672.3122、热稳定校验:由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=65.330C时热稳定系数C=87∴热稳定校验合格3、电晕校验：电压等级低于110kV,且硬导体截面远大于70mm2,可不进行电晕校验。4、动稳定校验：求母线自振频率<下式中ri为惯性半径,L为导体支柱绝缘子间的跨距,取1.8m,为材料系数,铝取>fm在35～135的范围内,说明振动系数β＞1,按单频振动系统计算,频率系数Nm≈3.5时,查《手册》P342页图8-6得β=0.351×Nm=1.225,那么相间应力：动定校验满足要求。所以所选导体合格。七、35kV出线导体选择:1、导体选择：因为非汇流母线,按经济电流密度选择查《电力工程电气设计手册上册》P412附表8-4得导体型号LGJ-120/70,,+700C时,Ial为440A。Ial=1.1×440=484A＞=97A 2、电晕校验：因海拔高度小于1000米,在常用相间距离内,110kV导线截面大于70mm2时可不进行电晕校验。3、热稳定校验：由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=27.190C时热稳定系数C=99∴热稳定校验合格4、动稳定校验：软导体不进行动稳定校验所以35kV出线导体选择为LGJ-120/70的钢芯铝绞线。八、35kV站用变高压引流线选择：1、导体选择：因为非汇流母线,按经济电流密度选择查《电力工程电气设计手册上册》P412附表8-4得导体型号LGJ-25/4,,+700C时,Ial为154A。Ial=1.1×154=169.4A＞=169.4A2、电晕校验：因海拔高度小于1000米,在常用相间距离内,110kV导线截面大于70mm2时可不进行电晕校验。3、热稳定校验：由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=25.520C时热稳定系数C=99不能满足热稳定校验要求,改选LGJ-95/55的导线,,+700C时,Ial为378A。4、动稳定校验：软导体不进行动稳定校验所以35kV站用变高压引线导体选择为LGJ-95/55的钢芯铝绞线。九、站用变低压侧引流线选择：1、导体选择,因为非汇流母线,按经济电流密度选择查《电力工程电气设计手册》电气一次部份上册P334附表8-3,选择铝材双槽焊成整体的导体得如下参数截面尺寸〔mm双槽导体截面〔mm2集肤效应系数KS导体载流量〔A截面系数WY0〔cm3惯性半径ry0〔cmhbcr125556.510 2122 1.0546201004.82、热稳定校验:由《发电厂电气部分》P115页表4-6查得,θ=29.390C时热稳定系数C=99∴热稳定校验合格3、电晕校验：因海拔高度小于1000米,在常用相间距离内,350kV导体可不进行电晕校验。4、动稳定校验：求自振频率<下式中ri为惯性半径,L为导体支柱绝缘子间的跨距,取1.5m,为材料系数,铝取>不在35～160的范围内,说明振动系数β=1则同条间应力相间允许应力:单位长度上的相间电动力<下式中,a为导体的相间距离,取0.5m>双槽导体截面系数W=2Wy,绝缘子间最大跨距:＞1.5米动稳定校验也合格所以,所选导体合格。§3-4电器设备的选择与校验一、断路器的选择：断路器是变电站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。断路器的选择主要包括参数选择、和型式选择,在满足技术、环境条件的基础上,还应注意：〔1、断路器的额定关合电流不小于短路冲击电流值；〔2、关于断路器的分闸时间,对于110kV以上的电网,当电力系统稳定要求快速切除故障时,分闸时间不宜大于0.04S。用于电气制动回路的断路器,其合闸时间不宜大于0.04－0.06S；〔3、不应选用手动操作机构；〔4、当变压器中性点绝缘等级低于相电压的系统中,断路器的分合闸操作时间宜小于10ms；〔5、考虑便于施工调试和运行维护。断路器参数选择表项目参数技术条件正常工作条件电压、电流、频率、机械荷载短路稳定性动、热稳定电流和持续时间承受过电压的能力对地和断口间的绝缘水平、泄漏比距操作性能开断电流、短路关合电流、操作循环、操作次数、操作相数、分合闸时间及同期性、对过电压的限制、某些特需的开断电流、操作机构环境条件环境环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度环保噪音、电磁干扰在实际工程的选择中,要注意开断能力的几个问题：〔详可见电力工程设计手册电气一次部分上册P237－239页〔1、校验开断能力的量在校验断路器的断流能力时,应用开断电流代替断流容量。〔2、首相开断系数在中性点直接接地或经小阻抗接地的系统中,取首相开断系数为1.3的额定开断电流；在110kV及以下的中性点非直接接地的系统中,则应取首相开断系数为1.5的额定开断电流；〔3、重合闸考虑重合闸对额定开断电流的影响。〔4、注意产品质量的实际水平。〔5、非周期分量问题〔6、开断单相故障的能力。〔7、特殊情况下的开断能力,主要有失步开断、并联开断及近区故障开断、发展性故障开断和异相接地开断。在实际工程的选择中,还要注意关于降低操作过电压的几个问题：〔1、开断110kV以上的空载线路110kV及以上的断路器应能切断手册电气一次部分上册P240页表6－16所示的空载长线电流而不会发生重击穿。〔2、开断并联电容器组断路器在开断手册电气一次部分上册P240页表6－17所列数据时,不应发生重击穿。〔3、切合小电感电流〔4、并联电阻断路器的型式：按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方法,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；按安装地点不同可分为：屋内式和屋外式；按操作相可分为：可单相操作和三相操作。本设计设计因所给参数不够详尽,仅按以下必须满足的技术条件进行选择和校验。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、通过电流极值：。按以上五个条件,采用表格直接进行各断路器的选择和校验：1、220kV侧高压进线和桥断路器的选择：查《常用高低压电器手册》P524页得LW－220SF6型断路器的相关参数〔外形图P525页图2－5：计算值设备参数220220kV2481600A4.62100kA88.1140×4=4800〔KA11.781100〔kA2、110kV母联和主变压器断路器选择：查《电力工程电器设备手册》P673页得.LW11－110SF6断路器的相关参数：计算值设备参数110110kV429.81600〔A2.948034.5731.52×3=2976.75〔KA7.49780〔kA3、110kV出线断路器的选择：查《电力工程电器设备手册》P673页得.LW11－110SF6断路器的相关参数：计算值设备参数110110kV100.31600〔A1.565809.831.52×3=2976.75〔KA480〔kA4、主变35kV侧及母联断路器的选择：查《常用高低压电器手册》P509页得SW2－35Ⅱ型断路器的相关参数〔外形图P510页图1－8计算值设备参数3535kV13511500〔A 6.79 24.8184.4224.8×4=2460〔KA 17.31 63.4〔kA5、35kV出线断路器的选择查《电力工程电器设备手册》得DW—35/600的相关参数：计算值设备参数3535kV 97 600〔A1.9224.514.7516.5×4=1089〔KA4.941〔kA6、35kV站用变高压侧断路器的选择,查《电力工程电器设备手册》得SW—35/1500的相关参数：计算值设备参数3535kV16.51500〔A6.7924.5184.4224.5×4=2401〔KA17.3141〔kA7、站变低压侧断路器的选择,查《供电实用手册》选用DW914〔AH系列框架式自动空气开关DW914－4000〔AH－40C,主要参数：计算值设备参数0.40.6618944000 30.31 503674.781000077.29100二、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。主要用途是〔1隔离电压,在检修电气设备时,用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离,以确保检修的安全。〔2倒闸操作,投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时,常用隔离开关配合断路器,协同操作来完成。〔3分、合小电流,因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力,故一般可用来进行以下操作：a.分、合避雷器、电压互感器和空载母线；b.分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；c.分合电容电流不超过5A的空载线路。隔离开关的型式：隔离开关的型式较多,按安装地点不同,可分为屋内式和屋外式,按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。隔离开关的选择基本上同断路器,见参数表项目参数技术条件正常工作条件电压、电流、频率、机械荷载短路稳定性动、热稳定电流和持续时间承受过电压的能力对地和断口间的绝缘水平、泄漏比距操作性能分合小电流、旁路电流和母线环流、单柱式隔离开关的接触区、接地刀、操作机构环境条件环境环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度环保电磁干扰本设计在选择隔离开关时仍延用相应断路器的计算数据,并按以下四个必须条件进行选择和校验：〔1、额定电压：；〔2、额定电流：；〔3、热稳定校验：；〔4、极限电流：。220kV隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P569页选择双接地GW4－220D2隔离开关〔外形尺寸图见P570页图5－17,相关参数：计算值GW4－220D2220220kV2481250A 88.11 21×5=2205〔KA 11.781 55〔kA110kV母联和主变压器断路器两侧隔离开关选择：查《常用高低压电器手册》P569页选择双接地GW4－110D2隔离开关〔外形尺寸图见P568页图5－16,相关参数：计算值GW4－110D2110110kV429.81250〔A 34.57 212×5=2205〔KA7.49755〔kA110kV出线断路器两侧隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P569页选择双接地GW4－110D2隔离开关〔外形尺寸图见P568页图5－16,相关参数：计算值GW4－110D2110110kV100.31250〔A9.8212×5=2205〔KA455〔kA主变35kV侧及母联断路器两侧隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P566页选择双接地GW4－35D隔离开关〔外形尺寸图见P566页图5－15,相关参数：计算值设备参数3535kV13512000〔A184.4220×2=800〔KA17.31100〔kA35kV出线断路器两侧隔离开关的选择：查《常用高低压电器手册》P566页选择双接地GW4－35D隔离开关〔外形尺寸图见P566页图5－15,相关参数：计算值设备参数3535kV97630〔A14.7520×2=800〔KA4.950〔kA35kV站用变高压侧断路器两侧隔离开关的选择,查《常用高低压电器手册》P566页选择双接地GW4－35D隔离开关〔外形尺寸图见P566页图5－15,相关参数：计算值设备参数3535kV16.5630〔A184.4220×2=800〔KA17.3150〔kA站变低压侧断路器的选择,查《供电实用手册》选用HS系列刀开关HS121500/30,主要参数：计算值设备参数0.40.5144315003674.7877.29三、互感器的选择：互感器〔包括电流互感器和电压互咸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、继电器的电流线圈和电压线圈供电,正确反映电气设备的正常运行和故障情况。测量仪表的准确性和继电保护动作的可靠性,在很大程度上与互感器的性能有关。互感器有两个作用：一是将一次回路的高电压主、大电流变为二次回路标准的低电压〔100V和小电流〔5A或1A,使测量仪表和保护装置小型化、标准化。二是使二次设备与高压部份隔离,且互感器二次侧均接地,从而保证了设备和人身的安全。电压、电流互感器的配置均应满足继电保护、自动装置、测量仪表的要求。〔一、电流互感器的选择电流互感器配置的一般原则：为了满足测量和保护装置的需要,在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器中、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地的系统,一般按三相配置,对于中性点非直接接地的系统依具体情况按两相或三相配置。对于保护用电流互感器的装设地点应尽量能消除保护装置的死区来设置。为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障,电流互感器器通常布置在断路器的出线或变压器侧。电流互感器的二次额定电流有5A或1A两种。一般弱电系统取1A,强电系统取5A。二次绕组的数量取决于测量仪表、保护装置、自动装置要求。一般情况下,为避免互相影响,测量与保护装置分别接于不同的二次绕组。110kV及以上大接地电流系统中的线路,采用油浸瓷绝缘结构的独立式电流互感器。应装设三相式电流互感器。35kV屋配电装置以下小接地电流系统中的线路,采用油浸瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。可装设两相式电流互感器。电力变压器中性点电流互感,应大于变压器允许的不平衡电流的一般可按变压器额定电流的30%选择。安装在放电间隙回路中的电流互感的一次可按100A选择。电流互感器一次额定电流一般按4/3倍回路正常工作电流选择。电流互感器选择参数按下表考虑：项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压,一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械负荷短路稳定性动稳定倍数、热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距环境条件环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度本次设计220、110kV出线采用三相式电流互感器,接成星形,次级侧最少有三组绕组,一组供测量、一组供线路保护、一组备用；35kV出线采用两相式电流互感器,接成不完全星形接线即可,次级侧最少有三组绕组,一组供测量、一组供线路保护、一组备用；主变三侧均装设三相电流互感器,接成星形,次级侧最少有四组绕组,一组供测量、一组供差动保护、一组供主变后备保护、一组备用；主变中性点装设单相电流互感器,主要供主变零序保护使用。因为资料有限,本设计按以下必须满足的五个条件进行电流互感器的选择,且每电压等级只选择一组：〔1、一次回路的额定电压和额定电流：；额定电流：；为了确保所供仪表的准确度,电流互感器的一次侧电流应尽量与最大工作电流接近。〔2、二次额定电流的选择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。〔本设计均选择5A〔3、电流互感器的种类和型式的选择应根据安装地点和安装方式选择其型式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。〔4、电流互感器的准确度级和额定容量的选择为了确保所供仪表的准确度,电流互感器的准确度级不得低于所供仪表的准确度级。为了保证互感器的准确度级,其二次所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量SN2。即：SN2＞S2＝IN22Z2L〔5、热稳定和动稳定的校验：热稳定校验：It2t＞Qk或IN12＞Qk〔t=1内部动稳定的校验：ies＞ish或√2IN1kes＞ish对瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度即外部动稳定：外部动稳定应满足：Fal＞0.5×1.73×10－7ish2L/a〔N如是瓷绝缘母线型电流互感器用下式：Fal＞1.73×10－7ish2Lc/a〔N1、220kV进线电流互感器的选择：〔1因Imax1=248A,查发电厂电气部分P273页附表8选用户外防污型瓷绝缘LCWB2-220W型电流互感器,参数如下:2×2001.231.5kA80kA〔2、二次负荷校验：220kV进线电流互感器采用完全星形接线,二次侧表计配置图如下：可见：电流表3只,有功功率表1只,无功功率表1只,三相三线有功电度表1只,三相三线无功电度表1只。电流互器二次各相负荷列表：仪表名称及型号A相B相C相电流表46DL1-A有功功率表46D1-W无功功率表46D1-VAR有功电能表DS1无功电能表DX1总计选择最大负荷阻抗相A相进行负荷校验：电流互感器的额定负荷：即：注:Z接触由于不能准确测量,通常可取0.1Ω,采用完全星形接线L＝150m,铜芯导线电阻率ρ＝1.75×10－8Ω/m。选择电流互感器二次侧导线的截面应,考虑机械强度选用标准截面2的铜芯导线。〔3、热稳定校验：==158.92It2t=31.5×1=992.5<kA2S>＞Qk=158.92<kA2S>所以热稳定校验合格。〔4、内部动稳定校验:＞=6.21合格所以所选电流互感器满足要求。2、110kV出线电流互感器的选择：〔1、因Imax8=100.3A,查发电厂电气部分P273页附表8选用户外防污型瓷绝缘LCWD-110型电流互感器,参数如下:2×501.275130〔2、二次负荷校验：110kV出线电流互感器采用完全星形接线,二次侧表计配置图如下：可见：电流表3只,有功功率表1只,无功功率表1只,三相三线有功电度表1只,三相三线无功电度表1只。电流互器二次各相负荷列表：仪表名称及型号A相B相C相电流表46DL1-A有功功率表46D1-W无功功率表46D1-VAR有功电能表DS1无功电能表DX1总计选择最大负荷阻抗相A相进行负荷校验：电流互感器的额定负荷：即：注:Z接触由于不能准确测量,通常可取0.1Ω,采用完全星形接线L＝150m,铜芯导线电阻率ρ＝1.75×10－8Ω/m。选择电流互感器二次侧导线的截面应,考虑机械强度选用标准截面2的铜芯导线。〔3、热稳定校验：==43.24〔ktIN12=〔75×0.12=56.25<kA2S>＞Qk2=43.24<kA2S>所以热稳定校验合格。〔4、内部动稳定校验:kesIN1=×0.1×130=18.38<kA>＞ish=8.38<kA>合格所以所选电流互感器满足要求。3、35kV出线电流互感器的选择：〔1、因Imax9=97A,查发发电厂电气部分P273页附表8选用户外防污型瓷绝缘LCW-35型电流互感器,参数如下:1502Ω65100〔2、二次负荷校验：35kV出线电流互感器采用不完全星形接线,二次侧表计配置图如下：可见：电流表1只,有功功率表1只,无功功率表1只,三相三线有功电度表1只,三相三线无功电度表1只。电流互器二次各相负荷列表：仪表名称及型号A相C相电流表46DL1-A有功功率表46D1-W无功功率表46D1-VAR有功电能表DS1无功电能表DX1总计选择最大负荷阻抗相A相进行负荷校验：电流互感器的额定负荷：即：注:Z接触由于不能准确测量,通常可取0.1Ω,采用完全星形接线L＝150m,铜芯导线电阻率ρ＝1.75×10－8Ω/m。选择电流互感器二次侧导线的截面应,考虑机械强度选用标准截面2的铜芯导线。〔3、热稳定校验：==90.44〔ktIN12=〔60×0.152=81<kA2S>＞Qk=90.44<kA2S>所以热稳定校验合格。〔4、内部动稳定校验:kesIN1=×100×0.15=21.21<kA>＞ish=17.15<kA>合格所以所选电流互感器满足要求。〔二、电压互感器的选择电压互感器的一般配置原则：一般工作及备用母线都装有一组电压互感器,用于同步、测量仪表、保护装置。对于35kV及以上输电线路当对端有电源时,为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸,装有一台单相电压互感器。对于发电机组一般装有2－3组电压互感器。变压器低压侧有时为了满足同步继电器的要求,也设有一组电压互感器。而在准确度级上：用于电度计量,准确度不低于0.5级；用于电压测量,准确度不低于1级；用于继电保护,准确度不低于3级。电压互感器分有电磁式和电容式两种。电磁式按其特征又分有：按安装地点分屋内屋外式；按相数单相和三相；按绕组数分双绕组和三绕组；按绝缘分浇注式和油浸式,油浸式又分有普通和串级式。设计中可根据具体情况选用。在本设计中的配置：220kV、110kV采用电容式单相电压互感器,次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集；35kVI、II段母线采用油浸绝缘结构的电电压互感器,且二次可以互相代供,次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集、开口三角形所得零序电压供绝缘监察装置使用；参数选择如下：项目参数正常工作条件一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械负荷承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距校验环境条件环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度由于本设计资料有限,仅按以下必须满足的三个条件技术条件进行选择：〔1、额定电压：；〔2、准确级不低于0.5级,并与相应电流互感器相配合；〔3、对二次侧最大负荷进行校验。需要注意两点：①表计的种类与电流互感器要对应；②表计的个数要按回路数来计算。1、220kV侧测量电压互感器：由于回路接有计费电能表,并考虑与电流互感器相配合,应选用0.5准确度级,查《发电厂电气部分》P274页选电容式YDR-220型电压互感器,参数如下：0.1/0.1220kV侧电压互感器二次侧表计配置：有功功率表2只,无功功率表2只,有功电度表2只,无功电度表2只,电压表1只,频率表1只。实际接线如下图：各相负荷统计如下〔查《发电厂电气部分》P274附表10：仪表名称及型号每线圈消耗功率〔VA仪表电压线圈仪表数目AB相BC相有功功率表46D1-W无功功率表46D1-VAR有功电能表DS1无功电能表DX1频率表46L1-Hz电压表46L1-V总计据上表求出不完全星形部分负荷为：由电气设备P161页表5－11公式有A相负荷为:B相负荷为:C相负荷为:从以上的计算结果可知B相负荷最大,所以就按B相的负荷进行校验：所以,所选的电压互感器满足要求。2、110kV侧测量电压互感器：由于回路接有计费电能表,并考虑与电流互感器相配合,应选用0.5准确度级,查《发电厂电气部分》P274页选电容式YDR-110型电压互感器,参数如下：0.1/0.1110kV侧电压互感器二次侧表计配置：有功功率表4只,无功功率表4只,有功电度表4只,无功电度表4只,电压表1只。实际接线如下图：据下负荷统计表求出不完全星形部分负荷为：由电气设备P161页表5－11公式有各相负荷统计如下〔查《发电厂电气部分》P274附表10：仪表名称及型号每线圈消耗功率〔VA仪表电压线圈仪表数目AB相BC相有功功率表46D1-W无功功率表46D1-VAR有功电能表DS1无功电能表DX1电压表46L1-V总计A相负荷为:B相负荷为:C相负荷为:从以上的计算结果可知B相负荷最大,所以就按B相的负荷进行校验：所以,所选的电压互感器满足要求。3、35kV侧测量电压互感器：由于回路接有计费电能表,并考虑与电流互感器相配合,应选用0.5准确度级,查《发电厂电气部分》P274页选油浸式JDJJ-35型电压互感器,参数如下：0.1/0.1/35kV侧电压互感器二次侧表计配置：有功功率表4只,无功功率表4只,有功电度表4只,无功电度表4只,线电压表1只,绝缘监察表3只。实际接线如下图：各相负荷统计如下〔查《发电厂电气部分》P274附表10：仪表名称及型号每线圈消耗功率〔VA仪表电压线圈仪表数目AB相BC相有功功率表46D1-W无功功率表46D1-VAR有功电能表DS1无功电能表DX1电压表46L1-V总计据上表求出不完全星形部分负荷为：由电气设备P161页表5－11公式有由于每相上尚接有绝缘监视表V,其P＝0.3W,Q＝0,故各相还应加上绝缘监视表V的的消耗功率：A相负荷为:B相负荷为:C相负荷为:从以上的计算结果可知B相负荷最大,所以就按B相的负荷进行校验：所以,所选的电压互感器满足要求。四、支柱绝缘子的选择〔一、绝缘子选择概述：高压电瓷主要包括：悬式绝缘子、支柱绝缘子和穿墙套管三种。悬式绝缘子主要用于室外布置的软导线〔架空母线,支柱绝缘子主要用于室内外布置的硬导体〔铝排,穿墙套管主要用于各类母线穿越墙壁。支柱绝缘子配置原则：屋内时,一般采用联合胶装的多棱式支柱绝缘子。屋外时,一般采用棒式支柱绝缘子。支柱绝缘子应按额定电压和类型选择,并进行短路时的动稳定校验。对于悬式绝缘子,不需校验动稳定。选择悬式绝缘子主要考证的参数有：绝缘水平和泄漏比距,其最终的目的是选择合适的绝缘子类型及组合片数。穿墙套管可不按持续工作电流选择,只需保证其形式与母线的尺寸相配合。3～20kV支柱绝缘子宜采用高一级的产品。支柱绝缘子选择的具体技术条件如下：1、按电压选择：2、按动稳定校验：Fed—绝缘子抗弯破坏负荷〔牛Fmax—短路时作用在绝缘子上的最大力,当三相母线布置在同一平面时,中间相母线受的电动力最大：其Fmax=1.73Lcich2×10-7/a〔牛；〔a—母线相间距离〔m；Lc—计算跨度；〔二、按上述要求进行35kV户外支柱绝缘子的选择。因为需查资料有限,均查《发电厂电气部份》P271页选ZPC-35户外针式支柱绝缘子,参数如下：Ue海拔机械破坏负荷H351000m12250N400按不同的使用分别进行校验1、主变压器35kV侧导体用户外支柱绝缘子所用双槽导体的截面尺寸：=在这里取L=1.8,a=1,发生短路时绝缘子受力为：此时作用在顶套上的作用力是：其H1――绝缘子底部到导体水平中心线的高度〔mmb――导体支持器下片厚度,一般竖放矩形导体b＝18mm,平放矩形和槽形导体b＝12mm,此处选择的是平放,所以b＝12mm。经校验：ZPC-35型屋外支柱绝缘子能满足主变压器35kV侧导体的使用要求。2、35kV侧母线导体用户外支柱绝缘子：所用单条矩形截面尺寸：h×b=80×10在这里取L=1.8,a=1,发生短路时绝缘子受力为：此时作用在顶套上的作用力是：其H1――绝缘子底部到导体水平中心线的高度〔mmb――导体支持器下片厚度,一般竖放矩形导体b＝18mm,平放矩形和槽形导体b＝12mm,此处选择的是平放,所以b＝12mm。经校验：ZPC-35型屋外支柱绝缘子能满足35kV母线的使用要求。〔三按第〔一条要求进行站用变低压出线用支柱绝缘子的选择：1、查《发电厂电气部份》P271页选ZC-10户内外胶装支柱绝缘子,参数如下：Ue海拔机械破坏负荷H101000m12250N2252、校验所用单条矩形截面尺寸：=在这里取L=1.5,a=0.5,发生短路时绝缘子受力为：此时作用在顶套上的作用力是：其H1――绝缘子底部到导体水平中心线的高度〔mmb――导体支持器下片厚度,一般竖放矩形导体b＝18mm,平放矩形和槽形导体b＝12mm,此处选择的是平放,所以b＝12mm。所以经校验：ZC-10型户内外胶装支柱绝缘子能满足站用变400kV出线的使用要求。五、穿墙套管的选择：高压穿墙套主要用于式频交流35kV及以下电压等级的电厂及变电站,作引导导电体穿过墙壁或其它接地物品的绝缘及支持之用。其结构主有带导电杆式和母线式两类,带导电杆式按导体材料又分有铜导体和铝导体两种；如按安装场所分有户内、户外型两类,并有普通型和耐污型之分。一般采都采用铝导体穿墙套管。穿墙套管按额定电压、电流和类型选择,按短路条件校验动、热稳定。即：1、按电压选择：2、按通过电流：2、热稳定校验：3、动稳定校验：其中：Fmax=1.7×10-7×ich2×Lc/a〔牛<Lc=〔L1+L2/2,L1—套管本身长度〔m；L2—套管端邻至最近一个支柱绝缘子距离〔m因本设计均采用室外布置,所以不进行穿墙套管的选择。六、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。为节约投资,接于变电站35kV及以下电压等级母线上的电压互感器常采用高压熔断器进行保护,而不需另外装设断路器。高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流、和选择性等项来选择和校验。1、按电压选择：2、按额定电流：a、熔管额定电流应大于等于熔体的额定电流b、熔体的额定电流满足回路最大工作电流3、按开断电流进行校验：对于没有限流作用的熔断器,选择时用冲击电流的有效值进行校验；对于有限流作用的熔断器,在电流达到最大值之前已截断,可不计非周期分量的影响,而采瞬时值进行校验。4、选择性校验：为了保证前后两级间或熔断器与电源、负荷保护装置间动作的选择性,应进行其选择性校验。对于保护电压互感器用的高压熔断器,只需按额定电压和断流容量两项来选择。一般不做短路校验。本设计只选择35kV电压互感器用的高压熔断器,电压互感器程开路运行状态,额定电流选择0.5A即可,查《发电厂电气部份》P275,选择RW10－35型户外限流式熔断器,其具体参数如下表：安装地点型号额定电压〔kV额定电流〔A断流容量〔MVA最大分断电流有效值〔A最小切断电流过电压倍数35kV电压互感器RW10-35350.5200028≤2.5Un校验开断电流：§3-5电气设备选择成果表一、电气设备选择成果表：序号设备名称型号主变压器SFPSZ-63000/220站用变压器SJL1-1000/35220kV进线断路器LW-220SF6Ie＝1600A主变220kV侧断路器220kV桥断路器主变110kV侧断路器LW11-110SF6Ie＝1600A110kV出线断路器110kV母联断路器主变35kV侧断路器SW2-35Ⅱ/1500Ie＝1500A35kV母联断路器35kV出线断路器DW8-35/600Ie＝600A站用变高压侧断路器SW2-35/1500Ie＝1500A站用变低压侧断路器DW914－4000〔AH－40CIe＝4000A220kV进线及主变侧隔离开关GW4-220D2Ie＝1250A220kV桥隔离开关110kV母联和主变压器侧隔离开关GW4－110D2Ie＝1250AGW4－110D2Ie＝1250A110kV出线隔离开关主变35kV侧及母联两侧隔离开关GW4－35DIe＝2000A35kV出线隔离开关GW4－35DIe＝630A站用变高压侧隔离开关GW4－35DIe＝630A站用变低压侧隔离开关HS121500/30Ie＝1500A220kV进线、主变侧、桥联导体〔钢芯铝绞线LGJ-300/50主变110kV侧导体〔钢芯铝绞线LGJ-500/65110kV汇流母线导体〔钢芯铝绞线LGJ-120/70110kV出线导体〔钢芯铝绞线LGJ-90/40主变35kV侧引流导体<铝材双槽焊成整体导体>H×b×c×r=100×45×6×835kV汇流母线导体<单条矩形铝导体>H×b=80×1035kV出线导体〔钢芯铝绞线LGJ-120/70站用变高压侧引流线〔钢芯铝绞线LGJ-95/55站用变低压侧引流线〔铝材双槽焊成整体H×b×c×r=125×55×6.5×10主变压器35kV侧导体用户外支柱绝缘子ZPC-35户外针式支柱绝缘子35kV侧母线导体用户外支柱绝缘子ZPC-35户外针式支柱绝缘子站用变低压出线用支柱绝缘子ZC-10户内外胶装支柱绝缘子220kV测量、保护用PTYDR-220110kV测量、保护用PTYDR-11035kV测量、保护用PTJDJJ-35220kV出线、测量保护CTLCWB2-220W110kV出线、测量保护CTLCWD-11035kV出线、测量保护CTLCW-3535kV电压互感器用的高压熔断器RW10－35第四章配电装置设计配电装置是发电厂和变电站的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式,又开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成,用来接受和分配电能的装置。§4-1配电装置类型及特点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。屋外配电装置,根据电器和母线布置的高度,又可分为中型、半高型和高型。中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内,并装在一定高度的基础上,使带电部分对地保持必要的高度,以便工作人员能在地面上安全活动；中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。高型和半高型配电装置的母线和电器部分装在几个不同高度的水平面上,并重叠布置。凡是将一组母线与另一组母线重叠布置的称为高型配电装置。如果仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置,则称为半高型配电装置。由于高型和半高型配电装置可大量节省占地面积,因此,高型和半高型布置得到较广泛的应用。配电装置按装设地点分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。一、各种类型配电装置的特点1、屋内式配电装置的特点：=1\*GB3①、屋内配电装置允许安全净距小,可分层布置,使占地面积小；=2\*GB3②、维护、巡视和操作在室内进行,不受气候影响；=3\*GB3③、外界污秽空气对电器影响较小,可减少维护工作量；=4\*GB3④、房屋建筑投资较大；2、屋外式配电装置的特点：=1\*GB3①、土建工作量和费用较小,建设周期短；=2\*GB3②、扩建比较方便；=3\*GB3③、相邻设备间距较大,便于带电作业；=4\*GB3④、占地面积大；=5\*GB3⑤、受外界环境影响,设备运行条件差,须加强绝缘；=6\*GB3⑥、不良气候对设备维修和操作有影响；3、成套式配电装置的特点：=1\*GB3①、电器布置在封闭、半封闭的金属外壳中,相间和对地距离可以缩小,结构紧凑,占地面积小；=2\*GB3②、所有电气元件已在工厂组装成一体,大大减少现场安装工作量,有利于缩短建设周期,也便于扩建和搬迁；=3\*GB3③、运行可靠性高,维护方便；