電力系統(tǒng)課程設計-220kV區(qū)域變電所電氣部分設計

1、目錄第一部分 設計說明前言1第一章電氣主接線選擇2第一節(jié) 概述2第二節(jié) 主接線的接線方式選擇3第二章 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇4第一節(jié) 概述4第二節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇4第三節(jié) 主變壓器容量的選擇5第四節(jié) 主變壓器型式的選擇5第三章 短路電流計算7第一節(jié) 概述7第二節(jié) 短路計算的目的及假設7第四章 電氣設備的選擇8第一節(jié) 概述8第二節(jié) 斷路器的選擇10第三節(jié) 隔離開關的選擇10第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇11第五節(jié) 互感器的選擇11第六節(jié) 母線的選擇14第七節(jié) 支持絕緣子及穿墻套管的選擇15第八節(jié) 限流電抗器的選擇16第五章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇17第一節(jié) 概述17第二節(jié) 高壓配電

2、裝置的選擇18第六章 繼電保護配置規(guī)劃20第七章 防雷設計規(guī)劃21第一節(jié) 概述21第二節(jié) 防雷保護的設計21第三節(jié) 主變中性點放電間隙保護22第二部分 設計計算第八章 主接線比較選擇22方案一23方案二23方案三24第九章 主變?nèi)萘康拇_定計算25第十章 短路計算26第十一章 電氣設備選擇計算30第一節(jié) 斷路器選擇計算30第二節(jié) 隔離開關選擇計算33第三節(jié)110kV、35kV主母線及主變低壓側(cè)母線橋?qū)w選擇計算35第四節(jié) 10kV最大一回負荷出線電纜37第五節(jié) 支持絕緣子及穿墻套管的選擇38第六節(jié) 限流電抗器39第七節(jié) 10kv出線電流互感器選擇計算40第八節(jié) 10KV電壓互感器選擇41第十二章

3、 繼電保護規(guī)劃設計41第一節(jié) 變電所主變保護的配置41第二節(jié) 110KV、35KV、10KV線路保護部分42第十三章 避雷器參數(shù)計算與選擇42第十四章 參考資料43專業(yè)： 電氣工程及其自動化姓名： 蔡桂潮前言本設計為華南理工大學2003級電氣工程及自動化專業(yè)的電力系統(tǒng)課程設計，設計題目為：220kV區(qū)域變電所電氣部分設計。此設計任務旨在體現(xiàn)我們對專業(yè)課程知識的掌握程度，培養(yǎng)我們對本專業(yè)課程知識的綜合運用能力。一、設計任務： 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座220kV區(qū)域變電所。該所建成后與110kV和220kV電網(wǎng)相連，并供給近區(qū)用戶供電。二、原始資料1、按規(guī)劃要求，該所有220kV、110kV和1

4、0kV三個電壓等級。220kV出線6回（其中備用2回），110kV出線10回（其中備用2回），10kV出線12回（其中備用2回）。變電所還安裝兩臺30MVA調(diào)相機以滿足系統(tǒng)調(diào)壓要求。2、110kV側(cè)有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，最大負荷與最小負荷之比為0.6。10kV側(cè)總負荷為35000kVA，類用戶占60%，最大一回出線負荷為2500kVA，最大負荷與最小負荷之比為0.65。3、各級電壓側(cè)功率因數(shù)和最大負荷利用小時數(shù)為： 220kV側(cè) 小時/年110kV側(cè) 小時/年10kV側(cè) 小時/年4、 220kV和110kV側(cè)出線主保護為瞬時動作，后

5、備保護時間為0.15s，10kV出線過流保護時間為2s ,斷路器燃弧時間按0.05s考慮。5、 系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源近似為無窮大系統(tǒng)，歸算至本所220kV母線側(cè)阻抗為 (Sj=100MVA)，110kV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110kV母線側(cè)阻抗為（Sj= 100 MVA）。6、 該地區(qū)最熱月平均溫度為28C，年平均氣溫16C，絕對最高氣溫為40 C，土壤溫度為18C。7、 該變電所位于市郊生荒土地上，地勢平坦、交通便利、環(huán)境無污染。三、 設計內(nèi)容及要求：1、 主接線設計：分析原始資料，根據(jù)任務書的要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術經(jīng)濟比較選擇主

6、接線最優(yōu)方案。2、 短路電流計算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當?shù)挠嬎愣搪伏c計算短路電流并列表表示出短路電流計算結(jié)果。3、 主要電氣設備選擇：(a)選擇220kV主變側(cè)、110kV側(cè)最大一回負荷出線及110 kV主變側(cè)的斷路器及隔離刀閘。(b)選擇220kV、110kV主母線及主變低壓側(cè)母線橋?qū)w。(c)選擇220kV主母線的支持絕緣子及穿墻套管。(d)選擇限流電抗器（如有必要裝設）及10kV最大一回負荷出線電纜。(e)選擇10kV主母線電壓互感器。(f)選擇10kV出線電流互感器。4、電氣設備配置(a)各電壓等級電壓互感器配置。(b)各回路電流互感器配置。5、其它設計(a）進行繼電保護的規(guī)

7、劃設計。(b）進行防雷保護的規(guī)劃設計。(c) 220kV高壓配電裝置設計。四、 設計成果1、 編制設計說明書。2、 編制設計計算書。3、 繪圖若干張。(a)繪制變電所電氣主接線圖。(b)繪制220kV或110kV高壓配電裝置平面布置圖。*(c)繪制220kV或110kV高壓配電裝置斷面圖（進線或出線）。*(d)繪制繼電保護裝置規(guī)劃圖。第一章 電氣主接線選擇第一節(jié) 概述主接線是變電所電氣設計的首要部分，它是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置、繼電保

8、護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關系。我國變電所設計技術規(guī)程SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。1、主接線可靠性的具體要求：（1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；（2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電；（3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。

9、二、靈活性：主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。（1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求；（2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電；（3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。三、經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。（1）投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備的投資，要

10、能使控制保護不過復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器；（2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。（3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。第二節(jié) 主接線的接線方式選擇電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，

11、有利于安裝和擴建。而本所各電壓等級進出線均超過四回，采用有母線連接。1、單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110200KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回，才采用單母線

12、接線方式，故不選擇單母接線。2、單母分段用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于：110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563KV配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610KV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。3、單母分段帶旁路母線這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為

13、35110KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。4、橋形接線當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋式接線。當變壓器故障時，需停相應的線路。外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器LD，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設并聯(lián)旁路隔離開關以供檢修LD時使用。當線路故障時需停相應的變壓器。所以，橋式接線，可靠性較差，雖然它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點，但是一般系統(tǒng)把具有良好的可靠性放在首位，故不選

14、用橋式接線。5、一個半斷路器（3/2）接線兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且投資大。6、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110K220KV輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV220KV雙母線接線的配電裝置中

15、，當出線回路數(shù)達7回，（110KV）或5回（220KV）時，一般應裝設專用旁路母線。7、雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線，或旁路斷路器。當

16、110KV出線為7回及以上，220KV出線在4回以下時，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。第二章 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇第一節(jié) 概述在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和

17、電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。第二節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次所設計的變電所是市郊區(qū)220KV降壓變電所，它是以220KV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至110KV及10KV母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此

18、選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡較復雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化。而且會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。第三節(jié) 主變壓器容量的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪摵桑?

19、10年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠期負荷都給定，所以應按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷的70%80%。該變電所是按70%全部負荷來選擇。因此，裝設兩臺變壓器變電所的總裝容量為：se = 2（0.7PM） = 1.4PM。當一臺變壓器停運時，可保證對60%負荷的供電，考慮變

20、壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證98%負荷供電，而高壓側(cè)220KV母線的負荷不需要通過主變倒送，因為，該變電所的電源引進線是220KV側(cè)引進。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為：Se = 0.7（S+S）。第四節(jié) 主變壓器型式的選擇一、主變壓器相數(shù)的選擇當不受運輸條件限制時，在330KV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。本次設計的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、

21、丘陵，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應盡量少占用稻田、丘陵，故本次設計的變電所選用三相變壓器。二、繞組數(shù)的選擇在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電所內(nèi)需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電

22、保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護，應接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響

23、調(diào)度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為8%，故不選擇自耦變壓器。分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓

24、器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。三、主變調(diào)壓方式的選擇為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220KV及以上網(wǎng)絡電壓應符合以下標準：樞紐變電所二次側(cè)母線的運行電壓控制水平應根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的11.3倍，在日負荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應低于電網(wǎng)額定電壓的95%。電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次

25、側(cè)母線的運行電壓正常情況下不應低于電網(wǎng)額定電壓的95%100%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在5%以內(nèi)，另一種是帶負荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。四、連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。五、容量比的選擇由原始資料可知，110KV中壓側(cè)為主要受功率繞組，而10KV側(cè)主要用于所用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇為：100/100/50。六、主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。自然風冷卻：一般只

26、適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以，選擇強迫油循環(huán)風冷卻。第三章 短路電流計算第一節(jié) 概述在電力系的電氣設備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，

27、三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。第二節(jié) 短路計算的目的及假設一、短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算目的是：1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時

28、又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5）按接地裝置的設計，也需用短路電流。二、短路電流計算的一般規(guī)定1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電

29、機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。三、短路計算基本假設1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；2）所有電源的電動勢相位角相同；3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。四、基準值高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準

30、值：基準容量：Sj = 100MVA基準電壓：Vg（KV） 10.5 115 230五、短路電流計算的步驟1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡圖；3）選擇短路點；4）對網(wǎng)絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。標幺值：Id* = 有名值：Idi = Id*Ij5）計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：S = VjI短路電流沖擊值：Icj = 2.55I6）列出短路電流計算結(jié)果具體短路電流計算具體見計算說明書。第四章 電氣設備的選擇第一節(jié) 概述導體和電器的選擇是變電所設計的主

31、要內(nèi)容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。電氣設備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關技術經(jīng)濟政策，并應做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。一、一般原則1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要

32、；2）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；3）應力求技術先進和經(jīng)濟合理；4）選擇導體時應盡量減少品種；5）擴建工程應盡量使新老電器的型號一致；6）選用的新品，均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。二、技術條件1、按正常工作條件選擇導體和電氣1）電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓Vymax不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓Vgmax即 VymaxVgmax一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當額定電壓在220KV及以下時為1.15Ve，而實際電網(wǎng)運行的Vgmax一般不超過1.1Ve。2）電流導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q 0下，導體和電器的長期允許電流Iy應不小于該回路的最大持續(xù)工作電流Ig

33、max即 IyIgmax由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的Igmax = 1.05Ie（Ie為電器額定電流）。3）按當?shù)丨h(huán)境條件校核當周圍環(huán)境溫度Q和導體額定環(huán)境溫度Q 0不等時，其長期允許電流Iy Q可按下式修正Iy Q = Iy = Kiy基中K 修正系數(shù)Q y導體或電氣設備正常發(fā)熱允許最高溫度我國目前生產(chǎn)的電氣設備的額定環(huán)境溫度Q。= 40，裸導體的額定環(huán)境溫度為+25。2、按短路情況校驗電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護的電

34、壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。1）短路熱穩(wěn)定校驗 QdQr滿足熱穩(wěn)定條件為 Ir2tdzIr2tQd 短路電流產(chǎn)生的熱效應Qr 短路時導體和電器允許的熱效應Ir t秒內(nèi)允許通過的短時熱電流驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間：tdz = tb+toLtb 斷電保護動作時間110KV以下導體和電纜一般采用主保護時間110KV以上導體電器和充油電纜采用后備保護動作時間toL 相應斷路器的全開斷時間2）短路的動穩(wěn)定校驗滿足動穩(wěn)定條件為： ichidf IchIdfIch 短路沖擊直流峰值 （KA）Ich 短路沖擊電流有效值 （KA）idf、Idf 電器允許的極限通過電流峰值及有效值（KA）第二節(jié) 斷路器的選

35、擇變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負荷電流，在某所電氣主接線中，還擔任改變主接線的運行方式的任務，故障時，斷路器通常繼電保護的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高壓斷路器應根據(jù)斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35220KV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應于10KV電壓等級，10KV采用真空斷路器。1、按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流Iekd應不小于其觸頭

36、開始分離瞬間（td）的短路電流的有效值Ie(td)即：IekdIz（KA）Iekd 高壓斷路器額定開斷電流（KA）Iz 短路電流的有效值（KA）2、短路關合電流的選擇在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器額定關合電流ieg 不應小于短路電流最大沖擊值。即：iegicj 或 idwicjieg 斷路器額定關合電流idw 額定動穩(wěn)定電流icj 短路沖擊電流3、關于開合時間

37、的選擇對于110KV及以上的電網(wǎng)，當電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時，分閘時間不宜大于0.045s，用于電氣制動回路的斷路器，其合閘時間大于0.04 0.06s。其選擇具體過程見計算說明書第三節(jié) 隔離開關的選擇隔離開關，配制在主接線上時，保證了線路及設備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關時，必須遵循倒閘操作順序。隔離開關的配置：1）斷路器的兩側(cè)均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；2）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地；3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關，為了保證電器和母線的檢修安

38、全，每段母上宜裝設12組接地刀閘或接地器。63KV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關和線路的隔離開關，宜裝設接地刀閘。應盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關；4）按在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關；5）當饋電線的用戶側(cè)設有電源時，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設隔離開關，但如費用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設。第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載和短路電流的損害。屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護電力電容器配電線路和配電變壓器，也可常用于保護電壓互感器。1、按額定電壓選擇對一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)額定電壓。

39、另外對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，只能用于等于其額定電壓電網(wǎng)中。2、按額定電流選擇（1）熔管額定電流選擇：為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流Ierg應大于熔化的額定電流Iert即：IergIert（2）熔體額定電流選擇：為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路可按下式選擇即：Iert = kIgmax用于保護電力電容的高壓熔斷器熔體：即：Iert = kIeck可靠系數(shù)(一臺電力電容時k =1.52.0，一組電力電容器時k =1.31.8)。Iec電力電容器回路的額定電流。3、熔斷器開斷電流校驗：IekdIcj（或Iz）對于保護電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額

40、定電壓及斷流量來選擇。選擇的高壓斷路器、隔離開關、熔斷器校驗項目項 目額定電壓額定電流開斷電流關合電流熱 穩(wěn) 定動穩(wěn)定高壓熔斷器VeVewIeImaxIekdIij高壓斷路器VeVewIeIgmaxIekdIgighicjighI8 idwicj隔離開關第五節(jié) 互感器的選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行和故障情況，其作用有：1）將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏?，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜，便于屏內(nèi)安裝。2）使二次設備與高電

41、壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設備和人身的安全。電流互感器的特點：1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的負荷，而與二次電流大小無關；2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。電壓互感器的特點：1）容量很小，類似于一臺小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù)；2）二次側(cè)所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)運行，即開路狀態(tài)?；ジ衅鞯呐渲茫?）為滿足測量和保護裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設電流互感器；2）在未設斷路器的下列地點也應裝設電

42、流互感器，如：發(fā)電機和變壓器的中性點；3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配制。對三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制；4）6220KV電壓等級的每組主母線的三相上應裝設電壓互感器；5）當需要監(jiān)視和檢測線路有關電壓時，出線側(cè)的一相上應裝設電壓互感器。一、電流互感器的選擇1、電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和的影響，使一次電流I1與-I2在數(shù)值和相位上都有差異，即測量結(jié)果有誤差，所以選擇電流互感器應根據(jù)測量時誤差的大小和準確度來選擇。2、電流互感器10%誤差曲線：是對保護級（BlQ）電流互感器的要求與測量級電流互感器有所不同。對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準確級，而當其通

43、過故障電流時則希望早已飽和，以便保護儀表不受短路電流的損害，保護級電流互感器主要在系統(tǒng)短路時工作，因此準確級要求不高，在可能出現(xiàn)短路電流范圍內(nèi)誤差限制不超過-10%。電流互感器的10%誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過-10%的條件下，一次電流的倍數(shù)入與電流互感器允許最大二次負載阻抗Z2f關系曲線。3、額定容量為保證互感器的準確級，其二次側(cè)所接負荷S2應不大于該準確級所規(guī)定的額定容量Se2。即：Se2 S2 = Ie22z2f z2f = Vy + Vj + Vd + Vc（） Vy 測量儀表電流線圈電阻 Vj 繼電器電阻 Vd 連接導線電阻 Vc 接觸電阻一般取0.14、按一次回路額定電

44、壓和電流選擇電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/3左右以保證測量儀表的最佳工作電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必須滿足：VeVew Ie1Igmax，為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次工作電流應盡量接近額定電流Vew 電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓Ve Ie1 電流互感器的一次額定電壓和電流Igmax 電流互感器一次回路最大工作電流5、種類和型式的選擇選擇電流互感器種類和形式時，應滿足繼電保護、自動裝置和測量儀表的要求，再根據(jù)安裝地點（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入式等）來選擇。6、熱穩(wěn)定檢驗電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過一次額定電流

45、Ie1的倍數(shù)Kr來表示，即：（Kr Ie1）2 I2tdz（或Qd）7、動穩(wěn)定校驗電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（Ie1）的倍數(shù)kd動穩(wěn)定電流倍數(shù)，表示其內(nèi)部動穩(wěn)定能力，故內(nèi)部動穩(wěn)定可用下式校驗：Ie1kdicj短路電流不僅在電流互感器內(nèi)部產(chǎn)生作用力，而且由于其鄰相之間電流的相互作用使絕緣帽上受到外力的作用。因此需要外部動穩(wěn)定校驗，即：Fy0.51.73icy210-7N對于瓷絕緣的母線型電流互感器（如LMC型）可按下式校驗Fy1.73iy2 10 -7N在滿足額定容量的條件下，選擇二次連接導線的允許最小截面為：Sm2 二、電壓互感器的選擇1、電壓互感器的準確級和容量電壓互感器的準確

46、級是指在規(guī)定的一次電壓和二次負荷變化范圍內(nèi)，負荷功率因數(shù)為額定值時，電壓誤差最大值。由于電壓互感器本身有勵磁電流和內(nèi)阻抗，導致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負荷有關，所以用一臺電壓互感器對于不同的準確級有不同的容量，通常額定容量是指對應于最高準確級的容量。2、按一次回路電壓選擇為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應在（1.10.9）Ve范圍內(nèi)變動，即應滿足：1.1Ve1V10.9Ve13、按二次回路電壓選擇電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應滿足保護和測量使用標準儀表的要求，電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按下表選擇接 線 型 式電網(wǎng)電壓（KV）型

47、式二次繞組電壓（V）接成開口三角形輔助繞組電壓IV一臺PT不完全符形接線方式335單相式100無此繞組Yo/ Yo/110J500J單相式100/100360單相式100/100/3315三相五柱式100100/3（相）4、電壓互感器及型式的選擇電壓互感器的種類和型式應根據(jù)安裝地點和使用條件進行選擇，在635KV屋內(nèi)配電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。110220KV配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。220KV及以上配電裝置，當容量和準確級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。5、按容量的選擇互感器的額定二次容量（對應于所要求的準確級），Se2應不小于互感器的二次負荷S2，即：

48、Se2S2S2 = Po、Qo 儀表的有功功率和無功功率第六節(jié) 母線的選擇母線在電力系統(tǒng)中主要擔任傳輸功率的重要任務，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導體有裸導體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導體的類型也不相同。敞露母線一般按導體材料、類型和敷設方式、導體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項進行選擇和校驗。1、裸導體應根據(jù)具體使用情況按下列條件選擇和校驗（1）型式：載流導體一般采用鋁質(zhì)材料，對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機，變壓器出線端部，以及對鋁有較嚴重腐蝕場所，可選用銅質(zhì)材料的硬裸導體?；芈氛９ぷ麟娏髟?

49、00A及以下時，一般選用矩形導體。在4008000A時，一般選用槽形導體。（2）配電裝置中軟導線的選擇，應根據(jù)環(huán)境條件和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導體的截面和導體的結(jié)構(gòu)型式。（3）當負荷電流較大時，應根據(jù)負荷電流選擇導線的截面積，對220KV及以下配電裝置，電暈對選擇導體一般不起決定作用，故可采用負荷電流選擇導體截面。2、母線及電纜截面的選擇除配電裝置的匯流母線及較短導體按導體長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導體截面，一般按經(jīng)濟電流密度選擇。（1）按導體長期發(fā)熱允許電流選擇，導體能在電路中最大持續(xù)工作電流Igmax應不大于導體長期發(fā)熱的允許電流Iy即：IgmaxkIy（2）按經(jīng)濟電

50、流密度選擇，按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面可使年計算費用最低，對應不同種類的導體和不同的最大負荷年利用小時數(shù)Tmax將有一個年計算費用最低的電流密度經(jīng)濟電流密度（J），導體的經(jīng)濟截面可由下式：S = J取0.9A/MM2（3）熱穩(wěn)定校驗：按上述情況選擇的導體截面S，還應校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。SSmm = （mm2）C 熱穩(wěn)定系數(shù) 取I 穩(wěn)態(tài)短路電流（KA）tdz 短路等值時間S（4）動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定必須滿足下列條件即：maxyy 母線材料的允許應力（硬鉛y為69106P硬銅137106Pa，銅為157106Pa）提供電源，以獲得較高的可靠性。第七節(jié) 支持絕緣子及穿墻套管的選擇1型式選擇根據(jù)

51、裝置地點、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。一般屋外采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時，采用懸掛式。2額定電壓選擇無論支持絕緣子或套管均要負荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求3穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合 具有倒替的穿墻套管額定電流應大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流，當環(huán)境溫度為，導體溫度為，額定環(huán)境溫度為25，應按照一下公式修正 母線型穿墻套管，只需保證套管的型式與穿過母線的窗口尺寸配合即可。4動熱穩(wěn)定校驗（1）穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗。 具有導體的套管，應對導體校驗熱穩(wěn)定，其套管的熱穩(wěn)定能力，應大于或等于短路電流通過套管所產(chǎn)生的熱效應，即 母線型穿墻

52、套管無需熱穩(wěn)定校驗。（2）動穩(wěn)定校驗。 無論是支持絕緣子或套管均要進行動穩(wěn)定校驗。布置在同一平面內(nèi)三相導體，在發(fā)生短路時，支持絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導體上電動力的平均值。例如某一絕緣子所受電動力為 （N）式中：沖擊電流， 相鄰線路距離 計算跨距（m）,， 與是絕緣子與相鄰絕緣子（或套管）的距離，對于套管（套管長度） 支持絕緣子的抗彎破壞強度是按作用在絕緣子高度處給定的，而電動力是作用在導體截面中心線上，折算到絕緣子帽上的計算系數(shù)為，則應滿足： 式中：0.6裕度系數(shù)，是計及絕緣材料性能的分散性； 絕緣子底部導體水平中心線的高度（mm），而b是導體支持器下片厚度，一般豎放矩形導體

53、b18mm，平放矩形導體及槽形導體b12mm，h為導體中心到支持器距離第八節(jié) 限流電抗器的選擇為了選擇10KV側(cè)各配電裝置，因短路電流過大，很難選擇輕型設備，往往需要加大設備型號，這不僅增強投資，甚至會因斷流容量不足而選不到合乎要求的電器，選擇應采取限制短路電流，即在10KV側(cè)需加裝設電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分數(shù)、動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來進行選擇和檢驗。一、額定電壓和額定電流的選擇應滿足 VekVew IekIgmaxVek、Iek 電抗器的額定電壓和額定電流Vew、Igmax 電網(wǎng)額定電壓和電抗器最大持續(xù)工作電流二、電抗器百分數(shù)的選擇1）電抗器的電報百分數(shù)按短路電流限制到一定數(shù)值的要求來選擇，設要求短路電流限制到Iz，則電源至短路點的總電抗標么值X為XIj/iz Ij 基準電流XKXX X 電源至電抗器前系統(tǒng)電抗標么值電抗器在其額定參數(shù)下的百分電抗Xk%（ X）100%2）電壓損失檢驗：普通電核器在運行時，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的5%，即：V%Xk% U5% 負荷功率因數(shù)角一般U = 0.83）母線殘壓檢驗，為減輕短路對其他用戶的影響，當線路電抗器后短路時，母線殘壓不能于電網(wǎng)額定值的6070%即：Vcy = Xk% 6070%三、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗應滿足下式IrI idwicjIcj、I 電抗器后短