220KV變電站工程電氣畢業(yè)設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目 錄前言原始材料第 一 章 電氣主接線的設計及主變選擇第一節(jié) 電氣主接線設計 3第二節(jié) 所用電的設計 10第 二 章 短路電流計算第一節(jié) 概述 12第二節(jié) 短路計算說明 15第 三 章 導體和電器的選擇計第一節(jié) 總則 24第二節(jié) 母線的選擇設計 26第三節(jié) 斷路器選擇設計 31第四節(jié) 隔離開關選擇設計 33第五節(jié) 互感器的選擇設計 35第六節(jié) 引下線的選擇設計 38第七節(jié) 支持絕緣子及穿墻套管選擇設計 38第 四 章 防雷保護第一節(jié) 直擊雷防護 40第二節(jié) 雷電過電壓的防護 42第 五 章 繼電保護及自動裝備配置第一節(jié) 概 述 46第二節(jié) 繼電保護的一般規(guī)定 47第

2、三節(jié) 電力變壓器保護 48第四節(jié) 自動重合閘配置 50附錄() 53參考文獻前 言畢業(yè)設計是四川某學院電氣工程系供用技術專業(yè)一門專業(yè)課程.為了提高畢業(yè)生專業(yè)知識的綜合運用能力.本設計詳細介紹了220KV樞紐變電站的設計過程.第一章電氣主接線的設計及主變的選擇,對主接線的設計提出了多種方案,并進行了論述,分析比較了各種主接線形式的優(yōu)缺陷,選擇最佳主案;第二章短路電流的計算,第三章導體及電器的選擇,本章詳細介紹了變電站中的設備選取,對設備的參數(shù)進行了校驗論證.第四章防雷保護,對變電站的直擊雷防護、雷電過電壓防護進行了比較全面的介紹.第五章繼電保護及自動裝備的配置,結合相關規(guī)范對變電站的設備保護做了

3、系統(tǒng)的分析論述.本設計中的文字符號和圖形符號采用了新的國家標準.本設計在設計過程中參考了大量的參考資料,如:發(fā)電廠變電所電氣部分、電力系統(tǒng)繼電保護(增訂版)、供配電系統(tǒng)、220500KV變電所設計技術規(guī)程、中國電力百科全書、畢業(yè)設計指導書等.本設計在設計中大力得到了四川某學院電氣工程系的大力支持,他們對本設計提出了寶貴的意見,在此對他們一并致謝.由于設計水平有限,書中謬誤之處在所難免,懇請批評指正. 2006.5原始材料1變電站的建設規(guī)模（1）類型：220kV樞紐變電站（2）最終容量：根據(jù)工農業(yè)負荷的增長，需要安裝兩臺220/110/10KV，120MVA的主變壓器，容量比為100/100/5

4、0，一次設計，兩期建成。2電力系統(tǒng)與本所連接情況（1）新建的220KV變電站，連接著220KV和110KV兩個電力系統(tǒng)，擔負著一個地區(qū)的供電，是一座樞紐變電站。（2）變電站與220KV電力系統(tǒng)連線有兩回，與110KV電力系統(tǒng)連線有三回。（3）電力系統(tǒng)總裝機容量為464萬千瓦，本變電站在系統(tǒng)最大運行方式下，系統(tǒng)的正序、負序、零序阻抗見下圖：（此阻抗值為Sj=100MVA時的數(shù)值，括號內的數(shù)值為零序阻抗）。（4）變電站在地理學中所處的地理位置、供電范圍示意圖如下圖：3電力負荷水平（1）220KV進出線回路數(shù)最終5回，本期2回，其中線路（一）、（二）的最大輸送容量為250MVA，其余3回線路每回的最

5、大輸送容量為180MVA，最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5000h，為一級負荷。（2）110KV進出線回路數(shù)最終8回，本期5回，其中（一）、（二）、（三）的最大輸送容量為40MVA，Tmax=5000h，為一級負荷，其余線路每回的輸送容量均按30MVA設計，Tmax=3000h以上。（3）10KV出線最終4回，本期一次建成。每回線的最大輸送容量為2MVA，10KV無電源，設計10KV配電裝置時予留兩個擴建空間，作為備用。（4）本變電站的自用電負荷可按下式近視計算：計算負荷=照明負荷+其余負荷0.854環(huán)境條件（1）當?shù)啬曜罡邷囟?1.70C ,年最低溫度為-20.60C，最熱月平均最高溫度32.

6、50C.（2）當?shù)睾０胃叨?96.8m,P=97332.7Pa.（3）當?shù)乩纂娙諗?shù)15.4日/年第 一 章電氣主接線的設計及主變選擇第一節(jié) 電氣主接線設計一、概述電氣主接線又稱一次接線，它是電廠變電所，電力系統(tǒng)傳遞電能的通路，主接線是發(fā)電廠變電站電氣部分的主體，其中包括發(fā)電機，變壓器，母線，斷路器，隔離開關，電抗器等主要設備，變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、變電所的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求.220kV變電所中的110kV配電裝置，當出線回路數(shù)在6回以下時宜采

7、用單母線或分段單母線接線，6回及以上時，宜采用雙母線接線。220kV終端變電所的配電裝置，當能滿足運行要求時，宜采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。當能滿足電力系統(tǒng)繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。220kV配電裝置出線在4回及以上時，宜采用雙母線或其他接線。采用雙母線或單母線的110220kV配電裝置，當斷路器為少油(或壓縮空氣)型時，除斷路器有條件停電檢修外，應設置旁路母線，當110kV出線回路數(shù)為6回及以上，220kV出線為4回及以上時，可裝設專用旁路斷路器。110220kV母線避雷器和電壓互感器，宜合用一組隔離開關,安裝在出線上的耦合電容器、電壓互感器以

8、及接在變壓器引出線或中性點上的避雷器，不應裝設隔離開關,在一個半斷路器接線中，前兩串的線路和變壓器出口處應裝設隔離開關。各級電壓配電裝置，初期回路數(shù)較少時，應采用斷路器數(shù)量較少的簡化接線，但在布置上應考慮過渡到最終接線方便。二、220KV側主接線方案本變電站高壓側220KV出線回路數(shù)5回，本期建成兩回,其中線路(一)，(二)的最大輸送容量為250MVA，其余3回線路每回的最大輸送容量為180MVA，最大符合利用小時數(shù)Tmax=5000h，為一級負荷根據(jù)以上原始資料擬定了兩個主接線方案，具體分析如下：方案一：如圖是單斷路器不分段雙母線接線，其中母線處于工作狀態(tài)，組母線處于備用狀態(tài)，組與組母線之間

9、由母聯(lián)斷路器QF進行聯(lián)絡，正常運行時，母聯(lián)斷路器QF是斷開的，每一回進出線接到I短母線上的隔離開關是閉合的，接到II短母線上的隔離開關是斷開的，雙母線接線最主要的優(yōu)點是靈活性高，它具有以下五個功能： 檢修任意一組母線可不中斷供電 檢修任意回路的斷路器，只中斷該回路供電。 工作母線發(fā)生故障可通過倒閘操作將所有回路轉移到備用母線上，使裝置迅速恢復供電。 檢修任一回路隔離開關，可用母線聯(lián)絡斷路器代替它的工作，不至于使該回路供電長時間中斷。 在個別回路發(fā)生故障，斷路器因故不能跳閘時，可用母線聯(lián)絡斷路器QF代替切斷該回路。上圖這種雙母線不分段接線的主要優(yōu)點是靈活性高，便于擴建，但此種接線的主要缺點有：

10、增加了一組母線,就需要使每回路增加一組母線隔離開關。 當母線故障檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作，為了免隔離開關誤操作，需要在隔離開關和斷路器之間裝設聯(lián)鎖裝置.根據(jù)以上分析及相關規(guī)范，本方案滿足該變電站220KV側主接線的要求.方案二：方案二是在方案一的基礎上增設了一條旁路母線，其目的是為了在出線斷路器檢修時不中斷該回路的供電，提高了供電可靠性，但是比起方案一來說增加了一條旁路母線，旁路短路器，隔離開關等設備，擴大了占地面積，投資增加。綜合考慮本次設計220KV高壓側接線方式采用方案一,即雙母線接線。三、110KV側主接線方案方案一：如圖，本方案為雙母線接線，其優(yōu)缺，在高壓側主接線

11、方案中以作分析，這種主接線運用到中壓側110KV主接線當中，設計運行方式為雙母線同時工作方式，這樣可以大大提高雙母線的供電可靠性，所謂雙母線同時工作，是指兩段母線同時帶電，母線聯(lián)絡斷路器QF閉合的運行，合理分配負荷,這種方式減少了單組母線上的匯流量，如果一段母線故障，只造成部分的線路短時間停電，雙母線同時工作這種運行方式適用于一、二、三級負荷，目前在我國35-220KV的配電裝置中采用較多。這種工作方式的缺點是平時沒有備用母線。方案二：方案二為帶雙母線帶旁路母線接線，與方案一雙母線接線相比較供電可靠性提高了，從經(jīng)濟上分析比較,由于110KV側出線回路多,方案二投資比方案一大,設計中斷路器選用六

12、氟化硫斷路器,檢修周期長,綜合分析本設計選擇方案一作為站內中壓側110KV主接線方案.四、10KV主接線設計方案如圖本方案采用的是單母線分段接線，其優(yōu)點如下：用斷路器把母線分段后，對重要的負荷可以從不同段引出兩個回路,由兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段自動切除，保證正常母線不間斷供電和不至使重要負荷停電。缺點：當一段母線或者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停電。當出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴建時需要向兩個方向均衡擴建。母線用斷路器QF分為I，II段，電源和引出線大體上平均分配在兩段母線上，母線分段的目的是：減少母線故障時停電范圍，例如

13、在II段母線上短路時，接在II短母線上有電源的斷路器，包括分段斷路器QF在繼電保護裝置的作用下均自動斷開，因而I段母線可以繼續(xù)供電，提高了可靠性，另外，在檢修母線時也可以分段檢修，提高了靈活性。本變電站的同步調相機接在10KV母線上, 這樣接線的方式使主變10KV側出線上接線簡單化了,這樣有提高供電可靠性的優(yōu)點,設備故障與接線的靈活性和復雜成度,對供電的可靠性因素影響很大,本設計中采取的接線方式能使主變10KV側出線上串聯(lián)的電抗器減少兩個,對可靠性有所提高.因為母線上的負荷跟為集中,所以同步調相機接在母線上無功補償也能取得比較明顯的效果,但是這樣的接線的缺陷是使主變10KV側出線的線徑同10K

14、V母線截面有所增大.同步調相機也可以并接在主變10KV側出線上,這種接線方式可以減少主變10KV側出線的線徑,但是使接線復雜化了,但串接在主變10KV側出線上的設備增加兩個電抗器,降低了10KV側供電的可靠性.經(jīng)過以上分析討論,選擇將同步調相機接在10KV側母線上的方案為該變電站內低壓側10KV主接線選擇本方案.本變電站的主接線設計方案(見圖LC6-2)五、主變壓器的選擇1臺數(shù)：2臺2.容量：120MVA3.型號：SFPSZ7-（三相強迫油循環(huán)風冷三繞組有載調壓變壓器） 4.容量比：100/100/505.變比：220/121/11空載損耗（KW）負載損耗（KW）空載電流（%）U1-2%U1-

15、3%U2-3%1184250.814.023.07.0六、調相機的選擇1型號：TT-15-8UN=11KV，Xd%=16，IN=788A第二節(jié) 所用電的設計一、站用電接線的選擇如圖為站用電接線方案，站用電電源取自10KV I段母線和10KV II段母線，保證了兩個獨立電源供電，低壓側采用單母線分段的接線形式，部分重要負荷可在低壓側I段母線，II段母線各取一回，保證供電的可靠性。二、站用電負荷計算及變壓器選擇1.站用電負荷計算P1=215.2KVAP2=41KVASis =0.85P1+P2=0.85215.2+41=223.9KVAP1=215.2P2=44KVASis=0.85 P1+ P2

16、=0.85215.2+44=213.5KVA2站用變壓器選擇（SSis）抬數(shù)：2臺容量：315KVA型號：SJL1-315（三相油浸自冷鋁芯變壓器）變比（KV）組別空載損耗（KW）短路損耗（KW）阻抗電壓（%）空載電流（%）10/0.4/Y0-120.8542.4第二章短路電流計算第一節(jié) 概述短路是電力系統(tǒng)中最嚴重的故障，他能破壞對用戶的正常供電和電氣設備正常工作，因此變電所電氣部分的設計和運行，都必須靠到可能發(fā)生的各種故障情況，本設計以三相對稱短路情況作為分析計算一、短路的危害電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，電壓嚴重下降，可能破壞各電廠并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)被解列成為幾個異步運行的部分，這時某些發(fā)

17、電廠可能過負荷，因而使頻率下降，供電頻率下降導致包括鍋爐給水的水泵電動機在內的所有異步電動機轉速下降，鍋爐打不進水，發(fā)電廠出力也進一步下降，直至無法運行。為了保證發(fā)電廠的運行，不得不切除一部分負荷。短路時電壓下降的越大持續(xù)時間越長，破壞整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可能性越大。為了保證電力系統(tǒng)安全可靠運行，減輕短路的影響，必須努力設法消除可能引起短路的隱患，還必須快速切除故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短時間內恢復到正常值，為此，可采用快速動作的繼電保護和斷電器，在發(fā)電廠應裝設自動電壓調整器，還可以采用限制短路電流的措施，如裝設電抗器.二、短路計算的基本假設計算短路電流的目的是為了在電器裝置的設計中用來選擇電氣設

18、備、選擇限制短路電流的方式、設計繼電保護裝置和分析電力系統(tǒng)的故障等,選擇電氣設備時，一般只需近似計算該設備的最大可能三相短路電流值，設計繼電保護和分析電力系統(tǒng)故障時,必須計算各種短路情況下系統(tǒng)各支路中的電流和各點的電壓。考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況，要進行極準確的短路計算非常復雜的，同時對決大部分實際問題，并不需要十分精確的計算結果，為了使計算簡化,多采用近似計算方法。這種方法是建立在一系列假定的基礎上的，并且使計算結果稍微偏大一點,一般誤差為10-15%,計算短路電流的基本假設如下：認為在短路過程中，所以發(fā)電機的轉速相同，電勢相位相同，即發(fā)電機無搖擺現(xiàn)象。不考慮磁系統(tǒng)的飽和，因此可以認為短路

19、回路各元件的感抗為常數(shù)，這將使短路電流的計算分析大大簡化，并可應用重疊原理。 變壓器的勵磁電流略去不計。 所有元件的電容略去不計。 認為三相系統(tǒng)是對稱的. 元件的電阻一般忽略不計，以簡化計算，對電壓為1KV以上的高壓裝置，這種假設是合理的，因為這些裝置中，各元件的電阻比它們的電抗小的多，對短路電流周期分量的計算影響小,只有當回路中電阻很大時才考慮，例如很長的架空線路和電纜線路，一般當短路回路中總電阻R大于總電抗的三分之一時，在計算周期分量時才考慮電阻，在計算短路電流周期分量時，為了確定衰減時間常數(shù)要考慮個元件的電阻，計算電壓為1KV一下低壓裝置總的短路時因為元件的電阻較大，除了考慮電抗之外，還

20、必須計算電阻.三、短路電流的計算程序在進行短路電流計算時，應該根據(jù)計算要求收集有關資料，如電力系統(tǒng)接線圖，運行方式和各元件的技術參數(shù)等，首先做出計算電路圖，再做出針對各短路點的等值電路圖，然后利用網(wǎng)絡簡化規(guī)則，化簡等值電路，求出短路總電抗，最后根據(jù)總電抗即可求出短路電流值，下面分別討論計算電路圖，等制電路圖以及短路總電抗的決定。1、計算電路圖計算短路電流用的計算電路圖是一種簡化了的單線圖，圖中只需要畫出與計算短路電流有關的元件以及它們之間的連接，并在各元件旁注明它們的參數(shù),為了計算方便,圖中按順序編號，計算電路圖中各元件的接線方式，應根據(jù)電氣裝置的運行方式和計算短路電流的目的決定。設計繼電保護

21、裝置時，要計算電氣裝置或整個電力系統(tǒng)在不同運行方式時的短路電流，這些都應在計算電路圖中反映出來。短路時，同步補償機和同步電機也向短路點共給短路電流，在計算電路圖中應把它看作附加的電源，在距離較遠和同步電動機的總功率在1000KVA以下時，對短路電流影響較小，可不予考慮，計算電路圖中可能有幾個用變壓器聯(lián)系起來的電級，在使用計算中，為了計算方便,各電壓級均用與之相應的平均額定電壓代替，并注明在計算電路圖中母線上，平均額定電壓見下表：額定電壓（KV）50033022011060351513106平均電壓（KV）525346230115633715.7513.810.56.32、等值電路圖由于短路電流

22、是對各短路點分別進行計算的，所以等值電路圖必須按照指定的各短路點參照計算電路圖分別做出，等值電路中各元件用它的等值電抗標么值表示,并注明元件的順序編號，橫線下表示電抗標么值。在畫某一短路點的等值電路圖時，只需表示該點短路時短路電流所通過的元件的電抗。3、短路回路總電抗的計算先求出各元件的電抗，再算出該元件的平均額定電壓的標么值，根據(jù)所求得的各元件電抗標么值便可做出等值電路圖，利用網(wǎng)絡化簡規(guī)則求出總電抗的標么值。第二節(jié) 短路計算說明因為短路計算主要用于設備的選擇及校驗，因此選擇三相對稱短路作為分析計算，本變電站設計分兩種情況進行分析計論：一、10KV母線上的母聯(lián)斷路器合閘運行;二、10KV母線上

23、的母聯(lián)斷路器分閘運行。以下分別進行討論分析。一、10KV母線的母聯(lián)斷路器合閘運行1.計算電路圖如下：選擇k1,k2,k3 作為短路點分析計算。計算各元件的標么值，（Sb=100MVA。Ub=Uav）由原始材料已知可得X1*=0.094 X4*=0.1199變壓器的標么值計算:X3-1=X2-1=0.125 X3-2=X2-2=-0.0083 X3-3=X2-3=0.0667同步調相機的電抗標么值計算：2、K3點短路分析（1）K3點發(fā)生短路時其等值電路圖如下：圖一中A，B為等電位點，所以經(jīng)變換得圖二圖(二)經(jīng)化簡得:根據(jù)圖三可求出短路回路總的電抗標么值：X*=0.0853 根據(jù)圖三算出:當K3點

24、發(fā)生短路時，流過兩個變壓器低壓側出線的短路電流及兩個同步調相機出線的短路電流分別為：短路容量: 短路沖擊電流: 根據(jù)主變1#，2#低壓側10KV出口斷路器的額定開斷電流容量,考慮在低壓側10KV出口斷路器前串聯(lián)一個電抗器，其型號選擇如下： 最大負荷電流的計算由原始資料科知10KV側4回，每回出線最大輸送容量2MVA，站用電容量按站用電變壓器容量考慮6302KVA。同步調相機額定電流為788A.最大負荷電流：所選擇限流電抗的額定電壓為：10KV,額定電流為：3000A 電抗器百分電抗值的選擇變壓器10KV出口短路器容量按750MVA考慮 X=0.16電抗器電抗標么值: 選型為NKL-10-300

25、0-12的水泥柱式電抗器,所選限流電抗基準標么值為:加入限流電抗器后等值電路為根據(jù)圖(四)化簡可得:短路沖擊電流和短路容量:短路全電流最大有效值: 電抗器校驗:a、 動穩(wěn)定校驗,該電抗器動穩(wěn)定電流為100.1KA,大于三相沖短路擊電流92.49KA,故動穩(wěn)定合格.b、 校驗短路時母線的殘余電壓 合格c、 校驗正常運行時電壓損耗: 合格根據(jù)圖五可得故加入限流電抗器后K3點短路時,兩變壓器低壓側10KV出線與兩同步調相機出線的電流分別為:變壓器低壓側10KV出線上的短路沖擊電流為34.267KA,同步調相機出線的短路沖擊電流為11.976KA，則出口斷路器能夠滿足要求。3、K1點短路分析等值電路圖

26、如下:化簡可得:繼續(xù)化簡可得:4、K2點短路分析K2點短路時等值電路圖如下:經(jīng)化簡可得： 5、短路計算成果表()短路點基準電壓(KV)基準電流(KA)短路沖擊電流(KA)短路電流(KA)短路容量(MVA)短路全電流最大有效值(KA)公式K12300.25110.7484.2511643.2356.365K21150.50220.888.191631.2512.367K310.55.49992.4936.269659.5954.766二10KV母線的母聯(lián)斷路器分閘運行1、計算電路圖如下:10KV母線分段運行，在此選K1點為短路計算點分析討論：2、等值電路圖及化簡(見附錄)總電抗的標么值: 短路電

27、流的標么值: 又前面分析中設置了限流電抗器。在分段運行時，10KV母線上發(fā)生三相對稱短路時的短路電流為： 在兩臺主變壓器低壓側10KV出線上都串有一臺限流電抗器。10KV母線上發(fā)生三相短路電流應該小于21.143KA。根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，10KV母線上可以分段運行.第三章導體和電器的選擇設計第一節(jié) 總則一、一般規(guī)定導體和電器的選擇設計，同樣必須執(zhí)行國家的有關技術政策，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)牧粲杏嗟?，以滿足電力系統(tǒng)安全運行的需要，對導體和電器選擇設計規(guī)定簡述如下：1.一般原則應滿足正常行，檢修，短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。應按當?shù)丨h(huán)境條件檢驗。應與整個

28、工程的建設標準協(xié)調一致，盡量使新老電器型號一致。選擇導線時應盡量減少品種。選用新產(chǎn)品應積極慎重，新產(chǎn)品應有可靠試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管部門鑒定合格。2.有關的幾項規(guī)定：導體和電器應按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校核電器的基本使用條件：在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應按有關規(guī)定進行計算。驗算導體和電器用的短路電流，按下列情況進行計算：除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計。在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。在變電所中，應考慮如果安有同步調相機時，應將其視作附加電源，短路電流

29、的計算方法與發(fā)電機相同。對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點，對帶電抗器的610KV出線的計算點，除其母線隔離開關前的引線和套管應選擇在電抗器前外，其余導線和電器宜選擇在電抗器之后驗算導體和110KV以下電纜短路熱穩(wěn)定時，所用的計算時間，一般用主保護的動作時間加相應在的斷路器全分閘時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該處死區(qū)起作用的后備保護動作時間，并采用相應處的短路電流值。電器和110KV及以上充油電纜和短路電流計算時是，一般須用后備保護動作時間加相應的短路器全分閘時間。導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，可按三相短路驗算，若發(fā)機出口兩相短路或中性點

30、直接接地系統(tǒng)，自耦變壓器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況驗算。環(huán)境條件：選擇導體和電路時，應按當?shù)丨h(huán)境條件校核，當氣溫、風速、濕度、污穢、海拔、覆冰等環(huán)境條件超出一般電器的基本使用條件時，應通過經(jīng)濟技術比較分別采取下列措施：向制造部門提出補充要求，訂制符合該環(huán)境條件的產(chǎn)品。在設計或運行中采取相應的防護措施，如采用屋內配電裝置、水沖洗、減震器等。二、按額定電壓選擇的要求是：要求設備的額定電壓不低于設備安裝地點的電網(wǎng)的額定電壓，由于線路 供電端額定電壓比受電端額定電壓高10-5%,因此設備必須能夠長期承受這個電壓值，電器能夠長期承受的最高電壓稱為最高工作電壓，對220K

31、V及以下設備其最高工作電壓額定電壓高15%，330及500KV設備的最高工作電壓比額定工作電壓高10%，由此可知，只要設備的額定電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電壓一定能滿足電網(wǎng)首端電壓要求。三、按額定電流選擇的要求是：設備的額定電流不小于流過設備的最大長期負荷電流，當周圍介質的溫度不等于規(guī)定值時，設備的容許電流應進行修正。四、短路熱穩(wěn)定校驗的要求是：導體的最高短時溫度不大于短時允許最高溫度，對于電器來說，是短路電流熱脈沖不大于電器允許的熱脈沖t,是t秒鐘的熱穩(wěn)定電流。和t值可由電器的銘牌或手冊中查出。五、校驗動穩(wěn)定校驗的要求是：對導體(母線)來

32、說，其中通過三相短路沖擊電流時產(chǎn)生的應力不小大于材料的允許應力，對于電器來說，是通過它的三相短路沖擊電流不大于它的最大允許動穩(wěn)定電流。 第二節(jié) 母線的選擇設計一母線材料的選擇配電裝置中所用母線材料有銅、鋁、鋼三種，銅的電阻率低，機械強度大，抗腐蝕性強，但銅的貯量少，價格貴，一般不建議采用，只在空氣中有腐蝕性氣體的戶外配電裝置中才用，鋁的電阻率較高，較易腐蝕，但貯量多，價格便宜，廣泛用作配電裝置中的母線，鋼的電阻率更大，還有很大的磁滯損耗和渦流損耗，但它的優(yōu)點是機械強度高和價格便宜，通常用于高壓小容量電路，工作電流不大于300400A的低壓電路以及直流路中，本設計中的母線均選鋁質材料。二母線截面

33、形狀選擇要求母線的截面形狀應使集膚效應小，散熱良好，機械強度高，安裝簡單和連接方便，實際上常采用的母線截面形狀有圓形、矩形(單條、雙條、三條的)、管形、雙槽形等圓形母線只適用于小功率的電氣裝置中，矩形母線常用于35KV及以下的戶內配電裝置中，為了增大散熱面面積，減小集膚效應，應兼顧機械強度。矩形母線的邊比通常是1/121/15,為避免集膚效應過大，單條母線的截面積不應大于100012002。當單條矩形的最大容許電流不滿足要求時可采用兩條矩形母線，條間的距離一般取為一條母線的厚度，以保證散熱良好，當工作電流更大時，可采用三條矩形母線，當每相有三條矩形母線時，中間一條中的電流占總電流的20%，兩邊

34、的每條占總電流的40%,可見母線材料的利用率低，通常不宜采用每相有四條以上的矩形母線。在工作電流很大的裝置中，可采用雙槽形母線和管形母線，雙槽形母線集膚效應較小，散熱面大，機械強度高，適用于工作電流很大(40008000A)。短路電流也較(150kA及以上)大的場合，管形母線的機械強度大，但內表面的散熱條件差，如果管內采用通風冷卻或通水冷卻，其載流能力可較普通母線提高幾倍或幾十倍，管形母線多用作絕緣封閉水內冷母線作為巨大容量發(fā)電機的連接線，硬管及軟管母線也可用于戶外高壓配電裝置中，本設計中220KV、110KV母線形狀選管型，10KV母線選矩形母線。三220KV母線選擇根據(jù)本變電站的設計資料知

35、道220KV母線上所有負荷出線容量為790MVA，每臺主變壓器容量比為100/100/50，所以母線所通過的功率為7901002990MVA。由此推出最大工作持續(xù)電流為。1.按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面積：最大負荷利用小時數(shù)Tmax5000 h。查手冊可得導體的電流密度J取0.775。所以導體截面積固母線型號選擇130/116的鋁錳合金管形導體。2.校驗：（1）熱穩(wěn)定校驗：SiSmin導體最小允許截面: 式中:I -穩(wěn)態(tài)短路電流.(A) C -熱穩(wěn)定系數(shù). (取:87)tdz -短路電流等值時間. (S)tdz=tz+0.05由 計算時間t可查表查出短路電流周期分量等值時間tz，取=1根據(jù)短路電

36、流計算時間t4S，查出tz=3.5S,所以tz=3.5+0.051=3.55S , ,SiSmin，滿足要求.（2）動穩(wěn)定校驗:(硬鋁最大允許應力、69106Pa)母線單位長度所受的作用力有:短路電動力：式中：-相間距離,取(3m) ich-短路沖擊電流.(10748A)-振動系數(shù). 取(1)最大風壓力: 式中：-風速不均勻系數(shù),(取=1) K-空氣動力系數(shù)(取K1.2)D-管型母線外徑 (D=0.13m) V-風速(m/s) 取V10 m/s自重：式中：S-管形母線截面 (m2)(2705mm2)r-比重 (取r=2.7)220KV母線設計跨距L10m,所以一個跨距的母線受的合力為: 220

37、KV母線長度為90m，跨數(shù)N設計9跨，所以受到的最大應力為: 式中:W-截面系數(shù),取W=79cm3 滿足要求.四110KV母線選擇110KV母線材料選擇鋁錳合金管，采用支柱絕緣子支持水平排列，根據(jù)變電站設計資料可以知道110KV母線上所有負荷容量為190MVA，每臺主變壓器容量比為100/100/50，所以母線所通過的功率為190502290MVA。最大工作持續(xù)電流:最大負荷利用小時數(shù):Tmax3000h根據(jù)導體經(jīng)濟電流密度曲線查得經(jīng)濟電流密度J1.07.1、按經(jīng)濟電流密度J選擇導體截面,母線型號選擇80/72mm的鋁錳合金管.2.校驗：（1）熱穩(wěn)定校驗：SiSmin導體最小截面: ,式中:C

38、-熱穩(wěn)定系數(shù),取C=87, tdz=tz+0.05,取,根據(jù)110KV短路電流計算時間t3S查出tz2.55S，tdz2.55+0.051=2.6 S,SiSmin，滿足要求.（2）動穩(wěn)定校驗：(硬鋁最大允許應力、69106Pa)母線單位長度所受到的作用力有：短路電動力：式中：-相間距離,取(1.6m) ich-短路沖擊電流.(20880A)-振動系數(shù). 取(1)z最大風壓力: 式中：-風速不均勻系數(shù),(取=1) K-空氣動力系數(shù)(取K1.2)D-管型母線外徑 (D=0.08m) V-風速(m/s) 取V10 m/s自重：式中：S-管形母線截面 (m2)(954mm2)r-比重 (取r=2.7

39、)110KV母線設計跨距L10m,所以一個跨距的母線所受的合力為:110KV母線長度為72m，跨數(shù)N設計8跨，所以受到的最大應力為: 式中:W-截面系數(shù),取W=17.3cm3 滿足要求.五10KV母線選擇根據(jù)設計資料可以知道10KV母線上的最大負荷容量為8.63MVA,兩個同步調相機的額定電流為788A.最大工作持續(xù)電流: 1.按最大持續(xù)工作電流選擇母線截面S應滿足 式中:K0 -溫度修正系數(shù),取K0=1Iy -相應于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為+250C時的導體允許載流量. 選擇矩形母線型號為12510mm的鋁導體,豎放。Iy2.179KA，滿足這個要求.2.校驗：（1）熱穩(wěn)定校驗: SiS

40、min所選母線截面Si1250mm2，根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導體最小截面: 式中: I=36.269KA,熱穩(wěn)定系數(shù)C取87,10KV短路電流計算時間tz取3S，則tdz由前面計算可知tdz=2.6s所以:SiSmin 滿足要求.（2）動穩(wěn)定校驗: (硬鋁最大允許應力、69106Pa),10KV母線跨距設計為L=1m ,W-截面系數(shù)取W=0.167hb2=0.16712.512=2.08 cm3,相間距=0.2m. 滿足要求.第三節(jié) 斷路器選擇設計一斷路器的選擇要求斷路器的額定電壓應等于或大于電氣裝置的額定電壓斷路器的額定電流應等于或大于通過斷路器的長期最大負荷電流選擇斷路器的類型：戶內型、戶外型、

41、多油式、少油式、壓縮空氣斷路器、六氟化硫斷路器等校驗斷路器的開斷能力：斷路器允許開斷電流應等于或大于斷路器實際開斷時間的三相短路電流周期分量有效值。當短路電流非周期分量的初時不時大于周期分量的幅值的20%時，應向斷路器制造廠家咨詢斷路器的開斷性能或要求做補充實驗。校驗斷路器的動穩(wěn)定：要求斷路器允許的動穩(wěn)定電流峰值應大于或等于流過斷路器的三相短路沖擊電流。校驗斷路器熱穩(wěn)定：要求斷路器t秒鐘穩(wěn)定電流It算出的允許熱效應t大于或等于通過斷路器的短路電流熱脈沖.二20KV側斷路器的選擇1220KV母線上的出線回路、回總和最大輸送容量為250MVA，所以每回出線容量均不會超過250MVA，按250MVA

42、考慮每回出線最大負荷電流為627A，選擇戶外SF6斷路器型號為LW1220。額定電壓：220KV,額定電流2KA,額定開斷電流31.5KA,動穩(wěn)定電流80KA,熱穩(wěn)定電流34.5KA：4S.2校驗：電壓: Ue=Ug=220KV 合格電流: Ig.max=627A Ied=2KA Ig.maxIed 合格 開斷電流: Idt=4.215KA Iedt=31.5KA IdtIedt 合格動穩(wěn)定校驗: 合格熱穩(wěn)定校驗: 合格 三、110KV斷路器選擇1110KV側母線上每回出線容量都不超過100MVA。按100MVA考慮每回出線最大輸送容量，則出線最大負荷電流不超過524A。選擇戶外SF6斷路器型

43、號為LW110，額定電壓為：110KV，額定電流為：2500A，額定開斷電流31.5KA，動穩(wěn)定電流125KA；熱穩(wěn)定電流3S:50KA2校驗：電壓: Ue=Ug=110KV 合格電流: Ig.max=524A Ied=2500A Ig.maxIed 合格 開斷電流: Idt=8.19KA Iedt=31.5KA IdtIedt 合格動穩(wěn)定校驗: 合格熱穩(wěn)定校驗: 合格 四、10KV斷路器的選擇110KV出線總的功率為8.63MVA，所以主變壓器10KV出線仙的斷路器選擇時應按此功率考慮，則最大負荷電流為,初步選擇戶內少油斷路器SN1010。額定電壓10KV。額定電流3000A額定開斷電流40

44、KA,動穩(wěn)定電流125KA。熱穩(wěn)定電流3S：40KA.2校驗：電壓: Ue=Ug=10KV 合格電流: Ig.max=2047A Ied=3000A Ig.maxIed 合格 開斷電流: Idt=36.269KA Iedt=40KA IdtIedt 合格動穩(wěn)定校驗: 合格熱穩(wěn)定校驗: 合格 第四節(jié) 隔離開關選擇設計一、隔離開關選擇要求（1）隔離開關的額定電壓應等于或大于電氣裝置額定電壓。（2）隔離開關的額定電流應等于或大于通過隔離開關的長期最大荷電流。（3）隔離開關的動穩(wěn)定電流峰值應等于或大于通過隔離開關的三相短路沖擊電流，當安裝的6KV及以下隔離開關的相間距離小于產(chǎn)品規(guī)定的最小相間距離時，應

45、向制造部門咨詢該情況下允許的動穩(wěn)定電流。（4）根據(jù)隔離開關容許的T秒鐘熱穩(wěn)定電流IT所算得的容許熱效應IT2大于或等于通過陳禕關的短路電流熱脈沖。二、220KV側隔離開關選擇1.由選擇斷路器時分析可知每回出線最大負荷電流I=627A，初步選擇戶外隔離開關型號為GW1-220，額定電壓為220KV，額定電流1000A，動穩(wěn)定電流83KA，熱穩(wěn)定電流4S：33KA。2 .檢驗電壓: Ue=Ug=220KV 合格電流: Ig.max=627A Ied=1000A Ig.maxIed 合格 動穩(wěn)定校驗: 合格熱穩(wěn)定校驗: 合格 三、110KV隔離開關選擇1.由110KV斷路器選擇分析可知，每回出線最大

46、負荷電流I=524A，初步選擇戶外隔離開關GW2-110KV，額定電流600以A，動穩(wěn)定電流50KA，熱穩(wěn)定電流5S:14KA.2 .檢驗電壓: Ue=Ug=110KV 合格電流: Ig.max=524A Ied=600A Ig.maxIed 合格 動穩(wěn)定校驗: 合格熱穩(wěn)定校驗: 合格 四、10KV隔離開關選擇1.由10KV斷路器選擇可知，最大負荷電流I=2074A，初步選擇戶內型隔離開關GN2-10/3000A，額定電壓10KV，額定電流3000A，動穩(wěn)定電流100KA，熱穩(wěn)定電流5S:70KA.2.校驗電壓: Ue=Ug=10KV 合格電流: Ig.max=2074A Ied=3000A

47、Ig.maxIed 合格 動穩(wěn)定校驗: 合格熱穩(wěn)定校驗: 合格 第五節(jié) 互感器的選擇設計一、電流互感器的選擇火電廠和變電所的電流 感器的選擇應符合的要求，其選擇和配置應按下列條件：形式：電流以互感器的型式應根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇，對于6-20KV屋內配電裝置，可采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構的電流互感器，對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器，有條件時，應盡量采用套管式電流互感器。一次回路電壓 UeUg ，一次回路電流Ig.maxIe，電力變壓器中性點，電流互感器的一次額定電流，應大于變壓器允許的不平衡電流，一般可按變壓器額定電流的30%選擇，安裝在

48、放電間隙回路中的電流互感器，一次額定電流按100A選擇。中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流互感器應按下列條件選擇和校驗：由二次電流及保護靈敏度確定一次回路起動電流按電纜根數(shù)及外徑選擇電纜式零序電流互感器窗口直徑按一次額定電流選擇母線式零序電流互感器母線截面準確等級：電流以互感器準確等級的確定需先知電流互感器二次回路所接測量儀表和繼電保護的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求最高的表計來選擇。1.220KV電流互感器的選擇220KV側出線回路最大工作電流不超過627A，初步選擇型號LB-220的電流互感器，額定電壓220KV，額定電流2600/5，準確級次0.5級，1秒鐘熱穩(wěn)定電流倍數(shù)40，動

49、穩(wěn)定倍數(shù)100。熱穩(wěn)定校驗： ，滿足要求。動穩(wěn)定校驗： ，滿路要求。2.110KV電流互感器選擇110KV出線回路最大工作電流I=524A，初步選擇電流互感器型號為LB3-110，額定電壓110KV，額定電流2300/5，準確級次0.5級，1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)31，動穩(wěn)定倍數(shù)53.5。熱穩(wěn)定校驗： ，滿足要求。動穩(wěn)定校驗： ，滿路要求。3.10KV側電流互感器選擇主變10KV側出線上的電流互感器選擇：10KV最大工作電流為I2074A，初步選擇電流互感器型號為LAJ-10，額定電壓10KV，額定電流2000-6000/ 5，準確級次0.5級，1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)50，動穩(wěn)定倍數(shù)90。穩(wěn)定校驗： ，滿足要求。動穩(wěn)定校驗： ，滿路要求。10KV出線回路的電流互感器選擇：10KV每回出線最大輸送容量為2MVA，所以最大工作持續(xù)電流Imax=110A，選擇電流互感器型號為LA-10，額定電壓10KV，額定電流5-200/5，準確級次0.5級，1秒鐘熱穩(wěn)定電流倍數(shù)90，動穩(wěn)定倍數(shù)160。二電壓互感器選擇電壓互感器的選擇和配置應按下列條件：（1）型式：電壓互感器的型式應根據(jù)使用條件選擇：2-20KV屋內配電裝置，宜采用油絕緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電磁式電壓互感器。35KV配電裝置，宜采用油浸絕緣結構的電磁式電壓互感器。110KV以上配電裝置，當容量和準確等級滿足要求時，宜采用電容式電壓