220KV降壓變電所設計

./摘要本設計是220KV降壓變電站設計。主要包括系統(tǒng)情況及負荷說明,主變壓器的選擇,電氣主接線方案的選擇,短路電流計算,高壓電氣設備的選擇,各種電器和導線的選擇計算,同時對所選擇的電氣設備進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗,判斷是否滿足要求。本設計涉及到發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析等專業(yè)知識,并參考了相關的電氣設計和設備手冊?？傮w來說,本設計是對電力系統(tǒng)及其發(fā)電廠電氣部分專業(yè)所學課程的綜合和運用能力的一次考察。關鍵詞：變電站、主變壓器、電氣主接線、電氣設備第一章內容提要一、變電站原始資料：1、所址概況：位于喀什市郊區(qū),城市工農業(yè),發(fā)展較快。變電所有兩回220KV出線,分別與電力系統(tǒng)和一所發(fā)電廠相連。2、自然條件：所區(qū)地勢較平坦,交通方便,有鐵路公路經(jīng)過本所附近。最高氣溫+30°C,最低氣溫-25°C,最高月平均溫度25°C,年平均溫度+10°,最大風速20m/s,覆冰厚度5mm,地震烈度<6級,土壤電阻率<5003、負荷資料：〔1110KV側,16回出線,最大綜合負荷256MW,功率因數(shù)cosΦ=0.85,年最大負荷利用小時5500小時。用戶名稱最大負荷MW線路長度KM回路數(shù)重型機械廠50202機床廠20151工機械廠25101化工廠25201化肥廠30202市區(qū)變電所20101冶煉廠35152化肥廠35182〔210kv側,20回出線,綜合最大負荷為50MW,功率因數(shù)cosΦ=0.88,年最大負荷利用小時4500時。用戶名稱最大負荷MW線路長度KM回路數(shù)印染廠662機床廠421通用機械廠431日用電器廠632日用化工廠421修配廠321小型電機廠411電車廠3214、系統(tǒng)圖：二、設計任務：1、選擇主變壓器的容量、臺數(shù)、型號、參數(shù)。2、進行經(jīng)濟、技術比較、選擇電氣主接線方案。3、計算電路電流,選擇電氣設備；4、全所平面總布置；5、繼電保護規(guī)劃；6、防雷保護；三、成品要求：1、說明書,計算書各一本；2、圖紙；〔1主接線圖；〔2全所總平面布置圖；〔3配電裝置斷面圖；〔4防雷保護圖；〔5繼電保護規(guī)劃圖。第二章變壓器的選擇2.1主變壓器臺數(shù)的確定該變電站一、二類負荷占總負荷的70%以上,為保證供電可靠性,變電站裝設兩臺主變壓器。2.2調壓方式的確定根據(jù)原始資料,變電站220KV母線有穿越電流,電壓變動較大,為了保證110KV、10KV母線供電質量,應該選擇有載調壓變壓器。2.3負荷計算：根據(jù)設計任務書,該降壓站分為三個電壓等級,即電源側220kv,負荷側分別為110kv、10kv?！?110kv側：最大負荷Pmax110=256MWcosΦ=0.85Smax110=Pmax110/cosΦ=256÷0.85=301.2<MVA>〔210KV側：最大負荷Pmax110=50MWcosΦ=0.88Smax10=Pmax10/cosΦ=50÷0.88=56.8<MVA>〔3220kv側：負荷同時率取K220=0.85Smax220=〔Smax110+Smax10×0.85=〔301.2+56.8×0.85=358×0.85=304.3<MVA>2.4主變臺數(shù)及額定容量的確定變電所的一、二類負荷較大,為保證供電可靠性,考慮裝設兩臺變壓器,又考慮到變壓器正常運行和事故時的過負荷能力,對兩臺變壓器的變電所每一臺額定容量按下式進行選擇：SN=0.7×304.3=213.01<MVA>2.5主變型號的確定1、相數(shù)依據(jù)設計原則〔330kv及以下電力系統(tǒng)中,一般都選用三相變壓器和給定的電壓等級,以及實際需要考慮選擇三相變壓器,容量比為100/100/100。2、繞組的確定依據(jù)設計要求,本所具有三個電壓等級,可選用三繞組變壓器或自耦變壓器?！?自藕變壓器自藕變壓器與普通變壓器不同的地方,主要是其一次繞組和二次繞組除了磁的聯(lián)系外,還有電路上的聯(lián)系,而普通變壓器的一次繞組與二次繞組只有磁的聯(lián)系,在電路上是彼此分開的?！?三繞組變壓器三繞組變壓器每個繞組通過的容量應達到額定容量的15%以上,否則繞組未能充分利用,下面驗證通過主變各側的功率是否達到主變容量的15%以上。①220kv側：Smax2200/SN=[304.3/<2×150>]×100%=101.4%>15%②110kv側：Smax110/SN=[301.2/<2×150>]×100%=100.4%>15%③10kv側：Smax10/SN=[56.8/<2×100>]×100%=28.4%>15%因此本所將選用三繞組變壓器,為保證110kv及10kv系統(tǒng)電壓質量,故兩臺主變均采用有載調壓方式。2.6所選變壓器主要技術參數(shù)如下表型號額定容量〔KVA額定電壓〔KV連接組標號損耗〔KW空載電流〔%阻抗電壓〔%高壓中壓低壓短路空載高低高中中低SFPZ7-150000/22015000022012110．53538．5YN,yn0,d115701700.822～2412～147～9主變選擇：SFPZ7-150000/220型變壓器兩臺。第三章所用變的配置3.1變電所的所用變接線變電所的所用電負荷,一般都比較小,其可靠性要求遠不主變那樣高,變電所的主要所用電負荷是變壓器的冷卻裝置、蓄電池的充放電裝置和硅整流設備、照明、油處理設備、檢修工具等。對裝有高壓空氣斷路器的變電所,還有壓縮空氣制備系統(tǒng)用電等。這些負荷容量都不太大,因此變電所的所用電壓只需380/220V一級,動力與照明采用混合供電。在中小型變電所中,大多只裝一臺所用變。在大型樞紐變電所或裝有同步調相機的變電所中,一般都裝設兩臺所用變壓器,分別接在母線的不同分段上。380V所用電母線采用閘刀分段。對于容量不大的變電所,為了節(jié)省投資,所用變壓器高壓側可用高壓熔斷器代替高壓斷路器。3.2所用變壓器臺數(shù)及容量的選擇〔1為了保證所用電安全、可靠供電,又考慮到經(jīng)濟問題,本所將設計兩臺所用變,相互備用?！?所用變單臺容量的選擇SN=〔0.1～0.5%·SΣ=〔0.1～0.5%×300000SN取總容量的0.2%,所以單臺所用變容量為SN=0.2%×300000=600<MVA>經(jīng)查找《電氣設備實用手冊》所用變型號確定為：S9—630/10變壓器兩臺。所選變壓器主要技術參數(shù)如下表：型號額定容量〔KVA額定電壓〔KV阻抗電壓〔%連接組標號損耗〔W空載電流〔%質量〔kg外形尺寸〔長×寬×高〔mm高壓低壓空載短路油器身總質量S9-630/1063010、6.3、60.44.5Y,yn0123060001.2610172028301870×1526×1920第四章主接線選擇電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設計的首要部分,也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電站本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關,并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保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,全面分析有關影響因素,通過技術經(jīng)濟比較,合理確定主接線方案。4.1主接線設計要求4.1.1〔1變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；〔2變電所的分期和最終建設規(guī)模；〔3負荷大小和重要性；〔4系統(tǒng)設備容量大??；〔5系統(tǒng)專業(yè)對電器主接線提供的具體資料。4.1.2〔1可靠性：供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求,主接線首先應滿足這個要求?？煽啃缘木唧w要求如下：①斷路器檢修時,不宜影響對系統(tǒng)的供電。②斷路器或母線發(fā)生故障以及母線計劃檢修時,應盡量減少回路數(shù)和停運時間,并要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷供電。③盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。超高壓變電所在系統(tǒng)中的位置非常重要,因其供電量大,范圍廣,發(fā)生事故可能使系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)生破壞,甚至電網(wǎng)瓦解,造成巨大是損失,為此,對這種情況的電氣主接線提出可靠性的特殊要求?！?靈活性：主接線必須滿足調度靈活、操作方便的基本要求。①調度運行中可以靈活投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路,調配電源及負荷,滿足系統(tǒng)在事故、檢修以及結束運行方式下的系統(tǒng)調度運行要求。②檢修時,可以方便的停運斷路器、母線及保護設備,進行安全檢修而不至影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。③擴建時,可以適應以初期接線過度到最終接線,在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下,投入新裝機組、變壓器或線路而不至互相干擾,并且使一次二次大部分的改建工作量減少。〔3經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下盡量做到投資省、占地面積少、電能損耗少。4.2主接線形式4.2.1有匯流母線的接線：如單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設旁路母線的接線。無匯流母線的接線：包括單元接線、橋形接線和角形接線等。4.2.26～220kv高壓配電裝置的接線形式,決定于電壓等級的高低及出線回路數(shù)的多少,有其大致的適用范圍?！?變壓器-線路單元接線優(yōu)點：接線簡單,設備少,操作簡單。缺點：線路故障或檢修時,變壓器必須停運；變壓器故障或檢修時,線路必須停運。適用范圍：適宜于一機、一變、一線的廠、所〔2橋形接線1內橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的內側。優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少,四回路只需三臺斷路器,線路的投入和切除比較方便。缺點：①變壓器的投入和切除較復雜,需動作兩臺斷路器,影響一回線路暫時停運。②出線斷路器檢修時,線路需長時間停運。③連接橋斷路器檢修時,兩個回路需解列運行。適用范圍：容量較小的發(fā)電廠、變電所,輸電線路較長,故障幾率較多而主變不能經(jīng)常切除。2外僑接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的外側。優(yōu)點：設備少,且變壓器的投入和切除比較方便。缺點：①線路的投入和切除較復雜,需動作兩臺斷路器。且影響一臺變壓器暫時停運。②變壓器側斷路器檢修時,變壓器需較長時間停運。③連接橋斷路器檢修時,兩個回路需解列運行。適用范圍：容量較小的變電所,且變壓器切換較頻繁或線路較短,故障幾率較少的情況或系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)時更宜。3角形接線：由于保證接線運行的可靠性,以采用3～5度角為宜。優(yōu)點：①投資少,斷路器數(shù)等于回路數(shù)。②在接線的任一段發(fā)生故障時,只需切除這一段及其相連接的元件,對系統(tǒng)影響較小。③接線成閉合環(huán)形,運行時可靠、靈活。④每回路都與兩臺斷路器相連接,檢修任一臺斷路器時都不致中斷供電。⑤占地面積小。缺點：在開環(huán),閉環(huán)兩種運行狀態(tài)時,各支流通過的電流差別很大,使電器選擇困難,并使繼電保護復雜化,且不便于擴建。適用范圍：適用于能一次建成,最終進出線為3～5回的110kv以及以上電壓的配電裝置,不宜用于有再擴建可能的變電所。〔3單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰,設備少,投資省,運行操作方便,且便于擴建。缺點：可靠性及靈活性差。適用范圍：35～63kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回時,10～220kv配電裝置的回路數(shù)不超過2回?！?單母線分段接線優(yōu)點：①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。②當一段母線故障時,分段斷路器自動將故障段切除,保證正常段母線不間斷供電。缺點：①當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時,該母線的回路都要在檢修期間停電。②當出線為雙回路時,常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。③擴建時需要兩個方面均衡擴建。適用范圍：35～63KV配電裝置出線回路數(shù)為4～8回時；110～22kv配電裝置出線回路數(shù)為3～4回。〔5雙母線接線優(yōu)點：供電可靠,調度靈活,擴建方便,便于檢修和試驗。缺點：使用設備多,特別是隔離開關,配電裝置復雜,投資較多,且操作復雜容易發(fā)生誤操作。適用范圍：35～63kv配電裝置當出線回路數(shù)超過8回時,或連接電源較多,負荷較大時；10～220kv配電裝置當出線回路超過5回以上時,或當其在系統(tǒng)中居主要地位,出線回路數(shù)為4回及以上。〔6雙母線分段接線當220kv進出線回路甚多,雙母線需分段,分段原則為：①當進出線回路數(shù)為10～14回時,在一組母線上用斷路器分段；②當進出線回路數(shù)在15條以上,兩組母線均用斷路器分段；③為了限制某種運行方式下22kv母線短路電流或系統(tǒng)解列運行的要求,可根據(jù)需要將母線分段；〔7增設旁路母線的接線由于6～10KV配電裝置供電負荷小,供電距離短,且一般可在網(wǎng)絡中取得備用電源,故一般不設旁路母線；35～60KV配電裝置,多為重要用戶,為雙回路供電,有機會停電檢修斷路器,所以一般也不設置旁路母線；采用單母線分段式或雙母線的110～220KV配電裝置一般設置旁路母線,設置旁路母線后,每條出線或主變間隔均裝設旁路隔離開關,這樣一來,檢修任何斷路器都不會影響供電,將會大幅度提高供電可靠性。優(yōu)點：可靠性和靈活性高,供電可靠。缺點：接線較為復雜,且操作復雜,投資較多。適用范圍：①出線回路多,斷路器停電檢修機會多；②多數(shù)線路為向用戶單供,不允許停電,及接線條件不允許斷路器停電檢修時。4.3電氣主接線方案的確定結合原始資料所提供的數(shù)據(jù),權衡各種接線方式的優(yōu)缺點,最后確定該變電所主接線如下：1、220kv側共有出線兩回,分別與電力系統(tǒng)和一所火電廠相連,將采用單母線分段接線方式,相對雙母線接線方式而言,它具有接線簡單,操作方便,投資省等優(yōu)點,結合本所實際情況,確定220kv側采用單母線分段接線方式。2、110kv側共有出線16回,最大綜合負荷為256MW,供電線路中包括市區(qū)變電所,為一類負荷,如采用雙母線接線方式,只需將出線合理的安排在各段母線上,即可保證任一段母線及出線斷路器的檢修或故障時對用戶繼續(xù)供電,保證了供電可靠性。因此110kv側采用雙母線接線方式。3、10kv側共有出線20回,綜合最大負荷為50MW,供電線路為二類負荷,但考慮到供電可靠性,10KV側將采用雙母線接線方式。第五章短路電流計算5.1短路電流計算的目的在變電站的電氣設計中,短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié),其計算的目的重要有以下幾個方面：〔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,需要進行必要的短路電流計算?！?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,同時又力求節(jié)約資金,這就需要進行全面的短路電流計算?！?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?！?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)?！?設計接地裝置時,需用短路電流。5.2短路電流計算的一般規(guī)定驗算導體和電器時所用短路電流,一般有以下規(guī)定：1、計算的基本情況〔1電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行?！?所有同步電機都具有自動調節(jié)激磁裝置〔包括強行勵磁?！?短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間?！?所有電源的電動勢相位角相同?！?應考慮對短路電流有影響的所有元件,但不考慮短路點的電弧電阻,對異步電動機的作用,僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。2、接線方式計算短路電流時所用的接線方式,應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式〔即最大運行方式,而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3、計算容量按該設計規(guī)劃容量計算。4、短路種類均按三相短路計算。5、短路計算點在正常運行方式下,通過電氣設備的短路電流為最大的地點為短路計算點。5.3短路電流計算1、系統(tǒng)圖及各元件參數(shù)2、選擇計算短路點計算220kv、110kv、10kv母線最大、最小方式下的短路電流及短路容量,可滿足選擇設備和保護整定之用,在下圖中,d1,d2,d3分別為對應于220kv、110kv、10kv母線三個短路點。3、等值電路〔1、計算：選SN=100〔MVAUB=Uav即平均電壓：220kv～230kv110kv～115kv10kv～10.5kv系統(tǒng)S1的標幺值為：XB=0.01Sj=100X″d<B>＊=X″d1＊×=0.67×=0.6285XT1＊=×=×=0.1167XL1＊=XL×=0.4×50×=0.0378XL2＊=XL×=0.4×15×=0.01134計算主變電抗標幺值：UK1%=[UK<1-2>%+Uk<1-3>%-Uk<2-3>%]=<13+23-8>=14Uk2%=[UK<1-2>%+Uk<2-3>%-Uk<1-3>%]=<13+8-23>=-10Uk3%=[UK<1-3>%+Uk<2-3>%-Uk<1-2>%]=<23+8-13>=9XT2-1*=XT3-1*=×=×=0.0933XT2-2*=XT3-2*=×=0XT2-3*=XT3-3*=×=×=0.06〔2d1點發(fā)生三相短路〔220kv母線X3＊=XB+XL1＊=0.01+0.0378=0.0478X4＊=X″d<B>＊+XT1＊+XL2＊=0.6285+0.1167+0.01134=0.7565各等值電源對短路點的計算電抗為：XJS＊S1=X3*×=0.0478×=0.0478XJS＊S2=X4*×=0.7565×=2.667由查運算曲線I″＊S1=10由查運算曲線I″＊S2=0.36d1點總的次暫態(tài)短路電流為：I″=I″＊S1+I″＊S2=I″＊S1×+I″＊S2×=10×+0.36×=2.781〔KA得出：沖擊電流Ish=KshI″=×1.8×2.781=7.078〔KA由查運算曲線I″＊S12。0=2.7I″＊S14。0=2.5由查運算曲線I″＊S22。0=2.4I″＊S24。0=2.36I2.0=Is1+Is2=I″＊S12。0×+I″＊S22。0×=2.7×+2.4×=2.4852〔KAI4.0=Is1+Is2=I″＊S14。0×+I″＊S24。0×=2.5×+2.36×=2.4046〔KA〔3d2點發(fā)生三相短路〔110kv母線對等值電路進行化簡得：之后進行Y→△X5＊=〔XT2-1＊+XT2-2＊=〔0.0933+0=0.0467X6＊==0.0478+0.0467+=0.097X7＊==0.7565+0.0467+=1.5422計算電抗：XJS＊S1=X6*×=0.097×=0.097XJS＊S2=X7*×=1.5422×=5.436由查運算曲線得：I″＊S1=10由查運算曲線得：I″＊S2=0.184d2點的次暫態(tài)短路電流為：I″=I″＊S1+I″＊S2=I″＊S1×+I″＊S2×=10×+0.184×=5.297〔KA沖擊電流：Ish=KshI″=×1.8×5.297=13.48〔KA由查運算曲線I″＊S12。0=2.7I″＊S14。0=2.5由查運算曲線I″＊S22。0=0.184I″＊S24。0=0.184I2.0=Is1+Is2=I″＊S12。0×+I″＊S22。0×=2.7×+0.184×=1.632〔KAI4.0=Is1+Is2=I″＊S14。0×+I″＊S24。0×=2.5×+0.184×=1.532〔KA〔4d3點發(fā)生三相短路〔10kv母線對等值電路進行化簡得：之后進行Y→△X8＊=〔XT2-1＊+XT2-3＊=〔0.0933+0.06=0.1533X9＊==0.097+0.1533+=0.2599X10＊==1.5422+0.1533+=3.1328計算電抗為：XJS＊S1=X9*×=0.2599×=0.2599XJS＊S2=X10*×=3.1328×=11.04由查運算曲線得：I″＊S1=4.2由查運算曲線得：I″＊S2=0.09d3點的次暫態(tài)短路電流為：I″=I″＊S1+I″＊S2=I″＊S1×+I″＊S2×=4.2×+0.09×=24.58〔KA沖擊電流：Ish=KshI″=×1.8×24.58=62.56〔KA由查運算曲線I″＊S12。0=2.45I″＊S14。0=2.4由查運算曲線I″＊S22。0=0.09I″＊S24。0=0.09I2.0=Is1+Is2=I″＊S12。0×+I″＊S22。0×=2.45×+0.09×=14.965〔KAI4.0=Is1+Is2=I″＊S14。0×+I″＊S24。0×=2.4×+0.09×=14.68〔KA短路電流計算結果表短路點I″〔kvIsh〔kvI2.0〔kvI4.0〔kvd12.7817.0782.48522.4064d25.29713.481.6321.532d324.5862.5614.96514.68第六章設備的選擇和校驗6.1設備選擇的原則和規(guī)定導體和設備的選擇設計,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。6.1.1〔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?！?應力求技術先進和經(jīng)濟合理?！?選擇導體時應盡量減少品種。〔4應按當?shù)丨h(huán)境條件校核?！?擴建工程應盡量使新老電器型號一致?！?選用的新產(chǎn)品,均應有可靠的實驗數(shù)據(jù),并經(jīng)正式鑒定合格。6.1.21、技術條件選擇的高壓電器,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?！?長期工作條件a、電壓：選用的電器允許的最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓,即Umax>Ug,當額定電壓在220KV及以下時為1.15UN。額定電壓與設備最高電壓受電設備或系統(tǒng)額定電壓供電設備額定電壓設備最高電壓220kv230242110kv12112610kv10.511.5b、電流：選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig,即Ie≥Ig。由于高壓電器沒有明顯的過載能力,所以在選擇其額定電流時,應滿足各種方式下回路持續(xù)工作電流。c、機械負荷：所選電器端子的允許負荷,應大于電器引下線在正常運行和短路時的最大作用力?！?短路穩(wěn)定條件①檢驗的一般原則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,校驗的短路電流,一般取三相短路時的短路電流。②短路的熱穩(wěn)定條件：Itt2>QdtQdt—在計算時間tjs秒內,短路電流的熱效應〔KA2.SIt—t秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值〔KAT—設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間〔S③短路的動穩(wěn)定條件ｉch≤ｉdfIch≥Idfｉch—短路沖擊電流峰值〔KAｉdf—短路全電流有效值Ich—電器允許的極限通過電流峰值〔KAIdf—電器允許的極限通過電流有效值〔KA④絕緣水平在工作電壓和過電壓下,電氣的內、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平,應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時,應通過絕緣配合計算選用適當?shù)碾妷罕Ｗo設備。2、環(huán)境條件選擇導體時,應按照當?shù)丨h(huán)境條件校核。原始資料提供環(huán)境條件如下：年最高氣溫+38°C,最低氣溫-38°C,最高月平均溫度25°C,年平均溫度+106.2斷路器、隔離開關的選擇和校驗6.1、電壓：UN≥Ug<Ug為電網(wǎng)工作電壓>2、電流：IN≥Igmax3、開斷電流〔或開斷容量：Idt≤Ikd〔或Sdt≤SkdIdt—斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量Ikd—斷路器額定開斷電流Sdt—斷路器額定t秒的開斷容量Skd—斷路器額定開斷容量4、短路關合電流選擇：iNSC≥ich5、動穩(wěn)定校驗：imax>ich6、熱穩(wěn)定校驗：I2∞tdz≤It2t6.按照斷路器采用的滅弧介質和滅弧方式,一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。斷路器型式的選擇,除應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外,還應考慮便于施工調試和運行維護,并以技術經(jīng)濟比較后確定。6.1、種類和形式的選擇隔離開關按安裝地點的不同,可分為屋內和屋外式,按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。其型式的選擇應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合經(jīng)濟比較。2、額定電壓選擇：Ug≤UN3、額定電流選擇：Ig≤IN4、動穩(wěn)定校驗：ich≤imax5、熱穩(wěn)定校驗：I2∞tdz≤It2t6.2.4斷路器、1、電壓選擇：220kv側：Ug=1.1Ue=230kv110kv側：Ug=1.1Ue=121kv10kv側：Ug=1.1Ue=10.5kv2、電流選擇：由于高壓斷路器沒有連續(xù)過流的能力,在選擇其額定電流時,應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。〔1220kv側①按額定電壓選：UN≥UNSUNS=220kv所以UN=220kv②按長期工作電流選擇：IN≥Imax220kv進線：Imax=1.05×=1.05×=826.7〔A主變側：Imax=1.05×=1.05×=413.3〔A母聯(lián)分段開關：Imax===559〔A為了盡量減少同類設備的不同型號給日常運行、檢修及試驗帶來不便,因此220kv系統(tǒng)將選擇同類型的220kv斷路器、隔離開關。③額定開斷能力選：INbr≥I″d1=2.781〔KA根據(jù)上述要求,查《電力設備實用手冊》可選斷路器和隔離開關型號如下：名稱型號UN〔kvIN〔KA額定開斷電流〔KA動穩(wěn)定電流〔KA熱穩(wěn)定電流〔KA固定分閘時間斷路器LW7-220220125050100〔峰值40〔3S0.025隔離開關GW4-22022012508031.5〔4S④熱穩(wěn)定校驗：取tk=4〔s2〔s及4〔s的短路電流值如下：I″=2.781〔KAI2.0=2.4852〔KAI4.0=2.4046〔KAIsh=7.078〔KA由于tk>1s不計非周期熱效應。短路電流的熱效應QK等于周期分量熱效應Qp,即：QK===25[<KA2.S]斷路器：Qp==402×3＝4800[<KA2.S]>QK隔離開關：Qp==31.52×3＝3969[<KA2.S]>QK因此滿足熱穩(wěn)定校驗⑤動穩(wěn)定校驗：斷路器：Ip=100〔KA>ish隔離開關：Ip=80〔KA>ish因此動穩(wěn)定校驗合格⑥經(jīng)校驗設備的技術參數(shù)如下：名稱型號LW7-220GW4-220計算數(shù)據(jù)額定電壓〔KV220220220額定電流〔A12501250826.7額定開斷電流〔KA50I″d1=2.781動穩(wěn)定電流〔KA10080ish=7.078熱穩(wěn)定電流〔KA40〔3S31.5〔4S熱脈沖QP〔KA2S4800396925〔2110kv側①按額定電壓選：UN≥UNSUNS=110kv所以UN=110kv②按長期工作電流選擇：IN≥Imax主變側110kv：Imax=1.05×=1.05×=826.6〔A110kv母聯(lián)分段開關：Imax===1106.7〔A110kv出線最大負荷：Imax===308〔A為了盡量減少同類設備的不同型號給日常運行、檢修及試驗帶來不便,因此110kv系統(tǒng)中的斷路器和隔離開關選擇為同一類型。③按額定開端能力選：INbr≥I″d2=5.297〔KA根據(jù)上述要求,查《電力設備實用手冊》可選斷路器和隔離開關型號如下：名稱型號UN〔kvIN〔KA額定開斷電流〔KA動穩(wěn)定電流〔KA熱穩(wěn)定電流〔KA固定分閘時間斷路器LW6-110110125050100〔峰值40〔3S0.025隔離開關GW4-11011012508031.5〔4S④熱穩(wěn)定校驗：取tk=4〔s2〔s及4〔s的短路電流值如下：I″=5.297〔KAI2.0=1.632〔KAI4.0=1.532〔KAIsh=13.48〔KA由于tk>1s不計非周期熱效應。短路電流的熱效應QK等于周期分量熱效應Qp,即：QK===19[<KA2.S]斷路器：Qp==402×3＝4800[<KA2.S]>QK隔離開關：Qp==31.52×3＝3969[<KA2.S]>QK因此滿足熱穩(wěn)定校驗⑤動穩(wěn)定校驗：斷路器：Ip=100〔KA>ish隔離開關：Ip=80〔KA>ish因此動穩(wěn)定校驗合格⑥經(jīng)校驗設備的技術參數(shù)如下：名稱型號LW7-110GW4-110計算數(shù)據(jù)額定電壓〔KV110110110額定電流〔A12501250864.5額定開斷電流〔KA50I″d2=5.297動穩(wěn)定電流〔KA10080Ish=13.48熱穩(wěn)定電流〔KA40〔3S31.5〔4S熱脈沖QP〔KA2S4800396919〔310kv側①按額定電壓選：UN≥UNSUNS=10kv所以UN=10kv②按長期工作電流選擇：IN≥Imax主變側10kv：Imax=1.05×=1.05×=9093.5〔A由此可見,若按主變10kv側容量來選,數(shù)據(jù)結果較大,選不到合適的設備。因此10kv側按最大負荷來選。Imax=1.05×=1.05×=3443.4〔A10kv母線分段開關：Imax===2295.6〔A10kv出線最大負荷：：Imax===656〔A為了盡量減少同類設備的不同型號給日常運行、檢修及試驗帶來不便,因此110kv系統(tǒng)中的斷路器和隔離開關選擇為同一類型。③按額定開端能力選：INbr≥I″d2=24.58〔KA根據(jù)上述要求,查《電力設備實用手冊》可選斷路器和隔離開關型號如下：名稱型號UN〔kvIN〔KA額定開斷電流〔KA動穩(wěn)定電流〔KA熱穩(wěn)定電流〔KA固定分閘時間斷路器ZN12-10/200010200050125〔峰值50〔3S0.06隔離開關GW2-10T/300010300016075〔5S④熱穩(wěn)定校驗：取tk=4〔s2〔s及4〔s的短路電流值如下：I″=24.58〔KAI2.0=14.965〔KAI4.0=14.68〔KAIsh=62.56〔KA由于tk>1s不計非周期熱效應。短路電流的熱效應QK等于周期分量熱效應Qp,即：QK===1019.7[<KA2.S]斷路器：Qp==502×3＝7500[<KA2.S]>QK隔離開關：Qp==752×5＝28125[<KA2.S]>QK因此滿足熱穩(wěn)定校驗⑤動穩(wěn)定校驗：斷路器：Ip=125〔KA>ish隔離開關：Ip=160〔KA>ish因此動穩(wěn)定校驗合格⑥經(jīng)校驗設備的技術參數(shù)如下：名稱型號LW7-10GW4-10計算數(shù)據(jù)額定電壓〔KV101010額定電流〔A200030003443.4額定開斷電流〔KA50I″d2=24.58動穩(wěn)定電流〔KA10080Ish=62.56熱穩(wěn)定電流〔KA50〔3S75〔5S熱脈沖QP〔KA2S7500281251019.76.3裸導體選擇6.3．1概述裸導體一般按下列各項選擇和校驗：①導體材料、類型和敷設方法；②導體截面；電暈；④熱穩(wěn)定；⑤動穩(wěn)定；⑥共振頻率。6.3.2導體常用導體材料有銅、鋁和鋁和金。銅的電阻率低,機械強度大,抗腐蝕性強,是很好的母線材料。其缺點：銅在工業(yè)上有很多重要用途,而且儲量不多,價值較貴,因此銅母線只用在空氣中含腐蝕性氣體〔如靠近海岸或化工廠的屋外配電裝置中。鋁的電阻率為銅的1.7～2倍,重度只有銅的30%,而且儲藏量多,價格也低,因此,在屋內和屋外配電裝置中都廣泛采用鋁母線。其缺點：當鋁與銅或其它金屬連接時,由于鋁在常溫下迅速氧化,生成一層氧化鋁薄膜,它的電阻很大〔電阻率達1010歐·米,而且不容易清除。同時銅鋁之間有相位差,使鋁受到嚴重腐蝕,接觸電阻更大,造成運行中溫度增高,高溫下腐蝕更會加快,這樣的惡性循環(huán)致使接觸處溫度更高。鋼的電阻率為銅的6～8倍,用于交流時,還有很大的磁滯損耗和渦流損耗,它的優(yōu)點三機械強度大和價廉。因此,鋼母線只適用于高壓、小容量電路[如電壓互感器、小容量廠〔所用變壓器的高壓側],工作電流不大于300～400安的低壓電路以及直流電路中。常用的硬導體截面有矩形、槽形、管形。回路正常工作電流在4000A及以下時,一般選用矩形導體。在4000-8000A時,一般選用槽形導體。對于容量為2000MW及以上的發(fā)電機引出線和廠用電源、電壓互感器等分支線,應采用全連式分相封閉母線。容量200-500MW發(fā)電機的封閉母線,一般采用定性產(chǎn)品。110kv及以上高壓配電裝置,一般采用軟導線〔鋼芯鋁絞線。〔一220kv母線選擇〔1按導體長期發(fā)熱允許工作電流選擇KIal≥ImaxImax=1.05×=1.05×=826.7〔A式中K—與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系數(shù)Ial—在額定環(huán)境溫度θ0=+25oC時導體允許電流,AImax—導體所在回路中的最大持續(xù)工作電流,A修正溫度系數(shù)為：K===0.89選擇LBGLJ/II630/55型厚鋁層鋁包鋼芯鋁絞線,長期允許載流量為1016〔AIal38°C=KθIal20°C=0.89×1016=904.24∴220kv母線可選LBGLJ/II630/55型厚鋁層鋁包鋼芯鋁絞線,能滿足要求。〔2電暈電壓校驗查《電力工程電氣設計手冊》得知,所選導體型號可不進行電暈電壓校驗?！?熱穩(wěn)定校驗短路熱穩(wěn)定決定的導體最小截面為SminSmin===57.5〔mm2而所選導體截面630mm2>Smin,能滿足熱穩(wěn)定校驗?！?動穩(wěn)定校驗軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗?！捕?10kv母線選擇〔1按導體長期發(fā)熱允許工作電流選擇KIal≥ImaxImax=1.05×=1.05×=826.6修正溫度系數(shù)為：K===0.89選擇LBGLJ/II630/55型厚鋁層鋁包鋼芯鋁絞線,長期允許載流量為1016〔AIal38°C=KθIal20°C=0.89×1016=904.24∴110kv母線可選LBGLJ/II630/55型厚鋁層鋁包鋼芯鋁絞線,能滿足要求。〔2電暈電壓校驗查《電力工程電氣設計手冊》得知,所選導體型號可不進行電暈電壓校驗。〔3熱穩(wěn)定校驗短路熱穩(wěn)定決定的導體最小截面為SminSmin===50.12〔mm2而所選導體截面630mm2>Smin,能滿足熱穩(wěn)定校驗。〔4動穩(wěn)定校驗軟導體不必進行動穩(wěn)定校驗?！踩?0kv母線選擇〔1按導體長期發(fā)熱允許工作電流選擇KIal≥ImaxImax=1.05×=1.05×=1732〔A選擇單條125×10矩形鋁導體〔平放,長期允許載流量為2063〔AIal38°C=KθIal20°C=0.89×1016=904.24∴110kv母線可選單條125×10矩形鋁導體〔平放,能滿足要求。〔2電暈電壓校驗查《電力工程電氣設計手冊》得知,所選導體型號可不進行電暈電壓校驗。〔3熱穩(wěn)定校驗短路熱穩(wěn)定決定的導體最小截面Smin為：Smin===367〔mm2而所選導體截面125×10=1250mm2>Smin,〔4按短路動穩(wěn)定校驗對單條矩形導體而言,導體最大相間應力δph應小于導體材料允許應力δal,即δph<δal。導體材料允許應力δal：硬鋁7×106Pa。選單條125×10矩形鋁導體〔平放,母線垂直布置,絕緣子跨距L=1.2m,相間距a=0.75m,兩端固定跨距時取頻率系數(shù)Nf=3.56,鋁導體材料的彈性模量E=7×1010Pa。鋁的密度為ρAl=2710kg/m3,那么單位鋁導體的質量為：m=h×b×ρAl=0.125×0.01×2710=3.39〔kg導體截面慣性距J=bh3/12=0.01×0.1253/12=1.63×10-6〔m4導體自振頻率：f===454〔Hz>155〔Hz∴動穩(wěn)定應力系數(shù)β≈1單位長度導體上所受相間電動力為：==1.73×10-7〔60.4×1032/0.75=841.5〔N/cm2導體的截面系數(shù)W,在三相系統(tǒng)平行布置時,對于長邊為h,短邊為b的矩形導體,當長邊呈水平布置,每相為單條時,W取值為bh2/6,那么===〔m3母線相間應力===4.66×106=〔Pa<δal=7×106〔Pa可見,選單條125×10矩形鋁導體〔平放,能滿足動穩(wěn)定校驗。6.4互感器的選擇和校驗6.4.11為滿足測量、保護、自動裝置的同期點選擇要求,凡裝斷路器回路以及變壓器出口均應安裝電流互感器。中性點直接接地的三相電網(wǎng),電流互感器按三相配置,中性點非直接接地的電網(wǎng),電流互感器按兩相配置,變壓器回路按三相配置。為防止支持式電流互感器套管閃絡,而造成的母線故障,電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器內側。2當電流互感器用于測量時,其一次側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狀態(tài),并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹甘尽６晤~定電流選用5A。電流互感器的準確級必須大于等于所接儀表和繼電保護要求的準確級,當所接儀表有不同的準確級時,應按相應最高級來確定電流互感器的準確〔一220kv1、220kv進線電流互感器1額定電壓：UN=220kv2額定電流：IN1≥Imax=826.6〔A3準確級：由于回路中接有計費電流表,故選用0.5級按上述要求查《電力設備實用手冊》,220kv進線電流互感器選為：LB—220電流比為1000/5〔A。2、主變220kv側和220kv母聯(lián)斷路器電流互感器1額定電壓：UN=220kv2額定電流：IN1≥Imax=413.3〔A3準確級：由于回路中接有計費電流表,故選用0.5級按上述要求查《電力設備實用手冊》,主變220kv側和220kv母聯(lián)斷路器電流互感器選為：LB—220電流比為600/5〔A。〔二110kv1、110kv出線電流互感器1額定電壓：UN=110kv2額定電流：IN1≥Imax=308〔A3準確級：由于回路中接有計費電流表,故選用0.5級按上述要求查《電力設備實用手冊》,110kv出線電流互感器選為：LCWD—110電流比為400/5〔A?！膊捎猛耆切谓泳€法2、主變110kv側110kv分段出線回路電流互感器1額定電壓：UN=110kv2額定電流：IN1≥Imax=1106.7〔A3準確級：由于回路中接有計費電流表,故選用0.5級按上述要求查《電力設備實用手冊》,110kv出線電流互感器選為：LCB—110電流比為50～1200/5〔A?！膊捎猛耆切谓泳€法〔三10kv1、10kv出線電流互感器1額定電壓：UN=10kv2額定電流：IN1≥Imax=456〔A3準確級：由于回路中接有計費電流表,故選用0.5級按上述要求查《電力設備實用手冊》,110kv出線電流互感器選為：LB—10電流比為600/5〔A?！膊捎猛耆切谓泳€法2、主變10kv側10kv分段出線回路電流互感器1額定電壓：UN=10kv2額定電流：IN1≥Imax=3443.4〔A3準確級：由于回路中接有計費電流表,故選用0.5級按上述要求查《電力設備實用手冊》,110kv出線電流互感器選為：LMZ1—10電流比為4000～5000/5〔A?！膊捎猛耆切谓泳€法6.1、220kv母線電壓互感器220kv母線為單母線分段,每段各裝設一組電壓互感器。查《發(fā)電廠電氣部分》附表9選型如下：型號額定電壓〔kv一次繞組額定容量最大容量〔V·A一次繞組二次繞組輔助繞組〔V·A1級JCC2—220220/0.1/0.15002000J：電壓互感器C：串級式C：瓷絕緣2、110kv母線電壓互感器110kv母線為雙母線,每段母線各裝設一組電壓互感器。查《發(fā)電廠電氣部分》附表9選型如下：型號額定電壓〔kv一次繞組額定容量最大容量〔V·A一次繞組二次繞組輔助繞組〔V·A1級JCC2—110110/0.1/0.15002000J：電壓互感器C：串級式C：瓷絕緣3、10kv母線電壓互感器10kv母線為雙母線,每段母線各裝設一組電壓互感器。1一次電壓：1.1UWN≥UN1≥0.9UWN故UN1=10kv2二次電壓：主二次繞組線電壓為100kv附加二次繞組為100/3v3準確度等級：由于回路中接有計費電能表,故選用0.5級查《發(fā)電廠電氣部分》附表9選型如下：型號額定電壓〔kv一次繞組額定容量最大容量〔V·A一次繞組二次繞組輔助繞組〔V·A0.5級JSJW—10100.10.1/3120960JSJW—10型為三相五柱式電壓互感器,三相容量為120V·A,接線為YN,yn.d0。J：電壓互感器S：三相J：油浸式W：五柱三繞組6.5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,多用來保護電壓互感器。對于保護電壓互感器的高壓熔斷器,只需按額定電壓〔UN1≥UNS及額定容量兩項來選擇。1110kv及以上電壓等級PT只經(jīng)隔離開關與電網(wǎng)連接235kv及以下電壓等級PT經(jīng)隔離開關與高壓熔斷器介入電網(wǎng)。熔斷器的作用是為了防止PT過載或斷路,保護PT不至損壞。6.6配電裝置的布置配電裝置是指發(fā)電廠、變電所中所有開關設備、保護設備、測量設備、母線以及必要的輔助設備組成的裝置。它集電力、結構、土建等技術與一體的裝置。其作用是接受和分配電能,發(fā)生故障時通過自動或手動操作迅速切除故障,恢復正常運行。配電裝置以電氣接線為主要依據(jù),是實現(xiàn)電氣主接線的重要裝置,涉及到高壓絕緣技術、裝置的操作與維護、檢修、安全等問題。1、配電裝置的分類配電裝置按安裝地點的不同分為屋內式和無外式,按組裝方式不同分類為裝配式和成套式。35kv及以下配電裝置采用屋外式,110kv及以上配電裝置采用屋外式。2、220kv和110kv屋外配電裝置方案的選擇根據(jù)母線和電氣設備布置的相對高度,屋外配電裝置一般為普通中型、半高型和高型三種方案,下面對三種方案進行全面的分析比較：〔1中型配電裝置是將所有設備都裝在同一水平面內,帶電部位對地面保持必要的高度,人可在地面安全活動。其優(yōu)點是布置比較清晰,不易誤操作,運行可靠,施工和檢修都比較方便,構架高度較低,抗震性好,造價低,缺點是占地面積大?！?半高型配電裝置是將母線及母線隔離開關抬高,將斷路器、電流互感器等電氣設備布置在母線下面。其優(yōu)點是緊湊清晰,占地面積少,鋼材損耗較少,且運行檢修條件有所改善?！?高型是將一組母線和另一組母線重疊布置,母線下無電氣設備,其斷路器為雙列布置,兩個回路共用一個間隔。其優(yōu)點是占地面積小,母線、絕緣子串和控制電纜的用量也少,缺點是鋼材損耗大,土建投資大,檢修條件較差。因此220kv采用屋外中型、110kv采用屋外半高型。第七章避雷器的選擇7.1避雷器的型式選擇避雷器型式時,應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點,宜按下表選擇。閥型避雷器的應用范圍型號型式應用范圍FS配電用普通閥型10kv及以下的配電系統(tǒng),電纜終端盒FZ電站用普通閥型2-220kv發(fā)電廠、變電所的配置FCZ電站用磁吹閥型1、330kv及需要限制操作過電壓的220kv及以下配電裝置2、降低絕緣的配電裝置3、布置場所特別狹窄或高雷烈度地震區(qū)4、某些變壓器的中性點FCD旋轉電機用磁吹閥型用于旋轉電機,屋內7.2避雷器參數(shù)〔1額定電壓：避雷器的額定電壓應與系統(tǒng)的額定電壓一致〔2滅弧電壓：按照使用情況,校驗避雷器安裝地點可能出現(xiàn)的最大導線對地電壓,是否等于或小于避雷器的最大容許電壓〔滅弧電壓。在中性點非直接接地的電網(wǎng)中應不低于設備最高運行線電壓。在中性點直接接地的電網(wǎng)中應取設備最高運行線電壓的80%。〔3工頻放電電壓：在中性點絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中,工頻放電電壓一般應大于最大運行相電壓的3.5倍。在中性點直接接地的電網(wǎng),工頻放電電壓應大于最大運行相電壓的3倍。工頻放電電壓大于滅弧電壓的1.8倍。〔4沖擊放電電壓和殘壓：一般國產(chǎn)閥型避雷器的保護特性與各種電氣的絕緣均可配合,故此項校驗從略。7.3避雷器選擇〔110kv側初選FZ-10〔普通閥式避雷器Uby=12.7kvUbe=10kvUNS=10kvUxg=10/=5.77kv<UbyUg=×10/=10≤Ube符合要求〔2110kv側初選FCZ2-110JN〔磁吹閥式避雷器Uby=100kvUbe=110kvUNS=110kvUxg=110/=63.5kv<UbyUg=1.5×110/=95.26<Ube符合要求〔3220kv側初選FCZ2-110JN〔磁吹閥式避雷器Uby=200kvUbe=220kvUNS=220kvUxg=220/=127kv<UbyUg=1.5×220/=190.5<Ube符合要求避雷器選擇如下：10kv側：FZ-10〔普通閥式避