电厂课程设计220kv变电所电气一次部分初步设计.doc

.目 录绪论原始材料 1 第一篇 设计说明书4第1章 电气主接线选择5 1.1 电气主接线5 1.1.1 电气主接线的意义与要求5 1.1.2 220 kv部分电气主接线方式选择 5 1.1.3 110 kv部分电气主接线方式选择 7 1.1.4 10 kv部分电气主接线方式选择 8 1.2 所用电接线9 第2章 负荷计算及变压器的选择 10 2.1负荷的计算102.2主变压器台数的选择及容量的选择10 2.3所用变台数及容量的选择 12 2.3.1所用变压器台数的选择 12 2.3.2所用变容量的选择12 第3章 最大负荷电流及短路电流计算结果 133.1各支路最大负荷电流 133.2短路计算点的选择及计算结果表 14第4章 主要电气设备的选择16 4.1概述16 4.2技术条件 164.2.1按正常工作条件选择导体和电气设备 164.3断路器的选择 17 4.4隔离开关的选择 194.5互感器的选择 20 4.5.1 概述20 4.6 母线的选择234.7 母线及电缆截面的选择 24第二篇 设计计算书 25第5章 短路电流计算书26 5.1各元件阻抗计算 26 5.1.1 各元件阻抗计算 26 5.1.2 计算各线路电抗265.1.3计算变压器各绕组电抗 275.2各短路点短路计算 285.2.1220kv母线（d1点）短路 285.2.2110kv母线（d2点）短路 305.2.310kv母线（d3点）短路 31第6章 电气设备选择计算 336.1断路器及隔离开关选择计算 336.1.1220kv侧变压器断路器及隔离开关选择计算 336.1.2110kv侧变压器断路器及隔离开关选择计算 346.1.3 10kv侧变压器断路器及隔离开关选择计算35 6.1.4220kv侧系统进线断路器及隔离开关选择计算36 6.1.5 220kv侧母联断路器和分段断路器及隔离开关选择计算37 6.1.6110kv侧负荷断路器及隔离开关选择计算 38 6.2母线选择计算 396.2.1220kv侧母线的选择 406.2.2110kv侧母线的选择 416.2.310kv侧母线接线选择 42第7章 课程设计心得体会 43. 发电厂变电所课程设计任务书(1)设计题目：220kv变电所电气一次部分初步设计设计内容：根据所给定的设计资料，设计一个220kv变电所的电气一次部分，包括：1. 确定电气主接线；2. 确定主变压器的台数、容量和型式；3. 确定所用电接线、所用变压器的台数、容量和型式；4. 确定各电压级的配电装置型式；5. 确定电压互感器和电流互感器的配置；6. 选择各电压级各主要电气设备。设计要求：1. 编写技术设计说明书，包括：a) 主接线和所用电接线设计；b) 负荷计算说明及主变压器和所用变压器的台数、容量和型式的确定；c) 各回路最大持续工作电流及有关短路电流计算说明和计算结果表；d) 主要电气设备选择说明及结果表。2. 编写技术设计计算书，包括：a) 负荷计算及变压器容量选择；b) 短路电流计算；c) 主要电气设备选择计算。3. 绘制图纸，包括：电气主接线简图参考资料：1. 发电厂电气部分 熊信银2. 发电厂变电所课程设计指导书3. 发电厂变电所电气接线和布置4. 电力工程设计手册（1、3册）5. 电力工程电气设计手册 （电气一次部分）6. 电力工程电气设备手册 （电气一次部分）一、设计题目：220kv变电所电气一次部分初步设计二、设计资料：1）建所目的 由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座220kv变电所，向该地区用110kv和10kv两个电压等级供电。2）拟建变电所概况系统与线路参数表系统1系统2线路参数s1(mva)xc1s2(mva)xc2l1(km)l2(km)l3(km)第1组2100.401800.44605070第2组1950.381650.40407055第3组2200.451780.42506068第4组2150.441560.415565503）地区自然条件 年最高气温 40 年最低气温 5 年平均气温 18 4）出线方向 220kv 向北 110kv 向西10kv 向东南三、负荷资料1）220kv线路 3 回，另预留 1 回备用。架空线路型号选用lgjq-300。2）110kv线路8回，其中2回留作备用。架空。 110kv线路负荷资料名称最大负荷（mw）cos回路数1、2组3、4组a厂4036092b厂3638092a变电所2426091b变电所2829091c变电所26300851d变电所25240851注：上表中各负荷间的同时系数为09。3）10kv线路12回，另有2回备用。架空。10kv线路负荷资料名称最大负荷（mw）cos回路数a厂4.20.851b厂3.30.851c厂3.50.851d厂3.20.851e厂3.40.851f厂5.40.852g厂2.60.851a变电所30.91b变电所30.91c变电所30.91d变电所30.91注：上表中各负荷间的同时系数为0.85。4）110kv各负荷与10kv 各负荷间的同时系数为09。5）所用电负荷统计名称容量(kw)备注主变风扇2660.15连续、经常主充硅20连续、不经常浮充硅14连续、经常蓄电池通风1.4连续、不经常蓄电池排风1.7连续、不经常锅炉房水泵1.7连续、经常空压机222短时、经常载波室1.7连续、经常220 kv配电装置电源20短时、不经常110 kv配电装置电源20短时、不经常220 kv qf冬天加热1连续110 kv qf冬天加热1连续室外配电装置照明20连续室内照明10连续 第一篇 设计说明书第一章 电气主接线选择1.1 电气主接线1.1.1 电气主接线的意义和要求电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，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发电厂、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、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。 电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。因此设计的主接线必须满足如下要求：(1) 满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求；(2) 接线简单、清晰，操作简便；(3) 必要的运行灵活性和检修方便；(4) 投资少，运行费用低；(5) 具有扩建的可能性。1.1.2 220kv部分的接线方式选择220kv部分的接线方式，拟选择如下一些接线方式：(1) 双母线（如图1.1）：双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。它的特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10kv配电装置；35-60kv出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110kv-220kv出线为4回及以上时。图1.1 双母线接线方式(2)双母线分段（如图1.2）：用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为wi段和wii段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。图1.2双母线分段接线(3) 双母线带专用旁路(如图1.3)：用旁路断路器代替检修中的回路工作，使该回路不致停电。图1.3双母线带旁母接线所以，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，220kv部分的母线接线方式还是选择双母线分段接线方式。1.1.3 110kv部分接线方式的选择110kv部分的接线方式，拟选择如下一些接线方式： (1) 双母线(如图1.4)；图1.4双母线接线(2) 双母线分段(如图1.5)；图1.5双母线分段接线(3) 双母线带专用旁路(如图1.6)。图1.6双母线带专用旁路由于110kv的出线回路有8回预留2回，共有10回线路，对用电可靠性要求比较高，综合了可靠性，灵活性和经济性三方面来看，所以决定采用双母线带专用旁路接线方式。1.1.4 10kv部分接线方式选择（1） 单母线(如图1.7)； 图1.7 单母线接线 图1.8单母线分段接线（2） 单母线分段(如图1.8)；因单母线不能保证用户用电的可靠性，为减少母线故障而造成的停电范围，所以采用单母线分段接线。1.2所用电接线1 所用电压等级的确定： 因为所用负荷中最大负荷最大负荷为20kw，小于100kw。所以只需380v电压等级就足够了。2 所用电的引接： 根据所用电压的等级的确定，从10kv母线上分段引接。3 所用电接线形式采用单母线分段接线，可以使重要负荷及所用电的供电从不同的母线分段取得。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。如图1.9所示。图 1.9 单母线分段第2章 负荷计算及变压器的选择2.1 负荷的计算1 主变负荷的计算110kv用户负荷计算:10kv用户负荷计算： 所用电负荷计算：2.2 主变压器台数的选择及容量的选择1 主变压器的台数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%-80%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。2 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，510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75%全部负荷来选择。所有负荷计算:考虑到线路上还是有线损，这里我取6%，那么实际变压器的容量是至少要=197.1537/（1-0.06）=209.73797mva初期装两台变压器： 两台同时运行时：单台运行时：考虑将来的负荷可能会超出本来的预算，为了有所发展的余地，选择的主变压器的容量为180mva3 变压器型式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，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。综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下：型号为180000/220型 180000/180000/180000额定电压：24222.5%/121/10.5kv。阻抗电压：z=25.4，z=15.5，z=7.92。2.3 所用变台数及容量的选择2.3.1 所用变压器台数的选择： 根据主接线的接线方式，适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台所用变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担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。2.3.2 所用变容量的选择：该变电所为中型变电所，且i、ii类负荷所占比重为57.1%，因此应装设两台站用变压器，分别接在变电所低压母线的不同分段上。所用总负荷为135.465kva,通过两台站用变压器来传送。1 所用变压器负荷计算p=0.15*66+16+15+1.5+2+1*0.5+2*20+4+4+15+8=116.4kw2 所用变压器容量选择k=0.85*(0.15*66+16+15+2+2+20*2+2+18+18)+4+4+15+8=135.465kva 由此可得单台所变最小容量为135.465kva，因此所选变压器容量应大于135.465kva。综上所述：选择型号为s9-160/10,容量为160kva的双绕组变压器，变压器具体参数如下：型号：s9-160/10额定电压（kv）：高压：105% 低压：0.4kv联接组标号：y,yn0空载损耗：0.42kw短路损耗：2.10kw空载电流（%）：1.7阻抗电压（%）：4采用两台变压器分别接在10kv电压母线不同分段上第3章 最大负荷电流及短路电流计算结果3.1各支路最大负荷电流（1）110kv侧（2）10kv侧（3） 站用负荷电流3.2短路计算点的选择及计算结果表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）发生短路的情况。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。1. 短路计算的目的及假设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。2. 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。3. 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。4. 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，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：sj = 100mva基准电压：vg（kv） 10.5 115 2304.2.5、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：id* = 有名值：idi = id*ij5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：s = vji短路电流冲击值：icj = 2.55i6）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4章 主要电气设备的选择4.1 概述导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，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；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。4.2技术条件4.2.1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 vymaxvgmax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一般不超过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 0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igmax由于变压器在电压降低5%时，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q 0不等时，其长期允许电流iy q可按下式修正iy q = iy = kiy基中k 修正系数q y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。= 40，裸导体的额定环境温度为+25。4.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 qdqr 满足热稳定条件为 ir2tdzir2tqd 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ir t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： ichidf ichidfich 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） 4.3断路器的选择（1）按额定电压选择断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即uzdug（2）按额定电流选择断路器的额定电流应不小于回路的持续工作电流，即ieig。（3）按配电装置种类选择装置的种类系指断路器安装的场所。装设在屋内的应选屋内型，装设在屋外的，应选屋外型。（4）按构造型式选择在相同技术参数的条件下，有各种型式的短路器，如多油断路器、少油断路器、空气断路器、sf6断路器等。要根据配电装置的工作条件和要求，结合各断路器的特点来选用。a、少油断路器的特点是油量少，重量轻，不用采取特殊的防火防爆措施。 其尺寸小、占地面积小，造价低。因此，凡是在技术上能满足要求的场合应优先采用。但少油断路器由于油量少，在低温下易于凝冻，故不适宜严寒地区低温下运行，也不适于多次重合的场合。b、空气断路器的特点是无油不会起火，而且其动作速度快，断路时间短，断流容量大，适用于多次重合的场合。但是，其结构复杂，附有一套压缩空气装置，价格高。因此，只在要求动作速度快，多次重合的情况下，才选用空气断路器。c、sf6断路器的特点灭弧性能好，端流容量大，检修期长，结构紧凑，占地面积小，有益于变电所小型化。但是设备价格高，在封闭不好的情况下，在断路器周围环境中易于沉积气体，并需进行充气。（5）按断流容量选择按切断电流断路容量或根据切断能力来选择断路器时，在给定电网电压下，必须满足下述条件（6）动稳定校验所谓动稳定校验系指在冲击电流作用下，断路器的载流部分多产生的电动力是否能导致断路器的损坏。为防止这种破坏，断路器极限电流必须大于三相短路时通过断路器的冲击电流，即ishidf（7）热稳定校验所谓热稳定校验系指稳态短路电流在假想时间内通过断路器时，其各部分的发热量不会超过规定的最大允许温度，即本方案220kv全部选用断路器，110kv全部选用少油断路器。查表后选择结果：表4.1断路器选择结果设备所在线路断路器型号220kv侧系统进线lw1-220变压器220kv侧lw1-220变压器110kv侧sw4-110/1000续表4.1变压器10kv侧sn5-20g /7000110kv母线出线sw4-110/1000220 kv侧母联、分段处lw1-220110kv侧母联、分段处sw4-110/100010kv侧分段处sn5-20g /70004.4隔离开关的选择隔离开关的主要用途：(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。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。隔离开关选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。隔离开关选择和校验原则是：a、uzdug；b、ieig；c、 ；d、ichidf本方案选择的隔离开关型号为：表4.2隔离开关选择结果设备所在线路隔离开关型号220kv侧系统进线gw6-2200 /1000-50220kv侧电厂进线gw6-2200 /1000-50变压器220kv侧gw6-2200 /1000-50变压器110kv侧gw4-110d（d）变压器10kv侧gn10-10t/7000-200110kv母线出线gw4-110d（d）220 kv侧母联、分段处gw6-2200 /1000-50110kv侧母联、分段处gw4-110d（d）10kv侧分段处gn10-10t/7000-2004.5互感器的选择4.5.1 概述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。1.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。2.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。3.互感器的配置：1）为满足测量和保护装置的需要，在变压器、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。4.电流互感器的选择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i1与-i2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。5.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se2。即：se2 s2 = ie22z2f z2f = vy + vj + vd + vc（） vy 测量仪表电流线圈电阻 vj 继电器电阻 vd 连接导线电阻 vc 接触电阻一般取0.16.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：vevew ie1igmax，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ve ie1 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7.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）来选择。8.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ie1的倍数kr来表示，即：（kr ie1）2 i2tdz（或qd）9.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（ie1）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：ie1kdicj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：fy0.51.73icy210-7n对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如lmc型）可按下式校验fy1.73iy2 10 -7n在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：sm2 4.6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：1.1ve1v10.9ve13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/ yo/110j500j单相式100/100360单相式100/100/3315三相五柱式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。220kv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），se2应不小于互感器的二次负荷s2，即：se2s2s2 = po、qo 仪表的有功功率和无功功率4.7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况按下列条件选择和校验（1）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。（2）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。（3）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。4.8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流选择外，其余导体截面，一般按经济电流密度选择。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：igmaxkiy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经济电流密度（j），导体的经济截面可由下式：s = j取0.9a/mm2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。ssmm = （mm2）c 热稳定系数 取i 稳态短路电流（ka）tdz 短路等值时间s动稳定校验：动稳定必须满足下列条件即：maxyy 母线材料的允许应力（硬铅y为69106p硬铜137106pa，铜为157106pa）提供电源，以获得较高的可靠性。第二篇 设计计算书 第5章 短路电流计算书5.1 各元件阻抗计算图5.1系统等值电路5.1.1计算各线路阻抗基准值： 线路阻抗：线路阻抗标么值为：5.1.2变压器阻抗计算：变压器各绕组等值电抗：变压器各绕组等值电抗标么值：两变压器并联电抗标么值： 图5.2变压器并联等值电路5.2 短路电流计算5.2.1 220kv母线短路电流计算：220kv侧y等值电路如图5.3： 图5.3 220kv侧等值电路 220kv侧y等值电路如图5.4图5.4 220kv侧等值电路由此可得转移阻抗为： 可得220kv各侧短路电流为：t=0s时：查运算曲线表可得：t=2s时查运算曲线表可得：t=4s时5.2.2 110kv母线短路电流计算：110kv等效电路如图5.5图5.5 110kv短路等效电路图图5.6 110kv侧短路等值变换电路图由此可得转移阻抗为：可得110kv母线短路时的短路电流为：查运算曲线表可得：t=2s，t=4s与t=0s相同5.2.3 10kv侧母线短路电流计算：图5.7 10kv侧短路时等值电路图 经等效变换后电路如图5.8图5.8 10kv侧短路时等值变换电路图 由此可得转移阻抗为： 各侧短路电流为：查运算曲线表可得：t=2s，t=4s与t=0s相同 第六章 电气设备的选择与计算6.1断路器及隔离开关选择 6.1.1变压器220kv侧断路器及隔离开关选择：（1）工作电压：=1.05=1.05220=231（2） 最大持续工作电流： （3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：231（2）按工作电流选择，有：496k（3）按开断电流选择，有：1.098（4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有：（6）按动稳定校验，有：=2.95033表6.1 变压器220kv侧断路器、隔离开关选择表：名称计算数据lw12-220高压断路器gw6-2200 /1000-50隔离开关额定电压额定电流额定开断电流1.098ka-极限通过电流2.95033ka-热稳定电流关合电流峰值2.95033ka-6.1.2变压器110kv侧断路器及隔离开关选择：（1）工作电压：=1.05=1.05110=115.5（2）最大持续工作电流：=（3） 参数选择：（1）按工作电压选择，有：115.5（2）按工作电流选择，有：949k（3）按开断电流选择，有：1.5116 （4）按额定关合电流选择，有：（5）按热稳定校验，有： （6）按动稳定校验，有：表6.2 变压器110kv侧断路器、隔离开关选择表名称计算数据lw12-220高压