二次降压变电所电气工程初步设计说明

1、 . . . 二次降压变电所电气工程初步设计目 录摘要IAbstractII第一篇说明书11引言12变电所设计原则2310kV架空导线截面选择与校验33.1一般原则33.2导线截面的选择33.3导线截面的校验43.3.1按导体载流量校验43.3.2按电压损耗校验54无功补偿与主变压器选择64.1功率因数与电容器的选择64.1.1提高功率因数的意义64.1.2并联电容器组的基本接线类型64.1.3电容器台数的确定64.2主变压器的确定74.2.1一般要求74.2.2所选变压器型号85电气主接线的选择95.1设计原则95.2设计的基本要求95.3电气主接线方案的比较95.3.1一次侧接线方案的比较

2、95.3.2二次侧接线方案的比较105.4电气主接线结论116短路电流的计算126.1短路电流计算的目的126.2短路的基本类型126.3短路电流计算的基本假定126.4一般规定126.5计算步骤136.6计算方法136.6.1基本公式136.6.2选取短路点137电气设备的选择147.1电气设备选择的一般原则147.2断路器的选择147.2.1断路器的作用147.2.2对断路器的要求147.2.3断路器选用的一般原则147.2.4断路器的选择过程157.2.5断路器的分类和型号167.3隔离开关选择167.3.1隔离开关作用167.3.2对隔离开关的要求167.3.3隔离开关选择过程177.

3、3.4隔离开关分类和型号177.4互感器选择177.4.1互感器的作用187.4.2电压互感器选择187.4.3电压互感器使用注意事项197.4.4电流互感器的选择197.4.5电压互感器使用注意事项207.5 避雷器的选择207.5熔断器的选择207.6高压开关柜的选择217.6.1高压开关柜的设计原则217.6.2高压开关柜的型号217.710kV汇流母线的选择217.7.1母线材料、类型和布置方式217.7.2导线截面选择227.7.3电晕电压校验227.7.4热稳定校验227.7.5动稳定校验228配电装置248.1高压配电装置和设计原则与要求248.2设备的配置258.2.1隔离开关

4、的配置258.2.2电压互感器的配置258.2.3电流互感器的配置258.2.4接地刀闸的配置258.2.5避雷器的配置268.3配电装置的选择269防雷保护的规划设计279.1概述279.2防雷保护的有关规定279.3防雷保护设计所需资料289.4感应雷过电压保护289.5直击雷过电压保护装置设计289.5.1避雷针的保护半径计算289.5.2避雷针的保护半径计算29第二篇计算书30110kV架空导线截面选择与校验301.1机械制造厂301.1.1导线选择301.1.2载流量校验301.1.3电压损耗校验301.2针织器材厂311.2.1导线选择311.2.2载流量校验311.2.3电压损耗

5、校验321.3标准件厂321.3.1导线选择321.3.2载流量校验331.3.3电压损耗校验331.4针织厂341.4.1导线选择341.4.2电压损耗校验341.5铸造厂351.5.1导线选择351.5.2电压损耗校验351.6电能表厂361.6.1导线选择361.6.2电压损耗校验371.7汽水厂371.7.1导线选择371.7.2电压损耗校验381.8化工厂381.8.1导线选择381.8.2载流量校验391.8.3电压损耗校验392无功补偿与主变压器的选择412.1线路损耗计算412.2用户总负荷计算422.3变压器低压母线上的计算负荷422.4补偿前总平均功率因数422.5应补偿无

6、功功率422.6变压器容量计算432.7变压器功率损耗432.8校验高压侧功率因数433变电站电气主接线454短路电流计算464.1网络等值图464.2各点短路计算465电气设备的选择495.1断路器的选择495.1.160kV侧断路器的选择495.1.210kV侧断路器的选择495.2隔离开关的选择505.2.160kV侧隔离开关的选择505.2.210kV出口侧隔离开关的选择与校验515.2.310kv出线侧隔离开关的选择与校验525.3电流互感器的选择525.3.160kV侧电流互感器的选择525.3.210kV侧电流互感器的选择535.3.3变电所10kV出线电流互感器的选择545.4

7、电压互感器的选择555.4.160kV 侧电压互感器的选择555.4.210kV侧电压互感器的选择555.510kV高压熔断器的选择555.6避雷器的选择565.7开关柜的选择565.8汇流母线的选择585.8.1截面积的选择585.8.2热稳定校验595.8.3动稳定校验596防雷保护计算606.1避雷针高度选择606.2避雷针间保护围校验606.2.1初步计算606.3避雷针在9米高度水平面上的保护半径61小结62致63参考文献64附录6557 / 64说明书1 引言电力工业是国民经济的重要部门之一，它既为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力，又和广大人民群众的日常

8、生活有着密切的关系，它能够创造巨大的物质财富和现代文明。电力是工业的先行，每个现代国家的发展都与电能的利用水平密切相关，电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。从世界各国经济发展的进程来看，国民经济每增长1%，就要求电力工业增长1.3%-1.5%左右。待设计变电所是60/10KV综合变电所，主要是向周边工厂供电，其10KV侧供电负荷出线共有12回，为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求，本设计将按照远期负荷规划进行设计建设，从而保证该变电所能够长期可靠供电。本次设计主要是变电所一次电气部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式

9、，对待设计变电所的各种高压电气设备的选择进行了详尽的说明，并且通过计算详细校验了各种设备的热稳定和动稳定等要求。根据变压器的选择和变电所出线负荷情况，确定了本变电所电气主接线方案和高压配电装置与其布置方式，通过对主接线形式的确定与所选设备的型号绘制变电所的平面图、断面图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护，并绘制屋外高压配电装置的防雷保护图。本设计的所有图纸是应用计算机绘图软件CAXA绘制而成，按照要求进行毕业设计成品的打印与装订。论文包括毕业设计说明书和毕业设计计算书两部分，并附有五设计图纸（电气主接线图、平面布置图、变电所断面图、防雷保护图），可为以后的设计做

10、相应参考，同时能够比较直观的反映本设计变电所的整体全貌。2 变电所设计原则 变电所的设计必须贯彻执行党的有关方针、政策。设计中应不断终结实践经验,在保证安全运行、经济合理的条件下,力求接线简化,布置紧凑和逐步提高自动化水平，并积极慎重地采用新技术。 变电所应根据510年电力系统发展规划进行设计,枢纽变电所连接的电源数和回路数,还应该根据电力系统运行完全和经济等条件确定。 所址选择:1）所址的选择应符合下列要求:接近负荷中心；不占或少占农田；便于各级电压线路的引入和引出,架空线路走廊应与所址同时确定；交通运输方便； 尽量不设在空气污秽地区,否则采用防污措施或设在污秽源上风道； 所址不应为积水淹没

11、,并有足够排洪设施；生活和生产用水的可靠水源；确实所址时应考虑对邻近设施的影响。2）为了减少所占面积或地区面积受到限制时,配电装置中尽量采用少占地的电网或布置采用高型或半高型方式等。3）管线的布置: 各地下管线方间和地下管线与建筑物,构筑物,道路之间最小净距,应根据敷设和检修的要求。建设物的基础的构造,管线的埋设深度,检修的位置与当地其他条件确定其最小距可参照,变电所设计技术规程的“附录-”所列数值。4） 所区、外通道： 变电所应有道路与外部公路连接,其路面宽度一般不小于3.5米,变电所应设置环行道路或回车道、环行道,路面宽度一般为3米,由变电所大厅至主变电器的道路可适当加宽。变电所应设巡视小

12、道,并可利用电缆沟盖板作为部分巡视小道。3 10kV架空导线截面选择与校验架空线是软导体，架空线的选择主要是截面选择，而架空线路的型号则视具体情况而定。而在导体截面选择时应针对不同的电力网特点，灵活运用技术经济条件，只有这样选出的导线才是合理的。 架空线路一般用裸导线，其结构型式主要有单股线、多股绞线、钢芯铝绞线、扩径导线、空心导线、分裂导线几种。常用架空线的型号、规格，由材料、结构的汉语拼音的第一个字母在写表示，额定载流截面积（mm2）和钢线部分额定截面积（mm2）等几部分组成，字母含义为：T铜L铝G钢J多股绞线LH铝合金F防腐型等。本设计线路采用LGJ型架空线，即机械强度为普通型的钢芯铝绞

13、线。3.1 一般原则1）配电装置中软导线的选择，应根据（环境温度、日照、风速、污秽、海拔高度）和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导线的截面和导线的结构型式。2）在含盐量较大的沿海地区或周围气体对铅有明显腐蚀的场所，应尽量选用防腐型铝铰线。3）当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线。在电压较高时，为保持导线表面的电场强度，导线最小截面必须满足电量的要求，可增加导线外径或增加每相导线的根数。4）对于110 kV与以下的配电装置，电晕对线截面一般不起决定作用，故可根据流选择导线截面。导线的结构型式可采用单根钢芯铝铰线或由钢芯绞线组成的复导线。5）应满足正常运行，检修短路和过电压

14、情况的要求，并考虑远景发展的需要。6）除配电装置的汇流母线外，较长导线的截面应按经济电流密度法选择。7)当无合适规格导线时，为节约投资，允许选择小于经济电流密度计算截面的导体，但要同时满足最大长期工作电流要求。3.2 导线截面的选择根据电力工程电气设计手册架空电力线路的导线截面积选择10KV与以下架空配电线路，以与负荷不大，供电距离较远，最大负荷利用小时较传输容量大的回路，均按经济电流密度法选择导线截面。按经济电流密度选择架空线截面可使年综合费用最低。年综合费用最低，年综合费用包括电流通过导体产生的年电能损耗费。导体投资和折旧费、利息等。从降低电能损耗角度看导线截面越大越好，从降低投资，折旧费

15、和利息费的角度看，则希望截面越小越好。综合这些因素，使年综合费用最小时所对应的导线截面称导线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度母线的经济截面可由下式决定： （3.1）式中： 母线的经济截面（mm2）；经济电流密度（A/ mm2）；正常工作时的最大长期工作电流（A），如下（3.2）式中：本线路的有功功率（kw）；本线路的额定电压 (kv)；本线路的功率因数；注:当双回路时，最大长期工作电流计算式，如下（3.3）选出标准截面应接近于计算截面，然后用所选导线标准截面的实际、计算实际线路的实际电压损耗，再与允许电压损耗相比较，判断选择是否符合要求。3.3 导线截面的校验导线截面校验方法一般包括

16、导体载流量的校验、电压损耗校验、热稳定校验、电晕电压校验、机械强度校验等。只有在110KV与以上电压等级才需要校验电晕电压，本次设计的是10KV线路电压等级不用进行电晕电压校验；通常将架空线分成三个等级，本次设计10KV线路属于类线路导线材料为钢芯铝绞线，亦不用进行机械强度校验。3.3.1 按导体载流量校验按导体载流量校验时，允许温度为钢芯铝绞线取+80验算时的周围空气温度,采用当地取高年平均气温。架空电力线路的导线截面应使导线的最大负荷电流小于其持续工作电流，即长期允许电流修正式如下：（3.4）-修正系数；-导体或电气设备正常发热允许最高温度设计中；-导体温度；-周围空气的温度；注:当双回路

17、时出线重要负荷率不超过65%，即当双回线路中有一条线路故障，仅有一条回路工作时，要求，校验合格。3.3.2 按电压损耗校验电压损耗:（3.5）-各段线路电阻-各段线路电抗-各段线路通过的有功功率-各段线路通过的无功功R率-线路的额定电压（3.6）（3.7）（3.8）（3.9）（3.10）-线路长度-每千米线路电阻-每千米线路电抗-导线半径（mm）-几何均距（mm）-水平布置相间距离（mm）注:设计技术要求电压损耗不超过9%。本设计变电所向负荷用户单双回路送电。当双回线路中有一条线路故障，即仅有一条回路工作时，为最恶劣情况，所以在线路损耗上全部采用以下公式进行计算，。若电压损失的情况符合条件，那

18、么该双回路一定符合设计要求。4 无功补偿与主变压器选择4.1 功率因数与电容器的选择4.1.1 提高功率因数的意义在工业企业的电力用户，绝大部分用电设备都具有电感性，需要从电力系统吸取无功功率，架空线路的功率因数均小于1，特别是在空载情况下，功率因数会更低。用电设备功率因数降低之后，由于有功功率需要量保持不变，于是无功功率需要量增加，这将给电力系统带来许多不良的后果。1）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗；2）使电力系统的电气设备容量不能得到充分利用；3）功率因数过低，还将使线路的电压损失增大，结果负荷端的电压就要下降，甚至会低于允许偏移值，从而严重影响异步电动机与其他用电设备的正

19、常运行,所以必须在低压侧装设并联补偿电容器用以补偿无功，提高功率因数。4.1.2 并联电容器组的基本接线类型并联电容器组的基本接线分为星形和三角形两种，在35-60kV电力系统中采用星形接线方式，或当单台并联电容器的额定电压不能满足电网正常工作电压要求时，需由两台或多台并联电容器串接后达到电网正常工作电压的要求。为达到要求的补偿容量，又需用若干台并联才能组成并联电容器组。4.1.3 电容器台数的确定1) 变电所低压母线上的无功、有功计算负荷线路损耗（4.1）有功负荷（4.2）无功负荷（4.3）- 最大负荷时有功与无功负荷的同时系数-各用电负荷的有功、无功计算负荷的总和，-各条线路有功损耗、无功

20、损耗的总和，-变电所低压母线上的有功、无功计算负荷，2) 补偿前的平均功率因数(4.4)-有功与无功的负荷系数3)确定补偿容量与电容器台数无功补偿容量(4.5)-补偿前，后均权功率因数角的正切值选择电容器台数（取整）：(4.6) n-电容器的台数，取整数-补偿容量，kvar-单台电容器的额定容量，kvar补偿后的功率因数要满足技术要求，即。此外，在选完主变后，要再计算一下变压器高压侧的功率因数，应同样满足要求。变压器有功损耗（4.7）变压器无功损耗（4.8）变压器高压侧功率因数（4.9）因为是三相，电气主接线采用单母线分段，所以选择电容器台数为6台的整数倍，本变电所选取12台型号为BWF-20

21、0-1W静电电容器。4.2 主变压器的确定4.2.1 一般要求1)变电所中一般装设两台主变压器。如只有一个电源或变电所，可由中、低压侧电力网取得备用电源，可装设一台主变压器。本次设计的变电所是60/10KV降压变电所，由电力系统S1和系统S2向本所供电，所以该所装设两台主变压器。2)变电所中，主变压器一般采用三相式变压器，其容量应根据电力系统10-15年的发展规划进行选择。装有两台与以上主变压器的变电所中，当一台断开时，其余主变压器的容量至少能保证所供的全部一级负荷或为变电所全部负荷的60-75%，本次设计变电所主要是为工厂供电，重要负荷占总负荷的75%。（4.10）(4.11）3)变电所中的

22、主变压器在系统调压有要求时，一般采用有载调压变压器，对于新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用无载调压变压器。4)变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有“Y”型和“”型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。5)变压器的型号相数： D单相S三相箱壳外冷却介质：无油浸自冷F风冷S水冷绕组外绝缘介质：无油G空气（干式）C干式浇铸绝缘 CR干式（包封式）N难燃液体循环方式： 无自然循环P强迫油循环绕组数： 无比绕组S三绕组F分裂绕组绕组导线材质： 无铜L铝调压方式： 无无激磁调压Z有载调压防护代号： TH湿热TA干热4.2.

23、2 所选变压器型号根据计算，确定变压器型号为SF9-16000/63有载调压电力变压器。主要参数如下：高 压：63±8×1.25%， 低压：10.5KV空载损耗：P0=20.24（KW）， 空载电流：I0%=1.0%；负载损耗：Pk=75.53（KW）， 阻抗电压：Uk%=9%；联合组标号：YN,d11。本设计所选变压器型号为SF916000/63，含义：三相，风冷，油浸，比绕组，额定容量16000KVA，额定电压63KV有载调压电力变压器。本次设计变电站采用2台主变并列运行的方式。S F 9- 16000/63额定电压,63kV额定容量，16000kVA设计序号箱壳外冷却

24、为风冷却方式三相变压器5 电气主接线的选择5.1 设计原则1）变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点与负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求。2）当能满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的接线，如桥形接线等。3)60KV和10KV配电装置中，一般采用单母线分段或单母线接线。4)当地区电力网或用户不允许停电检修线路断路器时，采用单母线或分段单母线的10千伏配电装置中，可设置旁路母线。5.2 设计的基本要求1)可靠性:应重视国外长期运行的实践经验与其可靠性的定性分析;主接线的可靠性包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的

25、综合;主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线;要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用。2)灵活性:主接线的灵活性有以下几方面的要求：调度要求，可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以与特殊运行方式下的调度要求;检修要求，可以方便地停运断路器，母线与其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。3)经济性:投资省,主接线应力求简单，节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备,要能使断电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆,要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电

26、器,如能满足系统安全运行与继电保护要求，110KV与以下终端或分支变电所可采用简易电器;占地面积小,主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少;电能损失小,经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量，要避免因两次变压而增加电能损失。5.3 电气主接线方案的比较5.3.1 一次侧接线方案的比较一次侧（60KV侧）采用桥的接线形式、外桥的接线形式,见图5.1。外桥接线形式的特点：桥形接线有工作可靠，灵活，使用的电器少，装置简单清晰和建设费用底等优点，并且它特别容易为单母分段或双母分段接线。它适用于线路较短或变压器经常切换的场合。此外，当两条线路间有穿越功率时，也应采用外桥接线，因为这时的穿越

27、功率仅穿过桥断路器，其中任一台断路器检修或故障时，都将影响穿越功率的传送。图 5.1一次侧接线方式图（桥、外桥）桥接线形式的特点：线路的投入和切除比较方便，变压器的投入和切除比较复杂，适用于较长的线路和变压器不需要经常切换的场合。且具有工作可靠、灵活、使用的电器少，装置简单清晰和建设费用底等优点，并且它特别容易为单母分段或双母分段接线。5.3.2二次侧接线方案的比较二次侧（10KV侧）采用单母分段接线形式、单母接线形式,见图5.2。单母分段接线形式的特点：单母分段接线可以提高供电的可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回输电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障隔

28、离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户断电，停电两段母线同时故障的机率甚小，可以不予考虑，可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时造成两段同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关完好段即可恢复供电。高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。图 5.2二次侧接线方式图（单母分段、单母线）单母接线形式:的特点：接线简单清晰、操作方便、设备少、投资少、隔离开关仅用于检修，不作为操作电器，不容易发生误操作。母线或隔离开关检修或故障时，将造成全部回路停电，出线断路器进行检修时，该回路将停电。该接线方式可靠性和灵活性较差

29、，主要用于小容量的发电厂和边点所中。5.4 电气主接线结论根据上述分析比较，本变电所两台变压器，变压器无须经常切换，为方便线路的投切，故高压侧采用桥接线；单母线分段比单母线运行可靠性和灵活性有较大的提高，为了运行的可靠性和灵活性低压侧采用单母线分段的接线方式。通过以上的比较，60KV侧采用桥接线方式，10KV侧采用单母线分段接线方式。6 短路电流的计算6.1 短路电流计算的目的1）电气主接线的选择2）选择导体和电气设备，保证设备在正常运行情况下，都能正常工作，保证安全可靠，而且在发生短路时保证不损坏。3）选择继电保护装置。6.2 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单

30、相短路和两相接地短路，其中三相短路是对称短路。为了检验和选择电气设备和载流导体，以与为了继电保护的整定计算，常用下述短路电流值。Ish ：短路电流的冲击值，即短路电流最大瞬时值。I：超瞬变或次暂态短路电流的有效值，即第一周期短路电流周期分量有效值。I：稳态短路电流有效值。6.3 短路电流计算的基本假定1）正常运行时，三相系统对称运行。2）所有电源的电动势相位角一样。3）电力系统各元件磁路不饱和，即带铁蕊的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。5）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。6）元件的计算参数取其额定值，不考虑参数的误差和调整围。7）输电线路和电

31、容略去不计。6.4 一般规定1）验算导体和电器动稳定、热稳定，以与电器开断电流所用的短路电流，应按本设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，确定适中电流时，应按可能发生最大短路电流的接线方式。而不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动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体的电器时，对不带电抗器的回路的计算短路点，应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，以与电器开断电流，一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统与自耦变压器等回路中的单相

32、，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。6.5 计算步骤1）画等值电抗图首先去掉系统中的所有负荷开关，线路电容，各元件电阻。选取基准容量和基准电压。计算各元件的电抗标么值。2）选择计算短路点。3）求各短路点在系统最大运行方式下的各点短路电流。4）各点三相短路时的最大冲击电流和短路容量。5）列出短路电流计算数据表。6.6 计算方法6.6.1 基本公式标么值法：取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=Uav计算用公式：线路电抗：XL*= XL（6.1）变压器电抗：X*=（6.2）短路电流周期分量有效值：IK*=（6.3）短路电流冲击值：ish=2.55IK（6.4）标么值转为有名值

33、：IK= IK（6.5）6.6.2 选取短路点变电所主接线方案确定后，变电所电气运行方式灵活多样，在选择设备时应按出现最大短路电流时的运行方式进行动稳定和热稳定校验。根据电工原理在线路并联时阻抗最小，出现最大电流，所以在计算短路电流时，变电所运行方式是桥联断路器和母联断路器均闭合。短路点设在桥联和母线处，分别进行短路计算。本设计分析了六种短路情况，只计算了三种最大的短路电路电流情况。7 电气设备的选择电气主接线的配电装置是由各种电气设备连接而成。正确地选择电气设备是保证电网安全、经济运行的重要条件，在选择电气设备时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠地前提下，尽量采用新技术并注意节约投资，选

34、择合适的电气设备。7.1 电气设备选择的一般原则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；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）与整个工程的建设标准应协调一致5）同类设备应尽量减少品种；6）电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热、动稳定。7.2 断路器的选择在各种电压等级变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备，高压断路器的工作最为繁重，地位最为关键，结构最为复杂，在电力系统运行中，对断路器的要比较高的，不但要在正常条件上有足够的接通和开断电力负荷电流的能力。而且要求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力

35、。7.2.1 断路器的作用高压断路器主要作用：正常运行时，用来接通和开断电路中的负荷电流；在故障时，用来断开电路中的短路电流，切除故障电路，按照重合闸要求还能关合短路电流。7.2.2 对断路器的要求1）断路器在额定条件下，应能长期可靠地工作；2）应具有足够的断路能力；3）具有足够的关合能力；4）具有尽可能短的开断时间；5）结构简单，价格低廉。7.2.3 断路器选用的一般原则335KV的配电系统上，目前主要用三种断路器：少油断器，磁吹断路器，真空断路器。多油断路器逐渐被淘汰，使用多的是真空断路器，其结构紧凑，尺寸小，维修量小，动作噪音小，应用围在不断扩大。60KV电压等级中，目前我国主要采用六氟

36、化硫断路器。110、220、330、500KV电压等级中主要是真空断路器和SF6断路器。SF6断路器和全封闭组合电器正处于发展阶段，其使用围正在逐步扩大，究竟选用哪一种断路器，通常是根据类型特点，使用条件，使用经验和习惯诸方面来加以权衡。按使用条件和使用围选择：1）用于一次变电所的断路器。一次变电所属于超高压或特高压系统。所以，其额定电压高。在传输容量一定时，其额定电流小，通常为10004000A。因此，其所采用的断路器与发电厂相比是高电压，小电流的断路器。要求断路器动作可靠，能快速的，自动重合闸，并且能开断近距，失步反相，异相接地故障，以与能够切断空载变压器，空载长线，发展性故障。2）配电断

37、路器。这种断路器主要应用于配电网。其种类多，使用量大，使用在配电网中的断路器的形式有多油、少油、压缩空气、磁吹、真空、自产气等各种断路器。7.2.4 断路器的选择过程1）型式和种类的选择：选择高压户外真空型2）按额定电压选择:（7.1）式中：高压断路器的额定电压（KV）电网额定电压（KV）3）按额定电流:（7.2）式中：高压断路器的额定电流（A）该回路的最大持续电流（A）4）按开断电流选择：（7.3）式中：高压断路器的额定开断电流（KA）短路电流同期分量有效值（KA）5）按关合电流选择：（7.4）式中：断路器的短路关合电流（KA）短路电流最大冲击值（KA）6）按动稳定校验：（7.5）式中：高压

38、断路器的动稳定电流幅值（KA）7）按热稳定校验：（7.6）式中：高压断路器允许的发热量(KA)2.S短路电流的发热量(KA)2.S7.2.5 断路器的分类和型号1）断路器分类按照安装地点可分为户式、户外式。按照使用的灭弧介质可分为真空断路器、SF6断路器，油断路器，压缩真空断路器等。按操动机构可分为手动式、电磁式、液压式、弹簧式和液压弹簧式等类型。2）断路器的型号图表序号：产器名称S少油D多油K空气LSF6Z真空C磁吹；安装场所N户式W户外式；设计序号用数字表示；额定电压（KV）；补充工作特性G改进型F分相操作，、为断流能力代号；额定电流（A）；额定开断电流（KA）。注：本设计所选型号为高压侧

39、：LW9-630型，高压六氟化硫断路器、额定电压63KV；低压侧：ZN5-10型，真空断路器、额定电压10KV、额定电流1000A。7.3 隔离开关选择隔离开关是一种最简单的高压工关，类似低压闸刀开关，在实际中也有称为闸刀的。由于隔离开关没有专门的来弧装置，不能用来开断负荷电流和短路电流。7.3.1 隔离开关作用1）隔离电压；2）切换电路；3）切合小电流。7.3.2 对隔离开关的要求1）有明显断开点，根据断开点可判明被检修的电气设备和载流导体确已与电网隔离；2）断口应有足够可靠的绝缘强度，断开后动、静触头间应有足够的电气距离，保证在最大工作电压和过电压条件下断口不被击穿；相间和相对地也应有足够

40、的绝缘水平；3）具有足够的动、热稳定性，能承受短路电流所产生的发热和电动力；4）结构简单，分合闸动作灵活可靠；5）隔离开关与断路器配合使用时，应具有机械的或电气的连锁装置，以保证断路器和隔离开关之间正常操作顺序；6）隔离开关带有接地刀闸时，主刀闸与接地闸刀之间也应设有机械的或电气的连锁装置，以保证二者之间的动作顺序。7.3.3 隔离开关选择过程1）按额定条件选择电压条件（7.7）电流条件（7.8）2）按短路条件校验热稳定（7.9）动稳定（7.10）7.3.4 隔离开关分类和型号1）隔离开关的分类按绝缘支柱的数目可分为：单术式、双柱式、和三柱式三种；按闸刀的运行方式可分为：水平旋转式、垂直旋转式

41、、摆动式和插入式四种；按装设地点分：户式、户外式；按是否带接发刀闸可分为：有接地刀闸和无接地刀闸两种；按极数多少可分为：单极式和三极式两种；按配用的操动机构可分为：手动、电动和气动等；按用途可分为：一般用、快速分闸用和变压器中性点用。2）隔离开关型号序号：产品名称G隔离开关J接地开关安装场所N户式W户外式设计序号用数字表示额定电压（KV）补充工作特性D带接地刀闸G改进型K快分型T统一设计W防污型额定电流（A）极限通过峰值电流（KA）注：本设计选用型号为：高压侧：GW460型户外隔离开关、额定电压60KV；低压侧：GN1910型，户外隔离开关，额定电压10KV。7.4 互感器选择互感器是电力系统

42、中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回信息的传感器。互感器将高电流，大电流按比例变成低电压和小电流，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。7.4.1 互感器的作用1）将高电压变为低电压（100V），大电流变为小电流（5A）；2）使测量二次回路与二次回路高电压和大电流实施电气隔离，以保证测量工作人员和仪表设备的安全；3）采用互感器后可使仪表制造标准化，而不用被测量电压高低和电流大小来设计仪表；4）取出零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护

43、装置使用。7.4.2 电压互感器选择1）种类和型式选择：应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。在635KV屋配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器。2）一次额定电压和二次额定电压选择：电压互感器一次绕组额定电压U1N，应根据互感器的接线方式来确定其相电压或相间电压；电压互感器二次绕组额定电压通常是供额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用。3）容量和准确级选择：根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所选仪表的准确级和容量，选择互感器的准确级和额定容量。说明：由于互感器与电网并联，当系统发生短路时

44、，互感器本身不遭受短路电流的作用，因此，不需校验动、热稳定。4）电压互感器分类与型号：分类： 按用途分：测量用电压互感器和保护用电压互感器； 按安装地点分：户型和户外开型；根据电压变换原理分：电容式、光电式、电磁式； 根据结构不同分：单级式、串级式。型号：产品名称J电压互感器相数D单相S三相绕组外绝缘介质J变压器油G空气（干式）Z浇注式固体形 Q气体结构特征X带备用电压绕组B三柱芯带补偿绕组W五柱芯每相三绕组C串级式带备用电压绕组7.4.3 电压互感器使用注意事项1）按要求的相序进行接线，防止接错极性，引起某一相电压升高倍；2）电压互感器二次侧应可靠接地，以保证人身与仪表的安全；3）电压互感器

45、二次侧严禁短路。7.4.4 电流互感器的选择1）型式选择：35kV以下屋配电装置的电流互感器，根据安装使用条件与产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。 35kV与以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。在有条件时，如回路有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资、减少占地。 选用母线式电流互感器时，应注意校核窗口允许穿过的母线尺寸。2）额定电压：电流互感器的额定电压应与被测线路的电压相适应，即。3）额定变比的确定：通常根据电流互感器所接一次负荷来确定额定一次电流，（7.11）式中:电流互感器的额定电压（kV）P1电流互感器所接的一次电力负荷（kVA）平

46、均功率因数，一般按=0.8计算电流互感器的额定变比则由额定一次电流与额定二次电流的比值决定。4）准确度等级的确定：根据电能计量装置技术管理规程（DL/T448-2000）规定，运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要程度，分为I、II、III、IV、V五类，不同类别的电能计量装置对电流互感器准确度等级的要求也不同。5）热稳定校验：（7.12）式中： 1s热稳定倍数 电流互感器一次额定电流 (KA)6）动稳定校验：（7.13）式中： 动稳定倍数7）电流互感器的型号：L电流互感器Z支柱式Z浇注绝缘 B带保护级J加大容量7.4.5 电压互感器使用注意事项1)应避免继电保护和电能计量

47、用的电流互感器并用，否则会因继电保护的要求而致使电流互感器的变比选择过大，影响电能计量的准确度。对于计费用户，应设置专用的计量电流互感器或选用有计量绕组的电流互感器。 2)电流互感器的一次绕组和被测线路串联，二次绕组和电测仪表串联，接线时必须注意电流互感器的极性，只有极性连接正确，才能准确测量和计量。 3)电流互感器二次绕组不允许开路。4)电流互感器二次侧应有一端可靠接地，且接地点只有一个。以防止一、二次侧绝缘击穿时，造成对人身和设备的损坏。本设计选用电压互感器型号为JCC-60，含义为电压互感器，瓷绝缘，户外，单相，额定电压60KV；JDJ-10单相变压器油绝缘电压互感器。电流互感器型号LC

48、W-60，含义瓷绝缘户外额定电压60KV，额定电流600A；LDZ1-10单匝加强型额定电压10KV，额定电流600-1000/5。7.5 避雷器的选择1)避雷器的作用是用来限制作用于设备上的过电压，以保护电器设备的，避雷器的类型主要有保护间隔，管形避运输机器，阀形避雷器和氧化锌避雷器等几种。2)避雷器与被保护设备并联安装在被子保护附近，当进电压超过一定值时，避雷器先放电，从而限制了被保护设备的过电压值。3)阀型避雷器可分为普通型和磁吹型.普通型的阀型避雷器熄弧完全依靠间隙的自然熄弧能力,没有采用强迫熄弧措施由于其阀片的热容量有限,不能持续较长时间过电压时的冲击电流,故此类避雷器通常不用在过电

49、压下动作,目前这种避雷器只适用于220kv与以下操作系统中,作为限制大气过电压作用。4)普通型有FS与FZ两种,FS型适用于配电系统,FZ型适用于变电所.按电压等级,本变电所选择FZ-10,FZ-60型普通阀式避雷器。(FZ-60含义:F-阀型 Z-电站用 60-额定电压)。7.5 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，屋型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多采用保护电压互感器。熔断器选择原则选择：1）熔断器额定电压等于安装地点的电网额定电压；2）熔断器的额定电流必须不小于最大长期负荷电流；3）必须校验熔断器的断

50、流能力。说明：本设计选用熔断器的型号为RN110，含义为熔断器，户，设计序号，额定电压10KV。7.6 高压开关柜的选择7.6.1 高压开关柜的设计原则6-35kv高压开关柜主要用于6-35kv的电力系统中,作电能的接受、分配的 通、断和监视与保护之用。高压开关柜主要分固定式和手车式两种。就结构而言又分为开启式、半封闭式.就使用环境而言,又有户、户外之分。就操作方式而言,有电磁操作机构、弹簧操作机构和手动操作机构。选择高压开关柜要根据使用环境决定户还是户外型。根据开关柜数量多少和可靠性的要求,确定使用固定式还是手车式开关柜。固定式开关柜的价格便宜,对开关柜台数少的变电所应尽量选用固定式开关柜。

51、结合本变电所主接线方案,结合控制、计量、保护信号等方面要求选择10kv侧开关柜,使设备的型号尽量做到统一。7.6.2 高压开关柜的型号序号：产品名称: G高压开关柜形式: G-固定式 Y-移开式设计序号: 用阿拉伯数字表示额定电压: 3、6、10KV断路器种类: Z真空操动形式: T弹簧操动 D电磁操动额定工作电流:（A）额定热稳定电流:（KA）主电路方案编号:I-单母线分段接线方式7.7 10kV汇流母线的选择7.7.1 母线材料、类型和布置方式1）母线材料有铜和铝。铜的机械强度高，电阻率低，抗腐蚀性能好是首选的母线材料，但是在工业和国防上的用途广泛，还因储量不多，价格较贵，所以一般情况下，

52、尽可能以铝代替铜。2）常用母线有矩形、槽形和管形。单条矩形母线导体截面最大不超过12502，以减小集肤效应，使用于大电流时，可将24条矩形导体并列使用，矩形导体一般只用于35KV与以下，电流在4000A与以下的配电装置中。3）矩形导体的散热和机械强度与导体布置方式有关。三相系统平行布置时，若矩形导体的长边垂直布置（竖放）方式，散热较好，载流量大，但机械强度较低；若矩形导体的长边呈水平布置（平放），则与前者相反。因此，导体的布置方式应根据载流量的大小，短路电流水平和配电装置的具体情况而定。注：本设计采用铝材料，矩形母线，水平布置，导线平放。7.7.2 导线截面选择按最大长期工作电流选择：（7.1

53、4）式中：温度修正系数在额定温度为80°C时，母线的最大允许电流（A）7.7.3 电晕电压校验只有在110KV与以上电压等级时才需要校验电晕电压。本母线电压等级为10KV，所以不用校验。7.7.4 热稳定校验按热稳定要求的导体最小截面为（7.15）式中：导体最小截面积2，热稳定系数-短路电流有效值（A）-短路计算时间（S）-集肤效应系数（7.16）式中：正常运行时导体的最高温度说明：根据值，查不同工作温度下裸导体的值。7.7.5 动稳定校验 根据本设计选用的高压开关柜，开关柜三相母线间距为0.25 m，支撑绝缘子间距即柜体宽度为1m,所取跨距。三相母线中间相上最大受力为（7.17）母线上接有多条引出线，需多个开关柜，故其跨距数大于2，则母线的弯曲力矩为（7.18）矩形铝母线的截面系数（抗弯矩）为（7.19）式中：矩形导体宽度（mm）矩形导体厚度（mm）母线的计算应力为（7.20）比较计算应力和允许的应力，若（注：硬铝允许应力为69 Mpa）则满足动稳定性要求。8 配电装置配电装置是指发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器,载流导体和辅助设备按照一定要求建造而成的,用来接受和分配电能的电工建筑物.配电装置的形式与电气主接线、周围环境等因素有关，分为屋配电装置和屋外配电装置两种。8.1 高压配电