110KV变电站电气主接线设计(课程设计)

1、 . . . 1 / 27110KV110KV 变电站电气主接线设计变电站电气主接线设计目目 录录1.电气主接线设计1.1 110KV 变电站的技术背景 31.2 主接线的设计原则 31.3 主接线设计的基本要求 31.4 高压配电装置的接线方式 41.5 主接线的选择与设计 81.6 主变压器型式的选择 92.短路电流计算2.1 短路电流计算的概述 112.2 短路计算的一般规定112.3 短路计算的方法122.4 短路电流计算123.电气设备选择与校验3.1 电气设备选择的一般条件153.2 高压断路器的选型163.3 高压隔离开关的选型173.4 互感器的选择173.5 短路稳定校验18

2、3.6 高压熔断器的选择184.屋外配电装置设计4.1 设计原则194.2 设计的基本要求20 . . . 2 / 274.3 布置与安装设计的具体要求204.4 配电装置选择215.变电站防雷与接地设计5.1 雷电过电压的形成与危害225.2 电气设备的防雷保护225.3 避雷针的配置原则235.4 避雷器的配置原则235.5 避雷针、避雷线保护围计算235.6 变电所接地装置246.无功补偿设计6.1 无功补偿的概念与重要性246.2 无功补偿的原则与基本要求247.变电所总体布置7.1 总体规划267.2 总平面布置26结束语27参考文献271.1.电气主接线设计电气主接线设计1.11.

3、1 110KV110KV 变电站的技术背景变电站的技术背景近年来，我国的电力工业在持续迅速的发展，而电力工业是我国国民经济的一个重要组成部分，其使命包括发电、输电与向用户的配电的全部过程。完成这些任务的实体是电力系统，电力系统相应的有发电厂、输电系统、配电系统与电力用户组成。110KV 变电所一次部分的设计，是主要研究一个地方降压变电所是如何保证运行的可靠性、灵活性、经济性。而变电所是作为电力系统的一部分，在连接输电系统和配点系统中起着重要作用。我们这次选题的目的是将大学四年所学过的电力工程 、 电力系统自动化 、 电机学 、电路等有关电力工业知识的课程，通过这次毕业设计将理论知识得以应用。1

4、.21.2 主接线的设计原则主接线的设计原则在进行主接线方式设计时，应考虑以下几点：变电所在系统中的地位和作用； . . . 3 / 27近期和远期的发展规模；负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响；主变压器台数对主接线的影响；备用容量的有无和大小对主接线的影响。1.31.3 主接线设计的基本要求主接线设计的基本要求根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。a.a.可靠性可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断

5、的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：(1)断路器检修时是否影响供电；(2)线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以与能否保证对重要用户的供电；(3)变电站全部停电的可能性。b.b.灵活性灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：(1)调度灵活，操作方便。可灵活的

6、投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修与特殊运行方式下的调度要求。(2)检修安全。可方便的停运断路器、母线与其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。(3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。c.c.经济性经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济

7、合理。(1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/610kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。(2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以与大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以与避免两次变压而增加电能损失。(3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子与安装费用。在运输条件许可

8、的地方，都应采用三相变压器。(4)在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。1.41.4 高压配电装置的接线方式高压配电装置的接线方式 . . . 4 / 27a.a.单母线接线单母线接线图 1 单母线接线方式优点：接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。缺点：不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复到非故障段的供电。适用围：只有一台主变压器，10KV 出线

9、不超过 5 回，35KV 出线不超过 3 回，110KV 出线不超过 2 回。b.b.单母线分段接线单母线分段接线1234WOQF图 2 单母线分段接线 优点：(1)用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电； . . . 5 / 27(2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：(1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；(2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；(3） 、扩建时需向两个方向均衡扩建。适用围：(1） 610KV 配电装置出线回路数为 6 回与以

10、上时；(2） 3563KV 配电装置出线回路数为 48 回时；(3） 110220KV 配电装置出线回路数为 34 回时。c.c.双母线接线双母线接线图 3 双母线接线（TQF-母线联络断路器）双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，一般某一回路母线连接的方式运行。在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通后断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器 TQF 两侧的隔离开关，再合上 TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开

11、关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器 TQF 与其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。优点：(1)供电可靠通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。(2)调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 . . . 6 / 27(3)扩建方便向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母线短时不会如单母线分段

12、那样导致出线交叉跨越。(4)便于实验当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：(1)增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。(2)当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了避免隔离开关误操作,需要隔离开关和短路器之间装设连锁装置。适用围：出线带电抗器的 610KV 出线，3560KV 配电装置出线超过 8 回或连接电源较多，负荷较大时，110KV220KV 出线超过 5 回时。d.d.双母线分段接线双母线分段接线图 4 双母线分段接线220KV 进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是：(1)当进线回路数为 1014 时,在一组母线

13、上用断路器分段；(2)当进线回路数为 15 回与以上时，两组母线均用断路器分段；(3)在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器；(4)为了限制 220KV 母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段。e.e.桥形接线桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为桥与外桥形两种接线。（一）桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：(1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。(2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。(3）出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何

14、一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。桥连断路器 . . . 7 / 27检修时，也可利用此跨条。适用围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高情况。（二）外桥形接线优点：同桥形接线缺点：(1）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。(2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。(3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。适用围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路短时，故障率较少情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。12Q

15、F1QF2TQFBQS1BQS2T1T2外桥式内桥式图 5 桥形接线f.f.角形接线角形接线多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用 35 角形接线为宜，并且变压器与出线回路宜对角对称分布。优点(1） 投资少，平均每回只需装设一台断路器。(2） 没有汇流母线，在接线的任意段上发生故障，只需切除这一段与与其相连接的元件，对系统运行的影响较小。(3） 接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性灵活性较高。(4） 每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施。隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误

16、操作的可能性。(5） 占地面积少。多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的 40% ，对地形狭窄地区和地下洞布置较合适。缺点：(1） 任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。因此，断路器数量不能多，即进出线回路数受到限制。 . . . 8 / 27(2） 每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。(3） 对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开停机需由发电机出口断路器承担，由此需要增设发电机出口断路器，并增加了变压器空载损耗。适用围适用于最终进出线为 35 回路的 110KV 与以上配

17、电装置。不宜用于有再扩建可能的发电厂，变电所中。三角形接线四角形接线图 6 角形接线1.51.5 主接线的选择与设计主接线的选择与设计本设计中电压等级为 110/35/10KV，出线情况为 110KV 出线两回，35KV 出线 4 回（架空） ，10KV 出线 10 回（电缆） 。根据各种接线方式的优缺点拟定两种接线方案：方案一：110KV 侧采用桥形接线，35KV 侧采用单母分段接线，10KV 侧采用单母分段接线。方案二：110KV 侧采用单母分段接线，35KV 侧采用双母线接线，10KV 侧采用单母分段接线。a.a.技术比较技术比较对于 110KV 侧，由于负荷供电要求高，为了保证供电的可

18、靠性和灵活性所以选择桥形接线形式。对于 35KV 电压侧，供电可靠性要求很高，同时全部采用双回线供电，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择单母分段接线形式。b.b.经济比较经济比较对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线与土建费用上，在运行灵活性上 35KV、10KV 侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。由以上分析，最优方案可选择为方案一，其接线如图 7 所示。 . . . 9 / 27 KVKVKV图 7 方案一接线方式1.61.6 主变压器型式的选择主变压器型式的选择1.6.11.6.1 选择原则选择原则(1）为保证供电可靠性，在变电所中，一般装设两台主变压

19、器；(2）为满足运行的灵敏性和可靠性，如有重要负荷的变电所，应选择两台三绕组变压器，选用三绕组变压器占的面积小，运行与维护工作量少，价格低于四台双绕组变压器，因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器；(3）装有两台与以上主变压器的变电所，其中一台事故后其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的 70%以上，并保证用户的一级和二级全部负荷的供电。1.6.21.6.2 台数的确定台数的确定为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。1.6.

20、31.6.3 相数的确定相数的确定在 330kv 与以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。 . . . 10 / 271.6.41.6.4 绕组数的确定绕组数的确定在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的 15%与以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。1.6.51.6.5 绕组连接方式的确定绕组连接方式的确定

21、变压器绕组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星形接法和三角形接法，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国 110KV 与以上电压，变压器绕组都采用星形接法，35KV 也采用星形接法，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV 与以下电压，变压器绕组都采用三角形接法。结构型式的选择1.6.61.6.6 三绕组变压器在结构上的基本型式三绕组变压器在结构上的基本型式(1)升压型。升压型的绕组排列为：铁芯中压绕组低压绕组高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。(2)降压型。降压型的绕组排列为：铁芯低压绕组中压绕组高压绕组，高、

22、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。1.6.71.6.7 调压方式的确定调压方式的确定系统 110KV 母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电压必须维持在允许围，保持电压的稳定，所以应选择有载调压变压器。1.6.81.6.8 主变压器容量的确定主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，亦要根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对装设两台主变压

23、器的变电所，每台变压器容量应按下式选择：Sn=0.6PM。因对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证 7080%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力 40%。由于一般电网变电所大约有 25%为非重要负荷，因此，采用 Sn=0.6 PM 确定主变是可行的。已知：35KV 侧 Pmax=54 MW，cos=0.80 10KV 侧 Pmax=20 MW，cos=0.80所以，在其最大运行方式下：Sn=0.6*(54/0.80+20/0.80)=55.5 MVA选择变压器的主要参数为额定电压：11081.25%KV，38.522.5%KV，10.5KV空载损耗：84.7KW空载电

24、流：1.2%接线组别：Yn，yn，d11阻抗电压：U（1-2）%=17.5% ，U（1-3）%=10.5% ，U（2-3）%=6.5%2.2.短路电流计算短路电流计算2.12.1 短路电流计算的概述短路电流计算的概述2.1.12.1.1 概述概述短路是电力系统中最常见和最严重的的一种故障，所谓短路，是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。 . . . 11 / 27引起短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。引起绝缘顺坏的原因有：过电压、绝缘材料的自然老化、机械损伤与设备运行维护不良等。此外，运行人员的误操作、鸟兽跨接在裸露的载流部分以与风、雪、雨、雹等自然现象均

25、会引起短路故障。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。运行经验表明，在电力系统各种故障中，单相接地短路占大多数，两相短路较少，而三相短路的机会最少，但三相短路的短路电流最大，故障产生的后果也最为严重，必须给予足够的重视。因此采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。2.1.22.1.2 短路计算的意义短路计算的意义在供电系统中，危接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设害最大的故障就是短路。所谓短路就供电系统是一相或多相载流导体备载流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等。由于误操作产生的故障约占全部短路故障的7

26、0%在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍甚至大几十倍，通可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆。在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电机正常，发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信工程线路产生干扰，并且短路点还可使整个系统运行解列。2.1.32.1.3 短路计算的目的短路计算的目的a.a.对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验。b.b.进行变压器和线路保护的整定值和灵敏度计算。c.c.在选择继电保护和整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。2.22.2 短路计算的一般规定短路计算的一般规定2.2.12

27、.2.1 计算的基本情况计算的基本情况(1)电力系统中所有电源均在额定负载下运行。(2)所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） 。(3)短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。(4)所有电源的电动势相位角相等。(5)应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。2.2.22.2.2 接线方式接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式） ，不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2.2.32.2.3 基本假定基本假定a.a.正常工作时，三相系统对

28、称运行。b.b.所有电源的电动势相位角一样。c.c.短路发生在短路电流为最大值的瞬间。d.d.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。2.32.3 短路计算的方法短路计算的方法对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，求得 I、ish、Ish值。I三相短路电流。 ish三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。Ish三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的的热稳定。 . . . 12 / 27Sd三相短路容量，用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值，作为选择限流电抗的依据。2.42.4 短路电流计算短路电流计算a.a.选择计算短路点选择

29、计算短路点在下图中，d1，d2，d3 分别为选中的三个短路点b.b.画等值网络图画等值网络图 XS 110KV d1 X1X1X235KV X2X3X3d2 d3 10KV图 8 等值网络通c.c.计算计算已知：（1）系统电压等级为 110KV、35KV、10KV，基准容量 Sj=100MVA，系统 110KV母线系统短路容量为 3000MVA，110KV 侧为双回 LGJ-185/30KM 架空线供电。（2）视系统为无限大电流源，故暂态分量等于稳态分量，即 I=I，S= S（3）主变压器，基准容量 Sj=100 MVA 基准电压 Uj=1.05 Ue =115 KV 基准电流KAUSIjjj

30、502. 03*1151003基准电抗132100115322jjjjjSUIUX所以：对侧 110kv 母线短路容量 Skt 的标幺值为301003000*bktktSSS对侧 110kv 母线短路电流标幺值30*ktktSI . . . 13 / 27对侧 110kv 系统短路阻抗标幺值0333. 03011*ktsIX对于 LGJ-185 线路 X=0.382/KM则 XS*=0.0333+(0.38235)/132/2=0.084d1，d2，d3 点的等值电抗值计算公式：X1=1/2U（1-2）%+ U（1-3）%- U（2-3）%X2=1/2U（1-2）%+ U（2-3）%- U（1

31、-3）%X3=1/2U（1-3）%+ U（2-3）%+ U（1-2）%由变压器参数表得知，绕组间短路电压值分别为：U（1-2）%=17.5% U（1-3）%=10.5% U（2-3）%=6.5%主变额定容量 SN=63 MVA所以 X1=1/2(17.5+10.5-6.5)=10.75X2=1/2(17.5+6.5-10.5)=6.75X3=1/2(10.5+6.5-17.5)= - 0.25标么值: X1* = X1/100( Sj/SN)=10.75/100(100/63)=0.17 X2* = X2/100( Sj/SN)=6.75/100(100/63)=0.11 X3* = X3/1

32、00( Sj/SN)=-0.25/100(100/63)=-0.004 已知 110KV 系统折算到 110KV 母线上的等值电抗 Xs* =0.084（1 1）当）当 d1d1 点短路时点短路时 图 9 d1 点短路等值电路 905.11084. 011* 1*sdXIKAUSIjjj502. 011531003KAIIIjdd976. 5502. 0905.11 1* 1 IId 1KAIIdch239.15967. 528 . 128 . 1 MVAIUSjk3 .1190976. 511533其中 Id短路电流周期分量有效值 Id起始次暂态电流 t=时稳态电流 Sk短路容量I（2 2）

33、当）当 d2d2 点短路时点短路时 . . . 14 / 27 0.084 0.17 0.17 0.084 0.224 0.14 d2 0.11 0.11d2 d2图 10 d2 点短路等值电路46. 4224. 0112* 2*ddXIKAUSIjjj56. 13731003KAIIIIjdd958. 656. 146. 4 2* 2KAIIdch74.17958. 628 . 128 . 1 2MVAIUSjk9 .445958. 63733（3 3）当）当 d3d3 点短路时点短路时 0.084 0.17 0.17 0.167 0.083 -0.004 -0.004 d3 d3d3图 1

34、1 d3 点短路等值电路998. 5167. 0113* 3*ddXI . . . 15 / 27KAUSIjjj5 . 55 .1031003KAIIIIjdd9 .325 . 5988. 5 3* 3KAIIdch849 .3228 . 128 . 1 3MVAIUSjk5989 .325 .1033额定电流计算因为 IN=IjSN/Sj (SN=63MVA，Sj=100MVA，Ij1=0.502KA，Ij2=1.56KA，Ij3=5.5KA)所以 IN1=0.50263/100=0.32 KA IN2=1.5663/100=0.98 KA IN3=5.563/100=3.47 KA3.3

35、.电气设备选择与校验电气设备选择与校验3.13.1 电气设备选择的一般条件电气设备选择的一般条件 各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作所以在选择时必然有一样的基本要求。在正常工作时必需保证工作安全可靠，运行维护方便时，投资经济合理。在短路情况下，能满足动稳定和热稳定要求。（一）按正常工作条件，选择时要根据以下几个方面a.环境 产品制造上分户型和户外型，户外型设备工作条件较差，选择时要注意。此外，还应考虑防腐蚀、防爆、防尘、防火等要求。b.电压 选择设备时应使装设地点和电路额定电压 UN小于或等于设备的额定电压UN.et，即：UN.etUN。但设备可在高于其铭牌标明的额定电压 101

36、5%情况下安全运行。c.电流 电气设备铭牌上给出的额定电流是指周围空气温度为时电气设备长期允许通过的电流，选择设备或载流导体时应满足以下条件：IN.etIg.max式中 IN.et该设备铭牌上标出的额定电流.Ig.max该设备或载流导体长期通过的最大工作电流。目前我国规定电器产品的 0=40，如果电气设备或载流导体所处的周围环境温度是1时，则设备或载流导体允许通过电流 IN.et可修为01.NNNeNII式中 N、1分别为设备或载流导体的在长期工作时允许温度和实际环境温度。d.按断流能力选择 设备的额定开断电流 Ico或断流容量 SOC 不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值 Ik或短路容量 S

37、K，即：IcoIk，SocSk。(二)按短路情况下进行动稳定和热稳定的校验a.按短路情况下的动稳定，即以制造厂的最大试验电流幅值与短路电流的冲击电流相比，且 ietish。式中 iet额定动稳定电流，用来表征断路器和承受短路电流电动力的能力，用来选择断路器时的动稳定校验。 . . . 16 / 27ish冲击电流。b.短路情况下的热稳定热稳定应满足 jxttItI22It短路电流瞬时值（kA） ； t短路电流热效应计算时间（s） ；时间为短路电流周期分量；tjx短路电流的假想时间；Itjxtjtdl0.05（s） ； tj继电保护整定时间（s） ；tdl断路器动作时间（s） ； 0.05考虑短

38、路电流非周期分量热稳定的等效时间。热稳定电流 Ite是断路器能承受短路电流热效应的能力。按照国家标准规定，断路器通过热稳定电流在 4s 时间,温度不超过允许发热温度,且无触头熔解和妨碍其正常工作的现象,则认为断路器是热稳定的。对电流互感器则满足下面的热稳定关系： 212)(ITIKANt或 IttTIKjANt1式中 Kt由产品目录给定的热稳定倍数；IN1TA电流互感器一次侧额定电流；t由产品目录给定的热稳定时间；tj短路电流的假想时间；Qd 热效应通常分为短路电流交流分量有关的热效应 Qp，和与直流分量有关的热效应 Qnp两部分。3.23.2 高压断路器的选型高压断路器的选型高压断路器是最重

39、要的开关电器，对其基本要：具有足够的开断能力和尽可能短的动作时间，并且要有高度的工作可靠性。断路器最重要的任务是熄灭电弧。当用断路器开断有电流通过的电路时，在开关触头分离的瞬间，触头间会出现电弧，电弧的温度可达 50007000，常常超过金属气化点，如不采取措施，则可能烧坏触头与电器部件绝缘，危害电力系统的运行。按照灭弧介质的灭弧方式，高压断路器一般可分为：油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。断路器的选择考虑电压、电流、频率、机械荷载、动稳定电流、热稳定电流以与持续时间和开断电流等参数。在满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定。3

40、.33.3 高压隔离开关的选型高压隔离开关的选型 隔离开关的主要用途是保证高压装置中检修工作的安全，在需要检修的部分和其它带电部分之间用隔离开关形成一个可靠且明显的断开点，还可用来进行短路的切换工作。 离开关没有灭弧装置，所以不能开断负荷电流和短路电流，否则将造成严重误操作，会在触头间形成电弧，这不仅会损坏隔离开关，而且能引起相间短路。因此，隔离开关一般只有在电路已被断路器断开的情况下才能接通或断开。高压隔离开关的选择要考虑电压、电流、机械荷载等参数，与动稳定电流、热稳定电 . . . 17 / 27流和持续时间。隔离开关的型式，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合技术经济比较后

41、确定。3.43.4 互感器的选择互感器的选择互感器是变换电压、电流的电气设备，是发电厂、变电站一次系统和二次系统间的联络元件。互感器的主要用途是：将测量仪表、保护电器与高压电路隔离，以保证二次设备和工作人员的安全。将一次回路的高电压和大电流转换成二次回路的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化。电压互感器二次侧额定电压为 100V，或V；电流互感器3/100二次侧额定电流为 5A 或 1A，以便于监测设备。 a.a.电压互感器电压互感器电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；在运行方式改变时，保证装置不失压、同期点两侧都能满方便地取压。通常如下配置： 622

42、0KV 电压级的每组主母线的三相应装设电压互感器，旁路母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。 需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器，用与 100%定子接地保护。 电机 一般在出口处装两组，一组（/Y 接线）用于自动调整励磁装置，一组供测量仪表、同期和继电保护保护使用。正常工作条件，应考虑参数一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载等；承受过电压能力，应考虑绝缘水平与泄露比距。由于电压互感器是与电路并联联接的，当系统发生短路时，互感器本身两侧装有断路器，并不受短路电流的作用，因此不需校验动稳定与热稳定。b.b.电流互感器

43、电流互感器凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。电流互感器应按下列原则配置。 每条支路的电源均应装设足够数量的电流互感器，供该支路测量、保护使用。变压器出线配置一组电流互感器供变压器差动使用，相数、变比、接线方式与变压器的要求相符合。 动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，各端口属于同一电压级时，互感器变比应一样，接线方式一样。一般应将保护与测量用的电流互感器分开，尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用 0.5 级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的左右。保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护围，尽量消除主保护的不保护区。正常工作条件，应考虑参数一次回路

44、电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、暂态特性、准确度等级、机械荷载等；短路稳定性应考虑动稳定倍数与热稳定倍数；承受过电压能力应考虑绝缘水平与泄露比距。3.53.5 短路稳定校验短路稳定校验动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验，对于母线从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定。热稳定校验则是验算电流互感器承受短路电流发热的能力。a.a.动稳定校验动稳定校验电流互感器的部稳定性通常以额定动稳定电流或动稳定倍数 Kd表示。Kd等于极限通过 . . . 18 / 27电流峰值与一次绕组额定电流峰值之比。校验按下式计算：eshdwIiK2式中 Kdw动稳定倍数，由制

45、造部门提供； Ie电流互感器的一次绕组额定电流。b.b.热稳定校验热稳定校验 制造部门在产品型录中一般给出 t=1s 或 3s 的额定短路时热稳定电流或热稳定电流倍数 Kr，校验按下式进行：NdrItQK/式中 t制造部门提供的热稳定计算采用的时间(一般取 1s)。3.63.6 高压熔断器的选择高压熔断器的选择a.a.选择原则选择原则（一）限流式高压熔断器一般不宜使用在电网工作电压低于熔断器额定电压的电网以避免熔断器熔断截流时产生的电网过电压超过电网允许的 2.5 倍工作相电压。 当经过演算，电器的绝缘强度允许使用高一级电压的熔断器时，则应该按电压比折算，降低其额定断流容量。（二）高压熔断器熔

46、管的额定电流应大于或小于熔体的额定电流。（三）跌落式熔断器在灭弧时，会喷出大量游离气体，并发出很大响声，故一般只在屋使用。b.b.熔体的选择熔体的选择（一）熔体的额定电流应该按高压熔断器的保护熔断特性选择，应满足保护的可靠性、选择性和灵敏度的要求。非自爆式熔断器具有反时限的电流时间特性。熔体额定电流选择的过大，将延长熔断时间，降低灵敏度；选得过小，则不能保证保护的可靠性和选择性。选择熔体时应保证前后两级熔断器之间、熔断器于电源侧继电保护之间、以与熔断器与负荷侧继电保护之间的动作选择性。在此前提下，当在本段保护围发生短路时，应能在最短的时间切断故障， 。当电网装有其它接地装置时，回路中最大接地电

47、流与负荷电流之和应不超过最小熔断电流。（二）保护 35KV 与以下电力电压器的高压熔断器熔体，在下列正常工作情况下不应误熔断：当熔体通过电力变压器回路最大工作电流时。当熔体通过电力变压器的励磁涌流时（一般按熔体通过该电流时的熔体时间不小于0.5S 校验） 。当熔体通过保护围以外的短路电流与电动机自启动等引起的冲击电流时。保护 35KV 与以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按下式选择：nRbgmIKI式中 K系数，当不考虑电动机自启动时，可取 1.11.3；当考虑电动机自启动时，可取 1.52.0；-电力变压器回路最大工作电流（A） 。bgmI（三）保护电力电容器的高压熔断器熔体，在

48、下列正常工作情况下不应误熔断：由于电网电压升高、波形畸变等原因引起电力电容器回路的电流增大时。 . . . 19 / 27电力电容器运行过程中的涌流。 保护电力电容器高压熔断器熔体的额定电流可按下式选择：nRncIKI式中 K系数，对于跌落式高压熔断器，取 1.21.3；对于限流式高压熔断器，当为一台时，系数取 1.52.0,当为一组电力电容器时，系数取 1.31.8；-电力电容器回路的额定电流（A） 。ncI（四）保护电压互感器的熔断器，只需按额定电流和断流容量选择，不必校验额定电流。（五）除保护防雷用电容器的熔断器外，当高压熔断器的熔断电流不能满足被保护回路中装设限流电阻等措施限制短路电流

49、。（六）对没有限流作用的跌落式熔断器，应考虑短路电流的非周期分量，用全电流进行断流容量的校验。同时，尚需用系统最小运行放式下的短路电流检验三相断流的下限值，以保证熔断器有足够的熔断电流。4.4.屋外配电装置设计屋外配电装置设计4.14.1 设计原则设计原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规与技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。火电厂与变电所的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情

50、况与环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时，必须满足下列四点要求。（一）节约用地我国人口众多，但耕地不多。因此节约用地是我国现代化建设的一项战略性方针。配电装置少占地，不占良田和避免大量开挖土石方，是一项必须认真贯彻得重要政策。（二）运行安全和操作巡视方便 配电装置布置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求，如保证各种电气安全净距，装设防误操作的闭锁装置，采取防火、防暴和储油、排油措施，考虑设备防冻、防阵风、抗震、耐污等性能。使配电装置一旦发生事故时，能将事故限制到最小围和最低程度，并使运行人员在正常操作和处理事故的

51、过程中不致发生意外情况，以与在检修过程中不致损害设备。此外，还应重视运行维护时的方便条件，如合理确定电气设备的操作位置，设置操作巡视通道，便利于主控制室联系等。（三)便于检修和安装对于各种型式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装条件。如高型与半高型布置时，要对上层母线和上层隔离开关的检修、试验采取适当的措施；目前不少地区已经开发带电检修作业，在布置于架构荷载方面需为此创造条件；要考虑构件的标准化和工厂化，减少架构类型；设置设备搬运道路、起吊设施和良好的照明条件等。此外，配电装置的设计还必须考虑分期建设和扩建过渡的便利。（四）节约三材，降低造价配电装置的设计还应采取有效措施，减少三材消耗，努力降低

52、造价。 . . . 20 / 274.24.2 设计的基本要求设计的基本要求a.其设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，节约土地。b.保证运行可靠合理选择设备，布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离。c.便于安装、检修，操作巡视方便。d.在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。4.34.3 布置与安装设计的具体要求布置与安装设计的具体要求（一）屋配电装置部分（一）屋配电装置部分a.6-35KV 两层配电装置中，为了便于运行人员在底层操作时能够观察到楼层母线隔离开关的开合情况，以往的设计考虑隔离开关间的楼板上开设孔洞。但是开设孔洞曾发生事故伤亡，现行设计采取了改进措

53、施。b.相邻间隔均为架空出线时，必须考虑当一回路带电、另一回检修时的安全措施，如将出线悬挂点偏移，两回出线间加隔离板凳。c.双母线系统的隔离开关操动机构在间隔正面的布置一般按做工作母线右备用母线的原则考虑。d.对于间隔带油位指示器的电器设备，在布置时要考虑观察油位的便利，如设备窥视窗；当设备正反面均带油位指示器时，尽可能在其两侧分别设置巡视通道，若无条件时，可装设反光镜或采取其它措施。e.充油套管的储油器应装设在便于监视油位和运行中加油的地方。f.充油套管应有取油样的设施，取样阀门一般装设在地层 1.2m 处，并应防止漏油。g.隔离开关操动机构的安装高度，摇式一般为 0.9m,上下板式一般为

54、1.05m。h.隔离开关转动系统的设计，必须防止出现操作死点。同时，设计中应留有余度，以适应施工误差所引起的变化。i.安装带放油阀的油浸式电压互感器的基础，要求高出地面不小于 0.1 m,以便于放油取样。j.电抗器垂直布置时，B 相必须放在中间；品字形布置时，不得将 A、C 两相叠在一起。k.电抗器垂直布置时，应考率吊装高度。若高度不够时，其上方应设吊装孔。l.矩形母线的不线应尽量减少母线的弯曲，尤其是多片母线的立弯。建议采取以下一些措施：同一回路相间距离的变化尽量减少；回路设备、绝缘子的中心线错开次数尽量减少；当前后两中心线错开很多，中间又必须加一个绝缘子时，则中间绝缘子设在两个立弯的直线段

55、上，此时其固定金具与母线呈一个夹角。母线穿过母线式套管时，在其前后应只有一个大弯曲时，如在布置中不能避免出现两个大弯曲，则应采取措施以免母线配好后穿不进套管。m.矩形母线弯曲处至最近绝缘子的母线固定金具边缘的距离应不小于 50mm，但至最近的绝缘子中心线的距离应不大于该档母线跨距的四分之一。n.母线与母线、引下线或设备端子连接时，一般按通过电流与所连接的金属材料的电流密度计算所需的接触面积，以免接头过热。（二）屋外配电装置部分（二）屋外配电装置部分a.当电厂具有二级升高电压配电装置时，一般要预留安装第二台三卷变压器的位置和引线走廊。 . . . 21 / 27b.当发电厂、地区降压变电所具有中

56、性店非直接接地系统的电压级时，设计中要考虑预留消弧线圈的安装位置与其引线方式。c.断路器和避雷器等设备采用低位布置时，围栏宜作成高 100mm 的水泥地平，以便于排水和防止长草。d.35KV-110KV 隔离开关的操作机构宜布置在边相。操作机构的安装高度一般为 1m。e.隔离开关引线的对地的安全净距 C 值得校验，应考虑电缆沟凸出地面的尺寸。f.为了便于上人便于检修，对钢筋混凝土架构要设置脚钉或爬梯，其位置对于单独构架可在一个支柱上设置，对于连续排架可在两相邻间隔的中间支柱上设置，同时，必须对上人时检修人员与周围导体与设备的安全净距进行校验。g.对于物外的母线桥，为了防止从厂房顶上掉落金属物体

57、或因鸟害等导致母线短路，应根据具体情况采取防护措施，如在母线桥上部假设钢板护罩等，至于其它各侧是否需要加设护网，可根据工程具体情况确定。h.建设在林区的屋外的配电装置，应在电气设备的周围留有 20M 宽度的空地。i.在带旁路母线的配电装置的设计中，一般将旁路母线布置在出线门型架的外侧。此时，为了保持送电线路与旁路母线之间的安全距离，线路的终端杆塔必须有一定的高度。因此，可以考虑将旁路母线布置在出线架的侧。这样，可以缩小出线门型架到线路终端塔的距离，使架构简化并节省钢材。4.44.4 配电装置选择配电装置选择（一）（一）6-10KV6-10KV 配电装置配电装置610KV 配电装置一般均为屋布置

58、。当出线不带电抗器时，一般采用成套开关柜单层布置，由于受国产开关柜的限制，这种布置仅用于中小型变电所与单机容量为 12MW 与以下的小型发电厂。当出线带电抗器时，一般采用三层或两层装配式布置，近年来还有采用两层装配与成套混合式布置，这些布置使用于大中型配电装置。成套开关柜布置，只要合理选用制造厂生产的各种标准单元的开关柜按照明电气主接线的要求进行配置组合即可。则10KV 侧采用单层屋布置。（二）（二）35KV35KV 配电装置配电装置屋外配电装置，在现有的 35KV 屋外配点装置中，其布置型式多为中型，虽有采用高型、半高型与低型的胆为数不多，35KV 侧采用中型布置。（三）（三）110KV11

59、0KV 配电装置配电装置a.普通中型配电装置普通中型配电装置是将所有电气设备都安装在地面设计支架上，母线下不布置任何电气设备。采用软母线的该型配电装置在我国已有三十多年的历史，都积累了比较丰富的经验。但因其占地面积多所以在目前的设计中一般不采用。b.半高型配电装置半高型配电装置是将母线与母线隔离开关抬高，将断路器、电流互感器等电气设备布置在母线的下面。该配电装置具有布置紧凑清晰、占地少、钢材消耗与普通中型接近等特点，且除设备上方有带电母线外，其余的布置情况与中型布置相似，能适应运行检修人员的习惯与需要。因此，自六十年代开始出现以来，各地区采用较多，并在工程中提出了多种布置方式，使半高型配电装置

60、日趋完善，且具备了一定的运行检修经验。 品字型布置该布置将一组主母线与母线隔离开关抬高，另一组主母线与旁路母线分别设在升高主母线的两侧，两者高度有等高与不等高两种。由于品字型架构的结构比较简单，可以节省钢材；且有一组母线的隔离开关全部为中型布置，所以安装检修和运行巡视都比较方便。 . . . 22 / 27但因一组母线降低后，设备搬运道路要移出架构，占地面积略有增加。 形母线布置管形母线布置半高型除有半高型配电装置和普通中型管形母线配电装置的主要特点以外，且布置紧凑，巡视路线短，能更进一步节省占地；土建结构简单，便于施工。但不能带电作业，抗震性能较差。5.5.变电站防雷与接地设计变电站防雷与接