220kv变电站电气（一次部分）设计

1、摘 要本论文以220KV地区变电站设计为例，论述了电力系统工程中220KV变电站局部电气设计一次局部的全过程。通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数确实定，运行方式分析，防雷及过电压保护装置的设计，电气总平面及配电装置断面设计和无功补偿方案设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。关键词:变电站 短路电流 动稳定 热稳定 过电压保护装置 无功补偿ABSTRACTThe statement about the 220KV transformer area substation design, discussed some 220K

2、V electrical transformer stations design (one part in power systems engineering of the entire process. Through the main transformer stations wiring design, stations wiring design stations, short circuit current calculations, check electrical equipment moving and thermal stability, set the main elect

3、rical equipment models and the parameters, the operating mode, design over-voltage protection and mine devices , design general ;electric graphic and distribution devices flood, and without power compensation. Lastly, completed substation design in power system. Keywords: Substation Short circuit cu

4、rrents Moving stability Thermal stability Over-voltage protection devices Without power compensation目 录 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc263752485 前言 PAGEREF _Toc263752485 h 1 HYPERLINK l _Toc263752486 1 电气主接线的设计 PAGEREF _Toc263752486 h 3 HYPERLINK l _Toc263752487 1.1 主接线选择的主要原那么 PAGEREF _Toc263752487

5、h 3 HYPERLINK l _Toc263752488 1.2 主接线方案设计 PAGEREF _Toc263752488 h 4 HYPERLINK l _Toc263752489 1.2.1 方案拟定及技术比拟 PAGEREF _Toc263752489 h 4 HYPERLINK l _Toc263752490 主变压器的选择 PAGEREF _Toc263752490 h 5 HYPERLINK l _Toc263752491 1.3 运行方式分析 PAGEREF _Toc263752491 h 7 HYPERLINK l _Toc263752492 2 站用电接线及设备用电源接线

6、方案 PAGEREF _Toc263752492 h 8 HYPERLINK l _Toc263752493 2.1 所用电源数量及容量 PAGEREF _Toc263752493 h 8 HYPERLINK l _Toc263752494 2.2 所用电源引接方式 PAGEREF _Toc263752494 h 8 HYPERLINK l _Toc263752495 2.3 所用变压器低压侧接线 PAGEREF _Toc263752495 h 9 HYPERLINK l _Toc263752496 2.4 所站用电接线 PAGEREF _Toc263752496 h 9 HYPERLINK

7、l _Toc263752497 2.5 备用电源 PAGEREF _Toc263752497 h 10 HYPERLINK l _Toc263752498 3 短路计算 PAGEREF _Toc263752498 h 11 HYPERLINK l _Toc263752499 3.1 短路故障的危害 PAGEREF _Toc263752499 h 11 HYPERLINK l _Toc263752500 短路电流计算的目的 PAGEREF _Toc263752500 h 11 HYPERLINK l _Toc263752501 短路电流计算的内容 PAGEREF _Toc263752501 h

8、12 HYPERLINK l _Toc263752502 3.4 短路电流计算方法 PAGEREF _Toc263752502 h 12 HYPERLINK l _Toc263752503 3.5 三相短路电流周期分量起始值的计算 PAGEREF _Toc263752503 h 13 HYPERLINK l _Toc263752504 3.5.1 短路电流计算的基准值 PAGEREF _Toc263752504 h 13 HYPERLINK l _Toc263752505 3.5.2 网络模型 PAGEREF _Toc263752505 h 13 HYPERLINK l _Toc2637525

9、06 3.5.3 三相短路电流周期分量起始值的计算步骤 PAGEREF _Toc263752506 h 13 HYPERLINK l _Toc263752507 4 设备的选择及动、热稳定校验 PAGEREF _Toc263752507 h 18 HYPERLINK l _Toc263752508 4.1 按正常工作条件选择电气设备 PAGEREF _Toc263752508 h 18 HYPERLINK l _Toc263752509 4.2 按短路状态校验 PAGEREF _Toc263752509 h 19 HYPERLINK l _Toc263752510 4.3 断路器、隔离开关的选

10、择原那么 PAGEREF _Toc263752510 h 20 HYPERLINK l _Toc263752511 4.4 互感器的选择 PAGEREF _Toc263752511 h 23 HYPERLINK l _Toc263752512 4.4.1 电流互感器的选择 PAGEREF _Toc263752512 h 24 HYPERLINK l _Toc263752513 4.4.2 电压互感器的选择 PAGEREF _Toc263752513 h 25 HYPERLINK l _Toc263752514 4.4.3 熔断器的选择 PAGEREF _Toc263752514 h 25 HY

11、PERLINK l _Toc263752515 4.5 裸导体的选择 PAGEREF _Toc263752515 h 26 HYPERLINK l _Toc263752516 4.5.1 一般要求 PAGEREF _Toc263752516 h 26 HYPERLINK l _Toc263752517 4.5.2 导体的选择 PAGEREF _Toc263752517 h 26 HYPERLINK l _Toc263752518 4.5.3 截面的选择 PAGEREF _Toc263752518 h 26 HYPERLINK l _Toc263752519 4.6 所选设备参数表 PAGERE

12、F _Toc263752519 h 29 HYPERLINK l _Toc263752520 5 防雷及过电压保护装置设计 PAGEREF _Toc263752520 h 32 HYPERLINK l _Toc263752521 5.1 避雷针 PAGEREF _Toc263752521 h 32 HYPERLINK l _Toc263752522 5.2 避雷器 PAGEREF _Toc263752522 h 34 HYPERLINK l _Toc263752523 5.3 防雷接地 PAGEREF _Toc263752523 h 34 HYPERLINK l _Toc263752524 5

13、.4 变电所的防雷保护 PAGEREF _Toc263752524 h 35 HYPERLINK l _Toc263752525 5.5 变电所的进线段保护 PAGEREF _Toc263752525 h 36 HYPERLINK l _Toc263752526 5.6 接地装置 PAGEREF _Toc263752526 h 37 HYPERLINK l _Toc263752527 6 无功补偿 PAGEREF _Toc263752527 h 38 HYPERLINK l _Toc263752528 6.1 提高功率因数的意义 PAGEREF _Toc263752528 h 38 HYPER

14、LINK l _Toc263752529 6.2 无功补偿装置确实定 PAGEREF _Toc263752529 h 38 HYPERLINK l _Toc263752530 6.3 无功补偿容量计算 PAGEREF _Toc263752530 h 40 HYPERLINK l _Toc263752531 6.3.1 无功补偿的最大容性无功量计算 PAGEREF _Toc263752531 h 40 HYPERLINK l _Toc263752532 6.3.2 变压器补偿的最大的容性无功量 PAGEREF _Toc263752532 h 41 HYPERLINK l _Toc26375253

15、3 结束语 PAGEREF _Toc263752533 h 43 HYPERLINK l _Toc263752534 致 谢 PAGEREF _Toc263752534 h 44 HYPERLINK l _Toc263752535 参考文献 PAGEREF _Toc263752535 h 45 HYPERLINK l _Toc263752536 附录 电气主接线图 PAGEREF _Toc263752536 h 46前言电力工业是国民经济的重要部门之一，它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，又和广阔人民群众

16、的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的开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。我国具有极其丰富的能源。这些优越的自然条件为我国电力工业的开展提供了良好的物质根底。但是，旧中国的电力工业落后，无法将其利用。不过，随着改革开放的深入开展，我国电力工业的开展很快。到2000年，我国电力工业已跃升世界第2位，电力工业的开展为我国的国民经济的高速开展做出了巨大的奉献。不仅如此，目前我国的电力工业已开始进入“大电网、“大机组、“超高压交、直流输电等新技术开展的新阶段，一些世界水平的先进的高新技术，已在我国电力系统中得到了相应的应用。但是，随着近年来我国国民经济的高速开展与人

17、民生活用电的急剧增长，电力工业的开展仍不能满足整个社会开展的需要，未能很好起到先行的作用，仅以2004年夏季的供电负荷顶峰期为例，全国预计总共缺电3000万KW左右，有24个省区都先后出现拉闸限电的的情况，这样的局面预期还要过23年才可能得到较好的解决 。另外，由于我国人口众多，由此在按人口平均用电方面，迄今不仅仍远远落后于一些兴旺国家，即使在开展中国家中，也只处于中等水平，尚不及全世界平均人口用电量的一半。因而要实现在21世纪初全面建设小康社会的要求，我国的电力工业必须持续、稳步地大力开展，一方面是要大力加强电源建设，搞好“西电东送，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网

18、分开、竞价上网，并建立起符合社会主义市场经济法那么的、标准的电力市场。展望未来，我们坚信，在新世纪中，中国的电力工业必须持续、高速地开展，取得更加辉煌的成就。1 电气主接线的设计变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要局部，它说明变电所内的变压器、各电压等级的线路 、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也说明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断开展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高 ，设

19、计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成局部。它说明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也说明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。1.1 主接线选择的主要原那么1变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。根据变电所在系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、

20、灵活性和经济性的要求。2变电所主接线的选择应考虑电网平安稳定运行的要求，还应满足电网出故障时应处理的要求。3各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。4近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。5在确定变电所主接线时要进行技术经济比拟。1.2 主接线方案设计 方案拟定及技术比拟表1 方案比拟方案220KV110KV35KV主变台数方案一双母线双母线单母线分段2方案二3/2接线双母线分段双母线21单母线分段优点: 母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源;一段母线故障时(或检修

21、,仅停故障(或检修段工作,非故障段仍可继续工作。缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作. 通过该接线优缺点的分析,可见,方案一中35KV采用此接线方式，其优点是当一母线发生故障时,分段断路器能自动把故障切除,保证正常段母线不间断供电和不至于造成用户停电;缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,接在该母线上的回路都要在检修期间停电,所以,该接线方式对于35KV侧可以考虑。另一方面是考虑到地区性一般变电所对经济性的考虑。2双母线接线优点:供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线

22、故障后，能迅速恢复供电;调度灵活;扩建方便。缺点:接线复杂,设备多,母线故障有短时停电。通过该接线优缺点的分析,可见,在方案一和方案二中的应用此接线方式,主要是因为它对供电可靠性的保证。即是说,当一母线故障或检修的时候，由母联断路器向另一母线充电,直到完成母线转换过后，在断开母联断路器,使原工作母线退出运行。缺点是当母线故障或检修的时候,会有短时停电.但是对于方案中的用户侧是可以考虑的。3 3/2接线优点:高度可靠性，调度运行灵活，操作检修方便.任一母线故障或检修,均不导致停电。缺点:造价高，而二次控制复杂。 通过对该接线优缺点的分析，可见，在方案二中采用该种接线方式，主要是为了提高供电的可靠

23、性.但此类接线造价比拟高，所以，一般只在大容量变电站中使用。从上述的比拟可以看出,三种接线从技术的角度来看主要的区别是在可靠性上，双母线比单母线可靠性高，3/2接线比双母线的可靠性更高。但对于220KV地区性变电站来说，双母线接线的可靠性已能到达要求,且地区性变电站主要是要求经济性.所以,确定选择第一种接线方案。主变压器的选择变电站主变容量，一般应按510年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑当1台变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足一类及二类负荷的供电。对一般性变电站，当1台主变压器停运时，其余变压器容量应满足全

24、部负荷的60%70%。选择原那么:1相数容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kv及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。2绕组数与结构电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。在一发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。3绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否那么，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“Y和三角形“D。

25、在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原那么，主变一般是Y，D11常规接线。4调压方式为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。通常，发电厂主变压器均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。5冷却方式电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。容量计算: 200/0.85+

26、70/0.8322.8MVA 1需要选择的变压器容量322.8225.96MVA 2 选用三绕组变压器，查手册，选出的设备如表2： 表2 SFPS7型220kv级三相三圈无载调压变压器的参数额定容量MVA容量比电压比组别空载损耗负载损耗阻抗电压%高中高低中低240100/100/502422YN，yn，d1113572012-1422-247-91.3 运行方式分析运行方式分析如表3 所示。表3 运行方式分析母线故障工作方式220KV当母线故障时,先合上母联断路器两侧的隔离开关，再合母联断路器,想备用母线充电,这时,两组母线等电位,为保证不中断供电,按“先通后断原那么进行操作，既先接通备用母线

27、上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关,完成母线转换后，再断开母联断路器及其两侧的隔离开关,即可使原工作母线退出运行检修.110KV其接线方式跟220KV一致,所以，其工作方式与220KV一致。35KV当一母线发生故障,分段断路器自动将故障隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电;两段母线同时故障的几率甚小,可以不予考虑。2 站用电接线及设备用电源接线方案2.1 所用电源数量及容量1 枢纽变电所总容量为60MVA及以上的变电所装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，均装设两台所用变压器。采用整流操作电源或无人值班的变电所,装设两台所用变压器,分别接在不同等级

28、的电源或独立电源上。如果能够从变电所外引入可靠的380V备用电源，上述变电所可以只装设一台所用变压器。2220KV变电所装设两个工作电源。当主变压器为两台时,可以分别接在每一台主变压器的第三绕组上。两台所用变压器的容量应相等,并按全所计算负荷来选择.当建设初期只有一台主变压器时,可只接一台工作变压器。3 当设有备用所用变压器时,一般均装设备用电源自动投入装置。2.2 所用电源引接方式1 当所内有较低电压母线时,一般均由这类母线上引接12个所用电源,这一所用电源引接方式具有经济和可靠性较高的特点。如能由不同电压等级的母线上可分别引接两个电源,那么更可保证所用电的不间断供电.当有旁路母线时,可将一

29、台所用变压器通过旁路隔离开关接到旁路母线上。正常运行时,那么倒换到旁路上供电。2 由主变压器第三绕组引接,所用变压器高压侧要选用大断流容量的开关设备，否那么要加装限流电抗器。3 由于低压网络故障时机较多,从所外电源引接所用电源可靠性较低。有些工程保存了施工时架设的临时线路，多用于只有一台主变压器或一段低压母线时的过度阶段。220KV变电所多由附近的发电厂或变电所引接专用线作为所用电源。2.3 所用变压器低压侧接线所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制,动力与照明合用一个电源。1 所用变压器低压侧多采用单母线接线方式.当有两台所用变压器时,采用单母线分段接线方式，平时分列运行，

30、以限制故障范围,提高供电可靠性。2220KV变电所设置不间断供电装置，向通讯设备交流事故照明及监控计算机等负荷供电,其余负荷都允许停电一定时间,故可不装设失压启动的备用电源自投装置,防止备用电源投合在故障母线上扩大为全所停电事故。3 具备条件时,调相机专用负荷优先采用由所用变压器低压侧直接支接供电的方式。2.4 所站用电接线站用电接线应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂开展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计到达经济合理、技术先进、平安、经济地运行。变电站的站用电源，是保证正常运行的根本电源。通常不少于两个。其引接方式有两种：一种是从母线侧引入，另一种是从主变低压侧引入。本站由于

31、没有具体说明，因此采用通过断路器和隔离开关从低压侧引入。本站的两台500KVA变压器的主要参数如表4所示。表4 本站的两台500KVA变压器的主要参数型号高压KV低压KV组别空载损耗负载损耗空载电流AS7500/3535Y，yn02.5 备用电源站用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，起后备作用。备用电源应具有独立性和足够的容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电情况下仍能从系统取得备用电源。备用分为明备用和暗备用。本站是地区性变电所。所以，采用暗备用的方式，两台变压器相互备用，当一台退出运行时，由另一台承当负荷。3 短路计算 计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设

32、备或对这些设备提出技术要求；评价确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯网络设施的影响等。3.1 短路故障的危害电力系统发生短路时，电压严重下降，可能破坏各电厂并联运行的稳定性，使整个系统被解列成为几个异步运行的局部，这时某些发电厂可能过负荷，因而使频率下降，供电频率下降导致包括锅炉给水的水泵电动机在内的所有异步电动机转速下降，锅炉打不进水，发电厂出力也进一步下降，直至无法运行。为了保证发电厂的运行，不得不切除一局部负荷。短路时电压下降的越大持续时间越长，破坏整个系统稳定运行的可能性越大。1电气主接线比拟与选择短路电流计算可为不同方案进行技术经济

33、比拟，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。2选择导体和电器如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。3确定中性点接地方式对于35KV 、10KV供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。4 选择继电保护装置和整定计算在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算

34、最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。1 短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。2 短路时间确实定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。3 短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体工程及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。3.4 短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。1标幺值法标幺制是一种相

35、对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气参量的折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。2有名值法有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于1KV以下低压供电系统短路电流的计算。3.5 三相短路电流周期分量起始值的计算 短路电流计算的基准值短路电流的计算通常采用近似标幺值计算。取 =100MW，各级基准电压为平均额定电压。 网络模型计算短路电流对所用的网络模型为简化模型，即：忽略负荷电流；不计各元件的电阻，也不计送电线路的电

36、纳及变压器的导纳；发电机用次暂态电抗表示，并认为发电机电势模值标幺值为1，相角为0。 三相短路电流周期分量起始值的计算步骤1计算各元件参数标幺值，作出等值电路。前已选出了主变压三绕组，其阻抗电压百分比方表5所示。表5主变压器阻抗电压百分比绕组高中高低中低阻抗电压%1214222479计算每个绕组的短路电压百分数：132381413823-1823139 3取=100MVA， = 计算变压器各绕组的标幺值 4由于一期工程，只有两台主变运行。所以，只需考虑2台变压器。2变的参数与1变的参数一致。主变压器三相短路等值电路图如图1所示。图1 主变压器三相短路等值电路图2当f-1点220kv母线发生短路

37、时的计算。主变压器220kv母线处短路时等值电路图如图2所示。图2 主变压器220kv母线处短路时等值电路图 有名值：14KA冲击电流：142.5535.7KA (5)3当f-2点110KV母线发生短路时的计算。主变压器110KV母线处短路时等值电路图如图3所示。图3 主变压器110KV母线处短路时等值电路图/有名值：11.1KA冲击电流：11.128.3KA 64当f-3点35KV母线短路计算。主变压器35KV母线处短路时等值电路图如图4所示。/有名值：23.7KA冲击电流：23.760.44KA 7 图4 主变压器35KV母线处短路时等值电路图短路电流计算如表6所示。表6 短路电流表 计算

38、参数短路点短路电流有名值KA冲击电流KA220KV14110KV35KV4 设备的选择及动、热稳定校验 尽管电力系统中各种设备的工作和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的根本要求却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。4.1 按正常工作条件选择电气设备1电器选择的一般原那么1应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景开展。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选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。2额定电压电气设备

39、所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。因此，在电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择。即： (8)3额定电流电气设备的额定电流是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。 应不小于该在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即： (9)4环境条件对设备选择的影响当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆水度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。4.2 按短路状态校验1校验的一般原那么1电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校

40、验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，假设发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，那么应按严重情况校验。2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。2短路热稳定校验短路电流通过电器时，电气设备各部件温度或发热效应应不超过允许值。满足热稳定条件。 (10)式中：短路电流产生的热效应 、t电气设备允许通过的热稳定的电流和时间3电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为： (11)式中：短路冲击电流幅值电气设

41、备允许通过的动稳定电流幅值 4短路计算时间验算热稳定的短路计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即： (12) 一般取保护装置的后备保护动作时间5绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。但所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。4.3 断路器、隔离开关的选择原那么断路器、隔离开关的选择原那么如表7所示。表7 断路器、隔离开关的选择原那么工程参数技术条件正常工作条件电压电流频率电路稳定性动稳定电流热稳定电流和持续时间承受过电

42、压能力对地和断口间的绝缘水平泄漏比距操作性能开断电流短路关合电流操作循环操作次数操作相数分合时间及周期性对过电压的限制某些的开断电流操作机构环境条件 环境环境温度日温差最大风速相对湿度污秽海拔高度地震强度环境保护噪声电磁干扰1种类采用的灭弧介质可分为油断路器多油、少油、压缩空气断路器、 断路器、真空断路器等。选用少油断路器，其特点运行经验丰富，易于维护，噪声低。2开断电流选择校验断路器的断流能力,宜取断路器实际开断时间的短路电流,所为校验条件。因此,高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即： (13)3短路关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路电流时的平安断路器的

43、额定关合电流 不应小于短路电流最大冲击值，即： (14)4额定电压和额定电流 ， (15)由下式确定: (16)各母线的最大电流如表8所示。表8 各母线的最大电流母线110KV35KV220KVKA式中：，分别为电气设备和电网的额定电压KV ，分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流A5短路热稳定和动稳定校验在短路电流过断路器时,产生大量热量,由于来不及向外散发,全部用来加热断路器,使其温度迅速上升,严重时会使断路器触头焊住,损坏断路器。因此产品标准规定了断路器的热稳定电流,例如1s4s的热稳定电流，其物理意义为:当热稳定电流通过断路器时,在规定的时间内,断路器各局部温度不会超过国家规定的

44、允许发热温度,保证断路器不被损坏。校验： ， (17)当1S时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。 (18)式中：短路电流周期分量 短路电流周期分量发热的等值时间6动稳定校验断路器在闭合状态能承受通过的最大电流峰值,不会因电动力的作用而发生任何机械损坏。该最大电流峰值称为稳定电流。 (19)7隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关与断路器相比，工程相同。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。4.4 互感器的选择互感器是电力系统中测量仪表、

45、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，互感器将高电压、大电流按比例变成低电压100，100/和小电流5，1A，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。互感器包括电流互感器和电压互感器两大类其特点如表9所示。表9 互感器包括电流互感器和电压互感器两大类其特点互感器电流互感器电压互感器特点一次绕组串在电路中，且匝数少，电流互感器在近于短路状态下运行容量小 ，近似于一台小容量变压器，电压互感器在近于空载状态下运行 电流互感器的选择电流互感器的作用是将一次回路中的大电流转换为1A或5A的小电流以满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。1种类和型式的选择电流互感器根据使用环境可分为室

46、内式室外式,根据结构可分为瓷绝缘结构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线式单匝贯穿式复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式。2一次回路额定电压的选择一次回路额定电压和应满足： (20)3一次额定电流的选择当电流互感器用于测量时,其一次侧额定电流应尽量选择比实际正常工作电流大1/3左右,以保证测量仪表的最正确工作，并在负荷时有适当的指示。电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择。一般情况下可按变压器额定电流的1/3进行选择。 (21)4动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

47、窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定。由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验。 或 (22) 电压互感器的选择电压互感器是把一次回路高电压转换为100V的电压,以满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件。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。2额定电压和电流的选择 ， (23)3准确级规程规定，用于变压器，所用馈线，出线等回路中的电度表，供所有计算电费的电度表，其准确等级要求为0.5级，供运行监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级要求一般为1级，在电压二次回路上，同一回路接有几

48、种不同型式和用途的表计时，应按要求等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确等级。 熔断器的选择高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，它的熔体熔化而分断电流开断电路，熔断器主要用来进行短路保护,用来保护线路变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。熔断器由熔体支持金属体的触头和保护外壳三局部组成。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 。在本站中，熔断器只用于保护电压互感器 ，其只需按额定电压及断流容量S两项来选择。当短路容量较大时，可考虑在熔断器前串联限流电阻。4.5 裸导体的选择硬导体截面常用的有矩形、槽形和管形

49、。单条矩形导体截面最大不超过1250，以减小集肤效应，使用大于电流时，可将24条矩形导体并列使用，矩形导体一般只用于35KV及以下电流在4000A及以下的配电装置中；槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于40008000A的配电中。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，假设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；假设矩形导体的长边呈水平布置平放，那么与前者相反。因此，导体的布置方式应根据载流量大小；短路电流水平和配电装置的具体情况而定。 一般要求1裸导体应根据以下技术条件进行选择和校验: 1工作电流；2动稳定和机械强度；3热

50、稳定2裸导体尚应按以下使用环境条件校验: 1环境温度；2日照；3风速；4海拔高度 导体的选择导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。对年负荷利用小时数大5000h，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。对传输容量不大，可按长期允许电流来选择。 截面的选择1220KV级选择导体845A按长期发热允许电流选择截面查手册：选用单条矩形铝导体，横放允许电流1082A，截面为638hbmm, 集肤效应系数环境温度最高为42C，查表修正：1082845A不满足条件改选单条矩形铝导体，竖放允许电流为1227A，截面为6310hbmm, 集肤效应系数修正：1227845A满

51、足条件热稳定校验正常运行时导体温度式中： 导体要安装实际温度 长期发热允许最高温度42704266C选热稳定系数C如表10所示。表10 选热稳定系数C不同温度下裸导体的C值工作温度606570硬铝及铝锰合金918987查得：C89前已算得：372S那么满足短路时发热的最小导体截面为：=630 (24) 满足热稳定要求2 110KV级选择导体1230A按长期发热允许电流选择截面查手册选用单条矩形铝导体，竖放允许电流为1807A，截面为10010hbmm, 集肤效应系数环境温度最高为42C，查表修正：18071337A1230A热稳定校验正常运行时导体温度：42704266C查表得：C89那么满足

52、短路时最小截面积： 1791000 (25)满足热稳定要求。335KV级选择导体1440A按长期发热允许电流选择截面查手册选用单条矩形铝导体，竖放允许电流为2087A，截面为1258hbmm， 集肤效应系数修正：20871440A热稳定校验正常运行时温度42704266C查表得：C89那么满足短路时最小截面积3811000 (26)满足热稳定要求。4.6 所选设备参数表表11 各母线的计算参数计算 参数、母线KVAAAS KAS22084514003570142110123011102830112351440237060442表12 隔离开关的型号与参数隔离开关参数设备UNKVINA极限电流K

53、AGW4-220D/1000-80220100080GW4-110110125055GW5-35G351600100表13 电压互感器的型号与参数电压互感器参数设备一次电压二次电压最大容量MVAJDR220YDR110JDJJ35表14 断路器的型号与参数断路器 参数设备UNKVINAInbrKAinclKA全开断时间sI2tt热稳定校验动稳定校验SW6-220220120021532124=1764Qk53ishSW6-110I11015008024=3969Qk80ishSW2-35II35150080242460.2Qk表15 电流互感器的型号与参数电流互感器参数设备一次电流A二次电流A

54、10%倍数热稳定电流动稳定校验热稳定校验LCWD3220120051535351200ishQkLCWB6110200051545115ishQkLCWD135150051530I1N301500ishQk5 防雷及过电压保护装置设计防雷保护装置是指能使被保护物体防止雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最根本的防雷保护装置有:避雷针避雷线避雷器和防雷接地等装置。5.1 避雷针避雷针的保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变,在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的开展方向，使雷电对避雷针放电,再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免受雷击。在对较大面积的

55、变电所进行保护时,采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。因此，为了对本站覆盖,采用四支避雷针。被保护变电所总长108.5m,宽79.5m,查手册，门型架构高15m.避雷针的摆放如图5所示。图5 避雷针摆放图;135m (27)所以,需要避雷针的高度为:15四只避雷针分成两个三只避雷针选择。验算:首先，验算123号避雷针对保护的高度:12号针之间的高度： 34.323m15m23号针之间的高度：34.318.815m (28)13号针之间的高度:34.334.31915m (29)由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。对保护宽度:12号针的保护宽度:1.5 (1.5(231512023号针

56、之间的宽度:1.5 (1.5(18.8155.70 30 由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。所以,1,2,3针是满足要求的。由于4针的摆放是长方形,所以，134针也是满足要求的。即,四只高度选为35m的避雷针能保护整个变电所。5.2 避雷器避雷器是一种过电压限制器,它实质上是过电压能量的接受器,它与别的保护设备并联运行,当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压,保护电气设备.在电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作

57、用电压。有效值的选择如表16所示。表16有效值的选择电压等级KV35110-220灭弧电压有效值100%UN80%UN所选避雷器型号参数如表17所示。表17所选避雷器型号参数表型号额定电压KV 灭弧电压KV工频放电电压KV冲击放电电压KV灭弧电压选择KVFZ-3535418410413435FZ-110J1101002242683101100.888FZ-220J2202004485366302200.81765.3 防雷接地“防雷在于接地,这句话含义说明各种防雷保护装置都必须配以适宜的接地装置。将雷电泄入大地，才能有效地发挥其保护作用。接地是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体

58、与大地保持等电位,电力系统的接地按其功用可分三类:工作接地:根据电力系统正常运行的需要而设置的接地，它所要求的接地电阻值约在的范围内。保护接地:不设这种接地，电力系统也能正常运行,但为了人身平安而将电气设备的金属外壳等加以接地,它是在故障的条件下才发挥作用的,它所要求的接地电阻值处于1-10的范围内。防雷接地:用来将雷电流顺利泄入大地,以减小它所引起的过电压,它的性质似乎介于前两种接地之间,它防雷保护装置不可缺少的组成局部，它有些像工作接地;但它又是保障人身平安的有力措施,而且只有在故障下才发挥作用，它又有些像保护接地,它的阻值一般在1-30 的范围内。由此可见,接地电阻取10较适宜。查接地装

59、置 (冲击系数与 (接地装置的冲击利用系数表,选用一字形的接地体。查得: 0.45 (31)(式中: 冲击电流下的电阻; 工频电流下的电阻 (32)5.4 变电所的防雷保护变电所是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如故发生闪络,就会损坏设备。因此,变电所实际上是完全耐雷的。变电所的雷害事故来自两个方面:一是雷直击变电所;二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡

60、度。为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和辅设良好的接地网。装设避雷针(线应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针(线之间留有一定距离，因为雷直击避雷针(线瞬间的地电位可能提高。如果这一距离不够大，那么有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线对电气设备的还击或闪络。逆闪络一旦出现,高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏。为了防止这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。按实际运行经验校验后，我国标准目前推荐和应满足下式要求:0.1h, 4.5 335.5 变电所的进线段保护变电所限制雷电侵入波的主要