35KV变电站电气部分初步设计(电力电容器保护设计)毕业论文

.73/74符号说明—额定电压—电网工作电压—额定电流—电抗—计算电抗—为无限大容量电源到短路点之间的总电抗（标幺值）—0秒钟短路电流—0.2s短路电流周期分量—稳态短路电流周期分量—短路电流冲击值—全电流最大有效值—短路容量—变压器额定容量—断路器额定开断电流—断路器极限通过电流峰值—断路器t秒热稳定电流—短路电流发热等值时间—CT的1s动稳定倍数—经济电流密度—六氟化硫式—综合修正系数，为有关修正系数的乘积—电气设备所在回路的最大持续工作电流—为电流互感器原边额定电流—热稳定系数—相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量—温度修正系数—导线截面—送电容量—电缆芯最高工作温度—对应于额定载流量的基准环境温度—实际环境温度─实测土壤电阻率—熔断器的额定电流—单台电容器的额定电流—为涌流的振荡角频率—并联电容器的台数—工频电流的角频率—户外—经济电流密度KVKVKVKV500/220/35KV变电站电气部分初步设计（电力电容器保护设计），变电所电气主接线是指变电所的变压器以与输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线也是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。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，必须正确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。1.1.1变电所主接线的设计原则变电所根据5～10年电网发展规划进行设计。在有一、二级负荷的变电所中宜采用双路电源供电装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设三台主变压器，如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点与负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等要求。（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据5～10年电力发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以与地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以与所连接电源数和出线回数。（3）负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电，三级负荷一般只需一个电源供电。（4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型的变电所，由于其传输的容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。1.1.2主接线设计的基本要求（1）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的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，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故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。（2）灵活性调度要求；检修要求；扩建要求。（3）经济性经济性主要是投资省、占地面积小、电能损耗小。（4）扩建的可能性1.1.3基本接线与适用围（1）双母线接线①优点：供电可靠；调度灵活；扩建方便；便于试验②缺点：增加一组母线和使用每回路就需增加一组母线隔离开关；当母线故障需检修时，隔离开关作为倒换操作电气，容易误操作。③适用围：1）6－10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时。2）35－63KV配电装置，当出线回路数超过8回时其连接的电源较多，负荷较大时。3）110－220KV配电装置，在系统中处重要地位，出线回路数为4回与以上时。（2）一般双母线带旁路接线旁路母线和旁路断路器的作用是：检修任一接入旁路的进、出线的断路器时，使该回路不停电。这也是各种带旁路接线的主要优点。一般双母线设置旁路母线的原则。①6～63KV配电装置，一般不设置旁路母线；②110～220KV配电装置，线路输送距离较远，输送功率较大，一旦停电，影响围大，且其断路器的检修时间长；出线回路数越多，则断路器的检修机会越多，停电损失越大。因此，一般需设置旁路母线。（3）一台半断路器接线一台半断路器接线又称3/2接线，即每2条回路共用3台断路器（每条回路一台半断路器），每串的中间一台断路器为联络断路器。正常运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，因此，具有很高的可靠性和灵活性。①优点1）任一母线故障或检修（所有接于该母线上的断路器段开），均不致停电。2）当同名元件接于不同串，即同一串中有一回出线、一回电源时，在两组母线同时故障或一组检修另一组故障的极端情况下，功率仍能经联络断路器继续输送。3）除了联络断路器部故障时与其相连的两回路短时停电外，联络断路器外部故障或其他任何断路器故障最多停一个回路。4）任一断路器检修都不致停电，而且可同时检修多台断路器。5）运行调度灵活，操作、检修方便，隔离开关仅作为检修时隔离电气。②适用围：一台半断路器接线用于大型电厂和变电所220KV与以上、进、出线回路数6回与以上的高压、超高压配电装置中。1.1.4本站电气主接线的设计（1）原始资料变电所建设规模为枢纽性变电站，电压等级500/220/35KV，220KV侧出线10回，负荷200～300MVA，500KV侧出线5回，负荷600～800MVA，，最大负荷利用小时数6800小时。35KV侧12回架空线，，重要负荷占70%，最大负荷利用小时数5800小时。系统可视为无穷大系统。（2）主接线设计本变电站为大型枢纽性变电站。500KV为电源侧，220KV侧和35KV侧为负荷侧。500KV采用3/2接线。220KV采用一般双母线带旁路接线。35KV一般双母线接线。图1-1采用自耦变压器的电气主接线图1-2采用三绕组变压器的电气主接线把普通三绕组变压器的高压绕组和低压绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。由于自耦变压器的绕组容量小于额定容量，当额定容量一样时，自耦变压器与三绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。这就是自耦变压器的主要优点。因此两个方案比较后选用自耦变压器的电气主接线。主变压器台数、容量、型号的选择主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。装有两台与以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。1.2.1主变压器台数的确定为了保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器；枢纽变电所装设2～4台；区域性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可装设3台。所以，变电所的主变压器可装设两台。1.2.2主变压器容量与参数的确定变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷的60%～70%（35～110KV变电所为60%，220～500KV变电所为70%）或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择，即：～（MVA）（1-1）式中n变电所主变压器台数根据上述原则得到变压器容量为：～=（0.6～0.7）480～560（MVA）参考《电力工程电气设计200例》表5-11500KV自耦变压器主要技术参数可选出变压器为：表1-1主变压器参数制造厂变压器厂型号ODFPS2—250000/500额定容量（KVA）250000/250000/60000额定电压（KV）高压中压低压35空载损耗（KW）144负载损耗（KW）高—中540高—低中—低阻抗电压（%）高—中11.8高—低38.2中—低24.8接线组别YN，a0，d11型式强迫油导向循环水冷有载调压三绕组自耦变第二章所用电的设计2.1所用电设计的要求发电厂和变电所的用电系统设计和设备选择，直接关系到电厂和变电所的安全运行和设备的可靠，根据用电设备的要求，对厂用工作、启动/备用电源，保安电源和交流不停电电源等容量必须可靠和充裕，限制事故波与围，迅速进行事故处理，首先保证主要设备不损坏，并使机组快速恢复运行。要考虑全厂的扩建和发展规划，与机务工艺专业等密切配合，厂用配电装置布置合理，便于维护管理。对全厂公用系统的容量应满足扩建的需要，适当留有裕度。调度灵活可靠，检修调试安全方便。系统接线要清晰、简单，便于机组的启、停操作与事故处理。设备选用合理、技术先进、注意节约投资，减少电缆用量。2.2所用电的设计原则和接线形式变电所用电设备的用电统称为所用电。所用电比厂用电小得多。有人值班的地方变电所中的用电设备主要有变压器的冷却风扇、蓄电池的充放电设备或整流操作设备、检修设备、断路器或操动机构的加热设备与采暖、通风、照明、供水设备等，其总负荷一般只有20KVA左右；大、中型变电所中，所用负荷要大些，如主变压器的强迫油循环冷却装置的油泵、水泵，变压器检修间和油处理室的动力设备；当采用压缩空气断路器或气动操动机构时，还有空气压缩机；当装有同步调相机时，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等。其总负荷一般为200～700KVA。2.2.1对所用电源的要求据《220～500KV变电所设计技术规程》、DL/T5155—2002《220～500KV变电所所用电设计技术规程》、GB50059—1992《35～110KV变电所设计规》、DL/T5103—1999《35～110KV无人值班变电所设计规程》有关要求如下：330～500KV变电所，有两台（组）与以上主变压器时，从主变压器低压侧引接的所用工作变压器不宜少于两台，并应装设一台从所外可靠电源引接的专用备用变压器，每台工作变压器的容量宜至少考虑两台（组）主变压器的冷却用电负荷，专用备用变压器的容量应与最大的工作变压器的容量一样；初期只有一台（组）主变压器时，除由所引接一台工作变压器外，应再设置一台由所外可靠电源引接的所用工作变压器。2.2.2所用电源的引接当所有较低电压母线时，一般均由较低电压母线上引接1～2台所用变压器。这种引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。当有可靠的6～35KV电源联络线，将一台所用变压器接于联络线断路器外侧，更能保证所用电的不间断供电。这种引接方式对采用交流操作的变电所即取消蓄电池而采用硅整流或复式整流装置取得直流电源的变电所尤为重要。500KV变电所多由附近的发电厂或变电所引接专用线路作为所用备用电源。2.3所用电接线图2-1变电所所用电接线2.3.1所用变压器的选择（1）所用变压器选择的基本原则和应考虑的因素①变压器原、副边额定电压应分别与引接点和所用电系统的额定电压相适应。②联结组别的选择，宜使同一电压级（高压或低压）的所用工作、备用变压器输出电压的相位一致。③阻抗电压与调压型式的选择，宜使在引接点电压与所用电负荷正常波动围，所用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的。④变压器的容量必须保证所用机械与设备能从电源获得足够的功率。（2）所用变压器容量的选择所用电率为0.1%根据《发电厂电气部分》附表1—335KV双绕组变压器技术数据可查得所用变压器型号表2-1所用变压器参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）连接组损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压（%）总体质量（t）高压低压空载短路S9—1000/351000或0.4Y，yn01.7512.001.06.54.60第三章短路电流计算3.1短路计算的目的、规定和步骤3.1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：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。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。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。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。接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.2短路电流计算的一般规定（1）计算的基本情况电力系统中所有电源均在额定负载下运行；所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；短路发生在短路电流为最大值时的瞬间；所有电源的电动势相位角一样；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）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），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）计算容量应按本工程设计规划容量计算，考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑工程建成后5～10年）（4）短路种类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以与自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校验。3.1.3计算步骤（1）选择计算短路点（2）画等值网络（次暂态网络）图①首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗。②选取基准容量和基准电压(一般取各级的平均电压)。③将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗。④绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。（3）化简等值网络为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。（4）求计算电抗。（5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值。（6）计算无限大容量(或3)的电源供给的短路电流周期分量。（7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。（8）计算短路电流冲击值。（9）计算异步电动机供给的短路电流。（10）绘制短路电流计算结果表。3.2短路电流计算3.2.1变压器参数计算（1）主变参数计算设基准值,基准电压等于各级平均额定电压各绕组的等值阻抗：各绕组的等值电抗标幺值为：高压绕组：中压绕组：低压绕组：（2）所用变压器参数计算设基准值：，3.2.2短路电流计算图3-1系统等值电抗图（1）在500KV处点发生短路时系统等值电抗图为：对短路点的转移电抗为：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：（2）在220KV处点发生短路时系统等值电抗图为：由于为负，故计算短路时按零处理。对短路点的转移电抗为：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：（3）在35KV处点发生短路时系统等值电抗图为：对短路点的转移电抗为：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：（4）在0.4KV处点发生短路时系统等值电抗图为：对短路点的转移电抗为：短路电流标幺值为：短路电流有名值为：表3-1我国推荐的冲击系数短路地点（KA）（KA）发电机端1.92.691.62发电厂高压侧母线1.852.631.56远离发电厂的地点（变电所）1.82.551.51在电阻较大的电路1.31.841.09根据以上短路计算，得到短路电流计算结果表见附录第四章电气设备选型4.1电气设备选择的一般条件由于各种电气设备的具体工作条件并不完全一样，所以，它们的具体选择方法也不完全一样，但基本要一样的。即：要保证电气设备可靠的工作，必须按正常工作条件选择，并按短路情况校验其热稳定和动稳定。4.1.1按正常工作条件选择（1）按额定电压选择电气设备的额定电压就是其铭牌上标出的线电压，另外还规定有允许最高工作电压。由于电力系统负荷的变化、调压与接线方式的改变而引起功率分布和网络阻抗变化等原因，往往使得电网某些部分的实际运行电压高于电网的额定电压，因此，所选电气设备的允许最高工作电压不得低于所在电网的最高运行电压，即（4-1）（2）按额定电流选择电气设备的额定电流是指在额定环境条件（环境温度、日照、海拔、安装条件等）下，电气设备的长期允许电流。经综合修正后的长期允许电流不得低于所在回路在各种可能运行方式下的最大持续工作电流，即=（A）（4-2）式中—综合修正系数，为有关修正系数的乘积；—电气设备所在回路的最大持续工作电流。（3）选择设备的种类和型式（1）应按电气的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对设备进行种类（如户或户外型电气）和型式的选择。（2）除上述考虑海拔、当地实际环境温度的影响外，尚需考虑日照、风速、覆冰厚度、湿度、污秽等级、地震烈度等环境条件的影响。当超过一般电气设备的使用条件时（如台风经常袭击或最大风速超过35m/s的地区、重冰区、湿热带、污秽严重地区等），应向制造部门提出特殊订购要求，并采取相应措施。4.1.2按短路情况校验（1）校验的一般原则电气在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，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、两相接地短路较三相严重时，则应按严重情况校验。用熔断器保护的电气可不校验热稳定。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，可不验算动、热稳定。（2）动稳定和热稳定校验①短路的热稳定条件：热稳定就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产生的热效应，在短路电流通过时，电气设备各部分的温度（或发热效应）应不超过允许值。电气满足热稳定的条件为：[]（4-3）式中—稳态三相短路电流；—短路电流发热等值时间（又称假想时间）；—断路器t秒热稳定电流。校验短路热稳定所用的计算时间，按下式计算：（4-4）由和短路电流计算时间t，可从《发电厂电气部分课程设计参考资料》图5－1查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出。②短路的动稳定条件：动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。电气满足动稳定的条件为：（KA）（4-5）式中—电气允许通过的动稳定电流（或称极限通过电流）幅值，（KA）—短路冲击电流幅值，（KA）③下列几种情况可不校验热稳定或动稳定。1）用熔断器保护的电气，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定；支柱绝缘子不流过电流，不用校验热稳定。2）用具有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定；电缆因有足够的强度，可不校验动稳定。3）电压互感器与装设在其回路中的裸导体和电气，可不校验动、热稳定。4.1.3各回路持续工作电流的计算表4-1各回路持续工作电流回路名称计算公式发电机或同期调相机回路三相变压器回路母线分段断路器或母联断路器回路一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流母线分段电抗器回路按该母线上事故切除最大一台发电机时，可能通过电抗器的电流计算。一般取该台发电机50～80%分裂电抗器回路一般按发电机或主变压器额定电流的70%计算主母线按潮流分布情况计算馈电回路其中，应包括线路损耗，与事故时转移过来的负荷。当回路中装有电抗器时，按电抗器的额定电流计算电动机回路（1）500KV侧与主变压器（2）500KV侧出线回路（3）220KV侧与主变压器（4）220KV侧出线回路（5）220KV母联断路器回路处（6）35KV侧与主变压器（7）35KV侧架空线处（8）35KV母联断路器回路处（9）所用变压器高压、低压侧①高压侧：②低压侧：4.2高压电气设备选择4.2.1断路器的选择与校验（1）断路器选择的原则断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前生产制造情况，电压6～220KV的电网一般选用少油断路器，电压110～330KV电网，当少油断路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器选择的具体技术条件如下：①电压：（4-6）—电网工作电压②电流：（4-7）—最大持续工作电流③开断电流：（4-8）—断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；—断路器额定开断电流。④动稳定：（4-9）—断路器极限通过电流峰值；—三相短路电流冲击值。⑤热稳定：（4-10）—稳态三相短路电流；—短路电流发热等值时间（又称假想时间）；—断路器t秒热稳定电流。其中由和短路电流计算时间t，可从《发电厂电气部分课程设计参考资料》图5-1查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出。（2）断路器的选择与校验500KV侧断路器的选择与校验选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-2断路器型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）断路器LW-13-500200050040100校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求开断电流:(KA)(KA)开断电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求②220KV侧断路器的选择与校验1）220KV母线侧断路器的选择选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-3断路器型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）断路器LW-23-220200022040100校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求开断电流:(KA)(KA)开断电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求2）220KV主变压器侧断路器的选择选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-4断路器型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）断路器LW-2-220250022040100校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求开断电流:(KA)(KA)开断电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求3）220KV母联断路器的选择选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-5断路器型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）断路器LW-2-220250022040100校验同220KV主变压器侧断路器的选择③35KV侧断路器的选择与校验1）35KV母线侧断路器的选择选择:按最大持续电流选择根据《发电厂电气部分》选得表4-6断路器型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（4s）动稳定电流（KA）断路器LW-8-351600352563校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求开断电流:(KA)(KA)开断电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求35KV主变压器侧断路器的选择选择:按最大持续电流选择根据《500KV变电站工程图》选得表4-7断路器型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）断路器3AP1FG-72.5400072.540校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求开断电流:(KA)(KA)开断电流满足要求3）35KV母联断路器的选择选择:按最大持续电流选择:根据《500KV变电站工程图》选得表4-8断路器型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）断路器3AP1FG-72.5400072.540校验同35KV主变压器侧断路器的选择4.2.2隔离开关的选择与校验（1）隔离开关选择的原则隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。①电压：（4-11）—电网工作电压②电流：（4-12）—最大持续工作电流③动稳定：（4-13）—断路器极限通过电流峰值；—三相短路电流冲击值。④热稳定：（4-14）—稳态三相短路电流；—短路电流发热等值时间（又称假想时间）；—断路器t秒热稳定电流。（2）隔离开关的选择与校验①500KV侧隔离开关的选择与校验1）500KV母线侧隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-9隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）隔离开关GW6-500D(W)25005004080校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求2）500KV主变压器侧的隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-10隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）隔离开关GW6-500D(W)25005004080校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求②220KV侧隔离开关的选择与校验1）220KV母线侧隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择:根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-11隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）隔离开关GW4-220125022040100校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求2）220KV主变压器侧隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-12隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）隔离开关GW6-220D(W)250022050125校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求3）220KV侧母联隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》选得表4-13隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（3s）动稳定电流（KA）隔离开关GW6-220D(W)250022050125校验同220KV主变压器侧隔离开关的选择③35KV侧隔离开关的选择与校验1）35KV母线侧隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择根据《发电厂电气部分》选得表4-14隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）（4s）动稳定电流（KA）隔离开关GW5-35Ⅱ(D)12503531.580校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求动稳定:(KA)(KA)动稳定满足要求热稳定:(KA)(s)(KA)查《发电厂电气部分课程设计参考资料》(s)(s)所以满足热稳定要求2）35KV主变压器侧隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择根据《500KV变电站工程图》选得表4-15隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）隔离开关GW-12-35DW400035125校验:电压:(KV)(KV)电压满足要求电流:(A)(A)电流满足要求3）35KV侧母联隔离开关的选择选择:按最大持续电流选择根据《500KV变电站工程图》选得表4-16隔离开关型号设备名称设备型号额定电流（A）额定电压(KV)热稳定电流（KA）隔离开关GW-12-35DW400035125校验同35KV主变压器侧隔离开关的选择4.2.3电流互感器的选择与校验（1）电流互感器选择的原则①型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20KV屋配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV与以上的配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。②一次回路电压：（4-15）为电流互感器安装处一次回路工作电压，为电流互感器额定电压。③一次额定电流的选择：（4-16）为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流，为电流互感器原边额定电流。④热稳定校验：电流互感器热稳定能力，常以1s允许通过的热稳定电流或对一次额定电流的倍数（=/）表示，按下式校验或[]（4-17）⑤动稳定校验：电流互感器常以允许通过的动稳定电流或对一次额定电流最大值的倍数表示，按下式校验或（KA）（4-18）—电流互感器的一次绕组额定电流（A）—短路冲击电流的瞬时值（kA）（2）电流互感器的选择与校验①500KV出线侧电流互感器的选择：根据《电力系统电气设备选择与实用计算》可查出电流互感器的型号为：表4-17电流互感器型号型号额定电流比（A）准确级短时热电流（KA）额定动稳定电流（KA）LB2—500W22750/10.250（3S）125校验：额定电压，，额定电流，，动稳定：，，热稳定：满足要求②220KV侧电流互感器的选择：1）220KV出线侧电流互感器的选择：根据《电力系统电气设备选择与实用计算》可查出电流互感器的型号为：表4-18电流互感器型号型号额定电流比（A）短时热电流（KA）额定动稳定电流（KA）LB—220600/550（2S）125校验：额定电压，，额定电流，，动稳定：，，热稳定：满足要求2）220KV侧与主变压器间电流互感器的选择：根据《电力系统电气设备选择与实用计算》可查出电流互感器的型号为：表4-19电流互感器型号型号额定电流比（A）短时热电流（KA）额定动稳定电流（KA）LB—2202500/150（3S）425校验：额定电压，，额定电流，，动稳定：，，热稳定：满足要求3）220KV母联断路器回路处电流互感器的选择：根据《电力系统电气设备选择与实用计算》可查出电流互感器的型号为：表4-20电流互感器型号型号额定电流比（A）短时热电流（KA）额定动稳定电流（KA）LB—2202500/150（3S）425校验：额定电压，，额定电流，，动稳定：，，热稳定：满足要求③35KV侧电流互感器的选择1）35KV架空线侧电流互感器的选择：根据《发电厂电气部分》可查出电流互感器的型号为：表4-21电流互感器型号型号额定电流比（A）1S热稳定动稳定电流（KA）倍数电流（KA）倍数LCW—3515～1000/565100校验：额定电压，，额定电流，，动稳定：，热稳定：满足要求2）35KV侧与主变压器间电流互感器的选择：根据《500KV变电站》工程图可查出电流互感器的型号为：LVB—35GY4000～8000/1ATPY/TPY/5P/0.5校验：额定电压，，额定电流～8000A，，满足要求3）35KV母联断路器回路处电流互感器的选择：根据《500KV变电站》工程图可查出电流互感器的型号为：LVB—35GY4000～8000/1ATPY/TPY/5P/0.5校验：额定电压，，额定电流～8000A，，满足要求④所用变压器高压侧电流互感器的选择：根据《发电厂电气部分》可查出电流互感器的型号为：表4-22电流互感器型号型号额定电流比（A）1S热稳定动稳定电流（KA）倍数电流（KA）倍数LB—3575～200/565165～167校验：额定电压，，额定电流，，动稳定：，热稳定：满足要求4.2.4电压互感器的选择（1）电压互感器选择的原则①型式电压互感器的型式应根据使用条件选择：6～20KV屋配电装置，一般釆用油浸绝缘结构，也可釆用树脂绕注绝缘结构的电压互感器。35～110KV的配电装置，一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器，220KV以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般釆用电容式电压互感器。②一次电压1.1>>0.9（4-19）为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动围，即±10%。③准确等级电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。电压互感器应在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。用于电度表准确度不低于0.5级，用于电压测量，不应低于1级，用于继电保护不应低于3级。（2）电压互感器的选择①500KV侧电压互感器的选择表4-23电压互感器型号型号额定电压（KV）次级绕组额定容量（VA）分压电容量（uF）最大容量（VA）初级绕组次级绕组辅助绕组0.20.513（3P）—0.0050.11503000.005220KV侧电压互感器的选择表4-24电压互感器型号型号额定电压（KV）次级绕组额定容量（VA）分压电容量（uF）最大容量（VA）初级绕组次级绕组辅助绕组0.20.513（3P）—0.00750.11002004000.007535KV侧电压互感器的选择表4-25电压互感器型号型号额定电压（KV）次级绕组额定容量（VA）分压电容量（uF）最大容量（VA）初级绕组次级绕组辅助绕组0.20.513（3P）JDJJ2—3535/0.1/0.1/15025050010004.2.5高压熔断器的选择根据《电力系统电气设备选择与实用计算》可查得高压熔断器的型号为：RW10—35型户外高压限流熔断器：额定电压为35KV，保护电压互感器用的三相断流容量为2000MVA，额定电流0.5A。保护电力线路用的额定电压为35KV，额定电流为2，3，5，7.5与10A，断流容量均为600MVA。4.2.6避雷器的选择避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电厂和变电所等电气设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。氧化锌避雷器是目前最先进的过电压保护设备，在正常运行时，氧化锌电磁阀片呈现极高的电阻，通过它的电流只有微安级，当系统出现过电压时，它有优良的非线性特性和陡波响应特性，使其有较低的陡波残压和操作波残压，在绝缘配合上增大了陡波和操作波下的保护度。氧化锌避雷器特别适用于超高压、多回馈线、电容器组、电缆等波阻抗低的系统。氧化锌电阻片在标称电流动作负载时无续流，吸收能量少，大大改善了避雷器的耐受多重雷击的能力，此外，它通流能力大，耐受暂时工频过电压能力强。因此，选用氧化锌避雷器。表4-26避雷器型号型号Y10W1—420/1106Y10W1—200/520Y5W1—52.7/132额定电压有效值（KV）42020052.7系统额定电压有效值（KV）500220持续运行电压有效值（KV）318146波头1us陡波冲击残压峰值不大于（KV）1170（20KA）582（10KA）8/20us雷电冲击波残压峰值不大于（KV）1046（20KA）520（10KA）132直流1mA参考电压不小于（KV）5652904.2.7母线的选择与校验（1）母线选择的原则①选型载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35KV与以下，电流在4000A与以下的配电设备中;槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于4000～8000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110KV与以上配电装置母线。110KV与以上高压配电装置，采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。②截面选择：硬母线一般用于电压较低的配电装置中，所以，可以按最大持续工作电流选择导线截面积：（4-20）式中—相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量。—温度修正系数。按经济电流密度选择：（）（4-21）式中—正常工作时的最大持续工作电流—导体的经济电流密度。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数，将有不同取值。③热稳定校验1）软母线不需热稳定的校验2）硬母线的热稳定校验：（）（4-22）式中—热稳定系数，与导体材料与其正常运行最高工作温度有关。④动稳定校验1）软母线无需动稳定校验。2）硬母线的动稳定校验：各种形状的硬母线通常都安装在支柱绝缘子上，短路冲击电流产生的电动力将使导体发生弯曲，因此，导体应按弯曲情况进行应力计算。110KV与以上单根圆管母线上产生的应力不能忽略不计。（2）母线的选择与校验①35KV母线的选择：最大负荷利用小时数5800小时，查《发电厂电气部分》图6—4可得到所以，根据永圣域变电所工程图电气部分查得母线型号为表4-27母线型号铝管母线工作电压导体型号载流量（A）截面（A）35KV6063-D130/1103493.13770②220KV母线的选择与校验：最大负荷利用小时数6800小时，查《发电厂电气部分》图6—4可得到所以，根据《发电厂电气部分课程设计参考资料》表5—16铝锰合金管形导体长期允许载流量与计算用数据得到参数为：表4-28母线参数导体尺寸导体截面导体最高允许温度为下值时的载流量（A）截面系数惯性半径惯性矩+70+8027053511297679.04.36513③500KV母线的选择：110KV与以上、持续工作电流在8000A以上的屋、外配电装置可采用管形母线。管形母线是空芯导体，集肤效应系数小，且有利于提高电晕的起始电压。户外配电装置使用管形母线，具有占地面积小、架构简明、布置清晰等优点。最大负荷利用小时数6800小时，查《发电厂电气部分》图6—4可得到根据《发电厂电气部分课程设计参考资料》表5—16铝锰合金管形导体长期允许载流量与计算用数据得到参数为：表4-29母线参数导体尺寸导体截面导体最高允许温度为下值时的载流量（A）截面系数惯性半径惯性矩+70+8014912350205433.83.361691）计算条件：气象条件：最大风速，过电压风速，最高气温+38℃，最低气温-25℃；三相短路电流峰值：；结构尺寸：跨距，支持金具长，计算跨距，相间距离，考虑合适的伸缩量，母线结构采用每两跨设一个伸缩接头。因此，可按两跨粱进行计算；导体型号与技术特性：导体选用型铝锰合金管，导体材料的温度线膨胀系数（1/℃），弹性模数，惯性矩，导体密度（比重），导体截面，自重，导体截面系数。2）最大弯矩和弯曲应力的计算：采用计算系数法进行机械计算。在《电力工程电气设计手册》电气一次部分表8—19中列出1～5跨连续梁的力系数，对所需计算的母线只需按连续跨数和支撑方式求出，将最大支座处与跨中的力系数代入统一的公式即可进行计算。a正常状态时母线所受的最大弯矩和应力的计算。正常状态时母线所受的最大弯矩由母线自重产生的垂直弯矩，集中荷载（即引下线）产生的弯矩与最大风速产生的水平弯矩组成，其计算公式如下：母线自重产生的垂直弯矩为：从表8—19查得均布荷载最大弯矩系数为0.125，则弯矩为：集中荷载产生的垂直弯矩为：从表8—19查得集中荷载最大弯矩系数为0.188，则弯矩为：最大风速产生的水平弯矩。取风速不均匀系数，取空气动力系数，最大风速为，则风压为：正常状态时母线所承受的最大弯矩与应力为：此值小于材料的允许应力8820，故满足要求。b短路状态时母线所受的最大弯矩与应力的计算。短路状态时母线所受的最大弯矩由导体自重，集中荷载，短路电动力与对应于过电压情况下的风速所产生的最大弯矩组成。短路电动力产生的水平弯矩与短路电动力为：在过电压情况下的风速产生的水平弯矩与风压：短路状态时母线所承受的最大弯矩与应力为：此值小于材料短路时允许应力8820，故满足要求。3）挠度的校验：a母线自重产生的挠度，由单跨梁力学计算公式得知，在处有最大挠度。从表8—19查得均布荷重挠度计算系数为0.521。按表注2公式，可求得b集中荷载产生的挠度，由单跨梁力学计算公式得知，在处有最大挠度。从表8—19查得集中荷重挠度计算系数为0.911，则：c合成挠度，由以上计算可知，跨中产生的挠度与位置不同，但相差不远，故仍按两者位置一样的严重情况考虑，即：+=3.1+1.73=4.83（）此值小于，故满足要求。4.2.8架空线的选择架空送电线路导线截面一般按经济电流密度来选择，并根据电晕，机械强度以与事故情况下的发热条件进行校验，必要时通过技术经济比较确定，但对于超高压线路，电晕往往成为选择导线截面的决定因素。按经济电流密度选择导线截面（4-23）（4-24）式中—导线截面(mm2)—送电容量(KW)—线路额定电压(KV)—经济电流密度(A/mm2)（1）500KV架空线的选择500KV母线有5回架空线，负荷变化为600～800MVA，所以每回出线承担最大负荷=，按经济电流密度选择导线截面。500KV输电线一般采用四分裂，分裂间距可取200-400mm，最大负荷利用小时数为6800小时，由《发电厂电气部分》图6-4查表得经济电流密度=0.87(A/mm2)。

（A）查《电力系统设备选择与实用计算》表2-35选择LGJ—400四分裂钢芯铝铰线。选用LGJQ-4004表4-30500KV架空线型号型号标称截面（mm2）股数/股径（mm）计算外径（mm）直流电阻（20℃，/km）安全电流（A）铝钢LGJQ-40040028/4.2419/2.228.00.08840（2）220KV架空线的选择220KV母线有10回架空线，负荷变化为200～300MVA，所以每回出线承担最大负荷=，按经济电流密度选择导线截面。220KV输电线一般采用二分裂，分裂间距可取100-200mm，最大负荷利用小时数为6800小时，由《发电厂电气部分》图6-4查表得经济电流密度=0.87(A/mm2)。查《电力系统课程设计与毕业设计参考资料》附表1-21选择LGJ—630/45二分裂钢芯铝铰线。表4-31220KV架空线型号型号标称截面（mm2）股数/股径（mm）计算外径（mm）直流电阻（20℃，/km）安全电流（A）铝钢LGJ-630/45630/4545/4.27/2.833.600.046331187（3）35KV架空线的选择35KV母线有12回架空线，负荷变化为300～600MVA，所以每回出线承担最大负荷P=，按经济电流密度选择导线截面。最大负荷利用小时数为5800小时，由《发电厂电气部分》图6-4查表得经济电流密度=0.99(A/mm2)。

查《电力系统课程设计与毕业设计参考资料》附表1-21选择LGJ-800/100钢芯铝铰线。表4-3235KV架空线型号型号标称截面（mm2）股数/股径（mm）计算外径（mm）直流电阻（20℃，/km）安全电流（A）铝钢LGJ-800/100800/10054/4.3319/2.6038.980.0363514024.2.9电缆的选择电力电缆用于发电机，电力变压器，配电装置之间的连接，电动机与自用电源的连接，以与输电线路的引出。(1)电缆应按下列条件进行选择与校验①型式：应根据敷设环境与使用条件选择电缆型式。②按额定电压选择：（4-25）③按最大持续工作电流选择电缆截面：（4-26）（4-27）上式中—温度修正系数；—电缆芯最高工作温度（℃）；—对应于额定载流量的基准环境温度（℃）；—实际环境温度；—对应于所选用电缆截面环境温度为+25oC时，电缆长期允许载流量(A)④按经济电流密度选择导体截面与允许电压降的校验，与裸导体计算一样⑤热稳定校验：（4-28）—热稳定系数(2)电缆的选择①结构类型的选择根据本设计容，选择的型（交联聚乙烯绝缘，聚氯乙烯护套、钢带凯装、铝芯）电缆。②截面选择因>5000小时，按最大持续工作电流选择，即根据《发电厂电气部分》式，表和附表，可计算温度修正系数，得：根据《发电厂电气部分》图取，可得：根据所算载流量和截面积，根据《发电厂电气部分》附表，可选表4-33电缆参数缆芯截面额定电压敷设方式载流量3535置空气中110第五章接地装置的设计5.1接地装置的布置5.1.1接地装置布置的一般原则（1）一般原则为了将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，一般应使用一个总的接地装置（其他规定中有不同要求时除外）。接地装置的接地电阻应满足其中接地电阻最小的电气设备的要求。发电厂、变电所的接地装置，除充分利用直接埋入地中或水中的自然接地体外，还应敷设人工接地体。对于3～10KV变、配电所，当采用建筑物的基础作接地体且接地电阻满足规定值时，可不另设人工接地。在中性点直接地的低压电力网中，电力设备的外壳应采用低压接零保护。在中性点非直接接地的低压电力网中，变压器低压侧的中性线或一个相线上，必须装设击穿保险器。电气设备的人工接地体应尽可能是在电气设备所在地点附近对地电压分布均匀。大接地短路电流电气设备，一般装设环形接地体，并加装均压带。在确定发电厂、变电所接地装置的型式和布置时，应降低接触电势和跨步电势，使其不超过规定值。（2）接地围①应当接地的部分：电机、变压器、电气，携带式与移动式用电气的底座和外壳；电气设备传动装置；互感器的二次线组，但继电保护方面另有规定除外；配电屏与控制屏框架；屋外配电装置的金属构架以与靠近带电部分的金属。②接地电阻值工频接地电阻允许值，大接地短路电流系统在一般电阻率地区或（表示流进接地装置的入地短路电流，单位A）5.1.2接地电阻的计算（1）工频接地电阻允许值有效接地系统的接地电阻允许值①一般情况下，接地装置的接地电阻应符合（5-1）——计算用流经接地装置的入地短路电流②当时，要求（2）土壤电阻率土壤电阻率在一年中是变化不定的，设计中采用的计算值为：（5-2）式中──实测土壤电阻率──季节系数根据地区土壤的特点为黄砂，经参考土壤的电阻率参考值，查的土壤电阻率近似为。当有三种电压配电装置时采用型布置，根据《电力系统课程设计与毕业参考资料》，变电站面积通过进出线回数与配电装置布置初步估算：500KV配电装置：长200m宽180m220KV配电装置：长280m宽55m35KV配电装置：长180m宽60m（3）自然接地体接地电阻的估算埋地管道（管道系统长度<2km时）=（5-3）式中──管道的外半径（m）──接地体几何中心埋深（m）──接地体长度（m）──土壤电阻率（·m）已知：=50m，设选取管道为水管其r=0.5m、h=2m=（4）人工接地体接地电阻的计算人工接地体通常是由垂直埋设的棒形接地体和水平接地体组合而成。以水平接地体为主，且边缘闭合的复合接地体的接地电阻，此站分别采用环形接地网，两接地网用2根接地干线连接。垂直体用=40，每根长2.5m，管距取10m，上端深埋0.8m，其间以mm的扁钢连成环行。（5-4）式中──闭和接地网的总面积；──等值圆的半径接地网总面积为：接地网环总长：所需钢管根数：（根）垂直接地体总长：500KV环均压带根数：（根）500KV环均压带总长：220KV环均压带根数：（根）220KV环均压带总长：35KV环均压带根数：（根）350KV环均压带总长：接地体总长：人工接地电阻：=接地装置接地电阻：=本站为大接地系统，接地装置采用水平接地体为主的复合接地装置，接地电=0.184Ω<0.5Ω，满足要求。电力电容器保护6.1概述过去，在电力系统中，电力电容器作为无功功率补偿装置，只装在二次变电所和企业变电所中。在一次变电所一般是装设同步调相机作为无功功率补偿装置，很少用电力电容器。近年来，由于电力电容器制造技术的发展，生产单台电容器的容量不断增大，每千乏容量的造价不断降低；电力电容器运行的可靠性也在逐年提高。和同步调相机相比，电力电容器投资省、安装快、运行费用低的优点越来越突出。因此，在现代的电力系统中，在一次变电所也开始大量采用电力电容器作为无功功率补偿装置。新近投入运行的220～500KV变电所，绝大多数都采用电力电容器和电抗器补偿无功功率。一般将电容器分成若干组，每组容量为10～60Mvar。电力电容器在电力系统中的作用越来越大。电力电容器是一种静止型无功功率补偿装置，其主要缺点是它的调节特性不好。近年来，大容量高电压晶闸管技术又获得了新的发展。用晶闸管来控制输出的静止补偿装置已投入运行。另外，有微处理机构成的电容器自动投切的控制装置已经制成。这些静止补偿装置控制设备的出现，有效的改善了静止补偿装置的调节特性。这又为电力电容器在电力系统中的大量使用开辟了新的途径。对电力电容器运行情况的调查资料表明，过去电力电容器在运行中发生损坏的部分原因就是电力电容器的保护不够完善。有的是保护配置不合理，有的是保护整定值不当，也有的是保护间配合不好。所以，为了提高电力电容器运行的可靠性，除了提高电容器本身的质量，采用合理的接线和布置之外，配备完善的保护装置是非常重要的。6.2电力电容器的故障和不正常运行方式一组电容器是由若干台电容器通过串并联组合成的。电容器装置常见的故障形式有单台电容器的部故障，电容器的引线、套管对地和相间的短路故障。常见的不正常运行方式有；由于系统电压升高或因个别电容器切除后引起的过电压；高次谐波引起的过电流；电源断开引起的失压等。6.2.1电容器的部故障在一台电容器的箱壳部，是由若干个芯子组成的。芯子又由若干个元件和绝缘件叠压而成。元件是由电容器纸或聚丙烯膜纸复合或纯膜作介质，铝箔作极板卷构成。为适应各种电压和容量的需要，在芯子中元件之间接成串联或并联。电容器部故障一般是这样形成的：电容器投入运行后，极板之间的绝缘在高电场强度的作用下，在制造过程中留下的某些薄弱环节处，开始过热、游离、直到局部击穿。在运行中，一台电容器中的这种局部击穿是很难发现的，个别元件的击穿使得与之并联的元件被短路。此时总的故障电流不大，绝缘分解的气体也较少，箱壳压力升高的不多。个别元件击穿后引起与之串联的元件电压升高，绝缘纸间的电场强度加大，这就可能引起新的元件击穿。再有元件击穿后，剩余元件上的电压就会进一步升高，结果产生连锁反应，最后导致一台电容器的贯穿性短路。这种贯穿性击穿后，通过箱壳部的故障电流较大，绝缘分解的气体增多，使电容器箱壳压力增高，常出现“鼓肚”或漏油现象。如果在短时间发生贯穿性击穿，压力增高而来不与释放，就有可能导致箱体爆裂、爆炸起火，扩大事故。电容器部故障是电容器组最常见的一种故障。尽管电容器质量在不断的提高，故障率在不断下降，但电容器的部故障仍然是电容器保护的主要目标。6.2.2电容器外部的相间和接地故障电容器外部故障主要指的是电容器组和断路器之间的引线、绝缘子、套管间的相间短路和对支架闪络造成的接地故障。一次变电所，变压器容量较大，其低压侧电容器回路的短路，因短路电流很大，如不加限制措施，有可能造成短路回路设备和导体的动、热稳定被破坏。6.2.3电容器的工频过电压电容器的工频过电压，其中一个原因可能是由于系统电压升高。例如，在变压器轻负荷时，低压侧母线电压升高而引起电容器承受的电压过高；另一原因是一组电容器中个别电容器损坏切除或部击穿，使串联的电容器之间的电压分布发生变化，剩余的电容器承受过电压。电容器耐受过电压的能力比较低，这是由电容器本身的特性决定的。电容器输出的无功功率和部有功功率损耗均与两端电压的平方成正比，即输出无功功率；部有功功率损耗。当超过电容器的额定电压时，箱壳的有功损耗增加的很快，温度升高，游离增大，寿命降低。所以，电容器需装设较完善的工频过电压保护，确保电容器在不超过最高允许电压下和规定的时间围运行。按照IEC标准，“电容器单元应适合于当端子间的电压有效值升高不超过1.10倍额定电压（过度过程除外）下连续运行”。我国的国家标准也规定，电容器连续运行的工频过电压不超过1.10倍额定电压。6.2.4电容器组的暂态过电压电容器组的暂态过电压，主要是由于雷电产生的冲击过电压和在投切操作时产生的暂态过电压。由于这两种原因产生的暂态过电压必须用标准的过电压保护装置予以消除。例如，配备避雷器，放电间隙等。一般来说，电容器组具有吸收雷电冲击过电压的能力。在母线上接有并联电容器组时，可以大幅度降低雷电冲击过电压的幅值。但电容器组并不是一个完善的过电压保护装置，电容器吸收雷电冲击过电压效果取决于电容器与雷电冲击电压引入点之间的电路参数和冲击电压作用的时间。投切操作产生的暂态过电压主要是由于断路器触头间产生电弧重燃现象，在投切控制回路设计上也要考虑这一问题。对暂态过电压的保护问题已经超出了继电保护专业围。6.2.5暂态过电流（涌流）在电容器投入时往往产生充电涌流，在电容器组段开操作时，断路器触头的重燃也能产生涌流。涌流的幅值、频率、衰减时间常数等与回路的电容、电感、电阻，合闸瞬间电容器组的充电状态、合闸回路的阻尼电阻等参数有关。在严重情况下涌流幅值可达电容器组额定电流的数十倍。涌流一般能在几分之一的工频周期衰减至零。涌流产生的电动力，可能造成设备动稳定的破坏，产生不良的电磁干扰和引起继电保护的误动作。因此，一般采用串联限流电抗器，降低涌流的幅值。6.2.6电容器组的失压从电容器本身特点看，运行中的电容器如果突然失去电压，对电容器本身并无损害。但运行中的电容器突然失压，可能产生以下两种后果。一是如果变电所因电源侧瞬时跳开或主变压器断开，若电容器仍接在母线上，当电源重合闸或备用电源自动投入时，母线电压很快恢复，在电容器上的残压还未降到0.1倍额定电压以下的情况，就有可能使电容器承受高于1.1倍的额定电压而损坏。二是当变电所断电后，供电恢复时，电容器不切除，可能造成变压器带电容器合闸，产生谐振过电压，使变压器或电容器损坏。此外，在变电所停电后，供电恢复的初期，变压器还未带上负荷，母线电压较高，这也可能引起电容器的过电压。所以，电容器应装设失压保护。6.3电力电容器的保护特点一组电容器是由若干台电容器串并联而成的，其主要的故障形式是单台电容器的部故障。在一台电容器部发生贯穿性击穿时，虽然故障电容器部电流超过本身额定电流许多倍，但电容器组线端的电流变化不大。装在线端的电流、电压保护一般很难反映单台电容器的部故障。因此，对单台电容器的部故障必须设专用的保护。在一组电容器中，损坏一定数量的电容器后，只要把损坏的电容器切除，剩余的电容器过电压不超过允许值，电容器组还可以继续运行。为提高电容器组运行的可靠性，在电容器部故障时，保护动作切除的围越小越好。只有在切除部分电容器后，剩余的电容器过电压超过允许值时，才将整组电容器切除。在运行中，为了调节无功功率的输出，电容器组经常投入或切除。在投入电容器时，由于电容器充电而产生涌流。在涌流作用下，电容器的保护装置不应误动作。在发生故障，保护动作切除电容器组的同时，应闭锁自动投切控制装置，防止将故障电容器组再次投入。为保护单台电容器的部故障，一般采用熔断器保护，而引线故障和过电压，一般采用继电器保护。这两种保护设备的动作特性不同，熔断器保护具有反时限特性，而继电器保护则一般是采用定时限的。要使电容器保护性能完善，设计时应统一考虑两种保护方式的合理配合。防止由于保护特性配合不当而造成保护误动或拒动。6.4电力电容器的熔断器保护采用熔断器保护是电力电容器的最基本的保护方式。熔断器的作用就是识别出故障的电容器，并将其从运行的电容器组中切除，使故障限制在最小的围之。而无故障的电容器继续运行。熔断器在熔断时，不应产生强烈的喷射，防止引起母线故障。要使熔断器能恰当的切除故障的电容器，除了正确的选择熔断器的参数外，还与电容器组的结构有关。在一组大容量电容器中，每一相可能有多个串联部分组成，而每一串联部分又由若干台电容器并联而成。其中一台电容器故障时，其他串联部分的阻抗限制了故障电容器中的电流，而与故障电容器并联的非故障电容器中储存的能量，将通过故障电容器释放。故障电容器与其熔断器应能耐受住这一放电电流。这样，对并联电容器的台数就应有一个最大值的限制。电力电容器的熔断器的保护可分为两种方式：由一个熔断器保护几台电容器的分组保护；每台电容器装一个熔断器保护。过去，由于单台电容器的容量较小，适用于单台电容器保护的熔断器没有制造厂生产。所以，采用分组熔断器保护的较多。但运行的实践证明，分组式的熔断器保护有以下缺点。熔断器的额定电流是按所保护的一组电容器额定电流的1.3～1.5倍来选择的，当一台电容器部故障时，因故障电流较小而熔断器反映不灵敏，不能与时将故障电容器切除。往往造成电容器爆炸，扩大事故；因一台电容器故障，熔断器熔断便切除一组电容器，有可能使剩余电容器的电压过高，引起继电保护动作切除整组电容器。所以，现在在设计上已不再采用分组式的电容器保护，而采用单台熔断器保护。为了进一步缩小故障的切除围，新近生产的电容器还带有熔丝，即电容器部每个元件串有一个熔丝。当元件击穿时，熔丝熔断，将故障元件切除，无故障部分继续运行。熔丝熔断后，在外观上无明显标记，同时，熔丝不能保护套管的闪络。所以，在装有熔丝的情况下，一般还要装设单台的外熔断器保护。用于保护单台电容器的熔断器应满足以下要求。（1）熔断器的额定电流应大于电容器的长期允许的过电流，按下式计算（6-1）式中——熔断器的额定电流，A；——单台电容器的额定电流，A；1.1——考虑电容器的容量偏差为+10%而取的系数；1.3——按国际标准，电容器长期允许的过电流倍数。（2）熔断器的安秒特性应和电容器外壳的爆裂概率曲线相配合。电容器箱壳为一密闭容器，当部故障时，由于电弧高温分解绝缘物质产生气体而使部压力增高。分解出气体的数量与绝缘物质的性质有关，液体绝缘介质分解出的气体较多。在同样介质的情况下，分解出气体的数量和电弧的能量大小有关，即和有关。当分解出的气体产生的压力大于箱壳的机械强度时，箱壳就有可能产生爆裂。箱体发生爆裂时和t的关系曲线称为箱壳的爆裂特性曲线。实际上，密闭箱壳发生爆裂和许多随机因素有关。例如，箱壳