220KV變電站電氣部分設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

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1、畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書題 目：220KV變電站電氣部分設(shè)計系 別：電子與信息工程系專業(yè)班級：電氣工程及其自動化學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：教 研 室：電氣教研室提交時間：2007年6月13 日 摘 要隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的進步，電力系統(tǒng)對變電站的更要求也越來越高。本設(shè)計討論的是220KV變電站電氣部分的設(shè)計。首先對原始資料進行分析，選擇主變壓器，在此基礎(chǔ)上進行主接線設(shè)計，再進行短路計算，選擇設(shè)備，然后進行防雷接地以及保護、配電裝置設(shè)計。關(guān)鍵字：變電站；短路計算；設(shè)備選擇。ABSTRACTWith the development of science and techno

2、logy in China, particularly computing technology has advanced, the power system demands on substation more and more.The design is refer to the part of 220kV electrical substation design. First of all, analyze the original data and choose the main transformer, based on it , design the main wiring and

3、 Short Circuit Calculation, at last choose equipment, then mine and the protection of earth and distribution device.Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment Selection- I -目錄摘 要IABSTRACTII第1章 引 言1第2章 電氣主接線的設(shè)計22.1 主接線概述22.2 主接線設(shè)計原則42.3 主接線選擇4第3章 主變壓器的選擇73.1 主變壓器的選擇原則73.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇73

4、.1.2 主變壓器容量的選擇73.1.3 主變壓器型式的選擇83.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇93.2 主變壓器選擇結(jié)果9第4章 所用電設(shè)計104.1 所用變選擇104.2 所用電接線圖10第5章 220KV變電站電氣部分短路計算125.1 變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計算125.2 10KV側(cè)短路計算135.3 220KV側(cè)短路計算165.4 110KV側(cè)短路計算18第6章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇206.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇216.1.1 220KV出線、主變側(cè)226.1.2 主變110KV側(cè)266.1.3 10KV限流電抗器、斷路器隔離開關(guān)的選擇286.2 電流互感器的選擇336.2.

5、1 220KV側(cè)電流互感器的選擇346.2.2 110KV側(cè)的電流互感器的選擇366.2.3 10KV側(cè)電流互感器的選擇376.3 電壓互感器的選擇386.3.1 220KV側(cè)母線電壓互感器的選擇396.3.2 110KV母線設(shè)備PT的選擇406.3.3 10KV母線設(shè)備電壓互感器的選擇406.4 導(dǎo)體的選擇與校驗406.4.1 220KV母線416.4.2 110KV母線426.4.3 10KV母線的選擇436.4.4 變壓器220KV側(cè)引接線的選擇與校驗446.4.5 變壓器110KV側(cè)引接線的選擇與校驗456.4.6 變壓器10KV側(cè)引接線的選擇與校驗46第7章 防雷接地設(shè)計497.1

6、防雷設(shè)計497.1.1 防雷設(shè)計原則497.1.2 避雷器的選擇497.1.3 避雷針的配置537.2 接地設(shè)計547.2.1 接地設(shè)計的原則547.2.2 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析55第8章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇568.1 概述568.1.1 配電裝置特點568.1.2 配電裝置類型及應(yīng)用568.2 配電裝置的確定578.3 電氣總平面布置598.3.1電氣總平面布置的要求598.3.2電氣總平面布置60第9章 繼電保護的配備619.1 變壓器繼電保護配置619.2 母線保護61第10章 結(jié)束語62致謝63參考文獻64附 錄65第1章 引 言畢業(yè)設(shè)計是我們在校期間最后一次綜合訓(xùn)練，

7、它將從思維、理論以及動手能力方面給予我們嚴(yán)格的要求。使我們綜合能力有一個整體的提高。它不但使我們鞏固了本專業(yè)所學(xué)的專業(yè)知識，還使我們了解、熟悉了國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)程、規(guī)定、導(dǎo)則以及各種圖形、符號。它將為我們以后的學(xué)習(xí)、工作打下良好的基礎(chǔ)。能源是社會生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來越多，在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很大的變化。人類對能源質(zhì)量也要求越來越高。電力是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國家建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。電能也是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是

8、在同時瞬間完成的，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。而變電站在改變或調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。它承擔(dān)著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的責(zé)任。220KV變電站電氣部分設(shè)計使其對變電站有了一個整體的了解。該設(shè)計包括以下任務(wù)：1、主接線的設(shè)計 2、主變壓器的選擇 3、短路計算 4、導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 5、所用電設(shè)計 6、防雷接地設(shè)計 7、配電裝置設(shè)計 8、繼電保護的配置等。第2章 電氣主接線的設(shè)計2.1 主接線概述電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接

9、受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系1。單母線接線及單母線分段接線21、單母線接線單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線回路。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母

10、線上的傳輸。單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流3。綜上所述，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。2、單母分段接線單母線用分段斷路器進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，

11、亦可用隔離開關(guān)分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站610KV接線中。但是，由于這種接線對重要負荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負荷的出線回路較多、供電容量較大時，一般不予采用4。3、單母線分段帶旁路母線的接線單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。雙母線接線及分段接線1、雙母線接線雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，

12、可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點5。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的610KV配電裝置；3560KV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110220KV出線數(shù)為5回及以上時。2、雙母線分段接線為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電

13、源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電6。雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在220550KV大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。3、雙母線帶旁路母線的接線雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的7。2.2 主接線設(shè)計原則電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電站電

14、氣設(shè)計的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、實用、經(jīng)濟、美觀的原則8。2

15、.3 主接線選擇根據(jù)原始資料的分析現(xiàn)列出兩種主接線方案。方案一：220KV側(cè)雙母接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2回），而雙母接線使用范圍是110220KV出線數(shù)為5回及以上時。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點。110kV出線10回（其中備用2回），110kV側(cè)有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負荷為100MVA。根據(jù)條件選擇雙母接線方式。10kV出線12回（其中備用2回），10kV側(cè)總負荷為35000kVA，、類用戶占60%，最大一回出線負荷為250

16、0kVA，最大負荷與最小負荷之比為0.65。選擇單母分段接線方式9。方案主接線圖如下：圖2-1主接線方案一方案二：方案進行綜合比較：220KV側(cè)雙母帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2回），而由于本回路為重要負荷停電對其影響很大，因而選用雙母帶旁路接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。主接線如下圖：圖2-2 主接線方案二現(xiàn)對兩種方案比較如下10：表2-1 主接線方案比

17、較表方案項目方案一：220KV側(cè)雙母接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。方案二、220KV側(cè)雙母帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線?？煽啃?.220KV接線簡單，設(shè)備本身故障率少；2.220KV故障時，停電時間較長。1.可靠性較高；2.有兩臺主變壓器工作，保證了在變壓器檢修或故障時，不致使該側(cè)不停電，提高了可靠性。靈活性1.220KV運行方式相對簡單，靈活性差；2.各種電壓級接線都便于擴建和發(fā)展。1.各電壓級接線方式靈活性都好；2.220KV電壓級接線易于擴建和實現(xiàn)自動化。經(jīng)濟性設(shè)備相對少，投資小。1.設(shè)備相對多，投資較大；2.母線采用雙母線帶旁路，占地面

18、增加。通過對兩種主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第二方案為設(shè)計最終方案。第3章 主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。本章是對變電站主變壓器的選擇。3.1 主變壓器的選擇原則1、主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當(dāng)考慮遠期1020年的負荷發(fā)展。2、根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間

19、內(nèi)，保證用戶的級和級負荷，對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運時，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負荷的70%80%。3、為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺主變的可能性11。3.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇1、對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。2、對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。3、對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。3.1.2 主變壓器容量的選擇（1）主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，適當(dāng)考慮到遠期1020年的負荷發(fā)

20、展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負荷的70%80%12。（3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化13。 （3-1）3.1.3 主變壓器型式的選擇選擇主變壓器，需考慮如下原則：（1）當(dāng)不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應(yīng)選用三相變壓器。（2）當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓

21、為500KV時，已經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后，確定選用三相變壓器、兩臺50%容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW、并直接升到500KV的，宜選用三相變壓器。（3）對于500KV變電所，除需考慮運輸條件外，尚應(yīng)根據(jù)所供負荷和系統(tǒng)情況，分析一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時，當(dāng)一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經(jīng)過經(jīng)濟論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等，確定是否需要備用相。3.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇具

22、有三種電壓等級的變電所，如各側(cè)的功率均達到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器一般選用三繞組變壓器5。變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只要有丫和，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用丫連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用連接。由于35KV采用丫連接方式，與220、110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當(dāng)變壓變比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時，否則就不能與現(xiàn)有35KV系統(tǒng)并網(wǎng)

23、。因而就出現(xiàn)所謂三個或兩個繞組全星接線的變壓器，全國投運這類變壓器約4050臺。3.2 主變壓器選擇結(jié)果查電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分，選定變壓器的容量為180MVA。由于升壓變壓器有兩個電壓等級，所以這里選擇三繞組變壓器，查大型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)選定主變型號為：SFPS7-18000/220。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：180000（KVA）額定電壓：高壓22022.5% ；中壓121； 低壓10.5（KV）連接組標(biāo)號：YN/yn0/d11空載損耗：178(KW)阻抗電壓（%）：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0空載電流（%）：0.7所以一次性選擇兩臺SFPS7-180000/2

24、20型變壓器為主變。第4章 所用電設(shè)計變電站站用母線采用單母分段接線方式。當(dāng)有兩臺站用變采用單母線接線方式，平時分列運行，以限制故障。對于容量不大的變電站，為了節(jié)省投資，所用變壓器高壓側(cè)可用高壓熔斷器代替高壓斷路器14。4.1 所用變選擇1.選擇原則：所用電負荷按0.2%變電所容量計，設(shè)置2臺所用變相互備用。2.所用電負荷:S=2150000.2%=430KVA3.所用變?nèi)萘坑嬎悖篠B=0.7S=301KVA所用變壓器參數(shù):型號：S9315/10U1e=6.35%（KV） U2e=0.4（KV）連接組別：Y，yn0空載損耗：0.70（KW）阻抗電壓：4（%）空載電流：1.5（%）4.2 所用電

25、接線圖變電站的主要站用電負荷是變壓器冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和晶閘管整流設(shè)備，照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)，小型變電站，大多只裝1臺站用變壓器，從變電站低壓母線引進，站用變壓器的二次側(cè)為380/220V中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)。對于中型變電站或裝設(shè)有調(diào)相機的變電站，通常都裝設(shè)2臺站用變壓器，分別接在變電站低壓母線的不同分段上，380V站用電母線采用低壓斷路器進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。因而本設(shè)計兩臺所用變分別接于10KV母線的段和段，互為備用，平時運行當(dāng)一臺故障時，另一臺能夠承擔(dān)變電所的全部負荷。接線圖如下所示。圖4-1 所用電接線圖第5章 220KV變電站電氣部分短路計算

26、系統(tǒng)阻抗：220KV側(cè)電源近似為無窮大系統(tǒng)A，歸算至本所220KV母線側(cè)阻抗為0.015（Sj=100MVA）,110KV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110KV母線側(cè)阻抗為0.36（Sj=100MVA）。變壓器型號為SFPS7180000/220。SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。簡化圖如下圖所示：圖5-1 系統(tǒng)圖的等值電路5.1 變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計算設(shè)SB=100MVA，UB=Uav5.2 10KV側(cè)短路計算f(3)-1短路時, 示意圖如下：圖5-2 f(3)-1短路的等值電路圖 =0.018 =-0.241三角形變?yōu)樾切危簣D5-3 f

27、(3)-1短路的等值電路圖再次簡化因為 所以：=0.015+0.042 =0.057 示意圖如下所示:圖5-4 f(3)-1短路的等值電路圖再做三角形變換示意圖如下：圖5-5 f(3)-1短路的等值電路圖計算電抗：汽輪發(fā)電機計算曲線，0s時標(biāo)么值為IB0*=0.390因為A電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為：所以短路電流有名值為11：沖擊電流：短路容量： 5.3 220KV側(cè)短路計算f(3)-2短路時，示意圖如下圖所示。圖5-6 f(3)-2短路的等值電路圖圖5-7 f(3)-2 短路的等值電路圖XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399圖5-8 f(3)-2短路的等值電路圖

28、A電源（無窮大系統(tǒng)）的短路電流為：查汽輪發(fā)電機計算曲線有IB0=0.512所以短路電流有名值為沖擊電流11：短路容量：5.4 110KV側(cè)短路計算f(3)-3短路時圖5-9 f(3)-3短路的等值電路圖XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054上圖簡化圖如下：圖5-10 f(3)-3短路的等值電路圖A為無窮大系統(tǒng)所以有而 查汽輪發(fā)電機的計算曲線得IB0=0.570所以短路電流有名值為沖擊電流：短路容量：短路計算結(jié)果列表于下：表5-1 短路計算成果表短路點基準(zhǔn)電壓短路電流沖擊電流短路容量S(K)(KA)(KA)(MVA)f-110.576.154194.193384.977f-

29、223017.37644.3096922.106f-311510.77827.4842146.825第6章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。本設(shè)計，電氣設(shè)備的選擇包括：斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇、避雷器的選擇，導(dǎo)線

30、的選擇4。氣設(shè)備選擇的一般原則：應(yīng)滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗；應(yīng)力求技術(shù)先進與經(jīng)濟合理；選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種；擴建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號一致；選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。同時，所選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進行動、熱穩(wěn)定校驗。各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如下表：表6-1 高壓電器技術(shù)條件序號電器名稱額定電 壓額定電 流額定容 量機械荷 載額定開斷電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定絕緣水平KAAKVANA1斷路器2隔離開關(guān)3組合

31、電器4負荷開關(guān)5熔斷器6PT7CT8電抗器9消弧線圈10避雷器11封閉電器12穿墻套管13絕緣子6.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)濟技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10KV220KV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時，可以選用SF6斷路器。斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：額定電壓校驗：UNUNs （6-1）額定電流校驗：INImax （6-2）開斷電流：INbrI （6-3）動穩(wěn)定：iesish （6-4）熱穩(wěn)定：It2t Qk （6-5）同樣，隔離開關(guān)的選擇校

32、驗條件與斷路器相同，并可以適當(dāng)降低要求。6.1.1 220KV出線、主變側(cè)（1）、主變斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=220KV2.額定電流選擇：INImax=496.01A 3.開斷電流選擇：INbrI=17.376KA選擇SW6220/1200，其SW6220/1200技術(shù)參數(shù)如下表：表6-2 SW6220/1200技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW6-220/1200220120060002155210.044.熱穩(wěn)定校驗：It2t

33、QkIt2t=2124=1764（KA）2S電弧持續(xù)時間取0.06S，熱穩(wěn)定時間為：tk =1.5+0.04+0.06=1.6S查計算電抗并計算短路電流為 所以，It2t Qk滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=44.309KA滿足校驗要求具體參數(shù)如下表：表6-3 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs 220KVUN 220KVImax 496.01AIN 1200AI 17.376KAINbr 21KAish 44.309KAINcl 55KAQK 120.252（KA）2sIt2t 2124=1764（KA）2sish 44.309KAies 55KA由表可知

34、，所選斷路器滿足要求。（2）、出線斷路器的選擇與校驗由上表可知SW6-220/1200同樣滿足出線斷路器的選擇。其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。具體參數(shù)如下表所示：表6-4 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs 220KVUN 220KVImax 944.88AIN 1200AI 17.376KAINbr 21KAish 44.309KAINcl 55KAQK 120.252（KA）2sIt2t 2124=1764（KA）2sish 44.309KAies 55KA（3）、主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=220KV2.額定電流選擇：INImax=

35、496.01A3.極限通過電流選擇：iesish=44.309KAGW6220D/100080，其技術(shù)參數(shù)如下表：表6-5 GW6220D/100080技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW6220D/10008022010008023.74.熱穩(wěn)定校驗：It2t QkIt2t=23.724=2246.76（KA）2S所以， It2t Qk 滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=80KAish=44.309kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表6-6 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/100080UNs 220KVUN 220KVImax 496.01A

36、IN 1000AQK 115.743（KA）2SIt2t 23.724=2246.76（KA）2Sish 44.309KAies 80KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。（4）、出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：由上表可知GW6220D/100080同樣滿足出線隔離開關(guān)的選擇。其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。具體參數(shù)如下表：表6-7 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/100080UNs 220KVUN 220KVImax 944.88AIN 1000AQK 115.743（KA）2SIt2t 23.724=2246.76（KA）2Sish 44.309KAies 80KA由表可知，

37、所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。6.1.2 主變110KV側(cè)斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=110KV2.額定電流選擇：INImax=992.02A3.開斷電流選擇：INbrI=10.778KA初選SW4110/1000技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表6-8 SW4110/1000技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值5SSW4110/10001101000350018.455210.064.熱穩(wěn)定校驗：It2tQkIt2t=2125=2205（KA）2S滅弧時間取0.

38、06S，熱穩(wěn)定計算時間：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S查轉(zhuǎn)移電抗并計算短路電流所以，It2t Qk滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=27.484KA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表6-9 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000UNs 110KVUN 110KVImax 992.02AIN 1000AI 10.778KAINbr 18.4KAish 27.484KAINcl 55KAQK 186.747（KA）2SIt2t 2125=2205 （KA）2Sish 44.309KAies 55KA由表可知，所選斷路器滿足要求。隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：1.

39、額定電壓選擇：UNUNs=110KV2額定電流選擇：INImax=992.02A3極限通過電流選擇：iesish=27.484KA選擇GW4110D/100080其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表6-10 GW4110D/100080技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW4110D/10008011010008021.54.熱穩(wěn)定校驗：It2t QkIt2t=21.525=2311.25（KA）2s所以，It2t Qk滿足熱穩(wěn)校驗5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=27.484kA滿足校驗要求具體參數(shù)如下表表 6-11 具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)GW4-110D/100080

40、UNs 110KVUN 110KVImax 992.02AIN 1000AQK 186.747（KA）2SIt2t 21.525=2311.25（KA）2Sish 27.484KAies 55KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。110KV母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與變中110KV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用SW4-110/1000型少油斷路器和GW4-110D/100080型隔離開關(guān)。6.1.3 10KV限流電抗器、斷路器隔離開關(guān)的選擇由于短路電流過大需要裝設(shè)限流電抗器（一）、限流電抗器的選擇設(shè)將電抗器后的短路電流限制到I=20KA(1)初選型號根據(jù)以上條件初選XK

41、K1040004電抗器標(biāo)么值：X*= 其中：KA(2)選擇電抗值電源至電抗器前的系統(tǒng)標(biāo)么值： 曾運用4%的電抗器，計算結(jié)果表明不滿足動穩(wěn)定要求，故改為XKK-10-4000-12。表6-12 XKK10400012技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A電抗率動穩(wěn)定電流峰值KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S4SSW410400010KV400012%204800.17（3）電壓損失和殘壓校驗當(dāng)所選電抗值大于計算值時，應(yīng)重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗。為計算短路電流，先計算電抗標(biāo)么值為其中tk=2+0.17+0.05=2.22S，查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I=76.154KA I2.

42、22=76.23KA I1.11=76.23KA則電壓損失和殘壓分別為（4）動、熱穩(wěn)定校驗 表 6-13具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)XKK10400012UNs 10KVUN 10KVImax 1347AIN 4000AQK 12898.306（KA）2sQK 8024=25600 （KA）2sish 194KAies 204KA根據(jù)以上校驗，選擇滿足要求。限流后I=20KA ish=2.5520=51KA流過斷路器的最大工作電流：具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=10KV2.額定電流選擇：INImax=1414.4A3.開斷電流選擇：INbrI=20KA選擇SN410G/5000，其

43、技術(shù)參數(shù)如下表所示：表6-14 SN410G/5000技術(shù)參數(shù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW4-10G/500010500018001053001200.154.熱穩(wěn)定校驗It2t=12025=72000（KA）2S設(shè)后備保護時間為1.5S，滅弧時間為0.06S查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I=20KA It2t Qk 滿足要求。5.動穩(wěn)定校驗：ies=300kAish=51kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表 6-15具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)SN4-10G/5000UNs 10KVUN 10KVImax 14

44、14.4AIN 5000AI 20KAINbr 105KAish 194.193KAINcl 300KAQK 9123.9 （KA）2sIt2t 12025=72000（KA）2sish 51KAies 300KA由表可知，所選斷路器滿足要求。隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=10KV2.額定電流選擇：INImax=1414.4A3.極限通過電流選擇：iesish=51KA選擇GN1010T/5000200，其技術(shù)參數(shù)如下：表6-16 GN10-10T/5000-200技術(shù)參數(shù)型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值5SGN10-110T/5000

45、-2001050002001004.熱穩(wěn)定校驗：It2t QkIt2t=10025=50000（KA）2s所以，It2t Qk= 9123.9 （KA）2s，滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=200kAish=51kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表 6-17 具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)GN10-10T/5000-200UNs 10KVUN 10KVImax 1414.4AIN 5000AQK 9123.9 （KA）2SIt2t 10025=50000（KA）2Sish 51KAies 200KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。10KV母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與變低10KV側(cè)應(yīng)滿足相

46、同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用SN4-10G/5000型少油斷路器和GN10-10T/5000200型隔離開關(guān)。6.2 電流互感器的選擇電流互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：型式：電流互感器的型時應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于620KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。有條件時，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。一次回路電壓： （6-6）一次回路電流： （6-7）準(zhǔn)確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準(zhǔn)確等級的要求，并按準(zhǔn)確等級要求高的表計來選擇。二次負荷： （6-8）

47、式中， （6-9） （6-10）動穩(wěn)定： （6-11）式中， 是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。熱穩(wěn)定： （6-12）為電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)。6.2.1 220KV側(cè)電流互感器的選擇主變220KV側(cè)CT的選擇一次回路電壓：二次回路電流：根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表6-18 LCW-220（4300/5）參數(shù)型 號額定電流A級次組合準(zhǔn)確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準(zhǔn)確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)V.ALCW-2204300/5D/DD/0.5D 0.51.2241.2306060動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)

48、定要求。綜上所述，所選滿足要求。表6-19 LCW-220（4300/5）參數(shù) 設(shè) 備項 目LCW-220產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)unug 220KV220KV1200A496.01A518KAS115.743KAS101.81KA44.309KA220KV母聯(lián)CT：由于220KV母聯(lián)與變高220KV側(cè)的運行條件相應(yīng)，故同樣選用 型CT。6.2.2 110KV側(cè)的電流互感器的選擇主變中110KV的CT的選擇：一次回路電壓： 二次回路電流：根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表 6-20LCWDL-110/（2600/5）參數(shù)型號額定電流A級次組合準(zhǔn)確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)

49、定準(zhǔn)確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)V.A0.5/D/D0.521.22075135動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器滿足動熱穩(wěn)定性要求。表 6-21 LCWDL-110/（2600/5）參數(shù) 設(shè) 備項 目LCWDL-110（2600/5）產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)unug 110KV110KV1200A992.02A8100KAS186.747KAS229.10KA24.484KA110KV母聯(lián)CT的選擇。母聯(lián)的工作條件與變中110KVCT應(yīng)相同，所以同樣選擇型CT。6.2.3 10KV側(cè)電流互感器的選擇10KV主變進線回路CT的選擇

50、1、一次回路電壓：2、二次回路電流：由此得，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表 6-22 LMZD-10（11000/5）參數(shù)型號額定電流A級次組合準(zhǔn)確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準(zhǔn)確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)V.ALMZD-10（11000/5）0.5/D0.51.21.22040903、動穩(wěn)定校驗： 4、熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器滿足動熱穩(wěn)定性要求。表 6-23 LMZD-10（11000/5）參數(shù) 設(shè) 備項 目LMZD-10產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)unug 10KV10KV1100A10912.24A19360

51、0KAS12898.306KAS1399.86KA51KA10KV母聯(lián)CT的選擇：由于10KV母聯(lián)只在一臺主變停運時才有大電流通過，與10KV母線側(cè)電流互感器相同，所以同樣選擇戶戶外獨立式電流互感器。6.3 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件：型式：620KV屋內(nèi)互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件可以采用樹脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35KV110KV配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器；220KV級以上的配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。一次電壓、，為電壓互感器

52、額定一次線電壓。二次電壓：按表所示選用所需二次額定電壓。表6-24 二次額定電壓繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側(cè)接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)中心用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地二次額定電壓100100準(zhǔn)確等級：電壓互感器在哪一準(zhǔn)確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，及所有計算的電度表，其準(zhǔn)確等級要求為0.5級。 供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準(zhǔn)確等級，要求一般為級。用于估計被測量數(shù)值的標(biāo)記，如電壓表等，其準(zhǔn)確等級要求較低，要求一般為3級即可

53、。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準(zhǔn)確度等級。5、負荷S2：S2Sn 6.3.1 220KV側(cè)母線電壓互感器的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓：準(zhǔn)確等級：用于保護、測量、計量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級，查相關(guān)設(shè)計手冊，選擇PT的型號：JCC2220。額定變比：6.3.2 110KV母線設(shè)備PT的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓：準(zhǔn)確等級：用戶保護，測量、計量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級。查發(fā)電廠電氣部分，選定

54、PT的型號為：JCC-110額定變比為：6.3.3 10KV母線設(shè)備電壓互感器的選擇型式：采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)PT，用于同步、測量儀表和保護裝置。電壓：額定一次電壓：準(zhǔn)確等級：用于保護、測量、計量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級。查發(fā)電廠電氣部分選定PT型號：JDJ-10額定變比為：10/0.1KV6.4 導(dǎo)體的選擇與校驗導(dǎo)體選擇的一般要求：裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進行選擇和校驗。工作電流；電暈（對110KV級以上電壓的母線）；動穩(wěn)定性和機械強度；熱穩(wěn)定性；同時也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。導(dǎo)體截面可以按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數(shù)大，傳輸容量大，長度在20M以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。一般來說，母線系統(tǒng)包括截