《kV变电站设计》word版

前言电能在现代社会中是最方便，也是最重要的能源。因此合理的设计220kV变电站是个很重要的问题，电力要先行于经济的发展，这样才能给经济留有足够的发展空间，需要我们予以高度重视。本次设计的主要内容是220kV变电站设计，通过去图书馆借阅资料，了解主要的设备选取和短路电流的整定计算，从中让我学习了很多书本上没有的东西，这对我以后的工作至关重要。随着大电网建设的逐步推进，一方面是要大力加强电源建设，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开、竞价上网，并建立起规范的电力市场。有竞争才有进步的空间，我们不能固步自封，随着1000kV特高压的示范工程的推广，我国电力的发展水平已经跃居世界前列。作为一名电力工作人员，我一定要把基本的知识融会贯通。通过我们的努力，我坚信，在接下来的时间里，中国的电力工业必能持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。摘要本设计书主要介绍了220kV区域变电所电气一次部分的设计内容和设计方法。设计的内容有220kV区域变电所的电气主接线的选择，主变压器、所用变压器的选择，母线、断路器和隔离开关的选择，互感器的配置，220kV、110kV、35kV线路的选择和短路电流的计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。关键词：变电站，主接线，变压器ABSTRACTThedesignofthebookintroducestheregional220kVelectricalsubstationdesignapartofthecontentanddesign.Thedesignofthecontentsoftheelectricalsubstation220kVmainregionalcablechoice,themaintransformer,thetransformerusedinthechoiceofbus,circuitbreakersandisolationswitchoption,theconfigurationoftransformer,220kV,110kV,35kVlinechoiceandshort-circuitcurrentcalculations.Thedesignofthemainhighpressurealsohadachoiceofelectricalequipmentandcomputing,suchascircuitbreakers,isolatingswitches,voltagetransformers,currenttransformersandsoon.Inaddition,alightningprotectiondesignandcomputing,increasedthesafetyoftheentiresubstation.Keywords:substation;mainconnection;transformer目 录第一章 原始资料分析51.1 设计任务51.2 原始资料5第二章 主变压器的选择72.1 概述72.2 主变压器台数的选择72.3 主变压器容量的选择82.4 主变压器型号的选择82.5 所用变压器的选择12第三章 电气主接线选择143.1 概述143.2 主接线的选择173.3 所用电接线的选择19第四章 短路电流计算214.1 短路计算的目的及假设214.2 短路电流计算24第五章 电气设备与母线的选择285.1 概述285.1.1 电气设备选择的一般规则285.1.2 电气选择的条件285.2 10kV电压等级电抗器的选择305.3 高压断路器和隔离开关的选择325.3.1 断路器的选择325.3.2 隔离开关的选择355.4 互感器的选择375.4.1 电流互感器的选择385.4.2 电压互感器的选择385.4.3 互感器的选择结果表415.5 母线的选择425.5.1 裸导体的选择及校验原则425.5.2 220kV侧母线的选择445.5.3 110kV侧母线的选择455.5.4 10kV硬母线选择46第六章 配电装置496.1 概述496.1.1 配电装置特点496.1.2 配电装置的基本要求496.1.3 配电装置的最小安全净距506.1.4 配电装置的设计原则及步骤536.2 屋内配电装置536.2.1 屋内配电装置的总体布置原则546.2.2 屋内配电装置的布置546.3 屋外配电装置55第七章 防雷保护567.1 直击雷防护577.3 雷电过电压的防护60第八章毕业小结65第九章 参考文献66第十章 图纸67第一章 原始资料分析1.1 设计任务由于洛阳南部电网的迅速发展，伊川、汝阳、嵩县的供电就慢慢有了很大的缺口，因此需要在水寨附件建一座变电站，起点供电和联络作用。根据电力系统规划需新建一座220kV区域变电所，该所变电站建成后与110kV和220kV电网相连，近期10kV没有出线，只带站用电和无功补偿装置。1.2 原始资料1、按规划要求，该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。220kV出线9回（其中备用2回），110kV出线12回（其中备用2回）。2、110kV侧作为一些地区变电所进线。、类用户占60%，最大一回出线负荷为3000kVA，变电站总的所用最大负荷为,250kVA。3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为： 220kV侧 0.9 3800小时/年110kV侧 0.85 4200小时/年 10kV侧 0.8 9760小时/年4、220kV和110kV侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间分别为2 s 、1.5s。5、系统阻抗：220kV侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220kV母线侧阻抗为0.16 (=100MVA)，110kV侧电源容量为1000MVA，归算至本所110kV母线侧阻抗为0.32（=100 MVA），10kV侧没有电源。6、该地区最热月平均温度为38，年平均气温20，绝对最高气温为40，土壤温度为18，海拔100m。7、该变电所位于市郊半山坡上，地势比较高，无洪涝现象。交通便利，由于附件有几座火电厂和工业群，环境污染比较严重。第二章 主变压器的选择2.1 概述变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，运行和检修不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。2.2 主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊220kV降压变电站，它是以220kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kV及10kV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资和占用面积增大，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.3 主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电站是按70%全部负荷来选择。即：（0.70.8） (MVA)变电所最大负荷，MVA，n变电所主变压器台数由于变电所最大负荷为180，因此主变压器容量为：（0.70.8）180（2-1）=（126144）(MVA)在满足可靠性的前提下，结合经济性，选择容量为150MVA的主变压器。2.4 主变压器型号的选择2.4.1 主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。2.4.2 绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，该所选择三绕组变压器。2.4.3 主变调压方式的选择调压方式分为两种，不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常只有10%（22.5%），另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。2.4.4 连接组别的选择和中性点接地方式的设计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有星形“Y”和三角形“D”。在变电站中，一般考虑系统的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。根据原始资料，本站选用YNyn0d11连接组别。在63kV及以下的系统，由于单相接地时，接地电流小，采用不接地的运行方式较为适宜。电压为110kV系统，为了减少设备和线路的投资，大多不采用中性点经消弧线圈的接地方式。目前我国220kV及以上都采用中性点直接接地的运行方式。220kV、110kV接地设备有隔离开关、避雷器和保护间隙(在QF非全相运行时，工频电压升高)，可选用避雷器额定电压不低于变压器最大工作相电压的避雷器保护，也可用棒间隙保护。综上所述，本设计中的主变220kV、110kV中性点均采用直接接地的运行方式。在本所中选用无隙的氧化锌避雷器，防止雷电入侵波对中性点绝缘的危害。2.4.5 主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻视，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。2.4.6 主变型号选择根据以上条件选择，确定采用型号为SFPSZ7-150000/220的220kV三绕组有载调压电力变压器，其具体参数如下：表2-1型号SFPSZ7-150000/220额定容量kVA1500000容量比（%）10010050空载电流（%）0.8损耗(kw)空载短路144480额定电压(kV)高压中压低压22081.25%12111联接组标号YN，yn0，d11阻抗电压高中高低中低12.622.07.6型号中各符号表示意义：从左至右为S：三相 F：风冷却 P：强迫油循环 S：三绕组 Z：有载调压7：性能水平号 120000：额定容量 220：电压等级2.5 所用变压器的选择2.5.1 所用变压器台数的选择220kV变电站，有两台及以上主变压器时，宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同、互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台工作变压器按全所计算负荷选择。根据本次设计的情况，选用两台容量相同的站用变压器。2.5.2 所用变压器容量的选择所用变压器容量（kVA）的计算公式为： 式中所用动力负荷换算系数，一般取0.85、所用动力、电热、照明负荷之和，KW。由于本次设计的变电站总的所用最大负荷为250kVA，所以250kVA，根据经济性、可靠性、灵活性，又由于这次选择关系到以后近20年的发展，一台检修的时候怕另一台长时间高大负荷运行比较危险，因此选择=400kVA的所用变压器。2.5.3 所用变压器型号的选择根据以上分析计算，查表，本次设计所用变选用型号为S740010的干式变压器。表2-2型号额定容（kVA）额定电压(kV)连接组损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压(%)高压低压空载短路S7-400/10400100.4DYn110.481.861.04S：三相 7：特殊用途或特殊结构代号400：额定容量400kVA 10：电压等级10kV第三章 电气主接线选择3.1 概述变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。一个变电所的电气主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。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发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高 ，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。3.1.1 电气主接线的基本要求1、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对重要用户的供电；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。2、灵活性：主接线应满足在调度、检修、事故处理及扩建时的灵活性。3、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省（2）占地面积小（3）电能损失少。电气主接线的可靠性、灵活性、经济性是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。3.1.2 主接线选择的主要原则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、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安全稳定运行的要求，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较。3.1.3 主接线的类型单母线接线优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。使用范围：一般适应一台主变的以下情况。 610kV配电装置的出线回路数不超过5回。 3563kV配电装置的出线回路数不超过3回。 110kV220kV配电装置的出线路数不超过2回。单母分段接线优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，另外，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。缺点：当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围： 610kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。 3563kV配电装置的出线回路数为48回时。 110kV220kV配电装置的出线路数为34回时。单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。双母线接线优点：具有供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验。缺点：增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。适用范围： 610kV配电装置当短路电流较大，出线需要装设电抗器时。 3563kV配电装置的出线回路数超过8回路时。 110kV220kV配电装置的出线回路数为5回及以上时。5.双母线分段带旁路接线优点：出线回路数较多时，提高了双母线工作的可靠性和灵活性缺点：占地面积大，增加投资适用范围：110kV出线在6回以上，220kV出线在4回以上时，宜采用带专用旁路QF的旁路母线。但当采用可靠性较高的SF6断路器时可不设置旁路母线。3.2 主接线的选择3.2.1 220kV侧表3-1方案 项目方案双母线接线方案双母线接线带旁路可靠性母线检修时，电源和出线可继续工作，不会中断对用户供电。检修任一母线QS，只需断开这一回路。工作母线故障时，所有回路能迅速恢复工作任一出现故障或检修，均不致停电，其他任何QF故障或检修都不会中断供电。灵活性母联QF可以断开运行，一组母线工作，另一组母线备用。也可以闭合母联QF，双母线同时工作运行调度灵活，但二次接线和继电保护较复杂经济性经济性较好，便于扩建设备多，占地面积大，投资大由以上比较结果，经过综合判断，定性分析，220kV侧主接线宜采用方案。3.2.2 110kV侧表3-2方案项目方案双母线接线方案双母带旁路接线可靠性较高的可靠性可靠性很高灵活性灵活性较高灵活性很高经济性经济性较好，便于扩建增加了设备和投资由以上比较结果，经过综合判断，由于资金有限，定性分析，110kV侧主接线宜采用方案1。3.2.3 10kV侧表3-3方案项目方案单母分段接线方案单母接线可靠性可以是重要负荷从不同的母线分段取得，可靠性较高可靠性不高，任一元件故障或检修均使该回路停电灵活性分段QF可以接通及断开运行，灵活性较高灵活性差经济性设备和投资增加设备少，投资小由以上比较结果，经过定性分析，10kV侧主接线宜采用方案。综合以上分析可知，根据设计任务书的原始资料可知：该变电所220kV侧采用双母线接线方式，110kV侧采用双母接线方式，10kV侧用单母线分段接线方式。3.3 所用电接线的选择所用电接线应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进、安全、经济地运行。3.3.1 所用电源引接方式当所内有较低电压母线时,一般均较低电压母线上引接12个所用变压器,这一所用电源引接方式具有经济和可靠性较高的特点。当有可靠的635kV电源联络线时，可将一台所用变压器接到联络变压器外侧，更能保证所用电的不间断供电。 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，否则要加装限流电抗器。3.3.2 所用电接线的确定由于本所内有较低电压（10kV）母线时,所以从10kV母线上引接2台所用变压器,分别接于10kV母线的段和段，互为备用，平时运行当一台故障时另一台能承受变电所的全部负荷。10kV南南母线10kV 图3-1第四章 短路电流计算4.1 短路计算的目的及假设短路是电力系统中最严重的故障，他能破坏对用户的正常供电和电气设备正常工作，因此变电所电气部分的设计和运行，都必须靠到可能发生的各种故障情况，本设计以三相对称短路情况作为分析计算。4.1.1 短路电流计算的目的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部分，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，不得不切除一部分负荷。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。为了保证电力系统安全可靠运行，减轻短路的影响，必须努力设法消除可能引起短路的隐患，还必须快速切除故障部分，使系统电压在较短时间内恢复到正常值，为此，可采用快速动作的继电保护和断电器，在发电厂应装设自动电压调整器，还可以采用限制短路电流的措施，如装设电抗器。4.1.2 短路电流计算的一般规定计算短路电流的目的是为了在电器装置的设计中用来选择电气设备、选择限制短路电流的方式、设计继电保护装置和分析电力系统的故障等,选择电气设备时，一般只需近似计算该设备的最大可能三相短路电流值，设计继电保护和分析电力系统故障时,必须计算各种短路情况下系统各支路中的电流和各点的电压。考虑到现代电力系统的实际情况，要进行极准确的短路计算非常复杂的，同时对决大部分实际问题，并不需要十分精确的计算结果，为了使计算简化,多采用近似计算方法。这种方法是建立在一系列假定的基础上的，并且使计算结果稍微偏大一点,一般误差为10-15%,计算短路电流的基本假设如下：认为在短路过程中，所以发电机的转速相同，电势相位相同，即发电机无摇摆现象。不考虑磁系统的饱和，因此可以认为短路回路各元件的感抗为常数，这将使短路电流的计算分析大大简化，并可应用重叠原理。变压器的励磁电流略去不计。所有元件的电容略去不计。认为三相系统是对称的.元件的电阻一般忽略不计，以简化计算，对电压为1kV以上的高压装置，这种假设是合理的，因为这些装置中，各元件的电阻比它们的电抗小的多，对短路电流周期分量的计算影响小,只有当回路中电阻很大时才考虑，例如很长的架空线路和电缆线路，一般当短路回路中总电阻R大于总电抗的三分之一时，在计算周期分量时才考虑电阻，在计算短路电流周期分量时，为了确定衰减时间常数要考虑个元件的电阻，计算电压为1kV一下低压装置总的短路时因为元件的电阻较大，除了考虑电抗之外，还必须计算电阻。4.2 短路电流计算的步骤 各电厂电抗标幺值A棉山电厂：B伊川二电厂：C曙光变电站：D伊川二电厂： 主变各绕组的等值电抗标幺值 各线路等值电抗标幺值(取架空输电线路单位电抗为XL=0.4/km)（4） 总的短路等值电路图图4-1 短路等值电路总图（5） 220kV母线短路点d1的短路电流计算 220kV母线短路等值电路图如图4.2和4.3。图4-2 220kV母线短路等值电路图1 图4-3 220kV母线短路等值电路图2 各电厂对短路点d1的转移电抗值 将A、B两厂合并，求其对短路点d1的转移电抗值 将C、D两厂合并，求其对短路点d1的转移电抗值 将A、B、C、D四厂合并，求其对短路点d1的转移电抗值 四厂合并后对短路点d1的计算电抗为 通过查计算曲线得04s内不同时间短路电流标幺值，然后求其有名值表4-1 短路点d1的短路电流表时间(s)00.511.5234标幺值0.4090.4090.4100.4100.4100.4100.410有名（kA）6.7766.7766.7936.7936.7936.7936.793（6） 110kV母线短路点d2的短路电流计算 等值电路图如图4.4和图4.5。图4-4 110kV母线短路等值电路图1 图4-5 110kV母线短路等值电路图2 全部电厂（站）对短路点d2的转移电抗值及计算电抗值转移电抗：计算电抗： 通过查计算曲线得到04s内不同时间短路电流标幺值，然后求其有名值表4-2 短路点d2的短路电流表时间(s)00.511.5234标幺值0.180.180.180.180.180.180.18有名值（kA）5.9645.9645.9645.9645.9645.9645.964（7） 10kV母线短路点d3的短路电流计算（未装设电抗器之时）a、 等值电路图如图4.6和图4.7。图4-6 10kV母线短路等值电路图1 图4-7 10kV母线短路等值电路图2 b、 全部电厂对短路点d2的转移电抗值及计算电抗值转移电抗：计算电抗：c、 通过查计算曲线得到04s内不同时间短路电流标幺值，然后求其有名值短路电流标幺值计算公式：有名值计算公式：表4-3 短路点d3的短路电流表时间(s)00.511.5234标幺值0.1030.1030.1030.1030.1030.1030.103有名值（kA）37.3837.3837.3837.3837.3837.3837.38第五章 电气设备与母线的选择5.1 概述导体和电气设备的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程的实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，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后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下都能保持正常运行。5.1.1 电气设备选择的一般规则 应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； 应按当地环境条件校核； 应力求技术先进和经济合理； 与整个工程的建设标准应协调一致； 同类设备应尽量减少品种； 选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。5.1.2 电气选择的条件正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。 按正常工作条件选择电气设备 额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即Ualm Usm 一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220kV及以下时为1.15UN；额定电压是330500kV时是1.1UN。而实际电网的最高运行电压Usm一般不会超过电网额定电压的1.1UNs，因此在选择电器时，一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择,即UNUNs 额定电流电器的额定电流IN是指在额定周围环境温度0下，电器的长期允许电流。IN不应该小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN Imax 由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%80%；出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。 按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。我国目前生产的电器使用的额定环境温度 040，如周围环境温度高于40（但60）时，其允许电流一般可按每增高1，额定电流减少1.8进行修正，当环境温度低于40时，环境温度每降低1，额定电流可增加0.5，但其最大电流不得超过额定电流的20%。 按短路状态校验 短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电器各部分的温度应不超过允许值。满足热稳定的 条件为：It2 t Qk ；式中 Q k 短路电流产生的热效应 It、t电器允许通过的热稳定电流和时间。 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，亦称动稳定。满足动稳定条件为：IesIsh ；式中Ish短路冲击电流有效值； Ies电器允许的动稳定电流的有效值。5.2 10kV电压等级电抗器的选择 额定电压和额定电流的选择 电抗百分数的选择 按将短路电流限制到一定数值的要求来选择。设要求将电抗器后的短路电流限制到。以额定参数下的百分电抗表示，则应选择电抗器的百分电抗为式中基准电压；基准电流；电源至电抗器前的系统电抗标幺值；。曾选用4%的电抗，但校验中不符合要求，现该选XKGKL1020006型电抗器，其中。图5-1 加电抗器后10kV侧的等值电路图 正常运行时电压损失校验。普通电抗器在运行时，电抗器的5%，考虑到电抗器电阻很小，且主要是由电流的无功分量产生，故电压损失为: 母线残压校验。当线路电抗器后短路时，母线残压应不低于电网电压额定值的60%70%，即70%）其中装设电抗器后，系统对短路点d3的转移阻抗为：，从而计算电抗为，短路电流标幺值为：，短路电流有名值为：。5.3 高压断路器和隔离开关的选择5.3.1 断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在变电所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常以继电保护的方式配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35kV220kV一般采用SF6断路器。10kV采用少油断路器。 220kV电压等级断路器的选择1）额定电压和电流选择 额定电压UN=220kV； 额定电流IN=2kA；其中；故有：INImax 。2）开断电流的选择高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I进行选择,即INbrI。INbr=40kAI=6.776kA3）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl 不应小于短路电流最大冲击值Ish，即INclIsh ；INcl=100kAIsh=kimI=6.776KA1.85=17.725kA4）热稳定校验It2tQk；取Tk(短路切除时间)=4s；Qk = (+ 10I22+ I42)Tk/12=（6.7762+106.7932+6.7932）4/12=184.503 (kA)2sIt2t=4024=6400 (kA)2s5）动稳定校验ies =100kAish =17.725kA 110kV电压等级断路器的选择1）额定电压和电流选择 额定电压UN=110kV； 额定电流IN=3kA；其中；故有：INImax 。2）开断电流的选择高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I进行选择,即INbrI。INbr=40kAI=5.964kA3）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl 不应小于短路电流最大冲击值Ish，即INclIsh ；INcl=100kAIsh=kimI=5.964kA1.85=15.601kA4）热稳定校验It2tQk；取tk(短路切除时间)=4s；Qk= (+ 10I22+ I42)Tk/12 =(5.9642+105.9642+5.9642) 4/12=142.277 (kA)2sIt2t=4024=6400 (kA)2s5）动稳定校验ies =100kAish =15.601kA 10kV电压等级断路器的选择1）额定电压和电流选择 额定电压UN=10kV； 额定电流IN=3kA；其中；故有：INImax 。2）开断电流的选择高压断路器的额定开断电流INbr不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量IPt,为了简化计算可应用此暂态电流I进行选择,即INbrI。INbr=31.5kAI=24.315kA3）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流INcl 不应小于短路电流最大冲击值Ish，即INclIsh ；INcl=80kAIsh=kimI=24.315kA1.85=63.606kA4）热稳定校验It2tQk；取tk(短路切除时间)=4s；Qk= (+ 10I22+ I42)Tk/12 =(24.3152+1024.3152+24.3152) 4/12=2364.877 (kA)2sIt2t=31.524=3967 (kA)2s5）动稳定校验ies =80kAish =63.606kA。5.3.2 隔离开关的选择隔离开关配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。送电时首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。隔离开关的配置：断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设12组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。 220kV电压等隔离开关选择1）额定电压和电流选择 额定电压UN=220kV； 额定电流IN=1.6kA；其中；故有：INImax 。2）热稳定校验It2tQk ，取tk(短路切除时间)=3sQk= (+ 10I1.52+ I32)Tk/12 =(6.7762+106.7932+6.7932) 3/12=138.377 (kA)2sIt2t=4023=4800 (kA)2s3）动稳定校验ies =100kAish =kimI=6.776kA1.85=17.725kA 110kV电压等级隔离开关选择1）额定电压和电流选择 额定电压UN=110kV； 额定电流IN=1.6kA；其中；故有：INImax 。2）热稳定校验It2tQk ，取tk(短路切除时间)=3s；Qk= (+ 10I1.52+ I32)Tk/12=(5.9642+105.9642+5.9642) 3/12=106.708 (kA)2sIt2t=4023=4800 (kA)2s3）动稳定校验ies =100kAish =kimI=5.964kA1.85=15.601kA 10kV电压等级隔离开关的选择1）额定电压和电流选择 额定电压UN=10kV； 额定电流IN=3.15kA；其中；故有：INImax 。2）热稳定校验It2tQk ，取tk(短路切除时间)=4s；Qk= (+ 10I22+ I42)Tk/12=(24.3152+1024.3152+24.3152) 4/12=2364.877 (kA)2sIt2t=5024=10000(kA)2s3）动稳定校验ies =125kAish =kimI=24.315kA1.85=63.606kA表5-1 断路器、隔离开关选择的结果表器件电压等级(kV)型号额定电压(kV)最高电压(kV)额定短路开断电流（kA）额定关合电流（kA）额定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)4S热稳定电流(kA)断路器220LW12-2202202524010031.510030110LW11-110(P)110126401001.61004010SN10-101011.531.58038031.5隔离开关220GW6-220G2202521.610040110GW6-110G1101261.61004010GN25-10/31501011.53.15125505.4 互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用是： 将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。 使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。5.4.1 电流互感器的选择 概论1）电流互感器的特点： 一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关； 电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。2）一次额定电流的选择 在现在电流互感器的一次额定电流应大于所在回路可能出现的最大的负荷电流。确定最大负荷电流时，应考虑回路可能出现的过负荷、近5年之内负荷的增长等情况。如果没有条件确定最大负荷电流时，也可以考虑与所在回路的其他电气设备，如断路器、隔离开关等设备的额定电流相谐调一致。 应满足短时热稳定、动稳定电流的要求。一般来说，电流互感器的一次额定电流越大，所能承受的短时热稳定和动稳定电流值也越大。有的电流互感器所在回路正常电流并不大，但短路电流很大，为了满足短时热稳定、动稳定电流的要求，不得不加大电流互感器的一次额定电流。 由同一母线引出的各回路，电流互感器的变比尽可能相同，以方便维护和实现母线差动保护。 选取的电流互感器一次额定电流值应与国际规定的一次电流标准值相一致，尽量不采用非标准值。3）二次额定电流的选择GB 12081987规定标准的电流互感器二次电流为1A和5A。电流互感器的二次额定电流采用1A还是5A，需经技术经济比较确定。采用1A时，电流互感器本身的投资略有增加，而电流互感器回路的控制电缆投资减少；相反，采用5A时，电流互感器本身的投资降低，而二次电缆的投资会增加。一般来说，在220kV及以下电压等级小容量变电所，特别是户内变电所中，220kV回路数不多，而1066kV回路数较多，电缆长度较短。按规定，电流回路电缆不得小于2.5mm2，采用数字式保护和测量表计，电路回路功耗很小，采用2.5mm2电缆就可满足要求，因此电流互感器二次额定电流采用5A是经济的。在220kV及以上电压等级大型变电所，220kV及以上回路数较多，电流回路电缆较长，采用5A导线截面要大于2.5mm2，电流互感器二次额定电流采用1A是经济的。 220kV电压等级电流互感器的选择1）一次回路额定电压和电流的选择 额定电压UN=220kV； 额定电流I1NImax=444A。2）热稳定和动稳定校验 只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳定校验式为It2Qk或（KtI1N）QkQk= (+ 10I0.5+ I12)T1/12=(6.7762+106.7762+6.7932)1/12=45.933 (kA)2sIt2=31.52=992.25 (kA)2s 内部动稳定校验式为iesish 或I1NKesish式中ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。ies=80kAish=17.725kA；符合要求。 110kV电压等级电流互感器的选择1）一次回路额定电压和电流的选择 额定电压UN=110kV； 额定电流I1NImax=794.92A。2）热稳定和动稳定校验 只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳定校验式为It2Qk或（KtI1N）QkQk= (+ 10I0.5+ I12)T1/12=(5.9642+105.9642+5.9642) 1/12 =35.369(kA)2sIt2=31.52=992.25 (kA)2s 内部动稳定校验式为iesish 或I1NKesish式中ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。ies=80kAish=15.601 kA；符合要求。 10kV电压等级电流互感器的选择1）一次回路额定电压和电流的选择 额定电压UN=10kV； 额定电流I1NImax=2.014 kA。2）热稳定和动稳定校验 只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳定校验式为It2Qk或（KtI1N）QkQk= (+ 10I0.5+ I12)T1/12=(24.3152+1024.3152+24.3152)1/12 =788.292 (kA)2sIt2=552=3025 (kA)2s 内部动稳定校验式为iesish 或I1NKesish式中ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，由制造厂家提供。ies=136kAish=63.606 kA；符合要求。5.4.2 电压互感器的选择 压互感器的准确级和容量。电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，功率负荷因数为额定值时，电压误差的最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。 按一次回路电压选择。为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.10.9）范围内变动，即应满足：1.10.9 按二次回路电压选择。电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。各电压等级均采用电容式电压互感器。5.4.3 互感器的选择结果表表5-2 电流互感器选择的结果表电压等级（kV）型号额定电压比（kV）二次绕组准确级220kVLB1220W1600/5测量0.2保护10P剩余10P110kVLCWB6110W11500/5测量0.5保护10P剩余10P10kVLDZJ1101500/5测量0.5保护10P剩余10P表5-3 电压互感器选择的结果表电压等级（kV）型号额定电压比（kV）二次绕组准确级220kVTYD220/0.005H测量0.5保护3P剩余3P110kVTYD110/0.005H测量0.5保护3P剩余3P10kVJDZX10（GY）测量0.5保护0.5剩余0.55.5 母线的选择5.5.1 裸导体的选择及校验原则5.5.1.1 母线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及以下，电流在4000A及以下的配电设备中;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，管内可以通水和通风，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及以配电装置母线。110kV及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。5.5.1.2