110KV降压变电所电气设计方案

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1、 .wd.前 言通过三年的学习和两次简单的课程设计，为毕业设计打下了坚实的理论根基。此次我们进展了为期十三周的毕业设计，设计题目“110KV降压变电所电气设计，它主要包括电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选型、所用电设计、配电装置设计继电保护整定计算、防雷及接地装置设计七个局部。此次设计的特点是：对专业知识进展更好的稳固与吸收。参考了?电力工程电气设计手册1,2?、?新编工厂电气设备手册?、?现代建筑电气设计施工手册?、?发电厂电气?等书籍来完成这次设计，受益匪浅。2004年6月1日目录第一章 原始材料分析3第1.1节 原始材料3第1.2节 原始材料分析3第二章电气主接线的设计4第2.1节

2、 主接线设计的原那么4第2.2节 本变电所的主接线4第2.3节 方案比较5第2.4节 主接线中的设备配置6第2.5节 电网中性点接地7第2.6节 主变压器的选择9第三章 短路电流计算 12第3.1节 短路电流计算的目的.规定和步骤12第四章 电气主要接线的选择 16第4.1节 电气设备选择的根基知识 16第4.2节 电气设备选择 18第五章 配电装置设计 26第5.1节 配电装置的特点 26第5.2节 配电装置的安全净距 27第5.3节 本变电所的配电装置 29第5.4节 中央信号设计 29第六章 防雷及接地装置 31第6.1节接地装置 33第6.2节 防雷保护 33第七章 继电保护整定计算

3、35第7.1节 变压器保护 38参考文献 38第1章 原始资料分析第1.1节 原始资料1.1.1题目： 110/10KV枢纽变电站(1) 原始资料： 电压等级： 110/10KV，回路数110KV进线2回， 10V出线10回。 10kv负荷情况：2回2KM线，每回送2500KW,cos=0.9;Tmax=6900h/年2回1.5KM线，每回送2600KW,cos=0.9;Tmax=6900h/年4回2.5KM线，每回送2300KW,cos=0.9;Tmax=6900h年2回2KM线，每回送2675KW,cos=0.9;Tmax=6900h/年并且、类负荷占70% 自然条件：当地年最高气温37摄

4、氏度，年最低气温-10摄氏度，当地海拔1000米，当地雷暴日30日/年，地震裂度：3.5级；污秽等级：0级；相对湿度： 65；土壤电阻 率：0.1*104,地多人少，交通方便。枢纽变电站离化工厂50 KM,系统Sd=500MW, X1*=1主变过流保护整定时间为2S,主保护开断时间：tk=tb+tgf=0.04+0.06=0.1S第1.2节原始资料分析1.2.1 主变选择 (1)由参考书可知变电所的最大负荷为PM=27500KV(2)接线组别为：Y0/型(3)额定电压比为： 121/111.2.3 负荷分析(1)110KV侧 进线2回，在110KV及以上的供电要求有一定的可靠性。(2)10KV

5、侧 出线10回，并且、类负荷占70，对变电所的可靠性、灵活性要求较高.1.2.4 气象及地形分析当地年最高气温37摄氏度，年最低气温-10摄氏度，最热月平均温度25摄氏度，当地海拔1000米，当地雷暴日30日/年，气象条件一般，根据?电力工程设计手册?应选用设备时不做考虑，选普通设备即可。第2章电气主接线的设计第2.1节 主接线设计的原那么2.1.1 设计主接线的要求 在设计电气主接线时，要使其满足供电可靠性、运行的灵活性和经济性等项 基本要求。(1)可靠性:供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。电气主接线也必须满足这个要求。衡量主接线运行可靠性的标志是:断路器检修时，能否不影响供电。线路、断

6、路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电范围的大小和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。变电所全部停电的可能性应尽量防止。(2)灵活性:调度灵活，操作简便。检修安全。扩建方便。(3)经济性:投资省，主接线应简单清晰，以节约一次设备投资为主。占地面积小。电能损耗少。第2.2节 本变电所的主接线2.2.1 设计步骤(1)设计步骤:拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘汰一些较差的方案，保存2个技术上相当的较好方案。对2个技术上较好的方案进展经济计算，选择出经济上的最正确方案。技术，经济比较和结论：对个方案进展全面的技术，经济比较，确定

7、最优的主接线方案。绘制电气主接线单线图。综上所述，根据主接线的各项要求，结合我们设计的具体情况，设计出以下两种方案进展比较，选出最合理的作为本次设计的主接线图。2.2.2本变电所主接线方案确实定(1) 110KV侧主接线设计两个方案110侧都采用内桥接线：特点：a：造价低、并且容易开展为单母分段接线b：两条线路上都装一台断路器，线路的切除和投入都比较方便，当线路发生短路时，仅故障线路断路器跳开，仅停该线路，其他3个回路仍可继续工作，适应于故障机率较多，而变压器又不需要经常切除的情况。而外桥那么相反，当线路故障时，两断路器都要跳开，要影响同组变压器的工作。根据以上内桥与外桥的特点分析，出于对经济

8、性与实用性的角度来考虑，选择内桥是比较可行的。(2) 适用范围 6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要加装电抗器时。 35-63KV配电装置，当出线回路超过8 回时。 110-220KV配电装置，出线回路为4回及以上时。(3) 10KV侧主接线单母分段带旁：6-10KV配电装置，对于出线回路数或多数线路系向用户单独供电，以及不允许停电的单母线，单母分段装置，可设置旁路母线。用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不连续供电和不使重要用户停电。供电可靠，调度灵活。第2.3节 方案比较2.3.1

9、 可靠性的比较：(1) 110KV侧两个方案都是用的内桥接线，故不再做比较。(2) 10KV侧、类负荷占70%，要求可靠性较高，不充许停电。方案一带着旁路可以不停电检修断路器，而方案二检修断路时必须停电。(3) 上述方案一的可靠性要比方案二的可靠性好。2.3.2 灵活性的比较：(1) 110KV 对灵活性要求不高。(2) 10KV侧类负荷占70%灵活性要求较高，明显带旁路比不带旁路灵活。2.3.3 经济性比较：方案1：10KV侧单母分段带旁断路器：线路上采用普通断路器，1100元/个 1100*5=5500元 4170*3=12510元 5500+12510=18010元隔离开关：84元/个

10、84*14=1176元 140*4=560元 1176+560=1736元旁母： 假设母线长45M 2.16Kg/m 5270元T选择：45*2.16*5.27=512.244元 总计： 18010+1736+512.244=20258元方案2：10KV侧单母分段不带旁断路器：为了不停电检修断路器，只能采用手车式断路器 总计： 50550元根据以上比较，方案1比方案2更为经济，所以选用方案1 2.3.4 综合投资: 方案一: 综合投资为 Z=43.4632万元年运行费用为 U=20.474(万元)方案1与方案2维护费、小修、折旧费、变压器年电能损失总值均相等，所以，只需计算一个年运行费即可。计

11、算步骤见计算书第2.4节 主接线中的设备配置2.4.1 隔离开关的配置(1)断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。(2)中性点直接接地的普通变压器应通过隔离开关接地。(3)桥接线中的跨条宜用两组隔离开源串联，以便于进展不停电检修。(4)接在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。(5)接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。2.4.2 接地刀闸或接地器的配置(1)35kV及以上每段母线根据长度宜装设12组接地刀闸或接地器，两组接地刀闸间的距离应保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母线隔离开关上，也可装在其他母线隔离开关的基座上。必要

12、时可设置独立式母线接地器。(2)63kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸。(3)旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。(4)63kV及以上主变压器进线隔离开关的变压器侧宜装设一组接地刀闸。2.4.3 电压互感器的配置(1)电压互感器的数量和配置与主接线有关，应满足测量、保护和自动装置的要求。应能保证在运行方式改变时，保护装置不失压。(2)6110kV级每组主母线的三相上应装设电压互感器。(3)当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。(4)兼作并联电容器组泄能和兼作限制切空线过电压的电磁式电压互感器，其与电

13、容器组之间和与线路之间主应有断开点。2.4.4 电流互感器的配置(1)装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。(2)变压器的中性点、变压器的出口、桥形接线的跨条上，虽未设断路器，也应装设电流互感器(3)对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，可按两相或三相配置。2.4.5 避雷器的配置（1） 配电装置的每组母线上，应装设避雷器。（2） 110kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（3） 直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，变压器中性点应装设避雷器。变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线

14、且为单台变压器运行时，变压器中性点应装设避雷器。（4） 不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点应装设避雷器（5） 变电所35kV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。（6） 变电所的出线如有架空线路出线时，在架空线出线处应装设避雷器。第2.5节 电网中性点接地电网中性点接地方式与电网的电压等级、单相接地故障电流、过电压水平以及保护配置等有密切关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。2.5.1 中性点非直接接地(1)中性点不接地:中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两

15、小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110KV及以上电网，在6-63KV电网中，那么采用中性点不接地方式，但电容电流不能超过允许值，否那么接地电弧不易自熄，易产生较高弧光间歇接地过电压，涉及整个电网。(2)中性点经消弧线圈接地:当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。(3)中性点经高电阻接地:当接地电容电流超过允许值时，也可采用中性点经高电阻接地方式。此接地方式和经消弧线圈接地方式相比，改变了接地电流相位，加速泄放回路中的剩余荷，促使接地电弧自熄，从而可提供足够的

16、电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。2.5.2 中性点直接接地直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备须立即切除，增加断路器负担， 降低供电连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110KV及以上电网中。此外，在雷电活动较强的山岳丘陵地区，构造简单的110KV电网，如采用直接接地方式，不能满足安全供电要求和对联网影响不大时，可采用中性点经消弧线圈接地方式。2.5.3 中性点接地方式电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。（1） 变压器的110-500KV侧采用中性点直接接地方式 自耦变

17、压器，其中性点须要直接接地或经小阻抗接地。 凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少有一台变压器直接接地。 终端变电所的变压器中性点一般不接地。 变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X1小于3，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X1尚应大于1-1.5，以使单相接地短路电流不超过三相短路电流。 所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，假设该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。 选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接

18、地的系统。（2） 主变压器6-63KV侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式6-63KV电网采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于30A，或10A时，中性点应经消弧线圈接地。采用消弧线圈接地时，应注意以下几点： 6-63KV电网中需要安装的消弧线圈应由系统统筹规划，分散布置。应防止整个电网只装一台消弧线圈，也应防止在一个变电所中装设多台消弧线圈。在任何运行方式下，电网不得失去消弧线圈的补偿。 在变电所中，消弧线圈一般装在变压器中性点中，6-10KV消弧线圈也可装在调相机的中性点上。 当两台变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连。平时运行只合其中一组隔离开关，以防止

19、在单相接地时发生虚幻接现象。 如变压器无性点或中性点未引出，应装设专用接地变压器。其容量应与消弧线圈的容量相配合，选择接地变压器容量时，可考虑变压器的短时过负荷能力。第2.6节 主变压器选择2.6.1 台数和容量的选择1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。2主变压器容量一般按变电所、建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷开展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。3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、低压侧电力网取得跔容量的备用电源时，可装设一台主变

20、压器。4装有两台及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70%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。5当一台事故停用时，另一台变压器事故过负荷能力查表得出过负荷倍数为1.3，允许时间为2小时。2.6.2 主变压器型式的选择1110kV主变压器一般均应选用双绕组变压器。（3） 具有两个电压等级的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均到达该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用双绕组变压器。2.6.3本变电所主变压器容量确实定变压器最大负荷按下式确定：PMKOP式中：KO -负荷同时系数对于装设两台或三台主变的变电所，每台变压器的额定容量Sn通常按下式进展初选：Sn0.7

21、 SmaxSmax-变电所的最大计算负荷对于此次设计的110 kV变电所，当一台变压器故障时，另外一台承担70%的负荷， Sn= 0.7Sm=0.7*27500=19250KVA两台变压容量一样 选一台容量为20MVA的双绕组变压器查表2-5，应选择一台双绕组变压器。其参数：表2.1额定容量额定电压KV阻抗电压%连接组标号20MVA1110.5Y0/-112.6.4 所用电设计降压变电所的所用电负荷一般容量都不太大，对其可靠性的要求远不如发电厂的厂用电那样高，因此，变电所的所用电接线简单，所用电压也只需380/220 V级，且动力与照明合用。所用电设计的要求及原那么(1) 所用电设计要求：所用

22、电设计应按照运行，检修和施工的需要，考虑全厂开展规划，积极慎重的采用经过试验鉴定是新技术和新设备，使设计到达技术先进，经济合理。所用电接线应满足正常运行的安全，可靠，灵活，经济和检修，维护方便等一般要求外，还应满足以下特殊的要求： 尽量缩小所用电系统的故障影响范围，并应尽量防止引起全厂停电事故。 便于全期扩建连续施工，对公用负荷的供电要结合远景规划。 所用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全所开展的规划，积极慎重的采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使设计到达技术先进，经济合理。 在选择所用电设备的形式时，应结合所用配电装置的布置。(2) 所用电的设计原那么： 所内有较低电压母线时，可将一

23、台变压器通过旁母断路器开关接到旁路母线上。正常运行时，由工作母线供电，在工作检修或进展试验时，那么倒换旁路母线上供电 由主变压器的低压侧引接，所用变压器要选用大断流容量开关设备，否那么还要加电抗器。 所用电设备的布置应符合电力生产的工艺流程的要求，作到设备布局和空间利用合理。 变电所的安全运行和维护创造良好的工作环境，巡回检查道路畅通，设备的布置满足安全净距并符合防火、防暴、防潮、防冻和防尘的要求。 设备的检修和搬运不影响运行设备的安全。 在选择所用电设备的形式时，应结合所用配电装置的布置特点，择优选用适当的产品。本变电所所用电的设计对于本次设计总容量为20MVA,枢纽变电所、总装机容量在60

24、MVA及以上的变电应装设两台变压器一台所用一台备用，应装设备用电源自动投入装置。当一台变压器出现故障时，另一台利用空气开关自动投入。所用电占总负荷的0.5%。1所用变压器的选择： S所用=Pmax0.5% =200.5% =0.1MVA =100KVA查表3-6。应选择一台双绕组标准容量电力变压器。其参数：表2.2型号容量低压侧额定电压KV连接组标号SJL1-1000.4Y/Y0-12两台双绕组标准容量电力变压器,一台投入一台备用。第3章：短路电流计算第3.1节 短路电流计算的目的、规定和步骤3.1.1 短路电流计算的目的：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

25、有以下几方面：（1） 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，均需进展必要的短路电流计算。（2） 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，这就需要进展全面的短路电流计算。（3） 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。（4） 在选择继电保护方式和进展整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5） 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

26、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相等。 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，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开展规划一般考虑工程建成后510年。(4) 短路种类：一般按三相短路计算。假设自耦变压器等回路中单相或两相接地短路较三相短路情况严重时，那么应该按严重情况的进展校验(5)

27、 短路计算点：在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的610KV出线与厂用分支线回路母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取电抗器前。选择其导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。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Xd。选取基准容量Sb和基准电压Ub(一般取后级的平均电压)将各元件电抗换算为同一基准值的标么值给出等值网络图，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

28、以短路点为中心的辅射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。(4) 求计算电抗Xjs(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运算曲线只作到Xjs=3.5)。(6) 计算无限大容量(或Xjs=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。表3-2 常用基准值电气量关系式基准值Sb(MAV)100(或1000,或某元件的额定容量)Ub(KV)3.156.310.515.7537115230345Ib(KA)Ib=Sb/(Ub)

29、18.39.165.53.661.560.5020.2510.167Xb()Xb=Ub/(Ib)=Ub2/Sb0.09950.3971.102.4913.713253011903.1.4 短路电流计算以d1点短路为例：(1) 等值电路图:(2)短路计算短路电流计算标幺值由下式计算：I*z =I*=1/X*(=1/Xjs)其有名值为Iz= I=I0.2=I=I*zIb(KA) Ib=Sb/(Ub)=Ub/(Ub)式中 X*为无限大容量电源到短路点之间的总电抗标幺值；Iz0秒钟短路电流周期分量；(KA)I0秒钟短路电流；(KA)I无空大时间的先短路电流。(KA)d-1点短路110KV母线Sb=50

30、0MVA,Ub= Uav1) 等值网络图2 计算XS= XS=1基值电压:Ub=115KV基值电流:Ib=Sb/(Ub) =500/(115) =2.624KA额定电流:In=Ib/(Sn/Sb)=2.624*(500/500)=2.624KA支路计算电抗XjS=Xmd/(Snm/Sb)=1*(500/0.9)/500=0.90S短路电流周期分量查图4-5：I*=1。14有名值I= I*In=1.14*2.624=2.99KA稳态短路电流：查图4-7：I*=1.29有名值：I= I*In=3.38KA2秒短路电流分量：查图4-6:I0.2*=1.04有名值：I0.2= I0.2*In=2.73

31、短路电流冲击值Ich=2.55I=2.55*0.99=7.62KA 全电流最大有效值Ioh=1.52=1.52*2.99=4.55KA短路容量S=IUn=*2.99*110=569.65MVA3.1.5 本变电所的短路电流计算结果表短路点编号公式d-1d-2基值电压KV Ub11510.5基值电流KA IbSb/Ub2.62427.49支路名称110KV系统10KV系统支路计算电抗0.92.08Os短路电流周期分量标幺值 I*1.140.49有名值 II*Ib2.990.54稳定短路电流标幺值 I*1.290.49有名值 II*Ib3.380.540.2s短路电流标幺值 I0.2*1.040.

32、46有名值 I0.2I0.2*Ib2.730.51短路电流冲击值 Ich2.55-2.7 I7.621.377全电流最大有效值Ioh1.52-1.62I4.550.82短路容量 SIUn569.659.35第4章 主要电气设备选择 导体和电器的选择设计，同样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、运行方便和适当留有开展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。第4.1节 电气设备选择的根基知识4.1.1 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

33、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试验数据，并经正式鉴定合格。4.1.2 技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常运行。(1)长期工作条件 电压：选用的电器在允许最高工作电压Umax不低于该回路的最高运行电压Ug,即UmaxUg电流：选用的电器额定电流In不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流Ig.max,即：InIgmax表4.1 各回路持续工作电流Igmax回路名称计算公式发电机或同期调相机回路Igmax=1.05In=1.05Pn/(3UnCosn)三相变压器回路Igmax=1.05In=1

34、.05Pn/(3UnCosn)母线分段断路器或母联断路器回路Igmax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Igmax为该母线上事故切除最大一台发电机时，可能能过电抗器的电流计算。一般取该台发电机5080%In分裂电抗器回路Igmax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Igmax=2P/(3UnCOS) 2 短路稳定条件校验的一般原那么1)电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进展动稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，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严

35、重时，那么应按严重情况校验。2)用熔断器保护的电器可不校验热稳定。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。短路的热稳定条件：IttItdzIt -t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA)t-设备允许通过的热稳定电流时间(s) 校验短路热稳定所用的计算时间tdz按下式计算：tdz=tb+td tb-继电保护装置后备保护动作时间std-断路器全分闸时间s注：验算导体和110KV以下电缆适中热稳定时，用的计算时间釆用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。短路的动稳定计算： imax ichich- 短路冲击电流峰值kAimax-电器允许的极限通过电

36、流峰值kA表4.2 导体和电器的选择与校验工程,按下表进展选工程电器 正常工作条件短路条件环境条件其他额定电压KV额定电流 A开 断容 量KVA准确等级二次负荷动稳定热稳定温度海拔高度断 路 器负荷开关隔离开关熔断器电 抗 器电流互感器电压互感器支持绝缘子穿墙套管导 线电 缆 用于切断长线时应校验过电压选择保护熔断特性选择电抗百分值电晕及允许电压校验允许电压校验第4.2节 电气设备选择4.2.1 断路器的选择断路器型式的选择,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。断路器服选择的具体技术条件如下：(1)电压：Ug Un Ug-电网工作电压(2

37、)电流：Ig.max In Ig.max-最大持续工作电流(3)开断电流：Ip.tInbrIpt-断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量Inbr-断路器额定开断电流(4)动稳定： ich imaximax-断路器极限通过电流峰值ich-三相短路电流冲击值(5)热稳定：ItdzIttI- 稳态三相短路电流tdz -短路电流发热等值时间It- 断路器t秒热稳定电流其中tdz=tz+0.05由 =I /I和短路电流计算时间t，可从?发电厂电气局部课程设计参考资料?P112，图51查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出tdz。具体选择计算见毕业设计计算书4.2.2 隔离开关的选择隔离开关形式的选

38、择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进展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) 选择的具体技术条件如下：电压：UgUnUg-电网工作电压电流：Ig.max InIg.max-最大持续工作电流动稳定： ich imax热稳定：ItdzItt具体选择计算见毕业设计计算书。4.2.3 高压熔断器的选择(1) 参数的选择：高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。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电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。(2) 熔体的选择：

39、熔体的额定电流应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。保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器熔体的额定电流可按下式选择InR=kIbgm,k=1.1-1.3，Ibgm：电力变压器回路最大工作电流A。保护电力电容器的高压熔断器额定电流按下式选择InR=kInC,InC：电力电容器回路的额定电流。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。具体选择计算见毕业设计计算书。4.2.4 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

40、运行和故障情况。互感器的作用：（1） 一次回路的高电压和大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，并使其构造轻巧，价格廉价，并便于屏内安装。（2） 使二次设备与高电压局部隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。具体选择计算见毕业设计计算书。(1)电流互感器的选择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屋内配电装置，可采用瓷绝缘构造或树脂浇注绝缘构造的电流互感器，对于35KV及以上配电装置，一般用油浸箱式绝缘构造的独立式电流互感器，有条件时，应尽量釆用套管式电流互感器。电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种，一般弱电

41、系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时，亦可考虑用1A。一次额定电流的选择：当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表有最正确工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示。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进展选择。电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路的所有电缆。当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能选用一样的一次电流。准确级的选择：与仪表连接接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于以下要求：用于电能测量的互感器准确级：0.5功电度表应配用

42、0.2级互感器；1.0级有功电度表应配用0.5级互感级；2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器；2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用1.0级级互感器；一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级，零序接地保护可釆用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进展校验计算。一次侧额定电压： UnUgUg为电流互感器安装处一次回路的工作电压，Un为电流互感器额定电压。 热稳定校验:电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流I1n来校验：(I1nKt)Itdz，Kt为CT的1s热稳定倍数； 动稳定校验：内部动稳定可用下式校验：I1nKdwi

43、chI1n-电流互感器的一次绕组额定电流AIch-短路冲击电流的瞬时值KAKdw-CT的1s动稳定倍数(2) 电压互感器的选择电压互感器的型式应根据使用条件选择：620KV屋内配电装置，一般釆用油浸绝缘构造，也可釆用树脂绕注绝缘构造的电压互感器。35110KV的配电装置，一般釆用油浸绝缘构造的电压互感器，220KV以上，一般釆用电容式电压互感器。当需要和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器，或有第三绕组的单相电压互感器组。电压互感器三个单相电压互感器接线，主二次绕级连接成星形，以供电给测量表计，继电器以及绝缘电压表，对于要求相电压的测量表计，只有在系统中性点直接接地时才能接入，附

44、加的二次绕组接成开口三角形，构成零序电压滤过器供电给继电器和接地信号绝缘检查继电器。 一次电压U1：1.1UnU10.9Un，Un为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压波动范围，即10% Un。 二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电压。表4.3绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中二次额定电压V100100/100100/3准确等级电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。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

45、3级。二次负荷Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的额定容量。S2是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有关，电压互感器的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的额定容量相比较。 具体选择计算见毕业设计计算书。4.2.5 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，电站和变电所等电器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。避雷器有两种：1、阀型避雷器按其构造的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器；2、管型避

46、雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。用于线路作为防雷保护。(1)阀型避雷器应按以下条件选择：额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压灭弧电压；在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压。在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的80%。具体选择计算见毕业设计计算书。工频放电电压：Ugf Umi(Ugf为工频放电电压，Umi为灭弧电压)在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般应大于最大运行相电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网，工频放电电压

47、应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。冲击放电电压和残压：一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合，故此 项校验从略。4.2.6 母线的选择(1) 选型:载流导体一般都采用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部，或采用硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬导体。回路正常工作电流在4000A及以下时， 一般选用矩形导体，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。在4000-8000A时，一般选用槽形导体，槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数

48、小。 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.(2) 截面选择:软母线的截面选择：按照经济电流密度选择的母线都能满足导体长期发热条件，故按经济电流密度选择： S=Imax/J Imax-正常工作时的最大持续工作电流J-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 Tmax，将有不同取值。 硬母线的截面选择：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： IgmaxKIyIy-相应于某一母线布置方式和环境温度为+25oC时的导体长期允许载流量。K-温度修正系数。 热稳定校验1)软母线不需热稳定的校验2)硬

49、母线的热稳定校验： Smin= I/C*Tdz C-热稳定系数。与导体材料及温度有关。 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展应力计算。110及以上单根圆管母线上产生的应力不能忽略不计。 槽形母线的动稳定校验：maxy式中：y母线材料的允许应力.硬铝y为69X106Pa max作用在母线上的最大计算应力。max值与母线的截面形状有关，对于重要的回路硬导体的应力计算，还考虑共振的影响。max=+s=1.73ich2L2/w*10-1s=4.16ich2L2/hWy10

50、-9式中：W- 母线截面系数，与母线布置方式有关，查表5-15，当双槽Y轴弯曲时，W=2Wx。 振动系数振动系数确实定：对于三相母线布置在同一平面时，母线自振频率fm按下式计算 fm=112ri/L2 HZ式中 ri母线惯性半径CM材料系数为防止导线发生共振的不安全，fm不应在以下范围内运行，那么可使=1。即：槽形：fm3060HZ4.2.7 电缆的选择: 应按以下条件进展选择及校验(1) 型式：应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式。(2) 按额定电压选择：Ug.maxUn(3) 按最大持续工作电流选择电缆截面S: IgmaxKiy K= (Tm-T2)/(Tm-T1)K-温度修正系数。Tm-

51、电缆芯最高工作温度。T1-对应额定载流量的基准环境温度。T2-实际环境温度。Iy-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及允许电压降的校验，与裸导体计算一样。(5) 热稳定校验： SSmin=I/Ctdz C-热稳定系数。具体选择计算见毕业设计计算书 表4.4设备选择结果表(1)名称断路器隔离开关电流互感器电压互感器避雷器110KV侧进线SW4-110GW2-110LQZ-110JCC1-110FZ-110110KV侧分段断路器SW4-110GW2-110LQZ-110变压器低压侧断路器SN3-10GW2-10LQZ-110JSJ

52、W-10FZ-1010KV母联断路器SN3-10GW2-10LDZJ-1010KV侧出线SN1-10GN1-10LFZ-10表 4.4设备选择结果表(2)名 称穿墙套管支柱绝缘子10KV母线CLB-10/150ZA-10第5章 配电装置设计配电装置按电气设备地点不同，可分为屋内、屋外配电装置。按组成方式有可分为：由电气设备在现场组装配电装置称为装配式。假设在制造厂预先将开关电器，互感器等安装成套，然后运至安装地点，那么称为成套配电装置。第5.1节 配电装置的特点5.1.1 屋内配电装置的特点：(1) 由于允许安全净距小和可以分层布置，故占地面积较小。(2) 维修、巡视和操作在室内进展，不受气候

53、影响。(3) 外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量。(4) 房屋建筑投资较大。5.1.2 屋外配电装置的特点：(1) 土建工程量和费用较小，建筑周期较短。(2) 扩建比较方便。(3)相邻设备之间距离较大，便于带电作业。(4) 占地面积大。(5) 受外界空气影响，设备运行条件较差，须加强绝缘(6) 外界气象变化对设备维修和操作有影响。大、中、小型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置多采用屋内配电装置。110KV及以上多为屋外配电装置。但110220KV装置，当有特殊要求成处于严重污秽地区时，经过经济技术比较，也可以采用屋内布置。5.1.3 成套配电装置的特点：(1) 电气设备不

54、止在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，构造紧凑，占地面积小。(2)所有电器电器元件已在工厂组装成一个整体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁。(3)运行可靠性高，维护方便。(4)耗用钢材较多，造价较高。5.1.4 配电装置应满足以下 基本要求：(1) 保证运行可靠，按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐，清晰，保证具有足够的安全距离。(2) 便于检修，巡视和操作。(3) 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) 安装和扩建方便。第5.2节 配电装置的安全净距5.2.1 屋内配电装置的安全净距配电装置的整个构造尺寸，是综合

55、考虑设备的外形尺寸，检修和运输的安全距离等因素而决定的，对与敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中最 基本的是带电局部对接地局部之间和不同相的带电局部之间的最小安全净距。即所谓A1和A2值，在这一距离下:5.1 10KV屋内配电装置的安全净距mm符号适应范围额定净距A11:带电局部至接地局部之间2:网,板状遮栏向上延伸线距地2.3M处,与遮栏上方带电局部之间125A21:不同相的带电局部之间2:断路器和隔离开关大案断口两侧带电局部之间125B11:栅状遮栏至带电局部之间2:穿插的不同时停电检修的无遮栏带电局部之间875B2网状遮栏至带电局部之间225C无遮栏裸体至地面之间 2450D平行的不同时停电检修的无遮栏裸体之间1950E通向屋外的出线套管至屋外通道的路面40005.2.2 屋外配电装置安全净距根据电气设备和