21500kV变电站主接线设计终板

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1、本科毕业设计(论文)500kV变电站电气设计2021年 6月本科毕业设计(论文)500kV变电站电气设计学 院(系)：电气工程学院 专 业：电力系统自动化 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 辩论 日期： 2021年6月 燕山大学毕业设计(论文)任务书学院： 系级教学单位： 学号学生姓名专 业班 级08电力-2题目题目名称500kV变电站电气设计题目性质1.理工类：工程设计 ( )；工程技术实验研究型( )；理论研究型( )；计算机软件型( )；综合型( )。( )；3.外语类( )；4.艺术类( )。题目类型( )( )题目来源科研课题( ) 生产实际( )自选题目( )主要内容1. 主接

2、线设计、 站用电接线及备用电源方案设计。2. 短路电流计算,电气设备动稳定及热稳定校验。3. 主要电气设备型号及参数确定。4. 防雷及过电压保护装置设计。5. 电气总平面及配电装置断面设计。6. 无功补偿方案设计，补偿目标功率因数等于0.95 基本要求1. 接入系统方案设计要求结合地区电网实际情况进行.2. 根据系统接入点的短路容量进行短路计算.3. 提交变电站主接线图、总平面图、断面图各一张.(不少于2张A1)。，不少于2万字，符合毕业设计(论文)撰写标准。5遵守毕业设计纪律，按时参加答疑，独立完成，培养根本的工程实际能力。参考资料，2.电力设备手册.电力工业出版社 3. 变电站设计规程.4

3、. 有关无功补偿文献周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容收集资料有关知识准备主接线、站用电接线、补偿方案设计电气总平面设计短路计算动热稳定校验电气设备选型配电装置设计编写设计说明书和设备清册绘图及辩论准备.指导教师：吴杰职 称：教授 11 年 12 月 25日系级教学单位审批： 年 月 日摘要在这设计中，根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷开展趋势。首先查阅了相关资料，收集与研究大量的课题资料，并且翻译了相关的外文资料，然后对负荷分析进行了精确的计算与分析，说明了建站的必要性。然后从对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，平安，经济及

4、可靠性方面考虑，确定了500kV，220kV与110kV三个电压等级，用拟定方法进行比拟从而确定主接线的连接方法，对主接线系统的做了设计。对无功功率补偿做了明确的计算，然后对短路计算进行了分析与处理。根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器，隔离开关，母线和电压互感器，电流互感器进行型号的选择。对主变压器进行整定计算与分析，对防雷过电压保护局部进行了分析和计算，确定了防雷的方法。并做出了相应的平面布置图，从而完成了变电站电气局部的设计。关键词：变电站；变压器；电气主接线；短路电流；无功补偿AbstractIn this design, on the basis of the ma

5、ndate given by the system and the load line and all the parameters, load analysis of trends. Design First check the relevant information collection and research topic a lot of information and foreign-language translation of the relevant information and then load analysis of the precise calculation a

6、nd analysis, load growth from the establishment of the need to clarify, and then passed on the proposed substation and the general direction of outgoing line to consider and, through the load data analysis, security, economic and reliability considerations, identified 500kV,220 kV and 110kV voltage

7、levels, compared with developed methods to determine the main wiring connections . According to the most sustained work and short-circuit current calculation of the results, the high-voltage fuse, isolating switch, bus and voltage transformers, current transformers for the selection. The main transf

8、ormer for setting calculation and analysis, part of the mine were calculated and analyzed to determine the mines method, using Visio and make the corresponding schematic. Key words：converting station；transformer substation；electrical wiring；short circuit；Without power compensation目 录摘要IAbstractII第1章

9、 绪论11.1 课题研究背景及意义11.1.1 变电站的开展以及背景11.1.2 变电站电气设计研究的依据和意义21.1.3 研究目标31.2 主要解决的问题41.3 本章小结5第2章 原始资料分析、主接线方案拟定及站用电设计62.1 简单的潮流分析62.2 主接线方案拟定62.2.1 各种接线方式的特点72.2.2 两种方案的经济比拟82.3 站用电接线及备用电源方案设计112.3.1 站用电源数量及容量112.3.2 站用电源引接方式112.3.3 站用变压器低压侧接线122.3.4 站用电接线122.3.5 备用电源122.4 本章小结12第3章 短路电流计算及电气设备动热稳定的校验13

10、3.1 短路电流计算133.2 主要电气设备的选择及校验153.2.1 主要电气设备的选择153.2.2 对于500kV处的断路器选择及隔离开关的选择及校验183.2.3 对220kV处的断路器及隔离开关的选择及校验203.2.4 110kV处断路器及隔离开关的选择及校验233.3 互感器的选择和校验243.3.1 互感器包括电流互感器(TA 或CT)和电压互感器(TV或 PT)243.3.2 500kV电压级线路上电流互感器的选择及校验263.3.3 220kV电压级线路上电流互感器的选择及校验263.3.4 110kV电压级线路上电流互感器的选择及校验273.3.5 电压互感器的选择与校验

11、283.4 各电压等级母线的选择与校验293.5 本章小结30第4章 防雷及过电压保护、无功补偿和配电装置324.1 电力系统过电压的种类和过电压水平324.2 无功补偿方案设计364.3 配电装置374.4 本章小结40结论41参考文献42致谢43附录44第1章 绪论 课题研究背景及意义 变电站的开展以及背景在国外近年来一些国家的资源不是很丰富,进而导致电力资源不充足。为了满足国内的需求,减少在网路中的损耗,这些兴旺国家已经形成了完善的变电站设计理论,如变电站电压无功控制理论和模糊控制理论的变电站电压无功综合控制等理论等。兴旺国家通过新的变电站设计理论改善和优化变电站结构,使变电站的功率损耗

12、降低,使变电站运行更加节约集约高效。在设备方面实现了测控设备还和一次设备的完全融合,即实现所谓的智能一次设备,每个对象均含有保护、监控、计费、操作等一系列功能及信息库。户外插接式智能型组合电器已经开始采用。国内随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网的可靠性增加,变电站接线日趋的简化。大量高性能新型一次设备不断出现，变电站设计的电气设备档次不断提高,配电装置也从传统的形式向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化等小型设备开展。但是在变电站的设计中仍存在一些问题,比方变电站的数字化水平较低。还有企业对电力能源的需求的持续增长,需要建立更多变电站以提高电力系统供电的可靠性、稳定性。这些变

13、电站占地面积大，而现在土地资源紧张,环境要求严格,在稠密的城区选择变电站址相当困难。此外计算机渗透已经到达很多角落,供电系统也不可防止地进入了计算机控制的时代,变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次的系统,已成为当前电力系统开展趋势。无论国内国外,还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的飞速开展,变电站综合自动化也采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术。我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步被国内用户所接受,并在一些变电站监控工程中获得很好的应用

14、。 变电站电气设计研究的依据和意义变电站是电力系统的重要组成局部,它直接影响整个电力系统的平安与经济运行,作用很大，是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类，包括：升压变电站,主网变电站,二次变电站,配电站。我国电力工业技术水平和管理水平正在日渐提高,对变电所的设计提出了更高要求,更需要我们提高知识理解应用水平,认真对待。随着改革开放和市场经济的不断开展,我国的国民经济正在飞速开展,电力工业正逐步跨入世界先进水平的行列。并且我

15、国的各大企业对电力的需求和可靠性运行的需求在不断增长。为大中小型企业提供电力的是各式的变电站的任务。由于变电站是土建结构复杂、生产工艺系统严密、施工难度较大的工业建筑，变电站结构的、施工装备的改良、新型建材的采用、队伍素质的提高、施工方法的更新以及采用集中控制和采用计算机监控都会对变电站的运行产生深远的影响。我选择设计本课题,是为了从学习理解和掌握变电站电气局部设计的根本方法，养成独立分析和解决问题的能力及实际工程设计的根本技能。同时也是对自己已经学过知识的整理和进一步的理解认识。我国工业正在飞速的开展,对变电站的设计提出的要求也在不断提高,这就更要求我们不断提高知识理解应用水平,认真对待。

16、降压变电站是连接电力网络和企业非常重要的环节,所以做好变电站的设计是我国企业供电建设的重中之重。在目前的变电站建设中,存在土地、资金浪费严重的问题。改造困难、工频电磁辐射和噪声等环保问题以及电能质量差已经成为影响企业供电本钱和运行质量的重要因素。这已经和我国的可持续开展战略相违背了。所以变电站应该采用节约能源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电平安等问题,同时还满足以后电网简单改造、资源再次利用的要求。变电站的设计或改造需要既能保证平安可靠性和灵活性,又能保证节约资源、保护环境、容易于实现自动化。在这种要求下,变电站电气主接线简单清晰、接地和保护平安高效、建筑结构布置紧凑是

17、大势所趋。因而,变电站应从电力系统的整体出发,力求电气主接线的简化,配置与电网结构相应保护系统,采用布置紧凑、平安环保的设计方法。因此,从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面出发提出了新的设计思路。变电所由主接线,主变压器,高、低压配电装置,控制系统,必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成。其中,主接线、主变压器、上下压配电装置等属于一次系统。主接线是变电所的最重要组成局部。它决定变电站的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电的可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种根本形式。主变压器是变电所最重要的电设备,它的性能与配置重要影响到变电所的先进性、经

18、济性和可靠性。此外,对变电站其他设备选择和所址选择以及总体布置也有具体要求。变电所继电保护分系统保护(包括输电线路和母线保护)和元件保护(包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护)两类。变电站的控制方法一般分为直接控制和选控两类。前者指一对一的控制。对于控制较多的变电站,如采用直接控制方式,那么控制盘数量太多,控制监视面太大,不能满足运行要求,此时需采用选控方式。选控方式具有控制容量大、控制集中、控制屏占地面积较小等优点1。变电站电气局部设计的研究主要内容是结合有关的设计手册,辅助资料和国家相关规程,主要完成该变电站的一次局部设计,参考国内外最新的设计方法、研究成果和新的电气设备,对降压变电站的电

19、气主接线方法,主变压器的选择,电气设备的选型,配电装置的选择布置以及防雷过电压保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接线和相关一次、避雷装置进行选择。同时,完成变电站一次局部总接线图、变电站平面布置初步设计图和详细设计图。 研究目标根据毕业设计任务书提供的原始数据，依据相关技术标准、规程,参考相关专业书籍,结合具体学习,查看准确的知识资料,经过严密的全面的分析,对变电站的主要电气设备、电气主接线、保护装置进行初步设计。通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选型、紧凑的整体布局以及综合自动化技术和应用,合理地通信设施并入主控室,到达简单高效地监控和控制的目的 ,从而到达使变电站占地面积减少,

20、优化变电站设计,减少投资的。在最后对电气设备,电气主接线,防雷过电压保护装置等进行优化，使整个设计方案能够到达平安、可靠、经济、环保。主变容量和型号的选择是根据负荷开展的要求。技术路线：电气主接线的设计确定主接线的形式对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电站的主接线应该根据变电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点和负荷性质等条件决定,并且满足运行的可靠,简单灵活、操作方便和节约投资等需求。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性等三项根本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户提供电能,我们可以进行定量评价。灵活性是

21、满足调度时灵活性要求,满足检修时灵活性的要求以及满足扩建时灵活性的要求。巨大的电力工程通常要分期建设,从最初的主接线过渡到最后的主接线,每次过渡都应方便的建设,对已运行局部影响要小,改建的工程量应不大。短路电流计算及电气设备的选择时依据电力系统接线图及电气主接线图,制定短路计算等值网络,模拟的短路计算点,用实用计算法选择电气设备所需的各组短路电流。所必须的知识点包括：短路电流的计算方法；设计中通常以三相短路作为电气设备的选择方法。应选择的电气设备如下：各电压等级的母线、断路器、隔离开关、电压互感器及电流互感器。按正常情况下选择电气设备,按短路情况来校验电气设备的动稳定、热稳定等。 主要解决的问

22、题 其主要问题包括六条:1、主接线设计、站用电接线及备用电源方案设计；2、短路电流计算,电气设备动稳定及热稳定校验；3、主要电气设备型号及参数确定；4、防雷及过电压保护装置设计；5、电气总平面及配电装置断面设计；6、无功补偿方案设计,。 本章小结了解并掌握变电站的国内外现状特点和开展前景,结合电力系统方向所学的课程和他人的设计、研究成果, 理解掌握变电站设计过程和方法,并且归纳、创新自己的研究方法。根据原始资料，对电气主接线、电气设备的平面布置、电气设备选型等提出一系列设计思路。查阅了相关资料,学习与理解课题有关资料,对变电站有一个总体的构架,完成毕业设计开题等工作。然后确定将要研究课题的总体

23、设计方案,负荷计算,无功补偿方案确定,变压器台数及容量确实定,主接线选择,接着进行短路计算,电气设备选择与校验, 导线选择及校验, 电气总平面及配电装置断面设计,防雷与接地设计。第2章 原始资料分析、主接线方案拟定及站用电设计 简单的潮流分析根据初始资料可知,变压器容量为360MVA；220kV电压等级,最大负荷400MW,最小负荷200MW,出先8回；110kV电压等级,最大负荷为400MW,最小负荷为150MW,出线6回。当在一起工程运行时,即全变压器的情况下时,变电所在最大负荷运行方式下： 当一台主变压器发生故障时为：在第二期工程即三台主变压器的情况下变电所在最大负荷运行方式下：当一台主

24、变压器发生故障时：据以上分析可得,一期工程后带故障运行且均在最大负荷时。不能满足运行要求。这是可以切除局部负荷(二、三级)来满足运行要求。而起工程后那么可以满足故障运行要求。 主接线方案拟定根据对原始资料的分析,现将个电压等级可能采用的较佳方案列出,进而以优化组合方式组成最正确可比方案。1、500kV电压等级 500kV电压等级符合容量较大,其主接线时系统的主要接线方式,是非常重要的一个电压等级。为了保证期可靠性,同时兼顾运行的灵活性和方便性,经定性分析筛选后,最可靠接线方案为一台半断路器接线。2、220kV电压等级 220kV电压等级出现为8回。出线回路较多,故应保证其供电的可靠性和灵活性,

25、经定性分析筛选以后,可选接线方案为双母线接线。3、110kV电压等级 110kV电压等级出现为6回,出线回路较多,了解负荷较大,故应保证其供电可靠性和灵活性,根据其性质可能有多种接线方式。经定性分析筛选以后,可供选择方案为单母线分段带旁路接线或双母线接线。根据以上分析,筛选组合,可保存两种接线方案：表2-1 两种主接线方案的比拟主接线方案500kV220kV110kV第一种一台半断路器接线双母线接线双母线接线第二种一台半断路器接线双母线接线单母线分段带旁路接线 各种接线方式的特点一台半断路器接线方式。两组母线之间接有假设干断路器,每一串有3台断路器,中间一台称为联络断路器,每两台之间接有一条回

26、路,共有两条回路。平均每条回路装设一台半断路器,故称一台半断路器接线,又称二分之三接线。一台半断路器接线的主要优点：可靠性高；运行灵活性好；操作检修方便。在一台半断路器接线中,一般应采用交叉配置的原那么,即同名回路应接在不同串内。此外,同名回路还宜接在不同侧的母线上。这种接线的主要缺点是投资大、继电保护装置复杂。特别适用于220kV以上的超高压、大容量的系统中,但使用设备较多,尤其是断路器和电流互感器,投资较大,二次控制回路接线和继电保护都较复杂。运行时,两组母线和同一串的断路器都要投入工作,称为完整串运行,要形成多环装供电,具有较高的供电可靠性和运行灵活性。任一母线、断路器故障或者检修,均不

27、能引起停电；甚至两组母线同时故障(或一组检修时另一组故障)的极端情况下,功率仍然能继续输送。运行方便,操作简单,隔离开关只在检修时作为隔离电器。目前一台半断路器接线在大容量电厂中已被广泛采用。双母线接线方式特点。双母线接线就是工作线、电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上,并且两组母线都是工作线,而且每一回路都要通过母联断路器并列运行。同单母线相比,双母线接线具有以下优点：供电可靠、检修方便；当一组母线故障时,只要将故障母线上的回路倒转换到另一组母线,就可快速恢复供电；调度灵活并且便于扩建。缺点：所用设备多(特别是隔离开关)；配电装置复杂,经济性差；在运行中隔离开关时,易发生

28、误操作,对实现自动化不便；尤其当母线系统故障时,须短时切除较多电源和线路,这对重要的大型电厂和变电站是不允许的。单母线分段带旁路接线。单母线分段带旁路母线接线由一组分段的主母线和一组旁路母线组成的电气主接线。为了防止单母线分段接线中线路或主变压器回路的断路器检修时引起线路或主变压器回路停电的缺点,设置了一组旁路母线。当线路或主变压器回路的断路器检修时,该回路可以通过旁路隔离开关接至旁路母线,再通过旁路断路器接至主母线,使该回路继续正常运行。因此,这种接线解决了断路器检修时的公共备用问题，较多的应用于100kV-220kV进(出)线回路多和牵引负荷电压侧馈线数量多的交流牵引变电站2。 两种方案的

29、经济比拟两种方案所选断路器及主变压器型号、参数以及投资500kV侧：表2-2 500kV侧线路经济投资断路器型号主变馈线总投资增减一个馈路的投资主接线方式SFM-50024579.5(万)(万)一台半断路器接线200kV侧：表2-3 220kV侧线路经济投资断路器型号主变馈线总投资增减一个馈路的投资主接线方式KW1-22022(万)(万)双母线接线110kV侧：表2-3 110kV侧线路经济投资断路器型号主变馈线总投资增减一个馈路的投资主接线方式SW1-11024(万)(万)双母线接线SW4-1102477(万)(万)单母线分段带旁路接线(万)表2-4 OSFPSZ-360000/500型变压

30、器技术参数额定容量容量比电压比组别空载损耗负载损耗阻抗电压%360MVA100/100/100500,220,110190kW800kW kW kW高中上下中低102641费用计算方案一：500kV侧投资：220kV侧投资：110kV侧投资：变压器投资：站用变投资：2(万) 综合总投资： 其中 a取60故运行期间的年运行费用： (2-1)式中：检修维护费用率,折旧费率,损耗电能的电价,变压器年损耗电能经计算：方案二：500kV侧投资：220kV侧投资：110kV侧投资：变压器投资：站用变投资：2(万)综合总投资：运行期间的年运行费用：经计算：采用抵偿年限法德：经计算可知方案二不仅投资大,而且年

31、运行费用多,并且方案二中110kV侧采用单母线分段带旁路接线,可靠性没有方案一中110kV侧采用双母线接线可靠性高,应选用方案一。 站用电接线及备用电源方案设计 站用电源数量及容量1、枢纽变电所和总容量为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,均装设两台所用变压器。2、500kV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,并按全站计算负荷来选择。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。 站用电源引接方式1、当站内有较低电压母线时,一般

32、均由这类母线上引接1-2个站用电源,这一站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3。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。500kV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。 站用变压器低压侧接线1、

33、站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,以限制故障范围,提高供电可靠性。2、500kV变电所设置不间供电装置,向通讯设备交流事故照明及监控计算机负荷供电,其余负荷都可许停电一段时间,故可不装设备用电源自投装置,防止备用电源投合在故障母线上扩大为全所停电事故。 站用电接线站用电接线应该按运行、检修和施工要求,考虑全厂开展规划,积极地采用成熟的技术和新设备,让设计到达经济合理、技术先进、平安、经济地进行运行。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。本站由于没

34、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的方法。 备用电源站用备用电源用于工作电源因故障或检修而失电时替代电源,起后备作用。备用电源具有独立性和足够的容量,最好与电力系统紧密联系,在全厂停电情况下仍然能从系统取得备用电源。备用分为明备用和暗备用。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。 本章小结本章首先从大方向介绍了主接线根本的接线形式,然后根据要求提出了两个方案。经过经济比拟，从两种方案中选择一种较好的方案。站用电是非常重要的负荷,它的平安运行在一定程度上影响着整个变电站的平安运行。所以我们应认真的考虑。在本章中重要论述电气主接线方案的选择，变电

35、站站用电接线及备用电源的设计。第3章 短路电流计算及电气设备动热稳定的校验 短路电流计算短路电流计算时,需要对500kV、220kV、110kV处母线进行短路。在计算过程中,需要用到变压器等效阻抗。故现在先选择变压器型号,那么可确定变压器相关参数。通过参考电器设备手册,那么选用如下型号：表3-1 OSFPSZ-360000/500具体的参数额定容量容量比电压比组别空载损耗负载损耗阻抗电压%360MVA100/100/100500,220,110190kW800kWW高中上下中低102641变压器阻抗计算：由于该三绕组变压器高中低容量比为100/100/100,在求绕组阻抗时需要进行折算,段在做

36、阻抗电压百分数时,已经折算到各绕注中通过对应于变压器额定熔点的电流时的只,因此,对于三绕组变压器,其短路电压不再需要进行折算,金算个绕组的短路电压：取基准值容量为100MWA,基准电压为各母线的电压等级,那么需要求出其基准量为所对应的标幺值：图3-1 变压器 图3-2 变压器等效电路系统归算到220kV母线上： 图3-3 主接线等效电路图 图3-4 1处短路时等效电路图 图3-5 2处短路时等效电路图 图3-6 3处短路时等效电路图其中：在1处短路时电路图(500kV侧):在2处短路时电路图(220kV侧)：在3处短路时等效电路(110kV侧)： 主要电气设备的选择及校验 主要电气设备的选择电

37、力系统中各种设备的工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的根本要求却是一样的。电气设备要要可靠地工作，必须按照正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定4。按正常工作条件选择电气设备，电器选择的一般原那么5：1、满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并且考虑未来开展。2、按照当地环境条件校核。3、技术先进和经济合理。4、与整个工程的建设标准协调一致。额定电压：电气设备所在电网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

38、额定电压的条件选择。即：。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。应不小于该贿赂在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即：。环境条件对设备选择影响,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、地震烈度等超过一般电气设备使用条件时，应该采取措施。短路状态校验的一般原那么：电器在选定后应按最大可能通过的短路电流，进行动、热稳定校验。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等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，应该按严重情况校验。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

39、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。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： (3-1)式中：短路电流产生的热效应 、电气设备允许通过的热稳定的电流和时间动稳定校验，动稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，满足动稳定的条件为： (3-2)式中： 短路冲击电流幅值 电气设备允许通过的动稳定电流幅值 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： (3-3)一般取保护装置的后备保护动作时间。断路器、隔离开关的选择与校验原那么：1、种类，采用的灭弧介质可分为油断路器多油、少油、

40、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、额定电压和额定电流，由下式确定: (3-4)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A3、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,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： (3-5)4、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额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即： (3-6)5、短路热稳定和动稳定校验短路电流流过断路器时,将产生大量热量,由于来不及

41、向外散发,全部用来加热断路器,使其温度快速上升。严重时将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1s、4s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允许发热温度,保证断路器不被损坏。热稳定校验： (3-7)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。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

42、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。 对于500kV处的断路器选择及隔离开关的选择及校验接在500kV处的断路器其额定电压： 那么所选断路器需满足： 故经比拟,可选SFM-500型断路器。对该断路器进行动热稳定校验：根据短路动热稳定校验原那么,校验结果需满足： 故可将已选断路器于计算数据进行比拟 可得 即故所选断路器符合要求。对于500kV处的隔离开关选择：根据计算数据： 那么所选隔离开关需满足： 经查表,可选GW6-500型隔离开关对该隔离开关进行动热稳定校验：据算数据： 故得 故所选隔离开关符合要求

43、。表3-2 500kV处断路器及隔离开关计算数据得比拟计算数据SFM-500型断路器GW6-500型隔离开关 对220kV处的断路器及隔离开关的选择及校验1、220kV处主变压器出口侧计算数据： 所选断路器需满足： 经比拟,可选LW-220型断路器动热稳定校验：计算数据：断路器参数： 满足条件： 故所选断路器符合要求。所选隔离开关需满足： 经比拟,可选GW6-220型隔离开关动热稳定校验：计算数据：隔离开关参数： 满足条件： 故所选隔离开关符合要求。表3-3 220kV处主变压器出口侧断路器及隔离开关与计算数据的比拟计算数据LW-220型断路器GW6-220型隔离开关2、220kV处母联断路器

44、及隔离开关的选择及校验计算数据： 所选断路器需满足： 经比拟,可选LW12-220型断路器动热稳定校验：计算数据：断路器参数： 满足条件： 故所选断路器符合要求。所选隔离开关需满足： 经比拟,可选GW6-220()型隔离开关动热稳定校验：计算数据：隔离开关参数： 满足条件： 故所选隔离开关符合要求。表3-4 220kV处母联处断路器及隔离开关与计算数据的比拟计算数据LW12-220型断路器GW6-220(D.W)型隔离开关3、220kV处出线侧断路器及隔离开关的选择及校验计算数据： 经比拟,可选SW4-220型断路 GW7-220D型隔离开关表3-5 220kV处出线侧断路器及隔离开关与计算数

45、据的比拟计算数据SW4-220型断路器GW7-220D型隔离开关 110kV处断路器及隔离开关的选择及校验1、110kV电压级进线侧断路器及隔离开关的选择及校验计算数据： 经比拟,可选SW6-110I型断路 GW4-110DW型隔离开关表3-6 110kV电压级进线侧断路器及隔离开关与计算数据的比拟计算数据SW6-110I型断路器GW4-110DW型隔离开关2、110kV处母联断路器及隔离开关的选择及校验计算数据：；;；经比拟,可选SW2-110I型断路 GW4-110/2000型隔离开关表3-7 110kV母联处断路器及隔离开关与计算数据的比拟计算数据SW2-110I型断路器GW4-110/

46、2000型隔离开关3、110kV处出线侧断路器及隔离开关的选择及校验计算数据：；;；经比拟,可选SW4-110G型断路 GW4-110/2000型隔离开关表3-8 110kV处出线侧断路器及隔离开关与计算数据的比拟计算数据SW2-110I型断路器GW4-110/2000型隔离开关 互感器的选择和校验 互感器包括电流互感器(TA 或CT)和电压互感器(TV或 PT)互感器的作用是将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和小型化,并使其结构轻巧、价格廉价和安装。使二次设备与高压局部隔离,且互感器二次侧均接地,从而保证了设备和人身平安6。电流互感器的选择

47、：(1)一次回路的额定电压和电流的选择 (2)二次额定电流的选择弱电系统或配电装置距离控制室较远,为减小电缆截面、提高二次负荷能力和准确级。(3)种类和形式的选择。 根据安装地点(屋内、屋外)和安装方式(如穿墙式、支持式、装入式)选择其形式。(4)准确级和额定容量的选择 CT的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。装于重要回路(如发电机、调速器、变压器、厂用馈线、出线等)-1级,； 供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表,一般皆用1-,-1级。供只需估计电参数仪表的互感器可用3级。电压互感器的原理与选择：(1)分类：电磁式 PT 、电容分压式PT电磁式PT：容量小,类似一台小容量的变压器,但

48、结构上要求有较高的平安系数；正常运行时接近于空载状态 电容式PT：实质是一个电容分压器,为减少负荷电流的影响,可在回路中参加补偿电抗,并将测量仪表经中间变压器升压后与分压器相连。(2)电压互感器的选择 PT为与电网并联的电压变换设备,不须选择额定电流,PT不会受到外部电网短路电流的侵袭,不须进行短路动稳定、热稳定校验。PT的内部故障,由专用的熔断器快速切除。一次回路电压的选择二次回路电压的选择 PT二次侧额定电压应满足保护和测量用标准仪表的要求7。 500kV电压级线路上电流互感器的选择及校验计算数据：；经比拟,可选型电流互感器表3-9 500kV处电流互感器与计算数据得比拟计算数据型CT所选

49、电流互感器电流比为600/5,额定负荷50VA,经表可得所选CT符合要求。 220kV电压级线路上电流互感器的选择及校验1、220kV电压级进线侧线路上电流互感器的选择及校验经与计算数据比拟,可选型电流互感器表3-10 220kV进线侧电流互感器与计算数据得比拟计算数据型CT所选电流互感器电流比为1200/5,额定负荷50VA,经表可得所选CT符合要求。2、220kV电压级母联断路器上电流互感器的选择及校验经与计算数据比拟,可选型电流互感器表3-11 220kV母联处电流互感器与计算数据得比拟 计算数据型CT所选电流互感器电流比为3000/5,额定负荷50VA,经表可得所选CT符合要求。3、2

50、20kV电压级出线侧线路上电流互感器的选择及校验经与计算数据比拟,可选型电流互感器表3-12 220kV出线侧电流互感器与计算数据得比拟计算数据型CT所选电流互感器电流比为400/5,额定负荷50VA,经表可得所选CT符合要求。 110kV电压级线路上电流互感器的选择及校验1、110kV电压级进线侧线路上电流互感器的选择及校验经与计算数据比拟,可选型电流互感器表3-13 110kV进线侧电流互感器与计算数据得比拟计算数据型CT所选电流互感器电流比为2000/5,额定负荷50va,经表可得所选CT符合要求。2、110kV电压级母联断路器上电流互感器的选择及校验经与计算数据比拟,可选型电流互感器表

51、3-14 110kV母联处电流互感器与计算数据得比计算数据型CT所选电流互感器电流比为2000/5,额定负荷50va,经表可得所选CT符合要求。3、110kV电压级出线侧线路上电流互感器的选择及校验经与计算数据比拟,可选型电流互感器表3-15 110kV出线侧电流互感器与计算数据得比计算数据型CT所选电流互感器电流比为600/5,额定负荷50VA,经表可得所选CT符合要求。 电压互感器的选择与校验1、500kV电压级母线及变压器入口处电压互感器的选择(1)选择 型电压互感器(2)其初级、次级、剩余绕组额定电压为,(3)中性点接地2、220kV电压级母线及变压器电压互感器的选择(1)选择JDCF

52、-220WB型电压互感器(2)共初级、次级、剩余然卒额定电压为,(3)中性点接地3、110kV电压级母线及变压器电压互感器的选择(1)选择JDCF-110WB型电压互感器(2)共初级、次级、剩余然卒额定电压为,(3)中性点接地 各电压等级母线的选择与校验预先的选择与校验工程8：1、导体选型2、导体截面的选择3、电晕电压校验4、热稳定教研5、硬导体的动稳定校验6、硬导体的共振校验本设计按要求只选择校验1、2、4项1、500kV侧母线的选择与校验选圆管形导体,材料选铝锰合金,这样选是因为管形导体集肤效应系数小,机械强度高,用于110kV以上的配电装置。本设计采用按导体长期发热允许电流选择,计算式为

53、经查表可得 ,经计算得kA。查设备手册可选如下参数导体表3-16 500kV侧母线参数导体尺寸截面积长期允许额定电流集肤效应系数热稳定校验：C取87故所选导体符合要求。2、220kV侧母线的选择与校验选圆管形导体,材料选铝锰合金导体截面的选择,根据公式,可选如下参数导体表3-17 220kV侧母线参数导体尺寸截面积长期允许额定电流集肤效应系数热稳定校验：C取87故所选导体符合要求。3、110kV侧母线的选择与校验选圆管形导体,材料选铝锰合金导体截面的选择,根据公式,可选如下参数导体表3-18 110kV侧母线参数导体尺寸截面积长期允许额定电流集肤效应系数热稳定校验：C取87故所选导体符合要求。

54、3.5 本章小结本章对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时,所流过的短路电流分别进行了计算。这些计算为下面主要电气设备设择奠定了根底。电气设备的选择是电气设备所需要满足的根本条件,即按正常工作条件(最高电压和最大持续工作电流)选择,并按短路状态校验动、热稳定。在本章中,首先阐述了电气设备的选择原那么。其次,根据选择选择符合条件的电气设备，如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器。最后,选择母线。第4章 防雷及过电压保护、无功补偿和配电装置 电力系统过电压的种类和过电压水平9(1)正常运行时的工频电压(2)暂时过电压(工频过电压、谐振过电压)(3)操作过电压(4)雷电过电压电力系统

55、内部的过电压主要有：(1)工频过电压：由于电网运行方式的突然改变,引起某些电网工频电压的升高。(2)操作过电压：由于电网内开关操作引起的过电压。(3)谐振过电压：由系统电感和电容组成的谐振回路引起的过电压。3.交流电气装置过电压保护设计要求及限制措施一般由雷电引起局部地区感应过电压,在架空线路可达300-400kV,在低压架空线路上可达100kV,在通信线路上可达40-60kV。由雷电引起的静电感应和电磁感应统称为感应雷(又叫二次雷)。解决的方法是将建筑物的金属屋顶、建筑物内的大型金属物品等,做良好的接地处理,使感应电荷能迅速流向大地,防止在缺口处形成高电压和放电火花。带电的雷云与大地上某一点

56、之间发生迅猛的放电现象,称作直击雷。当雷云通过线路或电气设备放电时,放电瞬间线路或电气设备将流过数十万安的巨大雷电流,此电流以光速向线路两端涌去,大量电荷将使线路发生很高的过电压,势必将绝缘薄弱处击穿而将雷电流导入大地,这种过电压为直击雷过电压。直击雷电流(在短时间内以脉冲的形式通过)的峰值有几十千安,甚至上百千安。雷电流的峰值时间(从雷电流上升到1/2峰值开始,到下降到1/2峰值为止的时间间隔)通常有几微秒到几十微秒。防止直击雷的措施主要采取避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器,把雷电流接受下来,通过接地引下线和接地装置,将雷电流迅速而平安送到大地。由于直击雷在建筑物或建筑物附近入地,通过接地网入地时,接地网上会有数十千伏到数百千伏的高电位,这些高电位可以通过系统中的N线、保护接地线或通信系统的地线,以波的形式传入室内,沿着导线的传播方向扩大范围。防止雷电波侵入的主要措施是在输电线路等能够引起雷电波侵入的设备