毕业设计1

摘 要

本次设计的220KV枢纽降压变电所，将从经济性、可靠性以及灵活性几方面予以选择主变压器、主接线方式、短路电流的计算及电气设备的选择，并将安全性作为继电保护规划、配电装置的规划及防雷规划设计的基本准则，同时还须兼顾经济性方面的考虑。

主接线的可靠性、经济性、灵活性较好。由于所设计的变电站是枢纽变电站，全站停电后，将影响整个地区的供电，所以此变电站在设计时，采用两台OSFPSL-120000/2200型变压器，满足了灵活性和可靠性。220KV侧2回架空线路，出于经济性和灵活性的考虑，采用双母线接线形式；110KV侧4回架空线路，为了满足供电的可靠性，采用了双母线带旁路母线的接线形式；10KV侧重要负荷较多，为14回电缆线路，出于可靠性和经济性的考虑，则采用了单母线分段的接线形式。设备选择后，对设备进行校验。

关键词：变电所；电气主接线；短路电流计算；设备选择校验；

I

Abstract

Should design the some problem that discussed in design first 220 KV change to give or get an electric shock, include an electricity lord that changing and giving or get an electric shock the choice, short-circuit electric current calculation connects the line design, electricity equipments and press protection etc. problem with the research that conduct electricity after the electricity protection programming.

The reliability、economic and flexibility of the bus arrangement is well. This is a local electric substation. If the electric substation power cut, it will influence the whole area. So in the design of this electric substation use two transformers which model number is OSFPSL-120000/2200. So it can satisfy the flexibility and reliability. It doesn’t take load in the side of 220KV, so it uses double bus bar cord form in order to satisfy economy and reliability .There is much load in the side of 110KV. In order to satisfy the reliability of power supply, it uses double bus bars which have bypass bus bar cord form. There are much important load and it take the load of this electric substation in the side of 10KV, considering the reliability and economy, it use single bus bar section card form .After the equipment be selected, it should be checked.

Key words：substation ；the electrical bus arrangement ；the calculation of short

circuit；equipment selection and check。

II

摘 要 ................................................................. I Abstract .............................................................. II 绪论 ................................................................... 1

0.1 引言 ........................................................................................................................ 1 0.2 选题意义 ................................................................................................................. 1 0.3 国内外发展概况 ..................................................................................................... 1 第1章 设计要求及概述 ................................................. 3

1.1 原始资料 ................................................................................................................ 3

1.1.1所在变电所建设规模 .................................................. 3 1.1.2变电所与系统的连接情况 .............................................. 3

1.2 原始资料分析 ......................................................................................................... 3

1.2.1 变电所的性质、地理位置及自然条件 .................................... 3 1.2.2 负荷资料............................................................ 3 1.2.3 系统情况............................................................ 4

第2章 电气主接线的确定 ................................................ 5

2.1 主变压器的选择 ..................................................................................................... 5

2.1.1主变压器台数选择 .................................................... 5 2.1.2容量选择 ............................................................ 6 2.1.3变压器类型的选择 .................................................... 7

2.2电气主接线确定 .................................................................................................... 7

2.2.1电气主接线的基本要求 ................................................ 7 2.2.2主接线方案 .......................................................... 8 2.2.3 本所主接线形式 ..................................................... 10

2.3 电网中性点接地方式 ........................................................................................... 12 第3章 短路电流计算 ................................................... 13

3.1 概述 ....................................................................................................................... 13 3.2 短路电流计算的目的及一般规定 ....................................................................... 13

3.2.1 短路电流的计算目的 ................................................. 13 3.2.2 短路电流计算的一般规定 ............................................. 14

3.3 短路电流的计算方法与步骤 ............................................................................... 14

3.3.1短路电流计算的方法 ................................................. 14 3.3.2短路电流计算的步骤 ................................................. 15

III

3.4 本所短路点的选择和短路计算 ........................................................................... 15

3.4.1短路计算点的选择原则 ............................................... 15 3.4.2本所短路电流的计算数据表 ........................................... 16

第4章 电气设备的选择 ................................................. 17

4.1 设备选择的一般原则 ........................................................................................... 17 4.2 技术条件 ............................................................................................................... 17

4.2.1 长期工作条件 ....................................................... 17 4.2.2 短路稳定条件 ....................................................... 17

4.3 高压断路器的选择 ............................................................................................... 18

4.3.1 断路器选择的具体技术条件 ........................................... 18 4.3.2 220KV进线侧断路器的选择及校验 ..................................... 18 4.3.3 220KV母线及出线侧断路器的选择及校验 ............................... 19 4.3.4 110KV出线侧断路器的选择及校验 ..................................... 20 4.3.5 110KV母线及进线侧断路器的选择及校验 ............................... 21 4.3.6 10KV出线侧断路器的选择及校验 ...................................... 21

4.4 限流电抗器的选择 ............................................................................................... 22

4.4.1 限流电抗器选择的具体技术条件 ....................................... 22 4.4.2 电抗器电抗的标么值 ................................................. 22 4.4.3 电抗器的校验 ....................................................... 23 4.4.4 10KV母线及进线侧断路器的选择及校验 ................................ 23

4.5 隔离开关的选择 ................................................................................................... 24

4.5.1 隔离开关选择的具体技术条件 ......................................... 24 4.5.2 220KV进线侧隔离开关的选择及校验 ................................... 24 4.5.3 220KV母线及出线侧隔离开关的选择及校验 ............................. 25 4.5.4 110KV出线侧隔离开关的选择 ......................................... 25 4.5.5 110KV母线及进线侧隔离开关的选择及校验 ............................. 26 4.5.6 10KV出线侧隔离开关的选择及校验 .................................... 26 4.5.7 10KV母线及进线侧隔离开关的选择及校验 .............................. 26

4.6 电流互感器的选择 ............................................................................................... 27

4.6.1 电流互感器选择的具体技术条件 ....................................... 27 4.6.2 220KV进线侧电流互感器的选择及校验 ................................. 28 4.6.3 220KV母线及出线侧电流互感器的选择及校验 ........................... 29 4.6.4 110KV出线侧电流互感器的选择及校验 ................................. 29

IV

4.6.5 110KV母线及进线侧电流互感器的选择及校验 ........................... 30 4.6.6 10KV出线侧电流互感器的选择及校验 .................................. 30 4.6.7 10KV母线及进线侧电流互感器的选择及校验 ............................ 30

4.7电压互感器的选择 ............................................................................................... 31

4.7.1 电压互感器选择的具体技术条件 ....................................... 31 4.7.2 220KV侧电压互感器的选择 ........................................... 32 4.7.3 110KV侧电压互感器的选择 ........................................... 32 4.7.4 10KV侧电压互感器的选择 ............................................ 32

4.8 母线的选择及校验 ............................................................................................... 33

4.8.1 母线选择的具体技术条件 ............................................. 33 4.8.2 220KV母线的选择及校验 ............................................. 35 4.8.3 110KV母线的选择及校验 ............................................. 35 4.8.4 10KV母线的选择及校验 .............................................. 36

4.9 高压熔断器的选择 ............................................................................................... 38

4.9.1 高压熔断器选择的具体条件 ........................................... 38 4.9.2 熔断器的选择及校验 ................................................. 38

4.10 避雷器的选择 ..................................................................................................... 39

4.10.1 220KV侧避雷器的选择及校验 ........................................ 39 4.10.2 110KV侧避雷器的选择及校验 ........................................ 40 4.10.3 10KV侧避雷器的选择及校验 ......................................... 40

4.11 电缆的选择 ......................................................................................................... 41

4.11.1 选择及校验条件 .................................................... 41 4.11.2 10KV出线电缆的选择及校验 ......................................... 42

第5章 继电保护规划设计 .............................................. 44

5.1 继电保护的基本要求 .......................................................................................... 44 5.2 主变压器保护的规划设计 .................................................................................. 44

5.2.1 电力变压器常见正常运行状态时保护的装置 ............................. 44 5.2.2 变压器保护的选择 ................................................... 46

5.3 输电线路保护 ...................................................................................................... 47

5.3.1 220kV侧输电线路继电保护 .......................................... 47 5.3.2 110kV侧输电线路继电保护 .......................................... 48 5.3.3 10kV输电线路继电保护 ............................................. 48

5.4 母线保护 .............................................................................................................. 48

V

5.5 继电保护的整定计算 .......................................................................................... 49

5.5.1 继电保护的整定计算的目的和基本任务 ................................ 49 5.5.2 继电保护的整定计算 ................................................. 49

第6章 配电装置规划保护 ............................................... 52

6.1 配电装置的分类 .................................................................................................. 52 6.2 配电装置的基本要求 .......................................................................................... 52 6.3 配电装置的设计原则 .......................................................................................... 53 第7章 变电所过电压与防雷 ............................................. 54

7.1 雷电过电压与直击雷保护 .................................................................................. 54

7.1.1雷电过电压 ......................................................... 54 7.1.2直击雷保护 ......................................................... 54

7.2 避雷器 .................................................................................................................. 55

7.2.1避雷器的作用 ....................................................... 55 7.2.2装设避雷器的原则 ................................................... 55

7.3 防雷措施 .............................................................................................................. 56

7.3.1架空线路的防雷措施 ................................................. 56 7.3.2变电所的防雷措施 ................................................... 56

7.4 避雷线的保护范围与雷击危险度评估 .............................................................. 57

7.4.1避雷线的保护范围 ................................................... 57 7.4.2雷击危险度评估 ..................................................... 58

经济与社会效益分析 .................................................... 59 结 论 ................................................................ 60 谢 辞 ................................................................ 61 参考文献 .............................................................. 62 附录 .................................................................. 63 附录1中文译文 ........................................................ 63 附录2 英文原文 ........................................................ 65 附录3 本站短路电流计算书 .............................................. 68 附录4 本站设备技术数据表 .............................................. 76

VI

绪论

0.1 引言

电力工业是国民生产中的基础环节，而变电站又是电力输送中的枢纽环节，所以变电站在电力工业中的地位极其重要。对于即将加入到电力行业中工作的我来说,进行变电站电气部分初步设计有着重要的意义，能够使我对变电站进行更全面的了解。

该变电站是一个具有220KV、110KV、及10KV三个电压等级的枢纽变电站，它主要担任220KV与110KV及10KV两电压等级功率交换，220KV侧无负荷，它以接受功率为主，把接受功率全部送往110KV及10KV侧线路。全站停电后，将影响供电区域用户的正常用电。所以在变电站设计时，应采用两台三绕组有载调压变压器，以满足灵活性和可靠性。220KV侧不带负荷，出于经济性和灵活性的考虑，采用双母线接线形式会满足要求；110KV侧负荷较多，为了满足供电的可靠性，采用双母线带旁路母线的接线形式会满足要求；10KV侧重要负荷较多，且带有站用负荷，出于可靠性和经济性的考虑，则采用单母线分段母线的接线形式会比较适合。

0.2 选题意义

近代一切大规模工农业生产、交通运输和人民生活都需要大量的电能，电力已是人民生活不可缺少的一部分，人民对电力系统的要求越来越高，电能质量是用户最为关心的问题，在现代，电能的利用已远远超出作为机器动力的范围，电力工业已经成为国民经济现代化的基础，是真正的支柱产业。变电所更是直接与重要用户接触的电力设施之一，它不仅起着集中变压调解负荷的重要作用，而且它的可靠性也将直接关系到工矿企业的效益和国民经济的年生产总值。

本次设计所完成的是枢纽降压变电所，变电所又称变电站，有升压和降压之分，是变换电能电压和接受电能与分配电能的场所，是联系发电厂和用户的中间枢纽，它主要由电力变压器、母线和开关控制设备等组成，按一定的接线方式所组成，在保证安全运行经济合理的前提下，本着接线力求简单可靠，布置力求紧凑和经济提高自动化水平的原则，积极采用新技术和新设备，更好的适应于企业生产和人民生活水平增长的需要。

0.3 国内外发展概况

我国的电力工业目前已跃居世界前列，但与发达国家相比仍有一定的差距，今后还有待奋力追赶。就国民经济建设的情况来看，电力工业仍未能满足工农业生产和人民生活对用电的需求，有些地区缺电还比较严重.

随着城市和电网建设的发展，220kV变电所不断增加，其附近的供电负荷

1

亦增多，在这情况下，为了充分利用变电所变压器低压绕组容量，减少电网变电重复容量、电能损耗及建设投资，近年来新建的220kV变电所要求低压侧出线供电的较多；对于一些原有的220kV变电所亦要求进行改造，增加低压侧出现供电。

国外的发展状况大体与我国相近，进入90年代后，其发展逐渐形成了以下三个突出的动向：发电量的年增长率趋缓，而一些发展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高的电力增长速度；电力技术的发展向效率、环保的更高目标迈进；电业管理体制和经营方式发生变革，由垄断经营逐步转向市场开放。

2

第1章 设计要求及概述

1.1 原始资料

1.1.1所在变电所建设规模

（1）类型：220KV枢纽变电所

（2）最终容量：根据工农业负荷的增长，需要安装两台220KV/110KV/10KV，容量为120MVA，容量比100/100/50的变压器，一次设计，两期建设。

1.1.2变电所与系统的连接情况

（1）变电所与220KV和110KV两个电力系统相连，并担负一个地区的供电，是一个枢纽变电所。

（2）变电所用两回线与220KV系统连接，用3回线路与110KV系统相连。 （3）将来有一座大型水电厂建成后，有两回220KV线路连至本变电所。另有一座火电厂建成后，用2回110KV线路连至本变电所。

（4）本变电所有2回110KV线路与110KV地区电网相连。

（5）为了将来负荷发展需要，在220KV和110KV侧各留有一回线路作为备用。

（6）电力系统总装机容量465万KW。

1.2 原始资料分析

此变电所为降压变电所，又为枢纽变电所，设置两台以上三绕组变压器以提高供电可靠性适用不同用户需要。

1.2.1 变电所的性质、地理位置及自然条件

1.性质

主要向地区供电的枢纽变电所,与水、火两大电力系统连接。

2.地理位置

该变电所新建于所建的化工区，直接以110KV线路供地区工业用户符合为主。

3.自然条件

所区地势平坦、海拔800米、交通方便、有铁路、公路通过本所附近，属于四级典型气候区，周围环境较清洁，无污染影响。

1.2.2 负荷资料

1.220KV侧共两条进线；

2.110kV侧最大综合负荷为120MW，功率因数为0.85,出线为4条；负荷情况如表1-1。

3.10kV侧最大综合负荷为25MW，功率因数为0.80,出线为14条。负荷

3

情况如表1-2。

表1-1 110KV侧负荷情况 用 户 名 称 化 肥 厂 重 型 机 械 厂 军 工 机 械 厂 汽 车 制 造 厂 纺 织 厂 机 床 厂 化 工 厂 市 区 变 电 所 最 大 负 荷（Mw） 8 10 8 7 7 12 6 10 回 数 2 2 2 2 2 1 1 2 用 户 名 称 地 区 变 电 所 轴 承 厂 水 泥 厂 洗 毛 厂 表1-2 10KV侧负荷情况 最 大 负 荷（Mw） 10 5 5 5 回 数 1 1 1 1 1.2.3 系统情况

图1-1 变电所系统情况图

4

第2章 电气主接线的确定

电气主接线是由高压电器通过连接线，组成接受和分配电能的电路，又称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性、和经济性密切相关，并且对电气设备的选择，配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟订有较大的影响。因此，必须正确处理好各个方面的关系，全面分析有关的影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的设计方案。

其中变压器和主接线的形式是变电所的关键部分，本章就是从这两个方面进行分析和设计的。

2.1 主变压器的选择

变电所主变压器的台数对主接线的形式和配电装置的结构有直接关系。显然变压器的台数愈少则主接线愈简单，配电装置所需的电气设备也愈少，占地面积愈少。

2.1.1主变压器台数选择

变电所是电力系统实现发、送、变、供电功能的重要环节,不仅承担着电网变电和配电任务,同时还承担着电力的转移。合理地选择变电所主变压器台数,不仅可以减少停电、限电机率,提高电网运行的经济性、灵活性和可靠性,而且可以提高供电的电能质量。所以变压器的选择必须考虑下面因素：

1.供电可靠性

保证供电的连续性无论对电力生产自身还是工业生产及人民生活都是至关重要的。由于变压器故障停电造成的损失也是相当大的。因此变电所设计技术规程中要求:装有两台及以上主变压器的变电所中,当一台断开时,其余主变压器容量一般保证60%的全部负荷,但应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷。但世界上许多国家都要求保证率达90%以上,日本则要求100%。在美国则要求任何一个元件事故不得引起停电。我国《电力系统技术导则》中要求,突然失去任意元件(线路或变压器)时,不得使其他元件超过事故过负荷的规定。在《城市电网规划设计导则》中要求:一个变电所的主变压器台数(三相)不宜少于2台或多于4台。仅从供电可靠性来说,变电所主变台数越多越好,但主变台数过多(如多于4台)则造成占地面积过大、投资高,给限制系统短路容量和低压侧布置及出线造成困难,而且变压器过负荷一般允许20%～30%(2h),因此,变电所主变台数不必多于4台。按n-1原则,保证一台变压器故障不引起其他变压器过负荷(或事故过负荷)来分析,当2台变压器时,为达到这一要求,2台同容量的变压器各自带50%～60%的负载。而当变压器为3台时,则每台可带67%～80%的负荷。当4台主变时,每台主变可带负荷至75%～90%。因此从供电可靠性、变压器运行经济性看,220kV变电所规划主变台数为2台是可以的。

2.容载比和供电灵活性

变电容载比是区域供电网(特别是城网)内同一电压等级主变压器总容量(kVA)与对应的供电总负荷(kW)之比。确定合理的容载比实际上就是确定合理

5

的变电设备(即变压器)的备用容量。容载比(备用容量)过大将导致电网建设投资增大,电能成本增加。反之则使电网适应性差,调度不灵活,甚至发生“卡脖子”现象,供电可靠性降低。从电网运行灵活性上看,变电所装2台主变,一主一备或各带50%～60%的负荷,便于管理。实际上灵活性与可靠性是相互统一的,可靠性高必然要求具有较高的灵活性,只有具备灵活性才可能具备可靠性。从灵活性出发,220kV主电所配置2台主变是必要的。

3.变电所投资

在保持同等供电可靠性(负荷保证率)及满足相同负荷需要条件下,一般主变台数少投资会相应少些。市场经济条件下,要有较好的经济效益需要有一定规模,这就是所说的规模效益。对变电所来说同样存在规模效益,变电所选择恰当的主变容量和台数,必然能降低投资和生产成本。因此从变电所初投资、分期投资和过渡灵活性及取得规模经济效益上看,变电所规划配置2台主变是有利的。

4.占地面积

土地是人类赖以生存的基础。随着社会的发展,土地显得越来越宝贵,特别是位于市区的城网变电的,其土地可谓“寸土寸金”。因此,在规划变电所时节约占地具有十分重要的意义。随着电压等级的升高,负荷密度的加大,人口的增长和耕地面积紧张,选一个变电所很不容易,而且要求变电所总变电容量越来越大,因而变电所按2台配置变压器是合理的。

2.1.2容量选择

由设计任务书给定的负荷资料：110kV侧最大综合负荷为120MW，功率因数为0.85,可得:

由设计任务书给定的负荷资料：10kV侧最大综合负荷为25MW，功率因数为0.80,可得:

所以,变电所的总负荷为：

S变min?S中max?S低max?141.8?31.25?172.43MVA 所以所选择变压器SN?S变min?172.43MVA

该变电所对电压要求：高压侧UN?220KV，中压和低压侧为了弥补远距离输电过程中输电线路阻抗和变压器本身阻抗造成的电压损失，则变压器中、低压的额定值应为：

U中N?U中??1?1000??110??1?1000??121KV U低N?U低??1?500??10??1?500??10.5KV 在选择变压器的容量时，可以选择一台主变压器和一台备用变压器。也可以选择两台主变压器并列运行。但是必须保证一台故障时另一台变压器能够维持一、二级负荷的正常运行。故选用两台主变压器时，其单台的最小容量为：

S单min??S中max?S低max??7000

??141.18?31.25??7000

?172.43?7000?120.70MVA

6

2.1.3变压器类型的选择

变压器类型选择包括确定变压器的相数、绕组数与结构、绕组的接线方式，以及是否需要带负荷调压等。

在电力系统中为了简化配电装置，减少占地面积，应尽可能选用三相变压器。只有在特大型变电所，由于变压器容量过大而发生制造困难或运输困难时，才考虑采用单相变压器组连接成三相变压器。

在此220/110/10kV变电所中，则应选择三绕组变压器，以减少变压器台数，简化配电装置。

通过查《220kV三绕组电力变压器的技术数据》可知，可供选用的电力变压器，见表2-1。

表2-1 电力变压器参数 型号 额定容量MVA 额定电压kv 高压 中压 低压 高压侧 中压侧 低压侧 OSFPSL-120000 100 100 50 220 121 10.5 续表2-1 电力变压器参数 损耗kw 空载 高-中 中-低 145 13 8 型号 OSFPSL-120000 高-低 23 单台变压器能提供的负荷： S=100+50=150MVA

因此S＞Smin，所以选择的变压器符合要求。

2.2电气主接线确定

2.2.1电气主接线的基本要求

电气主接线是变电所电气部分的重要部分，它表明了变压器、线路和断路器设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。所以，它的设计直接关系到全所电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。

因此，对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。

1.可靠性

对于一般电力系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内及一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属于可修复系统，可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。变电所主接线可靠性的要求程度，与其在电力系统中的地位和作用有关，而地位和作用则是由其容量、电压等级、负荷大小和类别等因素决定。

7

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，以及母线或母线隔离开关检修时尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电。

③尽量避免变电所全部停电的可能。 2.灵活性

（1）调度灵活，操作方便。应能灵活的切除变压器或线路，灵活的调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。

（2）检修安全。应能方便的停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。

（3）扩建方便。在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终的接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最小。

3.经济性

可靠性和灵活性是主接线设计在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。

（1）节省一次投资。 （2）年运行费用小。 （3）占地面积小。

（4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。

2.2.2主接线方案

220kV侧有两回线路，为使其断路器在检修时不停电，我们采用双母线，以保证其供电的可靠性和灵活性。

110KV侧出线回路为四回，为使其断路器在检修时不停电，应采用双母线或单母线分段带旁路接线或双母线分段带旁路接线，以保证其供电的可靠性和灵活性。

10kV侧电压较低，负荷也小，并且没有特殊要求，所以考虑经济合理的接线方式，则可能采用单母线分段带旁路或单母线分段接线方式。

综合上节各电压等级主接线方案，以优化组合方式，组成以下两种最佳方案:

方案1：220kV侧采用双母线接线方式，110KV侧采用双母线带旁路接线方式，10kV侧采用单母线分段的接线方式。

方案2：220kV侧采用双母线带旁路接线方式，110KV侧采用双母线分段接线方式，10kV侧采用单母线分段的接线方式。

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图2-1 方案1接线图

图2-2方案2接线

方案1，可靠性高，无论检修母线或设备故障，均不致全变电所停电。每一种电压等级中，均与两台变压器联系，保证了变压器检修或故障时，不致使各级电压解列，提高了供电的可靠性。各电压级均有多种运行方式，从而调度灵活，但相应保护装置较复杂；易于扩建和实现自动化。投资高，设备数量多，年费用大；双母线分段带旁路提高了供电可靠性，但增大了占地面积。

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方案2，简明清晰，设备少，设备本身故障率小；母线检修时，可能造成部分断电。运行方式相对简单，调度灵活性差；各电压等级易于扩建和发展。设备少，投资相对减少，年费用小；占地面积相对减小。

通过以上分析，在技术上（可靠性、灵活性）第1方案明显很合理，但经济上则第2方案占有优势，鉴于枢纽变电所应以可靠性和灵活性为主，所以经综合分析，决定选第1方案为设计最终方案。

2.2.3 本所主接线形式

本变电所220KV侧无负荷，所以采用双母线接线，110KV侧带有重要负荷，采用双母线带旁路接线。10KV侧采用单母线分段带旁路接线。双母线和双母线带旁路的接线方式虽花费高，但更重要的是满足了供电的可靠性。在本次设计中采用的这三种接线方式有如下特点：

1. 单母线分段接线

(1)用断路器将母线分段后，对重要用电负荷可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时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，不致使重要负荷停电。

(2)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路架空线路时，出现交叉跨越。扩建时需要向两个方向均衡扩建。

图2-3 单母线分段接线图

2. 双母线接线

双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点如下：

（1）优点 ①供电可靠。

②调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。

③扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路工作等。

（2）缺点

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①增加一组母线该回路就需要增加一组母线隔离开关。

②当母线故障或检修隔离开关时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。

图2-4双母线接线图

3. 双母线带旁路接线 （1）具有专用旁路断路器的双母线带旁路接线。这种接线运行操作不便，不影响双母线的运行方式，但多用一组旁路母线、一台旁路断路器和多太旁路隔离开关，增加投资和占地面积，且旁路断路器的继电保护整定较复杂。

（2）以母联断路器兼做旁路断路器的接线。为了节省专用旁路断路器，节省投资和占地面积，对可靠性和灵活性要求不太高的配电装置或工程建设的初期，常以母联断路器兼做旁路断路器。

图2-5 双母线带旁路接线图

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2.3 电网中性点接地方式

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；电网供电的可靠性、连续性和运行的安全性；电网对通信线路及无线电的干扰。

在选择中性点接地方式时，必须考虑下列因素： （1）供电可靠性。

（2）过电压、电力系统的绝缘水平和配合。 （3）继电保护的配置。

（4）电力线路对电信线路的影响。 （5）对系统稳定的影响。

电力系统中性点接地有多种方式，如电阻接地、经电抗接地、经消弧电消弧线圈接地、有效接地（包括直接接地和经低阻接地）和不接地。我国电力系统的中性点接地方式主要采用不接地、经消弧线圈接地和直接接地三种。

1. 220KV及以上电网

在这类电网中，降低过电压与绝缘水平的考虑占首要地位，因为它对设备价格和整体系统建设投资的影响很大，而且这类电网的单相接地电流具有很大的有功分量，恶化了消弧线圈的消弧效果，所以在这类电网中应采用中性点直接接地或经小阻抗接地方式。

220KV电网采用中性点直接接地方式，单相短路电流很大，电网中设备或线路发生单相短路故障时须立即切除，增加了断路器的负担，降低了供电连续性。但由于过电压较低设备和线路的造价，经济效益显著。

当选择接地点时应保证在任何故障形式下，都不应使电网解列成为中性点不接地系统。

2.110KV～154KV电网

对这类电网的电压等级而言，上述几个原因都对中性点接地方式有影响。因此，变电所应根据具体条件和对上述几个因素考虑的侧重点不同，所采用的接地方式也不同。大部分110KV电网采用直接接地方式；必要时也有经电阻、电抗或消弧线圈接地。

3. 3～63KV电网

这种电力网一般来说线路不太长，网络结构不太复杂，电压也不算太高，绝缘水平对电网建设费用和设备投资的影响不大。所以，通常总是从供电可靠性与故障后果出发选择中性点接地方式。当单相接地电流不大于规定数值时，宜采用不接地方式，否则可采用经消弧线圈接地的方式。

综上考虑，220KV和110KV侧均采用中性点直接接地，10KV侧中性点不接地。

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第3章 短路电流计算

3.1 概述

在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。

短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。

发生短路的原因主要有下列几种：

（1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起绝缘损坏；

（2）架空线路因大风或导线覆冰引起电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等；

（3）电气设备因设计、安装及维护不良所致的设备缺陷引发的短路； （4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等。

短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减少，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有下列几方面：

（1）强大的短路电流通过电气设备使发热急剧增加，短路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁；

（2）巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏；

（3）短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏；

（4）短路将引起系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重的后果；

（5）巨大的短路电流将在周围空间产生很强的电磁场，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。

在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

3.2 短路电流计算的目的及一般规定

3.2.1 短路电流的计算目的

（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，均需进行必要的短路电流计算。

13

（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，这就需要进行全面的短路电流计算。

（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

（4）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。

（5）按接地装置的设计，也需用短路电流。

3.2.2 短路电流计算的一般规定

为了简化短路电流的计算的方法，在保证计算精度的情况下，忽略了一些次要因素的影响，作出如下规定：

（1）所有电源的电动势相位角相同，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。

（2）认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的大小发生变化。

（3）输电线路的分布电容略去不计。

（4）每一个电压级采用平均额定电压，这个规定在计算短路电流时，所造成误差很小，唯一例外的是电抗器，应采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大得多。否则误差偏大。

（5）计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机变压器电抗器线路等元件的电抗，因为这些元件X/3>R时，可略去电阻的影响。只有在短路点总电阻大于短路点总电抗1/3时才加以考虑。

（6）短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应考虑对短路电流值的影响。

（7）在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并。 （8）以供电电源为基准的电抗标幺值>3，可认为电源容量为无限大的系统，短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。?13?

3.3 短路电流的计算方法与步骤

3.3.1短路电流计算的方法

几种常用的短路电流计算方法：一、有名制法；二、图表法；三、标幺制；四、兆伏安法。

本所短路电流计算采用标幺制法和有名制法两种计算方法。

标幺制法：在电力系统正常运行和短路计算中，可以把电流、电压、功率、阻抗和导纳等物理量分别用相应的单位等有名制表示，也可以采用不含单位的这些物理量的相对值来表示。由于电力系统中电气设备的容量规格多，电压等级多，用有名单位制计算工作量很大，尤其是对于多电压等级的归算，因此，在复杂电力系统计算中，尤其在电力系统的短路计算中，各物理量广泛的采用没有单位的相对值来表示，该相对值成为标幺制。

标幺值可定义为物理量的实际值与所选定的基准值间的比值，即

实际值（任意单位）标幺值?基准值（与实际值同单位） ，标幺值没有单位。 由公式可以看出，基准值的选择很关键，原则上可以是任意的，但并非

所有的基准值都可以任意选取，在电力系统分析中，主要涉及对称三相电路，计算时习惯上采用线电压、线电流、三相功率和一相等值阻抗作为基准值。

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三相电路计算公式与单相电路的计算公式完全相同，因此有名单位制中单相电路的基本公式，可直接应用于三相电路中标幺值的运算。

电力系统中的发电机、变压器、电抗器等电气设备的铭牌数据中所给出的阻抗参数，通常是以其本身额定值为基准的标幺值或百分值，即以各自的额电压UN额定功率SN作为基准值的。

有名制法：用来计算三相短路，首先计算短路回路中各电气元件的阻抗，包括系统电抗、变压器电抗、电抗器电抗等等，在回路中若有变压器存在，应将不同电压下的各元件阻抗都归算到同一电压下，作出等效电路，计算其总阻抗，必须把不同电压等级中各元件的阻抗归算到某一电压等级下，然后按电压运算规则进行。

3.3.2短路电流计算的步骤

（1）选择计算短路点。

（2）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。

（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）绘制短路电流计算结果表。

3.4 本所短路点的选择和短路计算

3.4.1短路计算点的选择原则

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10KV出线与厂用分支线回路母线至母线隔离开关之间的设备选择时，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。在本次设计中选择了四个短路点，依次分别为220kV母线、110kV母线、10kV母线和10kV出线。

进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所需要考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。

接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算短路电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，一般是分子标序号，分母标阻抗值。然后将等效电路化简。求出短路电路的等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。下图为计算电路电流所选择的短路点。

15

3-1 短路点图

3.4.2本所短路电流的计算数据表

短路点标号 基准电压Ud（KV） 短路点名称 220K母线 8.3446 7.3652 8.90 21.28 12.684 110K母线 2.11 2.062 2.171 5.380 3.208 10KV母线 2.866 2.744 2.957 7.308 4.356 10KV出线 1.754 1.797 1.754 4.473 2.666 d1 230 d2 121 d3 10.5 d4 10.5 0s短路电流 0.2s短路电流 稳态短路电流 短路电流冲击值ish（KA） 全电流最大有效值Ish （KA） 短路容量 S0.2（MVA） 2934 822 16

1039 715.8 第4章 电气设备的选择

4.1 设备选择的一般原则

应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并要求考虑10到20年的发展。并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。选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格，在特殊情况下，用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。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。

电气设备选择的一般要求是：

（1）满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路和过电压情况下的工作要求。

（2）适应环境条件。应按当地环境进行校核。 （3）先进合理。应力求技术先进和经济合理。

（4）整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。 （5）适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。?2?

4.2 技术条件

4.2.1 长期工作条件

1.电压：选用的电器允许最高工作电压Umax不低于该回路的最高运行电压

Ug,即：

Umax?Ug （4-1）

2.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Imax,即：

IN?Imax （4-2）

4.2.2 短路稳定条件

（1）校验的一般原则 ：

电器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及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。

（2）短路的热稳定条件：

I?tdz?Itt （4-3）

22It --t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA)

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t--设备允许通过的热稳定电流时间(s) tdz-- 校验短路热稳定所用的计算时间(s)

按下式计算：

tdz?tb?td （4-4）

tb--继电保护装置后备保护动作时间（s）

td--断路器全分闸时间（s）

（3）短路的动稳定计算：

Ich〈Imax （4-5）

Ich-- 短路冲击电流峰值（kA）

Imax--电器允许的极限通过电流峰值（kA）

4.3 高压断路器的选择

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。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，电压110－330kV电网，可选 用SF6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。

根据任务书中的要求,在选择设备时要注意满足设备无油化小型化等要求，尤其10KV侧设备，要满足这些要求，必须选择新式的设备。

4.3.1 断路器选择的具体技术条件

（1）电压：参见公式 （4-1） （2）电流：参见公式 （4-2）

I?Ikd（3）开断电流：dt Idt--断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量 Ikd--断路器额定开断电流

（4）动稳定：参见公式（4-5） （5）热稳定：参见公式（4-3）

I\\\2其中tdz?tz?0.05?由??和短路电流计算时间t，可从发热等值曲线

I?中查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出tdz。

4.3.2 220KV进线侧断路器的选择及校验

Ug?220KV

Igmax?P3UNCOS??1453?220?0.85?0.448?KA?

所以选择的断路器技术数据见表4-1

18

表4-1 220KV进线侧断路器技术数据 型号 额定电压(KV) 220 额定电流 (A) 2500 额定开 断电流 (KA) 31.5 额定关 合电流 (峰值KA) 80 动稳定 电流 (峰值KA) 80 3s热稳定电流(KA) 固有分闸时间 (s) LW2-220 31.5 ?0.03 检验

（1）额定开断电流: Idt?Ikd

Idt?8.3446KA, Ikd?31.5KA

所以Idt?Ikd,满足要求。

（2）关合电流(动稳定): Ich?Imax

Ich?21.28KA, Imax?80KA

所以Ich?Imax,满足要求。

2tdz?It2t （3）热稳定: I?I\???1

I?\t?1.5?0.03?1.53s

可从发热等值曲线中查出短路电流周期分量等值时间 tz?1.2s ∴ tdz?tz?0.05?\2?1.2?0.05?1.25s

2tdz?8.902?1.25?99.01, It2t?31.52?3?2976.75 ∴ I?2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此断路器满足各项校验要求。

4.3.3 220KV母线及出线侧断路器的选择及校验

Ug?220KV

Igmax?1.1IN?1.1?0.3?0.33KA

所以选择的断路器技术数据见表4-2

表4-2 220KV母线及出线侧断路器技术数据 型号 额定电压(KV) 220 额定电流 (A) 2500 额定开断电流 (KA) 31.5 额定关 合电流 (峰值KA) 80 动稳定 电 流 (峰值KA) 80 3s热稳定电流(KA) 固有分 闸时间(s) LW2-220 31.5 ?0.03 检验

（1）额定开断电流: Idt?Ikd

Idt?8.3446KA, Ikd?31.5KA

所以Idt?Ikd,满足要求。 （2）关合电流(动稳定): Ich?Imax Ich?21.28KA, Imax?80KA

19

所以Ich?Imax,满足要求。

2tdz?It2t （3）热稳定: I?I\???1

I?\t?1.5?0.03?1.53s

可从发热等值曲线中查出短路电流周期分量等值时间 tz?1.2s ∴ tdz?tz?0.05?\2?1.2?0.05?1.25s

2tdz?8.902?1.25?99.01, It2t?31.52?3?2976.75 ∴ I?2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此断路器满足各项校验要求。

4.3.4 110KV出线侧断路器的选择及校验

Ug?110KV

Igmax?p3UNCOS??1203?110?0.85?0.37KA

所以选择的断路器技术数据见表4-3

表4-3 110KV出线侧断路器技术数据 型号 额定电压 (KV) 110 额定 电流 (A) 1600 额定开 断电流 (KA) 31.5 额定关 合电流 (峰值KA) 80 动稳定 电流 (峰值KA) 80 3s热稳定电流(KA) 固有分 闸时间 (s) 0.04 LW11-110 31.5 检验

（1）额定开断电流:Idt?Ikd

Idt?2.11KA,Ikd?31.5KA

所以I〈dtIkd,满足要求。

〈Imax （2）关合电流(动稳定):IchIch?5.380KA,Imax?80KA

所以Ich?Imax,满足要求。

2tdz?It2t （3）热稳定: I?I\???1

I?\t?2.0?0.04?2.04s

可从发热等值曲线中查出短路电流周期分量等值时间 tz?1.6s ∴ tdz?tz?0.05?\2?1.6?0.05?1.65s

2tdz?2.1712?1.65?7.78, It2t?31.52?3?2976.75 ∴ I?20

2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此断路器满足各项校验要求。

4.3.5 110KV母线及进线侧断路器的选择及校验

Ug?110KV

Igmax?1.1IN?1.1?0.6?0.66KA

所以选择的断路器技术数据见表4-4

表4-4 110KV母线及进线侧断路器技术数据 型号 额定 电 压 (KV) 110 额定 电流 (A) 1600 额定开断电流 (KA) 31.5 额定关 合电流 (峰值KA) 80 动稳定 电流 (峰值KA) 80 3s热稳定电流(KA) 固有分闸时间 (s) 0.04 LW11-110 31.5 检验

（1）额定开断电流:Idt?Ikd

Idt?2.11KA,Ikd?31.5KA

所以I〈dtIkd,满足要求。

〈Imax （2）关合电流(动稳定):IchIch?5.380KA,Imax?80KA

所以Ich?Imax,满足要求。

2tdz?It2t （3）热稳定: I?I\???1

I?\t?2.0?0.04?2.04s

可从发热等值曲线中查出短路电流周期分量等值时间

tz?1.6s

∴ tdz?tz?0.05?\2?1.6?0.05?1.65s

2tdz?2.1712?1.65?7.78, It2t?31.52?3?2976.75 ∴ I?2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此断路器满足各项校验要求。

4.3.6 10KV出线侧断路器的选择及校验

Ug?10KV

Igmax?p3UNCOS??253?10?0.80?0.272KA

所以选择断的路器技术数据见表4-5

21

表4-5 10KV出线侧断路器技术数据 型号 额定电压 (KV) 10 额定电流 (A) 630 额定开断电流 (KA) 25 额定关 合电流 (峰值KA) 63 动稳定 电流 (峰值KA) 63 3s热稳定电流(KA) 25 固有分 闸时间 (s) ZN18-10 ?0.03 检验

（1）额定开断电流: Idt?Ikd

Idt?1.754KA,Ikd?25KA

所以I〈dtIkd,满足要求。

〈Imax （2）关合电流(动稳定):IchIch?4.473KA,Imax?63KA

所以I〈chImax,满足要求。

2tdz?It2t （3）热稳定:I?I\???1

I?\t?3.5?0.03?3.53s

可从发热等值曲线中查出短路电流周期分量等值时间tz?3s ∴ tdz?tz?0.05?\2?3?0.05?3.05s

2tdz?1.7542?3.05?9.38, It2t?252?3?1875 ∴ I?2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此断路器满足各项校验要求。

4.4 限流电抗器的选择

电抗器应根据额定电压、额定电流和百分电抗进行选择,并按短路电流校

验动、热稳定。

4.4.1 限流电抗器选择的具体技术条件

应满足 UN?UNs （4-7）

Ial?KIN?Imax （4-8）

K--温度修正系数。K?0.129100??; IN--普通电抗器的额定电流或分裂电抗器一个臂的额定电流; Imax--通过普通电抗器或分裂电抗器一个臂的最大持续工作电流。

xL%IdUN? （4-9） 100INUd22

4.4.2 电抗器电抗的标么值

*XL?xL%IdIN--电抗器电抗百分数

--电抗器所在线路的基值电流 --电抗器所在线路的基值电压

UdUN--电抗器的额定电流 --电抗器的额定电压

电抗器技术数据见表4-6

表4-6 电抗器技术数据 型号 XKSCKL-10-400-4 额定 额定 电抗额定 单相 电抗 电压 电流 率 容量 （KV） （A） （%） （?） （kvar） 10 400 4 0.606 97.0 稳定性 75℃时一相2s热稳动稳定额定损耗（W） 定电流流（KA） （KA） 3000 25.5 10.0 4.4.3 电抗器的校验

(1)动稳定: Ich?Idw

Ich?4.473KA, Idw?25.5KA

所以Ich?Idw,满足要求

2tdz?It2t (2)热稳定: I?根据10KV出线侧断路器的选择及校验可知 2I?tdz?1.7542?3.05?9.38,It2t?102?2?200 2tdz?It2t,满足要求。 所以I?IB3INUB3'??X?100 (3)电抗百分值XK?00??????\??XK?00??4

?IK3?IB3UN?IB3?6.6?0.4?10.5'?INUB3?\?X???100??0.63?100?1.43 ???I?IU?4.473?6.6?10?K3?B3N?IB3'?INUB3??X?100满足要求。 所以XK?00??????I\?K3?IB3UN(4)母线残压校验?Ure00?60%～70%

?Ure\I4.473?XL00?400??0.772>60%～70%满足要求。

IN0.28综上校验,此电抗器满足各项校验要求。

4.4.4 10KV母线及进线侧断路器的选择及校验

Ug?10KV

Igmax?1.1IN?1.1?1.32?1.45KA

所以选择的断路器技术数据见表4-7

表4-7 10KV母线及进线侧断路器技术数据

23

型号

额定电压(KV) 额定电流(A)

额定开断电流(KA) 40

额定关合电流(峰值KA) 100

动稳定电流(峰值KA)

3s热稳定电流(KA) 43.5

固有分闸时间(s)

ZN32-10

10 1600 100

?0.05

校验

（1）额定开断电流: Idt?Ikd

Idt?2.866KA,Ikd?105KA

所以I〈dtIkd,满足要求。 （2）关合电流(动稳定):Ich〈Imax

Ich?7.308KA,Imax?100KA

所以I〈chImax,满足要求。

2tdz?It2t （3）热稳定: I?I\???1

I?\t?3.5?0.05?3.55s

可从发热等值曲线中查出短路电流周期分量等值时间 tz?3s ∴ tdz?tz?0.05?\2?3?0.05?3.05

2tdz?2.9572?3.05?26.67, It2t?43.52?3?5676.5 ∴ I?2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此断路器满足各项校验要求。 本站断路器技术数据见附表4-1。

4.5 隔离开关的选择

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。

4.5.1 隔离开关选择的具体技术条件

（1）电压：参见公式 （4-1） （2）电流：参见公式 （4-2） （3）动稳定：参见公式（4-5） （4）热稳定：参见公式（4-3）

4.5.2 220KV进线侧隔离开关的选择及校验

Ug?220KV

24

Igmax?P3UNCOS??1453?220?0.85?0.448KA

所以选择的隔离开关技术数据见表4-8

表4-8 220KV进线侧隔离开关技术数据

型号 GW7-220

额定电压（KV） 220

额定电流（A） 1000

动稳定电流（KA） 3s热稳定电流（KA） 83

31.5

校验

（1）关合电流（动稳定）： Ich〈Imax

Ich?8.3446KA,Imax?83KA

所以I〈chImax,满足要求。

2tdz?It2t （2）热稳定:I?2tdz?8.902?1.25?99.01 由220KV进线侧断路器的选择及校验可知：I?由于It2t?31.52?3?2976.75

2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此隔离开关满足各项校验要求

4.5.3 220KV母线及出线侧隔离开关的选择及校验

Ug?220KV

Igmax?1.1IN?1.1?0.3?0.33KA

所以220KV母线及出线侧隔离开关的选择及校验与220KV进线侧隔离开关的选择及校验相同。

4.5.4 110KV出线侧隔离开关的选择

Ug?110KV

Igmax?P3UNCOS??1203?110?0.85?0.37KA

所以选择的隔离开关技术数据见表4-9

表4-9 110KV出线侧隔离开关技术数据

型号 GW4-110

额定电压（KV） 110

额定电流（A） 600

动稳定电流（KA） 50

4s热稳定电流（KA） 15.8

校验

〈Imax （1）关合电流（动稳定）： IchIch?2.11KA,Imax?50KA

25

所以I〈chImax,满足要求。

2tdz?It2t （2）热稳定:I?2tdz?2.1712?1.65?7.78 由110KV出线侧断路器的选择及校验可知：I?由于It2t?15.82?4?998.56

2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此隔离开关满足各项校验要求。

4.5.5 110KV母线及进线侧隔离开关的选择及校验

Ug?110KV

Igmax?1.1IN?1.1?0.6?0.66KA

所以110KV母线及进线侧隔离开关的选择及校验与110KV出线侧隔离开关的选择及校验相同。

4.5.6 10KV出线侧隔离开关的选择及校验

Ug?10KV

Igmax?P3UNCOS??253?10?0.80?0.272KA

所以选择的隔离开关技术数据见表4-10

表4-10 10KV出线侧隔离开关技术数据

型号 GN19-10/630

额定电压 （KV） 10

额定电流 （A） 630

动稳定电流 （KA） 50

4s热稳定电流 （KA） 20

校验

〈Imax （1）关合电流（动稳定）： IchIch?1.754KA,Imax?50KA

所以I〈chImax,满足要求。

2tdz?It2t （2）热稳定:I?2tdz?1.7542?3.05?9.38 由10KV出线侧断路器的选择及校验可知：I?由于It2t?202?4?1600

2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此隔离开关满足各项校验要求。

4.5.7 10KV母线及进线侧隔离开关的选择及校验

Ug?10KV

Igmax?1.1IN?1.1?1.32?1.45KA

26

所以选择的隔离开关技术数据见表4-11

表4-11 10KV母线及进线侧隔离开关技术数据

型号 GW10-10T

额定电压 （KV） 10

额定电流 （A） 3000

动稳定电流 （KA）

160

5s热稳定电流 （KA） 75

校验

〈Imax （1）关合电流（动稳定）： IchIch?2.886KA,Imax?160KA

所以I〈chImax,满足要求。

2tdz?It2t （2）热稳定:I?2I?tdz?2.9572?3.05?26.67 由10KV母线及进线侧断路器的选择及校验可知：

由于It2t?752?5?2812.5

2tdz?It2t,满足要求。 所以I?综上校验,此隔离开关满足各项校验要求。

本站隔离开关技术数据表见附表4-2。

4.6 电流互感器的选择

4.6.1 电流互感器选择的具体技术条件

（1）一次回路电压：Ug?Un

Ug为电流互感器安装处一次回路工作电压，Un为电流互感器额定电压。（2）一次额定电流的选择：

① 当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示。

② 电力变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进行选择。

③ 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，只能选用相同的一次电流。 （3）准确级的选择：

① 与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下列要求：与仪表相配合分流器、变压器的准确级为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级为0.5。仪表的准确级为1.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级0.5。仪

27

表的准确级为2.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级1.0。

② 用于电能测量的互感器准确级： 1）0.5级有功电度表应配用0.2级互感器

2）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

3）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 ③一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%倍数曲线进行校验计算。

（4） 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

22I?tdz?（I1nKt） （4-10）

（5） 动稳定校验：

电流互感器上以允许通过一次额定电流最大值2I1n的倍数Kd（动稳定系数），表示其内部动稳定能力，帮内部动稳定可用下式校验：

I1n---电流互感器的一次绕组额定电流（A） Ich---短路冲击电流的瞬时值（KA）

短路电流不仅在电流互感器内部产生内部作用力而且由于其邻相之间相互作用使绝缘子帽上受到的外力作用，因此，对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度，故外部动稳定满足：

LC2Ich （4-11） aFy---作用于电流互感器端部的允许力

Fy?1.73?10?7L----电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距。

4.6.2 220KV进线侧电流互感器的选择及校验

Ug?220KV

Igmax?P3UNCOS??1453?220?0.85?0.448KA

所以选择的电流互感器技术数据见表4-12

28

型号 额定电流比（A）

表4-12 220KV侧电流互感器技术数据

级次组合 二次负荷（?） 1s热稳

（A）

0.5级 20（VA）

定倍数 21

动稳定 倍数 38

LCLWD2-220

2?300/5

0.5/D

D/D校验

（1） 动稳定：Ich?2I1nKdw

Ich?8.3446KA， 2I1nKdw?2?0.6?38?32.4KA

所以Ich?2I1nKdw，满足要求。

22tdz?（I1nKt）（2）热稳定：I?

2tdz?8.902?1.25?99.01 由220KV进线侧断路器的选择及校验可知I?22（I1nKt）==158.76 （0.6?21）22tdz?（I1nKt）所以I?满足要求。

综上校验,此电流互感器满足各项校验要求。

4.6.3 220KV母线及出线侧电流互感器的选择及校验

Ug?220KV

Igmax?1.1IN?1.1?0.3?0.33KA

所以220KV母线及出线侧电流互感器的选择及校验与220KV进线侧电流互感器的选择及校验相同。

4.6.4 110KV出线侧电流互感器的选择及校验

Ug?110KV

Igmax?P3UNCOS??1203?110?0.85?0.37KA

所以选择的隔离开关技术数据见表4-13

表4-13 110KV出线侧电流互感器技术数据

1s热稳 二次负荷（?） 额定电流比额定电流

（A） 2?300/5

（A）

0.5级

1.2

定倍数 34

动稳定 倍数 60

型号

LCWD-110

D1/D20.5校验

（1）动稳定：Ich?2I1nKdw

Ich?2.11KA， 2I1nKdw?2?0.6?60?50.9KA

所以Ich?2I1nKdw，满足要求。

29

22tdz?（I1nKt）（2）热稳定：I?

2tdz?2.1712?1.65?7.78 由110KV出线侧断路器的选择及校验可知I?22（I1nKt）==416.16 （0.6?34）22tdz?（I1nKt）所以I?满足要求。

综上校验,此电流互感器满足各项校验要求。

4.6.5 110KV母线及进线侧电流互感器的选择及校验

Ug?110KVIgmax

?1.1IN?1.1?0.6?0.66KA

所以110KV母线及进线侧电流互感器的选择及校验与110KV出线侧电流互感器的选择及校验相同。

4.6.6 10KV出线侧电流互感器的选择及校验

Ug?10KV

Igmax?P3UNCOS??253?10?0.80?0.272KA

所以选择的隔离开关技术数据见表4-14

表4-14 10KV出线侧电流互感器技术数据

1s热稳 二次负荷（?） 额定电流

比（A） 600/5

额定电流（A） 0.5/3及1/3

0.5级 0.4

1级 0.4

3级 0.6

定倍数 50

动稳定 倍数 90

型号 LA-10

校验

（1）动稳定：Ich?2I1nKdw

Ich?1.754KA， 2I1nKdw?2?0.6?90?76.37KA

Ich?2I1nKdw所以，满足要求。

22tdz?（I1nKt）（2）热稳定：I?

2tdz?1.7542?3.05?9.38 由110KV出线侧断路器的选择及校验可知I?22（I1nKt）（0.6?50）==900 22tdz?（I1nKt）所以I?满足要求。

综上校验,此电流互感器满足各项校验要求。

4.6.7 10KV母线及进线侧电流互感器的选择及校验

Ug?10KVIgmax

?1.1IN?1.1?1.32?1.45KA

所以选择的隔离开关技术数据见表4-15

30

型号 LBJ-10

表4-15 10KV母线及进线侧电流互感器技术数据

1s热稳 二次负荷（?） 额定电流

比（A） 2000/5

额定电流（A）

0.5级

0.5/D，1/D，D/D

2.4

1级 2.4

D级 4.6

定倍数 50

动稳定 倍数 90

校验

（1）动稳定：Ich?2I1nKdw

Ich?2.866KA， 2I1nKdw?2?2?90?254.56KA

所以Ich?2I1nKdw，满足要求。

22tdz?（I1nKt）（2）热稳定：I?

2tdz?2.9572?3.05?26.67 由10KV母线及进线侧断路器的选择及校验可知I?22（I1nKt）==10000 （2?50）22tdz?（I1nKt）所以I?满足要求。

综上校验,此电流互感器满足各项校验要求。 本站互感器技术数据见附表4-4。

4.7电压互感器的选择

4.7.1 电压互感器选择的具体技术条件

电压互感器的型式应根据使用条件选择：6－20KV屋内配电装置，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，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。

（1）一次电压U1g：1.1UN?U1g?0.9UN，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。

（2） 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3级。

31

（3） 二次负荷

电压互感器的额定容量。 SN是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，

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。

4.7.2 220KV侧电压互感器的选择

一次回路电压U1g?220KV

根据1.1UN?U1g?0.9UN选择电压互感器技术数据见表4-16

表4-16 220KV母线侧电压互感器技术数据

额定电压（KV）

型号

初级绕组

JDC-220

200/

次级绕组 0.1/

辅助绕组 0.1

次级绕组额定容量（VA） 0.2 150

0.5 300

1 500

3 500

最大容

量（VA）

3 3

2000

4.7.3 110KV侧电压互感器的选择

一次回路电压U1g?110KV

根据1.1UN?U1g?0.9UN选择电压互感器技术数据见表4-17

表4-17 110KV母线侧电压互感器技术数据

额定电压（KV）

型号

初级绕组

JDC6-110

110/

次级绕组 0.1/

辅助绕组

0.1

次级绕组额定容量（VA） 0.2

0.5 300

1 1000

3 500

最大容量 （VA） 2000

3 3

4.7.4 10KV侧电压互感器的选择

一次回路电压U1g?10KV

根据1.1UN?U1g?0.9UN选择电压互感器技术数据见表4-18

表4-18 10KV母线侧电压互感器技术数据

32

额定电压（KV）

型号

初级绕组

JSJW-10

10

次级绕组

0.1

辅助绕组 0.1/

次级绕组额定容量（VA） 0.2

0.5 120

1 200

3 480

最大容量 （VA） 960

3

4.8 母线的选择及校验

4.8.1 母线选择的具体技术条件

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110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。

2 .截面选择

（1）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：

SJ?IgmaxIgmaxJ --- 正常工作时的最大持续工作电流

（4-12）

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。

（2）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：

Ial?K?IN>Igmax （4-13）

IN --- 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。

33

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： Smin?I?C tdz （4-14）

C --- 热稳定系数。与导体材料及温度有关。

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

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。110及以上单根圆管母线上产生的应力不能忽略不计。

（3） 多条母线的应力计算：

当母线由多条组成时，母线上最大机械应力由相间作用应力?ph和同相各条间的作用力?b合成，所以：

?max=?ph + ?b （4-15） ① 多条矩形母线的条间应力计算：

由于同相条间距离很近，条件作用力大，为了减少?b，条间通常设有衬垫，为了防止同相各条矩形导体在条间作用力下产生弯曲而互相接触，衬垫间允许的最大跨距---临界跨距Lcr，可由下式决定；

b,h --- 矩形导体的宽和高。

λ--- 系数，铜：双条为1774，三条为1355；铝；双条为1003，三条为1197。

Fb --- 同相各条母线间单位长度的作用力

② 当同相为2条时：

fb?0.25?10?72IchK12 (N/m) （4-16） bK12,K13 --- 第1，2条和第1，3条的截面形状系数。

③ 当同相为3条时，边条受力最大

2?7Ichfb?0.08?10（K12?K13） (N/m) （4-17）

bK12,K13 --- 第1，2条和第1，3条的截面形状系数。

所选衬垫跨距应满足Lb< Lcr

34

fbL2?b?2b （4-18）

2bh④ 母线的相间作用应力计算

fphL2?ph? （4-19）

10Wphfph---单位长度导体上所受相间电动力。

L---导体支柱绝缘子间的跨距。

W ---导体对垂直于作用力方向轴的截面系数。

4.8.2 220KV母线的选择及校验

（1）按最大持续工作电流选择母线截面S，既

Igmax?1.1IN?1.1?0.3?0.33KA

采用钢芯铝绞线，由载流体的经济电流密度曲线查得

年最大负荷利用小时数Tmax=5800h时，经济电流密度J=0.7A/mm2

Igmax0.33??471.43mm2 选择母线为 所以SJ?J0.7表4-19 钢芯率绞线长期允许载流量（A）

导线型号 LGJ-300

导体最高允许温度（℃） +70 690

+80 755

综合修正系数K??al??70?20??1.05

?al?2570?25?al为导体正常最高允许温度

当?=20℃时允许电流为 Ial?K?IN?1.05?690?724.5A>Igmax?330A 所以此母线满足长期允许发热条件。 （2）热稳定校验

由导体或电缆的长期允许工作温度和短路时的允许最高温度查得 铝导体在70℃时的热稳定系数C=87

按热稳定决定的母线最小截面为

I3570Smin??tdz?1.25?45.8mm2

C87所以此母线满足热稳定校验。 综上校验,此母线满足各项校验要求。

4.8.3 110KV母线的选择及校验

（1）按最大持续工作电流选择母线截面S，既

35

Igmax?1.1IN?1.1?0.6?0.66KA

2采用钢芯率绞线，由载流体的经济电流密度曲线查得

年最大负荷利用小时数Tmax=5800h时，经济电流密度J=0.7A/mm

Igmax660所以SJ???942.86mm 选择母线为

J0.7表4-20 钢芯率绞线长期允许载流量（A）

导线型号 LGJ-400

导体最高允许温度（℃） +70 835

+80 840

综合修正系数K??al??70?20??1.05

?al?2570?25?al为导体正常最高允许温度

?=20℃时允许电流为 Ial?K?IN?1.05?835?876.75A>Igmax?660A 所以此母线满足长期允许发热条件。 （2）热稳定校验

由导体或电缆的长期允许工作温度和短路时的允许最高温度查得 铝导体在70℃时的热稳定系数C=87

按热稳定决定的母线最小截面为

I2900Smin??tdz?1.25?37.27mm2

C87所以此母线满足热稳定校验。

综上校验,此母线满足各项校验要求。

4.8.4 10KV母线的选择及校验

（1）按最大持续工作电流选择母线截面S，既

Igmax?1.1IN?1.1?1.32?1.45KA

2采用矩形母线，由载流体的经济电流密度曲线查得

年最大负荷利用小时数Tmax=5800h时，经济电流密度J=0.7A/mm Igmax1450??2071.43mm2 所以SJ?J0.7由矩形倒替长期允许载流量和肌肤效应系数表查得 选用每相2条h?b?100?10（?2000mm）矩形铝导体 平放时IN?2613A，KS?1.42 综合修正系数K?2?al??70?20??1.05

?al?2570?2536

?al为导体正常最高允许温度

当?=20℃时允许电流为 Ial?KIN?1.1?2613?2743.2A>Igmax?1450A 所以此母线满足长期允许发热条件 （2）热稳定校验 母线正常运行最高温度为

?1450??20??70?20?????34.0?2743.2?℃

2?W?????al?????Imax/Ial?热稳定系数C?K'2???f245?200ln?149ln?101.8 ???W245?34.0按热稳定决定的母线最小截面为

QKKS1449.5?106?1.42Smin??445.66〈S?2000mm2

C101.8所以此母线满足热稳定校验。 （3）共振校验

计算不发生共振的最大绝缘子跨距，得

m?2hb?W?2?0.1?0.01?2700?5.4kg/m

bh30.01?0.134J???1.67?10?4m

66由导体不同固定方式下的频率系数表查得Nf?3.56，取f1?160Hz

导体不发生共振所允许的最大绝缘子跨距为

Lmax?Nff1EJ3.567?1010?1.67?10?6??1.8mm1605.4

选取L=1.5m〈Lmax，则?=1 （4）动稳定校验

短路冲击电流Ich?74.72KA 取相间距离a=0.35m，则 相间应力为

fph?1.73?10?72121Ich??1.73?10?7??74.72?103?1?1522.52N/ma0.35

??由矩形导体截面系数表查得

bh20.01?0.123??33.3?10?6m 矩形导体截面系数为Wph?33fphL21522.52?1.52?6??10.29?10相间应力?ph?Pa 10Wph10?33.3?10?637

由

b102b?b10??0.1，??0.091 h100b?h10?1002Ich74.72?103?7K12?0.25?10?b0.01由矩形截面形状系数曲线查得K12?0.45 同相条间应力

fb?0.25?10?7??2?3465.28N/m

2?0.1?（70?10.29）?106Lbmax?b2h（?al??ph）/fb?0.01?0.59m

3465.28L1.5??2.54，既没跨内满足动稳定所必须的最少衬垫数为3个 Lbmax0.59L1.5实际衬垫跨距为Lb???0.5m〈Lbmax

330.1?0.74m 临界跨距为Lcr??b4h/fb?1003?0.01?43465.28满足Lb〈Lbmax〈Lcr 所以满足动稳定校验。

综上校验,此母线满足各项校验要求。

4.9 高压熔断器的选择

4.9.1 高压熔断器选择的具体条件

（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：

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。

（3）熔断器的选择

① 额定电压：Ug=UN=10kV ② 断流容量：INbr〉Ich

Ich—— 10KV侧三相短路电流冲击值有效值；

INbr—— 熔断器开断电流；

4.9.2 熔断器的选择及校验

10KV母线侧限流熔断器的选择及校验 额定电压：Ug=UN=10kV

38

根据10KV母线侧短路电流Ich?2.866KA

选择熔断器技术数据见表4-21

表4-21 10KV母线侧限流熔断器技术数据

型号

额定电压（KV）

额定电流（A）

最大开断容量 （MVA）

最大开断电流 （KA） 50

XRNT1-10 10 40，50，100，125

最大开断电流INbr?50KA〉Ich?2.866KA 所以此熔断器满足校验。

4.10 避雷器的选择

避雷器是一种保护电器，用来保护变电所内配电变压器，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。

避雷器的种类：

（1）阀型避雷器，其结构的不同，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。

（3）无间隙氧化锌避雷器，它是目前最先进的过电压保护设备。在正常运行时，氧化锌电阻阀片呈现高的电阻，通过它的电流只有微安级;当系统出现危害电气设备的过电压时，它具有优良的非线形特性和陡波响应特性，使其有较低的陡波残压和操作残压。在绝缘配合上增大了陡波、操作波下的保护裕度。氧化锌避雷器特别适用于多回线路、电容器组、电缆等波阻抗低的系统。

4.10.1 220KV侧避雷器的选择及校验

表4-22 220KV侧避雷器技术数据

型号

避雷器额定

电压有效值

（KV）

系统额定电压有效值（KV）

持续运行电压有效值

（KV）

直流1mA参考电压不小于（KV）

2KA操作波残压峰值不大于

（KV）

Y10W1-200/520

200 220 146 290 442

续表4-22 220KV侧避雷器技术数据

39

波头1?s陡波冲击残压峰值

不大于（KV）

8/20?s雷电冲击波残压峰值

不大于（KV）

方波流通容量峰值2ms，20

次

（A）

20KA

10KA 582

5KA

20KA

10KA 520

5KA

600

校验

（1）UN?Ue?220KV

UN为系统额定电压有效值，Ue为额定电压

（2）灭弧电压：8/20?s雷电冲击波残压峰值520KV〉220KV 所以此避雷器满足校验。

4.10.2 110KV侧避雷器的选择及校验

表4-23 110KV侧避雷器技术数据

型号

避雷器额定电压有效值 （KV）

Y10W5-100/260

100

系统额定电压有效值（KV） 110

持续运行电压有效值（KV）

直流1mA参考电压不小于（KV） 145

2KA操作波残压峰值不大于（KV） 221

73

续表4-23 110KV侧避雷器技术数据

波头1?s陡波冲击残压峰值

不大于（KV）

8/20?s雷电冲击波残压峰值

不大于（KV）

方波流通容量峰值2ms，20

次

（A）

20KA

10KA 291

5KA

20KA

10KA 260

5KA

600

校验

（1）UN?Ue?110KV

UN为系统额定电压有效值，Ue为额定电压

（2）灭弧电压：8/20?s雷电冲击波残压峰值260KV〉110KV 所以此避雷器满足校验。

4.10.3 10KV侧避雷器的选择及校验

表4-24 10KV侧避雷器技术数据

型号

避雷器额

系统额定电

定电压有

压有效（KV）

效值（KV）

12.7

10

持续运行电压有值 （KV） 6.6

直流1mA参考电压不小于 （KV）

24

操作波残压峰值不大于

（KV） 35.7

Y5W-12.7/44

40

续表4-24 10KV侧避雷器技术数据

波头1?s陡波冲击残压峰值不大

于（KV） 10KA

5KA 51

8/20?s雷电冲击波残压峰值不大于（KV）

方波流通容量峰值

2ms，20次

（A）

10KA

5KA 44

400

校验

（1）UN?Ue?10KV

UN为系统额定电压有效值，Ue为额定电压。

（2）灭弧电压：8/20?s雷电冲击波残压峰值44KV〉10KV 所以此避雷器满足校验。

4.11 电缆的选择

4.11.1 选择及校验条件

在110KV及以上的交流装置中一般为单芯充油或充气电缆;在35KV及以下三相三线制的交流装置中,用三芯电缆;在380/220V三相四线制的交流装置中,用四芯或五芯(有一芯用于保护接地)电缆;在直流装置中,用单芯或双芯电缆。

应按下列条件进行选择及校验

（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：UNs≤UN

UN,UNs---电缆及其所在电网的额定电压

（3）按最大持续工作电流选择电缆截面S:

Igmax≤KIN （4-20）

Igmax---最大持续工作电流

IN---电缆长期允许载流量

（4） 按经济电流密度选择导体截面及允许电压降的校验，与裸导体计算相同

（5） 热稳定校验：

Smin? C--- 热稳定系数。

QkC

41

4.11.2 10KV出线电缆的选择及校验

电网额定电压UNs=10KV,选择YJLV22(交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯保护套、钢带铠装、铝芯电缆)

3UNcos?3?10?0.85由于年最大负荷利用小时数Tmax=5800h>5000h，由载流导体的经济电流密度曲

P3000（1）截面选择 Imax???203.8A

线查得,经济电流密度J=0.95A/mm2

I203.8所以 SJ?max??214.53mm2

J0.95由常用三芯电力电缆长期允许载流量表和电缆芯最高允许工作温度表查得 选用截面积S?185mm2电缆,IN?325A,?al=90℃ 温度修正系数K??al??90?20??1.08

?al?2590?25?al为导体正常最高允许温度

查不同土壤热阻系数时电缆载流量的校正系数表得K3?1.0， 查电缆直接埋地多根并列敷设时载流量的校正系数表得K4?0.92 当?=20℃时允许电流为

Ial?KtK3K4IN?1.08?1.0?0.92?325?322.92A>Imax?203.8A 所以此母线满足长期允许发热条件。

（2）允许电压损失校验

由常用三芯电力电缆的电阻、电抗及电纳值表查得

r=0.17,x=0.076 （?/m）（?/m）173ImaxL（rcos??xsin?）173?203.8?1.5?（0.17?0.85?0.069?0.527）?U%???95.65%UNs10000?U%<5% 所以满足要求。

（3）热稳定校验 正常最高运行温度为

22?w???（?al??）（?Imax/Ial）?20?（90?20）（203.8/322.92）?47.88℃

热稳定系数为

14.02Q1?a（?k?20）lnKs?20a1?a（?w?20）

C??

314.2?0.591?4.03?10?（200?20）?ln=98.67 ?6?3?30.931.035?3.1?10?4.03?101?4.03?10（47.88?20）短路电流热效应

42

2Qk?I??2tk?7.222?1.25?65.2（[KA）/s]

65.2?106Smin???81.（8mm2）

C98.67满足热稳定校验。

所以此电缆满足要求。

Qk

43

第5章 继电保护规划设计

短路故障往往造成严重后果，它可使电气设备由于遭到短路电流的电动力作用和热作用而损坏，甚至使电力系统运行紊乱。

长时间的过负荷，会引起电器过热，加速绝缘老化和设备损坏；一相断线易引起电动机过负荷；小接地电流系统中单相接地时，易形成电弧接地过电压，并使其它两相对地电压升高3倍，如不及时处理往往可能引起相间短路。因此，当故障或不正常运行状态发生时必须及时消除。

5.1 继电保护的基本要求

电力系统对继电保护的基本性能要求包括：灵敏性、选择性、快速性和可靠性四个方面的内容。这些内容之间，有的相辅相成，有的相互制约，这就需要针对不同的使用条件，因地制宜的分别进行协调。

1．可靠性

是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，应正确动作，不应拒动；而在任何其它该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。保护装置动作的可靠性是非常重要的，任何拒动或误动都将使事故扩大，造成严重后果。

2．选择性

是指继电保护装置动作时，仅将故障设备从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障设备继续安全运行。

3．快速性

继电保护应以允许的、尽可能快的快速动作使断路器跳闸，以断开故障或终止异常运行状态发展。继电保护的快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并特别有利于系统的安全稳定运行。快速切除线路与母线的短路故障，也是提高电力系统暂态稳定的一种重要的手段。

4．灵敏性

是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠动作的能力。故障时输入继电保护装置的故障量和给定的继电保护装置动作值之比，称之为继电保护的灵敏系数。它是考核继电保护灵敏性的具体指标，在一般的继电保护设计与运行规程中，都有具体的规定要求。?1?

5.2 主变压器保护的规划设计

5.2.1 电力变压器常见正常运行状态时保护的装置

电力变压器是十分重要和贵重的电力设备。在电力系统中具有相当重要的作用，它如果发生故障将给供电可靠性带来严重的后果，因此，在变压器

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