某地110KV變電所電氣設計案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u10954某地110KV變電所電氣設計案例分析 -1-152011.1課題來源 -1-126472.1負荷計算 -1-253862.1.1負荷計算的方法 -2-124972.1.2負荷計算的公式 -2-9512.2電氣主接線設計 -3-269792.2.1對電氣主接線的基本要求 -4-101042.2.2電氣主接線的基本原則 -5-167332.2.3待建變電站的主接線形式 -6-212352.3主變壓器選擇 -14-116002.3.1主變壓器臺數(shù)的選擇 -15-107712.3.2主變壓器容量的選擇 -16-93862.3.3主變壓器型式的選擇 -16-258402.4短路電流 -19-194312.4.1短路電流產(chǎn)生的原因 -19-142982.4.2短路電流的計算目的 -20-22842.4.3短路電流計算條件 -20-124552.4.4短路電流的計算步驟及結果 -21-70622.5電氣設備選擇 -26-234492.5.1電氣設備的選擇原則 -26-254872.5.2斷路器的選擇 -27-215952.5.3隔離開關的選擇 -31-15012.5.4電壓互感器的選擇 -36-194192.5.5電流互感器的選擇 -38-306592.5.610kV側開關柜選型及原則 -42-46272.6防雷、接地設計 -44-250802.6.1避雷器的選擇 -44-273912.6.2接地設計 -47-1.1課題來源任務書2.1負荷計算負荷計算是供電系統(tǒng)設計中進行負荷測量的基礎依據(jù)和手段，計算出的負荷值確定是否準確無誤，直接關系到配電裝置及導線上電纜類型的選擇與否是否經(jīng)濟合理。對于提高供電系統(tǒng)的可靠性十分重要。若計算負荷的確定值過大，將會致使電器和導線的選得太大，造成投資和對有色金屬進行大量消耗或者浪費，若若計算負荷的確定值過小又會致使電器和導線的電纜連接處子過早陳舊甚至被燒毀，造成嚴重的損失，由此看來正確進行負荷的計算工作具有很高的重要性。負荷的計算不僅在于考慮近期已經(jīng)投入的負荷，更在于未來幾年內需要發(fā)展的遠期負荷，如果只在于考慮近期的負荷來進行選擇各類電氣設備和引腳的電纜，那隨著社會和經(jīng)濟的進步，負荷不斷提高，不久之后我們所需要選用的設備和引腳線路也就不再能夠完全滿足這些要求。所以進行負荷計算工作是一個全面的分析計算工作的過程，唯有保證負荷計算正確而準時無誤，我們的變電站建筑工程設計也會具有成功的信心和希望。2.1.1負荷計算的方法1.需要系數(shù)法。用設備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法比較簡便，應用廣泛，尤其適用于配、變電所的負荷計算。2.利用系數(shù)法。采用利用系數(shù)求出最大負荷班的平均負荷，再考慮設備臺數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關的最大系數(shù)得出計算負荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，因而計算結果比較接近實際。適用于各種范圍的負荷計算，但計算過程稍繁。3.單位面積功率法、單位指標法、單位產(chǎn)品耗電量法。前兩者多用于民用建筑，后者被應用于一些工業(yè)建筑中。在一個用電裝置的功率及其臺數(shù)不能完全確定的情況下，或者說在設計前期，這些測量方法都是確定一個設備負載的主要手段。4.除采用以上的方法外，還有二項式法以及近年國內出現(xiàn)的abc法、變值需要系數(shù)法等。這些實用方法有的已經(jīng)被其他實用方法所廣泛取代，有的則主要用途是用于利用系數(shù)法則來進行數(shù)據(jù)簡化，還有一些傳統(tǒng)實用方法數(shù)據(jù)資源較少，未必能得到很好的應用推廣。5.單位建筑面積功率法、單位指標法和單位產(chǎn)品消耗能源法多被廣泛應用于產(chǎn)品設計的前期測量，如在項目可行性的研究和解決方案設計等階段；所需的系數(shù)法，利用的系數(shù)法大都是適合進行初步設計及施工示意圖的設計。2.1.2負荷計算的公式要分別正確選擇主電源變壓器與工作站內專用電源變壓器的最大輸出電流容量，確定每一臺專用變壓器在各個輸出線側最大輸出可以保證持續(xù)穩(wěn)定運行的輸出電流。首先必須根據(jù)實際需求情況來準確計算各側的用電負荷，包括每個車站自動用電系統(tǒng)負荷(自動交換電和機動力用電負荷和列車照明負荷)、10kV用電負荷、35kV用電負荷和110kV側用電負荷。所以要采用公式2-1進行計算。(2-1)35kV側的總負荷為10kV側的總負荷為將以上數(shù)據(jù)代入式(2-1)可得式中各符號含義如表2-1所示：表2-1負荷計算公式中符號及其含義2.2電氣主接線設計電氣系統(tǒng)主體的接線系統(tǒng)既是整個火力發(fā)電廠、變電站以及電氣化系統(tǒng)工程設計的第一組成部分，更多地是要說說它是直接的會影響電氣系統(tǒng)使用性質的一個主體。電氣傳輸主動連接線就是由各種類型電氣傳輸裝置之間通過一條電氣連接線，按其實際使用以及功能的不同要求而直接組成一種可以接受和自動分配各種電能的傳輸電路，成為一種可以傳輸大功率電流、高功率電壓的傳輸網(wǎng)絡，故又被我們一般簡稱之為一次性連接線。由于本項目工程設計的每一個并網(wǎng)變電站都應該具有三個母線相應的并網(wǎng)電壓控制等級，因此在工程設計施工過程中首先我們應該將兩個變電母線分別進行劃開，考慮不同的變電出入口母線運行方向。論證了短路是否必須同時限制一個短路輸出電流，并且確定應該同時采取哪些限制措施，擬出幾個把三個短路電壓器的等級與一個變壓器相互連接組合起來的短路方案，對短路選擇時提出來的三種方案分別進行了科學技術和實用經(jīng)濟上的一個綜合考量評價比較，確定了最佳的短路主接線。2.2.1對電氣主接線的基本要求對這種電氣線路主接線技術提出了一個基本的技術要求，概括的說起來應該就是其可靠、靈活、以及費用經(jīng)濟等幾個基本方面。(一)可靠性安全、可靠是各類電氣設備主接線安全工作的首要技術目標，保證各類電氣設備供電的安全可靠性這也是我們實現(xiàn)各類電氣設備主接線安全工作最基本的工作技術原理要求。電氣設備主接線的安全可靠性要求并非絕對高。所以我們在進一步研究分析設計電氣火力主接線供電工程的安全可靠性時，要充分地地考慮到電氣火力發(fā)電廠與電力變電站之間的重要地位與相互作用、使用者的最大負載能力性質與其使用類別、設備的綜合生產(chǎn)力和制造過程技術水平和其設備運行管理實踐經(jīng)驗等許多重要因素影響它的因素。(二)靈活性電氣主機的接線位置相對于要求，應該是能夠合理地適應不同的運動狀態(tài)，并且能夠靈活地進行不同的運動方式之間的轉變。其包括以下的幾個方面：(1)操作的靈活性；(2)調度的靈活性；(3)擴建的靈活性。(三)經(jīng)濟性在設計主接線時，其中最重要的矛盾常常是發(fā)生于可靠度與經(jīng)濟性兩個方面。通常情況下在設計時應該能夠滿足其可靠性以及靈活度的前提下才能夠做到適宜并且是否經(jīng)濟有效。經(jīng)濟性主要是通過以下幾個方面來考慮：(1)為了節(jié)約一次性的投資。比如盡可能多地采用輕型的開關裝置等。(2)建筑的占地面積小。因為本變電站是占據(jù)了大片的農(nóng)田，所以應該盡量降低其用地。(3)對整體電能的直接損耗相對較小。而且家用電能的實際損耗主要來源是直接來自于電力變壓器，因此一定單位要認真研究做好對電力變壓器的設計選型和日常維護管理工作。另外，主機的連接線也應該要求得簡明清楚、運營和安裝維護方便、使得兩個設備間在進行電源切換時所必須需要的開關操作步驟較少，盡量避免直接使用電源隔離器或者其他開關元件來進行操作切換電源。2.2.2電氣主接線的基本原則電氣主接線的基本原理是以制訂設計任務書作為依據(jù)，以執(zhí)行國家社會經(jīng)濟發(fā)展和建設的戰(zhàn)略方針、政策、技術法律規(guī)定、標準等作為設計準則，結合建筑工程實際的情況，在充分保證其供電可靠、調度靈活、并且滿足各種施工技術需要的必然條件前提下，兼顧其運行、維修方便，盡可能的節(jié)約投資，就地取材，力爭其設備的元件及其設計技術的先進性與完善可信賴性，堅持可靠、先進、適應、經(jīng)濟、美觀等原則。(1)在6～10kV的出線配電裝置中，如果回路出現(xiàn)一個配電回路相對次數(shù)不可能少于五個或以上的配電回路時一般考慮選擇可以采用單線雙母線方式進行分段接線的一種方式，出線配電回路在6個或以上的配電回路時一般選擇可以采用單線雙母線方式進行回路分段方式接線，當回路發(fā)生配電短路時出線電流較大，回路相對次數(shù)較多，功率相對較大，出線所需時必需的是要同時攜帶無線電抗器時，可以優(yōu)先考慮選擇采用雙線單母線方式進行分段接線。(2)5～66kV的配電設備在該裝置中，當其輸入的出線回路總數(shù)已經(jīng)超過三個回路時，一般選擇單母線進行接線，但是當其輸入的回路總數(shù)為4-8回路時，一般選擇單母線進行分段接線，若其所連接的電源比較多，出線也比較多，負荷相對很大，也就是可以選擇雙母線進行接線。(3)在110～220kV中，當每個出線的回路次數(shù)不大于超過兩個回路時，采用單母線進行接線，出線的回路次數(shù)為3-4個，或者每個回路有三個母線進行分段接線，出線的回路在五個或以上時，一般選擇雙母線進行接線。(4)在車中使用SF6等各種性能可靠、檢修維護周期較長的自動斷路器一級或者使用更換快捷的自動手車式二級斷路器時，都幾乎可以不再需要增加任何旁路保護裝置。(5)變電站類型：110kV變電站。(6)主變壓器的臺數(shù)：鑒于近期及遠期規(guī)劃中的負荷容量，可以選擇兩臺同時使用有載調壓的變壓器。(7)電壓等級：110kV、35kV、10kV三個電壓等級。2.2.3待建變電站的主接線形式(一)110kV側方案(一)：采用單母線接線。鑒于考慮110kV側只設兩條母線供電，因此我們可以考慮采用單母線的方式進行接線。其優(yōu)點：接線簡潔清晰、裝置少、投入小、運營操作方便、且適合擴大。缺點是：(1)由于當母線或者是她的母線隔離開關被檢修或者電源系統(tǒng)發(fā)生了故障時，各個回路必須按照檢修和斷電器短路的要求來進行，以消除之前的整個工作時間內暫?；蛘呓K止正常工作，造成的經(jīng)濟損失非常嚴重。(2)當引出接線電路中斷路器被檢修后，此回路將停止供電。(3)調度不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側發(fā)生故障時，有較大的短路電流。示意圖如圖2-1所示。圖2-1110kV側單母線接線方案(二)：采用單母線分段接線。示意圖如圖2-2所示。圖2-2110kV側單母線分段接線它是一個具有兩回電源輸出線路，一、二回路旋轉輸出線路和兩臺自動變電器輸出線路的一個變電所，而且它們是適用于大中型的企業(yè)比較廣泛。優(yōu)點：(1)連接線路簡單明了、設施數(shù)量少、運行方便、占據(jù)空間小、和方便擴大及采用一套配電設備。(2)當一段母線發(fā)生故障時，不會使重要負荷斷電，從而可保證正常母線不間斷的供電。方案(三)：雙母線接線。優(yōu)點：(1)為了有效保證系統(tǒng)供電可靠，通過兩組線與母線之間的一個隔離中斷開關可以進行手動倒換法的運算，可以由一組線與母線互相進行檢修而不至于一組線與母線之間發(fā)生一個供電回路故障或隔離中斷，一組在兩個母線之間發(fā)生供電故障后盡可能地恢復正常進行供電，檢修切斷任何另一組線與母線之間的一個隔離中斷開關時僅僅無需手動暫停該一個供電回路。(2)擴建方便，可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平飽分配，不會直接引起原來回路的中斷或者停電，以至于連接不同母線路段，不會因為如單一的母線路段分別造成交叉和跨越。(3)為了更加便于二次測量，當個別的一組回路母線有必要時單獨對其回路進行一次測量安裝試驗，也就是可以把該組的架路母線拆卸或重新連接安裝到另外一組回路母線上。缺點：(1)在隔離回路中需要增加一組隔離母線和各個隔離回路時都可能需要分別增加一組位于母線的一個隔離回路開關，投資大。(2)當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器容易誤操作，為了避兔隔離開關誤操作需在隔離開關和斷路之間裝設連鎖裝置。對于110kV側來說，因為它要供給較多的一類、二類負荷、因此其要求有較高的可靠性。對比以上三種短路解決辦法方案，單交流母線連接式短路供電的系統(tǒng)可靠性、靈活性程度最低，不能完全滿足交流變電所母線供電保證系統(tǒng)設備可靠性的基本條件;雙交流母線短路接線方式供電的系統(tǒng)可靠性高，但是在日常檢修交流斷路器設備時會因為母線停電而直接導致母線斷路，并且雙交流母線的短路接線過程工作繁瑣，使用的接線設備也是數(shù)量多、投入大和費用較大；方案采用單線雙回交流母線式的的分段交流電氣短路接線解決方式，即可將I、II兩種類似于交流輸出負荷的雙回交流電源以母線不同的方式放置在兩個分段交流母線上，當其中一段交流母線電機發(fā)生交流故障時，由另一段交流母線為其電機提供交流電源，從而既能有效保證交流變電站母線供電的系統(tǒng)可靠性又同時能有效保證110kv小型交流電壓變電站的兩回交流輸出電源線，方案(二)更加可靠且靈活。故經(jīng)過綜合考慮采用方案(二)。(二)35kV側方案(一)：采用單母線接線。示意圖如圖2-3所示。優(yōu)點：接線簡潔清晰、裝置少、投入小、運營操作方便、且適合擴大。缺點：(1)可靠性、靈活性差。(2)當母線或者是母線之間的隔離器和電源開關出現(xiàn)故障或被檢修時，各個回路必須在被檢修或者故障完全消除前的整個時間內暫停工作。(3)出線開關檢修時該回路停止工作。(4)在進行任一個輸入出線開關的檢修過程中，此回路應暫時停止。(5)當輸入的出線是一個雙回路，會導致架空輸入的出線相互交叉而橫向跨越。示意圖如圖2-3所示。圖2-335kV側單母線接線方案(二)：單母線分段。示意圖如圖2-4所示。圖2-435kV側單母線分段接線優(yōu)點：(1)當一條母線出現(xiàn)故障時，僅由于故障的母線已經(jīng)停止了供電，非故障的母線仍然能夠繼續(xù)運行，縮小對母線的故障所造成的影響。(2)針對需要雙回路電纜線路連續(xù)供電的重要線路用戶，可將不同雙回路電纜連接于不同母機的線段上，保證對重要線路用戶的連續(xù)供電。缺點：所以當一段供電母線系統(tǒng)發(fā)生供電故障或被停止檢修時，必須立即切斷在該段上的全部一個供電回路電源及其它引出的電線，這樣不僅可以大大減少系統(tǒng)的正常供電量，并且這樣可以有效使得由該供電回路進行供電的電器設備和其他用戶不能同時進行正常停電。方案(三)：采用單母線分段帶旁路接線。優(yōu)點：(1)可靠性、靈活性高。(2)在進行檢修的線路中斷路器仍然可向此線路提供電源。缺點：投資大，經(jīng)濟性差。單分段母線回電接線的穩(wěn)定可靠性相對較低，當主機發(fā)生分段母線供電故障時，各個母線輸入接收站的回電主機必須全部自動暫停，不能完全滿足由于I、II和這兩種不同類型帶有高負荷的母線供電系統(tǒng)特點，故不可能予以充分采納；將I、II和這兩種不同類型帶有高負荷的雙回路式電源以母線不同的方式放置在一條分段回電母線上，當其中一段回電母線主機發(fā)生供電故障時，由另一段回電母線為其主機提供直流電源，從而盡量做到可以完全保證分段母線運行供電的穩(wěn)定可靠性；雖然這種類型帶有兩個旁路器和斷路器的單回電母線采用分段方式接線也盡管已經(jīng)能夠完全可以滿足要求，但其費用投入大、經(jīng)濟小和性能差，故我們采取了以下幾種解決辦法方案(二)。(三)10kV側方案(一)：采用單母線接線。其接線示意圖與35kV單母線類似，在此不做贅述。優(yōu)點：接線簡潔清晰、裝置少、投入小、運營操作方便、且適合擴大。缺點：可靠性、靈活度較低，當母線發(fā)生故障時，各個輸入線必須完全停電。方案(二)：采用單母線式的分段連接線。其接線示意圖與35kV單母線分段類似，在此不做贅述。優(yōu)點：(1)當一條母線出現(xiàn)故障時，僅由于故障的母線已經(jīng)停止了供電，非故障的母線仍然能夠繼續(xù)運行，縮小對母線的故障所造成的影響。(2)針對需要雙回路電纜線路連續(xù)供電的重要線路用戶，可將不同雙回路電纜連接于不同母機的線段上，保證對重要線路用戶的連續(xù)供電。缺點：(1)如果當一段供電母線系統(tǒng)發(fā)生電路故障或需要進行異常檢修時，必須立即切斷在該段上的所有直流電源及其它引出的電線，這樣一來可以大大減少系統(tǒng)的直流供電量，并且這樣可以有效使得為該供電回路系統(tǒng)提供直流供電的相關設備和系統(tǒng)用戶不能隨時停電。(2)在進行任一個輸入出線開關的檢修過程中，此回路必須暫停工作。(3)如果當輸入機的出線是一條雙路，會導致架空線的輸入機與出線之間的交叉而跨越。方案(三)：采用雙母線分段接線。其接線示意圖如圖2-5所示。10kV輕型母線分段采用雙母式導線進行分段方式接線，為了同時限制輸入發(fā)電廠內部短路的限制電流，母線進行分段時在斷路器上采用串接所有輸入母線的內部電抗器，電纜上的輸入線和出線上則采用串接所有輸入線路的外部電抗器，分別接線是一種用于同時限制輸入發(fā)電廠內部短路故障和限制輸入電纜出線外部故障時的母線短路限制電流，以便于用戶選用輕型分段斷路器。雙母線進行分段連接斷路器把沒有工作線的母線進行劃分后形成一個I段II段，每段沒有工作線的母線都可以是直接利用各自的母連接將斷路器和一個備用工作母線直接進行互相連接，電源箱的所有輸入工作線和輸送出線通過回路均勻地排列分布在一到兩段工作線的母線上。雙母線式分段供電母線通常主要用途是用于對兩個出入口母線及各回路使用次數(shù)較大的大型電力系統(tǒng)。優(yōu)點：當所以當一個工作母線出現(xiàn)故障時，雙母分段接線具有一定程度上的功能，因為它會使用戶在某些地方發(fā)生暫?；蛘呔o急情況下停電，可以降低用戶的停電量，并且在任意時候均為備用母線，具有較高的可靠性和使用靈活性。缺點：(1)使用的電氣設備種類比較多，投資相對比較大，操作步驟復雜，易出現(xiàn)誤操作。(2)當任一輸入的出線斷路器正常進行檢修時，該回路仍可能需要停電或短時間內中斷。(3)對于雙母線的使用分段隔離接線結構相對于雙線單母線的使用隔離分段接線而言，它不僅增加了兩臺隔離斷路器，且其使用隔離接線開關的元件數(shù)量相對較大，同時也大大減少了與雙母線的運行距離和接線長度，結構復雜，投資量和成本相對增大。圖2-510kV側雙母線分段接線單回路母線電源接線的工作可靠性低，當各個電源母線全部發(fā)生回路故障時，各個線的輸入線和出線必須全部暫時禁止停電，不能完全滿足對將I、II分為兩種不同類型大中小負荷的采用供電回路特點設計要求，故甲方不予充分采納；將I、II分為兩種不同類型的大負荷的采用雙回路不同電源的接線不同的位置放在一個分段電源母線上，當其中一段電源母線全部發(fā)生回路故障時，由另一段電源母線為其回路供電，從而盡量多地保證了回路供電的工作可靠性，但一般特別適用于10kV或者6回路及以上的電力設備中；而雙母路接線的這種分段式電源接線通常主要是特別的為適合在輸入出線時的回路供電次數(shù)相對較多的小型家庭或者大型民用電力系統(tǒng)中，且其供電可靠性與操作靈活度都比較高，并且鑒于到遠期的技術發(fā)展，可能還有機會因為這種技術原因而盡量增加了輸入出線時的回路。故采用方案(三)。2.3主變壓器選擇主變壓器是一種用來給電力系統(tǒng)或者用戶傳遞功率的裝置，主變方式的選定對于我們整個變電站在設計上都具有很大的意義和作用。主變在選定時，應該是依靠負載側所需的容量大小而定。在選定了一個變壓器的類別后還要對其進行一次校驗。(1)110kV及以上具有交流工作電壓的直流移動變壓器繼電繞組一般采用為舊的YN型連接；35kV的以下交流移動變壓器繼電繞組一般采用舊的YN或D的類型進行連接，采用新的YN型連接其中的線性點一般由一個消弧繼電線圈用來進行自動接地，但在進行選擇時我們應應當充分考慮接受到當?shù)毓╇姷陌踩煽啃约捌湟?、故障時的瞬態(tài)工作電壓、短暫時的瞬態(tài)工作電流對于當?shù)仉姎庠O備的直接影響、對于無線通信的直接影響以及當?shù)乩^電保護電氣設備繼電技術的基本要求以及當?shù)氐膶嶋H繼電運行管理情況和應用經(jīng)驗；10kV交流單相接地發(fā)生故障是在電容接地電流較低時，為了有效率地防止交流諧振、間歇性交流電弧單相接地和超過電壓等多種因素對電子設備電路造成的直接損害，也就是我們通?？梢钥紤]選擇高交流電阻率的單相接地。(2)本電站具有110kV/35kV/10kV三個等級，其主變壓器宜采用三相三繞組的變壓器。2.3.1主變壓器臺數(shù)的選擇(一)主變臺數(shù)的考慮原則(1)針對于大多數(shù)城市和農(nóng)村郊區(qū)的一次交流逆變，在中、低壓的兩側電流組合難以構成一個快速循環(huán)供電網(wǎng)絡的實際情況下，建議每個逆流器變電站至少配備一至兩臺國際主流的交換機。(2)對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電站，在設計時可裝設三臺主變壓器，以提高供電可靠性。(3)鑒于考慮布置及引線的方便，聯(lián)絡式變壓器在工作臺上的設置一般僅限于設置一臺，最多不應該有兩臺。(二)主變臺數(shù)的確定為了有效確保電站供電的安全可靠性，避免某一或多臺主電源變壓器在途中發(fā)生重大故障或者在日常檢修工作過程中嚴重影響其正常供電，變電站中一般至少需要同時裝設一至兩臺主電源變壓器。當一臺變電站同時裝設三臺及三臺以上時，變電站的設備運行性和可靠性雖然會有所改善，但由于其內部接線供電網(wǎng)絡比較復雜，且電站建設工程投資也隨之有所增大，同時也嚴重增大了其建設占用的占地面積和管線配電配套設施及其主要用電設備維修安全保護管理工作的復雜度，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化?？紤]到兩臺主變壓器同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器能夠同時承擔70%的負荷，從而保障了整個全變電所的正常工作。鑒于考慮到本次改擴建的變電站是一重要的地區(qū)性變電站，與當?shù)赜秒娪兄浅＞o密的聯(lián)系。故選擇兩臺主變壓器，并列工作且其容量均相等。2.3.2主變壓器容量的選擇(一)主變容量的考慮原則(1)主要應變負荷容量的類型選擇方法應當主要是通過結合該負荷國家和國際地區(qū)的應變負荷能力要求，并且在該負荷國家和國際地區(qū)未來幾年長期的經(jīng)濟前瞻性和持續(xù)發(fā)展中經(jīng)過綜合總體考慮而決定選用一種主要應變容量類型。一般方法是按照從水力變電所開始建成后5～10年的長期規(guī)劃使用負荷情況進行綜合選擇，并適當綜合考慮至少還需要到遠期10～20年的長期規(guī)劃使用負荷。對城郊區(qū)的變電所，主線路變壓器的供電容量控制要求一般應與市區(qū)城市規(guī)劃相適應協(xié)調。(2)根據(jù)變電站帶負荷性質和電網(wǎng)結構來確定主變容量，對有重要負荷的變電站應考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電站，當一臺主變停運時，其余主變壓器應能保證承擔全部負荷的70％～80％。(3)我們應該通過綜合地考慮各種變壓器的電源相數(shù)、繞組次序和結構，根據(jù)各種接線方式來選擇不同的形式和繞組。依據(jù)變電站所在郊區(qū)的實際使用情況，變電站在各種不同功率的電力設備和負荷中都具有大量的一、二型負荷，基于對變電站的經(jīng)濟狀況、占地面積和變電站所在地點以及其位于各種功率負荷中心等諸多影響因素的綜合分析考慮，應該分別選用兩臺主要變壓器。有以上原則可知，此變電所單臺主變容量：所以應選兩臺容量為63MVA的主變壓器。2.3.3主變壓器型式的選擇(1)變壓器相數(shù)的確定。容量為300MW及以下機組單元連接的主變壓器和330kV及其以下的電力系統(tǒng)中，一般都應采用三相變壓器。因為單臺變壓器組占地多、相對投資大、運行損耗也大，同時配電裝置復雜，維修工作量大，故本變電站選用三相變壓器。(2)變壓器繞組數(shù)量的選擇。電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結構分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。本站經(jīng)110kV降壓為35kV和10kV兩個電壓等級，多采用三繞組變壓器。參考《電力工程電氣設計手冊》和相應的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電站中，如果內部經(jīng)由主交流變壓器各兩個繞組的供電功率分別容量達到了所應當?shù)脑谥鞲邏簜葍炔恐鹘涣髯儔浩骺偛康墓╇娯摵扇萘康?5%和以上，或者在主低壓側盡管內部無供電負荷，但在電力變電站內部仍然具有一定的供電需要的在裝設無功功率電流補償器的裝置時，主高壓變宜器應選擇的是采用三繞組的主變壓器。變壓器各側的功率與該主變容量的比值：高壓側：73.24×0.8/63=0.93＞0.15中壓側：41.34×0.8/63=0.52＞0.15低壓側：31.89×0.8/63=0.40＞0.15由以上計算數(shù)據(jù)及結合本次設計110kV變電站的具體實際情況，應選擇三繞組變壓器。(3)繞組連接方式的選擇。在大型火力發(fā)電廠和火力變配電站中，一般來說需要充分綜合考慮到供電系統(tǒng)或者特別是發(fā)電機組之間的接線同步式和并列供電性能基本要求以及如何限制三次供電諧波對火力供電系統(tǒng)功率的直接影響等多種考慮因素，主要的變壓器接線的各種組別一般都一定是優(yōu)先選擇了YNd11接線。參考《電力工程電氣設計手冊》及其他相應的技術規(guī)程文件明確指出：每個直流變壓器與交流繞組之間的電流連接點和電流轉換方式等都應當和系統(tǒng)的交流電壓相同，否則就規(guī)定不得實現(xiàn)并列并行運轉。電力系統(tǒng)中各種類型變壓器三相連接繞組所有的需要連接采用的三相諧波連接接地方式主要包括有常見的星形(Y)和線狀三角形(△)兩種，而且它的要求是想能夠保證徹底減少和有效消除三次三相諧波對輸出電流的不良影響，必須保證使用的是所有一個三相繞組都必須是△型的，我國110kV及以上的低電壓，變壓器的三相連接繞組都主要是通過采用YN型來進行三相連接，中性點直接進行接地；對于35kV側則是采用Y進行連接，其中的特性點大部分通過采用消弧式或線圈式來進行三相接地；而10kV側電力系統(tǒng)的每個中性點不需要進行三相接地，多數(shù)都是采用△型進行連接。故該變電站的主變器在供電系統(tǒng)中所采用的繞組相互聯(lián)系的連接形式為：YN/Y/△。(4)調壓方式的確定在《電力工程電氣設計手冊》及其其他相應的技術規(guī)程中明確特別提到：對于電力變壓器的各側穩(wěn)壓電阻阻值的選取必須從慮到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、潮流方向、無功分配、繼電保護、短路電流、系統(tǒng)內的調壓手段和并列運行等方面進行綜合考慮，并應以對工程起決定作用的因素來確定。關于激磁調壓的工作方式，包括外部無負載激磁自動調壓和內部有載激磁調壓兩種，其中的調壓時間幅度頻率范圍分別可以控制在10%(±2×2.5%)以內和30%。220kV及以上的有載升降壓直流變壓器只是在實際電網(wǎng)系統(tǒng)中的一個輸出直流電壓電平變化不大時才可能會開始采用這種有載直流調壓。110kV以下的直流變壓器類型應該必須是至少一級或更多較低電壓的直流變壓器，并且應該采用低壓有載方式調壓，因為該調壓方式很容易達到保證穩(wěn)定的輸出電壓?？梢杂行p小有源電壓的頻率波動。近年來隨著當前我國對交流電壓系統(tǒng)質量技術要求的進一步提高和對大型有載變頻調壓交流變壓器使用質量的進一步提高，作為一個大型城市的電力變電站通常也每年都會大量選用這種有載交流調壓的供電方式。所以此次該變電站的主變宜采用有載調壓的方式。(5)容量比的選擇變壓器的繞組容量有：100/100/100、100/100/50、100/50/50等幾種。110kV變壓器的總容量并不大，而且它的繞組容量對于造價影響不大，所以宜采用100/100/100的容量比。綜上所述，可選擇型號為SSZ9-63000/110的變壓器。其參數(shù)如表2-2所示：表2-2主變壓器參數(shù)2.4短路電流電氣設備內部每當沒有任何電流使其流經(jīng)時將對其內部產(chǎn)生電阻損耗，例如，載體電流驅動導體電阻損耗，載體電流驅動導體周圍的一些金屬元件在交變電的磁場中使其處于一定磁性狀態(tài)遷移的磁滯和渦流損耗，絕緣材料內部的絕緣介質電阻損耗等，這些電阻損耗有時都會直接轉變成因為電流能夠為其提供新的熱量而用以促進新的電氣設備內部溫度不斷上漲。長期電源持續(xù)不斷發(fā)熱，是由正常的熱源電流過大引起而正常產(chǎn)生的;短時持續(xù)發(fā)熱，是由于電路故障時電源短路器的電流過大引起。2.4.1短路電流產(chǎn)生的原因電力系統(tǒng)需要正常不斷地為用電量大的負荷提供供電，以保證企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營及居民日常生活。但是因為各種原因，也難免會在系統(tǒng)中出現(xiàn)一些故障，而致使整個系統(tǒng)在正常工作時遭到了破環(huán)。在該系統(tǒng)中，最為普遍的故障便是短路。短路即指不同的電位的導電部分之間的低阻型短接。造成短路的主要原因，它通常是一個用于電氣控制裝置的一個載流件上部分對于絕緣層的破壞。這種絕緣損壞很重要有可能就是因為某些設備長期不能停止正常運行，絕緣自然發(fā)生老化或因為某些設備本身的絕緣材料不完全足夠合格，絕緣外殼強度異常不足而被正常的超過電壓所直接擊穿，或者因為某些設備的電路絕緣正常而被一個個超過電壓所直接擊穿，或者說就是因為某些設備的一個絕緣外殼受到了某種外力的嚴重損傷所擊穿導致的而造成的絕緣短路。工作人員因未遵循安全性的運行系統(tǒng)操作規(guī)程而直接導致電機發(fā)生錯誤操作，或者是過錯把一個比較低電壓的控制裝置電源接入一個較高工作電壓的電源控制電路中，也很一定有幾率可能會直接導致電源短路。短路后，短路時的最大電流限度要遠遠大于超出正常時的額定電流；在大型直流電力系統(tǒng)中，短路時的最大電流最高限度可以能到達幾萬甚至幾十萬安。如此巨大的交流短路輸出電流也將會直接給工業(yè)供電控制系統(tǒng)安全帶來極大的安全威脅。2.4.2短路電流的計算目的由上可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確地選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計算短路電流。在火力發(fā)電廠及變電站的建造與設計中，短路損失的計算也是其中的重點。它們所計算出來的目標主要包括以下幾個部分：(1)在設計選用各種電氣短路主機的接線時，為了準確能夠比較各類短路接線器的設計方案，或者為了能夠確定特殊應用情況下的某一個短路接線，以及對于接線采取一些限制特定短路接線電流的限制措施等，都可能需要對其接線進行必須的限制短路接線電流長度測量和功率計算；(2)在設計選用一種新型電氣設備時，為了有效地能夠保證該電氣設備在正常的工作運行及其在發(fā)生電氣故障的各種情況下均有性能安全、可靠地進行生產(chǎn)和正常工作，同時又為了有利于有效節(jié)約生產(chǎn)成本，這就必然需要對其性能進行全面的電流短路率和電流數(shù)值測量和功率計算；(3)在設備進行屋外高型燃氣配電器安全接入控制裝置的電路設計調試工作時，需按照引腳短路校驗情況分別進行短路校驗確定軟引腳的短路相間及其與相對連接地點的安全連接距離；(4)當要正確地選擇各種繼電保護模式和對其進行整定電流的計算時，必須要以各種模式下短路時產(chǎn)生的長度和短路電流作為主要的依據(jù)；(5)對于接地器裝置的設計，也需要用到短路電流。2.4.3短路電流計算條件(一)基本假設(1)正常運行工作時，三相電動機系統(tǒng)對稱地運行；(2)所有交流電源之間的電動勢相位、相角相等；(3)由于移動電力系統(tǒng)設備中的所有額定供電電路元件都必須是在額定的過載負荷下進行工作，且各個額定供電電路元件之間的負載磁路并沒有完全達到一定的電流飽和，也就是說那些帶有電磁鐵芯的動力電氣設備的負載電磁阻抗強度數(shù)值一般不會因為負載電流的變化大小而因此發(fā)生太大改變；(4)當短路事件發(fā)生于以短路時產(chǎn)生的電流極限為最高值的瞬間；(5)在電路選擇時不需要特別考慮短路變壓器兩個短路接觸點的短路電弧電壓阻抗及短路變壓器勵磁器的電流；(6)除了在外部短路穩(wěn)壓電流表中衰減的時間常數(shù)及在內部低壓整流網(wǎng)絡中可能發(fā)生的外部短路穩(wěn)壓電流外，元件的內部短路整流電阻全部可以忽略；(7)系統(tǒng)短路時是金屬性短路；(8)輸電線路的電容忽略不計。(二)一般規(guī)定(1)為了準確驗算通用半導體和家用電器的電流驅動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電流開斷時和電流短路使用時可能產(chǎn)生的電流短路開斷電流，應當按照本研究項目的機電工程設計技術方案要求中的電流容量要求進行綜合計算，并通過綜合分析考慮未來和前期的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃；(2)對于3～35kV級電網(wǎng)中短路電流的計算，可以認為110kV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大，只要計算35kV及以下網(wǎng)絡元件的阻抗；(3)對于在半導體和家用電器的正常運行中它具有控制動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及保證電器的穩(wěn)定啟動暫停和自動切斷工作電流，一般來說是按照三相短路方式進行電流驗算。2.4.4短路電流的計算步驟及結果(一)計算步驟所選出的SSZ9-63000/100型變壓器參數(shù)。則：取基準容量為：SB=100MVA，基準電壓為UB=Uav依據(jù)公式2-2和2-3(2-2)(2-3)各側平均額定電壓分別為10.5kV37kV115kV變壓器各側阻抗標幺值為由系統(tǒng)接線圖及短路電流計算數(shù)據(jù)，可得短路電流的計算系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡如圖2-6所示，因為兩臺變壓器型號相同，各側的阻抗標幺值也相同，可以對變壓器各側阻抗進行相應化簡，進而對等值電抗圖進行相應的化簡，得到如圖2-7所示的等值電路圖。圖2-6系統(tǒng)等值電抗圖圖2-7系統(tǒng)化簡圖化簡后，圖中阻抗的標幺值如下所示：(1)35kV側短路時，f3處短路，等值電路圖如圖2-8所示：圖2-835kV側短路系統(tǒng)等值電抗圖短路電流基準值：短路電流標幺值：短路電流有名值：沖擊電流：短路容量：電流最大有效值：(2)10kV側短路時，f2短路，等值電路圖如圖2-9所示：圖2-910kV側短路系統(tǒng)等值電抗圖短路電流基準值：短路電流標幺值：短路電流有名值：沖擊電流：短路容量：電流最大有效值：(3)110kV側短路時，f1短路，等值電路圖如圖2-10所示：圖2-10110kV側短路系統(tǒng)等值電抗圖短路電流基準值：短路電流標幺值：短路電流有名值：沖擊電流：短路容量：電流最大有效值：(二)計算結果由上述計算步驟得出的數(shù)據(jù)可得短路電流計算結果如表2-3所示：表2-3短路計算結果2.5電氣設備選擇2.5.1電氣設備的選擇原則電氣裝置中的電氣設備和載流導體，在正常運行和短路狀態(tài)時，都必須安全可靠地運行，因此必須正確地選擇電氣設備和載流導體才能保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟性。各種電氣設備選擇的基本要求是：先按正常工作條件選擇設備，然后按短路條件校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。電氣設備與電力載流控制半導體的工程設計，必須能夠嚴格執(zhí)行與相關國家政策相關的產(chǎn)業(yè)技術性和經(jīng)濟扶持政策，并且首先應該做到能夠努力做到設計技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便及為今后的電站擴建工程設計留下一定的改進空間和發(fā)展余地。電氣設備選擇的一般要求包括：(1)本產(chǎn)品投入應用時能夠充分滿足正常設備工作、檢修、短路及超高壓和過電壓等應用條件下的基本性能穩(wěn)定要求，并充分準確考慮到未來市場遠景和企業(yè)發(fā)展中的需要；(2)應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；(3)應力求技術先進和經(jīng)濟合理；(4)選擇導體時應盡量減少品種；(5)改擴建項目時應盡可能地使新舊家電的型號相同；(6)所有選用的新材料產(chǎn)品，均應提供可靠的測量和試驗資料，并經(jīng)正式認證為合格；(7)按照驅動電機的最大短路電流情況和工作條件進行校驗保證電機的熱穩(wěn)定與電機傳動穩(wěn)定；(8)驗算導體和110kV以下電纜短路熱穩(wěn)定時，所有的計算時間，一般采用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間；而驅動繼電器的自動計算開閘時間通常主要是通過采用后備自動保護的連續(xù)動作來使時間不斷增大來達到與其時間相應的驅動斷路器完全自動分開開閘計算時間；驅動斷路器完全自動分開開閘計算時間由驅動斷路器的固有完全分閘和驅動電弧體的火焰連續(xù)燃燒所結合組成。2.5.2斷路器的選擇高壓斷路器通常是高壓變電站中重要的一種專用電氣設備之一，它本身就是具有完善的自動滅弧故障保護控制性能，正常運行工作時在運行時，用來停止接通和切斷停止任何開斷供電負荷的故障電流，在整個高壓變電站的所有電氣系統(tǒng)主線和接線中，還有它可以同時擔任著任何改變電氣主接線線路運行穩(wěn)定方式的正常工作保護任務，故障時，斷路器通?？梢圆捎眠^流繼電保護器的方式與其短路配合正常工作，斷開過流短路故障電流，切除短路故障供電線路，保證了非短路故障的供電線路的正常工作供電和電氣系統(tǒng)正常運行穩(wěn)定。(1)斷路器的種類選擇按照滅弧介質的不同，變壓器可分為油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器。根據(jù)結構特點，技術性能特點，運行維護特點，等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，維護過程工作量較少，可靠性也相對更好，滅弧保護性能也更高，目前已經(jīng)基本得到了普遍的應用推廣，因此目前本站110kV采用了SF6斷路器，35kV和10kV同樣都采用了全真空高壓斷路器。(2)斷路器選擇的一般條件斷路器選擇除了按照電氣設備選擇的一般條件進行選擇，還應進行額定開斷電流的選擇。(3)額定開斷能力的選擇考慮到實際情況，為使變壓器安全可靠地開斷短路電流，應滿足以下條件：(2-4)式中：Ibr—電源斷路器的額定電流開斷輸出電流，kA；I"—次暫態(tài)短路電流有效值，kA。(一)110kV側斷路器的選擇變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：開斷電流選擇：在本設計方案中110kV側高壓交流斷路器主要設計采用的是SF6高壓交流斷路器，因為與其他多種傳統(tǒng)高壓斷路器方案相比，SF6高壓交流斷路器更加可靠具有安全可靠，開斷性能好，結構簡單，尺寸小，質量輕，操作噪音小，檢修維護方便等優(yōu)點，已在電力系統(tǒng)的各電壓等級得到廣泛的應用。比較各種110kVSF6高壓斷路器選擇應采用LW6-110型號的斷路器。其參數(shù)如表2-4所示：表2-4LW6-110型號的斷路器參數(shù)熱穩(wěn)定校驗：取后備保護時間為2.5s，電弧持續(xù)時間取0.04s，熱穩(wěn)定時間為：因此不需要計入短路電流的非周期分量，短路電流熱效應：因為滿足熱穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定校驗，因此所選斷路器合適。(二)35kV側斷路器選擇變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：開斷電流選擇：本設計中35kV側采用真空斷路器，比較各種35kV真空斷路器，最后選擇ZN-35系列戶外高空真空斷路器，其參數(shù)如表2-5所示。這種斷路器主要用于戶外35kV輸變電系統(tǒng)的控制保護，也可適用于城、鄉(xiāng)電網(wǎng)絡及工礦企業(yè)的正常操作與短路保護。表2-5ZN-35型號的斷路器參數(shù)熱穩(wěn)定校驗：取后備保護時間3.5s，電弧持續(xù)時間取0.04s，熱穩(wěn)定時間為：因此不需要計入短路電流的非周期分量，短路電流熱效應：因為滿足熱穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定校驗，因此所選斷路器合適。(三)10kV側斷路器選擇變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：開斷電流選擇：本次設計中10kV側選擇真空斷路器，型號為ZN-10，其參數(shù)如表2-6所示：表2-6ZN-10型號的斷路器參數(shù)熱穩(wěn)定校驗：同理，電弧的持續(xù)時間可以采用0.04s，熱穩(wěn)定時間為：因此不需要計入短路電流的非周期分量。短路電流熱效應：因為滿足熱穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定校驗，因此所選斷路器合適。2.5.3隔離開關的選擇隔離開關是高壓開關設備的一種，用于保證了線路或設備檢修時形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，也可以接通或者斷開很小的電流。由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關時，必須遵守倒閘操作順序。(一)選擇隔離開關時應滿足以下基本要求：(1)電線隔離隔斷開關在電線分開后面還應該看到具有明顯的電線斷開點，易于準確辨認供電設備與有線電網(wǎng)之間連接是否被電線隔開；(2)隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全；(3)隔離開關應具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度；(4)隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓；(5)板式隔離驅動開關的主要特點之一是整體結構簡單，動作穩(wěn)定需要可靠；(6)帶有接地刀閘的隔離開關，必須裝設連鎖機構，以便于保證隔離開關的正常運行。隔離開關的類型應該是根據(jù)各種配電設備的布置功能特點及對其使用需求等多種影響因素，進行一次綜合技術和經(jīng)濟分析后再確定，其中所選用的具體方式與斷路器類型相同。(二)隔離開關的配置：(1)在斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側隔離；(2)安裝在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關；(3)裝設在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設1～2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側的隔離開關和線路的隔離開關，宜裝設接地刀鬧。應盡量選用一側或兩側帶接地刀閘的隔離開關；(4)采用中性點直接接地的普通型電力變壓器一般都要采用隔離電源開關進行接地；(5)隔離斷路器裝設當饋入輸電線的那個用戶側已經(jīng)被裝設有了隔離電源時，斷路器就可能會自動通往其他用戶的那-側，可以不根據(jù)需要直接裝設任何一個隔離電源啟動器的開關，但如果這個隔離啟動開關費用不大，為了能夠避免在這種雷電中所可能產(chǎn)生的超高的通過電壓，也就是可以直接進行隔離裝設。(三)隔離開關選擇的一般條件：隔離開關選擇應按電氣設備選擇的一般條件進行選擇。(四)110kV側隔離開關變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：經(jīng)過各種型號開關的比對決定采用GW4-110高壓交流隔離開關，其基本參數(shù)如表2-7所示：表2-7GW4-110隔離開關參數(shù)熱穩(wěn)定校驗：取后備保護時間為3.5s，熱穩(wěn)定時間為：因此不需要計入短路電流的非周期分量，短路電流熱效應：因為滿足熱穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定校驗，因此所選斷路器合適。(五)35kV側隔離開關變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：各種類型的比較決定了采用GW4-35高壓隔離開關。其相關參數(shù)如表2-8所示：表2-8GW4-35高壓隔離開關參數(shù)熱穩(wěn)定校驗：取后備保護時間2.5s，熱穩(wěn)定時間為：因此不需要計入短路電流的非周期分量。短路電流熱效應：因為滿足熱穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定性。(六)10kV側隔離開關變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：經(jīng)過各種型號的比較決定采用GN10-10T高壓隔離開關。其參數(shù)如表2-9所示：表2-9GN10-10T隔離開關參數(shù)熱穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定時間為：因此不需要計入短路電流的非周期分量。短路電流熱效應：因為滿足熱穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定性。2.5.4電壓互感器的選擇(一)型式選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電壓互感器絕緣結構和安裝方式，一般3～20kV戶內配電裝置多用油浸式或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器；35kV配電裝置選用電磁式電壓互感器；110kV及其以上的配電裝置中盡可能地選用電容式電壓互感器。(1)在6～35kV屋內的屋外配電裝置中，一般都會選擇高壓油浸式或者高壓澆注型的串級電壓器；110～220kV的屋內配電裝置尤其只要是在配電母線上直接安裝的或者電壓電流互感器，通常都會考慮選擇串聯(lián)分級式電磁式的或者電壓電流互感器；所以現(xiàn)在當配電容量大小及其準確度和等級都沒有能夠完全達到設計要求時，通常大部分在配電輸入的母線上配電都會選擇采用串級電容式或者電壓電流互感器。(2)三相式有源電壓電流互感器雖然前期投資相對較為節(jié)省，但僅20kV以下才完全可以直接生產(chǎn)三相式。三相五柱式線路電壓接地互感器廣泛應用于3～15kV的接地系統(tǒng)，而對三相端的三柱式線路電壓接地互感器，為了有效避免在接地電網(wǎng)中每進行一次單相接地時，由于單相零序磁通的接地電流波動過大，致使單相接地時的電路電壓過大，若電壓互感器一次側三相端的中性點沒有被接地允許同時進行單相接地，不利于能夠準確地進行測量電網(wǎng)相應的接地電壓，故很少在接地電路中廣泛采用。(3)三相式電壓互感器，當二次側負荷不對稱時，特別是在單相接地時，三相磁路不對稱，將增大誤差。故用于接人精度要求較高的計費電能表時，不宜采用三相式電壓互感器，可采用三個單相電壓互感器組或兩個單相電壓互感器接成不完全三角形。(二)接線方式選擇電壓互感器一次繞組額定電壓U1N，應根據(jù)互感器的接線方式來確定其相電壓或相間電壓。電壓互感器的接線方式很多，常用有以下幾種：(1)一臺單相電壓互感器，當用于110kV及以上中性點接地系統(tǒng)時，可測量某一相對地電壓；當用于35kV及以下中性點不接地系統(tǒng)時，只能測量相間電壓，不能測量相對地電壓。(2)三臺單相三繞組電壓互感器YN，yn，d11接線，或YN，y，d11接線(二次側星形繞組中性點不直接接地，而采用b相接地)，廣泛應用于各電壓級系統(tǒng)，而3～15kV電壓級廣泛采用三相式電壓互感器。其二次繞組用于測量相間電壓或相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入中性點不接地電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視儀表、繼電器使用或供中性點直接接地系統(tǒng)的接地保護用。電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。顯然，單個單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為100/√3V；電壓互感器開口三角形的輔助繞組電壓用于35kV及以下中性點不接地系統(tǒng)的電壓為100/3V，而用于110kV及以上的中性點接統(tǒng)的為100V。(三)按額定電壓選擇為保證測量的準確性，電壓互感器一次額定電壓在所安裝電網(wǎng)額定電壓90%～110%之間。PT二次額定電壓應滿足測量、繼電保護和自動裝置的要求。通常，一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時，二次繞組額定電壓應選為100/1.732V。當電網(wǎng)為中性點直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助副繞組額定電壓選為100/1.732V；當電網(wǎng)為中性點非直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助副繞組額定電壓選為100/3V。(四)按容量和準確度級選擇PT按容量和準確度級選擇與CT相似，要求互感器二次最大一相負荷S2應該不超過設計要求的準確度級的額定二次負荷SN2，而且S2應該盡量最接近SN2，因S2過小也會使誤差增大。(五)PT不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。根據(jù)以上條件選擇3種電壓互感器110kV側電壓互感器選用YDR-110系列采用單相電容式電壓互感器，35kV側選用JDJJ-35系列單相油浸式電壓變壓器，10kV側選用JDZ-10型單相環(huán)氧澆注絕緣式電壓互感器，各電壓互感器參數(shù)如表2-10所示：表2-10各電壓互感器參數(shù)2.5.5電流互感器的選擇電流互感器的產(chǎn)品類別和使用型號一般要求我們應該分別是根據(jù)所需要使用的工作環(huán)境電流狀態(tài)和相關產(chǎn)品的實際使用情況等來進行正確選定。對于6～20kV屋內的屋外配電回路設備，可以優(yōu)先考慮選擇采用金屬陶瓷材料絕緣涂層結構或采用木材復合樹脂絕緣作為材料澆注帶有絕緣涂層結構的回路電流電壓互感器，對于35kV及以上的屋外配電回路設備，一般建議采用金屬油漆沉浸盒或帶有絕緣涂層結構的金屬單片發(fā)電機套管作為澆注獨立式回路電流電壓互感器，當用戶有特殊用電條件時，應盡量減少采用金屬套管獨立式電流電壓互感器。電流互感器的二次側額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A，當配電裝置距離控制室較遠時，亦可考慮用1A。一次性和額定電流的密度選擇：由于當一次額定電流密度互感器被廣泛應用于電流測量時，其一次性的額定電流密度應盡量在所選擇的密度是比其在測量電流回路中正常運行工作的額定電流密度要大1/3左右，以便于保障您的測量回路儀表能夠具備最佳的正常工作，并且在電流超過額定負荷時，使用的測量回路儀表能夠具備適當?shù)墓ぷ髦甘?。電力直流變壓器的幾個中性點額定電流選擇互感器的一次均勻額定電流選擇應該主要是按照額定功率之和遠遠不要高于電力變壓器電流允許的不均勻額定電流水平來進行選擇，一般的實際情況下，可按每個變壓器一次額定電流的1/3來依次進行電流選擇。電纜型號在零序回路電流電壓互感器窗中所有電纜應用于能夠經(jīng)由一次回路的類型電纜。例如，當電流保護與并行測量的兩個儀表設備共享一組專用電流測量互感器時，只有它能夠分別測量選用同一次數(shù)的電流。準確級的條件選擇：與專用電力測量儀表相互連接的電力分流器、變送器、互感器、中間的有功互感器不至少應該應當?shù)陀谝韵聨讉€條件：一般用于直接測量儀表電能的有功互感器準確級：0.5功率功能電度表的儀表一般應當直接配用0.2級的有功互感器；1.0級無損有功功率電度表均應直接配置0.5級互相傳感級；2.0級使用無損有功功率電度表亦可以應當直接裝配或使用0.5級的無功互感器；2.0級使用有功功率電度表和3.0級使用無損有功功率電度表，可以直接或裝配用1.0級級別的互感器；一般用的保護所使用的各級電流倍數(shù)互感器一般可直接選用3級，差動器的距離和高頻保護所使用的各級電流倍數(shù)互感器宜直接選用高的D級，零序用和接地用的保護所使用的各級電流倍數(shù)互感器宜直接選用保護專用的各級電流倍數(shù)互感器，保護所使用的各級電流倍數(shù)互感器一般通常是按10%的電流倍數(shù)對其電流進行多次校驗后來進行計算。(一)110kV電流互感器的選擇變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：由分析比較得到，在本設計中宜采用LCW-110型號的瓷絕緣戶外型電流互感器。其參數(shù)如表2-11所示。此電流互感器具有適用于污穢地區(qū)等不同規(guī)格，還有4個或5個次級繞組，可同時滿足不同組合的電流、電能測量及繼電保護要求。表2-11LCW-110型號的電流互感器參數(shù)動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定要求。綜上所述，所選電流互感器滿足要求。(二)35kV側電流互感器的選擇變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：根據(jù)比較選擇LCW-35型電流互感器，其參數(shù)如表2-12所示：表2-12LCW-35型電流互感器參數(shù)動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定要求。綜上所述，所選電流互感器滿足要求。(三)10kV側電流互感器變壓器的最大工作電流：額定電壓選擇：額定電流選擇：根據(jù)比較選擇LCW-10型電流互感器，其參數(shù)如表2-13所示。此電流互感器具有適用于污穢地區(qū)等不同規(guī)格，還有4個或5個次級繞組，可同時滿足不同組合的電流、電能測量及繼電保護要求。表2-13LCW-10型電流互感器參數(shù)動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定要求。綜上所述，所選電流互感器滿足要求。2.5.610kV側開關柜選型及原則(一)選型原則(1)分析負荷的大小，以便選擇容量合適的斷路器柜或負荷開關柜。目前，斷路器柜首選中置柜，而負荷開關柜首選真空負荷開關柜和SF6負荷開關柜。(2)按照建筑物的特殊性質(如修復工程、擴建工程、增容或新建)而選用柜型。重大變更或在原地進行增容時往往要參照對原來的產(chǎn)品略微做些改進，新增項目工程完成后一律不再考慮采用低質量、低可靠性、損耗多的新舊產(chǎn)品。(3)角度測定配電機房的長、寬、高等級的尺寸，根據(jù)其大小可以選擇櫥柜型式。(4)選擇維護檢修方便的產(chǎn)品。(5)對于開關柜的箱體應該具備良好的防污、抗銹、耐腐蝕等功能。開關柜的五防：(1)位于低電壓小車開關柜內的小車真空電壓斷路器應當小車經(jīng)過電路試驗確定位置時或在合閘后，小車真空斷路器不能繼續(xù)進入正常電路工作試驗位置。(為了有效防止車輛攜帶大的電動機和大負荷的車輛合閘)(2)高壓開關柜內的接地刀在合位時，小車斷路器無法進合閘。(防止帶接地線合閘)(3)閉鎖當真空高壓斷路開關柜內的一臺真空高壓斷路器正常運行工作時，盤柜的一個后門可以使用裝在接地刀上的一臺鎖門機械和一個柜門機器進行閉鎖。(注意防止錯過一個帶電源的區(qū)間)(4)真空高壓合閘開關柜內的專用真空高壓斷路器裝置應當在正常合閘工作時間內進行高壓合閘，接地和電刀不能同時投入。(注意防止與其他帶電設備聯(lián)合使用接地線)(5)當在高壓開關柜內的高壓真空小車斷路器正常運行工作時，無法直接進入高壓小車斷路器正常運行工作時的位置。(為了有效防止負荷不斷拉大刀閘)(二)確定選型根據(jù)此次設計的要求及相關數(shù)據(jù)，選擇XGN2-12型高壓開關柜。(1)概述XGN2-12型三相交流戶內高壓專用金屬全自動交流封閉式配電設備主要應用適合于三相額定交流50Hz，額定插入輸出交流電壓12kV的戶內交流高壓線路配電。廣泛地可以應用在各種工業(yè)和民用水力電纜和循環(huán)網(wǎng)以及電力供電系統(tǒng)終端，作為網(wǎng)絡連接和控制分配各種電力系統(tǒng)功率之用，具有系統(tǒng)結構簡單、操作靈活、安裝方便、聯(lián)鎖可靠等諸多優(yōu)點。XGN2-12(Z)箱型固定式交流金屬封閉開關柜，按國家標準GB3906《3～35kV交流金屬封閉開關設備》設計，符合國際電工委員會IEC298《交流金屬封閉開關設備和控制設備》標準，滿足DL402、DL404標準，達到“五防”閉鎖要求。(2)技術特點內置真空斷路器，采用真空滅弧室、免維修、使用壽命長、操作次數(shù)最多可以達到10000次；亦可以按照用戶需求選擇內置高負荷啟動開關或者熔斷器。采用先進科學的輕型設計、體積小。配帶一臺安全智能控制器，可以輕松設置過載和流速延時切斷自動保護、失壓自動切斷跳閘、來電延時自動切斷重合、瞬間性安全故障自動延時復位、永久性安全故障自動延時關閉等多種安全信息保護設置功能，并且手機用戶們還可以實時地上載下傳所有需要的各種安全信息。(3)技術參數(shù)。其各項參數(shù)如表2-14所示：表2-14XGN2-12型開關柜技術參數(shù)2.6防雷、接地設計2.6.1避雷器的選擇避雷器是電力系統(tǒng)中主要的防雷保護裝置之一，只有正確地選擇避雷器，方能發(fā)揮其應有的防雷保護作用。避雷器種類可以再細分為很多種，有型無線路型絕緣金屬復合氧化物線路避雷器，線路型絕緣金屬復合氧化物線路避雷器，無線路間隙型有線路型絕緣金屬復合氧化物線路避雷器，全自動絕緣金屬復合外套式型金屬復合氧化物線路避雷器，可卸式線路避雷器。避雷器主要種類有管型管式避雷器、閥型管式避雷器及惰性氧化鋅管型避雷器。每種不同類型電子避雷器的主要工作結構和基本工作系統(tǒng)原理都可能是不一樣的，但它們在電子通信系統(tǒng)中的主要工作本身也是相同的，都區(qū)別在于它們的工作目標也就是為了能夠確保所需要使用的電子通信設備電源或者線纜和電信通訊設備免于會遭到任何人的損害。氧化鋅電壓避雷器是它是目前已知世界