【導(dǎo)讀】選擇本變電所主變的臺(tái)數(shù)、容量和類型。進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。選擇和校驗(yàn)所需的電氣設(shè)備。設(shè)計(jì)和校驗(yàn)?zāi)妇€系統(tǒng)。進(jìn)行防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)。220kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)。該變電所的所址，地勢(shì)平坦，交通方便。設(shè)計(jì)變電所在城市近郊，向開(kāi)發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負(fù)荷。確定本變電所的電壓等級(jí)為220/110/10kV，220kV是本變電所的電源電壓，110kV和。110kV和10kV用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見(jiàn)表1和表2。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=5500h，同時(shí)率取，線路損耗5%。用戶名稱最大負(fù)荷?cos回路數(shù)重要負(fù)荷百分?jǐn)?shù)（%）。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是220KV降壓變電站一次設(shè)備的計(jì)算及選擇等。擇、繼電保護(hù)配置、防雷保護(hù)、接地裝置等內(nèi)容。站的發(fā)展過(guò)程、工作原理、控制方式和應(yīng)用。各種器具數(shù)量、類型的選擇，和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、電氣主接線圖及電站平面設(shè)計(jì)圖編寫等。最后是結(jié)束語(yǔ)，附錄，謝詞和參考文獻(xiàn)等。．主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇……………………

　　

【正文】 3（限流前） 984 d3（限流后） 709.82 第 4 章 電氣設(shè)備的選擇 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電站設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣 設(shè)備。 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)XL* 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 23 定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下保持正常運(yùn)行。 ．一般原則 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要； 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； 4）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品 種； 5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)一致； 6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 ．技術(shù)條件 ．按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 設(shè)備 ． 電壓： 所選電器和電纜允許最高工作電壓 Uymax 不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Ugmax 即 Uymax≥Ugmax 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在 220KV 及以下時(shí)為 ，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的 Ugmax 一般不超過(guò) 。 ． 電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額 定周圍環(huán)境溫度 Q 0 下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流Iy 應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 Igmax 即 Iy≥Igmax 由于變壓器在電壓降低 5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 Igmax = （ Ie 為電器額定電流） ． 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度 Q 和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度 Q 0不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流 Iy Q 可按下式修正 Iy Q = Iy θyθθyθ。 = Kiy 基中 K —修正系數(shù) Q y—導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度 我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度 Q。 = 40℃ ，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為 +25℃ 。 ．按短路情況校驗(yàn) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。 ． 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) Qd≤Qr 滿足熱穩(wěn)定條件為 Ir2tdz≤Ir2t 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 24 Qd —短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) Qr —短路時(shí)導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng) Ir —t 秒內(nèi)允許通過(guò)的短時(shí)熱電流 驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間： tdz = tb+toL tb —斷電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 110KV 以下導(dǎo)體和電纜一般采用主保護(hù)時(shí)間 110KV 以上導(dǎo)體電器和充油電纜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 toL —相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間 ． 短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為： ich≤idf Ich≤Idf Ich — 短路沖擊直流峰值 （ KA） Ich — 短路沖擊電流有效值 （ KA） idf、 Idf —電器允許的極限通過(guò)電流峰值及有效值（ KA） ． 限流電抗器的選擇 為了選擇 10KV 側(cè)各配電裝置，因短路電流過(guò)大，很難選擇輕型設(shè)備，往往需要加大設(shè)備型號(hào)，這不僅增強(qiáng)投資，甚至?xí)驍嗔魅萘坎蛔愣x不到合乎要求的電器，選擇應(yīng)采取限制短路電流，即在 10KV 側(cè)需加裝設(shè)電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分?jǐn)?shù)、動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來(lái)進(jìn)行選擇和檢驗(yàn)。 ． 額定電壓和額定電流的選擇應(yīng)滿足 Vek≥Vew Iek≥Igmax Vek、 Iek — 電抗器的額定電壓和額定電流 Vew、 Igmax — 電網(wǎng)額定電壓和電抗器最大持續(xù)工作電流 ． 電抗器百分?jǐn)?shù)的選擇 1）電抗器的電報(bào)百分?jǐn)?shù)按短路電流限制到一定數(shù)值的要求來(lái)選擇，設(shè)要求短路電流限制到 Iz，則電源至短路點(diǎn)的總電抗標(biāo)么值 X′∑為 X∑＝ Ij/iz Ij — 基準(zhǔn)電流 XK＝ X∑—X′∑ X′∑— 電源至電抗器前系統(tǒng)電抗標(biāo)么值 電抗器在其額定參數(shù)下的百分電抗 Xk%＝（ IjI′z — X′∑） IekVjIjvek 100% 2）電壓損失檢驗(yàn)：普通電核器在運(yùn)行時(shí)，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的 5%，即： △V%≈Xk% IgmaxIek U162?！?% 162。 — 負(fù)荷功率因數(shù)角一般 U = 3）母線殘壓檢驗(yàn)，為減輕短路對(duì)其他用戶的影響，當(dāng)線路電抗器后短路時(shí)，母線殘 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 25 壓不能于電網(wǎng)額定值的 60～ 70% 即： △ Vcy = Xk% IZIek ≥60~70% ． 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)應(yīng)滿足下式 Ir t ≥I∞ tdz idw≥icj Icj、 I∞ — 電抗器后短路沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流 Idw、 Ir — 電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流和短時(shí)熱電流（ t = Is） ．?dāng)嗦菲鞯倪x擇 變電站中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來(lái)接通和開(kāi)斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常繼電保護(hù)的配合使用，斷開(kāi)短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件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，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故 35～ 220KV 一般采用 SF6 斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于 10KV電壓等級(jí)， 10KV 采用真空斷路器。 ．按開(kāi)斷電流選擇 高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流 Iekd 應(yīng)不小于其觸頭開(kāi)始分離瞬間（ td）的短路電流的有效值 Ie(td) 即： Iekd≥Iz（ KA） Iekd — 高壓斷路器額定開(kāi)斷電流（ KA） Iz — 短路電流的有效值（ KA） ．短路關(guān)合電流的選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短 路故障，則在斷路器合閘過(guò)程中，觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過(guò)（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器額定關(guān)合電流 ieg 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。 即： ieg≥icj 或 idw≥icj ieg — 斷路器額定關(guān)合電流 idw — 額定動(dòng)穩(wěn)定電流 icj — 短路沖擊電流 ．關(guān)于開(kāi)合時(shí)間的選擇 對(duì)于 110KV 及以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時(shí)，分 閘時(shí)間不宜大于，用于電氣制動(dòng)回路的斷路器，其合閘時(shí)間大于 ~ 。 . 斷路器選型計(jì)算 ．鑒于目前 SF6 斷路器設(shè)備制造工藝的飛速發(fā)展， SF6 斷路器已在技術(shù)性能和運(yùn)行維護(hù)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此本站 2 110kV 斷路器推薦采用西門子（杭州）高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備廠的 LW6 系列 SF6 斷路器。 ．主要斷路器的選擇 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 26 ． 220kV 側(cè)斷路器的選擇 根據(jù)原始資料反映，本站主要從 A、 B、 C 三個(gè)系統(tǒng)取得電源，任何一回 220kV 進(jìn)線都可能會(huì)出現(xiàn)帶全站負(fù)荷運(yùn)行的方式 ，因此 220kV 進(jìn)線斷路器以通過(guò)全站負(fù)荷進(jìn)行選擇；主變、斷路器以設(shè)計(jì)手冊(cè)要求的回路最大持續(xù)工作電流進(jìn)行選擇。 ． 220kV 進(jìn)線斷路器 ．額定電壓選擇： Un≥Vns = 220kV ．最高工作電壓選擇： Ualm≥Vsm =Un =220 =253kV ．額定電流選擇： Ie≥Igmax 考慮到變壓器在電壓降低 5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的 Igmax= 即： Igmax = NNUS??33= 2203 1803??= ．額定開(kāi)斷電流選擇： Ik =I″ 即： Ik = ．額定短路關(guān)合電流選擇： iNcl≥ish 即： iNcl ≥ ．根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇 LW6－ 220 型 SF6斷路器其參數(shù)如下： 額定電壓： UN=220kV 最高工作電壓 Ualm =256kV 額定電流 Ie =2500A ．校驗(yàn)熱穩(wěn)定（取后備保護(hù)為 2S）： I2 t t ≥Qk 計(jì)算時(shí)間 tjs= td + tb = + 2= Qk = Ik2dz = = S I2r t = 4024 = 6400 kA2S 即 I2 t t Qk ， 滿足要求。 ． 檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 ： ish≤ ies 即： ish= ich=≤ ies= idw =100kA, 滿足要求 ．故 220kV 線路側(cè)斷路器選擇戶外 LW6－ 220 型 SF6斷路器能滿足要求，由上述計(jì)可列出下表： 設(shè)備 項(xiàng)目 LW6－ 220 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù) Ualm≥Vsm 256kV 253kV Ie≥Igmax 2500A 1488A iNcl≥ish 125kA Ik≥I″ 40kA ish≤ ies 100kA 額定開(kāi)斷電流為 IK =40kA 額定 關(guān) 合電流峰值 iNc1 =125kA 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 idw =100kA 4S 熱穩(wěn)定電流 40kA 額定 全 開(kāi)斷時(shí)間 額定合 閘 時(shí)間 固有分閘時(shí)間 燃弧時(shí)間取 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 27 I2 t t ≥Qk 6400 kA2S kA2S ． 220kV 主變、斷路器 ．額定電壓選擇： Un≥Vns = 220kV ．最高工作電壓選擇： Ualm≥Vsm =Un =220 =253kV ．額定電流選擇： Ie≥Igmax 考慮到變壓器在電壓降低 5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的 Igmax= 即： Igmax = NNUS?3= 2203180?= ．校驗(yàn)熱穩(wěn)定（取后備保護(hù)為 1S）： I2 t t ≥Qk 計(jì)算時(shí)間 tjs= td + tb = + 1= Qk = Ik2dz = = S I2r t = 4024 = 6400 kA2S 即 I2 t t Qk ，滿足要求。 ．因設(shè)備各項(xiàng)選型及校驗(yàn)均與線路側(cè)斷路器相同，故主變、母 線 側(cè)斷路器設(shè)備選型與線路側(cè)相同，對(duì)照情況見(jiàn)下表： 設(shè)備 項(xiàng)目 LW6－ 220 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù) Ualm≥Vsm 256kV 253kV Ie≥Igmax 1250A 496A iNcl≥ish 125kA Ik≥I″ 40KA ish≤ ies 100kA I2 t t ≥Qk 6400 kA2S kA2S ． 110kV 側(cè)斷路器的選擇 ． 110kV 主變、斷路器 ．額定電壓選擇： Un≥Vns = 110kV ．最高工作電壓選擇： Ualm≥Vsm =Un =110 = ．額定電流選擇： Ie≥Igmax 考慮到變壓器在電壓降低 5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的 Igmax= 即： Igmax = NNUS?3= 1103180?= ．額定開(kāi)斷電流選擇： Ik =I″ 即： Ik = ．額定短路關(guān)合電流選擇： iNcl≥ish 即： iNcl ≥ ．根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇 LW6－ 110 型 SF6斷路器其參數(shù)如下： 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 28 額定電壓： UN=110kV 最高工作電壓 Ualm =145kV 額定電流 Ie =1500A ．校驗(yàn)熱穩(wěn)定（取后備保護(hù)為 1S）： I2 t t ≥Qk 計(jì)算時(shí)間 tjs= td + tb = + 1= Qk = Ik2dz = = S I2r t = 4024 = 6400 kA2S 即 I2 t t Qk ， 滿足要求。 ． 檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 ： ish≤ ies 即： ish= ich=≤ ies= idw =100kA, 滿足要求 ．故 110kV 線路側(cè)斷路器選擇戶外 LW6－ 110 型 SF6斷路器能滿足要求，由上述計(jì)可列出下表： 設(shè)備 項(xiàng)目 LW6－ 110 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù) Ualm≥Vsm 145kV Ie≥Igmax 1500A 992A iNcl≥ish 125kA Ik