【導(dǎo)讀】220KV變電站電氣部分的初步設(shè)計(jì)。得綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。了解變電站電氣部分工程設(shè)計(jì)的基本程序和方法，使我們。獲得查閱文獻(xiàn)，搜集資料，綜合分析，設(shè)計(jì)制圖，編寫說(shuō)明書等方面的訓(xùn)練和基本技能。該變電站除供地區(qū)負(fù)荷外，還承擔(dān)臨近變電所能量傳輸。該地區(qū)負(fù)荷，夏季max140SMVA?低壓側(cè)110KV側(cè),8回出線；高壓側(cè)220KV近期2回，最終四回出線。通過(guò)對(duì)原始材料分析了解該變電所類型、負(fù)荷情況；根據(jù)選擇主變的原理和所給的該變電所最大負(fù)荷量，確定主變?nèi)萘颗_(tái)數(shù)及型號(hào)；本接線后，擬定出幾種接線方案；通過(guò)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較，確定出最優(yōu)方案；根據(jù)主接線方式選擇各個(gè)短路點(diǎn)，按照步驟進(jìn)行短路電流計(jì)算；同時(shí)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)電。變電站是我國(guó)能源行業(yè)的最重要組成部分。文明高低的重要標(biāo)志之一。條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。單母分段的接線方式，10KV側(cè)采用單母線分段的主接線形式。

　　

【正文】 額定電路和開斷能力都可以作得較大；適合開斷大容量電路；動(dòng)作 快，開斷時(shí)間短 開斷時(shí)噪聲大，維修周期長(zhǎng)，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，需要一套壓縮空氣裝置作為氣源；斷路器價(jià)格高 6SF 斷路器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但工藝及密封要求嚴(yán)格，對(duì)材料要求高；體積小，質(zhì)量輕；有屋外敞開式及屋內(nèi)落地灌式之別，也用與 GIS粉筆式組合電器 額定電流和開斷電流都可以做的很大；開斷性能好，可適合各種工況； 6SF 氣體滅弧、絕緣性能好，所以斷口電壓做得較高；斷口開距小 噪聲低，維護(hù)工作量小；不檢修周期長(zhǎng)；運(yùn)行穩(wěn)定，安 全可靠，壽命長(zhǎng) 真空斷路器 體積小，質(zhì)量輕，滅弧室工藝及材料要求高；以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)；觸頭不易氧化 可連續(xù)多次操作，開斷性能好；滅弧迅速、動(dòng)作時(shí)間短，開斷電流及斷口電壓不能做的很高；所謂真空，是指絕對(duì)壓力底于，斷路器中要求的真空度為 410 aP?? 以下 運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，滅弧室可更換而不需要檢修，無(wú)火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)；噪聲低；可以頻繁操作；因滅弧速度快，易發(fā)生截流過(guò)電壓 ⑦ 額定短路開斷電流：數(shù)字， Ka。 26 斷路器的主 要技術(shù)數(shù)據(jù) 斷路器的主要參數(shù)有： （ 1）額定電壓 NU 。國(guó)產(chǎn)斷路器的額定電壓等級(jí)有 3kV、 6kV、 10 kV、 20 kV、35 kV、 110 kV、 220 kV、 330 kV、 500 kV 等。由于在同一電壓等級(jí)下輸電線路的始端電壓與末端電壓不同，又規(guī)定了斷路器的最高工作電壓，其值為額定電壓的 倍，斷路器可在此電壓下長(zhǎng)期正常地工作。 （ 2）額定電流 NI 。斷路器的額定電流是指在規(guī)定環(huán)境溫度下，導(dǎo)體不會(huì)超過(guò)長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度的最大持續(xù)電流。常見的額定電流有 200A、 400 A、 600 A、 1000 A、 1200 A、 1500 A、 2021 A、 3000 A、 5000 A、 6000 A、 8000 A 等。 （ 3） 額定開端電流 brI 。斷路器在額定電壓下能可靠斷開的最大電流，該參數(shù)表明了斷路器的開斷能力，是斷路器重要的性能參數(shù)。 （ 4）額定斷流容量 KS 。 3K N brS U I?， 實(shí)際上是 brI 的另一種表達(dá)。 （ 5）動(dòng)穩(wěn)定電流 maxi 。又稱極限通過(guò)電流，是斷路器允許通過(guò)的短路電流的最大瞬時(shí)值。是反映斷路器機(jī)械強(qiáng)度的一項(xiàng)指標(biāo)。 （ 6）熱穩(wěn)定電流 tI 。在規(guī)定是時(shí)間內(nèi)，斷路器通過(guò)此短路電流時(shí)，引起是溫度升高不會(huì)超過(guò)短時(shí)發(fā)熱的允許值。熱穩(wěn)定電流是反映斷路器承受短路電流熱效應(yīng)能力的參數(shù)。 （ 7）全分閘時(shí)間 brt 。斷路器 從接到分閘命令起到觸頭分開、三相電弧完全熄滅為止的時(shí)間稱為全分閘時(shí)間，是反映斷路器開斷速度的參數(shù)。全分閘時(shí)間包括固有分閘時(shí)間和滅弧時(shí)間兩段。從接到命令到觸頭剛分瞬間，稱固有分閘時(shí)間。 斷 路器的 選擇 斷路器的選擇內(nèi)容包括：① 選擇型式；②選擇額定電壓；③選擇額定電流；④校驗(yàn)開斷能力；⑤校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；⑥校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 （ 1）選擇型式 斷路器型式的選擇，應(yīng)在全面了解其使用環(huán)境的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品的價(jià)格和已運(yùn)行設(shè)備的使用情況加以確定。在我國(guó)，不同電壓等級(jí)的系統(tǒng)中，選擇斷路器型式的大致情況是： ① 10 kV、 35 kV電壓等級(jí)的可選用戶內(nèi)式少油斷路器、真空斷路器或 6SF 斷路器。 ② 35 kV 電壓等級(jí)的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或 6SF 斷路器。 27 ③ 110 kV、 220 kV、 330 kV、電壓等級(jí)的可選用少油斷路器或 6SF 斷路器。 ④ 500 kV 電壓等級(jí)的則一般選用戶外式 6SF 斷路器。 有以上的分析可知本次設(shè)計(jì)采用 6SF 斷路器。 （ 2）選擇額定電壓 所選斷路器的額定電壓應(yīng)不小于安裝處電網(wǎng)的額定電壓。 設(shè)備允許長(zhǎng)期承受的最高工作電壓，廠家一般規(guī)定為相應(yīng)電網(wǎng)額定電壓的 倍，而電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的最高工作電壓也在此范圍，故選擇時(shí)只要滿足下式即可： N NSUU? 式中 NU —— 設(shè)備所在電網(wǎng)的額定電壓， KV。 NSU —— 設(shè)備的額定電壓， KV。 （ 3）選擇額定電流 所選設(shè)備的額定電流，應(yīng)大于或等于所在回路的最大長(zhǎng)期電流： N NSII? （ 4）按開斷電流來(lái)選擇 NbrI ≥ 39。39。I （ 5）校核額定開斷能力 為使斷路器安全可靠地切斷短路電流，應(yīng)滿足下列條件： br ktII? 式中 brI —— 斷路器的額定開斷電流，由廠家給出， kV。 ktI —— 剛分電流， kV。 為了計(jì)算 ktI ，需要先確定短路切斷計(jì)算時(shí)間，即叢短路發(fā)生瞬間起到斷路器觸頭剛分開瞬間為止的一段時(shí)間。設(shè)這段時(shí)間為 1t ，它可由下式計(jì)算，即： 1 pgt t t?? 式中 pt —— 繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間， s； gt —— 斷路器固有分閘時(shí)間， s,型號(hào)出定后可從有關(guān)手冊(cè)中查得。 回路剛分電流 ktI 可按下式計(jì)算出： 12 39。39。2ntTkt ptI I I e??? 式中 ptI —— 觸頭分開瞬間實(shí)際通過(guò)斷路器的短路周期電流的有效值， kA； aT —— 非周期電流衰減時(shí)間常數(shù)， s。 當(dāng) 1 ? 時(shí) ，第二項(xiàng)非周期電流實(shí)際上已衰減到可以忽略不計(jì)，此時(shí)僅用剛分瞬間的周期電流 ptI 對(duì)斷路器進(jìn)行校核?？紤]到斷路器的安全，周期電流 ptI 的數(shù)值可取其短路初瞬的次暫態(tài)短路電流有效值 39。39。I ，這樣校核條件既變?yōu)椋? brI 39。39。I? 28 （ 6）校核動(dòng)穩(wěn)定 按式（ 4— 1）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 （ 7）校核 熱穩(wěn)定 按式 （ 4— 2）校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 隔離開關(guān)沒有滅弧裝置。它既不能斷開正常負(fù)荷電流，更不能斷開短路電流，否則即發(fā)生“帶負(fù)荷拉刀閘”的嚴(yán)重事故。此時(shí)產(chǎn)生的電弧不能熄滅，甚至造成飛弧，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備并危及人身安全。 隔離開關(guān)用途 隔離開關(guān)的用途有以下幾個(gè)方面： （ 1）隔離電壓。在檢修電氣設(shè)備時(shí)，將隔離開關(guān)打開，形成明顯可見的特點(diǎn)，使帶電部分與被檢修的部分閣開，以確保檢修安全。 （ 2）接通或斷開很小的電流。 （ 3）可斷路器配合或單獨(dú)完成倒閘的操作。 隔離開關(guān)技術(shù) 數(shù)據(jù) 隔離開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)有額定電壓、額定電流、動(dòng)穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定電流。隔離開關(guān)沒有開斷電流數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼪]有滅弧能力。 隔離開關(guān)型號(hào)用下列方法表示： ① ② ③ — ④ ⑤ /⑥ ①隔離開關(guān)標(biāo)志。 ②使用環(huán)境： W— 戶外式； N— 戶內(nèi)式。 ③設(shè)計(jì)序號(hào)。 ④額定電壓。 ⑤其它標(biāo)志： D— 帶接地刀閘； G— 改進(jìn)型； T— 統(tǒng)一型。 隔離開關(guān)選擇 隔離開關(guān)的選擇方法可參照斷路器，其內(nèi)容包括：①選擇型式；②選擇額定電壓；③選擇額定電流；⑤動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)；⑥熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 29 電流互感器的準(zhǔn) 確級(jí)和額定容量 （ 1）電流互感器的準(zhǔn)確級(jí) 電流互感器地誤差與其結(jié)構(gòu)、鐵心材料及尺寸、二次繞組匝數(shù)、二次回路負(fù)載的大小及性質(zhì)、一次電流大小等有關(guān)，電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)就是其最大允許電流誤差的百分值。電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)分為 、 、 、 、 10及保護(hù)級(jí)（ B級(jí)）。 電流互感器選擇 （ 1）結(jié)構(gòu)類型和準(zhǔn)確度的確定 根據(jù)配電裝置的類型，相應(yīng)選擇戶內(nèi)或戶外式互感器。一般情況下， 35kV 以下為戶內(nèi)式，而 35kV 以上為戶外或裝如式。 電流互感器準(zhǔn)確級(jí)的確定，取決于二次負(fù)荷的性質(zhì)。 級(jí)用于實(shí)驗(yàn)室 的精密測(cè)量、重要的發(fā)電機(jī)和變壓器回路及 500kV 重要回路；二次負(fù)荷如果屬一般電能計(jì)量，則電流互感器采用 級(jí)；功率表和電流表可配用 級(jí)的電流互感器；一般測(cè)量則可用 級(jí)。如果幾個(gè)性質(zhì)不同的測(cè)量?jī)x表需要共用一臺(tái)電流互感器時(shí)，則互感器的準(zhǔn)確級(jí)應(yīng)按就高不就低的原則確定。 一般用于繼電保護(hù)裝置的電流互感器，可選 5P 或 10P 級(jí)。此外還應(yīng)按 10%誤差曲線進(jìn)行校驗(yàn)，保證在短路時(shí)誤差也不會(huì)超過(guò) 10%。 （ 2）額定電壓的選擇 電流互感器的額定電壓，應(yīng)滿足以下條件： N NSUU? 式中 NU —— 電流互感器的額定電壓， kV。 NSU —— 電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓， kV。 （ 3）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即內(nèi)部電動(dòng)力穩(wěn)定性校驗(yàn)和外部電動(dòng)力穩(wěn)定性校驗(yàn)。 ① 電流互感器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 對(duì)于復(fù)匝式電流互感器，應(yīng)滿足： 30 12 N d shI K i? 式中 dK —— 電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)。 電壓互感器介紹 （ 1）電壓互感器的特點(diǎn) 電容分壓式電壓互感器由分壓電容器和一個(gè)小型電磁式電壓互感器組合而成。 電磁試電壓互感器原理與變壓器相同，其特點(diǎn)如下： ① 電磁式電壓互感器就是一臺(tái)小容量的降壓互感器。一次繞組匝數(shù)很多，而二次繞組匝數(shù)很少。 ②電壓互感器一次繞組并接于一次系統(tǒng)，二次側(cè)各儀表相互為并聯(lián)關(guān)系。 ③電壓互感器二次繞組所接負(fù)荷均為高阻抗的電壓表及電壓繼電器電壓線圈，故正常運(yùn)行時(shí)電壓互感器二次繞組接近于空載狀態(tài)。 （ 2）電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量 電壓互感器一 、二次額定電壓之比，稱為額定電壓比，即： 12NUNUK U? 在理想情況下， 21UK U U? 。而實(shí)際上兩者并不相等，既有數(shù)值上的誤差，也有相位上的誤差。 二次側(cè)電壓 2U 折算至一次側(cè)的值 2UKU 與 1U 存在著數(shù)值差，稱為電壓誤差。電壓誤差通常用百分?jǐn)?shù)表示： ? ?211 1 0 0 %Uu K U Uf U ??? 此外，電壓 1U 與旋轉(zhuǎn) 0180 的二次折算電壓 2UKU 之間有一個(gè)小夾角，為其角誤差，并且規(guī)定 2UKU 超前 1U 時(shí)角誤差為正，反之為負(fù)。 電壓互感器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況對(duì)誤差有直接影響。減小電壓互感器的激磁電流和內(nèi)阻抗，可使互感器的誤差減小。為了減小勵(lì)磁電流，可采用高 導(dǎo)磁率的冷軋硅鋼片做鐵芯；在一次電壓和負(fù)荷功率因數(shù)不變的情況下，電壓誤差隨二次負(fù)荷電流的增大而增加，因此必須將二次負(fù)荷限制在額定二次容量范圍內(nèi)。 如果二次負(fù)荷超過(guò)該準(zhǔn)確級(jí)的額定容量，則電壓互感器的誤差就會(huì)增大，準(zhǔn)確等級(jí)就要降低。此外，電壓互感器按長(zhǎng)期發(fā)熱的允許條件，規(guī)定了它的最大容 31 量。只有當(dāng)二次負(fù)荷對(duì)誤差無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)，才允許電壓互感器按最大容量使用。 電壓互感器的選擇 （ 1）選擇結(jié)構(gòu)類型、接線方式和準(zhǔn)確等級(jí) 根據(jù)配電裝置類型，相應(yīng)的電壓互感器可選擇戶內(nèi)式或戶外式。 35kV 及以下可選用油式湖澆注 式結(jié)構(gòu)； 110kV 及以上可選用串級(jí)式結(jié)構(gòu)或電容分壓式結(jié)構(gòu)。 3～ 20kV 當(dāng)只需要測(cè)量線電壓時(shí)，可采用兩只單相電壓互感器的 V—— V 接線。35kV 以下，當(dāng)需要測(cè)量線電壓，同時(shí)又需要測(cè)量相電壓和監(jiān)視電網(wǎng)絕緣時(shí)，可采用三相五柱式電壓互感器，或由三只單相三繞組電壓互感器構(gòu)成 00//YY 接線。110kV 及以上的電網(wǎng)，則根據(jù)需要選擇一臺(tái)單相電壓互感器或由三個(gè)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成 00//YY 接線。 選擇電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)要根據(jù)二次負(fù)荷的需 要。如果二次負(fù)荷為電能計(jì)量，應(yīng)采用 級(jí)電壓互感器；發(fā)電廠中功率表和電壓繼電器可配用 10 級(jí)；一般的測(cè)量表計(jì)可配用 級(jí)。若幾種準(zhǔn)確級(jí)要求不同的二次負(fù)荷同接一只電壓互感器，則應(yīng)按負(fù)荷要求的最高等級(jí)考慮。 （ 2）選擇額定電壓 電壓互感器一次繞組的額定電壓應(yīng)與安裝處電網(wǎng)額定電壓相同。特別要注意開口三角繞組額定電壓的選擇：用于大接地電流系統(tǒng)的 (110kV 及以上 )，應(yīng)選擇110kV，而用于小接地電流系統(tǒng)的（ 35kV 及以下），應(yīng)選擇（ 100/3） V。 （ 3）選擇容量 電壓互感器的型號(hào)和準(zhǔn)確級(jí)確定以后，與此準(zhǔn)確級(jí)對(duì)應(yīng) 的額定容量即已確定（可從有關(guān)手冊(cè)中查得），為了保證互感器的準(zhǔn)確度，電壓互感器二次側(cè)所帶負(fù)荷的實(shí)際容量不能超過(guò)此額定容量。計(jì)算互感器的二次負(fù)荷容量時(shí)，必須注意互感器的接線方式和二次負(fù)荷的連接方法。 220KV 側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn) ①按額定電壓選擇 N NSUU? =220KV ②按額定電流選擇 NI? m axm ax 3NPI U COS?? = 1 4 0 1 0 0 0 4653 2 2 0 0 .7 9 A? ??? 32 ③按開斷電流選擇 39。39。 2410NbrI I A?? ④按短路關(guān)合電流選擇 chI I KV?? 根據(jù)以上計(jì)算，可以初步選擇 6 220WL ? 型斷路器，其參數(shù)見表 43： 表 43 所選 220KV斷路器參數(shù) 型號(hào) 額定工作電壓/KV 最高工作電壓/KV 額定電流/A 額定開斷電流/KA 額定閉合電流峰值/KA 4S熱穩(wěn)定電流峰值/KA