變電所電氣設備選型手冊

　　變電所電氣設備選型手冊

　　1 電氣設備選擇的一般條件

　　1.1 電氣設備選擇的一般原則

　　1 、應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展; 2 、應按當地環境條件校核; 3、 應力求技術先進和經濟合理; 4 、與整個工程的建設標準應協調一致; 5、 同類設備應盡量減少品種;

　　6 、選用的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品時，應經上級批準。

　　1.2 電氣設備選擇的技術條件

　　選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。 1、長期工作條件 (1)電壓

　　選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug，即：UmaxUg。 (2)電流

　　選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續工作電流Ig，即IeIg。

　　由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續工作電流的要求。 (3)機械荷載

　　所選電器端子的允許荷載，應大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用

　　力。

　　2、短路穩定條件 (1)校驗的一般原則

　　① 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，應按嚴重情況校驗。

　　② 用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩定。當熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩定。 (2)短路的熱穩定條件

　　It2tQk (7-1) 式中 Qk—在計算時間ts秒內，短路電流的熱效應(kA2*S);

　　It—t秒內設備允許通過的熱穩定電流有效值(kA); t—設備允許通過的熱穩定電流時間(s)。

　　(3)短路的動穩定條件

　　ishidf (7-2) IshIdf (7-3) 式中ish—短路沖擊電流峰值(kA); Ish—短路全電流有效值(kA);

　　idf—電器允許的極限通過電流峰值(kA); Idf—電器允許的極限通過電流有效值(kA)。 3、絕緣水平

　　在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網中出現的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規定的標準數值時，應通過絕緣配合計算，選用適當的過電壓保護設備。

　　表7.1 選擇高壓電器應校驗的項目表

　　注：表中為應進行校驗的項目

　　2 斷路器隔離開關的選擇

　　2.1 35kV側進線斷路器、隔離開關的選擇

　　流過斷路器和隔離開關的最大持續工作電流

　　Imax(2STN)/3UTN=220000/(35)=659.83A (7-4)

　　額定電壓選擇 UNUg35kV 額定電流選擇 INImax659.83A 開斷電流選擇 INbrI b5.3170KA

　　本設計中35kV側采用SF6斷路器，因為與傳統的斷路器相比，SF6斷路器采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質，這種斷路器具有斷口耐壓高，允許的開斷次數多，檢修時間長，開斷電流大，滅弧時間短，操作時噪聲小，壽命長等優點。因此可選用LW8—35A(T)型戶外高壓SF6斷路器。

　　選用的斷路器額定電壓為35kV，最高工作電壓為40.5kV，系統電壓35kV滿足要求。

　　選用的斷路器額定電流1600A，去除1.8%的溫度影響為1571A，大于最大持

　　續工作電流，滿足要求。

　　選用的斷路器額定短路開斷電流20kA，大于短路電流周期分量有效值5.3170kA，滿足要求。

　　動穩定校驗：ish =13.5583kA

　　熱穩定校驗：由《電力工程電氣設計手冊電氣一次部分》表6—5知，選用高速斷路器，取繼電保護裝置保護動作時間0.6S，斷路器分匝時間0.03S，則校驗熱效應計算時間為0.63S(后面熱穩定校驗時間一樣)。因此Qk=Ib2t=5.317020.63=17.8104[(kA)2S]。電氣設備It2t=2024=1600[(kA)2S]。滿足要求。

　　表7.2 LW8—35A(T)具體參數比較表

　　隔離開關選擇GW5—35(W)/1000型號隔離開關

　　選用的隔離開關額定電壓為35kV，系統電壓35kV滿足要求。

　　選用的斷路器額定電流1000A，去除1.8%的溫度影響為998.2A，大于最大持續工作電流，滿足要求。

　　動穩定校驗：ish=13.5583kA

　　熱穩定校驗：Qk=17.8104[(kA)2

　　S]，設備It2t=2024=1600[(kA)2S]，滿足要求。

　　表7.3 GW5—35/1000具體參數比較表

　　2.2 35kV主變壓器側斷路器、隔離開關的選擇

　　流過斷路器和隔離開關的最大持續工作電流

　　/35)Imax(1.05SN)/UN =1.0520000=346.41A (7-5) 額定電壓選擇 UNUg35kV 額定電流選擇 INImax346.41A 開斷電流選擇 INbrIb5.3170kA

　　由上面表格知LW8—35A(T)型斷路器和GW5—35/1000型隔離開關同樣滿足主變側斷路器和隔離開關的要求，動、熱穩定校驗也一樣，所以選擇同樣的型號。這也滿足了選擇設備同類設備應盡量較少品種的原則。

　　2.3 6kV側斷路器、隔離開關的選擇

　　流過斷路器和隔離開關的最大持續工作電流

　　Imax(2SN)/3UN=2*20000/(1.732*6)=3849.00A

　　額定電壓選擇 UNUg6kV 額定電流選擇 INImax3849.00A() 開斷電流選擇 INbrIb20.092kA

　　6kV側選用P/V(KYN30)—7.2KV金屬鎧裝移開式開關柜中的ZN28—6型真空斷路器

　　選用的斷路器額定電壓為6kV，最高電壓7.2kV，系統電壓6kV滿足要求。 選用的斷路器額定電流4800A，去除1.8%的溫度影響為4713.6A，大于最大持續工作電流，滿足要求。

　　選用的斷路器額定短路開斷電流50kA，大于短路電流周期分量有效值20.092kA，滿足要求。

　　動穩定校驗。ish =51.235kA

　　2

　　t=20.09220.63=254.3237[(kA)2S]。電氣設備熱穩定校驗。Qk=I

　　It2t=5024=10000[(kA)2S]。滿足要求。

　　表7.4 ZN28—6具體參數比較表

　　隔離開關選擇GN25—6型隔離開關

　　選用的隔離開關額定電壓6kV，最高工作電壓7.2kV系統電壓6kV，滿足要求。

　　選用的隔離開關額定電流4000A，去除1.8%的溫度影響為3928A，大于最大持續工作電流，滿足要求。

　　動穩定校驗：ish =51.235kA

　　2

　　t=20.09220.63=254.3237[(kA)2S]。電

　　氣設備熱穩定校驗：Qk=I

　　It2t=4024=6400[(kA)2S]。滿足要求。

　　表7.5 GN25—10具體參數比較表

　　2.4 選擇的斷路器、隔離開關型號表

　　表7.6 斷路器-隔離開關選擇一覽表

　　3 母線的選擇及校驗 3.1 母線導體選擇的一般要求

　　1、一般要求

　　裸導體應根據具體情況，按下列技術條件分別進行選擇或校驗： (1)工作電流; (2)經濟電流密度; (3)電暈;

　　(4)動穩定或機械強度; (5)熱穩定。

　　裸導體尚應按下列使用環境條件校驗：

　　(1)環境溫度;(2)日照;(3)風速;(4)海拔高度。 2、按回路持續工作電流

　　IxuIg

　　Ig—導體回路持續工作電流，單位為A;

　　Ixu—相應于導體在某一運行溫度、環境條件及安裝方式下長期允許的載流量，單位為A。 3、按經濟電流密度選擇

　　一般母線較長，負荷較大，在綜合考慮減少母線的電能損耗。減少投資和節約有色金屬的情況下，應以經濟電流密度選擇母線截面。可按下式計算，即 Sj

　　其中Sj—經濟截面，單位為mm2; Ip—回路持續工作電流，單位為A;

　　Ipj

　　(7-6)

　　j—經濟電流密度，單位為A/ mm。

　　2

　　3.2 35kV母線的選擇

　　35kV的長期工作持續電流

　　Imax(2SN)/UN=220000/(35)659.83A

　　35kV主母線一般選用矩形的硬母線，選擇LMY—10010立放矩形鋁母線+400C時長期允許電流為1475A，母線平放時乘以0.95，則允許電流為1401A，滿足35kV主母線持續電流659.83A的要求。

　　主母線動穩定校驗

　　35kV母線固定間距取l=2 000mm，相間距取a=300mm，母線短路沖擊電流

　　ish=34.0291kA，計算母線受到的電動力，即

　　2lF1.76iPb102 (7-7) a

　　200

　　1.7613.55832102=215.691kgf

　　30

　　2115.93N(1kgf=9.81N)

　　計算母線受的彎曲力矩，

　　Fl215.691200

　　(7-8) 4313.82kgfcm

　　1010

　　M

　　母線水平放置，截面為10010mm2，則b=10mm，h=100mm，計算截面系數，即

　　W0.167bh2 (7-9)

　　0.167110216.7

　　計算母線最大應力，即

　　

　　M4313.82

　　258.31kgf/cm W16.7

　　(7-10)

　　258.319.81104Pa2534.0104Pa

　　小于規定的鋁母線極限應力6860104，滿足動穩定要求。 熱穩定要求最小截面

　　Smin

　　

　　IbC

　　a103 (7-11)

　　5.3170

　　0.210327.3mm2 87

　　選擇LMY—10010矩形母線截面大于熱穩定要求最小截面27.3mm2，故滿足要求。

　　3.3 6kV母線的選擇

　　6kV母線長期工作電流

　　/6)Imax(2SN)/3UN=220000=3849A

　　選用TMY—3(12010)型立放矩形鋁母線，，長期允許電流為5040A,母線平放乘以0.95,則允許電流為4788A，滿足要求。

　　同35kV母線動穩定校驗最后母線最大應力小于規定的鋁母線極限應力，故滿足動穩定要求。

　　熱穩定要求最小截面Smin103.28mm2，選擇的TMY—3(12010)型矩形母線截面大于熱穩定最小截面要求103.28mm2，故滿足要求。

　　6KV進線側的母線選擇 TMY—3(120×10)，即三根相線截面為120×10mm。

　　2

　　3.4 母線選擇結果

　　表7.7 母線選擇結果

　　4 互感器的選擇 4.1 電流互感器的選擇

　　1、電流互感器選擇的原則

　　電流互感器的選擇應滿足變電所中電氣設備的繼電保護、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。

　　選擇的電流互感器一次回路允許最高工作電壓Umax應大于或等于該回路的最高運行電壓，即

　　UmaxUg

　　式中Umax—電流互感器最高電壓，單位為kV; Ug—回路工作電壓，即系統標稱電壓，單位kV。

　　電流互感器的一次額定電流有：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、

　　200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000A。其一次側額定電流應盡量選擇得比回路正常工作電流大1/3以上，以保證測量儀表的最佳工作，并在過負荷時使儀表有適當的指示。二次額定電流有5A和1A兩種，強電系統一般選5A，弱電系統一般選用1A。

　　電流互感器動穩定可按來下式校驗

　　imaxish

　　式中imax—為電流互感器允許通過的最大動穩定電流，單位kA;

　　ish —系統短路沖擊電流，單位kA 。

　　電流互感器短時熱穩定應大于或等于系統短路時的短時熱穩定電流。 2 、35kV側電流互感器的選擇

　　35kV 級電流互感器分為戶外型和戶內型兩類。戶外電流互感器，一般選用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器，常用LB系列、LABN系列。選用LCZ—35(Q)型澆注絕緣加強型電流互感器，作為保護、測量、計算之用。

　　電流互感器額定電壓為42kV，大于系統標稱電壓35kV。 額定二次電流5A.

　　主變進線電流為659.83A，額定一次電流選用1000A，大于主變電流。 選用LCZ—35(Q)型電流互感器，0.2級25VA為計量，0.5級40VA為測量，10P15級50VA為保護。

　　動穩定校驗，電流互感器動穩定電流為120kA,大于短路沖擊電流13.5583kA,滿足要求。

　　熱穩定校驗，電流互感器的熱穩定，Qk=Ib2t=5.317020.63=17.8104[(kA)

　　2

　　S]。電氣設備It2t=48212304 [(kA)2S]。滿足要求。

　　6kV進線選用LMZD2—6型電流互感器。額定電壓6kV，最高工作電壓

　　3 、 6kV側電流互感器的選擇

　　6.3kV，大于系統標稱電壓6kV，額定電流5000A ，大于6kV側負荷電流3489A，滿足要求。額定二次電流為5A。電流互感器額定動穩定電流140kA，大于6kV

　　2

　　t=20.09220.63=254.32[側三相短路沖擊電流51.235kA。熱穩定校驗Qk=Ia(kA)

　　2

　　S]。電氣設備It2t=63213969 [(kA)2S]，滿足要求。故選擇的電流互感器

　　滿足要求。

　　4.2 電壓互感器的選擇

　　1、電壓互感器選擇的原則

　　電壓互感器正常工作條件時，按一次回路電壓、二次電壓、二次負荷、準確度等級、機械荷載條件選擇。

　　6kV配電裝置一般采用油浸絕緣結構;在高壓開關柜中，可采用樹脂澆注絕緣結構。當需要零序電壓時，一般采用三相五柱電壓互感器。

　　35—110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結構電磁式電壓互感器。目前采用電容式電壓互感器，實現無油化運行，減少電磁諧振。

　　表7.8 電壓互感器額定電壓選擇表

　　電壓互感器的容量為二次繞組允許接入的負荷功率，以VA表示每一個給定容量和一定的準確級相對應。

　　電壓互感器還有許多種接線方式，這里就不一一介紹了，等后面用到時會介紹一部分

　　2、35kV側電壓互感器的選擇

　　選擇JDZXF9—35型電壓互感器，該系列電壓互感器為全封閉環氧樹脂澆注絕緣結構。額定電壓35//0.1//0.1/3/0.1/3，額定負載100VA/150VA/300VA，準確級0.2/0.5/6P，適于在額定頻率為50HZ、額定電壓35kV的戶內電力系統中，做電壓、電能測量及繼電保護用。 3、6kV側電壓互感器

　　選擇JSZJ—6型電壓比6/3，0.1/，0.1/3，0.5級;該系列電壓器為三相澆注式電壓互感器，三相連接組為YnYn，適用于額定頻率50HZ，額定電壓

　　6kV，供中性點非有效接地的戶內電力系統做電壓、電能測量機繼電保護用。

　　5 熔斷器的選擇 5.1 熔斷器概述

　　熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載和短路電流的損害。熔斷器的主要元件是一種易于熔斷的熔斷體，簡稱熔體，當通過熔體的電流達到或超過一定值時，由于熔體本身產生的熱量，使其溫度升高，達到金屬的熔點時，熔斷切除電源，因而完成過載電流或短路電流的保護。

　　按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌開式、屋內式。 對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網的額定電壓，額定電流必須大于回路的最大工作持續電流，開斷電流必須大于或等于短路沖擊電流。在本站中，熔斷器只用于保護電壓互感器 ，其只需按額定電壓及斷流容量

　　I

　　(S=3Unbr)兩項來選擇。當短路容量較大時，可考慮在熔斷器前串聯限流電阻。

　　5.2 35kV側熔斷器的選擇

　　選擇RW5—35/600型跌開式熔斷器，額定電壓35kV，滿足要求，斷流容量600MVA，，需加一定得限流電阻方滿足要求。最大開斷電流100kA，大于短路沖擊電流13.5583kA。

　　5.3 6KV側熔斷器的選擇

　　選擇RN2—6/0.5型戶內熔斷器，額定電壓6kV，滿足要求，斷流容量1000MVA，，大于短路容量219.2422MVA，滿足要求。最大開斷電流85kA，大于短路沖擊電流51.235kA，滿足校驗。