变电所电气设备选型手册

　　变电所电气设备选型手册

　　1 电气设备选择的一般条件

　　1.1 电气设备选择的一般原则

　　1 、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展; 2 、应按当地环境条件校核; 3、 应力求技术先进和经济合理; 4 、与整个工程的建设标准应协调一致; 5、 同类设备应尽量减少品种;

　　6 、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，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。

　　1.2 电气设备选择的技术条件

　　选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 1、长期工作条件 (1)电压

　　选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即：UmaxUg。 (2)电流

　　选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg。

　　由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。 (3)机械荷载

　　所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用

　　力。

　　2、短路稳定条件 (1)校验的一般原则

　　① 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。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，应按严重情况校验。

　　② 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 (2)短路的热稳定条件

　　It2tQk (7-1) 式中 Qk—在计算时间ts秒内，短路电流的热效应(kA2*S);

　　It—t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA); t—设备允许通过的热稳定电流时间(s)。

　　(3)短路的动稳定条件

　　ishidf (7-2) IshIdf (7-3) 式中ish—短路冲击电流峰值(kA); Ish—短路全电流有效值(kA);

　　idf—电器允许的极限通过电流峰值(kA); Idf—电器允许的极限通过电流有效值(kA)。 3、绝缘水平

　　在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。

　　表7.1 选择高压电器应校验的项目表

　　注：表中为应进行校验的项目

　　2 断路器隔离开关的选择

　　2.1 35kV侧进线断路器、隔离开关的选择

　　流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流

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

　　额定电压选择 UNUg35kV 额定电流选择 INImax659.83A 开断电流选择 INbrI b5.3170KA

　　本设计中35kV侧采用SF6断路器，因为与传统的断路器相比，SF6断路器采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，这种断路器具有断口耐压高，允许的开断次数多，检修时间长，开断电流大，灭弧时间短，操作时噪声小，寿命长等优点。因此可选用LW8—35A(T)型户外高压SF6断路器。

　　选用的断路器额定电压为35kV，最高工作电压为40.5kV，系统电压35kV满足要求。

　　选用的断路器额定电流1600A，去除1.8%的温度影响为1571A，大于最大持

　　续工作电流，满足要求。

　　选用的断路器额定短路开断电流20kA，大于短路电流周期分量有效值5.3170kA，满足要求。

　　动稳定校验：ish =13.5583kA

　　热稳定校验：由《电力工程电气设计手册电气一次部分》表6—5知，选用高速断路器，取继电保护装置保护动作时间0.6S，断路器分匝时间0.03S，则校验热效应计算时间为0.63S(后面热稳定校验时间一样)。因此Qk=Ib2t=5.317020.63=17.8104[(kA)2S]。电气设备It2t=2024=1600[(kA)2S]。满足要求。

　　表7.2 LW8—35A(T)具体参数比较表

　　隔离开关选择GW5—35(W)/1000型号隔离开关

　　选用的隔离开关额定电压为35kV，系统电压35kV满足要求。

　　选用的断路器额定电流1000A，去除1.8%的温度影响为998.2A，大于最大持续工作电流，满足要求。

　　动稳定校验：ish=13.5583kA

　　热稳定校验：Qk=17.8104[(kA)2

　　S]，设备It2t=2024=1600[(kA)2S]，满足要求。

　　表7.3 GW5—35/1000具体参数比较表

　　2.2 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择

　　流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流

　　/35)Imax(1.05SN)/UN =1.0520000=346.41A (7-5) 额定电压选择 UNUg35kV 额定电流选择 INImax346.41A 开断电流选择 INbrIb5.3170kA

　　由上面表格知LW8—35A(T)型断路器和GW5—35/1000型隔离开关同样满足主变侧断路器和隔离开关的要求，动、热稳定校验也一样，所以选择同样的型号。这也满足了选择设备同类设备应尽量较少品种的原则。

　　2.3 6kV侧断路器、隔离开关的选择

　　流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流

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

　　额定电压选择 UNUg6kV 额定电流选择 INImax3849.00A() 开断电流选择 INbrIb20.092kA

　　6kV侧选用P/V(KYN30)—7.2KV金属铠装移开式开关柜中的ZN28—6型真空断路器

　　选用的断路器额定电压为6kV，最高电压7.2kV，系统电压6kV满足要求。 选用的断路器额定电流4800A，去除1.8%的温度影响为4713.6A，大于最大持续工作电流，满足要求。

　　选用的断路器额定短路开断电流50kA，大于短路电流周期分量有效值20.092kA，满足要求。

　　动稳定校验。ish =51.235kA

　　2

　　t=20.09220.63=254.3237[(kA)2S]。电气设备热稳定校验。Qk=I

　　It2t=5024=10000[(kA)2S]。满足要求。

　　表7.4 ZN28—6具体参数比较表

　　隔离开关选择GN25—6型隔离开关

　　选用的隔离开关额定电压6kV，最高工作电压7.2kV系统电压6kV，满足要求。

　　选用的隔离开关额定电流4000A，去除1.8%的温度影响为3928A，大于最大持续工作电流，满足要求。

　　动稳定校验：ish =51.235kA

　　2

　　t=20.09220.63=254.3237[(kA)2S]。电

　　气设备热稳定校验：Qk=I

　　It2t=4024=6400[(kA)2S]。满足要求。

　　表7.5 GN25—10具体参数比较表

　　2.4 选择的断路器、隔离开关型号表

　　表7.6 断路器-隔离开关选择一览表

　　3 母线的选择及校验 3.1 母线导体选择的一般要求

　　1、一般要求

　　裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验： (1)工作电流; (2)经济电流密度; (3)电晕;

　　(4)动稳定或机械强度; (5)热稳定。

　　裸导体尚应按下列使用环境条件校验：

　　(1)环境温度;(2)日照;(3)风速;(4)海拔高度。 2、按回路持续工作电流

　　IxuIg

　　Ig—导体回路持续工作电流，单位为A;

　　Ixu—相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量，单位为A。 3、按经济电流密度选择

　　一般母线较长，负荷较大，在综合考虑减少母线的电能损耗。减少投资和节约有色金属的情况下，应以经济电流密度选择母线截面。可按下式计算，即 Sj

　　其中Sj—经济截面，单位为mm2; Ip—回路持续工作电流，单位为A;

　　Ipj

　　(7-6)

　　j—经济电流密度，单位为A/ mm。

　　2

　　3.2 35kV母线的选择

　　35kV的长期工作持续电流

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

　　35kV主母线一般选用矩形的硬母线，选择LMY—10010立放矩形铝母线+400C时长期允许电流为1475A，母线平放时乘以0.95，则允许电流为1401A，满足35kV主母线持续电流659.83A的要求。

　　主母线动稳定校验

　　35kV母线固定间距取l=2 000mm，相间距取a=300mm，母线短路冲击电流

　　ish=34.0291kA，计算母线受到的电动力，即

　　2lF1.76iPb102 (7-7) a

　　200

　　1.7613.55832102=215.691kgf

　　30

　　2115.93N(1kgf=9.81N)

　　计算母线受的弯曲力矩，

　　Fl215.691200

　　(7-8) 4313.82kgfcm

　　1010

　　M

　　母线水平放置，截面为10010mm2，则b=10mm，h=100mm，计算截面系数，即

　　W0.167bh2 (7-9)

　　0.167110216.7

　　计算母线最大应力，即

　　

　　M4313.82

　　258.31kgf/cm W16.7

　　(7-10)

　　258.319.81104Pa2534.0104Pa

　　小于规定的铝母线极限应力6860104，满足动稳定要求。 热稳定要求最小截面

　　Smin

　　

　　IbC

　　a103 (7-11)

　　5.3170

　　0.210327.3mm2 87

　　选择LMY—10010矩形母线截面大于热稳定要求最小截面27.3mm2，故满足要求。

　　3.3 6kV母线的选择

　　6kV母线长期工作电流

　　/6)Imax(2SN)/3UN=220000=3849A

　　选用TMY—3(12010)型立放矩形铝母线，，长期允许电流为5040A,母线平放乘以0.95,则允许电流为4788A，满足要求。

　　同35kV母线动稳定校验最后母线最大应力小于规定的铝母线极限应力，故满足动稳定要求。

　　热稳定要求最小截面Smin103.28mm2，选择的TMY—3(12010)型矩形母线截面大于热稳定最小截面要求103.28mm2，故满足要求。

　　6KV进线侧的母线选择 TMY—3(120×10)，即三根相线截面为120×10mm。

　　2

　　3.4 母线选择结果

　　表7.7 母线选择结果

　　4 互感器的选择 4.1 电流互感器的选择

　　1、电流互感器选择的原则

　　电流互感器的选择应满足变电所中电气设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。

　　选择的电流互感器一次回路允许最高工作电压Umax应大于或等于该回路的最高运行电压，即

　　UmaxUg

　　式中Umax—电流互感器最高电压，单位为kV; Ug—回路工作电压，即系统标称电压，单位kV。

　　电流互感器的一次额定电流有：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。其一次侧额定电流应尽量选择得比回路正常工作电流大1/3以上，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。二次额定电流有5A和1A两种，强电系统一般选5A，弱电系统一般选用1A。

　　电流互感器动稳定可按来下式校验

　　imaxish

　　式中imax—为电流互感器允许通过的最大动稳定电流，单位kA;

　　ish —系统短路冲击电流，单位kA 。

　　电流互感器短时热稳定应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。 2 、35kV侧电流互感器的选择

　　35kV 级电流互感器分为户外型和户内型两类。户外电流互感器，一般选用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，常用LB系列、LABN系列。选用LCZ—35(Q)型浇注绝缘加强型电流互感器，作为保护、测量、计算之用。

　　电流互感器额定电压为42kV，大于系统标称电压35kV。 额定二次电流5A.

　　主变进线电流为659.83A，额定一次电流选用1000A，大于主变电流。 选用LCZ—35(Q)型电流互感器，0.2级25VA为计量，0.5级40VA为测量，10P15级50VA为保护。

　　动稳定校验，电流互感器动稳定电流为120kA,大于短路冲击电流13.5583kA,满足要求。

　　热稳定校验，电流互感器的热稳定，Qk=Ib2t=5.317020.63=17.8104[(kA)

　　2

　　S]。电气设备It2t=48212304 [(kA)2S]。满足要求。

　　6kV进线选用LMZD2—6型电流互感器。额定电压6kV，最高工作电压

　　3 、 6kV侧电流互感器的选择

　　6.3kV，大于系统标称电压6kV，额定电流5000A ，大于6kV侧负荷电流3489A，满足要求。额定二次电流为5A。电流互感器额定动稳定电流140kA，大于6kV

　　2

　　t=20.09220.63=254.32[侧三相短路冲击电流51.235kA。热稳定校验Qk=Ia(kA)

　　2

　　S]。电气设备It2t=63213969 [(kA)2S]，满足要求。故选择的电流互感器

　　满足要求。

　　4.2 电压互感器的选择

　　1、电压互感器选择的原则

　　电压互感器正常工作条件时，按一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载条件选择。

　　6kV配电装置一般采用油浸绝缘结构;在高压开关柜中，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。

　　35—110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。目前采用电容式电压互感器，实现无油化运行，减少电磁谐振。

　　表7.8 电压互感器额定电压选择表

　　电压互感器的容量为二次绕组允许接入的负荷功率，以VA表示每一个给定容量和一定的准确级相对应。

　　电压互感器还有许多种接线方式，这里就不一一介绍了，等后面用到时会介绍一部分

　　2、35kV侧电压互感器的选择

　　选择JDZXF9—35型电压互感器，该系列电压互感器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构。额定电压35//0.1//0.1/3/0.1/3，额定负载100VA/150VA/300VA，准确级0.2/0.5/6P，适于在额定频率为50HZ、额定电压35kV的户内电力系统中，做电压、电能测量及继电保护用。 3、6kV侧电压互感器

　　选择JSZJ—6型电压比6/3，0.1/，0.1/3，0.5级;该系列电压器为三相浇注式电压互感器，三相连接组为YnYn，适用于额定频率50HZ，额定电压

　　6kV，供中性点非有效接地的户内电力系统做电压、电能测量机继电保护用。

　　5 熔断器的选择 5.1 熔断器概述

　　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和短路电流的损害。熔断器的主要元件是一种易于熔断的熔断体，简称熔体，当通过熔体的电流达到或超过一定值时，由于熔体本身产生的热量，使其温度升高，达到金属的熔点时，熔断切除电源，因而完成过载电流或短路电流的保护。

　　按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如屋外跌开式、屋内式。 对于一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压，额定电流必须大于回路的最大工作持续电流，开断电流必须大于或等于短路冲击电流。在本站中，熔断器只用于保护电压互感器 ，其只需按额定电压及断流容量

　　I

　　(S=3Unbr)两项来选择。当短路容量较大时，可考虑在熔断器前串联限流电阻。

　　5.2 35kV侧熔断器的选择

　　选择RW5—35/600型跌开式熔断器，额定电压35kV，满足要求，断流容量600MVA，，需加一定得限流电阻方满足要求。最大开断电流100kA，大于短路冲击电流13.5583kA。

　　5.3 6KV侧熔断器的选择

　　选择RN2—6/0.5型户内熔断器，额定电压6kV，满足要求，断流容量1000MVA，，大于短路容量219.2422MVA，满足要求。最大开断电流85kA，大于短路冲击电流51.235kA，满足校验。