變電所電氣設(shè)備選型手冊(cè)

　　變電所電氣設(shè)備選型手冊(cè)

　　1 電氣設(shè)備選擇的一般條件

　　1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則

　　1 、應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展; 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 、與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致; 5、 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種;

　　6 、選用的新產(chǎn)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。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。

　　1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件

　　選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。 1、長(zhǎng)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(yùn)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(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即IeIg。

　　由于變壓器短時(shí)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(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)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(shí)，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。 (3)機(jī)械荷載

　　所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時(shí)的最大作用

　　力。

　　2、短路穩(wěn)定條件 (1)校驗(yàn)的一般原則

　?、?電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。校驗(yàn)的短路電流一般取三相短路時(shí)的短路電流，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗(yàn)。

　　② 用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)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。 (2)短路的熱穩(wěn)定條件

　　It2tQk (7-1) 式中 Qk—在計(jì)算時(shí)間ts秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)(kA2*S);

　　It—t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值(kA); t—設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間(s)。

　　(3)短路的動(dòng)穩(wěn)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(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過絕緣配合計(jì)算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護(hù)設(shè)備。

　　表7.1 選擇高壓電器應(yīng)校驗(yàn)的項(xiàng)目表

　　注：表中為應(yīng)進(jìn)行校驗(yàn)的項(xiàng)目

　　2 斷路器隔離開關(guān)的選擇

　　2.1 35kV側(cè)進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)的選擇

　　流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)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(shè)計(jì)中35kV側(cè)采用SF6斷路器，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的斷路器相比，SF6斷路器采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，這種斷路器具有斷口耐壓高，允許的開斷次數(shù)多，檢修時(shí)間長(zhǎng)，開斷電流大，滅弧時(shí)間短，操作時(shí)噪聲小，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。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(tǒng)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(xù)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：ish =13.5583kA

　　熱穩(wěn)定校驗(yàn)：由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分》表6—5知，選用高速斷路器，取繼電保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.6S，斷路器分匝時(shí)間0.03S，則校驗(yàn)熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間為0.63S(后面熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間一樣)。因此Qk=Ib2t=5.317020.63=17.8104[(kA)2S]。電氣設(shè)備It2t=2024=1600[(kA)2S]。滿足要求。

　　表7.2 LW8—35A(T)具體參數(shù)比較表

　　隔離開關(guān)選擇GW5—35(W)/1000型號(hào)隔離開關(guān)

　　選用的隔離開關(guān)額定電壓為35kV，系統(tǒng)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(xù)工作電流，滿足要求。

　　動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：ish=13.5583kA

　　熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qk=17.8104[(kA)2

　　S]，設(shè)備It2t=2024=1600[(kA)2S]，滿足要求。

　　表7.3 GW5—35/1000具體參數(shù)比較表

　　2.2 35kV主變壓器側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇

　　流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)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(guān)同樣滿足主變側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的要求，動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)也一樣，所以選擇同樣的型號(hào)。這也滿足了選擇設(shè)備同類設(shè)備應(yīng)盡量較少品種的原則。

　　2.3 6kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇

　　流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)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(cè)選用P/V(KYN30)—7.2KV金屬鎧裝移開式開關(guān)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(tǒng)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(xù)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。ish =51.235kA

　　2

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

　　It2t=5024=10000[(kA)2S]。滿足要求。

　　表7.4 ZN28—6具體參數(shù)比較表

　　隔離開關(guān)選擇GN25—6型隔離開關(guān)

　　選用的隔離開關(guān)額定電壓6kV，最高工作電壓7.2kV系統(tǒng)電壓6kV，滿足要求。

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

　　動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：ish =51.235kA

　　2

　　t=20.09220.63=254.3237[(kA)2S]。電

　　氣設(shè)備熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qk=I

　　It2t=4024=6400[(kA)2S]。滿足要求。

　　表7.5 GN25—10具體參數(shù)比較表

　　2.4 選擇的斷路器、隔離開關(guān)型號(hào)表

　　表7.6 斷路器-隔離開關(guān)選擇一覽表

　　3 母線的選擇及校驗(yàn) 3.1 母線導(dǎo)體選擇的一般要求

　　1、一般要求

　　裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇或校驗(yàn)： (1)工作電流; (2)經(jīng)濟(jì)電流密度; (3)電暈;

　　(4)動(dòng)穩(wěn)定或機(jī)械強(qiáng)度; (5)熱穩(wěn)定。

　　裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗(yàn)：

　　(1)環(huán)境溫度;(2)日照;(3)風(fēng)速;(4)海拔高度。 2、按回路持續(xù)工作電流

　　IxuIg

　　Ig—導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流，單位為A;

　　Ixu—相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運(yùn)行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長(zhǎng)期允許的載流量，單位為A。 3、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇

　　一般母線較長(zhǎng)，負(fù)荷較大，在綜合考慮減少母線的電能損耗。減少投資和節(jié)約有色金屬的情況下，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面。可按下式計(jì)算，即 Sj

　　其中Sj—經(jīng)濟(jì)截面，單位為mm2; Ip—回路持續(xù)工作電流，單位為A;

　　Ipj

　　(7-6)

　　j—經(jīng)濟(jì)電流密度，單位為A/ mm。

　　2

　　3.2 35kV母線的選擇

　　35kV的長(zhǎng)期工作持續(xù)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(shí)長(zhǎng)期允許電流為1475A，母線平放時(shí)乘以0.95，則允許電流為1401A，滿足35kV主母線持續(xù)電流659.83A的要求。

　　主母線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

　　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(jì)算母線受到的電動(dòng)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(jì)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(jì)算截面系數(shù)，即

　　W0.167bh2 (7-9)

　　0.167110216.7

　　計(jì)算母線最大應(yīng)力，即

　　

　　M4313.82

　　258.31kgf/cm W16.7

　　(7-10)

　　258.319.81104Pa2534.0104Pa

　　小于規(guī)定的鋁母線極限應(yīng)力6860104，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 熱穩(wěn)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(wěn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)最后母線最大應(yīng)力小于規(guī)定的鋁母線極限應(yīng)力，故滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。

　　熱穩(wěn)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(wěn)定最小截面要求103.28mm2，故滿足要求。

　　6KV進(jìn)線側(cè)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(jié)果

　　表7.7 母線選擇結(jié)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(yīng)滿足變電所中電氣設(shè)備的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、測(cè)量?jī)x表及電能計(jì)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(yīng)大于或等于該回路的最高運(yùn)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(tǒng)標(biāo)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(cè)額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路正常工作電流大1/3以上，以保證測(cè)量?jī)x表的最佳工作，并在過負(fù)荷時(shí)使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?。二次額定電流有5A和1A兩種，強(qiáng)電系統(tǒng)一般選5A，弱電系統(tǒng)一般選用1A。

　　電流互感器動(dòng)穩(wěn)定可按來下式校驗(yàn)

　　imaxish

　　式中imax—為電流互感器允許通過的最大動(dòng)穩(wěn)定電流，單位kA;

　　ish —系統(tǒng)短路沖擊電流，單位kA 。

　　電流互感器短時(shí)熱穩(wěn)定應(yīng)大于或等于系統(tǒng)短路時(shí)的短時(shí)熱穩(wěn)定電流。 2 、35kV側(cè)電流互感器的選擇

　　35kV 級(jí)電流互感器分為戶外型和戶內(nèi)型兩類。戶外電流互感器，一般選用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)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(qiáng)型電流互感器，作為保護(hù)、測(cè)量、計(jì)算之用。

　　電流互感器額定電壓為42kV，大于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓35kV。 額定二次電流5A.

　　主變進(jìn)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(jí)25VA為計(jì)量，0.5級(jí)40VA為測(cè)量，10P15級(jí)50VA為保護(hù)。

　　動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，電流互感器動(dòng)穩(wěn)定電流為120kA,大于短路沖擊電流13.5583kA,滿足要求。

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

　　2

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

　　6kV進(jìn)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(cè)電流互感器的選擇

　　6.3kV，大于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓6kV，額定電流5000A ，大于6kV側(cè)負(fù)荷電流3489A，滿足要求。額定二次電流為5A。電流互感器額定動(dòng)穩(wěn)定電流140kA，大于6kV

　　2

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

　　2

　　S]。電氣設(shè)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(shí)，按一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷、準(zhǔn)確度等級(jí)、機(jī)械荷載條件選擇。

　　6kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu);在高壓開關(guān)柜中，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時(shí)，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(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。目前采用電容式電壓互感器，實(shí)現(xiàn)無油化運(yùn)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(fù)荷功率，以VA表示每一個(gè)給定容量和一定的準(zhǔn)確級(jí)相對(duì)應(yīng)。

　　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(shí)會(huì)介紹一部分

　　2、35kV側(cè)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(huán)氧樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。額定電壓35//0.1//0.1/3/0.1/3，額定負(fù)載100VA/150VA/300VA，準(zhǔn)確級(jí)0.2/0.5/6P，適于在額定頻率為50HZ、額定電壓35kV的戶內(nèi)電力系統(tǒng)中，做電壓、電能測(cè)量及繼電保護(hù)用。 3、6kV側(cè)電壓互感器

　　選擇JSZJ—6型電壓比6/3，0.1/，0.1/3，0.5級(jí);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(diǎn)非有效接地的戶內(nèi)電力系統(tǒng)做電壓、電能測(cè)量機(jī)繼電保護(hù)用。

　　5 熔斷器的選擇 5.1 熔斷器概述

　　熔斷器是最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)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(jiǎn)稱熔體，當(dāng)通過熔體的電流達(dá)到或超過一定值時(shí)，由于熔體本身產(chǎn)生的熱量，使其溫度升高，達(dá)到金屬的熔點(diǎn)時(shí)，熔斷切除電源，因而完成過載電流或短路電流的保護(hù)。

　　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(nèi)式。 對(duì)于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓，額定電流必須大于回路的最大工作持續(xù)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(hù)電壓互感器 ，其只需按額定電壓及斷流容量

　　I

　　(S=3Unbr)兩項(xiàng)來選擇。當(dāng)短路容量較大時(shí)，可考慮在熔斷器前串聯(lián)限流電阻。

　　5.2 35kV側(cè)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(cè)熔斷器的選擇

　　選擇RN2—6/0.5型戶內(nèi)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(yàn)。