35KV变电所一次部分设计 毕业设计说明书.doc

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1、 I 35KV 变电所一次部分设计 摘要 设计内容主要包括主变设计、变压器容量和台数选择、短路电流计算、电 气设备选择、配电装置、无功补偿等。设计以实际负荷为依据，以变电所的最 佳运行为基础，按照有关规定和规范，完成了满足该企业供电要求的 35kV 变 电所一次部分设计。 设计中先对负荷进行了统计与计算，选出了所需的主变型号，然后根据负 荷性质和容量及对供电可靠性要求拟定主接线方案。考虑到短路对系统设备型 号选择和整定的影响，设计中进行了短路电流计算。设计中对主要高压电器设 备进行了选择与校验，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。还 进行了变电所的配电装置设计，并对低压侧进行无功补偿

2、，提高了整个变电所 效率。 关键词：35kV 变电站，一次部分设计，电气主接线，配电装置 II THE PRIMARY DESIGN OF 35KV SUBSTATION ABSTRACT Design specification content is divided into, including the design of main transformer transformer capacity and the Numbers short circuit current calculation of electrical equipment selection reactive powe

3、r compensation for distribution equipment etc. This design was based on the actual load, on the basis of the optimal operation of the substation, shall, in accordance with the relevant regulations and specification, and completed the 35 kv substation that could satisfy the requirement of the enterpr

4、ise power supply primary design. Design has carried on the statistics and computation to load first, choose the needed for the main transformer model, then according to the nature of the load and the power supply reliability requirements drawn up the main wiring design, considering the serious effec

5、t of short circuit on the system, also in the design of short circuit calculation was carried out in the design of the main high voltage electrical equipment selection and calculation, such as disconnecting switch current transformer voltage transformer and the power distribution and reactive power

6、compensation, and improve the efficiency of the whole substation. KEYWORDS：35 kv substation，a part of the design，main electrical connection , power distribution unit i 目录 摘要 I ABSTRACT.II 1 主变设计 1 1.1 变压器容量和台数选择 .1 1.2 负荷计算 .1 1.3 主变压器型号选择 .1 1.4 主接线设计 .2 1.4.1 主接线设计原则和要求 .2 1.4.2 主设计接线的方案选择 .4 2 短路

7、电流 6 2.1 计算短路电流目的 .6 2.2 短路电流计算条件 .6 2.3 短路电流危害 .6 2.4 短路电流防范措施 .6 2.5 短路电流计算 .7 3 导体和电气设备的选择 .10 3.1 变电所电气设备 10 3.1.1 电器开关开端电路时的电弧 10 3.1.2 高压断路器 10 3.1.3 隔离开关 11 3.1.4 仪用互感器 13 3.2 电气设备选择的一般条件 13 3.3 导线截面的选择 15 3.3.1 导线截面选择的条件 15 3.3.2 导线型号选择 16 3.3.3 高压断路器和隔离开关的选择 17 3.3.4 电流、电压互感器选择 21 4 配电装置 .2

8、5 4.1 概述 25 4.2 屋内配电装置 25 4.2.1 屋内配电装置分类 25 ii 4.2.2 屋内配电装置一般要求及防火、蓄油措施 25 4.2.3 屋内配电装置特点 26 4.3 屋外配电装置 26 4.3.1 屋外配电装置分类 26 4.3.2 屋外配电装置的特点 27 4.4 屋内配电装置配置图 27 5 无功补偿 .28 5.1 无功补偿基本原理 28 5.2 无功功率对电网产生的作用和不利影响 28 5.3 无功补偿的具体实现方式和意义 28 5.4 电网中常用的无功补偿及注意问题 29 5.5 配电网无功补偿的主要方式 29 5.6 10KV 母线侧无功补偿容量计算 .

9、31 结论 .32 参考文献 .33 致谢 .35 1 1 主变设计 1.1 变压器容量和台数选择 变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。他的确定 除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 510 年发展计划，输送 功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的精密程度等因素，进行综合 分析和合理选择。如果变压器容量选得过大，台数过多，不仅增加投资，增大 占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选择 过小，将可能封锁发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要。这 在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设备的投 资、为此，

10、在选择发电厂主变压器时要充分考虑。 为保证供电可靠性，接于母线上的主变压器不应少于 2 台，需考虑不少于 5 年负荷的逐年发展。 1.2 负荷计算 （1）负荷计算的目的 在变电所设计中，通过广泛的负荷调查，掌握了该变电所供电范围内的全 部用电设备的额定容量，那么这些设备容量的总和是否就等于计算负荷呢？显 然不是！这是因为用电设备不可能全部运行，其中一定有些设备处于检修状态， 有些停止工作，有些处于空载或轻载运行等等，况且每台设备也不可能全部满 负荷，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因而，计算负荷的确定是 否合理，直接影响到电气设备选择的合理性、经济性。如果计算负荷确定的过 大，将使电气

11、设备选的过大，造成投资和有色金属的浪费；而计算负荷确定的 过小，则电气设备运行时电能损耗增加，并产生过热，使其绝缘老化，甚至烧 毁，造成经济损失。因此，考虑以上种种因素，可知在工程设计中计算负荷通 常比设备容量总和要小些，并应根据不同的情况，选择正确的计算方法来确定 计算负荷，之后根据计算负荷选择变压器的容量及有关电气设备 由给出的原始资料知：其总负荷为： + =4750KV A8.0742.5 考虑同时率：4750 =4512.5KV A9 1.3 主变压器型号选择 综合考虑，选择 2 个主变压器，其型号都为 s9-2500/35 型号的变压器。其 =6.5ku 2 表 1-1 s9-250

12、0/35 型号的变压器具体参数 额定电压 （kV） 损耗（w)型号 额定容量 (KVA) 高压 低压 空载 短路 连接组 别 空载电 流 （%） 阻抗电 压 （ %） S9-2500/35 2500 05310.5 3100 21500 Yd11 0.75 6.5 资料来源： 熊信银.发电厂电气部分M.北京：中国电力出版社,2009. 1.4 主接线设计 1.4.1 主接线设计原则和要求 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统，电 厂动能参数、本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并 对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接 线

13、设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有关影响 因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方 案。电气主接线设计的基本原则是以设计书为依据，以国家经济建设的方针， 政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵 活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资， 就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、 经济、美观的原则。 1）考虑变电站所在电力系统中的地位和作用 变电所所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不 管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是

14、分支变电所，由 于它们在电力系统中地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的 要求也不同。 2）考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据 5 至 10 年电力系统的发展规划进行。应根据负荷 的大小和分布、负荷的增长速度、以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种 可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。 3）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全 部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源 失去后，能保证大部分二级负荷供电；对三级负荷，一般只需一个电源供电。

15、4）考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通 3 常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接 线的可靠性、灵活性要求也高。二容量小的变电所，其传输容量小，对主接线 的可靠性、灵活性要求低。 5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、 故障停运等情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有 所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路 故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 主接线设计的基本要

16、求 对变电所电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经 济性三方面。 1）可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量 可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主 接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成 元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的总和。因此，不仅要考虑一次设备 对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。 同时，可靠性并不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的， 而对另一些变电所可能是不可靠的。主接线可靠性的具体要求是： a 断路器检修时不影响供

17、电； b 线路、断路器、母线故障和检修时，尽量减少停运线路的回数和停运时 间 并保证对一级负荷和全部或大部分二级负荷的供电。 c 变电所全部停电的可能性应避免； d 有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指 标都在 99.9%以上。 2）灵活性 主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性： a 调度时：可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够 满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。 b 检修时：可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检 查，且而不至影响电力网的运行和对用户的供电。 c 扩建时：可以容易的从初期过渡到终期

18、接线，使在扩建时，无论一次和 二次设备改造量最小。 3）经济性 4 经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。 5 1.4.2 主设计接线的方案选择 方案一 站甲线 站乙线 3 5 K V 母线双 母线接线 1 0 K V 母线单 母线分段接 线 图 1-1 35KV 母线采用双母线接线 6 方案二： 站甲线 站乙线 3 5 K V 单母线分段接线 1 0 K V 单母线分段接线 图 1-2 35KV 母线采用单母线分段接线 表 1-2 接线方案对比 单母线分段 双母线接线 可靠性 对重要用户可以从不同分段引出 两回馈电线路，由两个电源供电。 当一条母线发生故障是能保证另 一条母线的正常供电

19、。供电可靠 性较高。 供电可靠，母线分段使检修任一回路 都不用停电。 灵活性 接线简单清晰，运行操作方便。 接线相对复杂，调度灵活 经济性 少用了断路器、隔离开关，占地 面积小，较经济。 双母接线占地面积大，土建投资大， 所用的隔离开关多。不够经济。 资料来源： 熊信银 .发电厂电气部分M. 北京：中国电力出版社,2009. 但对于 35KV 母线其可靠性一定要高，选择方案一。 7 2 短路电流 2.1 计算短路电流目的 短路电流计算的目的主要有以下几方面： 1)选择导体和电气设备，如断路器、互感器、电抗器、母线等； 2)在设计和选择电力系统和电气主接线时，为了比较各种不同的方案的接 确定是否

20、采用限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路计算； 3)为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数，必须对电 网发生的各种短路进行计算和分析； 4)验算接地装置的接触电压和跨步电压； 5)为确定送电线路对附近通信线路电磁危险的影响提供计算资料。 2.2 短路电流计算条件 1)假设系统有无限大的容量.用户处短路后，系统母线电压能维持不变.即计 算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定： 对于 335KV 级电网中短路电流的计算，可以认为 110KV 及 以上的系统的容量为无限大.只要计算 35KV 及以下网络元件的阻抗。 2)在计算高压电器中的短路电流时，只需考虑发电机、变压器、电抗器的

21、电抗，而忽略其电阻；对于架空线和电缆，只有当其电阻大于电抗 1/3 时才需 计入电阻，一般也只计电抗而忽略电阻。 3)短路电流计算公式或计算图表，都以三相短路为计算条件.因为单相短路 或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器， 一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 2.3 短路电流危害 电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的忽然变化和电压的严重下降， 可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能 过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长， 破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。短路电流的限制措施为保证系统安 全

22、可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引 起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时 间内恢复到正常值。 2.4 短路电流防范措施 1)是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压 8 要和线路的额定电压相符。 2)是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以 便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造 成的损失。 3)是在变电站安装避雷针，在变压器四周和线路上安装避雷器，减少雷击损 害。 4)是保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合 规定。 5)是带电

23、安装和检修电气设备，注重力要集中，防止误接线，误操作，在带 电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。 6)是加强治理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。 7)是及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。 8)是在电缆埋设处设置标记，有人在四周挖掘施工，要派专人看护，并向施 工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。 9)是电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确 操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工，维护人员工 作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺 陷，迅速进行检修。 2.5 短路电流计算 根据给定材料

24、，进行短路电流计算，计算步骤如下： 计算元件参数：取 =10000KV A =35KV =10KVbS1U2 电源电抗： =0.4*1X250 =0.27237 变压器电抗： =0.26*T1.6 输电线路：35KV 侧：20 =0.073504. 出线一：5 =0.2104. 出线二：8 =0.32 出线三：3 =0.12. 出线四：1.5 =0.06104 9 出线五：1.5 =0.06104. 出线六：2.5 =0.1 计算转移电抗 当 35KV 侧母线短路时， 易知 等值电源 的转移电抗为 0.4+0.07=0.471S 等值电源 的转移电抗为 0.27+0.07=0.342 当 10

25、KV 母线侧短路时， 易知等值电源 的转移电抗为1S 78.034.013.7.40 易知等值电源 的转移电抗为2 56 求各等值电源的计算电抗： 35KV 母线侧： =0.47 =0.941X02 =0.34 =1.0223 10KV 母线侧： =0.78 =1.561 =0.56 =1.682X0 （4）查计算曲线数字表，求短路电流周期分量的标幺值。（查汽轮发电机 的计算曲线） 表 2-1 35KV 母线侧短路电流值 短路计算时间/s 电流值/KA S1(0.94) S2（1.02） 短路点总电流/KA 标幺值 1.1 0.9 0 有名值 0.644 0.351 0.995 标幺值 1.0

26、5 1.04 1 有名值 0.614 0.406 1.02 标幺值 1.2 1.13 2 有名值 0.702 0.441 1.143 资料来源：熊信银.电力系统工程基础 .M.武汉：华中科技大学出版社,2002. 10 表 2-2 10KV 母线侧短路电流值 短路计算时间/s 电流值/KA S1(1.56) S2（1.68） 短路点总电流/KA 标幺值 0.66 0.62 0 有名值 1.361 0.852 2.213 标幺值 0.68 0.64 1 有名值 1.402 0.880 2.282 标幺值 0.68 0.64 2 有名值 1.402 0.880 2.282 资料来源：熊信银 .电力

27、系统工程基础 .M.武汉：华中科技大学出版社,2002 11 3 导体和电气设备的选择 3.1 变电所电气设备 变电所是电力网的重要组成部分，它的任务是汇集电源、升降电压、分配 电能。它的类型除了按升压、降压分类外，还可以按设备布置的地点分为户外 变电所和户内变电所及地下变电所等。若按变电所的容量和重要性还可分为枢 纽变电所、中间变电所、和终端变电所。枢纽变电所一般容量较大，处于联系 电能系统各部分的中枢位置，地位重要。中间变电所则处于发电厂和负荷中心 之间，从这里可以转送或抽引一部分电荷。终端变电所一般是降压变电所，它 只负责供应一个局部地区或一个用户的负荷而不承担功率的转送。 3.1.1

28、电器开关开端电路时的电弧 在变电所中用量最大的电器是开关电器，而开关电器开断电路的主要问题 是灭弧。当开关电器断开电路时，触头间就会产生电弧，电弧是高温高导电率 的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，并且加长了电路的断开时间。 如果电弧持续时间过长，将会引起电器烧毁，并形成相间短路，危害电能系统 的安全。所以切断电路时必须尽快熄灭电弧。 交流开关的灭弧措施主要有以下几种方法。 1)提高触头的分离速度。 2)利用高速气体或油吹灭弧。 3)采用多断口把电弧分成许多短弧来灭弧。 4)利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧。 5)采用介质强度高的新弧隙介质，如六氟化硫来灭弧。 3.1.2 高压断路

29、器 高压断路器（或称高压开关）它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电 流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负 荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为： 油断路器（多油断路器、少油断路器） 、六氟化硫断路器（SF6 断路器） 、真空 断路器、压缩空气断路器等。 高压断路器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。 断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下 迅速断开电路，特殊情况（如自动重合到故障线路上时)下可靠地接通短路电流。 高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。 12 断

30、路器的工作状态（断开或者闭合）是由他的操动机构控制的。 高压负荷开关、高压隔离开关和高压断路器的区别： 1)高压负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小 很有限。 2)高压隔离开关一般是不能带负荷分断的，结构上没有灭弧罩，也有能分断 负荷的高压隔离开关，只是结构上与负荷开关不同，相对来说简单一些。 3)高压负荷开关和高压隔离开关，都可以形成明显断开点，大部分高压断路 器不具隔离功能，也有少数高压断路器具隔离功能。 4)高压隔离开关不具备保护功能，高压负荷开关的保护一般是加熔断器保护， 只有速断和过流。 5)高压断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互 感

31、器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。 高压断路器的主要结构大体分为：导流部分，灭弧部分，绝缘部分，操作机 构部分。高压开关的主要类型按灭弧介质分为：油断路器，空气断路器，真空 断路器，六氟化硫断路器，固体产气断路器， 磁吹断路器。 按操作性质可分为：电动机构，气动机构，液压机构，弹簧储能机构，手动 机构。 1)油断路器。利用变压器油作为灭弧介质， 分多油和少油两种类型。 2)六氟化硫断路器。采用惰性气体六氟化硫来灭弧，并利用它所具有的很高 的绝缘性能来增强触头间的绝缘。 3)真空断路器。触头密封在高真空的灭弧室内，利用真空的高绝缘性能来灭 弧。 4)空气断路器。利用

32、高速流动的压缩空气来灭弧。 5)固体产气断路器。利用固体产气物质在电弧高温作用下分解出来的气体来 灭弧。 6)磁吹断路器。断路时， 利用本身流过的大电流产生的电磁力将电弧迅速 拉长而吸人磁性灭弧室内冷却熄灭。 3.1.3 隔离开关 隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中 起隔离作用的它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可 靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的 主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。 隔离开关用途是： 1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个 13 明显断开

33、点隔开，以保证检修人员和设备的安全。 2)根据运行需要，换接线路。 3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电 电流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁 电流等。 4)根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量变压器的空载励 磁电流。 高压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压 隔离开关。户外高压隔离开关指能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰及农霜等 作用，适于安装在露台使用的高压隔离开关。按其绝缘支柱结构的不同可分为 单柱式隔离开关（single-column disconnector)、双柱是隔离开关（double

34、-column disconnector)、三柱式隔离开关（ three-column disconnector)。其中单柱式隔离开 关在架空母线下面直接将垂直空间用作断口的电气绝缘，因此，具有的明显优 点，就是节约占地面积，减少引接导线，同时分合闸状态特别清晰。在超高压 输电情况下，变电所采用单柱式隔离开关后，节约占地面积的效果更为显著。 隔离开关在低压设备中主要适用于民宅、建筑等低压终端配电系统。主要功 能：带负荷分断和接通线路 隔离开关特点： 1)在电气设备检修时，提供一个电气间隔，并且是一个明显可见的断开点， 用以保障维护人员的人身安全。 2)隔离开关不能带负荷操作：不能带额定负荷或大

35、负荷操作，不能分、合负 荷电流和短路电流，但是有灭弧室的可以带小负荷及空载线路操作。 3)一般送电操作时：先合隔离开关，后合断路器或负荷类开关； 断电操作时：先断开断路器或负荷类开关，后断开隔离开关。 4)选用时和其它的电气设备相同，其额定电压、额定电流、动稳定电流、热 稳定电流等都必须符合使用场合的需要。隔离开关的作用是断开无负荷电流的 电路。使所检修的设备与电源有明显的断开点，以保证检修人员的安全,隔离开 关没有专门的灭弧装置不能切断负荷电流和短路电流，所以必须在电路在断路 器断开电路的情况下才可以操作隔离开关。 3.1.4 仪用互感器 仪用互感器是保证电能系统安全运行的重要设备，它主要有

36、两种：一种是 电压互感器，他将一次系统的高电压变成 100v 或 100/ 的低电压，另一种是3 电流互感器它将一次系统中的大电流变换成 5A 或 1A 的小电流，并与一次系统 的高电压隔离。仪用互感器的二次电压或电流用于测量仪器或继电保护自动装 14 置，使二次设备与高压隔离，保证设备和人生安全。 仪用互感器用途如下： 1）扩大交流仪表的量程：利用仪用互感器把大电流、高电压按比例地变换 成小电流、低电压，在用低量程的仪表进行测量，就相当于扩大了交流仪表的 量程，同时大大降低了仪表本身的功耗。 2）测量高电压时保证工作人员和仪表的安全：仪用互感器把高电压变换成 了低电压，并且仪表和被测电路之间

37、没有直接的电联系。所以，在测量高电压 电路时，不单可以保证工作人员和仪表的安全，而且降低了对仪表的绝缘要求。 3）用利于仪表生产的标准化，降低生产成本：用同一量程的交流电流表、 交流电压表，配用不用变化的仪用互感器，就能满足测量各种高电压和大电流 的要求。 3.2 电气设备选择的一般条件 (1)按正常工作条件选择电气设备 1）额定电压 电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷变化，有时会高于电网的额定 电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。 通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的 1.1-1.15 倍， 而电网运行电压的波动范围，一般不超过电网额

38、定电压的 1.15 倍。因此，在选 择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压 不低于装置地点电网额定电NU 压 的条件选择，即SNU （3-SNU 1） 2）额定电流 电气设备的额定电流 是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。NI 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 ，即NI maxI (3-2)maxI 由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5%时，输出功率可保持不变，故其相 应回路的 应为发电机、调相机或变压器电流的 1.05 倍；若变压器有过负荷maxI 运行的可能时， 应按过负荷确定（1.3-1.2 倍变压器额定电流） ；母联断路器a 回路一般可取母线上最大

39、一台发电机或变压器的 ；母线分段电抗器的maxI 应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需电流，或最大maxI 一台发电机额定电流的 50%-80%；出线回路的 除考虑正常负荷电流外，还ax 应考虑事故时有其他回路转移过来的负荷。 15 3）环境条件对设备选择的影响 当电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件如温度、风速、污秽 等级、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件， 应采取措施。 通常非高原型的电气设备使用环境的海拔高度不超过 1000m，当地区海拔 超过制造厂家的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相对减少，使空气 间隙和外绝缘的放点特性下降

40、。一般当海拔在 1000-3500m 范围内，若海拔比厂 家规定值每升高 100m，则电气设备允许最高工作电压要下降 1%.当最高工作电 压不能满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘高一电压等级的产 品。对于 110KV 及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔 2000m 以 下使用。 此外，还应按电气设备的装置地点、使用条件、检修、运行和环境保护（电磁 干扰、噪声）等要求，对电气设备进行种类（屋内或屋外）和型式（防污、防 爆、湿热）的选择。 （2）按短路状态校验 1）短路热稳定校验 短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许 值。满足热稳定条件为 (3

41、-3)ktQI2 式中 为短路电流产生的热效应； 、t 分别为电气设备允许通过的热稳定电kQ 流和时间。 2）电动力稳定校验 电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足 动稳定的条件为 或 (3-4)sheisheI 式中： 、 分别为短路冲击电流幅值及其有效值； 、 分别为电气设备shiI esiI 允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。 同时，应按电气设备在特定的工程安装使用条件，对电气设备的机械负荷 能力进行校验，即电气设备的端子允许荷载应大于设备引线在短路时的最大电 动力。 3.3 导线截面的选择 3.3.1 导线截面选择的条件 选择导线截面积必须同时考虑四个条件

42、：经济电流密度、安全载流量、电 16 压损失和机械强度。计算时以一个为主，同时验算其他三个条件合格。 1）高低压输配电线路按经济电流密度选择，使电能损失和资金投入在最 合理范围。 2）近距离负荷主要按发热条件（安全载流量）选择导线截面，发热的温 度要在合理范围。 3）大电流负荷和低压动力线主要按电压损失条件选择导线截面，要保证 到负荷点的电压在合格范围。 4）大档距和小负荷还要根据导线受力情况，考虑机械强度问题，要保证 导线能承受拉力。 经济电流密度和电压损失都和导线的长度有关，即同样的截面积，同样的 电流，线路越长，电能损失和电压就越大，比如 50KW50 米距离，50mm铜线， 电压损失是

43、 2V,电能损失是 0.4KW;如果是 100 米，电压损失是 4V,电能损失是 1.6KW;如果是 400 米，电压损失是 8V,电能损失 3.2KW; 载流量和导线的截面积有关，截面积越大，单位载流量越小，比如 1mm 铜线载流量是 180A,10mm铜线载流量是 80A,100mm铜线载流量是 320A 等等, 经济电流密度计算比较复杂，一般是直接采用国家标准： 3000 及以下 3000500 5000 以上 裸铜线 3.0A/ mm 2.25 A/ mm 1.75 A/ mm 裸铝线 1.65 A/ mm 1.15 A/ mm 0.9 A/ mm 铜电缆 2.5 A/ mm 2.25

44、 A/ mm 2.0 A/ mm 铝电缆 1.92 A/ mm 1.73 A/ mm 1.54 A/ mm 为了保证导线长时间连续运行所允许的电流密度称安全载流量。 一般规定是：铜线选 58Amm；铝线选 35A mm 。 电压损失百分数简易计算公式 U=PL/CS S=PL/CU (3-5) U 电压损失百分数 P输送的有功功率（Kw） L输送的距离（m） C常数，铝线单相 8.3，铝线三相四线 46；铜线单相 12.8，铜线三 相四线 77 S导线截面（ mm） 3.3.2 导线型号选择 （1）35KV 母线侧截面选择 1）按长时允许电流选择截面知 17 =585+390=975AmaxI

45、 选择额定面积为 700 的 LGJQ 型导线，其长期允许电流为 1250A。2 当环境温度为 时，查的修正系数 K=0.83，则40 AI 975.1039758. 2)热稳定校验： 短路热效应 = (3-6)kQ)(22*kIIt = sA22134967581407961 正常运行时导体温度为 （ ）65.0.)07( C 查表 C=89 C=89 满足短路时发热的最小导体截面为 则 =minS 2270138913467m 满足热稳定要求。 3）动稳定校验 取冲击系数 K=0.9 则 (3-7)AIish 6.27395.129.* 设绝缘子间的跨距 L=1m，母线相间距离 a=1 按

46、所采用的放置母线的方式，抗弯矩为 W=3.3 =3.3 (3-8)b2 610.4.0.04. 3m = =58607pa (3-9)8 2max173.1awLIsh 6109.2726738 小于铝最大允许应力 满足动稳定要求 因而选择额定面积为 700 的 LGJQ 型导线2m （2）10KV 母线侧截面选择 1）按长时允许电流选择截面 知 = =3437AmaxI 5.1073350 选用 3 条 125 10mm 矩形铝导体,竖放电流为 4243A, =1.8.fK 当环境温度为 40 度时,计算温度修正系数为 K=0.83,则AI3475248.04 2)热稳定校验： 18 短路热

47、效应 = (3-10)kQ)10(22*kIIt = sA2222 678)1847 正常运行时导体温度为 （ ）350(4C 查表 C=85 C=85 满足短路时发热的最小导体截面为 则 =minS 22103.0851627m 满足热稳定要求。 3）动稳定校验 取冲击系数 K=0.9 则 (3-11)AIish 476129.12.* 设绝缘子间的跨距 L=1m，母线相间距离 a=1 按所采用的放置母线的方式，抗弯矩为 W=3.3 =3.3 (3-12)b2 6050. 3m 则 = =9506pa (3-13)8 2max1073.1awLIsh 6102.476143. 8 小于铝最大

48、允许应力 满足动稳定要求 因而选择 3 条 125 10mm 矩形铝导体 3.3.3 高压断路器和隔离开关的选择 (1) .高压断路器选择原则 1）一般原则 为保证高压电器在正常运行、检修、短路和过电压情况下的安全，高压电 器应按下列条件选择： 按正常工作条件包括电压、电流、频率、机械荷载等选择 按短路条件包括短时耐受电流、峰值耐受电流、关合和开断电流等选择； 按环境条件包括温度、湿度、海拔、地震等选择； 按承受过电压能力包括绝缘水平等选择； 按各类高压电器的不同特点包括开关的操作性能、熔断器的保护特性配 19 合、互感器的负荷及准确等级等选择。 2）按正常工作条件选择高压电器 按工作电压选择

49、选用的高压电器，其额定电压应符合所在回路的系统标 称电压，其允许最高工作电压 Umax 不应小于所在回路的最高运行电压 Uy，即 Umax Uy 按工作电流选择高压电器的额定电流 In 不应小于该回路在各种可能运行 方式下的持续工作电流 Ig，即 In Ig。 3）按短路稳定条件选择高压电器 短路稳定性校验的一般要求； 短路电流的热效应； 短路稳定性校验。 4)按环境条件选择高压电器 选择电器的环境温度； 选择电器的环境湿度； 高海拔对高压电器的影响； 地震对高压电器的影响。 5)高压电器的绝缘水平 6)按各类高压电器的不同特点选择 额定短路开断电流的选择； 额定短路关合电流的选择； 额定操作顺序的选择； 额定失步开断电流的选择； 额定异相接地故障电流