变电所电气设备选型手册

　　变电所是连接发电厂、电网和电力用户的中间环节，主要有汇集和分配电力、控制操作、升降电压等功能。下面是学习啦小编精心为你们整理的变电所电气设备选型手册的相关内容，希望你们会喜欢!

　　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。