500kV超高壓變電站畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本設(shè)計(jì)為500kV超高壓變電站，為樞紐變電所。500kV電壓等級在我國電力網(wǎng)中是一個重要的等級。伴隨能源需求的不斷增大，500kV超高壓變電站在我國的電力網(wǎng)中有著重要的地位。本設(shè)計(jì)以佳木斯電業(yè)局提供的負(fù)荷資料及相關(guān)要求為設(shè)計(jì)依據(jù)，目的是構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)的500kV電力網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)北電南送，進(jìn)而緩解南方用電壓力。介紹了變電站的發(fā)展形勢及針對不同主接線方式進(jìn)行比較選擇。變電站位于佳木斯市郊區(qū)，為 500千伏輸變電工程的首端變電站。工程規(guī)模主變?nèi)萘繛閮山M，一組容量為750千伏安。電氣主接線中500kV出線8回，220kV出線4回,10kV出線3回。變電所總建筑面積3135平方米，主控樓建筑面積2764平方米。5

2、00kV變電所控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是可靠性要求更高、被控制的對象多、控制對象的距離遠(yuǎn)、控制電纜用量大，要求自動化水平高和抗干擾問題突出。對其特點(diǎn)設(shè)計(jì)變電站，解決出現(xiàn)的問題。關(guān)鍵詞： 變電站; 超高壓; 500kV 500kV EHV substation designAbstractThe transformer substation that is designed this time is the key position transformer substation of 500kV. It is the hub of Substation. The grade of 500kV voltag

3、e is an important grade in the power network of our country. With the increasing demand for energy, 500kV EHV substation power network in China has an important role. The Jiamusi Electric Power Bureau designed to provide information and the load requirements for the design basis. Aim is to build a s

4、trong 500kV power grid, nortel to achieve Southern delivery, and ease the pressure on the South Side. Introduced the situation of the development of substation and the main connection for different ways to compare options. Substation is located in the outskirts of the city of Jiamusi and in the firs

5、t-side substation of a 500-kilovolt power transmission project. Scale divided into two main transformer capacities, a group of 750 kVA capacities. Main Electrical Wiring in 500kV round 8 times altogether, 220kV round 4 times altogether, 10kV round 3 times altogether. Substation total construction ar

6、ea is 3135 square meters，main building area of 2764 square meters 500 kV substation control system is characterized by higher reliability requirements, the object of control, and control of the object distance and the amount of control cable, and require a high level of automation and anti-jamming p

7、roblems. Substation design of its features to solve problems.Key words: Substation; EHV; 500kV目錄摘要IAbstractII1 前言11.1 變電站發(fā)展形式11.2 變電站設(shè)計(jì)目的及意義11.3 設(shè)計(jì)變電站簡介11.3.1 變電站類型及地質(zhì)條件11.3.2 變電站主要技術(shù)特點(diǎn)22 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及計(jì)算32.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表32.2 變電站負(fù)荷計(jì)算33 主變選擇及主接線設(shè)計(jì)63.1 主變臺數(shù)確定及容量的選擇63.2 主接線設(shè)計(jì)選擇73.2.1 主接線設(shè)計(jì)原則73.2.2 主接線方案確定74 短路計(jì)算104.1

8、短路計(jì)算目的104.2 短路點(diǎn)確定及短路電流計(jì)算105 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)135.1 母線選擇及校驗(yàn)145.1.1 母線材料及形狀的選擇145.1.2 500kV側(cè)母線選擇及校驗(yàn)145.2 斷路器選擇及校驗(yàn)215.2.1 500kV側(cè)及進(jìn)線斷路器選擇及校驗(yàn)215.2.2 220kV側(cè)及出線斷路器選擇及校驗(yàn)215.2.3 10kV側(cè)及出線斷路器選擇及校驗(yàn)225.3 隔離開關(guān)選擇及校驗(yàn)235.3.1 500kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)235.3.2 220kV側(cè)隔離開關(guān)選擇及校驗(yàn)235.4 電流互感器選擇245.5 電壓互感器選擇245.6 絕緣子和穿墻套管的選擇255.6.1 支柱絕緣子選擇255

9、.6.2 懸式絕緣子選擇265.7 所用變壓器及電力電容器選擇275.7.1 所用變壓器選擇275.7.2 電力電容器選擇286 防雷設(shè)備306.1 避雷針與避雷線306.1.1 避雷針的結(jié)構(gòu)和保護(hù)原理306.1.2 避雷線的結(jié)構(gòu)和保護(hù)原理306.2 避雷器選型317 無功補(bǔ)償裝置327.1 斷路器投切無功補(bǔ)償裝置327.2 無功靜止補(bǔ)償裝置及配電補(bǔ)償裝置337.2.1 無功靜止補(bǔ)償裝置337.2.2 配電裝置布置348 繼電保護(hù)368.1 主變壓器保護(hù)368.1.1 變壓器故障分類及故障的危害368.1.2 微機(jī)保護(hù)368.1.3 瓦斯保護(hù)368.1.4 過負(fù)荷保護(hù)378.2 10kV線路保

10、護(hù)388.2.1 10kV線路保護(hù)的設(shè)計(jì)原則388.2.2 10kV線路保護(hù)設(shè)計(jì)方案398.2.3 過電流保護(hù)的整定計(jì)算398.2.4 自動重合閘裝置399 結(jié)論42參考文獻(xiàn)43致謝441 前言電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)的重要能源部門，與民生息息相關(guān)。電網(wǎng)是根據(jù)不同地區(qū)、不同電壓等級而形成的高壓和超高壓網(wǎng)絡(luò)，起著重要作用。在我國很多地區(qū)現(xiàn)已形成以500kV為骨干的主網(wǎng)，能將電力資源更充分的利用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及大型發(fā)電廠和更高等級電壓的出現(xiàn)，在不久的將來，我國會出現(xiàn)跨幾個大區(qū)的聯(lián)合大電網(wǎng)。500kV超高壓變電站的容量大、電壓高、出線回路數(shù)多，在電力系統(tǒng)中一般都是電力輸送的樞紐性變電站。因此興建5

11、00kV超高壓變電站能夠更好的利用資源，實(shí)現(xiàn)最大利用。北方的充足能源，也將通過樞紐變電站實(shí)現(xiàn)“北電南送”。500kV超高壓變電站設(shè)備要求高，進(jìn)而推動了國內(nèi)電氣設(shè)備新的改革，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化能源的進(jìn)程。1.1 變電站發(fā)展形式自1974年建成了第一條330kV輸電線路，由甘肅劉家峽水電站廠到陜西關(guān)中地區(qū)開始，變電站發(fā)展迅速。1981年建成了第一條500kV輸電線路，由河南姚孟火電廠到武漢，500kV超高壓變電站走入人們的視線。其中，超高壓變電站的建設(shè)成功，使國內(nèi)各省電網(wǎng)形成網(wǎng)，華北、東北、華東、華中、南方等電網(wǎng)都已建成500kV大容量輸電線路和跨省聯(lián)絡(luò)線，并將逐步形成跨大區(qū)域互聯(lián)的骨干網(wǎng)絡(luò)。正在建設(shè)中的

12、西北750kV輸電工程，標(biāo)志著我國電網(wǎng)輸電電壓等級由目前最高的500kV即將升級為750kV，實(shí)現(xiàn)歷史性跨越。在日趨建設(shè)的超高壓變電站中，超高電壓等級500kV的變電站占有重要的地位。1.2 變電站設(shè)計(jì)目的及意義本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以500kV群林輸變電工程初步設(shè)計(jì)審核意見和佳木斯電業(yè)局提供的負(fù)荷資料及相關(guān)要求為設(shè)計(jì)依據(jù)，以加強(qiáng)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高該地區(qū)的供電質(zhì)量、減少電能損失，滿足該地區(qū)負(fù)荷增長的需要為目的而開發(fā)設(shè)計(jì)的500kV超高壓變電站。變電站在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，力求更加實(shí)用化。作為樞紐位置的變電站，具有高度可靠性和靈活性的主接線，將保證500kV電網(wǎng)的安全運(yùn)行，滿足各類重要負(fù)荷。1.3 設(shè)計(jì)變電站

13、簡介1.3.1 變電站類型及地質(zhì)條件該變電站為500kV大型樞紐變電站，500kV采用一個半斷路器接線，220kV采用雙母線帶旁路接線， 10kV采用單母線分段接線。500kV配電裝置采用GIS配電裝置。本所選用分層分布式綜合自動化系統(tǒng)。主變壓器及線路控保屏、電度表屏、直流屏、電池屏、交流屏均布置在主控室內(nèi)。為有人值班變電站，部分站區(qū)設(shè)立無人值班室，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。變電所所址位于佳木斯市郊區(qū)西格木鄉(xiāng)群林村北側(cè)，地勢平坦、進(jìn)出線走廊便于架空線路的引入和引出，因此配電裝置的布置不必考慮特殊方式。所址的標(biāo)高海拔450m，經(jīng)調(diào)查沒有被洪水浸淹的歷史，不必選用高海拔的電氣設(shè)備。所址位于負(fù)荷中心，交通便

14、利、通訊暢通。有鐵路和公路經(jīng)過變電所附近，不必過多考慮設(shè)備的運(yùn)輸問題。旱澇期，附近河流對變電站無影響。該地區(qū)夏季最高氣溫在+32，冬季最低氣溫為-39，年平均氣溫為+14，電氣設(shè)備均可正常工作；最大風(fēng)速為2.0m/s，夏秋季節(jié)不受強(qiáng)風(fēng)影響，所以不必考慮架空線路的機(jī)械強(qiáng)度及對屋外配電裝置的影響；該地區(qū)全年只有短暫的霜凍（不足2天）和結(jié)冰現(xiàn)象（不足1天），覆冰厚度僅為2mm，因此不必考慮覆冰問題；無凍土情況發(fā)生，接地裝置地下部分不必過深即可保證可靠接地；地震強(qiáng)度很小，不必設(shè)置防震保護(hù)，可以采用半高型或高型布置；土壤電阻率為100M，可考慮采用構(gòu)架式避雷針；年雷暴日數(shù)為33.7天，防雷裝置的選取應(yīng)加

15、以考慮；當(dāng)?shù)厮募敬嬖谌苎┤鼙?、毛毛雨、雨加雪、凝露等對污穢絕緣子極為不利的氣象條件，突發(fā)性的污穢與濕潤可能同時建立，為防止污閃，所以對絕緣子串和變電設(shè)備外絕緣的影響應(yīng)予以考慮。（以上分析均參照高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程）1.3.2 變電站主要技術(shù)特點(diǎn)表1-1 變電站主要技術(shù)特點(diǎn)序號項(xiàng)目名稱技術(shù)特點(diǎn)1電氣接線500kV：采用一個半斷路器接線220kV：采用雙母線帶旁路接線10kV：采用單母線分段接線2短路電流500kV: 50kA220kV: 50kA10kV: 40kA3主要設(shè)備選型主變壓器：三相，油浸式，無勵磁調(diào)壓，自耦變壓器500kV：SF雙斷口瓷柱式斷路器220kV：SF單斷口瓷柱式斷路器

16、10kV：SF瓷柱式斷路器4配電裝置型式500kV：采用懸吊管母線中型分相斷路器三列式布置220kV：采用支持式管母，斷路器單列布置10kV：采用支持管母線中型布置，母線與主變壓器平行或垂直布置，分支回路斷路器配置在母線側(cè)5電氣二次變電站設(shè)置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，保護(hù)設(shè)備分散布置在各繼電保護(hù)小室2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及計(jì)算2.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表線路中18為500kV出線，912為220kV出線，1315為10kV出線根據(jù)統(tǒng)計(jì)負(fù)荷如表2-1所示。表2-1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表回路序號回路名稱負(fù)荷容量（kVA）需 用系 數(shù)線 長（km）供電回路1群方甲線713500.885012群方乙線7040087013群興甲線586007

17、9014群興乙線5040075015群佳甲線518500.873016群佳乙線563000.7565017群鶴甲線4075068018群鶴乙線4210071019群慶甲線43300530110群慶乙線42200560111群七甲線32300570112群七乙線37100560113群運(yùn)線21700480114群興線21500460115群寶線2100046012.2 變電站負(fù)荷計(jì)算本設(shè)計(jì)為500kV超高壓變電所，負(fù)荷計(jì)算采用需用系數(shù)法。其優(yōu)點(diǎn)是：公式簡單，計(jì)算方便，對于不同性質(zhì)的供電用戶的需用系數(shù)值是經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計(jì)積累，數(shù)值比較完整和準(zhǔn)確，為供電設(shè)計(jì)創(chuàng)造了很好的條件。由于各供電區(qū)域電性質(zhì)相差

18、不大，考慮功率因數(shù)相同，則視在功率可表示為有功功率。采用需用系數(shù)法求各用戶的計(jì)算負(fù)荷：=KtSei （2-1）式中 各用戶的計(jì)算負(fù)荷，kVA； Sei 各用電設(shè)備額定容量，kVA。每條出線路的負(fù)荷：線路1： Sjs1=71350=57080 (kVA)線路2： Sjs2= 0.7570400=52800 (kVA)線路3： Sjs3=58600=46880 (kVA)線路4： Sjs450400=40320 (kVA)線路5： Sjs5=51850=41480(kVA)線路6： Sjs6=56300=42225 (kVA)線路7： Sjs7=40750=32600(kVA)線路8： Sjs8=

19、42100=33680 (kVA)線路9： Sjs9=43300=32475 (kVA)線路10：Sjs10=42200=33760 (kVA)線路11：Sjs11=32300=25840 (kVA)線路12：Sjs12=37100=29680 (kVA)線路13：Sjs13=21700=17360 (kVA)線路14：Sjs14=21500=17200 (kVA)線路15：Sjs15=21000=16800 (kVA)變電所設(shè)計(jì)當(dāng)年的計(jì)算負(fù)荷可由式（2-2）計(jì)算 （2-2）式中 Kt 同時系數(shù)，一般取，這里??；%線損率，高低壓網(wǎng)絡(luò)的綜合線損率在8%-12%，這里取10%。 =0.952018

20、0 (1+0.1)514978.2(kVA)計(jì)算負(fù)荷增長后的變電所最大計(jì)算負(fù)荷為 （2-3）式中 n 年數(shù)，取10年； m 年平均增長率，取7%； n年后的最大計(jì)算負(fù)荷。=e10=1037363.72 (kVA)3 主變選擇及主接線設(shè)計(jì) 主變臺數(shù)確定及容量的選擇變壓器容量的選擇至關(guān)重要，容量選擇小了，不滿足負(fù)荷增長的要求。容量選擇大了，變壓器空載損耗大，起不到降低損耗、同網(wǎng)同價的要求。因此，變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電所最大負(fù)荷的60%70%選擇，故500kV變電所取70%。在500kV及以上的發(fā)電廠和變電所中，應(yīng)按容

21、量、可靠性要求、制造水平、運(yùn)輸條件、負(fù)荷和系統(tǒng)情況等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定變壓器相數(shù)。當(dāng)一臺主變壓器運(yùn)行時，可保證60%的負(fù)荷供電，考慮變壓器的事故負(fù)荷能力為40%，所以供電的保證率為84%。為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓容量采用雙繞組變壓器。由于變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列進(jìn)行，所以變壓器繞組的連線方式選Y型連接。 裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，根據(jù)我國變電壓器運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參考經(jīng)驗(yàn)，每臺主變的額定容量： （3-1） =(kVA)主變壓器可選擇ODFPS-250000/500單相自耦無勵磁調(diào)壓變壓器，三臺為一組，主要性能參數(shù)為：額定容量250/250/80MVA；額

22、定電壓/10.5kV；額定電流3150A；空載損耗80KW；負(fù)載損耗445KW。其中絕緣件中的含水量降低到0.5%以下。達(dá)到了變壓器局部放電量國際IEC標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-1所示。表3-1 ODFPS-250000/500三相自耦變壓器額定容量(kVA)電 壓 組 合（kV）聯(lián)結(jié)組標(biāo)號空載損耗(kW)負(fù)載損耗(kW)空載電流(%)重量（t）250000高壓分接(%)低壓 YN， yn0, d11.80445159353.2 主接線設(shè)計(jì)選擇3.2.1 主接線設(shè)計(jì)原則變電所的主接線是電力系統(tǒng)按接線組成中的一個重要組成部分，主接線的確定對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選

23、擇，配電裝置的布置，繼電保護(hù)和控制方法的擬訂將會產(chǎn)生直接影響。3.2.2 主接線方案確定主接線是根據(jù)發(fā)電廠或變電所的設(shè)計(jì)任務(wù)書，原始資料以及設(shè)計(jì)要求和原則來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在保證滿足技術(shù)要求條件下，力求經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)初步選擇兩個方案進(jìn)行可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性比較，確定出最佳主接線方案。方案1：電氣主接線采用雙母線雙分段帶旁路接線方案2：電氣主接線采用3/2斷路器主接線可靠性比較： 500kV超高壓變電站進(jìn)出線為8回，為了限制設(shè)備故障影響范圍，在雙母線接線中采用雙母線雙分段帶旁路母線，將各元件分別接在各段母線上；對3/2斷路器接線則采用兩個斷路器控制一個元件的多環(huán)形接線。雙母線雙分段帶旁路接線見圖3-1

24、，3/2斷路器接線見圖3-2。 圖3-1 雙母線雙分段帶旁路接線 圖3-2 3/2斷路器接線 兩種電氣主接線自身設(shè)備的故障停電范圍比較（按8個元件考慮）分別見表3-1，表3-2。表3-1 雙母線雙分段帶旁路母線接線故障停電范圍運(yùn)行情況故障類別停電元件數(shù)停電百分比（%）無設(shè)備檢修出線斷路器（或母線）故障225母聯(lián)或分段斷路器故障450有一臺斷路器檢修出線斷路器（或母線）故障13母聯(lián)或分段斷路器故障35一組母線檢修出線斷路器（或母線）故障23母聯(lián)或分段斷路器故障465075表3-2 3/2斷路器接線故障停電范圍運(yùn)行情況故障類別停電元件數(shù)停電百分比（%）無設(shè)備檢修母線側(cè)斷路器故障1母線故障00中間斷

25、路器故障225有一臺斷路器檢修母線側(cè)斷路器故障1212.525母線故障01中間斷路器故障225一組母線檢修母線側(cè)斷路器故障225母線故障00中間斷路器故障225比較表3-1、表3-2可以看出，3/2斷路器接線無論是在無設(shè)備檢修方式下，還是在檢修與故障重疊方式下，停電元件最多只有兩個；當(dāng)母線故障時沒有元件停電。而雙母線雙分段接線在無設(shè)備檢修方式下，出線斷路器故障或母線故障時有兩個元件停電；當(dāng)母聯(lián)或分段斷路器故障時，停電元件為4個，停電元件站50%；在檢修與事故相重疊方式下，停電元件占75%。由此可見，3/2斷路器接線能將各種設(shè)備自身故障引起的停電元件限制在最小范圍內(nèi)，從而提高整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的安

26、全可靠性，所以方案2優(yōu)于方案1。 經(jīng)濟(jì)性比較：從設(shè)備投資分析，在8個元件時兩種主接線是一樣的；當(dāng)元件總數(shù)達(dá)10個，雙母線雙分段加專用旁路母線斷路器時，兩種主接線也是一樣的。當(dāng)元件多于10個時，3/2斷路器接線投資大；元件少于6個時，雙母線雙分段帶旁路接線投資大。從占地面積分析，3/2斷路器接線采用常規(guī)的三列式布置方式比雙母線雙分段帶旁路接線節(jié)省占地面積40%，若采用其它布置方式時（如單列式等），兩種主接線是一樣的。綜合上述比較可以看出，3/2斷路器接線在最嚴(yán)重的故障方式下，停電元件最多為兩個，當(dāng)一組母線發(fā)生故障時，沒有元件停電，即使是在一組母線檢修，另一組母線故障的情況下，也沒有元件停電，隔離

27、開關(guān)操作簡單，調(diào)度運(yùn)行靈活。在投資方面，當(dāng)元件數(shù)在610時，與雙母線雙分段帶旁路接線相比是經(jīng)濟(jì)的；當(dāng)元件多于10個，3/2斷路器接線投資增大，但是與一旦造成系統(tǒng)重大事故的經(jīng)濟(jì)損失相比，也是合適的。所以本設(shè)計(jì)500kV超高壓變電站應(yīng)選用方案2。 4 短路計(jì)算4.1 短路計(jì)算目的短路是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接。電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞是產(chǎn)生短路的主要原因。發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減少，因而短路電流可能達(dá)到很大數(shù)值（幾萬安至十幾萬安），故短路電流為主要計(jì)算對象。計(jì)算的目的是：（1）選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備；（2）電網(wǎng)接線和發(fā)電廠、變電所電氣主接線的比較、選擇；（3）選擇繼電保護(hù)裝置

28、和整定計(jì)算；（4）驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；（5）為確定送電線路對附近通信電磁危險的影響提供計(jì)算資料。4.2 短路點(diǎn)確定及短路電流計(jì)算根據(jù)保護(hù)整定的計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)，各短路點(diǎn)選擇如圖4-1：圖4-1短路點(diǎn)選擇圖 根據(jù)圖4-1對各短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，計(jì)算過程如下面所示：=00128) = =4.338=2.55kA=kA 最大運(yùn)行狀態(tài)時f點(diǎn)短路時= = =2.55kA=5.以下各點(diǎn)同上得短路計(jì)算值如表4-3。表4-3 短路計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn)三相短路電流沖擊電流二相短路電流最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式f1f2f3f4f5f6f7f8f9f10f11f

29、12f13f14f15f16f171.1201.0973.3393.2492.6751.482f1825043.3563.2852.7051.747f191.1741.1283.1693.0852.9751.9885 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)是變電所設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，盡管電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的選擇要從我國實(shí)際情況出發(fā)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程要求進(jìn)行，力求做到了技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、運(yùn)行靈活方便、留有適當(dāng)?shù)挠喽鹊囊?。并在選擇后按設(shè)備的額定電壓，額定電流，短路時動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等方面對所選的設(shè)備進(jìn)行了

30、校驗(yàn)。變電站內(nèi)各種主要電氣設(shè)備的選擇如表5-1所示。表5-1 主設(shè)備清單序號設(shè)備名稱規(guī)格或型號單位數(shù)量備注1主變壓器ODFPS-250000/500臺62管型主導(dǎo)線6063-150/136M36配補(bǔ)強(qiáng)襯管4500kV高壓并聯(lián)電抗器DWK3-110臺35500kV隔離開關(guān)SSB-AM-550/3150組46斷路器LW15-550組67隔離開關(guān)GW13220/600組28電力電容器BFM11/-200-1W組39電流互感器LVQBT-500臺210電壓互感器JVQT-500臺211避雷器組112避雷器組2電壓互感器側(cè)13避雷器組2電容器側(cè)14避雷器組615穿墻套管CWLB2-10/1000個16絕

31、緣子XP-4C片417絕緣子ZS-10/4串18鋼芯鋁絞線LGJQT-1400mm米5300跨線19鋼芯鋁絞線LGJQT-1400mm米4000設(shè)備引下線20組合導(dǎo)線2LGJQ-360mm2米變電站內(nèi)各種主要電氣設(shè)備的校驗(yàn)要求如表5-2所示。表5-2 電氣設(shè)備的校驗(yàn)要求表序號設(shè)備名稱額定電壓kV額定電流A額定容量kVA額定開斷電流短路熱穩(wěn)定短路動穩(wěn)定1斷路器2隔離開關(guān)3電壓互感器4電壓互感器5熔斷器6電力電容器7避雷器8絕緣子9穿墻套管注 表中“”表示校驗(yàn)要求項(xiàng)目5.1 母線選擇及校驗(yàn)5.1.1 母線材料及形狀的選擇母線的材料有銅、鋁和鋼。由于鋁的成本低，除某些特殊場所外，普遍使用鋁導(dǎo)體。變電

32、站常用母線形狀有矩形、槽型和管型等。矩形截面電流的集膚效應(yīng)強(qiáng)烈。常被用于容量為60MVA及以下的降壓變壓器的配電裝置等。槽型截面母線用于回路正常工作電流48KA的情況，電流不符合。管型母線具有機(jī)械強(qiáng)度好、載流量大、集膚效應(yīng)小的特點(diǎn)并可用于8KA以上的大電流母線。由于500kV電壓等級的特殊性，因此選擇鋼芯鋁絞線。 5.1.2 500kV側(cè)母線選擇及校驗(yàn) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面最大長期工作電流A1 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面 （5-1）式中 經(jīng)濟(jì)截面，； 經(jīng)濟(jì)電流密度，A/。由于母線置于戶外，考慮集膚效應(yīng)和散熱，最大負(fù)荷利用小時數(shù)取為30005000h/a，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面查表選擇

33、=1.15106A/m2 故選擇截面積1400 的LGJQT-1400mm型鋼芯鋁絞線，其25時最大允許持續(xù)電流 1760A取=35，o=25時，溫度修正系數(shù)為：則實(shí)際環(huán)境溫度為35時的母線允許電流：1760=1552.32(A)大于其長期最大工作電流（），滿足長期工作時的發(fā)熱條件。2 校驗(yàn)短路計(jì)算時間。因，所以，經(jīng)查短路電流周期分量等值時間曲線表得，。因，所以。故 母線正常運(yùn)行時的最高溫度為：查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為 （5-2）式中 C熱穩(wěn)定系數(shù)； Kj集膚效應(yīng)系數(shù)（取1）。小于所選母線的截面積，滿足熱穩(wěn)定要求，因所選母線為絞線，故不需動穩(wěn)定校驗(yàn)。所以選擇截面積1400 的LG

34、JQT-1400mm型鋼芯鋁絞線。5.1.3 500kV側(cè)進(jìn)線母線選擇及校驗(yàn)因與發(fā)電廠相聯(lián)，進(jìn)線的最大長期工作電流與500kV側(cè)的母線相同，所以選用截面積1400 的LGJQT-1400mm型鋼芯鋁絞線5.1.4 220kV側(cè)母線選擇及校驗(yàn) 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面最大長期工作電流A查表得經(jīng)濟(jì)電流密度 經(jīng)濟(jì)截面 查電力工程設(shè)計(jì)手冊，故選擇截面積1400 的LGJQT-1400mm型鋼芯鋁絞線，其25時最大允許持續(xù)電流 1760A。溫度修正系數(shù)為1760=1552.32(A)大于其長期最大工作電流（），滿足長期工作時的發(fā)熱條件。 按最小截面積法校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定 短路時間 查短路電流周期分量等值

35、時間曲線 得，則 母線正常運(yùn)行時的最高溫度為：查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為 （5-3）式中 C熱穩(wěn)定系數(shù)； Kj集膚效應(yīng)系數(shù)（取1）。小于所選母線的截面積，滿足熱穩(wěn)定要求。所以選擇截面積1400 的LGJQT-1400mm型鋼芯鋁絞線 按電暈條件校驗(yàn)查表得，kV所以kVkV，滿足要求。5.1.5 220kV中壓側(cè)出線選擇及校驗(yàn)220kV側(cè)有四回出線，其中線路9為最大的一條負(fù)荷，kVA ，應(yīng)以此條線路作為依據(jù)選擇出線。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面最大長期工作電流A經(jīng)濟(jì)電流密度 經(jīng)濟(jì)截面 查電力工程設(shè)計(jì)手冊選用LGJ150型戶外鋼芯鋁絞線，A。溫度修正系數(shù)為時，母線允許電流，滿足長期工作

36、時的發(fā)熱條件。 按最小截面積法校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定kA母線正常工作時的最高溫度計(jì)算母線最小截面，因，故滿足熱穩(wěn)定要求。5.1.6 10kV側(cè)母線選擇及校驗(yàn)按通過低壓側(cè)母線的最大長期工作電流按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面根據(jù)公式（5-1）取變壓器因?yàn)樽畲罄眯r數(shù)：(h/a)=1422同理：滿足熱穩(wěn)定要求動穩(wěn)定校驗(yàn)=55(kA)=13.520(kA)滿足動穩(wěn)定條件5.4 電流互感器選擇電流互感器的選擇如表所示。表 56 電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)型 號額定電流比A準(zhǔn)確級數(shù)二次負(fù)荷500kV側(cè)LVQBT-500200/52220kV側(cè)LCWDL-220400/5210kV側(cè)LMZ1-104000/5222

37、0kV側(cè)出線路LQZ-220600/5210kV側(cè)出線路LMZ1-102000/51秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)35（5秒）657513575135 按準(zhǔn)確等級選擇：根據(jù)所接的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備的形式和用途對準(zhǔn)確級的要求來確定電流互感器工作的正確等級。供計(jì)量電費(fèi)用的表計(jì)所接的電流互感器要求為級；供監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)用的表計(jì)所接的電流互感器為1級；供保護(hù)用的電流互感器要求為3級。 按所工作的電網(wǎng)額定電壓選擇：UewUeUew電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓Ue電流互感器一次測的額定電流 按一次回路電流選擇：IgzdI1eIgzd電流互感器一次回路最大長期工作電流I1e電流互感器的一次額定電壓5

38、.5 電壓互感器選擇電壓互感器的選擇如表5-7。表57 電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)型 號最大容量VA試驗(yàn)電壓kV高壓低壓500kV母線JVQT-50040005502220kV母線JCC1-220TH2000400210kV母線JSJW-1096042額定電壓kV幅線圈容量VA原線圈幅線圈輔助線圈1級3級500500100010120200480連接組1/1/112121/1/11212 按所工作的電網(wǎng)額定電壓選擇：要求電壓互感器的原邊電壓滿足下列條UNUNUN。UN為互感器額定線電壓，0.9和1.1為允許的電壓波動范圍，即10UN。 按準(zhǔn)確等級選擇：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確級下工作，需根據(jù)接入

39、的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備的型式、用途及對準(zhǔn)確級的要求來確定。供計(jì)量電費(fèi)用的表記所接的電壓互感器要求為0.5級，供監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)用的表記所接的電壓互感器為1級，供非主要表記所接的電壓互感器要求為3級。5.6 絕緣子和穿墻套管的選擇發(fā)電廠和變電站常用的絕緣子有支柱絕緣子、套管絕緣子和懸式絕緣子。支柱絕緣子用于支持和固定母線，并使母線與地絕緣；套管絕緣子主要用于母線穿過墻壁或樓板，使母線之間、母線與地之間絕緣；懸式絕緣子主要用于固定屋外配電裝置中的軟母線。 5.6.1 支柱絕緣子選擇 屋外選用戶外棒型支柱絕緣子。此種絕緣子具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行安全，使用壽命長和維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，與針式支柱

40、絕緣子相比絕緣和耐污效果更好，選擇結(jié)果及技術(shù)數(shù)據(jù)見表58。表 58 棒型支柱絕緣子技術(shù)數(shù)據(jù)安 裝 地 點(diǎn)型 號爬電距離（mm）總高H（mm）500kV側(cè)母線ZSX500/4100004530220kV側(cè)母線ZSW220/45500216010kV側(cè)母線ZS10/4230210 屋內(nèi)選用戶內(nèi)聯(lián)合膠支柱絕緣子，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表59。表 59 內(nèi)聯(lián)合膠支柱絕緣子技術(shù)數(shù)據(jù)型 號總高H瓷件最大公稱直徑DZL10/416095 校驗(yàn)（以ZSW10/4為例）母線所受最大電動力為N絕緣子底部至母線水平中心線的高度為絕緣子帽受力為 NFp40002400NF0.14N，滿足動穩(wěn)定要求。按此方法校驗(yàn)其他三種型號的支

41、柱絕緣子，均滿足動穩(wěn)定要求。5.6.2 懸式絕緣子選擇按正常工作電壓下泄漏距離選擇懸式絕緣子的片數(shù)，其公式為：其中n絕緣子的片數(shù)；d泄漏距離，取1.6cm/kV；s每片絕緣子的泄漏距離，取29.53cm；U電網(wǎng)額定電壓（kV）。則500kV線路： 220kV線路：為確保及防污閃效果，分別選用18片和13片，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表510。表 510 懸式絕緣子技術(shù)數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)型 號額定機(jī)械負(fù)荷kN工頻閃絡(luò)電壓kV500kV線路SGX7/5007880220kV線路SGX4/220472050雷電沖擊閃絡(luò)電壓kV最低人工污穢閃絡(luò)電壓kV質(zhì)量kg823007504871200400325.7 所用變壓器及電

42、力電容器選擇5.7.1 所用變壓器選擇考慮到變電所主要設(shè)備的需要，如蓄電池充電、取暖、照明及有關(guān)的繼電保護(hù)裝置的用電等負(fù)荷，因此將所用變建在10kV側(cè)。所用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表5-11。表5-11 所用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號名稱容量（KW）負(fù)荷類型1通信電源4經(jīng)常、連續(xù)210kV操動機(jī)構(gòu)斷續(xù)、短時3運(yùn)動5經(jīng)常、連續(xù)4電氣二次設(shè)備室動力5斷續(xù)、短時510kV配電裝置動力15斷續(xù)、短時6設(shè)備箱恒溫電源經(jīng)常、連續(xù)7戶外配電裝置照明2經(jīng)常、連續(xù)810kV配電裝置動力2經(jīng)常、連續(xù)9照明負(fù)荷P34經(jīng)常、連續(xù)所用變壓器容量選擇根據(jù)變電所所用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中公式（3-12）綜合以上數(shù)據(jù)，查電力工程設(shè)計(jì)手冊選擇S9-50/

43、10-0.4型電力變壓器作為所用變壓器。其技術(shù)參數(shù)見表5-12。表5-12 S9額定電壓kV損耗阻抗電壓空載電流額定容量高低空載短路106.5%1.1%50kVA5.7.2 電力電容器選擇電力電容器是用來提高電網(wǎng)功率因數(shù)、減少線損、改善電壓質(zhì)量、提高供電效率的電器設(shè)備。其中，并聯(lián)電容器組的主接線方式，主要有三角形接線和星型接線。過去并聯(lián)電容器組采用三角形接線較多，但運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，三角形接線的電容器組，當(dāng)任一相擊穿時，由電源供給的短路電流較大，實(shí)際相當(dāng)于母線短路。這時雖然故障電容器的熔斷器迅速熔斷，但如此大的電流即使是瞬間流過電容器也極容易使電容器內(nèi)浸漬劑受熱膨脹，迅速汽化，引起爆炸。而且如果不同相的電容器同時發(fā)生對地?fù)舸?，有時熔斷器也失去保護(hù)作用。如把電容器改為星形接線，當(dāng)任一臺電容器發(fā)生極板擊穿短路時，短路電流都不會超過電容器組額定電流的三倍。而且不會出現(xiàn)其他兩健全相的電容器對故障相的涌放電流，只有來自同相健全的電容器的涌