500KV變電站電氣部分設(shè)計(jì)

500KV變電站電氣部分設(shè)計(jì)摘要本論文主要闡述了500KV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)對(duì)變電站的要求也越來(lái)越高。變電站作為電能傳輸與控制的樞紐必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的發(fā)展趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)為500kV超高壓變電站，為樞紐變電所。500kV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(duì)象多、控制對(duì)象的距離遠(yuǎn)、控制電纜用量大，要求自動(dòng)化水平高和抗干擾問(wèn)題突出。本設(shè)計(jì)討論的是500KV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。其中包括負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償、變電所位置的選擇及變壓器的選擇、主接線設(shè)計(jì)、短路計(jì)算及電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，還包括防雷設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞變電站超高壓500kVAbstractThispaperexpatiateonthepartof500kVelectricalsubstationdesign.WiththedevelopmentofscienceandtechnologyinChina,particularlycomputingtechnologyhasadvanced,thepowersystemdemandsonsubstationmoreandmore.Substationasahubforpowertransmissionandcontroltochangethetraditionaldesignandcontrolmode,toadapttothemodernpowersystem,modernizationofindustrialproductionandthedevelopmenttrendofsociallife.

Thetransformersubstationthatisdesignedthistimeisthekeypositiontransformersubstationof500kV.ItisthehubofSubstation.500kVsubstationcontrolsystemischaracterizedbyhigherreliabilityrequirements,theobjectofcontrol,andcontroloftheobjectdistanceandtheamountofcontrolcable,andrequireahighlevelofautomationandanti-jammingproblems.Thedesignisrefertothepartof500kVelectricalsubstationdesign.Wholebookprimarilycontain，calculationofpowerload，reactivepowerexpiation，locationofelectricstationandchoicetransformeranddesignthemainwiringandshort-circuitcalculationandchoiceandtestofelectricequipmentsandthedesignofprotectiverelaysandthedesignofpreventingthunder,etc.KEYWORDSubstationEHV500kV目錄TOC\o"1-4"\h\z第一章緒言 1第一節(jié)超高壓變電站發(fā)展概況 1第二節(jié)選題目的…… 2第三節(jié)背景和意義…… 2第四節(jié)500KV設(shè)計(jì)變電站簡(jiǎn)介 2第二章500KV變電站選址、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及計(jì)算 3第一節(jié)500KV變電站選址及主要技術(shù)特點(diǎn)…… 3第二節(jié)500KV變電站負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表… 4HYPERLINK第三節(jié)500KV變電站負(fù)荷計(jì)算…… 5HYPERLINK第九節(jié)所用變壓器及電力電容器選擇…… 31HYPERLINK第九章變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)…… 40HYPERLINK結(jié)束語(yǔ) 47謝辭 48參考文獻(xiàn) 49電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）500KV變電站的設(shè)計(jì)PAGEPAGE47第一章緒言電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，它是負(fù)責(zé)把自然界提供的能源轉(zhuǎn)換為供人們直接使用的電能的產(chǎn)業(yè)。它即為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代國(guó)防提供不可少的動(dòng)力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行，電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。我國(guó)電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實(shí)現(xiàn)了集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分級(jí)集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。變電所是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較大的工業(yè)建筑，因此，要求變電所土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。電網(wǎng)是根據(jù)不同地區(qū)、不同電壓等級(jí)而形成的高壓和超高壓網(wǎng)絡(luò)，起著重要作用。在我國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及大型發(fā)電廠和更高等級(jí)電壓的出現(xiàn)，在不久的將來(lái)，我國(guó)會(huì)出現(xiàn)跨幾個(gè)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500kV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(guò)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(dòng)了國(guó)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。電氣主接線是變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。隨著變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢(shì)。第一節(jié)超高壓變電站發(fā)展概況我國(guó)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(kāi)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(guó)內(nèi)各省電網(wǎng)形成聯(lián)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)。在日趨建設(shè)的超高壓變電站中，超高壓等級(jí)500kV的變電站占有重要的地位。第二節(jié)選題目的我選擇設(shè)計(jì)本課題，學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，培養(yǎng)獨(dú)立進(jìn)行電力工程設(shè)計(jì)的基本技能，進(jìn)一步了解國(guó)家有關(guān)的方針政策、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，同時(shí)將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，進(jìn)一步培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，開(kāi)拓思路，鍛煉獨(dú)立分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。本次設(shè)計(jì)的500kV超高壓變電站的目的是用以提高該地區(qū)的供電質(zhì)量、減少電能損失，滿足該地區(qū)負(fù)荷增長(zhǎng)的需要。變電站在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，力求更加實(shí)用化，符合實(shí)際，并設(shè)計(jì)高度可靠性和靈活性的主接線，保證500kV電網(wǎng)的安全運(yùn)行，滿足各類重要負(fù)荷的用電需要。第三節(jié)背景和意義500KV超高壓樞紐變電站是我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好500KV超高壓樞紐變電站的設(shè)計(jì)是我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。500KV變電站需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案，既要要克服通信干擾和噪聲、保證電能質(zhì)量和用電安全等問(wèn)題，同時(shí)還要滿足以后電網(wǎng)改造簡(jiǎn)單、資源再利用率高的要求。500KV變電站的設(shè)計(jì)或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案。在這種要求下，500KV超高壓變電站電氣主接線簡(jiǎn)單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢(shì)所趨。因而，500KV超高壓變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡(jiǎn)化，配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案。第四節(jié)500KV變電站設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)的變電站為500kV大型超高壓樞紐變電站，500kV采用一個(gè)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(dòng)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(wú)人值班室，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。該變電所總建筑面積3078平方米，主控樓建筑面積第二章500KV變電站選址、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及計(jì)算第一節(jié)500KV變電站選址及主要技術(shù)特點(diǎn)一、500KV變電站選址變電所位置與供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及電壓質(zhì)量密切相關(guān)，選擇變電所的地址時(shí)，應(yīng)兼顧以下各點(diǎn)：（1）盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬的消耗量；（2）進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線；（3）設(shè)備運(yùn)輸方便，特別要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運(yùn)輸；（4）不宜設(shè)在多塵或者有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)；（5）不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所；（6）不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。該500KV變電所所址位于某市郊區(qū)，地勢(shì)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。所址的海拔為7米，經(jīng)調(diào)查沒(méi)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，交通便利、通訊暢通。有鐵路和公路經(jīng)過(guò)變電所附近，不必過(guò)多考慮設(shè)備的運(yùn)輸問(wèn)題。旱澇期，附近河流對(duì)變電站無(wú)影響。該地區(qū)年平均氣溫為14.5℃，極端最高氣溫為+36.5℃，極端最低氣溫為-11.4℃，全年≥35℃的高溫日數(shù)為4天，電氣設(shè)備均可正常工作；該地區(qū)年降水總量為980.3毫米，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(duì)屋外配電裝置的影響；該地區(qū)全年只有短暫的霜凍（不足5天）和結(jié)冰現(xiàn)象（不足10天），覆冰厚度僅為3mm，因此不必考慮覆冰問(wèn)題；無(wú)凍土情況發(fā)生，接地裝置地下部分不必過(guò)深即可保證可靠接地；土壤電阻率為100Ω·M，可考慮采用構(gòu)架式避雷針；年雷暴雨日數(shù)為35天，防雷裝置的選取應(yīng)加以考慮；當(dāng)?shù)厮募敬嬖谌苎┤鼙?、毛毛雨、雨加雪等?duì)污穢絕緣子極為不利的氣象條件，為防止污閃，所以對(duì)絕緣子串和變電設(shè)備外絕緣的影響應(yīng)予以考慮。

二、500KV變電站主要技術(shù)特點(diǎn)500KV變電站主要技術(shù)特點(diǎn)，具體見(jiàn)表2-1。表2-1變電站主要技術(shù)特點(diǎn)序號(hào)項(xiàng)目名稱技術(shù)特點(diǎn)1電氣接線500kV：采用一個(gè)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(wú)勵(lì)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)小室第二節(jié)500KV變電站負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表本次設(shè)計(jì)的500KV變電站，線路1～8為500kV出線，9～12為220kV出線，13～15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(hào)回路名稱負(fù)荷容量（kVA）需用系數(shù)線長(zhǎng)（km）供電回路1揚(yáng)東甲線713500.8085012揚(yáng)東乙線704000.7587013揚(yáng)方甲線586000.8079014揚(yáng)方乙線504000.8075015揚(yáng)輝甲線518500.8073016揚(yáng)輝乙線563000.7565017揚(yáng)楚甲線407500.8068018揚(yáng)楚乙線421000.8071019揚(yáng)江甲線433000.75530110揚(yáng)江乙線422000.80560111揚(yáng)運(yùn)甲線323000.80570112揚(yáng)運(yùn)乙線371000.80560113揚(yáng)海線217000.80480114揚(yáng)都線215000.80460115揚(yáng)羽線210000.804601第三節(jié)500KV變電站負(fù)荷計(jì)算變電站供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運(yùn)行，其中各個(gè)元件都必須選擇得當(dāng)，除了需要滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求，因此必須對(duì)變電站供電系統(tǒng)中各條出線的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，通過(guò)負(fù)荷計(jì)算求出來(lái)的計(jì)算負(fù)荷是確定工廠電力系統(tǒng)線路截面、變壓器容量、電氣設(shè)備及互感器等供電設(shè)計(jì)參數(shù)的基本依據(jù)。根據(jù)原始資料，計(jì)算出變電站各條出線的計(jì)算負(fù)荷，計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定得過(guò)大，將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜選得過(guò)大，造成投資過(guò)大和有色金屬的浪費(fèi)。但如果計(jì)算負(fù)荷確定得過(guò)小，投入使用后，又將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，加速其絕緣老化降低使用壽命，甚至燃燒引起火災(zāi)造成更大損失，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算的方法有多種，我國(guó)目前普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的方法有需用系數(shù)法和二項(xiàng)式法，針對(duì)不同的情況應(yīng)采用不同的方法。當(dāng)變電站出線較多、容量相差不太大時(shí)，宜采用需用系數(shù)法。當(dāng)變電站出線較少、各臺(tái)容量相差很大時(shí)，宜采用二項(xiàng)式法。本設(shè)計(jì)為500kV超高壓變電所，該變電站出線較多，各條出線容量相差不太大，負(fù)荷計(jì)算采用需用系數(shù)法。其優(yōu)點(diǎn)是：公式簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，對(duì)于不同性質(zhì)的供電用戶的需用系數(shù)值是經(jīng)過(guò)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：=Kt·Sei（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=0.80×71350=57080(kVA)線路2：Sjs2=0.75×70400=52800(kVA)線路3：Sjs3=0.80×58600=46880(kVA)線路4：Sjs4=0.80×50400=40320(kVA)線路5：Sjs5=0.80×51850=41480(kVA)線路6：Sjs6=0.75×56300=42225(kVA)線路7：Sjs7=0.80×40750=32600(kVA)線路8：Sjs8=0.80×42100=33680(kVA)線路9：Sjs9=0.75×43300=32475(kVA)線路10：Sjs10=0.80×42200=33760(kVA)線路11：Sjs11=0.80×32300=25840(kVA)線路12：Sjs12=0.80×37100=29680(kVA)線路13：Sjs13=0.80×21700=17360(kVA)線路14：Sjs14=0.80×21500=17200(kVA)線路15：Sjs15=0.80×21000=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(shí)系數(shù)，一般取0.85-0.9，這里取0.9；%—線損率，高低壓網(wǎng)絡(luò)的綜合線損率在8%-12%，這里取10%。=0.9×520180×(1+0.1)514978.2(kVA)計(jì)算負(fù)荷增長(zhǎng)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(zhǎng)率，取7%；—n年后的最大計(jì)算負(fù)荷。=514978.2×e10×0.07=1037363.72(kVA)第三章主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級(jí)之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。本章是對(duì)500KV變電站主變壓器的選擇。第一節(jié)主變壓器的選擇原則主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選得過(guò)大、臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運(yùn)行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，將可能會(huì)滿足不了變電站負(fù)荷的需要。一、主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇（一）對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。（二）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。（三）對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的1～2級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量[1]。本次設(shè)計(jì)的500kV變電站裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。二、主變壓器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(zhǎng)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(jià)的要求。因此，變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺(tái)停用時(shí)其余變壓器能滿足變電所最大負(fù)荷的60%~70%選擇[1]，故500kV變電所取70%。三、主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇（一）相數(shù)容量為300MW及以下機(jī)組單元接線的變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。在500kV及以上的發(fā)電廠和變電所中，應(yīng)按容量、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)。500kV變電站主變壓器選擇單相變壓器組。（二）繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，500kV主變壓器采用雙繞組自耦式變壓器。（三）繞組接線組別電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。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。本次500kV變電站設(shè)計(jì)主變壓器采用YN，ynO，d11接線組別。（四）調(diào)壓方式為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過(guò)主變的分接開(kāi)關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)。從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓。另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓。500kV變電站主變壓器采用一般均采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，分接頭的選擇依據(jù)具體情況定。（五）冷卻方式主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻；強(qiáng)迫、導(dǎo)向油循環(huán)冷卻[1]。第二節(jié)主變壓器的選擇結(jié)果裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電站，根據(jù)我國(guó)變電壓器運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參考經(jīng)驗(yàn)，每臺(tái)主變的額定容量：（3-1）0.7×1037363.72=726154.604(kVA)主變壓器可選擇ODFPS-250000/500單相自耦無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，三臺(tái)為一組，主要性能參數(shù)為：額定容量250/250/80MVA；額定電壓//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(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)[3]。其技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-1所示。表3-1ODFPS-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(hào)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,d11.8044514.5715910.53538.5第四章電氣主接線的設(shè)計(jì)第一節(jié)電氣主接線的概述電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案[1]。第二節(jié)電氣主接線的基本要求電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求[1]。這三者是一個(gè)綜合概念，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)其中的某一種特性，也不能忽略其中的某一種特性。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用的不同，對(duì)變電所主接線的性能要求也不同的側(cè)重。第三節(jié)電氣主接線的設(shè)計(jì)原則電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。變電所的主接線是電力系統(tǒng)按接線組成中的一個(gè)重要組成部分，主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將會(huì)產(chǎn)生直接影響。第四節(jié)電氣主接線的方案選擇與確定一、方案擬定主接線是根據(jù)發(fā)電廠或變電所的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，原始資料以及設(shè)計(jì)要求和原則來(lái)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(gè)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斷路器主接線二、方案比較可靠性比較：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(duì)3/2斷路器接線則采用兩個(gè)斷路器控制一個(gè)元件的多環(huán)形接線。雙母線雙分段帶旁路接線見(jiàn)圖4-1，3/2斷路器接線見(jiàn)圖4-2。圖4-1雙母線雙分段帶旁路接線圖4-23/2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(gè)元件考慮）分別見(jiàn)表4-1，表4-2[1]。表4-1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(wú)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(tái)斷路器檢修出線斷路器（或母線）故障1~312.5~37.5母聯(lián)或分段斷路器故障3~537.5~62.5一組母線檢修出線斷路器（或母線）故障2~325~37.5母聯(lián)或分段斷路器故障4~650~75表4-23/2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(wú)設(shè)備檢修母線側(cè)斷路器故障112.5母線故障00中間斷路器故障225有一臺(tái)斷路器檢修母線側(cè)斷路器故障1~212.5~25母線故障0~10~12.5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4-2、表4-3可以看出，3/2斷路器接線無(wú)論是在無(wú)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(gè)；當(dāng)母線故障時(shí)沒(méi)有元件停電。而雙母線雙分段接線在無(wú)設(shè)備檢修方式下，出線斷路器故障或母線故障時(shí)有兩個(gè)元件停電；當(dāng)母聯(lián)或分段斷路器故障時(shí)，停電元件為4個(gè)，停電元件占50%；在檢修與事故相重疊方式下，停電元件占75%。由此可見(jiàn)，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)，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，所以方案2優(yōu)于方案1[1]。經(jīng)濟(jì)性比較：從設(shè)備投資分析，在8個(gè)元件時(shí)兩種主接線是一樣的；當(dāng)元件總數(shù)達(dá)10個(gè)，雙母線雙分段加專用旁路母線斷路器時(shí)，兩種主接線也是一樣的。當(dāng)元件多于10個(gè)時(shí)，3/2斷路器接線投資大；元件少于6個(gè)時(shí)，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(shí)（如單列式等），兩種主接線是一樣的[1]。三、方案確定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(gè)，當(dāng)一組母線發(fā)生故障時(shí)，沒(méi)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(méi)有元件停電，隔離開(kāi)關(guān)操作簡(jiǎn)單，調(diào)度運(yùn)行靈活。在投資方面，當(dāng)元件數(shù)在6~10時(shí)，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(gè)，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[1]。所以本設(shè)計(jì)500kV超高壓變電站應(yīng)選用方案2。本變電站的主接線設(shè)計(jì)詳見(jiàn)附圖：500KV變電站電氣主接線圖。第五章短路電流計(jì)算第一節(jié)短路故障的危害短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接[6]。供電系統(tǒng)發(fā)生短路后，電路阻抗比正常運(yùn)行時(shí)阻抗小很多，短路電流通常超過(guò)正常工作電流幾十倍直至數(shù)百倍以上，它會(huì)帶來(lái)以下嚴(yán)重后果：一、短路電流的熱效應(yīng)巨大的短路電流通過(guò)導(dǎo)體，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，形成很高溫度，極易造成設(shè)備過(guò)熱而損壞。二、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力。如果電動(dòng)力過(guò)大或設(shè)備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，則可能引起電氣設(shè)備機(jī)械變形甚至損壞，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大。三、短路系統(tǒng)電壓下降短路時(shí)，系統(tǒng)電壓大幅度下降，對(duì)用戶工作影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負(fù)荷是異步電動(dòng)機(jī)，它的電磁轉(zhuǎn)矩同它的端電壓的平方成正比，電壓下降時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩將顯著降低，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，以致造成產(chǎn)品報(bào)廢及設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果[6]。四、短路時(shí)的停電事故短路時(shí)會(huì)造成停電事故，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失。并且短路越靠近電源，停電波及范圍越大。五、破壞系統(tǒng)穩(wěn)定造成系統(tǒng)瓦解短路可能造成的最嚴(yán)重的后果就是使并列運(yùn)行的各發(fā)電廠之間失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大面積停電。第二節(jié)短路電流計(jì)算的目的電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，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(wàn)安至十幾萬(wàn)安），故短路電流為主要計(jì)算對(duì)象。計(jì)算的目的是：一、選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)；二、為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，必須對(duì)電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算和分析；三、在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算；四、進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響等，也包含有部分短路計(jì)算的內(nèi)容；五、確定輸電線路對(duì)通信的干擾，對(duì)已發(fā)生的故障進(jìn)行分析，都必須進(jìn)行短路計(jì)算[6]。第三節(jié)短路電流計(jì)算的內(nèi)容一、短路點(diǎn)的選?。焊骷?jí)電壓母線、各級(jí)線路末端；二、短路電流的計(jì)算：最大運(yùn)行方式下最大短路電流；最小運(yùn)行方式下最小短路電流；計(jì)算的具體項(xiàng)目及其計(jì)算條件，取決于計(jì)算短路電流的目的。第四節(jié)短路電流計(jì)算的方法供配電系統(tǒng)某處發(fā)生短路時(shí)，要算出短路電流必須首先計(jì)算出短路點(diǎn)到電源的回路總阻抗值。電路元件電氣參數(shù)的計(jì)算有兩種方法：標(biāo)幺值法和有名值法。一、標(biāo)幺值法標(biāo)幺制是一種相對(duì)單位制，標(biāo)幺值是一個(gè)無(wú)單位的量，為任一參數(shù)對(duì)其基準(zhǔn)值的比值。標(biāo)幺值法，就是將電路元件各參數(shù)均用標(biāo)幺值表示。由于電力系統(tǒng)有多個(gè)電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)組成，采用標(biāo)幺值法，可以省去不同電壓等級(jí)間電氣參量的折算。在電壓系統(tǒng)中宜采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路電流計(jì)算。二、有名值法有名值法就是以實(shí)際有名單位給出電路元件參數(shù)。這種方法通常用于1kV以下低壓供電系統(tǒng)短路電流的計(jì)算。第五節(jié)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5-1：圖5-1短路點(diǎn)選擇圖根據(jù)圖5-1對(duì)各短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，計(jì)算過(guò)程如下所示：最小運(yùn)行方式下：f點(diǎn)短路時(shí)==1/(0.06+0.05)=9.091==9.091×=4.338=2.55×=2.55×4.338=11.062kA==×4.338=3.757kA最大運(yùn)行方式下：f點(diǎn)短路時(shí)==1/(0.04+0.05)=11.111==11.111×=5.302=2.55×=2.55×5.302=13.520kA==×5.302=4.592以下各點(diǎn)同上得短路計(jì)算值見(jiàn)表5-1。表5-1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f15.3024.33813.52011.0624.5923.757f216.65815.70642.47840.05014.42613.602f313.25712.48636.02830.24012.57211.541f413.10412.02435.48128.72511.41210.050f52.8322.7407.3857.1522.4822.342f62.9412.8307.4007.2172.5472.451f72.6552.4057.5827.6132.7242.095f82.7522.6706.9887.0252.4162.387f92.8452.4307.3687.5112.8472.404f102.9032.5767.4297.6272.8732.378f112.4702.3197.2957.4072.7052.305f122.6682.4057.3127.2172.5472.214f131.7481.6124.5604.8901.4761.396f141.7611.6434.5234.7571.4231.376f151.6891.5874.4014.6501.3881.354f161.6751.6014.4754.6781.4011.362f171.1201.0973.3393.2492.6751.482f181.2251.2043.3563.2852.7051.747f191.1741.1283.1693.0852.9751.988第六章電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備按其在一次電路中的作用可分為：（1）變換設(shè)備，是按電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求改變電壓或電流、頻率的設(shè)備，如電力變壓器、電壓互感器和電流互感器等；（2）控制設(shè)備，是按電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求來(lái)控制一次電路通斷的設(shè)備，如高低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備；（3）保護(hù)設(shè)備，是用來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓等保護(hù)的設(shè)備，如高壓熔斷器和避雷器；（4）補(bǔ)償設(shè)備，是用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)的設(shè)備，如并聯(lián)電容器；（5）成套設(shè)備，是按一次電路線路方案的要求，將有關(guān)一、二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，如高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏等。電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)是發(fā)電廠和變電所電氣部分設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。如何正確地選擇電氣設(shè)備，將直接影響到電氣主接線和配電裝置的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，在進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇時(shí)，必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，在保證安全、可靠的前提下，力求做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行方便和留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。另外，電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備由于用途和工作條件各異，它們的具體選擇方法也就不盡相同，但從基本要求上來(lái)說(shuō)是相同的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性[7]。變電站內(nèi)各種主要電氣設(shè)備的選擇見(jiàn)表6-1。表6-1主設(shè)備清單序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格或型號(hào)單位數(shù)量備注1主變壓器ODFPS-250000/500臺(tái)62管型主導(dǎo)線6063-150/136M36配補(bǔ)強(qiáng)襯管3500kV高壓并聯(lián)電抗器DWK3-110臺(tái)34500kV隔離開(kāi)關(guān)SSBⅢ-AM-550/3150組45斷路器LW15-550組66隔離開(kāi)關(guān)GW13—220/600組27電力電容器BFM11/-200-1W組38電流互感器LVQBT-500臺(tái)29電壓互感器JVQT-500臺(tái)210避雷器Y5W-12.7/45組111避雷器Y5W-12.7/45組2電壓互感器側(cè)12避雷器Y5W-12.7/45組2電容器側(cè)13避雷器Y5W-12.7/45組614穿墻套管CWLB2-10/1000個(gè)15絕緣子X(jué)P-4C片416絕緣子ZS-10/4串17鋼芯鋁絞線LGJQT-1400mm2米5300跨線18鋼芯鋁絞線LGJQT-1400mm2米4000設(shè)備引下線19組合導(dǎo)線2×LGJQ-400mm2米變電站內(nèi)各種主要電氣設(shè)備的校驗(yàn)要求見(jiàn)表6-2[1]。表6-2電氣設(shè)備的校驗(yàn)要求表序號(hào)設(shè)備名稱額定電壓kV額定電流A額定容量kVA額定開(kāi)斷電流短路熱穩(wěn)定短路動(dòng)穩(wěn)定1斷路器√√√√√2隔離開(kāi)關(guān)√√√√3電流互感器√√√√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)目第一節(jié)按正常工作條件選擇電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備選擇的一般原則（一）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；（二）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（三）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；（四）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；（五）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；（六）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[1]。二、額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1～1.15倍，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓波動(dòng)，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓UN不低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇[7]。即(6-1)三、額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN是在規(guī)定的環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備能允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax[7]，即：(6-2)四、自然環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核它們的基本使用條件[7]。當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆水度等超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。第二節(jié)按短路狀態(tài)校驗(yàn)一、校驗(yàn)的一般原則（一）電氣設(shè)備在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)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。（二）用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定。用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定[1]。二、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過(guò)電器時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值。滿足熱穩(wěn)定條件。(6-3)式中：—短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；、—電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定的電流和時(shí)間[7]。三、電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，也稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為：(6-4)式中：—短路沖擊電流幅值；—電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值[1]。四、短路電流計(jì)算條件為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗(yàn)算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：（一）容量和接線；（二）短路種類；（三）計(jì)算短路點(diǎn)。五、短路計(jì)算時(shí)間驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間之和，即：(6-5)一般取保護(hù)裝置的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，這是考慮到主保護(hù)有死區(qū)或拒動(dòng)；而是指對(duì)斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各相觸頭分離后的電弧完全熄滅為止的時(shí)間段。第三節(jié)母線選擇及校驗(yàn)?zāi)妇€應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇和校驗(yàn)：（1）工作電流；（2）經(jīng)濟(jì)電流密度；（3）電暈；（4）動(dòng)穩(wěn)定性或機(jī)械強(qiáng)度；（5）熱穩(wěn)定；（6）同時(shí)也應(yīng)注意環(huán)境溫度、日照、風(fēng)速、海拔高度等[1]。母線截面可以按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對(duì)于年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大，傳輸容量大，長(zhǎng)度在20m以上的母線一般來(lái)說(shuō)，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根，雙分和組合導(dǎo)體等形式，因其機(jī)械強(qiáng)度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。110KV及以上高壓配電裝置一般采用軟導(dǎo)線。一、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(chǎng)所外，普遍使用鋁導(dǎo)體。變電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4~8KA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(jí)的特殊性，因此選擇鋼芯鋁絞線。二、500KV側(cè)母線選擇及校驗(yàn)（一）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線最大長(zhǎng)期工作電流A按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面[7]（6-6）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(shí)數(shù)取為3000~5000h/a，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面。查表選擇=1.15×106A/m2[1]。故選擇截面積1400的LGJQT-1400mm2型鋼芯鋁絞線[3]，其25℃時(shí)最大允許持續(xù)電流1760A。取θ=35℃，θo=25℃時(shí)，溫度修正系數(shù)為：則實(shí)際環(huán)境溫度為35℃時(shí)的母線允許電流：=0.882×1760=1552.32(A)大于其長(zhǎng)期最大工作電流（），滿足長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱條件。（二）校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間。因，所以，經(jīng)查《短路電流周期分量等值時(shí)間曲線》表得，。因，所以。故母線正常運(yùn)行時(shí)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：（6-7）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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。所以選擇截面積1400的LGJQT-1400mm2型鋼芯鋁絞線。三、500KV側(cè)母線進(jìn)線選擇及校驗(yàn)因與發(fā)電廠相聯(lián)，進(jìn)線的最大長(zhǎng)期工作電流與500kV側(cè)的母線相同，所以選用截面積1400的LGJQT-1400mm2型鋼芯鋁絞線[3]。四、220KV側(cè)母線選擇及校驗(yàn)（一）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面[7]考慮變壓器變比約為2：1：0.04。最大長(zhǎng)期工作電流A查表得經(jīng)濟(jì)電流密度[1]。 經(jīng)濟(jì)截面故選擇截面積1400的LGJQT-1400mm2型鋼芯鋁絞線[3]，其25℃時(shí)最大允許持續(xù)電流1760A。溫度修正系數(shù)為=0.882×1760=1552.32(A)大于其長(zhǎng)期最大工作電流（），滿足長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱條件。（二）按最小截面積法校驗(yàn)?zāi)妇€的熱穩(wěn)定短路時(shí)間查《短路電流周期分量等值時(shí)間曲線》得，則母線正常運(yùn)行時(shí)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：（6-8）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-1400mm2型鋼芯鋁絞線。（三）按電暈條件校驗(yàn)[1]，查表得，kV所以kVkV，滿足要求。五、220KV側(cè)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。（一）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面[7]最大長(zhǎng)期工作電流A經(jīng)濟(jì)電流密度[1]。經(jīng)濟(jì)截面選用LGJ－150型戶外鋼芯鋁絞線[3]，A。溫度修正系數(shù)為則實(shí)際環(huán)境溫度為38.9℃時(shí)，母線允許電流：，滿足長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱條件。（二）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(shí)的最高溫度計(jì)算母線最小截面，因，故滿足熱穩(wěn)定要求。六、10KV側(cè)母線選擇及校驗(yàn)按通過(guò)低壓側(cè)母線的最大長(zhǎng)期工作電流（一）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面[7]根據(jù)公式（6-6）取變壓器因?yàn)樽畲罄眯r(shí)數(shù)：(h/a)<3000h/a，查表選=1.65×106A/m2[1]。選用3（120×10）矩形銅母線[3]，A（平放）。，此時(shí)滿足長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱條件。（二）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(shí)的最高溫度計(jì)算母線最小截面，因，故滿足熱穩(wěn)定要求。（三）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)短路沖擊電流kA三相短路最大電動(dòng)力N母線所受的最大應(yīng)力滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。七、10KV低壓側(cè)母線選擇及校驗(yàn)10kV側(cè)有三回出線，其中線路13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。（一）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面[7]最大長(zhǎng)期工作電流A經(jīng)濟(jì)電流密度[1]。經(jīng)濟(jì)截面選用4×LGJQ－400型組合導(dǎo)線[3]，A。溫度修正系數(shù)為則實(shí)際環(huán)境溫度為38.9℃時(shí)，母線允許電流，滿足長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱條件。（二）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(shí)的最高溫度計(jì)算母線最小截面，因，故滿足熱穩(wěn)定要求。第四節(jié)高壓斷路器選擇及校驗(yàn)高壓斷路器是變電站電氣主系統(tǒng)的重要開(kāi)關(guān)電器。高壓斷路器主要功能是：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起著控制作用。當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，起著保護(hù)作用。高壓斷路器是開(kāi)關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備，其最大特點(diǎn)是能斷開(kāi)電器中負(fù)荷電流和短路電流。一、高壓斷路器的選擇（一）種類和型式按斷路器采用的滅弧介質(zhì)可分為油斷路器（多油，少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。高壓斷路器的種類和型式的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定[7]。（二）額定電壓和額定電流，式中：，—分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓（KV）；，—分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流(A)（三）額定開(kāi)斷電流選擇校驗(yàn)斷路器的斷流能力，宜取斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間的短路電流，做為校驗(yàn)條件。因此，高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流，不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量，即：(6-9)當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算可用，為短路電流值。（四）短路關(guān)合電流的選擇[7]為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流應(yīng)不小于短路沖擊電流，即：(6-10)（五）短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)在短路電流過(guò)斷路器時(shí)，產(chǎn)生大量熱量,由于來(lái)不及向外散發(fā),全部用來(lái)加熱斷路器,使其溫度迅速上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使斷路器觸頭焊住，損壞斷路器。因此產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了斷路器的熱穩(wěn)定電流。當(dāng)時(shí)，可不考慮非周期分量的熱效應(yīng)，只計(jì)周期分量。＝式中：—短路電流周期分量；—短路電流周期分量發(fā)熱的等值時(shí)間二、500KV側(cè)及進(jìn)線斷路器選擇及校驗(yàn)當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定，要求快速切合故障時(shí)，應(yīng)選用分閘時(shí)間不大于0.04s的斷路器；根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和構(gòu)造類型選擇戶外式少油斷路器；由額定電壓選擇Ue≥UN＝500kV；由額定電流選擇Ie≥Igzd=1301.88A；由額定開(kāi)斷電流選擇kA。查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用LW15-550型戶外式少油斷路器[3]。其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6-3。表6－3斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓kV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量kVALW15-5505501000350018.4極限通過(guò)電流kA熱穩(wěn)定電流kA峰值有效值1秒5秒10秒5532322114.8熱穩(wěn)定校驗(yàn)：短路等值時(shí)間短路電流熱脈沖s即滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：極限通過(guò)電流的幅值故滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。三、220KV側(cè)及出線斷路器選擇及校驗(yàn)220KV側(cè)及出線斷路器由額定電壓選擇Ue≥UN＝220kV；由額定電流選擇Ie≥Igzd=661.3A；由額定開(kāi)斷電流選擇kA。查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和構(gòu)造類型選用SW4－220/1000型戶外式少油斷路器[3]。其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6-4。表6－4斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓kV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量kVASW4-220/10002201000350018.4極限通過(guò)電流kA熱穩(wěn)定電流kA峰值有效值1秒5秒10秒5532322114.8熱穩(wěn)定校驗(yàn)：s即滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：故滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。四、10KV側(cè)及出線斷路器選擇及校驗(yàn)由額定電壓選擇Ue≥UN＝10kV；由額定電流選擇Ie≥Igzd=3637.4A；由額定開(kāi)斷電流選擇kA。選用SN4－10G/5000型戶內(nèi)式少油斷路器[3]。其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6-5。表6－5斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓kV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量kVASN4-10G/50001050001800105極限通過(guò)電流kA熱穩(wěn)定電流kA峰值有效值1秒5秒10秒30017317312085熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，即滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：故滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。第五節(jié)高壓隔離開(kāi)關(guān)選擇及校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開(kāi)關(guān)電器。高壓隔離開(kāi)關(guān)的主要功能是保證高壓電器及裝置在檢修工作時(shí)的安全，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流或開(kāi)斷短路電流，僅可用于不產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的某些切換操作。一、高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠和變電站中常用的開(kāi)關(guān)電器。它需與斷路器配套使用，隔離開(kāi)關(guān)的選擇方法與斷路器相同，但隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，不承擔(dān)接通和斷開(kāi)負(fù)荷電流和短路電流的任務(wù)，因此，不需要選擇額定開(kāi)斷電流和額定關(guān)合電流。隔離開(kāi)關(guān)按下列項(xiàng)目選擇與校驗(yàn)：型式和種類；額定電壓；額定電流；熱穩(wěn)定；動(dòng)穩(wěn)定[7]。隔離開(kāi)關(guān)的工作特點(diǎn)是在有電壓、無(wú)負(fù)荷電流情況下，分合電路。隔離開(kāi)關(guān)的型式較多，按安裝地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式；此外，還有V形隔離開(kāi)關(guān)。隔離開(kāi)關(guān)的型式應(yīng)根據(jù)配電設(shè)備特點(diǎn)和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)確定。二、500KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)由額定電壓選擇Ue≥UN＝500kV；由額定電流選擇Ie≥Igzd=910.4A，選用SSBⅢ-AM-550/3150型戶外式隔離開(kāi)關(guān)[3]。其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6-6。表6－6隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓kV額定電流A極限通過(guò)電流峰值kASSBⅢ-AM-550/31505503150505秒熱穩(wěn)定電流操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)14CS14G,CQ2-145熱穩(wěn)定校驗(yàn)：s即滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：故滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。三、220KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇屋外GW13—220/600型隔離開(kāi)關(guān)[3]。查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得技術(shù)特性如表6-7。表6－7GW13—220/600隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓額定電流極限通過(guò)電流5s熱穩(wěn)定電流合閘時(shí)間分閘時(shí)間峰值有效值GW13—220/60022060055KA29kA14kA0.06s0.1s熱穩(wěn)定校驗(yàn)：×>×=142>5.3202 同理：滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：=55(kA)＞=13.520(kA)滿足動(dòng)穩(wěn)定條件。第六節(jié)電流互感器選擇電流互感器的作用是將一次回路中的大電流轉(zhuǎn)換為1A或5A的小電流以滿足繼電保護(hù)﹑自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求。電流互感器的選擇如表6-8所示[3]。表6－8電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)型號(hào)額定電流比A準(zhǔn)確級(jí)數(shù)二次負(fù)荷Ω/0.5級(jí)500kV側(cè)LVQBT-500200/50.52220kV側(cè)LCWDL-220400/50.5210kV側(cè)LMZ1-104000/50.52220kV側(cè)出線路LQZ-220600/50.5210kV側(cè)出線路LMZ1-102000/50.51.61秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)35（5秒）6575135－－75135－－一、按準(zhǔn)確等級(jí)選擇根據(jù)所接的測(cè)量?jī)x表，繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備的形式和用途對(duì)準(zhǔn)確級(jí)的要求來(lái)確定電流互感器工作的正確等級(jí)。供計(jì)量電費(fèi)用的表計(jì)所接的電流互感器要求為0.5級(jí)；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(jí)；供保護(hù)用的電流互感器要求為3級(jí)。二、按所工作的電網(wǎng)額定電壓選擇Uew≤UeUew－電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓；Ue－電流互感器一次側(cè)的額定電壓。三、按一次回路電流選擇Igzd≤I1eIgzd－電流互感器一次回路最大長(zhǎng)期工作電流；I1e－電流互感器的一次額定電流。四、二次回路額定電流選擇電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般強(qiáng)電系統(tǒng)用5A，弱電系統(tǒng)用1A[7]。第七節(jié)電壓互感器選擇電壓互感器是把一次回路高電壓轉(zhuǎn)換為100V的電壓，以滿足繼電保護(hù)﹑自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求。在并聯(lián)電容器裝置中，電壓互感器除作測(cè)量外，還作為放電元件。電壓互感器的選擇如表6-9所示[3]。表6－9電壓互感器技術(shù)數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)型號(hào)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0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)0.2——5000.1—5001000100.10.1/3120200480連接組1/1/1―12―121/1/1―12―12—一、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件：0.9UN＜UN＜1.1UN。UN為電壓互感器一次側(cè)額定線電壓，0.9和1.1為允許的電壓波動(dòng)范圍，即±10％UN。二、二次回路電壓選擇二次回路電壓必須滿足測(cè)量電壓為100V，根據(jù)電壓互感器接線的不同，二次電壓各不同，可根據(jù)電壓互感器的接線方式選擇[7]。三、按準(zhǔn)確等級(jí)選擇電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表，繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備的型式、用途及對(duì)準(zhǔn)確級(jí)的要求來(lái)確定。供計(jì)量電費(fèi)用的表計(jì)所接的電壓互感器要求為0.5級(jí)，供監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)用的表計(jì)所接的電壓互感器為1級(jí)，供非主要表計(jì)所接的電壓互感器要求為3級(jí)。第八節(jié)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(guò)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。一、支柱絕緣子的選擇（一）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(jiǎn)單，運(yùn)行安全，使用壽命長(zhǎng)和維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，與針式支柱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(jiàn)表6-10。表6－10棒型支柱絕緣子技術(shù)數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)型號(hào)爬電距離（mm）總高H（mm）500kV側(cè)母線ZSX－500/4100004530220kV側(cè)母線ZSW－220/45500216010kV側(cè)母線ZS－10/4230210（二）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(jiàn)表6-11。表6－11內(nèi)聯(lián)合膠支柱絕緣子技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)總高H瓷件最大公稱直徑DZL－10/416095（三）校驗(yàn)（以ZSW－10/4為例）母線所受最大電動(dòng)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N絕緣子允許負(fù)荷為0.6Fp＝0.6×4000＝2400N＞F＝0.14N，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。按此方法校驗(yàn)其他三種型號(hào)的支柱絕緣子，均滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。二、懸式絕緣子的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(jiàn)表6-12。表6－12懸式絕緣子技術(shù)數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)型號(hào)額定機(jī)械負(fù)荷kN工頻閃絡(luò)電壓kV500kV線路SGX－7/5007880220kV線路SGX－4/220472050％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kg82300750487120040032第九節(jié)所用變壓器及電力電容器的選擇一、所用變壓器的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)。所用電統(tǒng)計(jì)負(fù)荷見(jiàn)表6-13。表6－13所用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)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(dòng)機(jī)構(gòu)0.825斷續(xù)、短時(shí)3運(yùn)動(dòng)5經(jīng)常、連續(xù)4電氣二次設(shè)備室動(dòng)力5斷續(xù)、短時(shí)510kV配電裝置動(dòng)力15斷續(xù)、短時(shí)6設(shè)備箱恒溫電源1.5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(dòng)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)，選擇S9-50/10-0.4型電力變壓器作為所用變壓器[3]。其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表6-14。表6－14S9—50/10-0.4型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)表額定電壓kV損耗阻抗電壓空載電流額定容量高低空載短路100.40.251.186.5%1.1%50kVA二、電力電容器的選擇電力電容器是用來(lái)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(guò)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(shí)，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(shí)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(guò)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(shí)發(fā)生對(duì)地?fù)舸袝r(shí)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(tái)電容器發(fā)生極板擊穿短路時(shí)，短路電流都不會(huì)超過(guò)電容器組額定電流的三倍。而且不會(huì)出現(xiàn)其他兩健全相的電容器對(duì)故障相的涌放電流，只有來(lái)自同相健全的電容器的涌放電流。因此星形接線的電容器組油箱爆炸事故較少發(fā)生。此外，三角形接線電容器組對(duì)過(guò)電壓保護(hù)避雷器的運(yùn)行條件和保護(hù)效果也不如星形接線的好。綜合考慮本設(shè)計(jì)采用星形接線。按工作電壓選擇；按工作頻率選擇；設(shè)備補(bǔ)償前的功率因數(shù)為=0.75，經(jīng)電容器要求補(bǔ)償后達(dá)到=0.9。負(fù)荷的有功功率為；系統(tǒng)要求補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率為：（6-11）式中：則本所要求三組電容器組來(lái)補(bǔ)償，補(bǔ)償950kVar，采用三相星形接線的電容器。（6-12）式中：—單相等效電容值；—線電壓；—角頻率，πf，f=50HZ。選BFM-200-1W型電容器組[3]。其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表6-15。表6－15BFM-200-1W型電容器參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)額定容量(kVar)額定電容(μF)BFM-200-1W10.520015.8因此，一相只需一個(gè)此型號(hào)的電容器組，三相則需三個(gè)電容器組，總的額定容量為，而需補(bǔ)償?shù)臑?50kVar，故所選電容器組滿足要求。第七章變電站防雷及接地設(shè)計(jì)第一節(jié)變電站防雷設(shè)計(jì)變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變壓器、斷路器等一些重要設(shè)備都安裝在這里，由于這些設(shè)備的內(nèi)絕緣大都沒(méi)有自恢復(fù)功能，如果發(fā)生雷擊事故，可能會(huì)使這些設(shè)備損壞，修復(fù)起來(lái)較困難，所以后果十分嚴(yán)重，會(huì)造成大面積的停電，嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活。因此，必須采取可靠的防雷保護(hù)措施[11]。變電所的雷害主要是雷直擊變電所和雷擊輸電線后產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電所造成設(shè)備損壞。防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體避免雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。電力系統(tǒng)中最基本的防雷保護(hù)裝置有:避雷針﹑避雷線﹑避雷器和防雷接地等裝置。對(duì)直擊雷防護(hù)一般采用避雷針或避雷線，而用避雷器限制雷電侵入波的幅值。避雷針、避雷線、避雷器與良好的接地裝置聯(lián)合作用，保護(hù)變電所設(shè)備免遭傷害。一、變電站防雷設(shè)計(jì)原則已在輸電線路上形成的雷閃過(guò)電壓，會(huì)沿輸電線路運(yùn)動(dòng)至變電所的母線上，并對(duì)于母線有連接的電氣設(shè)備構(gòu)成威脅。在母線上裝設(shè)避雷器是限制雷電波入侵過(guò)電壓的主要措施。二、避雷針與避雷器（一）避雷針的結(jié)構(gòu)和保護(hù)原理避雷針的保護(hù)原理是當(dāng)雷云放電時(shí)使地面電場(chǎng)畸變,在避雷針的頂端形成局部場(chǎng)強(qiáng)集中的空間以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷電對(duì)避雷針?lè)烹?，再?jīng)過(guò)接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保護(hù)物體免受雷擊。避雷針由避雷針針頭（接閃器）、引流體和接地體三部分組成。500kV超高壓變電站的避雷針針尖由直徑40~80mm、壁厚為4~8mm的三節(jié)無(wú)縫鋼管串接而成。引流體利用變電所門型鋼構(gòu)架（構(gòu)架避雷針）或獨(dú)立鋼構(gòu)架（獨(dú)立避雷針）。避雷針的接地裝置除利用變電所的接地網(wǎng)外，還應(yīng)就地作集中接地，在一般土壤導(dǎo)電較好的條件下，用三根2.5m長(zhǎng)的40mm40mm4mm的角鋼打入地中并聯(lián)后與鋼構(gòu)架可靠連接。避雷針一般明顯高于被保護(hù)的設(shè)備和建筑物，當(dāng)雷云先導(dǎo)放電臨近地面時(shí)首先擊中避雷針，避雷針的引流體將雷電流安全引入地中，從而保護(hù)了某一范圍內(nèi)的設(shè)備和建筑物。避雷針的接地裝置的作用是減小泄流途徑上的電阻值，即降低沖擊電壓幅值。（二）避雷器的結(jié)構(gòu)和保護(hù)原理避雷器是變電所保護(hù)設(shè)備免遭雷電沖擊波襲擊的設(shè)備。當(dāng)雷電沖擊波沿線路傳入變電所超過(guò)避雷器保護(hù)水平時(shí)，避雷器首先放電，將雷電壓幅值限制在被保護(hù)設(shè)備雷電沖擊水平一下，使電氣設(shè)備受到保護(hù)。按發(fā)展的先后，目前使用的避雷器有五種，即保護(hù)間隙、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹閥式避雷器和氧化鋅避雷器。保護(hù)間隙是最簡(jiǎn)單形式的避雷器；管型避雷器也是一個(gè)保護(hù)間隙，但它在放電后能自行滅?。粸檫M(jìn)一步改善避雷器的放電特性和保護(hù)效果，將原來(lái)的單個(gè)放電間隙分成許多短的串聯(lián)間隙，同時(shí)增加了非線性電阻，發(fā)展成為閥型避雷器。而磁吹閥型避雷器因利用了磁吹式火花間隙，間隙的去游離作用增強(qiáng)，提高了滅弧能力，從而改進(jìn)了它的保護(hù)作用。70年代又出現(xiàn)一種新型避雷器——氧化鋅避雷器，它具有無(wú)間隙、無(wú)續(xù)流、殘壓低等優(yōu)點(diǎn)。磁吹閥式避雷器和氧化鋅避雷器除能限制雷電過(guò)電壓外，還具有限制電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓的能力。目前500kV設(shè)備用這兩種避雷器作過(guò)電壓保護(hù)。三、避雷器選型根據(jù)額定電壓來(lái)選擇避雷器；10kV母線側(cè)避雷器選用Y5W-12.7/45型[3]。其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表7-1。表7－1Y5WZ-12.7/45型避雷器參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）避雷器額定電壓(kV)持續(xù)運(yùn)行電壓(kV)4沖擊電流(kA)雷電沖擊殘壓(kV)Y5W-12.7/451012.76.64045電壓互感器線路用避雷器選用Y5WZ-12.7/45型；電容器組保護(hù)用避雷器選用Y5W-12.7/45型；10kV出線側(cè)避雷器選用Y5WZ-12.7/45型。第二節(jié)變電站接地設(shè)計(jì)變電站接地系統(tǒng)的合理與否是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全的重要問(wèn)題。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜。變電站接地包含工作接地、保護(hù)接地、雷電保護(hù)接地。工作接地即為電力系統(tǒng)電氣裝置中，為運(yùn)行需要所設(shè)的接地；保護(hù)接地即為電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地；雷電保護(hù)接地即為為雷電保護(hù)裝置向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。變電站接地網(wǎng)安全除了對(duì)接地阻抗有要求外，還對(duì)地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、使用壽命、跨步電位差、接觸電位差、轉(zhuǎn)移電位危害等提出了較高的要求。一、變電站接地設(shè)計(jì)的必要性接地是避雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)，不管是直擊雷，感應(yīng)雷或其它形式的雷，都將通過(guò)接地裝置導(dǎo)入大地。因此，沒(méi)有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。從避雷的角度講，把接閃器與大地做良好的電氣連接的裝置稱為接地裝置。接地裝置的作用是把雷電對(duì)接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。變電站的接地網(wǎng)上連接著全站的高低壓電氣設(shè)備的接地線、低壓用電系統(tǒng)接地、電纜屏蔽接地、通信、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地，以及變電站維護(hù)檢修時(shí)的一些臨時(shí)接地。如果接地電阻較大，在發(fā)生電力系統(tǒng)接地故障或其他大電流入地時(shí)，可能造成地電位異常升高；如果接地網(wǎng)的網(wǎng)格設(shè)計(jì)不合理，則可能造成接地系統(tǒng)電位分布不均，局部電位超過(guò)規(guī)定的安全值，這會(huì)給出運(yùn)行人員的安全帶來(lái)威脅，還可能因反擊對(duì)低壓或二次設(shè)備以及電纜絕緣造成損壞，使高壓竄入控制保護(hù)系統(tǒng)、變電站監(jiān)控和保護(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)，釀成事故，甚至是擴(kuò)大事故，由此帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。二、變電站接地設(shè)計(jì)原則按變電站接地裝置內(nèi)、外發(fā)生接地故障時(shí)，經(jīng)接地裝置流入地中的最大短路電流所造成的接地電位升高及地面的電位分布不致于危及人員和設(shè)備的安全，將變電站范圍的接觸電位差和跨步電位差限制在安全值之內(nèi)的原則，進(jìn)行變電站接地裝置的設(shè)計(jì)。由于變電站各級(jí)電壓母線接地故障電流越來(lái)越大，在接地設(shè)計(jì)中要滿足R≤2000/I是非常困難的?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與原接地規(guī)程有一個(gè)很明顯的區(qū)別是對(duì)接地電阻值不再規(guī)定要達(dá)到0.5Ω，而是允許放寬到5Ω，但這不是說(shuō)一般情況下，接地電阻都可以采用5Ω，接地電阻放寬是有附加條件的，即：防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，應(yīng)采取各種隔離措施；考慮短路電流非周期分量的影響，當(dāng)接地網(wǎng)電位升高時(shí)，3～10kV避雷器不應(yīng)動(dòng)作或動(dòng)作后不應(yīng)損壞，應(yīng)采取均壓措施，并驗(yàn)算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求，施工后還應(yīng)進(jìn)行測(cè)量和繪制電位分布曲線。變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（一）盡量采用建筑物地基的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接地來(lái)作為接地網(wǎng)；（二）盡量以自然接地物為基礎(chǔ)，輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形；（三）應(yīng)采用統(tǒng)一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地。三、接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析220kv及以下變電站地網(wǎng)網(wǎng)格布置采用長(zhǎng)孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶布置按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，水平接地帶間距通常為5m～8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強(qiáng)分流處裝設(shè)垂直接地極外，在地網(wǎng)周邊和水平接地帶交叉點(diǎn)設(shè)置2.5m～3m的垂直接地極，進(jìn)所大門口設(shè)帽檐式均壓帶，接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合的復(fù)合式地網(wǎng)。長(zhǎng)孔與方孔地網(wǎng)網(wǎng)格布置尺寸按經(jīng)驗(yàn)確定，沒(méi)有輔助的計(jì)算程序和對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而粗略。因?yàn)榻拥鼐W(wǎng)邊緣部分的導(dǎo)體散流大約是中心部分的3～4倍，因此，地網(wǎng)邊緣部分的電場(chǎng)強(qiáng)度比中心部分高，電位梯度較大，整個(gè)地網(wǎng)的電位分布不均勻。接地鋼材用量多，經(jīng)濟(jì)性差。在220kV及以下的變電工程中采用長(zhǎng)孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，因?yàn)槿氲毓收想娏飨鄬?duì)較小，地網(wǎng)面積不大，缺點(diǎn)不太突出。而在500kV變電站采用，上述缺點(diǎn)的表現(xiàn)會(huì)十分明顯，建議500kV變電站不采用長(zhǎng)孔或方孔地網(wǎng)。500kV變電站采用新型的高度分散布置的外延地網(wǎng)是完全有可能收到顯著的降阻效果的，至少在消耗同等接地材料的基礎(chǔ)上，可達(dá)到更優(yōu)越的降阻教果。作為樞紐變的超高壓變電站，其接地裝置的使用壽命無(wú)疑要從長(zhǎng)計(jì)議，為了滿足未來(lái)數(shù)十年的發(fā)展需要，在耐腐蝕性方面應(yīng)有更高的要求。因此，選用銅材更符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，而且可避免日后不斷改造所