220KV变电站电气部分初步设计毕业设计(共52页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 绪 论 随着科学技术的发展，电力工业作为现代工业发展的基础和先行官，也随之有了很大的发展。因为电能具有便于输送、分配、使用、控制等优点，被广泛的应用于现代工业。电力需求的大大增加，促使电力技术和电力工业进一步向高电压、大机组、大电网的方向发展。由于大电网的出现，世界各国电力工业发展和运行的经验告诉我们：电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强。这可以说是现代电力工业发展的重要标志。由于电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，是工业的先行，只有电力工业优先发展，整个国民经济才能不断前进。因此，电力工业的发展水平已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。鉴于此，我国已经形成东北、华北、华东、华中、西北和西南联营等跨省（区）的联合电力系统。已经投入运营的三峡水电站，更促使了全国电力系统的形成，成为全国电力系统的枢纽。根据我国社会经济发展的需求，目前已形成新的发展战略：“西电东输，南北互供，全国性联网”的发展战略。为了能更好地合理开发一次能源，减少电力系统的总装机容量，提高供电的可靠性及电能质量，进而形成强大的联合电力系统，更好地为工农业和人民生活服务，就需要建设各种枢纽变电站和区域性供配电站。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压部分，紧靠发电厂。降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。输送和分配电能是十分重要的一个环节，变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。本次设计的变电站为220KV降压双绕组变电站，其下级负荷为110KV级地区负荷外及其它负荷。该变电所是一个地区性重要的降压变电所，它主要承担220kV及110kV两个电压等级功率的交换，把接受功率全部送往110 kV侧线路。因此此次220 kV降压变电所的设计具有220 kV、110 kV二个电压等级。220kV侧为主功率输出，110kV侧以接受功率为主，。本次所设计的变电所是枢纽变电所，全所停电后，将影响整个地区以及下一级变电所的供电。第1章 变电站总体分析1.1 引言电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转化成电能这个二次能源的工业，他为国民经济的其他各部门的快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。随着社会的发展，电能日益被用于工农业生产以及人民的日常生活中。电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等，并且电能的输送和分配易于实现，可以输送它到工作场所和生活场所。电能的应用规模也很灵活，以电能作为动力，可以促进工农业的机械化和自动化，保证产品质量的大幅度提高。同时提高电气化程度以电能代替其他形式的能源，是节约能源消耗的重要途径。经过对电力系统的正确分析才能选择变电站的正确设计方案，电力系统的分析应满足以下几点：（1）变电站的设计应根据工程的510年发展规划进行做到远，近期结合。以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。（2）变电站的设计，必须以全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案。（3）变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。（4）变电站设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。1.2变电站设计的必要性及规模该变电站除供地区负荷外,还承担邻近变电所能量传输。根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：第1.0.2条：系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。第1.0.6条：系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中，大多数的变电站是降压变电站。1.3 站址的选择1、尽量靠近负荷中心，这样可缩短低压配电线路，降低损耗；2、进出线方便，便于变电站站内外走线免于复杂化；3、靠近电源侧，这对总降压变电站和高压配电站的站址选择尤为重要；4、设备运输方便；5、避开剧烈震动和高温场所，提高安全运行，如不能避开则采取防震和隔热措施；6、避开多尘和有腐蚀性气体的场所或设在去上风侧，提高设备使用寿命；7、不应设在厕所、浴室及其他经常积水场所的正下方，也不宜与之相贴邻，防止受潮；8、不应设在有爆炸和火灾危险环境的正下方或正上方，以免引起火灾及其设备损坏，若不能避开，则应按规定选用防爆防火型设备，并采取相应的安全措施；9、高压配电站宜于车间变电站合建，可以大大降低费用，并可减少运行维护费用；10、要不妨碍企业单位的发展，且本身有扩建的可能，变电站站址的选择应考虑企业单位的发展规划，一般宜考虑1020年，既不妨碍企业或车间的发展，也使变电站本身有扩建的可能，特别对独立式变电站更应考虑到位。 第2章 变电站的负荷分析2.1 负荷分类在任何情况下，都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性。系统运行可靠性的破坏，将引起系统设备损坏或供电中断，以致造成国民经济各部门生产停顿和人民生活秩序的破坏，甚至发生设备和人身事故。根据对供电持续性的要求，可把用户分为三级。一级负荷：如停止供电，将会危害生命、损坏设备、产生废品和使生产过程混乱，给国民经济带来重大损失，或者使市政生活发生重大混乱。二级负荷：如停止供电，将造成大量减产，城市大量居民的正常活动受到影响。三级负荷：指所有不属于一级及二级的负荷，如非连续生产的车间及辅助车间和小城镇用电等。对于一级负荷，至少要由两个独立电源供电，其中每一电源的容量，都应在另一电源发生故障时仍能完全保证一级负荷的用电；对于三级负荷，不需要备用电源；对于二级负荷是否需要备用电源，要进行技术经济比较后才能确定。2.2负荷资料 （1）系统短路电抗X*=0.09（2）该变电站除供地区负荷外,还承担邻近变电所能量传输。（3）该地区负荷，夏季 Smax=140MVA cos=0.79 ；Smin=110MVA cos=0.8；冬季 Smax=120MVA cos=0.85； Smin=100MVA cos=0.85； Tmax=5400 hours（4）低压侧110kV，8回出线； 高压侧 220kV，近期2回，最终4回出线。第3章 主变的选择3.1 主变台数和容量的考虑原则变压器的容量、台数直接影响到变电站的电气主接线形式和配电装置的结构。它的确定除了依据传递容量基本原始资料外，还要根据电力系统510年的远景发展计划，输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入电力系统中的紧密程度等因素，进行综合分析与合理的选择。如果变压器的容量选择过大，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的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能满足不了变电站的电力负荷的需要，这在技术上是不合理的。可见，变电站主变压器的选择相当重要。在进行主变压器的选择之前，应该了解变压器的选择原则，主要包括变压器容量、台数的确定原则，主变压器型号的确定原则：1主变压器的台数、容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑；2在有一级，二级负荷的变电站中，应该装设两台主变电压器。当技术经济比较合理时主变压器的台数也可以多于两台。如果变电站可由中、低压侧电力网中取得足够能量的备用电源时，可以装设一台主变压器；3装设两台及其以上主变压器的变电站中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户一级负荷和部分二级负荷（一般不应小于主变压器容量的60%）；4具有三种电压等级的变电站中，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到主变压器容量的15%时，主变电压器宜采用三绕组变压器。依据变电站所处市区的情况，变电站的电力负荷中含有大量的一级、二级负荷，基于对经济状况、占地面积及变电站位于负荷中心等诸多因素的考虑，选择两台主变电压器。规程规定：装有一台主变电压器的变电站，当一台主变电压器运行时，其余主变电压器的容量应不小于60%的全部负荷，并且尽可能保证对III类电力负荷不间断供电，即（n-1）0.6Sjs远，这里的n代表变压器的台数。表示按远景负荷计算的最大综合负荷，计算公式为： =Kt +（1+%） （3-1）其中：表示同时率表示各出线最大负荷变压器容量的检验条件：（1）装有一台变压器的变电站，主变压器的容量应不小于总的计算负荷；即；（2）装有两台变压器的变电站，每台变压器的容量应不小于总计算负荷的60%，最好为计算负荷的70%左右，同时每台变压器的容量应不小于全部一二级负荷之和。选择条件：n2= Smax=140MVA 0.7=0.7×140=98MVA 所以变压器的容量选择120MVA。3.2 主变压器型式的选择3.2.1 主变压器相数的选择 当不受运输条件限制时，在330KV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。故本次设计的变电所选用三相变压器。3.2.2 绕组数的选择1、参考电力工程电气设计手册和相应的规程并结合本次设计的变电站类型，变压器应选择双绕组。3.2.3 主变调压方式的选择 为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，110KV及以上网络电压应符合以下标准：1、枢纽变电站二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的 11.3 倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。2、电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在±5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于中低压侧所供一二级负荷比重不同，电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。3.2.4 连接组别的选择若为全星型接线，其零序阻抗大，有利于限制短路电流，也便于在中性点处接消弧线圈，但其电压波形易畸变，对通信设备产生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有y和，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用连接。由以上可知，此变电站：110KV和220KV侧都采用Y0接。3.2.5 主变中性点的接地方式 选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。在变电站内必须有一台变压器中性点接地，故选择中性点经消弧线圈接地。3.2.6 主变压器冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然有散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点，但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。3.2.7 本次设计变电站主变的确定变压器型号为 SFPSZ7-/220 的 220KV双绕组有载调压变压器，设具体参数如下表3-1 ：3-1 变压器的技术参数型号SSPL2-/220联接组标号Yn，d11额定容量kVA空载电流%0.8额定电压(KV)高压低压220±8×1.25阻抗电压14第4章 电气主接线设计4.1 主接线选择的主要原则基本要求：安全、可靠、灵活、经济。原则如下：1、变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。根据变电所在系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。2、变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求，还应满足电网出故障时应处理的要求。3、各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。4、近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。5、在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。4.2 主接线设计的基本要求设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，我们要重视电气主接线的设计。根据电力工程设计手册：110kV220kV配电装置出线回路不超过2回时一般选用单母线接线；出线回路34回时一般选用单母线分段接线，故220KV侧选用单母线接线与单母线分段接线两种方案进行比较决定。一般规定当220KV线路有五回及以上、110KV线路有7回及以上是，可采用专有旁路断路器的带旁路母线的双母接线，故110KV侧选用专有旁路断路器的带旁路母线的双母接线。4.3 主接线的分类母线是接受和分配电能的装置，是电气主接线和配电装置的重要环节，电气主接线一般按有无母线分类，即分为有母线和没母线两大类。有母线的主接线形式包括单母线和双母线。单母线又分为单母线无分段和单母线有分段、单母线分段带旁母线等形式；双母线分为普通双母线、双母线分段、一台半断路器、双母线及双母线带旁母、变压器母线接线等形式。无母线的主接线形式重要有单元接线、桥型接线和角型接线。其中适合本课题的接线方式有：单母接线和单母分段接线、单母分段带旁母线，专有旁路断路器的带旁路母线的双母接线。4.4 主接线的选择4.4.1 110KV侧110kV母线上近期负荷为8回出线，根据电力工程电气设计手册可知，110kV出线为8回及以上时装设专用旁路断路器。而由原始资料可知，110kV出线为8回，装设专用母联断路器和旁路断路器。根据电力工程电气设计手册、发电厂电气部分和原始资料，110kV主接线形式如图4-1：图4-1 110kV主接线形式图4.4.2 220KV侧 110kV220kV配电装置出线回路不超过2回时一般选用单母线接线；出线回路34回时一般选用单母线分段接线，故220KV侧选用单母线接线与单母线分段接线两种方案进行比较决定。根据要求可以草拟以下两种方案：表4-1 两种方案进行比较 专心-专注-专业方案项目方案I单母线分段接线方案II 单母线分段带旁母接线 可靠性对重要用户可以从不段引出两个回路当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,可靠，适合用于屋外布置，可采用高压断路器，这样可保证进出线检修时不中断供电灵活性 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。 当出线为双回路时，常使用架空线路出现交叉跨越当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,并与旁路配合保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。经济性占地面积小，且投资少，宜采用屋内配电装置，经济性好。接线简单，高压设备多,占地大,投资较方案I高。可扩性扩建需要均匀向两方扩建，造成占地相对较大占地面积大，方便扩建由以上比较结果知，这两种方案都有较好的可靠性和灵活性。由于本变电站在整个系统中占有重要地位，要求保证某些重要的用户不可中断供电，故要求系统有更好的供电可靠性，综合考虑，结合本次设计具体情况，220KV侧选用方案I。第5章 短路电流计算短路是电力系统最常见、并且对电力系统运行产生严重影响的故障。短路的结果将使系统电压降低、短路回路中电流大大增加，可能破坏电力系统的稳定运行和损坏电气设备。所以电气设计和运行，都需要对短路电流运行计算。5.1 概述电力系统的电气设备在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。5.2 短路计算的目的及假设5.2.1 短路电流计算目的短路电流计算目的是：1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）按接地装置的设计，也需用短路电流。5.2.2 短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定是：1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按只在切换过程中可能并列运行的接线方式。2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点时，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。5.2.3 短路计算基本假设短路计算基本假设是：1）正常工作时，三相系统对称运行；2）所有电源的电动势相位角相同；3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小而发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。5.2.4 短路电流计算基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：= 100MVA基准电压：（KV） 10.5 115 230基准电流： （KA） 0.502 0.2515.2.5 短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看成为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流的标幺值、有名值；标幺值： 有名值： 5）计算短路容量、短路电流冲击值；短路容量： 短路电流冲击值：6）列出短路电流计算并得出结果。5.3 短路电流计算过程和结果考虑最大运行方式为两台主变两测并列运行，最大短路电流为母线三相短路的电流，选择短路点为：D1：220kV母线三相短路点D1：110KV母线三相短路点1.确定基准值：基准容量：Sj=100MVA基准电压：Uj=220/115额定电压：220±2×1.25/基准电流：Ij1=Sj/3*Uj=100/3*220=0.2624 KAIj2=Sj/3*Uj=100/3*115=100/199.180.5021 KA2.各元件参数计算公式为：X变压器=(Ud%/100)×(Sj/Se) =(Ud%/100)×(Sj/Se) =(14/100)*(100/120)=0.1167电力系统阻抗标幺值：=0.09 系统的等值电路图如下所示：图3-1 系统等值电路图1>当D1点短路时:Id1*=1/=1/0.09=11.112>当D2点短路时:由化简图得: Id2*=1/(+/)=1/(0.09+0.1167/2)=6.74083>根据公式: I= Ij×I* 则有:I1= Ij1×Id1*=0.2624×11.112.91526KAI2= Ij2×Id2*=0.5021×6.74083.3846KAich1=1.8×2 I1=2.55×I1=2.55×2.915267.4339 KAich2=1.8×2 I2=2.55× I2=2.55×3.38468.6307KAIch1=1.52×I1=1.52×2.915264.4312KAIch2=1.52×I2=1.52×3.38465.1446KA3 短路电流计算结果5-1 5-1短路电流结果汇总如下表：短路类型编号短路点名称短路电流周期分量起始有效值（KA）I短路全电流最大有效值（KA）Ich短路电流冲击值（KA）ich三相D1220kV母线（并列）2.915264.43127.4339D2110kV母线（并列）3.38465.14468.6307第6章 电气设备的选择和校验6.1 概述导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气线路和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合理的电气设备。 电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流情况下保持正常运行。6.2 电气设备的选择和校验原则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,并考虑到远景发展；（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）选择导体时应尽量减少品种；（5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；（6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。1）电压：所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压即：一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220kV及以下时为1.15，而实际电网运行的一般不超过1.1。2）电流：导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，导体和电器的长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流即：由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的= 1.05（为电器额定电流）。3）按当地环境条件校核：当周围环境温度和导体额定环境温度不等时，其长期允许电流可按下式修正：= 基中修正系数导体或电气设备正常发热允许最高温度我国目前生产的电气设备的额定环境温度= 40，裸导体的额定环境温度为+25。4）热稳定和动稳定校验短路热稳定校验：满足热稳定条件为 短路电流产生的热效应短路时导体和电器允许的热效应t秒内允许通过的短时热电流验算热稳定所用的计算时间： = +tb 断电保护动作时间110kV以下导体和电缆一般采用主保护时间110kV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间toL 相应断路器的全开断时间。短路的动稳定校验：满足动稳定条件为： 短路冲击直流峰值（kA） 短路冲击电流有效值（kA）、 电器允许的极限通过电流峰值及有效值（kA）5）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。但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。6. 3.断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在变电所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常以继电保护的方式配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35kV220kV一般采用SF6断路器。6.3.1断路器的选择原则1) 按开断电流选择：高压断路器的额定开断电流应不小于其触头开始分离瞬间（）的短路电流的有效值，即： 高压断路器额定开断电流（kA） 短路电流的有效值（kA）2) 短路分断电流的选择：在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，为了保证断路器在开断短路时的安全，断路器额定开断电流不应小于短路电流的最大冲击值，即：或 断路器额定开断电流 额定动稳定电流 短路冲击电流3) 开断时间的选择对于110kV及以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于0.045s，用于电气制动回路的断路器，其合闸时间应大于0.04 0.06s。6.3.2 断路器选择考虑到检修、维护方便，220kV及110kV均选同类型产品。6.3.2.1 220kV侧断路器1）额定电压选择： 2）额定电流选择： 考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的 ，即：Igmax = =3）按开断电流选择： =4.4312（kA） 即4.4321（kA）4）按短路开断电流选择： = 7.4339（kA） 即7.4339（kA）根据以上数据可以初步选择LW6220型SF6断路器其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压245kV，额定电流3150A，额定开断电流40kA，短路关合电流55kA，动稳定电流峰值55kA，4S热稳定电流40kA，固有分闸时间0.042S，合闸时间0.2S，全开断时间0.075S。5）校验热稳定，取后备保护为5S，则：= 0.075 + 5 = 5.07（S） 因为>1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间曲线，查得= 4.3S=（5.075）+ 4.3 = 4.37（S）=4.4312*4.4312*4.37=85.80（kA2S）（kA2S）即>满足要求；6）检验动稳定： = 7.4339 (kA)< 55(kA) 满足要求故选择户外LW6220型SF6断路器能满足要求，由上述计算可列出户外LW6220型SF6断路器数据如表6-1：表6-1 户外LW6220型SF6断路器数据 设备项目LW6220产品数据计算数据252kV253kV3150A661A55kA7.4339kA40kA4.4312kA557.4339kA5400kA2.S515.40kA2.S6.3.1.2 110kV侧断路器考虑到两台主变压器及它们之间存在一定的交换功率可得：1）额定电压： = 1.15×110 = 126.5（kV）；2）额定电流： = = =1.323（kA）；3）按开断电流选择：= 5.1446（kA） 即5.1446（kA）；4）短路开断电流：= 8.6307（kA） 即8.6307（kA）；根据以上数据可以初步选择SW6110型少油断路器，其参数为：最高工作电压126kV，额定电流2000A，额定开断电流31.5kA，短路开断电流80kA，动稳定电流峰值80kA，4S热稳定电流0.6kA，固有分闸时间0.035S，合闸时间0.2S，全开断时间0.06S；5）检验热稳定取后备保护为5S= 0.06 + 5 = 5.06（S） 因为>1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间表，查得= 4.3S=（5.065）+ 4.3 = 4.36（S）（kA2S）=5.1446*5.1446*4.36=115.3957（kA2S）（kA2S）即>满足要求。由以上计算表明选择户外SW6110型少油断路器能满足要求，由上述计算可列出户外SW6110少油断路器数据如表6-2： 表6-2 户外SW6110少油断路器数据 设备项目SW6110产品数据计算数据126kV126.5kV2000A1323A31.5kA5.144680kA8.6307kA80kA8.6307KA3969kA2.S115.3957（kA2S）6.4 隔离开关的选择6.4.1 概述隔离开关：配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。送电：首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。隔离开关的配置：1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设12组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。6.4.2 隔离开关选择计算选择隔离开关，跟选择断路器相同，其校验有所不同。为了维护及操作方便， 220kV、110kV都选同类型。6.4.2.1 220kV侧隔离开关1）额定电压: = 1.15即: = 1.15×220 = 253（kV）2）额定电流： = = 0.661（kA）根据以上数据，可以初步选择户外GW7220DW型隔离开关，其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压252kV，额定电流1600A，动稳定电流80kA，热稳定电流3S为32kA，并带按地刀闸。3）校验热稳定： = 0.07 + 5 = 5.07（S）跟断路器一样： = 4.37S= 4.43122×4.37 = 85.80（kA2.S）= 322×3 = 3072（kA2.S）满足要求4）校验动稳定：icjidw icj =7.4339（kA） idw = 80（kA） 即： 满足要求由上述计算表明，选择GW7220DW型隔离开关能满足要求，由计算可列出GW7220DW型隔离开关数据如表6-3：表6-3 GW7220DW型隔离开关数据 设备项目SW1010/100031.5产品数据计算数据252kV253kV1600A661A3072kA2.S85.80kA2.S80kA7.4339kA6.4.1.2 110kV侧隔离开关1）额定电压：= 1.5×110 = 126.5（kV）2）额定电流： = = = 1323（A）根据以上计算数据可以初步选择户外GW5110型隔离开关，其参数如下：额定电压110kV，最高工作电压126kV，额定电流2000A，动稳定电流100kA，4S热稳定电流有效值31.5kA。3）检验热稳定：与110kV侧断路器相同 = 4.36S= 5.14462×4.36 = 115.3957（kA2.S）31.52×43969（kA2S）即：满足要求4）检验动稳定：= 8.6307（kA） = 100（kA）