历城60KV降压变电所电气部分毕业设计.doc

历城 60KV 降压变电所电气部分 摘摘 要要 历城变电所电气部分初步设计主要包括主接线的比较，短路计算，电气设备的选择， 配电装置的布置以及防雷保护等。其中电气主接线是电气设计中最为重要的一环，文中 通过对两种主接线的经济性、可靠性以及优缺点的比较，得出最适合本所要求的主接线； 短路计算是设备选择的基础，网络变换，短路点的选择，以及元件参数的计算，根据这 些选择适合本设计的电器设备。电气设备主要是针对高压电气设备而言， （包括母线、高 压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、补偿电容器等） ，文中详细介 绍了各种电气设备的选择方法和校验方式；配电装置的布置和防雷保护是息息相关的， 根据配电装置的设计原则和本所的具体情况，本次设计采用的是普通中型布置；而根据 这种配电布置方式和面积，对于防雷保护的设计决定采用避雷针和避雷器来构成。当然 文中也涉及了自动装置和继电保护的配置，并在适当位置附加了图纸（主接线图、平面 图、断面图、防雷保护图等）以及表格、插图等方便阅读、理解。 关键字 电力系统， 短路计算， 设备选择， 校验 沈阳工程学院毕业设计 Abstract The graduation thesis is about initial designing of electrical part for the substation in Anjiang. It mainly includes the comparison of chief wiring, the calculating for shorting-current, the choice for the electrical equipment, the arrangement for the distribution device and etc. The electrical chief wiring is one of the most important links in the electrical designing. In the text, by comparing the economic, reliability, advantage (disadvantage) for the two kinds of chief wirings, in order to get the most being required; Network transformation, the choice for the point of short-circuit, the calculating for the parameter of device and etc, in these steps, each one needs to be cautious, otherwise it will bring tremendous effect to the choice of equipment; Electrical equipment (high voltage) includes bus, high voltage breaker, CT, PT, lightning arrester and compensate-capacitor. In this text all kinds of equipments choosing and proofreading methods are introduced detailedly; The arrangement for the distribution device is integrate with the protection for defending thunder and lightning, so according to the principle of plan and the concrete situation of this substation, I choose a arrangement plan of ordinary and medium-sized, while adopt lightning rod and lightning arrester to constitute the protection for defending thunder and lightning. Of course, this article also simply introduces the designing for the automatic device and the relays protection, meanwhile it adds up some design drawing (chief wirings drawing, plane figure, section diagram, the drawing of protection for defending thunder and lightning and etc) table and illustration in order to read and understand more easily. Key words Power System, Short circuit calculation, Equipments, Proofreading 历城 60KV 降压变电所电气部分 目录 摘 要I ABSTRACTII 引 言III 目录.IV 第一篇 说明书1 1 主变压器的选择.1 1.1 变电所主变压器的容量和台数 1 1.2 主变压器型式的选择 1 2 电气主接线的选择3 2.1 主接线的设计原则及基本要求 3 3 短路电流计算7 3.1 计算短路电流的目的 7 3.2 计算条件 7 3.3 短路电流的计算方法 8 3.4 短路电流的计算（详细计算步骤见计算书） 9 4 变电所设备的选择与校验10 4.1 电器设备选择的原则和要求 10 4.2 60KV 侧高压电器的选择 .13 4.3 10KV 侧主要电气设备选择 .17 4.4 母线的选择 20 4.5 主要设备表 22 5 高压配电装置23 5.1 设计要求 23 6 继电保护和自动装置的规划和设计25 6.1 继电保护及自动装置配置总则 25 6.2 一般规定 25 6.3 主变压器的保护 26 6.4 60KV 侧保护 .27 6.5 10KV 侧保护 .27 6.6 安全自动装置 27 沈阳工程学院毕业设计 7 防雷保护29 7.1 直击雷的保护范围和保护措施 29 7.2 避雷针、避雷线的装设原则及接地装置的要求 29 7.3 避雷针保护范围计算 30 第二部分 计算书31 1 变电所负荷情况31 1.1 变电所的负荷情况 31 1.2 其他条件.31 2 主变压器电容器容量和台数的确定32 2.1 变压器的选择 32 2.2 补偿容量的确定 32 3 电气主接线的选择35 4 短路电流计算36 4.1 求各元件电抗值 36 4.2 短路计算过程 .37 5 主要设备的选择42 5.1 60KV 母线选择 .42 5.2 60KV 侧断路器的选择（通过最大长期工作电流选取） .42 5.3 60KV 侧隔离开关的选择 .44 5.4 60KV 电流互感器的选择 .45 5.5 60KV 电压互感器的选择 .45 5.6 10KV 开关柜的选择 .46 6 避雷装置的选择50 6.1 避雷针 50 总 结52 致 谢53 参考文献54 附 录55 附录 A1.1 变电所电气主接线图55 附录 A1.2 变电所平面图55 附录 A1.3 变电所断面图55 附录 A1.4 变电所防雷保护图55 历城 60KV 降压变电所电气部分 引 言 电能是社会主义建设和人民生活不可缺少的重要的能源，电力工业在国民经济中占 有十分重要的地位，电能是由发电厂供给，因为考虑经济原因，发电厂大多建在动力资 源比较丰富的地方，而这些地方又常远离大中性城市和工厂企业，这样需要远距离输送， 经过升、降压变电所进行转接，在进一步的将电能分配到用户和生产企业。 本毕业设计论文为历城 60KV 降压变电所电气部分设计，要求所设计的变电所能长期 可靠为其负荷供电。设计过程中遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、 政策和基本建设程序，运用系统工程的方法从全局出发，正确处理生产与生活、安全与 经济等方面的关系，实行资源的综合利用，节约能源和用地，对生产工艺、主要设备和 主体工程要做到可靠、适用、先进。 在上述原则基础上，明确设计的目的，逐步完成主变的选择、电气主接线的拟定、 短路电流的计算、电气设备选择、高压配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划设 计、防雷保护规划、绘制图纸等主要工作，形成较为完整的论文。 设计工作是工程建设的关键环节，做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资 费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。在设 计过程中，通过参考一系列相关书籍，并在指导教师的耐心帮助下圆满完成设计任务， 在此表示衷心的感谢。 沈阳工程学院毕业设计 第一篇 说明书 1 主变压器的选择 1.1 变电所主变压器的容量和台数 1.1.1 变压器容量的确定 在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压、 进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运 行的保证。 对于一般性的地区变电所，一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，并要适 当考虑到远期 1020 年负荷发展。在原始材料中给出了 10KV 侧远期负荷表、变电所的 平均功率因数，线损率为 5%。由此已知条件可得出远期最大总负荷： cos %05 . 1 P 式中 总负荷。P 对于该变电所，当一台主变压器停运时，另一台变压器应能保证全部负荷的 70%80%，所以总负荷乘以 70%，得出得结果为一台变压器所要保证的负荷容量，根据 该容量确定变压器的容量。 1.1.2 主变压器的台数的确定 发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联 系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在这种电压等 级下，主变压器应不少于 2 台；而对弱联系的中、小型电厂和低压侧电压为 610kv 的 变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装 1 台主变压器；对地区性孤立的一次变电 所或大型工业专用变电所，可设 3 台主变压器。由于该变电所为一般的终端变电所，所 以装设两台主变压器为宜。 1.2 主变压器型式的选择 1.2.1 相数的选择 根据主变压器相数选择原则可知：当不受运输条件限制时，330KV 及以下（待设变 电所为 60/10KV）的变电所，均应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地 多，运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修的工作量。所以，最终确 定选择三相双绕组电力变压器。 1.2.2 主变压器绕组的数量 待设变电所深入引进至负荷中心，是具有直接从高压降为低压供电条的变电所，所 以为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。 历城 60KV 降压变电所电气部分 1.2.3 绕组连接方式 我国 35KV 以上采用 Y 连接，其中中性点通过消弧线圈接地。35KV 以下采用 连 接；变压器三相绕组的接线组别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有星形和三角形两种。因此，变压器三相绕组的连接方“ “Y“ “d 式应根据具体工程来确定；在发电厂和变电所中，一般考虑系统和机组的同步并列要求 以及限制 3 次谐波对店员的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压 器接线组别一般都选用 YN,d11 常规接线。 综上所述，该变电所主变压器选用 SF7-20000/60 SF7-20000/60 概述：该电力变压器用于额定频率 50Hz，电压等级为 60KV，容量为 20000KVA 的输变电线或变电所中，作传输电能和改变电压用，可在户外连续工作。油浸 式变压器的基本组成有铁心、线圈、器身、油箱、调压装置、冷却装置、出线装置及测 量保护装置等部分。线圈高压部分采用多层分段连式，低压部分采用螺旋式结构。冷却 装置为三相风冷。联结组标号为 YN, d11 沈阳工程学院毕业设计 2 电气主接线的选择 我国变电所设计技术规程SDJ2-79 规定：“变电所的主接线根据变电所在电力系 统的地位、回路数、设计特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、 操作方便和节约投资等要求。 ” 2.1 主接线的设计原则及基本要求 电气主接线是由电器设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路， 成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的电器设备 图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电器设备或成套装置的全部基本组 成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线代表了发电厂或变电站电气部 分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性 并对电器选择、配电装置布置、机电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关 系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济 论证比较后方可确定。 2.1.1 主接线应满足的基本要求 (1) 可靠性 供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务。由于电力系统的发电、送电和用电 是同时完成的，并且在任何时候都保持平衡关系，无论哪部分故障，都将影响整个电力 系统的正常运行。 电气主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一次部分和二次部分综合。因此除了 尽可能选用工作可靠的一次设备和二次设备外，还应设计这些设备的合理连接方式。 可靠性的具体要求：断路器检修时，不宜影响对系统和设备供电；线路、断路器或 母线故障、以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保 证对一般负荷及全部或部分二级负荷的供电；尽量避免变电所全部停运的可能性。 (2) 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括 以下几个方面：操作的方便性，电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操 作方便，尽可能的使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致再操作过程中出错：调度 的方便性，电气主接线在正常运行时，要能根据调度要要求，方便地改变运行方式，并 且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地 影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行；扩建的方便性，对将来要扩建的变电站，其 主接线必须具有扩建的方便性，在设计主接线时应留有发展的余地。设计时不仅要考虑 最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案， 使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的 实施，使改造工作量最少。 (3) 经济性 在设计主接线使,主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间.通常设计应在满足可靠 历城 60KV 降压变电所电气部分 性和灵活性的前提下做到经济合理.经济性主要从以下几个方面考虑:一是节省一次投资, 二是占地面积少,三是电能损耗少。 2.2 主接线的选择 本设计为 60/10KV 电压等级的二次变电所，可选择的接线方式有： 方式 有汇流母线的接线。单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路 母线或旁路开关等。 方式 无汇流母线的接线。桥形接线、角形接线，单元接线等。 2.2.1 60KV 侧主接线的选择 (1) 单母线接线 a 主要优点：接线简单清晰、操作方便、设备少、经济性好,母线便于向两端延伸, 扩建方便。 b 主要缺点：可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工 作，也就是造成全站长期停电；调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且 线路侧发生短路时，又较大的短路电流。 c 适用范围：一般适用于 6-220KV 系统中只有一台发电机或一台主变的，且出线回 路数又不多的中小型发电厂或变电所。如图 2.1 所示。 图 2.1 单母线接线 图 2.2 单母分段接线 (2) 单母线分段 a 优点 用分段断路器把母线分段后可提高供电可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段 引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段 隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。 b 缺点 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停电； 当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建 c 使用范围： 6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上；2.35-60KV 配电装置出线回路数为 4-8 回。如图 2.2 所示。根据以上比较可知，单母分段形式主接线更能保证供电的可靠性，灵 沈阳工程学院毕业设计 活性，更适合题目要求。所以 60KV 侧选用单母分段主接线形式。 2.2.2 10KV 侧主接线的选择 (1) 单母分段 a 优点 用分段断路器把母线分段后可提高供电可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段 引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段 隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。 b 缺点 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停电； 当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建 c 使用范围： 6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上；2.35-60KV 配电装置出线回路数为 4-8 回。 (2) 双母线接线 双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电 源与负荷平均分配在两组母线上。 a 优点：供电可靠性:通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而 不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关， 只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其他母线均可通 过另一组母线继续运行；调度灵活：各个电源和回路负荷可以任意分配到某一组母线上， 能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒闸操作可以组成各种 运行方式；扩建方便；便于试验。 b 缺点：增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关，投资增大；当母 线故障和检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。 c 适用范围：当出线回路数或母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后 要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对 接线的灵活性有一定要求时采用。各级电压采用如下： 6-10KV 配电装置，当短路电流 较大、出线需要带电抗器时；35-60KV 配电装置，当出线回路数超过 8 回数时；或连接 的电源较多、负荷较大时。 根据以上比较分析可知，双母线接线虽然从供电可靠性、灵活性等各方面都比较好 但双母线接线投资比较大，根据变电所的情况可知，单母分段已经能够满足要求，又比 较经济，所以 10KV 侧选用单母分段主接线形式。 根据以上比较分析，考虑到供电的可靠性、经济性、灵活性的要求，及变电所扩建 等要求，结合本次变电所的实际情况和负荷分配情况，结合本次变电所的实际情况和负 荷分配情况，本次设计的变电所 60KV 和 10KV 母线均采用单母线分段的接线方式。 历城 60KV 降压变电所电气部分 3 短路电流计算 3.1 计算短路电流的目的 目的：用于电气主接线的选择；导线及电气设备的选择，确定中性点接地方式；计 算软导线的短路摇摆；验算接地装置的接触电压和跨步电压；）选择继电保护装置和进 行整定计算。 供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还需考虑到可能发生 的短路故障以及正常运行情况。多年运行经验表明，供电系统的故障，大多数是由短路 引起的，短路故障的基本类型有四种：三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地 短路。三相短路时，由于短路回路的三相电流基本相等。因此，三相电流和电压仍是对 称的，故又称为对称短路，其他类型的短路均为不对称短路。统计资料表明，在大接地 电流系统中，以单相接地故障最多；小接地电流系统中，主要是相间短路故障。 发生短路故障后，将会使电气设备绝缘过热而被烧坏严重时影响电机、照明、生产 和家用电器等电气设备正常运行，甚至破坏发电机的并列运行，造成系统解列和电压崩 溃，导致大面积停电。巨大的短路电流将在电气设备中产生很大的电动力，可能使导体 变形、扭曲或损坏。正因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面 采取限制短路电流的措施；另一方面要正确选择电气设备载流导体和继电保护装置，以 防止故障的扩大，保证电力系统的安全运行。只有正确计算出各种网络结构不同短路点 的短路电流才能正确地选择各种电气设备，并对继电保护进行整定。 3.2 计算条件 3.2.1 电气系统短路电流计算条件 基本假定： (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)系统中的同号和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体 肌肤效应等影响，转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差 120°电角度； (4)电力系统中个元件的磁路不饱和，既有铁芯的电器社别电抗值不随电流大小发生 变化； (5)电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50负荷接在高压母线上，50 负荷接在系统侧； (6)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流； (7)短路发生在电流为最大值是瞬间； (8)除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外,元件的电阻都略去不 计 (9)元件的计算参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围； (10)输电线路的电容略去不计。 沈阳工程学院毕业设计 3.2.2 一般规定 (1)验算倒替和电器动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的 设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划发展。 确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换 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，在电器连接网络中，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电路点，应选择在正常接线方式短 路电流的最大的地点。 (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，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 系统短路较三相短路严重时，应按严重情况计算。 3.2.3 限制措施 (1) 电力系统可以采取的限制短路电流的措施：提高电路系统的电压等级；采用直 流输电方式；在电力系统的主网加强联系后，将次级电网解列运行；在允许的范围内， 增大系统的零序阻抗。 (2) 变电所可以采取的限流措施：变压器分列运行；在变压器回路中装设分裂电抗 器；采用低压侧为分绕组的变压器；出线上装设电抗器。 3.3 短路电流的计算方法 电力系统短路电流的计算方法通常有三种，即标么值法、短路容量法（又称 MVA 法） 和有名单位制法（又称欧姆法） ，高压系统中，一般采用标么值法。 3.3.1 网络变换 图 3.1 网络变换 历城 60KV 降压变电所电气部分 (1) /Y 变换 11312131223 () (3.1) 21223121323 () 31323121323 () (2) Y/变换 1212123 (3.2) 1312132 2323231 3.3.2 短路计算点的选择 在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。根 据所选取的各短路点短路电流的分析比较可知高低压侧母线上短路时短路电流最大，故 本设计选择两个短路计算点，分别在 60KV 母线上和 10KV 母线上。即可满足其它各点短 路时的要求。 3.4 短路电流的计算（详细计算步骤见计算书） 沈阳工程学院毕业设计 4 变电所设备的选择与校验 4.1 电器设备选择的原则和要求 高压电器的选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工 作要求的合理的电器，以保证系统安全可靠、经济的运行条件。在高压电器选择中的主 要问题有下述各点：高压电器应满足正常工作状态下的电压和电流要求；高压电器应满 足安装地点和使用的环境条件要求；高压电器应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要 求；高压电器应考虑操作的频繁程度和开断负荷性质；对于电流互感器的选择应计及其 负载和准确度级别；对于熔断器的选择应考率其上、下级的配合；对于电抗器的选择应 校验其正常情况时的电压损失和短路时的母线残压值。 4.1.1 高压电器选择的一般要求 电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要内容之一。如何正确地选择 电气设备，将直接影响到电气主接线和配电装置的安全及经济运行。因此在进行设备的 选择时，必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前提下，力争做到技 术先进、经济合理、运行方便和留有适当的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行 的需要。 4.1.2 高压电器选择一般原则 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；应按当地 环境条件校验； 应力求技术先进和经济合理；与整个工程的建设标准应协调一致；同类 设备应尽量减少品种；选用的新产品均应具有可靠的试验依据，并经正式鉴定合理，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。 4.1.3 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、过流的情况下，保持正常运 行。 (1) 长期工作条件 电压：选用的电器在允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压 max U g U (4.1) maxg UU 电流：选用的电器额定电流不得低于所在回路各种可能运行方式的持续工作电流 N I max I (4.2) maxN II 由于变压器短路时过载能力很大，双回路出现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回路持续工作电流的要求。 机械荷载：选电器端子的允许载应大于电器引线在正常运行和短路时是最大作用力。 历城 60KV 降压变电所电气部分 各种电器的荷载能力，厂家出厂时已做考虑，本设计不再考虑。 (2)短路稳定条件 校验的一般原则：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； 用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定，采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不 校验动稳定，装设在电压互感器回路中的裸导体合电器设备可不校验动、热稳定,用熔断 保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 短路的热稳定条件： (4.3) 2 tk I tQ 式中 短路电流产生的热效应，KA2S； k Q 电气设备允许通过的热稳定电流，KA； t I 电气设备允许通过的热稳定电流的时间，S 。t 校验短路电流热稳定所用的计算时间按下式计算 k t kprbr ttt (4.4) brina ttt 式中 继电保护装置后备保护动作时间，S； pr t 断路器全开断时间，S； br t 断路器固有分扎时间，S； in t 断路器开断时电弧持续时间，S。 a t 采用延时保护时，相应数据为继电保护装置的启动机构和执行机构的动作时间， js t 短路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧的持续时间总和。 短路的动稳定条件： essh ii 或 essh II (4.5) 式中 电气设备运行通过的动稳定电流幅值，KA； es i 电气设备运行通过的动稳定电流有效值，KA； es I 短路冲击电流幅值，KA； sh i 短路冲击电流有效值，KA。 sh I 沈阳工程学院毕业设计 4.1.4 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响应的保护水平，确定当所送电器的绝 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。 4.1.5 环境条件 (1) 温度：按交流高压电器在长期工作时的发热的规定，普通高压电器在环境 最高温度为+40时允许按额定电流长期工作，当电器在安装点的环境温度高于+40， 但不高于+60时，每增高 1，建议额定电流减少 1.8，当低于+40时，每降低 1， 建议额定电流增加 0.5%。普通高压电器一般可在环境最低温度为-30时正常工作，在高 寒地区应选择能适应环境最低温度为-40的高寒电器。 (2) 日照：户外高压电器设备在日照下将产生附加温升，如果设备制造部门未能提 出产品在日照下额定载流量的下降数据，在设计中可按电器额定电流的 80%选择设备。 (3) 风速：一般高压电器可去风速不大于 35m/s 的环境下使用。 选择电器时用的最大风速，可去高地 10m 高，30 年一遇的 10 m 平均最大风速，阵 风对外电器及电瓷产品的影响，已由制造厂考虑，不作为选择条件。对于台风经常侵袭 或最大风速超过 35m/s 的地区，除向制造部门提出特殊定货外，在设计布置时应采取有效 的防护措施。如降低安装高度，加强基础固定等。 (4) 冰雪：在积雪覆冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷线绝缘对地网络。 隔离开关的破冰厚度一般为 10mm，在冰雪区，所选择隔离开关的破冰厚度，应大于安装 场所的最大覆冰厚度。 (5) 湿度：选择电器用的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度对湿 度较高的场所，应采用该处实际相对湿度。一般高压电器可使用在 20相对湿度为 90%（电流互感器为 85%）的环境中。 (6) 污秽：在距离海岸 12km 或盐厂附近的盐雾场所在火电厂、炼油厂、冶炼厂、 石油化工厂和水泥厂等附近含有由工厂排出的二氧化硫、硫化氢、氨、氮等成分烟气， 粉尘等场所，在湿气候下将形成腐蚀性或导电的物质，污秽地区内各种污秽物对电器设 备的危害，取决于误会物质的导电性、吸水性随着力数量，比重及距污物源的距离和气 象条件，在工程设计中，应根基污秽情况选用下到措施。增大电瓷外绝缘的有效泄漏比 距或选用利于防污的电瓷造型，如果用半导体、大小伞大倾角、钟罩式等制造绝缘子。 采用屋内配电装置，二级及以上，污秽区 63110KV 配电装置采用屋内型。当技术合理 时，污秽区 220KV 配电装置也可采用屋内型。 (7) 海拔：电器的一般使用条件为海拔不超过 1000m 海拔超过 1000m 地区称为高原 地区。本设计变电所不属高原地区，因而不考虑此项因素。 (8) 地震：地震对电器的影响主要是地震波的频率和地震震动的加速度。选择电器 时，应根据当地震烈度选取用能够满足地震需求的产品，电器的辅助设备各应具有与主 设备相同的抗震能力，一般电器产品可以耐受地震烈度 8 度的地震度，在安装时，应考 历城 60KV 降压变电所电气部分 虑到支架对地震力的放大作用根据有关规定。地震基本烈度为 7 度及以下地区的电器可 不采用防震措施。 4.1.6 环境保护 选用电器尚应注意电器对周围环境的影响，根据周围环境的控制标准，要对制造部 门提出必要的技术要求。 (1)电磁干扰：频率大于 10KHZ 的无线电干扰主要来自回线的电流，电压突变和电 晕放电，它会损害或破坏电磁信号的正常接收及电子设备的正常运行，因此电器及金具 的最高工作电压下，晴天的夜晚不应出现可见电晕 110KV 及以上电器户外晴天无线电干 扰电压不应大于 2500uv 根据运行校验和现场实测结果，对于 110KW 以下的电器在一般可不校验无线电干扰 电压。 (2)噪音：为了减少噪音对工作场所和附近居民区的影响，所选高压电器在运行中或 操作时产生的噪音，在距电器 2 米处不应大于下列水平： 连续性噪音水平：85dB 非连续性噪音水平：屋内：90 dB，屋外：110 dB 本次变电所设计主要选择两个短路点进行计算，就可以满足选择电气设备的要求。 所以选择高压电气设备（60KV 侧）主要以 K1 点电路电流进行选择。选择低压（10KV 侧）电气设备以 K2 点短路电流为基础进行选择。 4.2 60KV 侧高压电器的选择 4.2.1 60KV 侧高压断路器的选择 高压断路器，是高压系统中最重要的电气设备之一，高压断路器的主要功能是：正 常运行倒换运行方式,把设备介入电网或退出运行,起着控制作用；当设备或线路发生故 障时，能快速切除故障电路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。其最大特点是 能断开电器中负荷电流和短路电流。 (1) 按额定电压选择 (4.6) NNS UU 式中 电气设备的额定电压，KV； N U 电网的额定电压，KV。 NS U (2) 按额定电流选择 (4.7) maxN II 式中 电气设备的额定电流，KV； N I 电网的最大负荷电流，KV。 max I (3) 按开断电流选择 沈阳工程学院毕业设计 在给定的电网电压下，高压断路器的开断电流应满足 Nbr I (4.8) Nbrpt II 式中 高压断路器的额定开断电流，KV； Nbr I 实际开断瞬间的短路电流周期分量，KV。 pt I 当断路器的较系统短路电流大很多时,简化计算可用进行选择，为短路 Nbr I Nbr I I I 电流值。 (4) 按额定关合电流选择 (4.9) Nclsh ii 式中 断路器的额定关合电流，KA； Ncl i 短路电流最大冲击值，KA。 sh i (5)动稳定校验 essh ii (4.10) 式中 电气设备运行通过的动稳定电流，KA； es i 短路电流最大冲击值，KA。 sh i （6）热稳定校验 (4.11) 2 tk I tQ 式中 短路电流产生的热效应，KA2S； k Q 电气设备允许通过的热稳定电流，KA； t I 电气设备允许通过的热稳定电流的时间，S 。t 据上述参数选择高压断路器型号为：SW2-63 型如表 4.1 表 4.1 计算数据与实际参数比较 计 算 数 据SW2-63 60KV NS U 63KV N U 154A max I 1600A N I 4.84KA I 31.5KA Nbr I 12.31KA sh i 80KA es i 12.31KA sh i 80KA Ncl I 98.12KA2.S k Q KA2.S20 20 41600 z Q 历城 60KV 降压变电所电气部分 4.2.2 60KV 侧高压隔离开关选择 隔离开关的特点是在有电压，无负荷的情况下，分合电路。隔离开关的作用：隔离 电压；倒闸操作；分、合电流。高压隔离开关的主要功能是保证高压电及装置在检修时 的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流。仅可用于不产生强大电弧的某 些切换操作。 (1) 参数的选择 隔离开关与断路器相比额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相 同，但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无须进行开断电流和短路关合电流 的校验，其余与断路器选择相同，因为隔离开关与断路器串联在回路中，网络出现短路 故障时，对隔离开关的影响完全取决于断路器的开断时间，估计算数据与断路器的计算 数据完全相同。 (2) 隔离开关的选择 隔离开关的形式较多，按安装地点不同，可分为屋内式