《发电厂变电所电气一次部分课程设计指导资料》

广西水利电力职业技术学院

发电厂变电所

电气一次部分设计

指导资料

适用专业：发电厂及电力系统

        电力系统自动化

电力工程系

2011年3月

                       

   绪论   电气设计概述---------------------------------------------------3

  §1    负荷资料的统计分析-------------------------------------------4

  §2    电气主接线的确定----------------------------------------------5

  §3    短路电流的计算-------------------------------------------------16

  §4    导体和电器的选择设计----------------------------------------18

  §5    厂（所）用电设计----------------------------------------------31

  §6    配电装置的设计-------------------------------------------------33

  §7    防雷保护配置----------------------------------------------------37

  §8    测量装置设计----------------------------------------------------38

§9    设计说明书的编写和图纸绘制-------------------------------39

                         

                    绪论     电气设计概述

     

发电厂、变电所的设计是一门综合性的科学，它是在多种专业有机配合协作下完成的统一整体。电力专业技术人员主要进行电气设计工作，它是整个设计的核心环节，并贯穿始终。

一、发电厂、变电所设计的一般程序如下：

1、首先根据负荷的增长需求及系统发展要求，分析确定建立新厂、所的必要性进行初步可行研究，提出项目建议书。

2、确立项目后，要多方勘察收集各方面的详细资料，如气象、地形、地质、交通、负荷分布等等，进行可行性研究，提出设计任务书。

3、根据设计任务书，组织人员正式进行工程的初步设计、勾画出工程概貌，控制工程投资，贯行技术经济，提出相应的初步设计文件。

4、初步设计经批准后，便可开展施工图设计，提出相应的设计图纸和说明，满足设备订货所需，并保证施工顺利进行。

二、本次电气课程设计的条件和内容

在进行本次设计前已规定了设计项目、任务书，并已收集了各方原始资料，即前期资料准备工作已不需要同学们考虑，而后期的施工图设计亦不在我们本次设计的范围内，我们此次设计主要是进行电气初步设计。因而本电气课程设计指导资料是针对初步设计阶段进行的，其设计内容见本指导资料所列各章节内容。 

三、电气课程设计的方法（步骤）

1、首先我们要搞清楚《电气课程设计》实际上是围绕着我们已经学习过的一些专业知识来进行设计的，它需要我们把原来学过的《电路基础》《电机学》《电力系统分析》《发电厂变电所电气设备》等多门课程的知识内容进行复习和巩固，通过做一个项目把这些知识连贯地串接起来，使我们能够明白原来分散学习的这些课程是如何配合的？他们之间存在着怎样的相互交叉联系的关系？如何应用这些知识来解决一些实际的问题？从而达到提高我们综合解决问题的能力的目的。

为此，大家在设计之初和在设计过程中，要不断地翻书，对应查找原来讲过的内容，对原有的专业知识进行复习，并利用本次设计把原来在学习某门课程的过程中不太明白的地方重新弄清楚，而且通过这样的设计训练，更学习到一些新的知识，特别是运用知识解决问题的思维和思考能力，这样就能够达到提高的目的。

所以，设计就是一个庞大的系统工程，需要调动许多知识内容并通过综合整理判断才能完成，不会有现成的东西照抄的。

2、那么，如何进行设计呢？

通常，我们在做设计之前，应当先把设计任务书通读几遍，弄清楚要我们做什么？需要用到哪些知识（课本）？我们已经知道了哪些设计条件？大概可能怎么做？

然后根据老师讲课的指导和提示，按照设计的要求项目，一步一步地往下编写。在这个过程中，会遇到不少困难和问题，这就需要同学们要进行资料的查找，并应当与其他同学进行探讨分析。当然老师也会及时地给大家进行一定的做法讲解，引导大家最终完成设计。但最重要的是自己一定要积极参与和思考问题，自主地完成本次设计。

§1    负荷资料的统计分析

一、电力负荷分类

负荷的统计分类对主接线的确定影响很大，因为重要的负荷要求的供电可靠性较高，也就是说要求选可靠性高的主接线形式，而次要的负荷要求的供电可靠性较抵，也就是说可以选可靠性不太高的简单主接线，使得设计合理经济。

对于电力负荷按供电重要性可分为以下三类：

1、一类负荷——是指此种负荷如中断供电，将造成人们生命危险，设备损坏，大量产品报废，给国民经济造成重大损失，在政治上造成重大影响。

2、二类负荷——是指此种负荷如停止供电，将造成大量减产，工厂窝工以及使城市中大量居民的正常生活受到影响等。

3、三类负荷——指不属于一、二级负荷的其他负荷，停电不会带来严重后果。

二、分级负荷对供电的要求

1、对于一类负荷——必须要有两个的电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一类负荷不间断供电。

2、对于二类负荷——一般要有两个电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证大部分二类负荷的供电。

3、对于三类负荷——一般只需一个电源供电。

三、负荷的统计方法

电力生产、消费是一条龙，从头到尾都是息息相关的。用户用多大的电量，电厂就输送多大的电量，输送电能的载流导体和电器开关也就应能承受这么多电量而不损坏。即负荷的容量大小是选择导体和电器的依据。例如对于主变压器容量的选择，断路器、隔离开关容量的选择等等，都要考虑实际有多大的负荷通过。所以负荷统计是进行设计的首要考虑内容。

进行负荷统计时，要注意用户设备额定容量之和并不等于供电系统供给的总容量。因为多数设备通常时在小于额定容量的条件下运行，并且有些设备是间歇运行的，所以实际由电源取得的功率要比用户所装的设备铭牌额定功率总和为小。这个实际取用的功率我们称为“计算负荷”。方法如下：

（1）一组设备的计算负荷Pjs=需要系数Kx×该组设备容量之和∑Pe。

（2）多组设备的计算负荷Pjs=同时系数Kt×各组的计算负荷之和∑Pjs。

另外，计算负荷要考虑电力网的电能损耗，即电网线路首端送出的负荷，等于电网末端的负荷加上电网线路产生的电能损耗。如已知网损率ａ，则电能损耗＝网损率ａ×末端负荷。所以电网线路首端负荷Pmax＝（１+ａ）×末端负荷Pjs。

进行负荷统计时，还应注意到负荷的发展，须把远期负荷也统计在内。

§ 2 电气主接线的确定

发电厂（变电所）电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂（所）电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

我们应该在满足国家有关技术经济的前提下，着重分析发电厂、变电所在系统中所处的地位及其规模、性质和所采用的设备特点，设计出符合实际需要的经济合理的电气主接线。

一、主接线的设计中要考虑的原则

主接线是电力系统的组成部分，其设计应考虑下列问题：

1、发电厂和变电所在电力系统中的地位和作用。

2、近期和远期发展规模。（供电电压、负荷大小和分布等）

3、出线回路数和负荷重要性分级。

4、主变压器的选择（台数、容量、型式、额定电压、调压范围）。

5、发、送、变电的备用容量。

6、无功补偿装置的选择（型式、容量、数量）。

7、系统短路容量和变压器中性点接地方式。

8、与系统连接方式。

二、主接线设计的基本要求

主接线设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求：

1.可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先要满足这个要求，避免全厂或全所停电和大面积停电等。对可靠性应理解如下问题：

（1）可靠性的客观衡量标准是运行实践。经长期实践考验的主接线应择优考虑，即应遵循现行设计规程。

（2）主接线的可靠性是它的各组成元件可靠性的综合。因此，要同时考虑一、二次设备的故障率及其对供电的影响。

（3）可靠性不是绝对的。同样的主接线对某些厂（所）是可靠的，但对另一些厂（所）却可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离发电厂（变电所）在系统中的地位和作用。

衡量主接线运行可靠性的标志是：

（1）断路器检修时，能否不影响供电。

（2）线路、断路器、母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间长短，以及能否保证对重要用户的供电。

（3）发电厂和变电所全部停运的可能性。

（4）对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。

2.灵活性

主接线的灵活性要求有以下几方面：

（1）为了调度的目的，可以灵活地操作、投入或切除某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式以及特殊运行方式下的调度要求。

（2）为了检修的目的，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。

（3）为了扩建的目的，可以容易地从初期过渡到最终接线，在扩建过渡时，无论一次和二次设备等所需要的改造为最小。

3.经济性

主接线在满足上述要求的前提下要做到经济合理，即：

（1）投资省  主接线应简单清晰，以节约断路器，隔离开关，电流和电压互感器，避雷器等一次设备的投资；要能使控制保护不过与复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆的投资；要能短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所所推广采用质量可靠的简易电器。

（2）占地面积小  主接线要配电装置布置创造条件，以节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输许可的地方，都要采用三相变压器，而不用单相变压器，以简化布置。

（3）电能损失少  经济合理地选择变压器地型式，容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。

 此外，在系统设计中，要避免建立复杂地操作枢纽，不在发电厂和变电所出现两个中压或两个低压，总的电压等级不多于3个。

三、基本的主接线形式

1、单母线接线适用条件——该接线一般只适用于出线回路数少的下列配电装置中，并且电压等级越高，所连接的回路数越少：

（1）6～10千伏配电装置的出线回路数不超过5回时（对于厂用配电装置则一般按炉分段）；

（2）35～60千伏配电装置出线回路数不超过3回时（当为两回出线时，一般采用桥式连接）；

（3）110～220千伏配电装置出线回路数不超过两回时（当为两回出线时，多采用桥形连接或多角形接线）。

2、单母线分段接线其采用的条件如下：

（1）6～10千伏配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母分段接线。

（2）35～60千伏配电装置出线回路数为4—8回时，一般采用单母线分段接线。

（3）110～220千伏配电装置的出线回路数为4回时，一般采用单母线分段接线。

3、双母线连接及分段：我国对于各级电压配电装置采用双母线的具体条件如下：

（1）出线带电抗器的6～10千伏的配电装置采用双母线。

（2）35～60千伏配电装置当出线回路数教多（超过8回）时，或连接线的电源较多，负荷较大时，可采用双母线连接。

（3）110～220千伏配电装置当出线回路数为5回以上时，一般采用双母线接线。

我国110～220千伏变电所和升压站，一般不采用双母线分段接线。

4、配电装置中的旁路设施或专用的旁路断路器，应按下列条件设置：

（1）采用分段单母线或双母线的110～220千伏配电装置中，除断路器允许停电检修外，一般设置旁路设施。当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当220千伏出线回路5回及以上或110千伏出线为7伏以上时，一般装设专用的旁路断路器，在枢纽变电所中，当220千伏出线为4回及以上或110千伏出线为8回以上时，也可装设专用的旁路断路器。

（2）35～60千伏配电装置中，一般不设旁路母线；如线路断路器不允许停电检修，可设置其他旁路设施。

（3）当地区电力网或用户不允许停电检修线路断路器时，采用单母线或分段单母线的6千伏和10千伏配电装置中，可设旁路母线。

5、接在母线上的阀型避雷器和电压互感器，一般合用一组隔离开关，接在变压器引线上的阀型避雷器回路中，一般不装设隔离开关。

四、关于主变压器的选择、设计的一些问题

（一）变压器的类型和结构介绍

1、变压器有单相变压和三相变压器，一般情况下，多采用三相变压器，只有在特殊场合，如山区水电站，受运输条件的，三相变压器运不进或主变容量特大，三相变压器无法满足要求时才采用单相变压器。

2、变压器有双绕组变压器、三绕组变压器，自耦变压器和变压器。

3、主变压器分为升压变压器和降压变压器两种。

 ①升压变压器 

在电网中，升压变压器直接与电源联接，位于线路首端，故在升压变压器的低压侧额定电压与电源电压相等，在高压侧（或中压侧）的额定电压则应为线路额定电压的110％，例如发电机电压为10.5kV，线路额定电压为110 kV，则升压变压器的额定电压应为121/10.5kV。

②降压变压器

与升压变压器相反，降压变压器的高压侧等于线路额定电压，而低（中）压侧比线路额定电压高10％，所以其变压器变比为110/11KV。

４、为适应电压水平变化，变压器上有分接头，在设计中，根据实际情况，应选用适应要求的分接头，电压分接头的范围如下：

（1）无激磁调压变压器（即普通变压器）

① 6300KVA及以下的变压器，高压侧线圈有3个分接头：U=Ue±5%

② 8000KVA及以上的变压器，高压侧线圈有5个分接头：U=Ue±2×2.5%

③ 三卷变压器的中压线圈U =Ue±5%

      （2）有载调压变压器

① 电压为110K及以下的高压线圈：U =Ue±3×2.5%

② 电压为220KV的高压线圈：U =Ue±4×2.5%

③ 无激磁调压变压器的二次侧电压在-7.5和-10％分接时，应较其额定电流各降低2.5%和5% 。

5、变压器结构有“吊芯式”和“钟罩式”。这是指检修时变压器和吊装情况而言。“吊芯式”须整个变压器线圈及铁芯吊出来才能检修，而“钟罩式”只需将油放干，然后吊起外壳即可检修，从而可减轻检修的起吊重量，通常，大容量变压器多采用“钟罩式”油箱结构。

6、变压器按采用的线圈材料不同，有铜芯变压器和铝芯变压器两种，铜芯的电能损耗较铝芯小，铝芯的价格较铜芯低。

7、110KV三卷变压器有全绝缘变压器和半绝缘变压器两种，这是就110KV中性点的绝缘水平而言，在110KV中性点直接接地系统中，一般采用半绝缘变压器。

（二）关于几种变压器的特点及应用范围

1、双绕组变压器

一般用于只有两个电压等级的发电厂或变电所中。结构较简单可靠，价格较低。

2、三绕组变压器

（1）应用于具有三个电压等级的电网中。

（2）三个绕组的容量比有几种组合：100/100/100、100/100/50、100/50/100，在设计中，应根据实际情况选定容量比。

（3）用三绕组变压器，要求通过主变压器各侧绕组的功率达到该变压器容量的15%以上。

（4）三绕组变压器除在变比上分为升压型、降压型，其内部结构也分为升压型和降压型两种，相应地绕组间短路电压数值也有参数差别，选择时应注意。

①升压型的绕组排列由外至内为高、低、中，即高、中压绕组之间的漏磁通较大，相应地短路电压Ud1-2%也比大。

②降压型地绕组排列由外至内为高、中、低，即高、低压绕组之间地漏磁通较大，相应地短路高压Ud1-3%也较大。

一般发电厂宜用升压型结构，降压变电所宜用降压型结构。但考虑到系统的运行或短路电流的需要，降压变电所也可采用升压型结构的降压变压器。总之，三绕组变压器的最大阻抗放在高、中压侧还是放在高、低压侧是选择时应全面考虑的问题。

3、自耦变压器

（1）自耦变压器除了自耦联系的高压绕组和中压绕组外，还有一个第三绕组，单独接成三角形。此时，自耦变压器和一个普通的三绕组变压器作用相同，自耦变压器比普通变压器消耗的材料少，造价低。

（2）自耦变压器的中性特点必须直接接地，因此，它必须应用在有两个电压等级时中性点直接接地的电网中，即须有两个电压等级为110KV及以上。

（3）如果继电保护需要以及为系统的单相短路电流不大于三相短路电流，系统中部分变压器的中性点不允许接地时，就不能应用自耦变压器，而改用三绕组变压器。

（4）自耦变压器的设计还有一些特殊情况，可参考其他手册规定。

（三）降压变电所变压器的选择

1.变电所负荷统计：

S=(l  + α)KtΣ（P/cosф）

式中：α——网损率

   Kt——同时率

  P——各用户负荷（包括其他所有可能流经变压器的负荷，如穿越功率）

    进行负荷统计时，应注意到负荷的发展，须把远期负荷也统计在内，另外所用负荷也不能忽略。

2、主变压器台数

为保证供电可靠性，变电所一般装设两台变压器。当只有一个电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装2～4台主变压器。

    3、主变压器容量

主变电压器的容量选择应根据5～10年的发展规划进行，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量一般按Se=0.6SM选择，SM为变电所最大负荷，这样，当一台变压器停用时，仍可保证对60%全部负荷的供电。对于一、二类负荷比重大的变电所，应能在一台变压器停用时，其余变压器仍能保证用户的一类负荷和大部分二类负荷。

4、主变压器的型式

一般采用三相式变压器。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Se以上时，可采用三绕组变压器。其中，当主网电压为110～220KV及以上，中压为110KV及以上时，多采用自耦变压，以得到较大的经济效益。

5、通常主变压器采用普通的变压器，只当系统有特殊调压要求，普通变压器又无法满足时，才采用有载调压变压器。

6、选择变压器分接头时，应考虑最大和最小两种运行分式，情况复杂。本次设计只要求粗略选定分接头，不深入计算。

7、若选择两种不同型号的变压器，应注意其并列条件是否满足要求。

（四）主变压器布置的有关问题

1、主变的位置应尽可能靠近低压侧户内配电装置，但与建筑物的距离不应小于1.25米。这样可减少连接母线的长度。

2、布置时，要注意防爆，考虑放宽距离，加设隔墙或改变变压器事故喷油孔的方向。另外，防火也应考虑。

3、布置在主变旁边的避雷器高压引线，应考虑当避雷器端帽损坏时，避免甩线打坏主变压器的高压套管。

4、进行平面布置时，通常主变的上空不宜有架空线或引线架构跨越，如有，须考虑留足起吊高度，以方便检修吊芯、壳。

五、主接线的设计方法和步骤

（一）电气主接线的设计，一般分为以下几步：

1、拟定可行的主接线方案：根据设计任务的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出若干个可行的方案，内容包括主变压器型式、台数和容量、各级电压配电装置的接线方式等。

2、由接线的基本要求，从技术可靠性上论证各方案的优缺点，淘汰一些较差的方案，保留2～3个技术上相当的较好方案。

3、对2～3个技术上较好的方案进行经济计算，选择出经济上最佳的方案，该方案也就是技术经济均较合理的最优主接线方案。

4、绘制电气主接线单线图：电气主接线一般按正常运行方式绘制，采用全国通用的图形符号和文字代号，并将所用设备的型号、变压器主要参数、母线及电缆截面等标注在单线图上。单线图上还应标出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及其一次接线方式，以及主变压器接线组别和中性点的接地方式等。

    （二）电气主接线方案的经济计算  

经济计算是计算各个主接线方案的费用和效益，为选择经济上的最优方案提供依据。在经济比较中，一般有投资和年运行费用两大项。计算时，并不需要计算全部建造费用，可只计算个方案不同部分的投资和年运行费用。这样做，并不会影响比较的结果，此外，由于比较是相对的，故不必过分追求数字的精确。实际上，在选择方案阶段，也不可能把投资计算得很准确。具体计算如下：

1、计算综合投资Z：                           

Z=ZT+ZD   （万元）        

      式中：ZT——为变压器综合投资。除包括变压器本身价格外，包括了运输和现场安装、架构、基础、铁轨、电缆等附加费用。变压器本身价格为Z0，各项附加费用可用Z0表示，则变压器综合投资为：

ZT=Z0（l+）

ａ——不明显的附加费用比例系数，一般220KV取70，110KV取90。

ZD——为配电装置综合投资。包括其中设备价格和建筑安装费用。

            变压器及配电装置综合投资的指标可参见下面附录一、附录二。

2、计算年运行费用U：

U=ａ·△A×10-4+ U1 + U2   （万元）

式中：U1——小修、维护费，一般为（0.022～0.042）本次设计取0.022Z（变电工程）

             U2——折旧费，一般为（0.005～0.058）Z，本次设计取0.058Z。（变电工程）

ａ——电能电价，由各省市实际电价确定。本次设计取0.50元/KW·h

△A——变压器年电能损失总值（KW·h）

  ※※ 关于△A的计算方法如下：      

当已知最大负荷Smax（或平均负荷S）和最大负荷利用小时Tmax(或全年实际运行时间T0)，采用如下公式计算：

（1）对双绕组变压器，当n台相同容量变压器并联运行时，有：

△A=n(△P0+K△Q0) T0+（△P+K△Q）×（）2τ     （Kw.h） 

             或 △A=n[(△P0+K△Q0) T0+（△P+K△Q）×（）2]T0     （Kw.h）

             式中  Sn——一台变压器额定容量（KVA）

Smax——n 台变压器承担的最大的总负荷（KVA）

S——n台变压器承担的总平均负荷（KVA）

T0——变压器全年实际运行小时数（h）,一般可取8000h

τ——最大负荷损耗时间（h），可查《电力系统分析》课本。

K——无功经济当量，即为每多发送（或补偿）1kvar无功功率，在电力系统中所引起的有功功率损耗增加（或减少）的值。一般发电厂取0.2，变电所取0.1~0.15.

（2）n台同容量三绕组变压器并联运行时，有：

1）当容量比为100/100/100、100/100/50时

△A=n(△P0+K△Q0) T0+（△P+K△Q）×（++）τ

           2）当容量比为100/50/50时

            △A=n(△P0+K△Q0) T0+（△P+K△Q）×（++）τ                                 

式中 S1、S2、S3——为n台变压器三侧分别担负的最大的总负荷（KVA）

   S2n、S3n ——分别为第二、三绕组的额定容量（KVA）

3、经济比较方法

对技术上较好的方案分别进行上述投资和年运行费计算后，再通过经济比较，选出经济上最优方案。

（1）抵偿年限法：在各方案中，Z与U均为最小的方案应优先选用，若出现一各方案Z大U小，另一方案Z小U大，则可采用抵偿年限法决定：

T= 

如果算出T小于5～8年，则采用综合造价Z较大的方案。本次设计拟取偿还年限的准标值为7年。

（2）计算费用最小法：如果在技术上相当的方案多于两个，可按下列公式分别计算各方案的计算费用C，其中C最小的方案为最经济方案。

C1= + Ui         （ⅰ=1、2、3……）

（3）年费用最小法：考虑时间因素及复利计算时，可采用年费用最小法。

NF = Z [] + u    为最小

附录一：主变压器的技术数据及参考价格

由于近年来，设备价格及安装费用的不断调整，且不同的厂家产品的也有所差异，所以下列各表所列出的综合投资仅供课程设计作为方案比较时的参考。

表2—1        6～10KV低损耗全密封波纹油箱配电变压器技术数据

额定容量

(KVA)	联接组标号	电压组合(KV)			空载损耗	负载损耗	空载电流	短路阻抗
		高压	低压	分接范围
S9-M-50	Y,yn0	6 6.3 10 10.5 11	0.4	±5%	0.17	0.87	2.0	4
S9-M-63					0.20	1.04	1.9	4
S9-M-80					0.25	1.25	1.8	4
S9-M-100					0.29	1.50	1.6	4
S9-M-125					0.34	1.80	1.5	4
S9-M-160					0.40	2.20	1.4	4
S9-M-200					0.48	2.60	1.3	4
S9-M-250					0.56	3.05	1.2	4
S9-M-315					0.67	3.65	1.1	4
S9-M-400					0.80	4.30	1.0	4

表2—2          SFZ9型110KV级6300KVA~63000KVA

双绕组变压器技术数据及参考价格

容量

(KVA)	额定电压(KV)		联结组别	损耗（KW）		短路阻抗 （%）	空载电流（%）	外形尺寸 （mm） (长×宽×高)	参考价格 （万元）
	高压	低 压		空 载	负载
6300	110	6．3 6．6 10．5	Yn，d11	11.5	39．8	10.5	0．95	4560×3240×3190	52
8000				13．2	45		0．9	4610×3270×3280	59.5
10000				12．5	54		0．85	4690×3420×3570	66．7
12500				17．5	65．9		0．8	4830×2680×4130	75．9
16000				20．5	82．2		0．75	4950×4050×4570	81
20000				23．5	100		0．7	5110×4530×4735	88.9
25000				27．0	114		0．65	5330×4590×4830	97.1
31500				31．0	133．0		0．6	5410×4630×49	102.3
40000				47．0	156．0		0．55	5830×482×5150	157
50000				44．0	194．0		0．5	6060×5010×5129	459.8
63000				56．0	260．0		0．45	20×5180×5450	536

表2—3          SFSZ9型110KV级6300KVA~63000KVA

三绕组变压器技术数据及综合投资

容量

(KVA)	额定电压组合(KV)			联结组别	损耗（KW）		短路阻抗（%）		空载电流（%）	参考价格（万元）
	高压	中 压	低 压		空 载	负载	升压	降压
6300	110 121	38．5	6．6 10．5 11	Ynyn0d11	10.4	47.7	高-中17.18 高-低 10.5 中-低 6.5	高-中 10.5 高-低 17.18 中-低 6.5	1．19	65
8000					12．56	56．7			1．19	76
10000					14．8	66．6			1．2
12500					17．04	78．3			1．05	101
16000					21．04	95．4			1．05	107
20000					24．88	112．5			1．05	109
25000					29．36	133．2			0．98	121
31500					34．96	157．5			0．98	135
40000					41．84	1．0			0．91	210
50000					49．52	225．0			0．91	614
63000					58．88	270．0			0．80	706

附录二：配电装置的综合投资

配电装置的综合投资，包括控制设备、母线、电缆及土建费用。

各种不同母线接线形式，均按一定规格（即进、出线回路数）并计及相应的电压互感器、避雷器等设备，计算出配电装置的全部投资。然后分出或增加一个回路的投资数，作为一个开关间隔的投资指标。

表2—3        6—10KV屋内配电装置投资          （万元）

项目名称		主 变 进 线		馈    线		综合 投资	增减一个回路的投资
		断路器型号	回路数	断路器型号	回路数		主变母联	馈线
单层 单母线分段 (成套)	刀闸分段	GG-1A-25	2	GG-1A-07	6	26.6	4.0	2.55
	真空断路器分段	GG-1A-25	2	GG-1A-07	6	29.5	4.0	2.55
双层 双母线 (装配)	不带电抗器	ZN28-12/2000	2	ZN28-12/630	6	51.1	4.9	2.6
	带电抗器NKL-10/750-5	ZN28-12/2000	2	ZN28-12/630	6	77.3	4.9	2.6
	带电抗器NKL-10/1500-6	ZN28-12/2000	2	ZN23-12/630	6	77.0	4.9	2.6
	不带电抗器	VY3-12/4000	2	VY3-12/630	6	69.4	5.4	2.9
	带电抗器NKL-10/750-5	VY3-12/4000	2	VY3-12/630	6	98.6	5.9	2.9
	带电抗器NKL-10/1500-6	VY3-12/4000	2	VY3-12/630	6	131.3	5.9	2.9
	不带电抗器	VY3-12/6000	2	VY3-12/630	6	95.5	4.7	2.7
	带电抗器NKL-10/750-5	VY3-12/6000	2	VY3-12/630	6	132.7	5.7	3.5
	带电抗器NKL-10/1500-6	VY3-12/6000	2	VY3-12/630	6	159.4	5.75	3.6

表2-4           35KV屋内配电装置投资                      （万元）

断路器型号	双 层 单 母 线 分 段				双  层  双  母  线
	进出线数		投资	增减一个馈线间隔投资	进 出 线 数		投资	增减一个馈线间隔投资
	主变	馈线			主变	馈线
ZN12-40.5	2	6	90.66	8.19	2	6	94.75	11.46
ZN23-40.5	2	6	100.	9.21	2	6	119.81	10.91
LN8-40.5	2	6	110.26	8.29	2	6	129.81	10.99
LN11-40.5	2	6	13.66	9.69	2	6	315.21	11.45

表2-5    35-220KV屋外配电装置投资（一）                       （万元）

断路器型号		进出线数		单母分段		单母分段带旁路		双母线		双母线带旁路
电压 （KV）	断路器型号	主变	馈线	总 投资	增减一个馈线间隔投资	总 投资	增减一个馈线间隔投资	总投资	增减一个馈线间隔投资	总 投资	增减一个馈线间隔投资
35	ZW7-40.5	2	6	97.6	9.77			121.6	11.14
	ZW17-40.5	2	6	100.36	9.			123.4	12.4
	ZW30-40.5	2	6	116.9	10.9			133.7	14.1
	LW8-40.5	2	6	109.27	8.79			122.7	12.32
	LW8-35	2	6	103.36	8.39			120.3	11.2
110	SW7-126	2	4	115.8	8.62	124	9.24	163.1	12.24	181.6	12.96
	ZCW8-126（L）	2	4	161.2	7.47	169.6	8.09	169.9	10.09	172.8	11.49
	ZF12-126（L）	2	4	165.06	8.45	173.26	9.07	175.7	11.07	179.76	12.27
	LW25-126	2	4	168.9	8.62	177	9.1	187	11.7	199	12.8
	LW30-126	2	4	170.8	9.27	181	9.	192.5	12.	205.4	14.74
220	SW7-252	2	2	256	31	286.8	36.1	354.5	40.36	223.9	41.5
	LW10B-252	2	2	327	33	350.8	36.9	418.5	42.1	488	46.8

表2-7        35-220KV屋外配电装置投资（二）  （万元）

断 路 器 型 号		桥 形	多  角  形
电压（KV）	断路器型号		三 角	四 角	五 角
35	ZW7-40.5	53．7
	ZW17-40.5	61．1
	ZW30-40.5	69
	LW8-40.5	60．8
	LW8-35	56．2
110	SW7-126	81.4
	ZCW8-126（L）	130.2		159	166.7
	ZF12-126（L）	132.4		160	173.6
	LW25-126	136
	LW30-126	140.6		169	180.8
220	SW7-252	193		229	266
	LW10B-252	197		317	336

§3    短路电流计算

一、短路电流计算的目的

在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。其计算目的主要有以下及方面：

1、在选择电气主接线时，为了比较各种接方案，或确定某一接线是否需要采取短路电流措施等，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能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某时刻的短路电流有效值，用以校验设备开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。

3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校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、接地装置的设计，也需要用短路电流。

二、短路电流计算的一般规定

验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。

1、计算的基本情况

（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；

（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；

（3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；

（4）所有电源的电动势相位角相同；

（5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻，对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大关合电流有效值时才予以考虑。

2、接线方式

计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式）而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

3、计算容量

应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5～10年）。

4、短路种类

一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行校验。

5、短路计算点

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。

对于带电抗器的6～10KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。

    三、计算步骤

   在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用运算曲线法，现将其计算步骤简述如下：

1、选择计算短路点。

2、画等值网络（次暂态网络）图。

（1）首先去掉系统中所有负荷分支、线路电容、各元件电阻发电机电抗用次暂态电抗Xd″

（2）选取基准容量SB和基准电压UB(一般取各级的平均电压)。

（3）将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗。

（4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

3、化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电Xλ。

4、求计算电抗Xjs。

5、由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标么值（运算曲线只作到Xjs=3.5）。

6、计算无限大容量（或Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量。

7、计算短路电流周期分量有名值和短路容量。

8、计算短路电流冲击值。

9、计算异步电动机供给的短路电流。

10、绘制短路电流计算结果表（参见3—1）。

表3—1           短路电流计算结果表（参考格式）

短路点

编号

基值 电压 UB (KV)

基值   电流 IB (KA)

支路名称

支路计算电抗标么值Xjs*

额定 电流In(KA)

0秒短路电流周期分量

0.6秒 短路电流

1.2秒 稳态短路电流

短路电流冲击值ich(KA)

短路容量 S″(MVA)

标么值 I″*

有名值 I″(KA)

标么值 I0.2*

有名值 I0.2(KA)

标么 值I∞*

有名值 I∞(KV)

d-1

××KV系统 ××KV系统 ××KV系统 小    计

d-2

××KV系统 ××KV系统 ××KV系统 小    计

d-3

××KV系统 ××KV系统 ××KV系统 小    计

四、短路电流有关计算方法

1.网络化简：

① 星形网络与多角形网络的变换方法。

② 对短路点对称的网络应用等电位连接方法。

③ 合并或分解电源的方法。

④ 分布系数法。

            2.求短路电流值：

① 无限大容量系统短路计算法。

② 同一个变化法。

③ 个别变化法。（注：短路电流运算曲线可查《电力系统分析》课本）

§4  导体和电器的选择设计

导体和电器的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济，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行的需要。

根据水利电力部颁发的设计规程，对于导体和电器选择设计的规定简述如下：

一、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，并考虑远景发展的需要；

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型号一致；

6、选用的新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

二、 有关的几项规定

导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定并按环境条件校核电器的基本使用条件。

1、在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按表4—1计算。

表4—1   各回路持续工作电流Ig.max

回路名称	计算公式
发电机或同期调相机回路	Ig.max =1.05In=1.05Pn /（Uncosφn）
三相变压器回路	Ig.max =1.05In=1.05Sn /（Un）
母线分段电抗器或母联断路器回路	Ig.max一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流
母线分段电抗器回路	Ig.max按该母线上事故切除最大一台发电机时,可能通过电抗器的电流计算,一般取该台发电机50～80% In
电抗器回路	Ig.max一般按发电机或主变压器额定电流的70%计算
主母线	按潮流分布情况计算
馈电回路	Ig.max =Pn /（Uncosφ）其中P应包括线路损耗，及事故时转移过来的负荷。当回路中装有电抗器时，Ig.max按电抗器的额定电流算
电动机回路	Ig.max =Pn /（Unηncosφn）

 注：（1）Pn、Un、In等均指设备本身的额定值。

（2）各标量的单位为：I（A）、U（KV）、P（KW）、S（KVA）

2、验算导体和电器时，所用短路电流的有关规定见有关资料。

3、验算导体和110KV以下电缆短路热、稳定时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。如主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的动作时间，并采用相应处的短路电流值。

电器和110KV及以上充油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。

断路器全分闸时间包括断路器固定分闸和电弧燃烧时间。

4、验算短路热稳定时，导体的最高允许温度可参照表4—2所列数值。

表4—2     导体或电缆的长期允许工作温度和短路时允许最高温度

导体种类和材料	短路时导体允许最高温度（℃）	导体长期允许工作温度(℃)	热稳定系数 C值
母     线 铝 铜	200 300	70 70	87 171
10KV油浸纸绝缘电缆 铝   芯 铜   芯	200 220	60 60	95 150
6KV油浸纸绝缘电缆及10KV不滴油电缆 铝   芯 铜   芯	200 220	65 65	90 150
交联聚乙烯绝缘电缆 铝   芯 铜   芯	200 230	90 90	80 135
聚氯乙烯绝缘电缆 铝   芯 铜   芯	130 130	65 65	65 100

5、验算短路动稳定时，硬导体的最大应力不应大于表4—3所列数值。重要回路的硬导体应力计算，还应考虑共振的影响。

表4-3    硬导体的最大允许应力σy (Pa)

材料	硬 铜	硬 铝	钢
最大允许应力	137×106	69×106	157×106

6、环境条件。选择导体和电器时，应当按当地环境条件校核。当气温、风速、温度、污移、海拔、地震、覆冰等环境条件超出一般电器的基本使用条件时，应通过技术经济比较后分别采用下列措施：

1）制造部门提出补充要求，订制符合当地环境条件的产品。

2）在设计或运行中采用相应的防护措施，如采用屋内配电装置、水冲洗、加减震器等。

选择导体和电器时所用的环境温度，一般采用表4—4所列数值。电器允许使用的环境如表4—5。

     表4-4    选择导体和电器时所用的环境温度(℃)

类别	安装地点	环境温度℃
		最高	最低
裸导线	屋外	最热月平均最高温度
	屋内	该处通风设计温度.当无资料时可取最热 热月平均最高温度加5℃
电缆	屋外电缆沟	最热月平均最高温度	年最低温度
	屋内电缆沟	屋内通风设计温度.当无资料时，可取最热月平均最高温度
	电缆隧道	该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平最高温度
电器	屋外	年最高温度	年最低温度
	屋内电抗器	该处通风设计最高排风温度
	屋内其它电器	该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均最高温度加5℃

表4-5   电器允许使用的环境温度(℃)

  设备

项目		绝缘子		隔离 开关	断路器	电流互感器	电压互感器	变压器	电抗器	熔断器	电力电容器
		支柱	穿墙
额定温度(℃)	额定θn	40					40	40			25
	最  高	40					40	40			40
	最  低	-40					-30	-30	—	-40	-40

对安装在海拔高度超过1000m地区的电器的外绝缘应予加强。当地海拔高度超出1000m，一般选用高原型产品式或选用外绝缘提高一级的产品。在海拔高度2000m以下地区，220kv及以下的配电装置，也可以选用磁吹避雷器来保护一般电器的外绝缘。对于现有110kv及以下的电器，因为大多数电器的外绝缘，留有一定程度，故可使用在海拔2000m以下的地区。

     选择电器时，应根据当地地震烈度选用能够满足要求的产品。地震基本烈度为7级以下地区电器，可不采用防震措施。                   

                  

三、导体和电器选择和校验项目    

在选择导体和电器时，一般按表4-6所列各项进行选择校验

表4-6    导体和电器的选择与校验项目

项目

电器	正常工作条件				短路条件		环境条件		其他
	额定电压（KV）	额定电流（A）	开断容量（KVA）	准确等级二次负荷	动稳定	热稳定	温度	海拔高度
断路器	√	√	√		〇	〇	〇	〇	考虑过电压
负荷开关	√	√	√		〇	〇	〇	〇
隔离开关	√	√			〇	〇	〇	〇
熔断器	√	√	√						特性配合
电抗器	√	√			〇	〇	〇	〇	百分值
电流互感器	√	√		√	〇	〇	〇	〇
电压互感器	√			√			〇	〇
支持绝缘子	√				〇		〇	〇
穿墙套管	√	√			〇	〇	〇	〇
导线		√			〇	〇			电晕及允许电压校验
电缆	√	√				〇	〇	〇	允许电压校验

    注：表中“√”代表选择项目，“〇”代表校验，校核项目。

四、附录四——导体和电器技术数据

    

附录四表4-1     裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数K

导体最高允许温度（℃）	适用范围	海拔高度 （m ）	实  际  环  境  温  度 （℃）
			+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50
+70	屋内的矩形、槽形、管形导体和不计日照的屋外软导线		1.05	1.00	0.94	0.88	0.81	0.74	0.67
+80	计及日照时屋外软导线	1000及以下 2000 3000 4000	1.05 1.01 0.97 0.93	1.00 0.96 0.92 0.	0.95 0.91 0.87 0.84	0. 0.85 0.81 0.77	0.83 0.79 0.75 0.71	0.76	0.69
	计及日照时屋外管形导体	1000及以下 2000 3000 4000	1.05 1.00 0.95 0.91	1.00 0.94 0.90 0.86	0.94 0.88 0.84 0.80	0.87 0.81 0.76 0.72	0.80 0.74 0.69 0.65	0.72	0.63

附录四表4-2       钢芯铝绞线长期允许载流量（A）

导体最高允许

温度℃

导线型号	+70	+80	导体最高允许 温度℃ 导线型号	+70	+80
LGJ—10 LGJ—16 LGJ—25 LGJ—35 LGJ—50 LGJ—70 LGJ—95 LGJ—95 LGJ—120 LGJ—120 LGJ—150 LGJ—185 LGJ—240 LGJ—300 LGJ—400	105 130 175 210 265 330 380 445 510 610 690 835	86 108 138 183 215 260 352 317 401 351 452 531 613 755 840	LGJQ—150 LGJQ—185 LGJQ—240 LGJQ—300 LGJQ—300 LGJQ—400 LGJQ—400 LGJQ—500 LGJQ—600 LGJQ—700 LGJJ —150 LGJJ —185 LGJJ —240 LGJJ —300 LGJJ —400	450 505 605 690 825 945 1050 1220 450 515 610 705 850	455 518 651 708 727 836 857 932 1047 1159 468 539 639 758 881

附录四表4-3            矩形铝导体长期允许载流量（A）

导体尺寸

h × b

(m m )	单条		双条		三条		四条
	平放	竖放	平放	竖放	平放	竖放	平放	竖放
25×4 25×5  40×4 40×5 50×4 50×5 63×6.3 63×8 63×10 80×6.3 80×8 80×10 100×6.3 100×8 100×10 125×6.3 125×8 125×10	292 332 456 515 565 637 872 995 1129 1100 1249 1411 1363 1547 1663 1693 1920 2063	308 350 480 543 594 671 949 1082 1227 1193 1358 1535 1481 1682 1807 1840 2087 2242	631 719 779 884 1211 1511 1800 1517 1858 2185 1840 2259 2613 2276 2670 3152	665 756 820 930 1319 14 1954 19 2020 2375 2000 2455 2840 2474 2900 3426	1908 2107 2355 2806 2778 3284 3206 3903	2075 2290 2560 3050 3020 3570 3485 4243	3819 4560	4180 4960

附录五——电器设备的技术数据

一、断路器

1、高压断路器的型号

高压断路器型号由两段组成，如SW4—110。

1）第一段的文字：表示断路器的特性

第一个字母：

D——多油式    S——少油式   K——空气     C——磁吹  SF6——六氟化硫式

第二个字母：

N——户内       W——户外

     数字——表示设计序号

2）第二段的数字：表示额定电压。

数字后面加注的字母：G为改进型，D为直流电磁操作机构，C为小车式。

2、几种常用的高压断路器的技术数据（见附录表4-4）

附录表4-4          高压断路器技术数据

型 号	电压 (KV)	额定 电流(A)	额定断开电流(KA)	断开容量 (MVA)	极限通过电流(KA)	热稳定电流(KA)				合闸 时间(s)	固有分闸时间(s)
						1s	4s	5s	10s
DN1-10	10	200 400 600	5.8	100	25				6 10 10	0.1	0.07
DN3-10	10	400	11.6	200	37			13		0.15	0.08
DW9-10	10	50 100 200 400	3.2	60	8.55		5.04				0.12
SN1-10	10	400 600	11.6	200	52	30		20	14	0.23	0.1
SN10-10	10	600 1000 1250 3000	28.9	300 500 750	52 71 130	43.2 23.3	20.2 29 43.2			0.25 0.25 0.2	0.06 0.06 0.06
ZN4-10/1000	10	1000	17.3		44		17.3
ZN12-10/1250	10	1250	31.5		80		31.5(3s)
ZN12-10/2000	10	2000	40		100		40(3s)
SW2-35	35	1000	24.8	1500	63.4		24.8			0.4	0.06
DW8-35	35	600 800 1000	16.5	1000	41		16.5			0.3	0.07
SW3-110	110	1200	18.4	3000	41		15.8			0.4	0.07
SW6-110	110	1200	21	3000	55		15.8			0.2	0.04
KW4-110	110	1500	26.3		90			35		0.15	0.04
LW-110Ⅰ/2500	110	2500	31.5		125		50(3s)
LW6-110Ⅱ/3150	110	3150	40		125		50(3s)
SFM110-110/2000	110	2000	31.5		80		31.5(3s)
SW6-220	220	1200	21	2000	55		21			0.2	0.04
KW4-220	220	3150	35		90			35		0.15	0.04
LW1-220/2000	220	2000	31.5		80		31.5
LW1-220/3150	220	3150	40	15000	100		40			0.15	0.04
LW6-220/3150	220	3150	40		100		40(3s)
SFM220-220/2000	220	2000	40		80		40(3s)
FA2	220	3150	40		100		40(3s)			0.09	0.027

ZN28□-12型户内高压真空断路器

真空断路器ZN12-40.5、ZN23-40.5技术数据表

序号	参数名称	单    位	型     号
			ZN12-40.5	ZN23-40.5
1	额定电压	KV	40.5	40.5
2	额定电流	A	1000  1250  1600  2000	1250 1600 2000
3	额定短路开断电流	KA	25     31.5	25    31.5
4	额定峰值耐受电流（峰值）	KA	63     80	63    80
5	4S额定短时耐受电流	KA	25     31.5	25    31.5
6	额定短路关合电流（峰值）	KA	63     80	63    80
7	额定短路电流短路关合次数	次	20	20
8	额定操作顺序		分--0.3S--合分--180S-合分
9	额定频率	HZ	50
10	额定雷电冲击耐受电压（全波）	KV	185
11	额定短时工频耐受电压（1分钟）	KV	95
12	合闸时间	mS	＜90	＜75
13	分闸时间	mS	＜75	＜60
14	机械寿命	次	10000  6000*	6000
15	额定电容器组开断电流	A	630	400
16	额定电流开断次数	次	10000   6000*	6000
17	储能电动机额定功率	W	275	150~600
18	储能电动机额定电压	V	AC/DC  110          AC/DC 220
19	储能时间	S	＜15
20	合分闸电磁铁额定电压	V	DC 220    DC 110	~（110）220、 —110、220
21	过流脱扣器额定电流	A	5
22	辅助开关额定电流	A	AC10              DC5
23	总重量	Kg	450	450

注：1. ZN12分、合闸时间均为在最高、最低和额定操作电压下的操作时间。

       2.“*”所列数据为开断31.5上的数据。

       3.ZN23-40.5可配CT10A、CT17、CD10操作机构。

ZW7-40.5/1600-20型系列户外真空断路器

LW8-40.5A型户外SF6断路器

LW8-40.5A型户外高压六氟化硫路器是三相交流50赫兹的户外高压电气设备；适用于40.5kV输配电系统的控制和保护；也可用于联络断路器及开合电容器组的场合；并可内附电流互感器供测量与保护用。LW8-40.5A/T型断路器配用CT14型弹簧操动机构。断路器符合国家标准GB1984-19《交流高压断路器》和国际电工委员会标准IEC60056：1987《高压交流断路器》的要求。断路器的主要特点:开断性能优良，采用压气式灭弧室，燃弧时间短，电寿命长，在额定电压下连续开断25千安20次不检修，不更换六氟化硫气体；绝缘可靠，气压在零表压时可耐受40.5KV10分钟；机械可靠性高，合闸能力强，能频繁操作；开合电容器组电流400安无重燃；切空长线25、50公里无重燃；结构简单、体积小，不检修周期长。

2.使用环境条件:

海拔高度：不超过2500;米；高原型4000米；环境温度：-30℃—+40℃（特殊要求-40℃—+40℃）；相对湿度：日平均不大于95 %，月平均不大于90 %（25℃）；风速：不大于35米 / 秒；污秽等级为III级；瓷套爬距为1050mm（1320mm）（公称爬电比距不低于25 mm / kV）。日照：0.1w/cm2 ；覆冰：10mm(MAX)地震条件:垂直加速度0.3g; 水平加速度0.15g(max)没有易燃物质、爆炸危险、化学腐蚀及剧烈振动的场合。

3.主要技术参数

序号	名      称		单 位	数       据
1	额定电压		kV	40.5
2	最高电压		kV	40.5
3	额定绝 缘水平	雷电冲击耐压（全波峰值）	kV	200*/215(断口)注：标准化185 kV
		工频耐压（1分钟）	kV	95/118(断口)
4	额定电流		A	1600/2000		1600/2000/2500/3150
5	机械寿命		次	5000
6	六氟化硫气体额定压力（20℃时表压）		MPa	0.40		0.50
7	闭锁压力（20℃时表压）		MPa	0.3		0.40
8	最抵使用环境温度		℃	-40		-30
9	额定短路开断电流		kV	20	25	25	31.5
10	额定短路关合电流（峰值）		kV	50	63	63	80
11	额定短时耐受电流（热稳定电流）		kV	20	25	25	31.5
12	额定峰值耐受电流（动稳定电流）		kV	50	63	63	80
13	额定失步开断电流		kV	5	6.3	6.3	8
14	额定短路开断电流下的累计开断次数		次	20
15	额定短路持续时间		S	4
16	合闸时间（额定操作电压下）		S	≤0.1
17	分闸时间（额定操作电压下）		S	≤0.06
18	额定操作顺序			分-03s—合分 -180s—合分
19	额定开合单个电容器组电流		A	400
20	年漏气率		% / 年	≤1
21	六氟化硫气体水份含量（20℃时）		uL/L	≤150
22	配CT14型弹簧操动机构的额定操作电压			AC/DC:380/220V/110V
	合闸线圈、分闸线圈电压		V	交流：220  380 直流：48   110   220
	储能电机电压		V	交流：220 直流：220/110
23	六氟化硫气体重量		Kg	5
24	断路器（包括操动机构）重量		kg	1000

二、隔离开关

1、隔离开关型号

隔离开关型号由两段组成，如GN1—10

1）第一段：

第一个字母：    G——隔离开关

第二个字母：    N——户内，   W——户外

数字：设计序号

2）第二段：数字——表示额定电压。

2、几种常用的隔离开关的技术数据（见课本或手册相关表格数据）

三、互感器

1、电压互感器

（1）电压互感器型号由两段组成，如JSJW—10

①第一段：

第一个字母：    J或Y——电压互感器

第二个字母：    D——单相，   S——三相，   C——串级式

第三个字母：    G——干式，   J——油浸式，   Z——环氧树脂浇注

                C——瓷绝缘， R——电容式

第四个字母：    W——五柱三绕组，   J——接地保护用

②第二段：数字——表示额定电压。

（2）几种常用的电压互感器的技术数据（参见《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》P126或手册相关表格数据）

几种户内型电压互感器型号、参数

JDZX6-35：

产品

型号	额定 电压比（V）	准确级及额定输出（VA） COS=0。8			极限输出（VA）
JDZX6-35		0．2	0．5	0.2/0.2/0.2/0.5
	35000/√3 100/√3 100/3	40	80		600
	35000/√3 100/√3 100/√3 100/3			30/60	300

JDZ8-35（Q）：

JDZX8-35：

JDZF8-35：有两个二次绕组

JDZXF8-35：有三个二次绕组，测量、电压监控、继电保护分开

2、电流互感器

（1）电流互感器型号由两段组成，如LAJ—10

①第一段：

第一个字母：    L——电流互感器

第二个字母：    A——穿墙式，   B——支持式，   F——复匝贯穿式

第三个字母：    J——加大容量，  Z——浇注绝缘

第四个字母（最后一个字母）：    D或B——差动保护用用

②第二段：数字——表示额定电压。

（2）几种常用的电流互感器的技术数据（参见《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》P122或手册相关表格数据）

LZZBJ71-35户内型高压浇注式电流互感器

产品

型号	额定 电流比（A）	额定输出（VA）				保护级		1秒热稳定电流 （KA）	动稳定电流（KA）
		0．2	0．2S	0．5	0．5S	额定 输出（VA）	准确级及准确限值系数
LZZBJ71-35	5~100/5	10	15	15	20	25	10P15	200I1N	500I1N
	150~300/5							150I1N	375I1N
	400~500/5							45	112．5
	600~800/5							63	157．5
	1000~1500/5							80

§5   （厂）所用电设计

（厂）所用电的设计主要是确定所用电源的引接方式和运行方式，选择所用变压器的容量、台数，进行所用电负荷的分配，并绘出整个所用电接线图。 

一、所用电负荷

变电所的所用电负荷，一般比发电厂的厂用负荷小得多。中小型变电所的主要负荷有：变压器的冷却风扇、蓄电池的充电设备或整流操作电源、采暖通风、断路器油的加热设备、照明及检修电等等。

本次设计中，所用负荷的统计按下式进行：

所用电负荷=K×(经常的或连续的负荷) + 照明生活用电

式中K为考虑动力负荷的非同时和非满载所取的综合换算系数,本次设计考虑K取为0.85 (K=Kt·Kf/η·cosφ)

二、所用变压器数量及容量

1、枢纽变电所、总容量为60MVA及以上的变电所，装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，应装设两台所用变压器。

2、采用整流操作电源或无人值班的变电所，应装设两台所用变压器，并应分别接在不同电压等级的电源或电源上。

3、如能够从变电所外引入可靠的380伏备用电源，上述变电所可只装一台所用变压器。

4、当设有所用备用变压器时，一般均装设备用电源自动投入装置。

5、由于所用电负荷较少，故所用变压器的容量一般为50-315KVA，一般中小型变电所的所用变压器有20KVA即可满足要求。

三、所用电源的引接方式

1、当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接1-2个所用电源，这一所用电源引接方式具有经济和可靠性较高的特点。如能由不同电压等级的母线上分别引接两个所用电源，则更可保证所用电的不同断供电。

2、当有旁路母线时，可将一台所用变压器通过旁路隔离开关接到旁路母线上。正常运行时，由工作母线供电。在工作母线检修或进行试验时，则倒换到旁路母线上供电。

3、备用电源与工作电源的引接应保证两者的相互。

四、所用电接线

1、所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源。

2、所用变压器低压侧多采用单母线接线方式。当有两台所用变压器时，采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以故障范围。

§6     配电装置的设计

一、配电装置设计的原则

1、节约用地：

我国人口众多，耕地不多，配电装置应少占地，不占良田和避免在量开挖土石方，各型配电装置占地面积的比较如下：

以屋外普通中型为100%

屋外分相中型    70%--80%

屋外半高型      50%--60%

屋外高型        40%--50%

屋内型          25%--30%

SF6全封闭电器   5%--10%

2、运行安全和操作巡视方便

配电装置的布置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求。如保证各种电气安全净距，采取防火、防爆和蓄油、排油措施。重视运行维护时的方便条件，如合理确定设备的操作位置，设置操作巡视通道，便于与主控制室联系等。

3、便于检修和安装

对于各种型式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装条件。如高型和半高型布置时，对上层母线和上层隔离开关的检修应采取适当措施。布置与构架荷载方面应为带电作业考虑。减少构架类型，即采用标准化构件。应设置搬运设备的道路、起吊设施、照明等。此外，应考虑扩建和过渡的便利。

4、节约三材，降低造价。

二、设计要求                 

1、满足安全净距的要求

      参看“屋内外配电装置的安全净距”。

2、满足施工检修要求

（1）屋外配电装置宜设环形道路或具备回车条件的道路。道路的路面宽度一般为3.5m，转弯半径不少于7m。对于大型变电所中的主干道部分，可适当放宽。

（2）变压器在安装检修过程中需进行吊罩检查时，应考虑主变架构的高度及检修场所。

（3）屋内配电装置应考虑设备搬运的方便，搬运设备时通道的宽度，一般可比最大设备的宽度加0.4m，对于电抗器加0.5m。

3、运行要求

（1）配电装置的方位应考虑下列因素

①进出线方向

②避免或减少各级电压架空出线的交叉。

③缩短主变压器各侧引线的长度,避免交叉，并注意平面布置的整体性。

（2）配电装置的布置应做到整齐清晰，赂个间隔之间要有明显的界限，对同一用途的同类设备，尽可能布置在同一中心线上（指屋外），或处于同一标高（指屋内）。

（3）架空出线间隔的排列应根据出线走廊规划的要求，尽量避免线路的交叉，并与终端塔的位置相配合。

（4）各级电压配电装置各回路的相序排列应尽量一致。一般为面对出线电流出方向由左至右，由远至近，由上到下按A、B、C相顺序排列。并应注意变压器的出线套管相一致。

（5）配置时应意：①同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，间隔之间以及两段母线之间应分隔开，以保证检修安全和故障范围，②尽量将电源布置在一段的中间，便母线截面流过较小的电流，③布置应对称，便于操作，④容易扩建。

（6）户内配电装置的出线型式可采用架空出线和电缆出线,一般尽可能采用架空出线.但由于受开关柜宽度的,很难做到把几回架空出线连续地布置在相邻的间隔中，因为电气距离得不到保证。所以通常将电缆出线的开关柜与架空出线的开关柜交叉相间来布置。

（7）地震基本烈度超出7度的地区，屋外配电装置应采用抗震措施。如：电气设备之间应用绞线或伸缩接头连接，引线过长时，应增设固定支点，应尽量降低电气设备的安装高度和加强其与基础的固定等。

（8）配电装置内应设有供操作，巡视用的通道，屋外配电装置的通道宽度可取为0.8—1m，也可利用电缆沟盖板作为部分巡视小道。屋内配电装置的各种通道宽度见下表：

屋内配电装置各种通道的最小宽度    （ mm）

布置方式	通道分类
	维护通道	操作通道	防爆通道
一面有开关设备时	800	1500	1200
两面有开关设备时	1000	2000	1200

当采用成套手车式开关时，操作通道的最小宽度不应小于：

一面有开关柜时——单车长 + 1200mm

两面有开关柜时——双车长 + 900mm

屋内配电装置的通道净高不应小于1.9m

                

   三、配电装置布置及安装设计的具体要求

1、35～220KV中型配电装置通常采用的有关尺寸如下：

名称		电压等级（KV）
		35	110	220
弧垂	母线进出线	1．0 0．7	1．9~1。1 0．9~1。1	2．0 2．0
线向距离	π型母线架门型母线架进出线架	1.6 -- 1.3	3.0 2.2 2.0	5.5 4.0 4.0
架构高度	母线架 进出线架 双层架	5.5 7.3 --	7.3 10.0 13.0	10.0~10.5 14.0~14.5 21.0~21.5
架构高度	π型母线架 门型母线架 进出线架	3.2 -- 5.0	6.0 8.0 8.0	11.0 14.0~15.0 14.0~15.0

注：选用出线架构宽度时，应使出线对架构横梁垂直线的偏角θ不大于下列数值：

35KV——θ≤5°

110KV——θ≤20°

220KV——θ≤10°

330KV——θ≤10°

500KV——θ≤10°

若出线偏角大于上列数值，需采取出线悬挂点偏移等措施。

2、屋外中型配电装置纵向尺寸

（1）隔离开关与电流互感器之间的距离L1（mm）

电压	35KV	110KV	220KV	330KV
L1	2000	2500~3000	4000	6000

（2）电流互感器与断路器之间的距离L2（mm）

电压	35KV	110KV	220KV	330KV
L2	1800	2500~3000	4500	7000

（3）断路器与隔离开关之间的距离L3（mm ）

电压	35KV	110KV	220KV	330KV
L3	2000	3500	6000	9000

（4）两组母线隔离开关之间或出线隔离开关与旁路隔离开关之间的距离，要考虑其中任何一组在检修状态时，对另一组带电的隔离开关保持B1值的要求。

（5）在配电装置内的道路上行驶汽车起重机时，其高度校验按QY16汽车起重机考虑，取3.55m，宽度校验取4m。

3、断路器布置考虑

断路器布置有低式和高式两种布置，低式布置的断路器须设置围栏，一般中型配电装置中断路器多采用高式布置，即把断路器放在高约2m的混凝土基础上。

4、主变设施布置考虑

（1）变压器贮油和档油槛的长、宽尺寸，一般应比设备外形尺寸每边相应大1m。

（2）贮油池内一般铺设厚度不小于250mm的卵石层，（卵石直径为50~80mm）

（3）贮油池的深度h可按下式计算

h≥0.G/S1-S2

G——设备油重。（KG）

S1——贮油池面积（设备外廊宽+2）×（设备外廊长+2）

S2——贮油池中的设备基础面积（m2）

（4）油量均为2500KG以上的屋外油浸式变压器之间无防火墙时，其防火净距不得小于下列数值：

35KV以下     5m

110KV         8m

220KV及以上  10m

 5、35~110KV隔离开关的操作机构宜布置在边相，220~330KV隔离开关的操动机构（当三相联动时）宜布置在中相，操动机构的安装高度一般为1m .

6、所区围墙宜采用高度为2.2~2.5m的实体墙。

附表1：屋内配电装置的安全净距（mm）

规定值

名称

	3~10	15~20	35	110J	110	220J
带电部分至接地部分（A1）	200	300	400	900	1000	1800
不同相的带电部分之间A2	200	300	400	1000	1100	2000
带电部分至栅栏B1	950	1050	1150	1650	1750	2550
带电部分至网状遮栏B2	300	400	500	1000	1100	1900
无遮栏裸导体至地面（C）	2700	2800	2900	3400	3500	4300
不同时停电检修的无遮栏裸导体之间水平净距（D）	2200	2300	2400	2900	3000	3800

  注：110J、220J系指中性点直接接地电网。

附表2   屋内配电装置的安全净距（mm）

规定值

名称

	3	6	10	35	110J	110
带电部分至接地部分（A1）	75	100	125	300	850	950
不同相的带电部分之间A2	75	100	125	300	900	1000
带电部分至栅栏B1	825	850	875	1050	1600	1700
带电部分至网状遮栏B2	175	200	225	400	950	1050
无遮栏裸导体至地（楼）面（C）	2375	2400	2425	2600	3150	3250
平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间（D）	1875	1900	1925	2100	2650	2750
通向屋外的出线套管至屋外通道的路面E	4000	4000	4000	4000	5000	5000

§7  防雷保护设计

雷击建筑物和电力设备往往造成极大的危害，为确保运行中的人身安全和供电可靠，设计者应根据工程特点、规模以及当地的雷电情况和地质特点，合理地确定防雷接地设计方案。

雷电破坏的基本形式有三种：①直击雷,②感应雷,③侵入波。防雷的基本措施有：①避雷针②避雷线③避雷器。应根据不同设备的情况采取相应的措施。

一、避雷器的配置

1、每一段母线须配置一组避雷器。

2、对于三线圈变压器，低压绕组有可能开路运行时，为避免静电感应对低压绕组绝缘的危害，应在低压绕组出线端装一个避雷器，三角形绕组的，可装在任一相，星形绕组的，装于中性点。

3、对于自耦变压器，当一侧断开后，在断开侧仍会出现对绝缘有危害的过电压，因此，须在自耦变压器的各侧绕组上装设避雷器。

4、对于中性点直接接地地系统，变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不按线电压设计，应在中性点装设避雷器。

5、对于中性点不接地系统，变压器中性点经套管引出时，应在中性点装一个避雷器。变压器中性点接有消弧线圈时，为消除消弧线圈端部可能出现的过电压，应与消弧线圈并联安装一个避雷器。

6、对于雷雨季节可能经常开路运行，而其线路侧又带有电压的35~110KV的变压所，为保护其进出线的断路器及隔离开关，应在变电所线路的进出处装设三相一组避雷器。

表1   中性点非直接接地电力网中

变压器额定电压	35KV	60 KV	110 KV	154 KV
避雷器型式	FZ-35或FZ-30 （或FZ-15+FZ-10）	FZ-40	FZ-110J	FZ-154J

表2    中性点直接接地系统中

变压器额定电压	110 KV		220 KV	330 KV
中性点绝缘	全绝缘	分级绝缘	分级绝缘	分级绝缘
避雷器型式	FZ-110J或FZ-60		FZ-110J	FCZ-154J  FZ-154J

二、避雷针的配置

1、避雷针的接地装置与主地网分开时，它们在地中距离不小于3米。

2、避雷针接地装置与主地网连接时，为避免反击，避雷针与主地网地下连接点至35千伏及以下电压的设备与主地网的地下连接点，沿接地体长度不得小于15米。

3、由于线路架空避雷线有两端分流的特点，雷击时它要比避雷针引起电位升高要小一些，原则上都允许直接引到出线门型构架上（还应装设集中接地），这对降压变电所总的接地电阻是十分有利的，但避雷线与地网的连接处应便于分开，以便测量变电所的接地电阻。另外，考虑到35KV的配电装置绝缘水平较弱，为防止反击，避雷线不要直接从空中引到出线型构架上，可将避雷线通过地中与变电所构架相连。

4、为保护末端线路，可采用避雷针。

§8    测量装置设计

            

发电厂和变电所必须装设电气测量仪表和绝缘监视等装置，用以监测系统运行状况，保证设备的安全和经济。

在测量系统的设计中，关于电流互感器和电压互感器的配置是需着重考虑的问题，因为测量仪表和继电保护均是由电流、电压互感器供电而工作的，配置不当将影响系统的安全经济运行。

一、电流互感器（TA）的配置

CT的配置应由该处是否需要测量和需要保护以及需要的程度和数量来确定。一般考虑如下：

1、凡装有断路器的回路应配置TA

2、发电机、变压器的中性点应配置TA

3、发电机回路应配置三相TA

4、升压变器回路应配三相式TA

5、110KV以上线路应配三相式TA

6、35KV线路视情况配三相或两相式TA

7、10KV以下线路配两相式TA

8、发电机电压引出线、母线分段回路、母线联络回路配两相式TA

     

二、电压互感器的配置：（TV）

1、发电机出口回路应配两组TV

2、发电机——三绕组变压器单元接线的低压侧应配一组TV

3、主接线的各段母线均应各配一组TV

4、与系统相联的线路其断路器线路侧应配一台单相TV      

§9    设计说明书的编写及图纸绘制

一、设计说明书的编写

1、设计说明书编写的要求

1	必须阐明设计主题	①说明设计的工程项目名称、任务要求及分工情况。 ②简要说明设计依据,包括原始资料的摘要. ③设计书要反映出设计的指导思想或设计原则。
2	突出阐述设计方案	①要突出设计方案的选择比较（技术、经济） ②方案比较要简明，分析要全面，论述要科学有据
3	文字精炼计算简明	①文字叙述要开门见山，实事求是，切记夸浮 ②文字说明要精炼，准确，字迹清楚工整 ③选择计算要简明，力戒繁锁，尽量采用图表
4	条理清晰层次分明	①除“前言”或“结语”外，中间主体说明部分应尽量采用条款分明的形式，罗列叙述或采用图表格式，力求条理清晰，一目了然。 ②要按照设计的程序，安排好说明书的层次结构，前后层次既分明又有逻辑联系 ③设计说明书要统一编写页码，前面要编写“目录”，后面须列出设计“参考书目”（正式的工程说明书中不列，学生设计要求列出）

2、设计说明书常用的层次格式如下：

第一种格式	第二种格式
前言 一、×××××××××××    （一）××××××         1、××××××            （1）×××××× 二、×××××××××××× 。 。 。           参考书目	前言 1、×××××××××    1．1 ×××××××××        （1）××××××××     1） ××× 2、×××××××××                 。                 。                 。    附录 ： 参考书目

  注：①目录也可放在前言之前

②参考书目的格式，按国标GB7714—87规定为如下：编著者、书名、出版社、出版者、出版年

二、设计图纸的绘制

1、对设计图纸的一般要求

满足设计要求	①主接线及平面图，需确定主要设备的型号规格 ②平、剖面图需按比例绘出各主要设备布置、安装尺寸，并列设备材料一览表。 ③注明图样的代号页码
遵循制图标准	①必须遵循电气图形、文字的标准规定 ②有关建筑的房屋应遵循有关规定。
依据设计规定	①以有关的设计技术规范为依据 ②设计图纸应与设计说明书协调一致
比例适当，布局合理	①平面图、剖面图须选择合适的绘图比例 ②图线排列要均匀，图形布置要合理
讲究绘图质量	①线条匀称，粗细符合标准要求 ②字迹工整清晰，字体符合标准规定 ③图幅符合标准要求 ④保持图面整洁美观，避免污损

2、对图纸的幅面及图框尺寸要求

尺寸（mm）	幅面代号
	A0	A1	A2	A3	A4
B×L	841×11	594×841	420×594	297×420	210×297
c	10			5
a	25

        

                                          

    

3、图纸的标题栏（格式参考实际工程图）

广西水电学院发电厂及电力系统专业

电气课程设计
班级	大04电力1	××厂降压变电所 平面布置图	图号	02
学号	0403068		比例	1:50
姓名	王永凯		日期	2006.3.20

4、图线型式

图线名称	图线型式	一般适用范围
实线	──────────	基本线，可见导线，可见轮廓线，主要用线
虚线	- - - - - - - - - - - - - - - -	辅助线、屏蔽线、不可见轮廓线
点划线		分界线、中心线、对称线、结构围框线
双点划线		辅助围框线
折断线		建筑及装置结构图中的断开界线
波浪线		建筑及装置结构图中的断开界线

   5、图线宽度

系列（mm）	0.25	0.35	0.5	0.7	1.0	1.4
选择	通常只选用两种宽度的图线，粗线宽度为细线宽度的2倍。如需多种宽度的图线，则应以2的数依次递增

6、图纸常用比例

比例	适用范围
1：2000   1：1000  1：500	平面图
1：200    1：100   1：50	平、剖面图
1：50     1：20    1：10	建筑物局部放大图
1：20     1：10    1：5	装置的配件及其构造详图

7、一次电路绘制要求

一次电路	均绘成单线图
一次设备	在设备旁需标明其型号和主要规格
二次设备	一般可不绘出。但必要时可在对应的一次电路或设备旁绘出其二次仪表、继电器图形
开关柜	需标明其编号和全型号，并对应框内一次设备
电容器	只需绘出其一次电路，对电容器组可只表示其主要接线形式（三角形、星形），并标明其型号和主要规格
进出线路	需标明其导线和电缆线型号规格，并标明其来向或去向地点

8、二次电路绘制要求

二次回路	一般绘成分开表示的展开图。图右侧标出相应名称
二次设备	同一设备的所有部件无论分布在哪一回路均应标以同一文字代号，对于触点可依次用数字编号
有关的一次电路	需标注以相应的文字符号，一次电路的线条宜比二次电路的线条粗