国泰220kV一次降压变电所电气部分设计

4 电气设备的选择

4.1 概述

电气设备是按流过设备的长期最大负荷电流和额定电压选择。按短路电流进行热稳定校验，设备的额定电压必须不低于设备安装地点的电网额定电压，额定电流必须不低于流过设备的最长期负荷电流。

4.1.1 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。 (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)与整个工程的建设标准应协调一致。 (5)同类设备应尽量减少品种。

4.1.2 选择的一般问题

高压电器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，以及保证系统安全、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几点：

(1)高压电器应满足正常工作状态下的电压和电流的要求。 (2)高压电器应满足安装地点和使用的环境条件要求。 (3)高压电器应满足在短路条件下的热稳定和动稳定要求。 (4)高压电器应考虑操作的频繁程度和开断负荷的性质。

4.1.3 选择项目的说明

(1)按工作电压和工作电流选择 电器的额定电压或最高工作电压不应小于所在回路的工作电压。避雷器、电压互感器的额定电压应符合所在回路的工作电压。电器的额定电流不应小于该回路的工作电流。 (2)短路计算时间

电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应短路器的全开断时间之tab和，即：

tk=tpr?tab (4.1)

tab=ta+tin (4.2)

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式中 tab—断路器全开断时间；

tpr—后备保护动作时间，一般取0.3s； tin—断路器固有分闸时间，一般取0.02s；

ta—为断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为0.04～0.06S，对SF6和压缩

空气断路约为0.02～0.04S，本设计中初步计划用SF6，取0.02s。。 (3)热稳定校验

所谓热稳定校验是指稳态短路电流在假想时间内通过高压电器时，其各部分发热量不会使高压电器超过规定的最大容许温度，即：

It2t≥Qk (4.3)

式中 Qk —短路电流产生的热效应；

It —电器允许通过的热稳定电流。 (4)动稳定校验

动稳定校验的目的是：在冲击电流作用下高压电器的载流部分所产生的电动力是否导致高压电器的损坏。 满足动稳定的条件为

Ies≥Ish （4.4）

式中 Ish —短路冲击电流幅值及其有效值；

Ies —电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。

4.2 高压断路器的选择

在各种电压等级变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备。高压断路器的工作最为繁重，地位最为关键，结构最为复杂。

在电力系统运行中，对断路器的要求是比较高的，不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力，而且要求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。

断路器型式选择，除了应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，本次设计为了保证供电可靠性，选用SF6断路器。

在校验断路器的断流能力时，应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间（继电保护动作时间与断路器固有分闸分闸时间之和）的短路电流作为校验条件。

本次所设计变电所220kV侧选用LW6B-220型断路器, 60kV侧选用LW9-63型断路器，其参数如表4.1所示。

4.3 高压隔离开关的选择

高压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

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取决于断路器的开断时间。故计算数据与断路器选择时的计算数据完全相同。

220kV侧选择GW7-220D(W)和GW6-220G型隔离开关，60kV侧选择GW5-60G型隔离开关，其参数如表4.2所示。

表4.1 220kV和60kV断路器的参数 额定电型号 压 （kV） LW6--220 9-63 220 63 最高工作电压 （kV） 252 72.5 额定电流 （A） 3150 2500 额定短路额定关合动稳定电流 峰值 （kA） 80 63 热稳定电流 4S 31.5 31.5 合闸时间 分闸时间 开断电流 电流峰值 （kA） 40/50 31.5 （kA） 80 63 （mS） （mS） ≦28/38 ≦0.12 ≦0.03 ≦90 表4.2 220kV和60kV隔离开关的参数 额定电型号 GW4-220D（W） GW6-220G GW5-60G 压 （kV） 220 220 60 最高工作电压 （kV） 252 252 69 额定 电流 （A） 630 600 1250 动稳定电流（kA） 热稳定电流（kA） 峰值 50 55 50 3S/4S 40（3S） 16（4S） 16 接地 不接地 不接地 备注 4.4 母线选择

导体和电缆是输配电系统传输电能的的主要组成部分，根据结构和用途，导体可分为裸硬导体（矩形、槽形、圆管形导体）和裸软导体（钢绞线、铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金导线）及封闭导体。

本次设计中选用的为软导体，主要对软导体进行介绍。

4.4.1软导线介绍

软导体有铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金绞线、扩径导线、铝镁硅合金导线、铜绞线等种类，主要用于架空电力线路输送电能及架空避雷线。

钢芯铝绞线适用于架空电力线路作为输送电能之用。但铝绞线由于机械强度低，耐腐蚀性能差，故使用范围受到一定限制。钢芯铝绞线强度和载流能力在一定范围内均能满足要求，且施工安装方便，目前在各级电压配电装置及输电线路上得到广泛应用。

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4.4.2一般要求

(1)配电装置中软导线的选择，应根据环境条件（环境温度、日照、风速、污秽、海拔高度）和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导线的截面和导线的结构形式。 (2)当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线。当电压较高时，为保持导线表面的电场强度，导线最小截面必须满足电晕的要求，可增加导线外径。

(3)对于220kV及以下的配电装置，电晕对选择导线截面一般不起决定作用，故可根据负荷电流选择导线截面。导线的结构型式可采用单根钢芯铝绞线或由钢芯铝绞线组成的复导线。

4.4.3导体截面积的选择与校验

（1）按经济电流密度选择

对于全年平均负荷较大，母线较长，传输容量也较大的回路，均应按经济电流密度选择。

S?式中 S——经济截面；

Imax——工作电流A ； J——经济电流密度。

查1995年电力部颁发的经济电流密度表 （2）按短路热稳定检验

S ??I?C?Qkkf （4.6）

式中 S—— 所选导体截面mm2.

C—— 热稳定系数； Kf—— 集肤效应系数。

本变电所220kV侧选择母线型式为LGJQ—400型钢芯铝绞线，60kV侧选LGJQ—600型钢芯铝绞线。

ImaxJ （4.5）

4.5 电流互感器

4.5.1参数选择

电流互感器应按高压电器选择的一般要求进行选择，并补充说明如下：

（1）电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时亦可考虑用1A。

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