110KV无人值守变电站设计(3)

8）10kv侧高压断路器选择结果如下

表5 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下 计算数据 UNS 10KV IMAX 2309A I\ QK 24.81[(KA)2*S] Ish 7.18KA SN10—10Ⅲ UN 10KV IN 3000A INbr 40KA It2*t 6400[(KA)2*S] Ies 125KA 由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故10KV侧选用SN10—10Ⅲ型断路器。

2.5.2 隔离开关的选择

隔离开关是发电厂和变电所的常用电器，它需要与断路器配套使用。但是隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流、短路电流，其主要用途是： 隔离电压 倒闸操作 分合小电流

隔离开关的型号应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较后确定。其选择的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）6）相同，不再重复。根据对隔离开关操作控制的要求，还应选择其配用的操动机构。屋内式80000A以下的隔离开关一般采用手动的操作机构；220KV及以上高位布置的隔离开关宜采用电动机构和液压机构。

将以上各个选择条件与短路电流的计算结果相比较，经过计算后，设备选型如下

表6 隔离开关选择结果 设备选型 UN（KV） 技术数据 IN（A） 630 3000 Ies（KA） 50 100 5s热稳定电流（KA） 20 50 GW5-110/630 110 GN2-10/3000 10 隔离开关的校验：

隔离开关的校验的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）相同，不再重复。查表得：110KV采用GW5-110/630型，10KV采用GN2-10/3000型。2.5.3 电流互感器的选择

电流互感器（CT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： ● 将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装； ● 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。 1）型式选择

根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油浸式），安装方式（户内式、户外式、装入式、穿墙式），结构形式（多匝式、单匝式、母线式），测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态特性等）。

一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用LQ线圈式和LM母线式：6-20KV户内配电装置和高压开关柜中，常用的LD单匝贯穿式或复杂贯穿式：35KV及以上电

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流互感器多采用油浸式结构。在条件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节省占地和投资。 2）额定电压和额定电流的选择：

UN1>= UNS IN1>= IMAX

式中UN1、 IN1-----电流互感器的一次额定电压和额定电流 3）二次额定电流的选择

CT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（例如超高压）距离控制系统室较远时，为了能使CT能多带二次负荷或减少电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。 4）按准确度级选择

CT的准确度应符合二次测量、继电保护等的要求，用于电能计量的CT，准确度级不应低于0.5级，用于继电保护的CT误差应在一定的限值内，以保证过电流测量准确度的要求。

5）检验二次负荷的容量

为保证CT工作准确度要求，CT的二次负荷不超过允许的最大负荷，CT的二次负荷包括测量仪表、继电器电流线圈，二次电缆和接触电阻等电阻；检验二次负荷的公式： 按容量检验：S2>= SN2 按阻抗检验：Z2>= ZN2

式中 S2-----CT的二次最大一相负荷，VA； SN2------CT的二次额定负荷，VA； Z2----CT的二次最大一相阻抗，Ω；

ZN2-----CT的二次额定阻抗，Ω。

6）热稳定校验：

CT的内部热稳定能力用热稳定倍数Kr表示，热稳定倍数Kr等于互感器1s热稳定电流与一次额定电流IN1之比，

故热稳定条件为： （Kr* IN1）2*1>= QK 式中QK-----短路热效应 动稳定校验：

CT的内部动稳定能力用动稳定倍数Kd表示, Kd等于CT内部允许通过的极限电流（峰值）与Kd倍一次额定电流IN1之比，

故：CT的内部动稳定条件为： （Kd*1.414*IN1）>= im 式中im------通过二次侧绕组的最大冲击电流

综上，经过计算，设备选型如下（计算过程详见计算书） 表7 CT的选择结果 安装地点 110KV侧 10KV侧 型号 LCW—110 LAJ—10 绕次组合 0.5/1 1/D 2.5.4 电压互感器的选择

电压互感器（PT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是：

● 将一次回路的高电压变为二次回路的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装： ● 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。

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1）型式选择：

根据安装的场所和使用条件，选择电压互感器绝缘结构和安装方式，一般6-20KV户内配电装置多用油浸式或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35KV配电装置选用电磁式电压互感器；110KV及其以上的配电装置中尽可能地选用电容式电压互感器。 2）按额定电压选择：

为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压在所安装电网额定电压的90%-110%之间。

PT二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压应选为100/1.732v。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/1.732v；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/3v。 3）按容量和准确度级选择：

PT按容量和准确度级选择与CT相似，要求互感器二次最大一相负荷S2应该不超过设计要求的准确度级的额定二次负荷SN2，而且S2应该尽量最接近SN2，因S2过小也会使误差增大，PT的二次负荷S2计算式为：

22）1/2

S2=[(ΣP0)+（ΣQ0)]

式中P0 、Q0----同一相一表和继电器电压线圈的有功功率、无功功率。

4）PT不校验动稳定和热稳定 5）经过计算，选择结果如下：

表8 PT的选择结果 型号 YDR—110 JDZJ—10 额定电压（KV） 原绕组 副绕组 辅助绕组 副绕组额定容量(VA) 0.5 150 40 1 220 60 3 440 150 最大容量(VA) 1200 300 110/1.732 0.1/1.732 0.1 10/1.732 0.1/1.732 0.1/3 备注：YDR—110 Y---电压互感器 D---单相 R----电容式

JDZJ—10 J---电压互感器 D---单相 Z---环氧浇注绝缘 J---接地保护用

2.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择

支柱绝缘子额定电压和类型选择，进行短路动稳定校验。穿墙套管按额定电压、额定电流和类型选择，按短路电流条件进行动稳定和热稳定校验。 1）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管：

支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应大于等于电网额定电压即 UN>= UNS ； 2）按额定电流选择穿墙套管：

穿墙套管额定电流IN大于等于回路最大持续工作电流IMAX，即IMAX<=KIN K------温度修正系数

3) 支柱绝缘子、套管种类和型式的选择：

根据装置地点、环境、屋内、屋外或防污式满足要求的产品格式。 4) 穿墙套管的热稳定校验：

套管耐受短路电流的热效应I2t*t大于等于短路电流通过套管产生的热效应QK。即

I2t*t>= QK

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5）支柱绝缘子和套管的动稳定校验： 要求：FMAX<=0.6Fg

Fg ----绝缘子抗破坏负荷； FMAX---在短路时作用于绝缘子或穿墙套管的力（不同母线有不同的布置方式和计算公式） 6）经计算支柱绝缘子选择如下:

表9 支柱绝缘子选择结果 型号 ZB—10 额定电压(kv) 10 绝缘子高度(mm) 215 机械破坏负荷（kg） 750 7）经计算10KV选用CMWF2—20母线套管

2.5.6 母线导体的选择

110KV侧采用外桥型接线，10KV采用单母分段接线，所以只对10KV侧母线进行选择，一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分，载流导体有硬母线和软母线两种形式。 型式： 一般采用铝材，只有当持续工作电流较大且位置特别狭窄的场所，或者腐蚀严重的场所，才选用铜材，20KV及以下且正常工作电流不大于4000A，首选矩形导体；在4000A-8000A时，一般用槽型导体；8000A以上工作电流选管型导体或铜芯铝绞线构成的组合导线。

按最大持续工作电流： 导线界面应满足

Iy>= IMAX 式中Iy-----导线的长期允许载流量，A

按经济电流密度选择：

Sj= IMAX/J (mm2)

4) 热稳定检验应满足条件：Smin= Q1/2K/C

式中 C---母线的热稳定系数 QK---短路电流热效应 (KA)2*s Smin -----满足热稳定最小截面，mm2 5）动稳定校验应满足条件： δMAX<=δy

式中 δy ------母线材料的允许应力，铝为500-700kg/cm δMAX -----母线材料的最大应力 δMAX= 1.732I2sh*L*10-7/a 6） 经过计算：10KV侧选择的汇流母线参数如下：

63*10 (mm2) 三天平放矩形导体，集肤效应系数KS=1.2

2.5.7 避雷器的选择

电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来限制，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器保护性能。 型式的选择：

普通阀型避雷器由FS和FZ两种。FS型主要用于配电系统，FZ型主要用于发电厂和变电所，金属氧化锌避雷器比普通的阀型避雷器具有无序流，流通量大，结构简单，寿命长等优点。

额定电压：

避雷器的额定电压必须与安装处的电力系统等级相同。

灭弧电压：

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灭弧电压是保证避雷器能够在工频持续电流第一次经过零点零值时，根据灭弧条件与允许限制避雷器最高工频电压。 4） 放电电压：

在工频放电电压要规定其上下限，如果太高意味着放电电压也高，将使其保护性能变坏；太低意味着灭弧电压降低，将会造成不能可靠地切断工频续流。

5） 残压：

在防雷设计中以5KV以下的电压作为避雷器的最大残压。 6） 保护比：

保护比等于残压与灭弧电压之比，它是说明避雷器保护性能的参数，越小表明保护性能高。

7） 直流电压下的电导电流：

运行中的避雷器通常用于测量直流电压下的电导电流方法来判断分路电阻的性能。它必须在规定范围内。

8） 综上所述： 110KV侧采用FCZ-110型避雷器

10KV侧采用FZ-10型避雷器 避雷器配置原则：

配电装置每组母线上，一般应装设避雷器；

220KV及以下的变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一台避雷器；

以下情况中性点应装设避雷器：

A： 直接接地系统中，变压器中性点分级绝缘，且装设有隔离开关时；

B： 直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时；

C： 不接地或经过消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点。 110KV，220KV线路侧一般不装设避雷器。 结果如下

型号 组合方式 额定电压 KV 110 10 灭弧电压 KV 126 12.7 工频放电电压KV 255-290 26-31 预放电时5KA冲击间电流下的1.5-20μs 残压幅值 345 45 332 45 FCZ—110 单独元件 FZ—10 单独元件 表10 避雷器选择结果

2.5.8 电抗器的选择

普通电抗器的主要技术参数有额定电压，额定电流，电抗百分值和有功功率损耗等。正

常工作时，电抗器的电压降落称为电抗器的电压损失。为了保证供电电压质量，一般要求正常工作时电抗电压损失的百分值不大于5％。

按额定电压选择： 电抗器的额定电压不小于装设电抗器回路所在电网的额定电压。 按额定电流选择： 电抗器的额定电流不小于装设电抗器回路的最大持续工作电流。 确定电抗器的百分值： 首先按照限制短路电流的要求初步选择电抗器的百分值，然后进行电压损失和残余电压校验，在满足以上条件下确定电抗器的百分值。

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