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第1页变电站电气一次专业设计2013年5月第2页1.1前言1.2电气主接线选择原则1.3电气总平面布置原则1.4电气设备、导体选择原则第一单元学习提纲1.5过电压保护及绝缘配合原则1.6接地设计原则1.2.5小结本章主要内容：1、电气主接线的设计原则（可靠性、灵活性、经济性）2、常用的电气主接线方式和特点3、220kV变电站的电气主接线选择原则（典型接线、隔离开关、接地刀、互感器、避雷器的配置原则）4、500kV变电站的电气主接线选择原则（典型接线、隔离开关、接地刀、互感器、避雷器的配置原则）1.2电气主接线选择原则第3页1.3.5小结本章主要内容：1、电气总平面布置的设计原则(节约用地、运行安全和操作巡视方便、便于检修和安装、降低造价）2、配电装置布置的基本要求（满足安全净距、施工运行和检修、噪声控制、静电感应、电晕无线电干扰控制等方面的要求）3、配电装置的布置形式（110kV和220kV、35kV（10kV)及500kV配电装置的典型布置形式）4、电气总平面布置(220kV、500kV变电站的电气总平面布置)1.3电气总平面布置原则第4页第5页1.4电气设备、导体选择原则本章内容主要分为两大部分：1.4.1电气设备选择的一般要求1.4.2导体的选择和校验第5页第6页1.4电气设备、导体选择原则1.4.1电气设备选择的一般要求1、设备选择的一般原则2、设备选择的技术条件3、设备选择的环境条件4、设备选择的环境保护第6页第7页1.4电气设备、导体选择原则1.4.1电气设备选择的一般要求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）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；6）选用新产品应经正式鉴定合格。1、设备选择的一般原则第7页第8页1.4电气设备、导体选择原则1.4.1电气设备选择的一般要求选择的电气设备应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。各种高压电气设备的一般技术条件见附表。1）长期工作条件要求●电压：设备允许最高工作电压Umax≥最高运行电压Ug●电流：设备额定电流Ie≥持续工作电流Ig●机械荷载：设备端子允许荷载设备引线最大作用力2、设备选择的技术条件第8页第9页1.4电气设备、导体选择原则2）短路稳定条件要求●设备应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验；设备的额定峰值耐受电流Ip≥最大可能的短路电流有效值Ich设备的额定短时耐受电流Ikt秒内短路电流的热效应Qdt●用熔断器保护的设备可不验算热稳定。用熔断器保护的电压互感器回路可不验算动、热稳定。3）绝缘水平设备的绝缘水平是根据电网中出现的各种过电压和避雷器的保护水平来确定的，设备所承受的各种过电压均由避雷器来限制，亦即设备的绝缘水平取决于避雷器的保护性能。有关绝缘配合的原则详见下一节的内容。第9页第10页1.4电气设备、导体选择原则1.4.1电气设备选择的一般要求1）温度选择导体和电器的环境温度宜采用下表数值：3、设备选择的环境条件第10页第11页1.4电气设备、导体选择原则我国目前生产的电气设备，设计时取周围空气温度40℃作为计算值，若装置地点日最高气温高于＋40℃（但不超过＋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%，但总的增加值不得超过20％。第11页第12页1.4电气设备、导体选择原则2）日照日照对屋外电器的影响，应由制造部门在产品设计中考虑。当缺乏数据时，可按电器额定电流的80%选择设备。计算导体日照的附加温升时，日照强度取0.1W/cm2，风速取0.5m/s。3）风速选择导体和电器时所用的最大风速，可取离地面10m高、30年一遇的10min平均最大风速。500kV电器宜采用离地面10m高、50年一遇10min平均最大风速。第12页第13页1.4电气设备、导体选择原则4）冰雪在积雪、覆冰严重地区，应尽量采取防止冰雪引起事故的措施。隔离开关的破冰厚度（通常为10mm）应大于安装场所最大覆冰厚度。5）湿度选择导体和电器的湿度应采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。当相对湿度超过一般产品使用标准时，应使用湿热带高压电器（即型号后面标有“YH”字样）。6）污秽线路和发电厂、变电站污秽等级共有5个等级，南网标设设备的外绝缘通常按Ⅲ级防污标准选择，个别污秽严重或沿海地区可按Ⅳ级防污标准选择。第13页第14页1.4电气设备、导体选择原则7）海拔电器设备的一般使用条件为海拔高度不超过1000m。海拔超过1000m的地区称为高原地区。对安装在海拔高度超过1000m地区的电器可选用高原型产品或外绝缘提高一级的产品。在布置上则需考虑高海拔对安全净距的影响。8）地震地震对设备的影响主要是地震波的频率和地震振动的加速度。地震振动的加速度与地震烈度和地基有关，通常用重力加速度g的倍数表示。一般电器设备可以耐受地震烈度为8度的地震力。地震基本烈度为7度及以下地区的电器可不采取防震措施。在7度以上地区，设备应能承受地震力，可按下表所列加速度值和电器的质量进行计算。第14页第15页1.4电气设备、导体选择原则1.4.1电气设备选择的一般要求1）电磁干扰无线电干扰主要来自电器设备的电流、电压突变和电晕放电。规范规定电器及金具在最高工作相电压下，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2500μV。110kV以下的电器一般可不校验无线电干扰电压。4、设备选择的环境保护第15页第16页1.4电气设备、导体选择原则2）噪音为了减少噪音对工作场所和附近居民区的影响，所选电气设备在运行中或操作时产生的噪音，在距电气设备2m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90dB屋外110dB第16页第17页1.4电气设备、导体选择原则1.4.2导体的选择和校验导体有硬导体和软导体之分，变电站常用的硬导体有矩形和管形，常用的软导体则有钢芯铝绞线、特轻型铝合金导线、耐热铝合金导线等。矩形母线通常用于变电站10kV、35kV屋内成套配电装置的主母线以及主变低压侧进线的母线。铝合金管母一般用于变电站110kV、220kV和500kV屋外配电装置的主母线以及跨路管母。铝合金管母有铝镁合金和铝锰合金两种，前者机械强度大，目前已得到广泛应用；后者虽载流量大，但强度较差，应用受限。半绝缘铜管母线用于主变10kV进线户外部分。软导体则广泛应用于110kV、220kV和500kV屋外配电装置。第17页第18页1.4电气设备、导体选择原则1.4.2.1导体选择的基本规定●导体应按下列技术条件分别进行选择或校验：1）按回路持续工作电流选择截面2）按经济电流密度选择截面3）按电晕条件校验导体截面（非裸导体可不校验）4）按热稳定校验导体截面5）按动稳定或机械强度校验导体截面6）按允许电压降校验导体截面此外，尚应按下列使用环境条件校验：1）环境温度2）日照（当在室内使用时可不校验）3）风速（当在室内使用时可不校验）4）污秽（当在室内使用时可不校验）5）海拔高度第18页第19页1.4电气设备、导体选择原则●载流导体一般选用铝、铝合金或铜材料，污秽对铝有较严重腐蚀的场所宜选铜导体，钢母线只在额定电流小而短路电动力大或不重要的场合下使用。●普通导体的正常最高工作温度不宜超过+70℃，在计及日照影响时，钢芯铝线及管形导体可按不超过+80℃考虑。当普通导体接触面处有镀（搪）锡的可靠覆盖层时，可提高到+80℃。特种耐热导体的最高工作温度可根据制造厂提供的数据选择使用，但要考虑高温导体对连接设备的影响，并采取防护措施。第19页第20页1.4电气设备、导体选择原则1.4.2.1软导体选择的要求●220kV及以下软导线宜选用钢芯铝绞线；500kV软导线宜选用双分裂导线。●220kV及以下双分裂导线的间距可取(100~200)mm，330kV及以上双分裂导线的分裂间距可取(200~400)mm。●载流量较小的回路，如电压互感器、耦合电容器等回路，可采用较小截面的导线。第20页第21页1.4电气设备、导体选择原则1.4.2.2硬导体选择的要求●20kV及以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜选用矩形导体;在(4000~8000)A时，宜选用槽形导体:在8000A以上时，宜选用圆管形导体。●110及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜用铝合金管形导体。●500kV硬导体可采用单根大直径圆管或多根小直径圆管组成的分裂结构，固定方式可采用支持式或悬吊式。●验算短路动稳定时，硬导体的最大应力不应大于下表所列数值。第21页第22页1.4电气设备、导体选择原则硬导体的最大允许应力MPa第22页第23页1.4电气设备、导体选择原则●屋外管形导体的微风振动，可按下式校验：式中：——管形导体产生微风共振的计算风速，m/sf——导体各阶固有频率，HzD——铝管外径，mA——频率系数，圆管可取0.214当计算风速小于6m/s时，可采用下列措施消除微风振动:1、在管内加装阻尼线;2、加装动力消振器，3、采用长托架。第23页第24页1.4电气设备、导体选择原则●为消除220kV及以上管形导体的端部效应，可适当延长导体端部或在端部加装屏蔽电极。第24页第25页1.4电气设备、导体选择原则●管形导体在无冰无风正常状态下的挠度，一般不大于(0.5~1)D(D为导体直径)。●在有可能发生不同沉陷和振动的场所，硬导体和电器连接处，应装设伸缩接头或采取防振措施。为了消除由于温度变化引起的危险应力，矩形硬铝导体的直线段一般每隔20m左右安装一个伸缩接头。对滑动支持式铝管母线一般每隔(30~40)m安装一个伸缩接头;对滚动支持式铝管母线应根据计算确定。第25页1.4.3小结本章主要内容：1、电气设备选择的一般要求（一般原则、技术条件、环境条件、环境保护）2、导体的选择和校验1）导体选择的基本规定；2）软导体选择的要求；3）硬导体选择的要求。第26页1.4电气设备、导体选择原则主要规程规范及技术参考资料：1、220kV~500kV变电所设计技术规程（DL/T5218-2005）2、导体和电器选择设计技术规定（DL/T5222－2005）3、220kV~500kV变电站电气技术导则（Q/CSG10011—2005）4、电力工程电气设计手册（一次部分，1989年第一版）5、35~500千伏铝管母线配电装置（蓝增珏袁达夫编）第27页1.4电气设备、导体选择原则第28页本章内容主要分为五大部分：1.5.1电气设备的过电压1.5.2雷电过电压保护第28页1.5.3内过电压保护1.5.4配电装置的绝缘配合1.5过电压保护及绝缘配合原则1.5.5电气设备的绝缘配合第29页1.5过电压保护及绝缘配合原则1.5.1电气设备的过电压电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时的电磁能产生振荡，积聚而引起的内部过电压两种类型。按其产生原因可分为以下几大类：第29页第30页电气设备承受的过电压分类过电压外过电压雷电过电压直击雷过电压感应雷过电压侵入雷电波过电压内过电压暂时过电压工频过电压（长线电容效应、不对称接地故障、甩负荷）谐振过电压线性谐振过电压（消弧线圈补偿网络的线性谐振、传递过电压）铁磁谐振过电压（线路断线非全相运行、铁磁式电压互感器饱和）参数谐振过电压（发电机同步或异步自励磁）操作过电压操作电容负荷过电压（开断电容器组、开断空载长线、关合或重合空载长线）操作电感负荷过电压（开断空载变压器、开断并联电抗器、开断高压电动机）解列过电压、间歇电弧过电压第30页第31页1.5.2雷电过电压保护一、直击雷过电压及其保护措施二、感应雷过电压及其保护措施三、侵入雷电波过电压及其保护措施第31页1.5过电压保护及绝缘配合原则第32页1.5过电压保护及绝缘配合原则一、直击雷过电压及其保护措施带电的雷云与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，称作直击雷。当雷云通过线路或电气设备放电时，放电瞬间线路或电气设备将流过数十万安的巨大