水电站电气一次毕业设计(某水电学院毕业设计)

Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power

毕业设计成果

Graduation practice achievement

设计项目名称 小型水电站电气设计

姓 名： 易超群 专 业： 电力系统自动化 班 级： 09级电力二班 学 号： 200922020029 指导老师： 李文进

任务下达日期: 2011年 11月21 日 设计完成日期： 2011年 11月16日

电力工程系编

前言

本毕业设计说明书是按湖南水利水电职业技术学院电力工程系2010年毕业设计要求，经小组共同研究，老师精心指导下，由个人独立编写的。

本书属小型水电站电气设计课题，题目要求先拟定一个合理的电气主接线方案，再进行短路电流的计算，高压电气设备的选择和校验，最后再画出电气主接线图。虽然此题有一定的难度和挑战性，但在小组成员的共同努力下，查阅大量相关资料，在加上老师的指导，使我们明确自己的方向。

在设计的过程中，我们首先熟悉了黄坪水电站的一些原始资料，再根据原始资料确定了一个合理的方案，在短路电流的计算过程中，我们找到了合理的短路点，避免过多的重复工作量。本设计以通俗易懂的文字，加上图形表达，系统地阐述了黄坪水电站所有的信息。本设计令读者便于理解和接受，本书极具有重要的参考价值。

本次毕业设计是为了让我们更清楚地理解怎样计算短路电流，高压电气设备如何选择，如何画电气主接线图，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础。

毕业设计小组成员由 、 、 、 、 、 组成，在编写过程中得到了禹老师的大力支持和帮助，在此表达诚挚的感谢！

由于编者水平有限，错误及不当之处在所难免，恳请广大师生、读者批评指正。

编者 2010年1月

第 1 页 共 28 页

1

目录

前言

第一章 毕业设计任务书

1.1 设计题目……………………………………………………………1 1.2 设计目的……………………………………………………………1 1.3 设计有关原始资料…………………………………………………1

第二章 电气一次部分设计

2．1 主接线方案的拟定……………………………………………………7 2．2 变压器容量确定………………………………………………………7 2．3 电气一次短路电流计算………………………………………………8 2．3．1当6.3kv母线即K1点发生三短路时………………………………10 2．3．2当35kv母线即K2点发生三短路时………………………………12 2．3．3短路电流计算成果表……………………………………………12

第三章 高压电气设备的选择和校验

3.1 高压电气设备选择的一般条件………………………………………13 3.2 高压断路器的选择和校验……………………………………………15 3.3 隔离开关的选择和校验………………………………………………17 3.4 电流互感器的选择和校验……………………………………………19 3.5 电压互感器的选择……………………………………………………20 3.6 高压熔断器的选择…………………………………………………21 3.7 避雷器的选择………………………………………………………21 3.8 支柱绝缘子和穿墙套管的选择……………………………………21 3.9 母线的选择与校验………………………………………………22 3.10开关柜的选择………………………………………………………24 3.11 厂用变压器的选择…………………………………………………24

附录 参考文献 附图

第 2 页 共 28 页

2

第一章 毕业设计任务书

1.1设计题目

5×1600KW低水头径流式水电站

1.2设计目的

毕业设计是完成本专业教学计划的最后一个重要的教学环节，是对各门课程的综合运用和提高。通过毕业设计，巩固和加深学生所学专业理论知识，锻炼学生分析和解决实际工程问题能力。培养和提高学生综合使用技术规范、技术资料，进行有关计算、设计、绘图和编写技术文件的初步技能，为今后参加水电站和变电所电气设计、安装、运行、检修、试验打下基础。

通过本毕业设计，初步掌握一个小型水电站工程设计的思想、内容、方法和步骤。

1.3 有关的原始资料

黄坪电站为低水头径流式水电站，座落于茶陵县虎踞镇黄坪村，距茶陵县城25km，装机容量5×1600 kw，年利用小时数4833h，发电机的型号为SF1600-60/4850，发电机额定电压为6.3kv。电站取大输送功率为8000 kw。根据茶陵县小水电网络规划和业主意向，电站出线等级为35kv，共三回路，一回路送到9km平水变并入茶陵县新组建小水电网，一回路送到近区新建的虎踞镇工业区，一回路备用。其输电导线型号为LGJ-120。

1.4 设计的总体要求

集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭，严禁拷贝现象。

第 3 页 共 28 页

3

第二章 电气一次部分设计

2.1 电气主接线方案的拟定

分析设计原始资料，全面考虑所设计电站在系统中所处地位、所供负荷性质、地理位置以及电站本身的总容量和机组台数，拟出二至三个可行的方案，进行一般的技术经济比较，通过论证，确定一个合理的主接线方案。

方 案 一电网工业备用3516.3~~~~~

方 案 二电网工业备用35KVTIT26.3KVGGGGG~~~~~

第 4 页 共 28 页

4

方 案 三电网工业备用T1T2T3T4T5GGGGG~~~~~方 案 四 电网工业备用35KVTIT26.3KVGGGGG~~~~~方 案 五 电网工业备用35KVTIT2T3T4T56.3KV..........GGGGG~~~~~第 5 页 共 28 页

5

方案一：发电机电压接线采用单母线不分段，设置一台变压器，其容量为10000KW。35KV线路采用单母线不分段。

方 案 一电网工业备用3516.3~~~~~

方案二：发电机电压接线采用单母线不分段，设置2台变压器，其容量为10000KW，35KV线路采用单母线分段。

方 案 二电网工业备用35KVTIT26.3KVG~G~G~G~G~

（1）供电可靠性

方案一供电可靠性较差 方案二供电可靠性较好 （2）运行上的安全和灵活性

方案一母线或母线侧隔离开关故障或检修时，整个配电装置必须退出运行，而任何

第 6 页 共 28 页

6

一个断路器检修时，其所在回路也必须退出运行，灵活性也较差。

方案二单母线分段接线便于分别对各母线段进行检修，减少了母线检修时的停电范围，提高了运行的灵活性。 （3）接线简单、明显维护和检修方便

很显然方案一最简单、明显维护和检修方便。 （4）经济方面的比较

方案一最经济。

综合比较：选方案二最合适。

2.2 变压器容量的确定

因为发电机的容量为1600KW，所以变压器的容量应大于等于8000KW。

变压器的选择

型号 SL7-10000/35 额定容量（KVA） 10000 额定电压（KV） 高压 35 低压 6 阻抗电压（%） 7.5 连接组 Y/△-11

2.3 电气一次短路电流计算

对选定的主接线方案，按电气设备选择、校验的需要进行短路电流的计算。在教师指导下，力求合理选择短路点，以避免过多的重复工作量。按个别变化法，用运算曲线计算短路电流

短路电流计算条件

为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。

（1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后5～10年）：其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。（如切换厂用变压器时的并列）。

（2）短路种类一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，即应按最严重的情况验算。

（3）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。

第 7 页 共 28 页

7

短路电流的计算

电网 工业 备用

K2 67

0.75 0.75 13 10.5 210. 10.5 545

10.5 10.5

选取基准值:

Sj100MVA UjUav 发电机：有阻尼绕组的水轮发电机 X21

XXSj21d100Pcos1001000.40.842 变压器：

P20.40.8MW 经查表选择SFL1-1000/35型号 查得UK%7.5

XUK%100SjS7.5100103T.80.75

n10080000线路：

35kv选择X00.85

第 8 页 共 28 页

K1

8

XSjjX0LU20.851.5100av3720.37 2.3.1当6.3KV母线即k1点发生三相短路时：

Xj0.37

35kV

X20.75

6．3kV

k1 X142221

当K1发生短路时 无限大容量

X10.370.751.12

X11X11.120.89 稳态短路电流：IIIj1.191003371.39(kA) 冲击短路电流：Iim2.55I2.551.863.54(kA)

有限大容量： XSNC1X1S2111000.21 j

t0s I5.21

IISN3U5.21136.30.48(kA) avt1s I13.563

第 9 页 共 28 页

9

ISN3U3.563101I3.265(kA)

av36.3t2s I23.378

ISN102I3U3.3783.096(kA)

av36.3t4s I33.23

ISN3U3.2313I.30.3(kA)

av36t=0s I1′=2.38+5.064=7.444（KA）

t=1s I2′=2.38+3.265=5.645（KA）

t=2s I3′=2.38+3.096=5.476（KA）

t=4s I4′=2.38+2.964=5.344（KA）

短路冲击电流：iim2kimI21.90.481.29(kA)总的冲击电流：i=1.29+3.54= 4.83(KA)

2.3.2当35KV母线即k2点发生三相短路时：

Xj*0.3735KV K2 X*20.75

6.3KV X1*21

当K2点发生短路时 无限大容量

第 10 页 共 28 页

10

X2*0.37 I11*X2*0.372.7 稳态短路电流：II*Ij2.71003374.21(KA) 冲击短路电流：Iim2.55I2.554.2110.74(KA) 有限大容量短路电流：

X3*X1*X2*210.7521.75Xc*XSN3* S21.7510.22j100

t=0s I5

IISN13Uav53370.08(kA) t=1s I13.23

ISN1I13Uav3.23103370.504(kA) t=2s I23.17 IISN223Uav3.17103370.495(kA)

t=4s I33.12 IISN333Uav3.12103370.487(kA)

t=0s I1′=5.5706+0.691=6.2616（KA）

t=1s I2′=5.5706+0.504=6.0746（KA）

t=2s I3′=5.5706+0.495=6.0656（KA）

t=4s I4′=5.5706+0.487=6.0576（KA）

短路冲击电流: iim2kimI21.80.6911.759(kA)第 11 页 共 28 页

11

总的冲击电流：i=14.205+1.759=15.964(KA)

k1短路：当t4s时.

2I210I2tIztZ2 QZ1125.0642103.09622.9642t443.43

12Qf1TI20.155.06423.85

Qk1QzQf47.28

k2短路：当t4s时.

QZ2I210Iz2t2Izt0.6912100.49520.48722t41.05

1212Qf2TI20.080.69120.04

Qk1Qz2Qf21.09

2.3.3 短路电流计算成果表

额 T=0s 冲击短路电流 短路点 6kV母线 35kV母线 分支回路定 容 量 （MV·A） 计 T=0s T=1s T=2s T=4s 算 电 抗I 1.5267 5.526 3.57 4.43 I 2.38 5.064 7.444 5.5706 0.691 6.2616 I1 1.5267 3.563 3.57 3.23 I1 2.38 3.265 5.645 5.5706 0.504 6.0746  I21.5267 3.378 3.57 3.17  I22.38 3.096 5.476 5.5706 0.495 6.0656  I31.5267 3.234 3.57 3.12  I32.38 2.964 5.344 5.5706 0.487 6.0576 （kA） 6.069 13.605 19.674 14.205 1.759 15.964 大电网 水电站 合计 大电网 水电站 合计  2 0.655 0.21 0.28 0.2475  10

第 12 页 共 28 页

12

第三章 高压电气设备的选择

3.1、高压电气设备选择的一般条件

电气设备选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，在选择时应根据实际工作特点，按照有关设计规范的规定，在保证供配电安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件，按正常工作条件包括：电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。

3.1.1 额定电压和最高工作电压

高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压。一般电气设备允许的最高工作电压可达1.1~1.15UN，而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过1.1UNs因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即 UN ≥UNs

3.1.2 额定电流

电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Iw.max，即

IN ≥Imax

3.2、高压断路器的选择和校验

高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等要求选择其种类和型式。由于少油断路器制造简单、价格便宜、维护工作量较少，故在3~220kV系统中应用较广，但近年来，真空断路器在35kV及以下电力系统中得到了广泛应用，有取代油断路器的趋势。SF6断路器也已在向中压10~35kV发展，并在城乡电网建设和改造中获得了应用。

高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种型式的操动机构可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流合闸电源，但其结构简单可靠；弹簧式结构比较复杂，调整要求较高；液压操动机构加工精度要求较高。操动机构的型式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。

发电机出口断路器的选择 型号 ZN-10/600-150

第 13 页 共 28 页

13

额定电压(KV) 6 额定电流(A) 600 额定开断电流(KA) 8.7 极限通过电流峰值(KA) 22 4s热稳定电流(KA) 8.7

变压器低压侧断路器的选择 型号 ZN-10/600-150 额定电压(KV) 6

变压器高压侧断路器的选择

型号 LW16-35 额定电压(KV) 35

35 KV侧断路器的选择 型号 LW16-35 额定电压(KV) 35 额定电流(A) 1600 额定开断电流(KA) 25 极限通过电流峰值(KA) 63 4s热稳定电流(KA) 25 额定电流(A) 1600 额定开断电流(KA) 25 极限通过电流峰值(KA) 63 4s热稳定电流(KA) 25 额定电流(A) 600 额定开断电流(KA) 8.7 极限通过电流峰值(KA) 22 4s热稳定电流(KA) 8.7 3.2.1额定电压选择

U≥U

N

NS

=1.05×6.3=6.615KV

即设备的额定电压应大于6.615KV。

3.2.2额定电流选择

IN≥Imax=1.05×10MV.A/√3×6.615=0.92KA

综合以上计算及所参阅的资料，选择6.3KV母线断路器的型号为：ZN-10/600-150；选择35KV母线断路器的型号为：ZN-35/630-8。

3.2.3额定开断电流选择

在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。高压断路器的额定开断电流INbr，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量Izt，即

INbr≥Izt

发电机出口：8.7≥2.38 变压器低压侧：8.7≥2.38 变压器高压侧：25≥5.5706 35KV母线侧：25≥5.5706

我国生产的高压断路器在做型式试验时，仅计入了20%的非周期分量。一般中、慢速断路器，由于开断时间较长(>0.1s)，短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规定的非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求。使用快速保护和高速断路器时，其开断时

第 14 页 共 28 页

14

间小于0.1s，当在电源附近短路时，短路电流的非周期分量可能超过周期分量的20%，因此需要进行验算。短路全电流的计算方法可参考有关手册，如计算结果非周期分量超过20%以上时，订货时应向制造部门提出要求。

3.2.4短路关合电流的选择

在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更容易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏。且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求能够切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲击值ich ， 即

iNcl≥ich

发电机出口：22≥12.891 变压器低压侧：22≥12.891 变压器高压侧：63≥14.205 35 KV母线侧：63≥14.205

3.2.5动稳定校验

所谓动稳定校验希是指在冲击电流作用，断路器的载流部分所产生的电动力是否能导致断路器的损坏。动稳定应满足的条件是短路冲击电流ich应小于或等于断路器的电动稳定电流（峰值）。一般在产品目录中给出的是极限通过电流（峰值）ikw，它与电动稳定电流的关系应满足

Ikw≥ich

发电机出口：22≥12.891

变压器低压侧：22≥12.891 变压器高压侧：63≥14.205 35KV母线侧：63≥14.205

3.2.6热稳定校验

I2rt≥Qk

应满足的条件是短路热效应Qk应不大于断路器在t秒时间内的允许热效应，即

发电机出口：8.72×4≥47.28

变压器低压侧：8.72×4≥47.28 变压器高压侧：652×4≥1.09

35KV母线侧：652×4≥1.09

3.3隔离开关的选择和校验

隔离开关选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定、动稳定校验外，还应注意其种类和形式的选择，尤其屋外式隔离开关的型式较多，对配电装置的 布置和占地面积

第 15 页 共 28 页

15

影响很大，因此其型式应根据配电装置特点和要求以及技术经济条件来确定。表3.3.1为隔离开关选型参考表。

表3.3.1 隔离开关选型参考表

使用场合 特 点 参 考 型 号 GN2，GN6，GN8，GN19 GN10 GN11 屋内配电装置成套高压三级， 10kV以下 开关柜 屋 内 发电机回路、大电流回路 单极，大电流3000~13000A 三级，15kV，200~600A 三级，10kV，大电流2000~3000A GN18，GN22，GN2 单极，插入式结构，带封闭罩20 kV， GN14 大电流10000~13000A GW4 GW5 GW6 GW7 220kV及以下各型配电装双柱式，220kV及以下 置 屋 高型、硬母线布置 外 硬母线布置 V型，35~110kV 单柱式，220~500 kV 20kV及以上中型配电装三柱式，220~500 kV 置

发电机出口隔离开关的选择 型号 额定电压（KV） 6 额定电流（A） 200 极限通过电流（KA） 峰值 GN6-6T/200

变压器低压侧隔离开关的选择

型号 额定电压（KV） 6 额定电流（A） 200 极限通过电流（KA） 峰值 GN6-6T/200

第 16 页 共 28 页

16

4s热稳定电流（KA） 10 有效值 14.7 25.5 4s热稳定电流（KA） 10 有效值 14.7 25.5

变压器高压侧隔离开关的选择 型号 GW5-35G

35KV侧隔离开关的选择 型号 GW5-35G 1．动稳定校验： Ikw≥ich

额定电压（KV） 35 额定电流（A） 600 极限通过电流峰值 （KA） 72 4s热稳定电流（KA） 16 额定电压（KV） 35 额定电流（A） 600 极限通过电流峰值 （KA） 72 4s热稳定电流（KA） 16 发电机出口：25.5≥12.891

变压器低压侧：25.5≥12.891 变压器高压侧：72≥14.205 35KV母线侧：72≥14.205

2．热稳定校验： Irt≥Qk

2

发电机出口：102×4≥47.28

变压器低压侧：102×4≥47.28 变压器高压侧：162×4≥1.09

35KV母线侧：162×4≥1.09

3.4电流互感器的选择和校验

3.4.1 电流互感器一次回路额定电流选择

为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。

3.4.2 二次额定电流的选择

电流互感器二次额定电流有5A和1A两种，一般强电系统用5A，弱电系统用1A。 I1=1600/(0.8×√3×6.3)=183.29(KA) 183.29×1.3:5=238.277:5 I2=183.29×5/2=458.225 458.225×1.3:5=595.693:5 I3=8000/(0.8×√3×35)=164.96 164.96×1.3:5=214.44:5

第 17 页 共 28 页

17

I4=164.92×2=329.92 329.92×1.3:5=428.9:5

发电机出口电流互感器的选择 型号 LDZ-10 额定电压(KV) 6 额定一次电流(A) 300～400 额定二次电流(A) 5 短路热电流有效值(KA) 75倍 动稳定电流峰值(KA) 125倍

变压器低压侧电流互感器的选择

型号 LDZB-10 额定电压(KV) 6 额定一次电流(A) 600 额定二次电流(A) 5 短路热电流有效值(KA) 30 动稳定电流峰值(KA) 70

变压器高压侧电流互感器的选择 型号 LZZ-35

35KV母线侧电流互感器的选择 型号 LZZ-35

额定电压(KV) 35 额定一次电流(A) 500 额定二次电流(A) 5 短路热电流有效值(KA) 39 动稳定电流峰值(KA) 127.2 额定电压(KV) 35 额定一次电流(A) 300 额定二次电流(A) 5 短路热电流有效值(KA) 19.5 动稳定电流峰值(KA) 63.6 3.4.3 电流互感器种类和型式的选择

在选择互感器时，应根据安装地点(如屋内、屋外)和安装方式(如穿墙式、支持式、装入式等)选择相适应的类别和型式。选用母线型电流互感器时，应注意校核窗口尺寸。

3.4.4 电流互感器准确级的选择

为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。例如:装于重要回路(如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等)中的电能表和计费的电能表一般采用0.5～1级表，相应的互感器的准确级不应低于0.5级，对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级。供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用1～1.5级的，相应的电流互感器应为0.5～1级。供只需估计电参数仪表的互感器可用3级的。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。

3.4.5热稳定校验

第 18 页 共 28 页

18

电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的额定电流IN1的倍数Kh来表示，故热稳定应按下式校验

(KhIN1)2≥I∞2tdz

发电机出口: （75×300）2≥（2.38）2×4 变压器低压侧：（75×300）2≥（2.38）2×4 变压器高压侧：（19.5×300）2≥（2.38）2×4

35KV母线侧: （19.5×300）2≥（2.38）2×4

3.4.6动稳定校验

电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过的一次额定电流最大值的倍数Kmo-动稳定电流倍数表示，故内部动稳定可用下式校验

√2KmoIN1≥ich

发电机出口: √2×125×300≥12.891 变压器低压侧： √2×125×300≥12.891 变压器高压侧：√2×63.6×300≥14.205

35KV母线侧: √2×63.6×300≥14.205

3.5电压互感器的选择

3.5.1 电压互感器一次回路额定电压选择

为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电力网电压应在（1.1~0.9）UN1范围内变动，即满足下列条件

1.1 UN1> UNs>0.9 UN1

式中 UN1 —电压互感器一次侧额定电压。 选择时，满足UN1= UNs 即可。

3.5.2 电压互感器二次侧额定电压的选择

电压互感器二次侧额定线间电压为100V，要和所接用的仪表或继电器相适应。

3.5.3 电压互感器种类和型式的选择

电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如:在6~35kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式； 110~220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；220kV及其以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。

3.5.4准确级选择

和电流互感器一样，供功率测量、电能测量以及功率方向保护用的电压互感器应选择0.5级或1级的，只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选用3级电压互感器为宜。

（1） 6000／100 （2） 6000／100 （3） 35000／100

第 19 页 共 28 页

19

发电机出口电压互感器的选择 型号 JDZ-6

6KV侧电压互感器的选择 型号 JDZ-6

35KV侧电压互感器的选择 型号 JDN-35 额定电压（V） 一次 35000 二次 100 150 准确级 0.5级 1级 250 连接组 I,I0 额定电压比(V) 6000/100 额定输出 0.5级 50 1级 80 极限输出(VA) 400 额定电压比(V) 6000/100 额定输出 0.5级 50 1级 80 极限输出(VA) 300

3.6 高压熔断器的选择

高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流和选择性等项来选择和校验。

3.6.1 额定电压选择

对于一般的高压熔断器，其额定电压UN必须大于或等于电网的额定电压UNs。但是对于充填石英砂有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网 中，这是因为限流式熔断器灭弧能力很强，在短路电流达到最大值之前就将电流截断，致使熔体熔断时因截流而产生过电压，其过电压倍数与电路参数及熔体长度有关，一般在UNs=UN的电网中，过电压倍数约2～2.5倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平，但如在UNs6KV侧高压熔断器的选择 型号 RN1-6 额定电压（KV） 6

第 20 页 共 28 页

20

额定电流（A） 300 开断电流（KA） 20

35KV侧高压熔断器的选择 型号 RW10-35/5 额定电压（KV） 35 额定电流（A） 5 三相断流容量（KVA） 600

3.6.2 熔断器开断电流校验

INbr≥Ich 20≥12.891

所以开断能力满足要求。

对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ich 进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量影响，而采用I\"进行校验。

3.7 避雷器的选择

6KV侧避雷器的选择 型号 FS4-6

35KV侧避雷器的选择 型号 FZ-35 额定电压(KV) 35 灭弧电压（KV） 41 额定电压(KV) 6 灭弧电压（KV） 7.6

3.8 支柱绝缘子和穿墙套管的选择

支柱绝缘子的作用是支撑母线，穿墙套管的作用是为了保证母线穿墙时绝缘。

3.8.1支柱绝缘子选择

场所 户内 户外 户外 型号 ZA-6Y ZPA-6 ZS-35/600 额定电压（KV） 6 6 35 3.8.2穿墙套管的选择

型号 CA-6/400 额定电压（KV） 6 额定电流(A) 400

第 21 页 共 28 页

21

3.9 母线的选择与校验

母线一般按①母线材料、类型和布置方式；②导体截面;③热稳定； ④动稳定等项进行选择和校验；

3.9.1 母线材料、类型和布置方式

（1）配电装置的母线常用导体材料有铜、铝和钢。铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性能好，是首选的母线材料。但是铜在工业和国防上的用途广泛，还因储量不多，价格较贵，所以一般情况下，尽可能以铝代铜，只有在大电流装置及有腐蚀性气体的屋外配电装置中，才考虑用铜作为母线材料。

（2）常用的硬母线截面有矩形、槽形和管形。矩形母线常用于35kV及以下、电流在4000A及以下的配电装置中。为避免集肤效应系数过大，单条矩形截面积最大不超过1250mm。当工作电流超过最大截面单条母线允许电流时，可用几条矩形母线并列使用，但一般避免采用4条及以上矩形母线并列。

槽形母线机械强度好，载流量较大，集肤效应系数也较小，一般用于4000～8000A的配电装置中。管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内还可通风和通水冷却，因此，可用于8000A以上的大电流母线。另外，由于圆形表面光滑，电晕放电电压高，因此可用于110kV及以上配电装置。

2

3.9.2 母线截面的选择

除配电装置的汇流母线及较短导体(20m以下)按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济密度选择。

按经济电流密度选择

按经济电流密度选择母线截面可使年综合费用最低，年综合费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投资和折旧费、利息等。从降低电能损耗角度看，母线截面越大越好，而从降低投资、折旧费和利息的角度，则希望截面越小越好。综合这些因素，使年综合费用最小时所对应的母线截面称为母线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。表3.9.2为我国目前仍然沿用的经济电流密度值。

表3.9.2 经济电流密度值

导体材料 裸铜导线和母线 裸铝导线和母线（钢芯） 最大负荷利用小时数Tmax(h) 3000以下 3.0 1.65 3000～5000 2.25 1.15 5000以上 1.75 0.9 Imax=2000／（√3×6.3）=183.29（A）

按经济电流密度选择母线截面按下式计算

Sec=

Imax=183.29／2.25=81.46 Jec第 22 页 共 28 页

22

在选择母线截面时，应尽量接近按上式计算所得到的截面，当无合适规格的导体时，为节约投资，允许选择小于经济截面的导体。 6.3KV输电导线的型号为LGJ-80。

3.9.3 母线热稳定校验

按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还应按热稳定校验。按热稳定要求的导体最小截面为

S≥√QK/C=√47.28/63=0.109

热稳定系数C值与材料及发热温度有关。母线的C值如表3.9.3所示。

表3.9.3 导体材料短时发热最高允许温度（kal）和热稳定系数C 导体种类和材料 母线及导线：钢 铝 钢（不和电器直接连接时） 钢（和电器直接连接时） kal(0C ) 320 220 420 320 C 175 95 70 63 3.9.4 母线的动稳定校验

各种形状的母线通常都安装在支持绝缘子上，当冲击电流通过母线时，电动力将使母线产生弯曲应力， 因此必须校验母线的动稳定性。

安装在同一平面内的三相母线，其中间相受力最大，即

-722lójs=1.732×10-7Kfish =1.732×10 ×1×12.891 ×（1.8／0.3）=0.000173 (Pa)

a6

óy=157×10(Pa) ójs≤óy

式中 Kf—母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面周长时， Kf =1。

l—母线跨距(m)，一般不超过1.5～2m。 a—母线相间距(m) óy-母线材料的允许应力。 ójs-母线材料的最大计算应力。

3.10 开关柜的选择

6KV开关柜的选择 额定开断电流型号 额定电压(KV) 额定电流(A) （KA） XGN2-10 6 1000 31.5 宽×深×高 1100×1200×2650 外形尺寸（mm） 第 23 页 共 28 页 23

3.11 厂用变压器的选择

6KV侧干式厂用变压器的选择（户内）

额定容量型号 （KVA） 高压侧 SGZ-800/10TH

800 6 0.4 低压侧 Y,yn0 6 1850 额定电压(KV) 连接组 （%） 长×宽×高 1900×850×阻抗电压外形尺寸（mm） 35KV侧油浸式厂用变压器的选择（户外）

额定容量型号 （KVA） 高压侧 S7-800/35 800 35 0.4 低压侧 Y,yn0 6.5 2600 额定电压(KV) 连接组 （%） 长×宽×高 2540×1110×阻抗电压外形尺寸（mm）

第 24 页 共 28 页 24

毕业设计总结

经过一个月的毕业设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无穷。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过设计，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能通过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。团结协作是我们设计成功的一项非常重要的保证。而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

在设计的过程中遇到问题，可以说是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，但在禹老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，也学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。

第 25 页 共 28 页 25

感谢信

岁月务人，一晃一个月的毕业设计就完了。

首先，今日论文的完稿，多承蒙我指导老师 的悉心指导， 老师总是在百忙之中抽出时间来为我解答设计过程中的疑问，不厌其烦地给我们细心讲解，以消除我们的盲点，并且给我提供了良好的学习环境，同时在学习上给了我大量的、极其有益的建议和具体的指导，并在论文的撰写和审稿中倾注了大量的心血。在此，我表示万分的感谢!

其次，我要感谢自己。在论文的写作过程中，自己总是积极主动，主动与老师同学们沟通，不耻下问，克服种种困难，努力的使自己融入集体与设计当中！

再次，特别谢谢和我相处许久的小组成员，在一起学习的美好时光里，使我知道了自己的许多不足，感受到了集体的重要性，他们给予我的真诚的鼓励和无私的帮助是终生难忘的。一次次徘徊，一次次绝望。是他们给我了巨大的鼓励！论文完成过程中，我们互相鼓励，互相帮助，互相分享资源，探讨论文，空前团结，及时避免了论文内容的撞车。我再次深表谢意！

致： 我最诚挚的谢意!

2010年1月13日

第 26 页 共 28 页 26

附录

电气设计CAD 工厂常用电气设备手册 电气设备实用手册

参考文献

范锡普.水电站电气部分.第二版.北京：中国电力出版社，1995 卢文鹏.发电厂变电所电气设备.第一版.北京：中国电力出版社，2002

钟大文.电力工程电气设计手册.第一版.北京：水利电力出版社，1989

第 27 页 共 28 页 27