毕业设计（论文）220KV枢纽变电站电气部分设计

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1、目目 录录前前 言言摘摘 要要.1第一章第一章 基本资料的分析基本资料的分析.1第二章第二章电气主接线的设计电气主接线的设计.52.1 电气主接线的基本原则和要求.52.2 电气主接线的选择.6第三章第三章主变的选择和负荷的计算主变的选择和负荷的计算.133.1 主变压器型式的选择.133.2 负荷的计算.14第四章第四章最大负荷电流及短路电流计算结果最大负荷电流及短路电流计算结果.194.1 短路电流计算的目的及原则.194.2 短路电流计算.19第五章第五章 母线的选择与效验母线的选择与效验.275.1 母线的选择.275.2 母线的效验.30第六章第六章 主要电气设备的选择主要电气设备的

2、选择.316.1 电气设备选择的一般原则.316.2 电气设备的选择.326.3 继电保护配置.44附件附件 1 1.47附件附件 2 2.48后后 记记.50参参 考考 文文 献献.51摘摘 要要社会在不断进步，中国的电力事业也随着发展起来。直到今天，电力事业在中国已有了举足轻重的地位。企业、居民都离不开用电。建立大型电站是发展电力事业的必经之路。当今社会不少企业正在筹备 220KV 大型变电站的建设工作。本次设计也离不开这个话题。设计的课题是 220KV 枢纽变电站电气部分，它主要包括变电所主接线方案的设计、负荷计算、变电所位置和型式的选择、变电所主变压器的台数与容量、类型的选择、短路电流

3、的计算、变电所一次设备的选择与校验、主变压器的继电保护配置、避雷器的选择和支柱及绝缘子选择等。在设计的过程中让我很好地复习了以前学过的知识。 ，特别是短路电流的计算，开始还对它有所畏惧，经过不断的查找资料，不断的了解熟悉资料，终于在大家的努力下，我们突破重重难关，解决了这一难题。当然主变压器的继电保护配置也是这次设计的一个重点，这在电力系统中是很有必要的。同时也要求我们掌握基础的专业知识，面对在设计的过程中遇到的疑难问题能做出正确的判断。 本次毕业设计能顺利进行，与老师们的辛勤辅导是分不开的。她们的耐心指导和详细讲解，给了我们很大的帮助。在这天气寒冷的季节，她们还坚持来教室监督指导我们，凭着她

4、们对工作的认真和负责，足以值得我们尊敬。 【关键词】: 220KV 枢纽变电站；负荷计算；变电所主接线；短路电流的计算第一章第一章 基本资料的分析基本资料的分析1.1 设计的题目：220KV 枢纽变电站电气部分设计1.2 建所的目的：由于某地区电力系统的发展和负荷的增长，拟建一个 220KV 变电所，向该地区110KV 和 10KV 电压等级供电。1.3 系统资料见下表：表 1-1系统容量系统电抗X电压等级线路电抗（查得）1表线路电阻（查得）1表系统一1500MVA0.38220KV0.427/KM0.107/KM系统二1000MVA0.45220KV0.427/KM0.107/KM系统三75

5、0MVA0.5220KV0.427/KM0.107/KM注：线路型号为 LGJQ300为于永源、杨绮雯编电力系统分析第二版 中国电力出版社 P317 表 II71表1.4 负荷统计资料：最大容量计算公式 S=P/COS110KV 侧用户负荷统计资料见下表:表 1-2名称石化厂炼油厂甲县变乙县变丙县变丁县变汇总最大负荷(MW)403520221020147COS0.90.90.90.90.850.85最大容量（MVA）44.4438.8822.2224.4411.7623.53165.2710KV 侧用户负荷统计资料见下表：表 1-3项目名称最大负荷（MW）COS最大容量（MVA）总容量（MVA

6、）总负荷（MW）氮肥厂30.853.53机械厂30.853.53纺织厂2.50.852.94化工厂30.853.53造纸厂2.50.852.94水厂50.95.55建材厂2.50.92.78A 变30.93.33B 变30.93.33C 变30.93.33D 变30.93.3338.1233.5所用负荷统计资料见下表：表 1-4名称容量(KW)台数COS最大容量(KVA)主变风扇0.15260.852.12主充电机2010.8523.53浮充电机1410.8516.47蓄电池进风1.410.851.647蓄电池排风1.710.852锅炉房水泵1.720.854空压机220.8525.88载波机

7、1.70.852220KV配电装置电源200.8523.53110KV配电装置电源200.8523.53220KV断路器冬天加热10.851.18110KV断路器冬天加热10.851.18室外配电装置照明200.8523.53室内照明100.8511.76汇总138162.351.5 待建变电站与电力系统接线情况：1.6 变电站的类型变电站有三个电压等级，高压为 220KV，中压为 110KV，低压为 10KV。变电站性质为枢纽变电站。主要向一些大型的厂家和附近的一些地方负荷供电。1.7 变电站与系统连接情况待设计变电站的电源，由两回 220KV 线路送到本变电站，它是通过双回路与系统连接的。

8、1.8 负荷输电回路数1、220KV 母线有 5 回输出线路，其中 1 回线路备用；2、110KV 母线送出 10 回线路，其中 2 回线路备用；3、10KV 母线送出 14 回线路，其中 2 回线路备用。1.9 变电站的气候条件变电站待建地区年最高气温 40,年最低气温-5，年平均气温 18。需要考虑熔冰措施。1.10 需要考虑的设计项目 1、主接线方案选择的分析和论证； 2、变压器的容量及型号的选择； 3、电气设备的选择和校验； 4、短路电流的计算； 5、绘制电气主接线图； 6、按变电站通常要求配置继电保护装置。第二章第二章电气主接线的设计电气主接线的设计2.12.1 电气主接线的基本原则

9、和要求电气主接线的基本原则和要求2.1.1 电气主接线的基本原则：主要以本次设计任务书为依据，按照国家国规定的“安全可靠，经济适用，符合国情”的电力建设与发展的方针，结合工程实际的具体特点，准确的掌握基本资料，保证设计方案的可靠性，经济性和灵活性。同时，在电气主接线的设计中要严格按照以下步骤来进行： 1、原始资料的分析，根据下达的设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，各电压等级拟订可采用的数个主接线方案；2、对拟定的各方案进行技术，经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求，最后确定何种方案，要通过经济比较，选用年运行费用最小的作为最终方案，还要兼顾到今后

10、的扩容和发展；3、绘制电气主接线图。按工程要求，绘制工程图，图中彩新国标图形符号和文字代号，并将所有设备的型号，主要参数，母线及电缆截面等标注在图上。出自陈跃主编电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中国水利水电出版社 P59 2.1.2 电气主接线的要求：1、可靠性：要从三个方面来考虑。断路器检修时是否会影响对用户的供电，设备和线路故障或检修时，停电线路的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电，是否存在发电厂、变电所全部停止工作的可能性；2、操作力求简单、方便：电气主接线应该简单清晰、明了；3、经济合理：占地面积要少，以节省基建投资和减少年运行费用，让发电厂变电所尽快的发挥社会和经

11、济效益；出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P133-1342.22.2 电气主接线的选择电气主接线的选择2.2.1 原始资料分析：1、变电所的类型：根据任务书的要求，本次设计为枢纽变电所，其特点为：系统枢纽变电所汇集多个大电源和大容量联络线，在系统中处于枢纽地位，高压侧交换交换巨大功率潮流，并向中压侧输送大量电能，全所停电后，将使系统稳定破坏，电网瓦解，造成大面积停电；2、变电所在电力系统中的地位及作用：待建变电所在城市近郊，向该地区 110KV和 10KV 电压供电。220KV 有 5 回线路，其中 1 回备用；110KV 送出 10 回线路，其中 2 回备用线路；1

12、0KV 有 14 回线路，其中 2 回备用，该所为枢纽变电所，所址，地势平坦，交通方便；3、其它因素影响，地区自然条件：年最高气温：40，年最低气温-5，年平均气温 18，需要考虑熔冰措施，出线方向：220KV 向北，110KV 向西，10KV 向东南。主接线的选择：根据任务书的要求，在分析原始资料的基础上，参照变电站设计技术规程，以及变电所在电力系统中的地位，负荷情况，出线回路数等条件，拟定出下面两种方案。方案一：220KV 采用双母接线；110KV 采用双母分段接线：10KV 采用单母接线方式；方案二：220KV 采用双母带旁路接线；110KV 采用双母带旁路接线：10KV 采用单母分段带

13、旁路接线方式。2.2.2 双母线接线（见下图）：优点：1、运行灵活,可以采用任一组母线工作,另一组母线备用；2、一组母线检修时所有回路均不中断供电；检修任一回路的母线侧隔离开关时，只中断该回路的供电；3、检修任一回路断路器时，可用母连断路器代替工作。缺点：1、运行方式改变时，需要用母线隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容易出现误操作，导致人生或设备的安全；2、任一回路断路器检修时，该回路需停电或短时停电；3、增加了大量的母线侧隔离开关及母线的长度，配电装置结构较为复杂，占地面积与投资都有所增加。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P1382.2.3 双母线带旁路接线

14、（见下图）：优点 ：双母线带旁路母线的接线大大提高了主接线的可靠性。当电压等级较高、出线回路较多时，每年断路器的检修累计时间较长，这一优点就显得更为突出。缺点：这种接线所用的电气设备数量较多，配电装置结构复杂，占地面积大，经济性较差。应特别指出的是旁路母线只是为检修出线断路器时不停止对该回路供电而设立的，它并不是为了替代主母线工作而设置的。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P1402.2.4 双母分段接线在发电厂变电所中，母线发生故障时，影响范围很大，采用工作母线不分段的双母线接线，当一组线故障时会造成约半数甚至全部回路停电或短路时停电，大型发电厂变电所对运行的可靠性和

15、灵活性要求非常高。优点：1、可以大大提高供电可靠性与灵活性，当母线任一段母线发生短路故障时，分段电抗器都起限制短路作用；2、当一台或多台发电机退出运行时，母线系统的短路电流减小，不需要电抗器限流时，可利用母联断路器，将母线与备用母线并列运行，以消除分段电抗器，电抗中不必要的电压，功率损耗并可以避免两段母线出现的电压差。缺点：所用设备较多，保护复杂，占地面积与投资大大增加，应用于 10-110KV 出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P138-1392.2.5 单母线接线优点：接线简单、清晰，所用的开关设备少，操作方便，配置装置造价较低。缺点：只能提供一种运行方式，对运行方

16、式变化的适应能力差，不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障的供电。适用范围：一般只适用于一台主变压器的以下三种情况：1、6-10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回；2、35-63KV 配电装置出线回路数不超过 3 回；3、110-220KV 配电装置出线回路数不超过 2 回。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P13 2.2.6 单母分段接线（见下图）：为了提高单母分段的运行可靠性，我们利用分断器将母线分为两段，母线的分段数目取决于电源

17、的数目及容量，出现的回路数运行要求，一般为 2-3 段，分段时应尽量将电源与负荷均衡的分配于各母线上，以减小各母线段间的功率交换。优点：分段的单母线接线可以与各母线段并列两组运行方式，而且变于分别对各母线进行检修，减小了母线检修时的停电范围，由于各母线同段同时发生故障可能性很小，显然提高了运行的灵活性与供电可靠性。缺点：单母线分段的主要缺点，是在任一一段故障时或检修期间，该母线的所有回路都必需停电，而且任何一台断路器检修时该断路器所有回路都必需停电。 应用于 6-220KV 配电装置。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P1362.2.7 单母分段带旁路接线（见下图）：要

18、求在任一出线断路器检修时，不中断该回路供电，增设一组旁路母线，以及各出线回路中相应的旁路隔离开关。优点：单母分段带旁路的接线方式具有相当高的供电可靠性和灵活性。应用于线路较多，但负荷较为重要的中小型发电厂 35-110KV 的变电所中。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P136-1372.2.8 需装设专用旁路断路器情况：我国一般规定，当 220KV 有 5（或 4）回及以上出线、110KV 有 7（或 6）回及其以上出线时，可采用具有专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P1402.2.9 根据以上几种主接线方

19、式，并结合待建变电站的实际，现对各电压等级采取的主接线方式作如下分述：1、220KV 主接线的选择：220KV 电压等级的出线回路数为 5 回，其中 1 回备用，4 回与系统相连接，且变电站的处于系统的重要位置，根据以上主接线形式的适用情况，可选择双母带旁路接线方式。2、110KV 主接线的选择（1）按出线回路数选择：110KV 的出线回路数为 10 回，其中 2 回备用，按母线的选用情况将选用双母带旁路母线的接线方式；（2）输送功率选择：110KV 的最大负荷为 P=147MW，输送功率较大，所以要求母线故障后能声速恢复供电，母线或母线设备检修时不中断对得要用户的供电，因此要求其主接线具有较

20、高的可靠性和快速的恢复送电能力，故采用双母带旁路母线线接线方式。同时 110KV 侧出线回路数较多，也需加装专用旁路开关。 （根据设计手册，对于在系统处于重要位置时，当 110KV 出线为 6 回及以上时，一般装设专用旁路断路器） 。这样，110KV 电压等级的接线方式为双母线带旁路的接线方式（专用旁路断路器） 。3、10KV 接线形式选择（1）按出线回路选择：10KV 出线回路为 14 回，其中 2 回备用，根据母线的适应范围选择单母线分段带旁路接线方式。（2）按输送功率选择：10KV 的最大负荷为：P=33.5MW， ，因此可采用单母线分段带旁路或单母分段的接线方式，但由于 10KV 所传

21、输的功率较大，出线回路较多,而单母分段接线方式供电可靠性和灵活性相对较弱，故从可靠性和灵活性考虑，确定 10KV采用单母线分段带旁路的主接线方式。综上所述，待建变电站的主接线方式为：220KV 和 110KV 都采用双母线带旁路的接线方式，10KV 采用单母线分段带旁路的接线方式。4、站用电主接线的确定：本地区变电站所用电只有 0.138MW，电压：380/220V。站用电主接线可采用双母线的接线方式，从 10kV 单母线分段旁路各设一台所用变压器为所用电电源。接线图如下：第三章第三章主变的选择和主变的选择和负荷的计算负荷的计算3.13.1 主变压器型式的选择主变压器型式的选择3.1.1 主变

22、压器一般按以下几个方面来选择：1、容量和台数的确定:（1）主变压器的容量一般按变电所建成后 5 到 10 年规划、负荷性质、电网结构等来选择；为保证供电可靠性，对于供电负荷较大的城市变电所或有一类负荷的重要变电所，应选用两台相同容量的主变压器。每台变压器的容量应满足一台变压器停运后，另一台能供给全部一类负荷；在无法确定负荷所占比重时，每台变压器的容量可按计算负荷的 60%80%选择；（2）对大城市郊区的一次变电所， 中果中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台为宜；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性；对于规划只装两台主变压器的变电所，其变

23、压器的基础大于变压器容量的 12 级设计。因此，我们选择两台相同容量的主变压器。2、相数和绕组的确定：（1）对于 330KV 及其以下电力系统，若不受运输条件限制一般选用 3 台变压器；对 500KV 及其以上系统中应按其容量、可靠性要求程度及运输条件，通过经济技术比较后选择；我们选择 3 台变压器；（2）绕组的确定：国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组分裂式等型式变压器。如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器，亦可选用自耦变压器。在 110KV 及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，

24、均可优先选用自耦变压器，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。由于所查参考资料选自耦变压器的额定容量达不到要求，故选用三绕组变压器。3、绕组连接方式的选择：110KV 及其以上的电压，变压器三相绕组都采用 YN 连接方式；35KV 采用 Y 连接方式；35KV 及以下电压，采用 D 连接方式；我们选 YN 接线；4、阻抗及冷却方式的选择：要严格按照原则来选择；容量在 10000KVA 以上的变压器采用油浸风冷式，7500KVA 及其以下的小容量变压器采用油浸式自然空气冷却式，50000KVA 以上的巨型变压器采用强迫油循环水冷式。强迫油循环风冷与强迫油循环水冷原理相

25、同，根据实际情况选择强迫油循环风冷；5、调压方式的确定：为了保证变电所的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在2 2.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达 30%，但其结构较复杂、价格昂贵。考虑到变电站的经济性，故选用无励磁调压方式。3.23.2 负荷的计算负荷的计算3.2.1 负荷的计算公式预测的最大负荷Smax=Smax(1)tm式中 Smax预测最大负荷 Smax按负荷统计的最大负荷 m负荷年增长率，按照 7%左右考虑 t时间，可

26、按五年考虑出自卢文鹏 、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P263110KV 侧的最大负荷和最大容量(根据表 1-2 可知)P110=147MW S110=165.27MVA10KV 侧的最大负荷和最大容量(根据表 1-3 可知)P10=33.5MW S10=38.12MVA所用负荷的最大负荷和最大容量(根据表 1-4 可知)P 所=138KWS 所=162.5KVA各段上的所用计算负荷，假设所有的所用负荷平均分配在两段母线上，则两段计算负荷为所用变压器每台的容量为：1S2=162.5=81.25KVAS所变12S所12总负荷和总容量因 110KV 负荷间的同时系数为 Kp1=0.

27、85;10KV 负荷的同时系数为 Kp2=0.8；110KV负荷与 10KV 负荷同时系数为 Kp3=0.85；因此 Pmax=(P110Kp1+P10Kp2)Kp3+ P 所=(1470.85+33.50.8)0.85+0.138=129.1255MWSmax=(S110Kp1+S10Kp2)Kp3+ S 所=(165.270.85+38.120.8)0.85+0.1625=145.46MVA系统总功率因数：COS= =0.89PmaxSmax129.1255145.455675 Sin=0.4621 0.89那么 Qmax= Smax Sin=145.455675 0.46=66.91 M

28、var注：同时系数 KP用户在用电时，各种用电设备如：照明灯、电动机等不可能同时工作，一些用电设备的功率达到最大值时，另一些可用电设备的负荷功率不一定达到最大值，换言之，各种用电设备从电网中获得的功率不可能同时达到最大值，这种用电设备及负荷参差不齐，相互错开的情况，可用同时系数表示。出自杜文学主编供用电工程中国电力出版社 P423.2.2 线路的损耗三相线路中所产生的功率损耗为=263() 10CsIRjXjQ 222()CPQRjXjQU =222222CPQPQRjXjQUUCPj QjQ 式中三相线路中所产生的功率损耗，MVA；SI线电流，A；R+jX线路一相的阻抗，；P、Q流过线路阻抗

29、上的三相有功和无功功率，MW，Mvar；U对应于功率的线路首端和末端的线电压，近似计算时可以用额定电压代NU替，kv。式中，=称为线路电阻中有功功率损耗；=称为线路电P222PQRUQ222PQXU抗中无功功率损耗；为线路容纳中的无功功率。对起补偿作用。CQCQQ出自杜文学主编供用电工程中国电力出版社 P75因线路型号为 LGJQ300，根据表 1-1 可知：=0.107 =0.427 =0.054 =0.3081r1x2r2x那么 R=+=0.107 (180+120+150+80)+0.054 60 2=63.19 1r1L2r2LX=+=0.427 (180+120+150+80)+0.

30、308 60 2=263.271x1L2x2L=6.9MWP222PQRU22264.533.563.19220=28.7MvarQ222PQXU22264.533.5263.27220根据长线路分析理论，可作大致估计。对线路不长，长度不超过 100K m，电压等级为 220KV 电力线路，线路将消耗感性无功，故不考虑。CQ出自永源、杨绮雯编电力系统分析第二版 中国电力出版社 P117=max1S22PQ=226.928.7 =29.5MVA3.2.3 变压器的损耗根据王士政主编课程设计与毕业设计指导教程中国水利水电出版社 P21 面可知：变压器有功损耗 0.015STP变压器无功损耗 =0.

31、06STQ根据 Smax1 进行粗略估算，取额定容量为 180MVA那么单台变压器的损耗 Smax2=11.13MVA22TTQP22(0.06 180)(0.015 180)总容量 Smax4=+Smax1+ Smax2 2=202.89MVAmaxS P 有功=202.89 0.89=180.6MW由于现在的国民经济增长很快，所以我们的负荷年增长率按 5%考虑。考虑今后 10年的发展，因此预测的最大容量为：Smax=S=(1+0.05202.89=330.5MVA(1)tm10)对装有两台主变压器的变电所，因能在一台停运时，可保证 70%负荷的供电，考虑变压器 20%的事故过负荷能力，则可

32、保证对 84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有 25%的非重要负荷。因此，该主变压器的容量能保证对变电所重要负荷的供电要求。那么一台主变所需容量：S= 0.7 Smax4=0.7 330.5=231.4MVA3.2.4 变电所所用电源中小型降压变电所一般采用一台所用变压器，从变电所最低一级电压母线引接，其二次侧采用 380/220V 中性点接地的三相四线制，用单母线接线供电。对枢纽变电所、总容量为 60MVA 及其以上的变电所、装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有调相机的变电所，应装设两台所用变压器。如能够从变电所外引入可靠的 380V 备用电源，可只装一台所用变压器。如有两台所用

33、变压器，应装设备用电源自动投入装置。根据表 1-4 可查所用变的容量为 162.5KVA；额定电压为 10KV。故主变选择 SFPS7-240000/220（三相强迫油循环风冷三绕组变压器）表 3-1型号额定容量（KVA）高压中压低压连接组标号SFPS7-240000/2202400002422x2.512115.7yN,yn0,d11负载175高压中压低压损耗空载800阻抗电压25.014.09.0所用变的选择为 S9M100（S9-M三相全密封油铜绕组变压器）表 3-2额定电压损耗型号高压低压连接组别空载负载阻抗电压空载电流S9M10010.5KV0.4KVY，yn00.291.504.0

34、1.6注：表 3-1 为东南大学 曹绳敏 主编电力系统课程设计及毕业设计参考资料中国电力出版社P109 附表 1-15表 3-2 为杜文学 主编供用电工程中国电力出版社 P403 附表-1第四章第四章最大负荷电流及短路电流计算结果最大负荷电流及短路电流计算结果4.14.1 短路电流计算的目的及原则短路电流计算的目的及原则4.1.1 短路电流计算的目的计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价并确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计和调试提供依据；分析计算送变电线路对通讯设施的影响等。4.1.2 短路电流计算的原则在电力系统设计中，短路电流的 计算

35、应按远景规划水平年来考虑，远景规划水平一般取工程建成后 510 年中的某一年。计算内容为系统在最大运行方式时，各枢纽点的三相短路电流和单相接地短路电流，并列表供查用。假如短路电流过大，应采取措施将其限制到合理水平。4.24.2 短路电流计算短路电流计算4.2.1 系统的最大短路点的位置:4.2.2 各短路点的计算：设基准容量=100MVA 基准电压=230KV,且和已查得出，各部avSjUavU0r0 x1表分电抗标么值：发电机标么额定值：=0.38 =0.025 1*jX1*xj1SS1001500=0.45=0.0452*jX2*xj2SS1001000=0.5=0.0673*jX3*xj

36、3SS100750线路的电抗=0.427 180=78.86404Xxl=0.427 120=51.24 505Xxl=0.427 150=64.05606Xxl=0.038 60 2=36.9678072XXxl线路的等值电抗的标么额定值：=78.86=0.1454*42jjavSXXU2100230=51.24=0.0975*52jjavSXXU2100230=64.05=0.1216*62jjavSXXU2100230=36.96=0.077*8*72jjjavSXXXU21002304.2.3“”形转化为“Y”形时， “Y”形各支路的电抗：= =0.039945456X =X X /X

37、 +X +X0.145 0.0970.1450.0970.121= =0.0481046456X =X X /X +X +X0.145 0.1210.1450.0970.121= =0.0321156456X =X X /X +X +X0.097 0.1210.1450.0970.121= =0.035127X =X /20.0724.2.4 从并联到串连=0.038131921019210X =(X +X ) (X +X )/(X +X )+(X +X )0.067+0.035=0.10214312X =X +X =0.04215111314111314X =(X +X ) X /X +X

38、+X计算电抗：= =0.042=1.36515X15XjSS总3250100查和得：2表3表 t=0 时，短路电流周期分量有效值的标么值 =0.75 *I 短路电流的有名值 =3250/(230)=6.1190I*I3 t=4s 时，=0.8 =0.8 3250/(230)=6.527*I4I3 Q=t=4=170.42tI26.527 取 K=1.85K为冲击系数可查陈跃主编电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中国水利水电出版社 P31 表 2-13冲击电流ish=k=16KA2I短路全电流的最大有效值: =16=24.96kAimI212(1)mIK212 (1.85 1) 4.2.5 2

39、20KV 侧短路计算：以下所求为等值电路中各绕组的电抗，是以变压器的额定参数（见表 3-1）为基准值的标么额定值电抗：=0.06251617XX1(%)200jkIIIkIIIIkIIIIINSuuuS=0.04171819X =X1(%)200jkIIIIIkIIIkIIIINSuuuS=02021X =X1(%)200jkIIIIkIIIIIkIIINSuuuS4.2.6 110KV 短路计算：=(0.0625+0.0417)/2=0.0521221618X =(X +X )/2=0.042+0.054=0.094232215X =X +X=0.094=3.05823X23XjSS总325

40、0100查和得：2表3表t=0 时，=0.3 *I=0.3 (3250/115)=4.895I3 t=3s时，=0.32 t=4s时，=0.32*I*I I=0.32 (3250/115)=5.2213 Q3=t=3=81.78 Q4=t=X4=109.02tI25.221 2tI25.221取 K=1.85 sh=K=12.8KA2I=12.8=19.97KAimI212(1)mIK212 (1.85 1) 4.2.7 10KV 短路计算：=0.0625/2+0.042=0.073324615X =X /2+X=0.0733=2.3824X24XjSS总3250100查和得：2表3表t=0

41、时，=0.4 =0.4 (3250/10.5)=71.484*II3 t=4s时，=0.42 =0.42 3250/(10.5)=75*I4I3 取 K=1.85=K=187KAshi2I271.48 1.85=187=291.75KAimI212(1)mIK212 (1.85 1) 分析：10KV 侧短路电流太大，必须限制短路电流，而一般规定 610KV 发电厂的短路电流不超过 20KA 来考虑（出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P295） ，故我们要在变压器 10KV 侧出口处安装电抗器。1、按正常工作电压和最大工作电流选择 CKS（Q）36/10 型电抗器。根据所

42、选电抗器可知=0.873*2%1003jLL javnSxUnXUI261010010010.53 3.62、计算加了电抗器后的短路电流=0.873+0.0733=0.94624*615X =+X /2+XL jX=0.1083=30.724X24XjSS总3250100一般的，当3.45 时，可当做无限大容量电源考虑。*CX故 稳态短路电流标么值 =1.057*1ZCIX10.946 稳态短路电流 1.057=5.81KA*jIII1003 10.5冲击短路电流 =2.55 5.81=14.8KAshi电抗器残余电压校验，按所选择的电抗器的计算残压不小于 60%，即=6=9.680.6%re

43、mLNLIUXI5.813.6故所选电抗器符合要求。加了电抗器后的短路电流计算结果统计资料：表 4-10S 短路电流周期分量4S 短路电流周期分量短路点编号基准电压Uav(kV)支路计算电抗jsX标么值*I有名值 (kA)I标么值0.4*I有名值 0.4I(kA)短路电流冲击值shI（kA）公式*NII0.4*NIIK2I1K2301.3650.756.1190.86.527162K1152380.34.8950.325.22112.83K10.509461.0575.811.0575.8114.8第五章第五章 母线的选择与效验母线的选择与效验5.15.1 母线的选择母线的选择发电厂和变电所的

44、各级电压配电装置中，将发电机、变压器等大型电气设备与各种电器之间连接的导线称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。母线是构成电气主接线的主要设备。5.1.1 根据母线材料及截面种类的不同选择1、母线按所使用的材料可分为铜母线、铝母线和钢母线。在含有腐蚀性气体或有强烈振动的地区一般选用铜母线；在屋内和屋外配电装置中广泛使用铝母线；钢母线仅用在高压小容量电路、工作电流不大于 200A 的低压电路、直流电路以及接地装置回路中；2、母线按截面形状分为矩形、圆形、槽形和管形等。（1）35KV 及其以下的屋内配电装置中常选用矩形截面母线；在 35KV 以上的户外配电装置中，为防止产生电晕，大多采用圆形

45、截面母线；当母线的工作电流很大，每相需要三条以上的矩形母线才能满足要求时，一般采用槽形母线；管形母线一般用在 35KV 以上的户外配电装置中；（2）母线截面的选择：配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电流选择，其余导体的截面一般按经济电流密度选择：按导体长期发热允许电流选择。载流导体所在电路中最大持续工作电流 Ig.maxK ykeI式中 Iyke导体允许温度和基准环境条件下的长期允许电流；K综合校正系数（可查得 0.81）3表最大持续工作电流.max1.053NgNpIU220KV =1.05=0.5KA.maxgI1803220110KV =1.05=0.995KA.maxgI1

46、803 110带电抗器的按电抗器的额定电流计算：10KV =1.05=1.94KA.maxgI360.893 10导线允许电流的选择220KV /2 = (0.50/0.81) /2=0.31KAykeIIg.maxK110KV /2=(0.995/0.81) /2=0.615KAykeIIg.maxK10KV /2=(1.94/0.81) /2=1.2KAykeIIg.maxK按经济电流密度选择导线截面为： S=Ig.max/J式中 S经济截面，2mm Ig.max正常工作时的最大持续工作电流J经济电流密度，A/（查得 1）2mm4表220KV S=Ig.max/J/2=2502mm110K

47、V S=Ig.max/J/2=5002mm10KV S=Ig.max/J/2=6002mm表 5-1电压等级母线型号载流量（屋外）几何均距（ m）电阻（/）km放置方式220KVLGJQ300690A40.108垂直放置110KVLJ500980A40.187垂直放置10KVLJ6251140A40.17垂直放置注：因母线为双回路所以它的最大持续电流和截面积由两条线承担，故除 2。出自卢文鹏 吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P282 表 19-13表查卢文鹏 吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P287 图 19-24表表 5-1 出自杜文学 主编供用电工程 中国电力出

48、版社 P399 附表-8 5.1.2 根据母线的布置方式的不同选择1、以矩形截面母线为例，母线最为常见的布置方式可分为水平布置和垂直布置。（1）水平布置：三相母线固定在支持绝缘子上，具有同一高度。各条母线之间既可以竖放，也可以平放。竖放式水平布置的母线散热条件好，母线的额定允许电流较其他放置方式要大，但机械强度不是很好。对于载流量要求不大，但机械强度有较高要求的场合可采用平放式水平布置的结构。（2）垂直布置：垂直布置方式的特点是三相母线分层安装，这种布置方式不但散热性强，而且机械强度和绝缘能力都很高，克服了水平布置存在的不足之处。然而垂直布置增加了配电装置的高度，需要更大的投资。2、槽形截面母

49、线布置方式：与矩形母线是相似的，应当指出的是，槽形母线的每相均由两条组成一个整体，构成所谓的双槽式，整个断面接近正方形，槽形母线均采用竖放式，两条同相母线之间每隔一定距离，用焊接片进行连接，构成一个整体。这种结构形式的母线其机械性能相当强，而且能节约金属材料。因我们所设计的变电站载流量大，固选用垂直布置。5.25.2 母线的效验母线的效验校验的方法：导体材料、类型和敷设方式；导体截面；电晕；热稳定；动稳定；共振频率。这里我们考虑5.2.1 热稳定校验按正常电流选出导体截面后，还应按短路时热稳定进行校验。根据短路电流的热效应、计及集肤效应，按热稳定决定的导体最小截面应满足的条件为： S/CkQ

50、式中 S所选导线的母线截面，2mm QK短路电流热效应，S2KA C与导体材料及发热温度有关的热稳定系数（在不同的工作温度下，对于不同母线材料，C 值可查得 99）5表220KV S/C=/99=0.131kQ170.4110KV S/C=/99=0.105kQ109.010KV S/C=/99=0.117kQ135.02满足要求，故合格。注：出自卢文鹏 、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P287 表 19-35表第六章第六章 主要电气设备的选择主要电气设备的选择6.16.1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则6.1.1 电气设备的选择的重要性1、电气设备的选择是发电厂

51、和变电所规划的主要内容之一，是工程上的具体应用。正确的选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件；2、在进行设备选择时，必须执行国家的有关技术经济政策，根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，做到技术先进、经济合理、运行方便和留有余地，选择合适的电气设备。6.1.2 电气设备的选择应满足以下原则1、按正常工作条件选择：（1）额定电压和最高工作电压：导体和电气设备所在电网的运行电压常高于电网的额定电压；所选电气设备和载流导体允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压；（2）额定电流：导体和电气设备的额定电流或载流导体的长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流；2、选

52、择导线时应尽是减少品种；3、应与工程的建设标准协调一致，使新老型号一致；4、应考虑远景发展；5、按短路状态校验其动稳定和热稳定：（1）容量和接线：按工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划；其接线方式应采用可能发生最大短路电的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能并列运行的接线方式；（2）短路的种类：一般按三相短路验算，若其他种类短路比三相短路严重时则应按最严重情况验算；（3）计算短路点：应使所选的电气设备通过的短路电流是最大的那些点为短路计算点；（4）短路计算时间：验算电气设备和 110KV 及其以上冲油电缆的热稳定时，一般采用后备保护动作时间；当验算裸导线及 3-6KV 厂用馈线电

53、缆短路热稳定时，一般采用主保护动作时间；6、必须在正常运行和短路时都能可靠地工作。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P281-2856.26.2 电气设备的选择电气设备的选择6.2.1 高压断路器的选择1、高压断路器的作用（1）控制作用：在正常时，根据电网的需要，接通或断开电路的空载电流和负荷电流；（2）保护作用：当电网发生故障时，高压断路器与继电保护装置及自动装置配合，迅速、自动地切除故障电流，将故障部分从电网中断开，保证电网无故障部分的安全运行。2、对高压断路器的主要要求（1）绝缘部分应能长期承受最大工作电压，还要能承受操作过电压和大气过电压；（2）在长期通过额定电

54、流时，各部分的温度不得超过允许值；（3）分断时间要短，灭弧速度要快，这样当电网发生短路故障时可以缩短切除故障的时间，以减轻短路电流对电气设备的危害；（4）能快速自动重合闸；（5）额定开断电流要大于系统短路电流，以避免断路器在开断短路电流时引起爆炸或扩大事故；出自袁铮喻、张国良主编电气运行中国水利水电出版社 P1143、3、高压断路器型式的选择（1）高压断路器的分类：油断路器：指采用变压器油作灭弧介质的断路器；压缩空气断路器（简称空气断路器）：是指用空气做灭弧介质的断路器；真空断路器：是指利用真空的高介质强度来灭弧的断路器；六氟化硫断路器：是指用六氟化硫气体作为灭弧介质和绝缘介质。4、真空断路器

55、与六氟化硫断路器的比较现在广泛使用的断路器为真空断路器和六氟化硫断路器，所以我们重点对这两种断路器进行比较。（1）真空断路器优点：寿命长，适用于频繁操作。真空断路器的触头不氧化，烧损量小，满容量开断数可达 30 次以上，而少油断路器满容量开断最多 3 次即需检修；触头开距与行程小，仅为油断路器开距的 1/10 左右，这不仅减小了灭弧室体积，而且大大减少了操动机构的合闸功，并且分合闸速度大，操作噪声及机械振动均小；燃弧时间短，一般不超过 20ms，燃弧时间基本上不受分断电流大小和负载性质的影响；可以无油化，防火防爆；体积小，重量轻，10KV 级重量约为少油断路器的一半；检修间隔时间长、维护方便。

56、缺点：真空灭弧室的真空度保持和有效的指示尚待改进；价格较昂贵；容易产生危险的过电压。 出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P85（2）六氟化硫断路器优点： 灭弧室单断口耐压高（可达 400KV） ； 开断能力大，通流能力强； 电寿命长，检修间隔周期长；开断性能优异；无火灾危险，无噪声公害；六氟化硫气体灭弧性能优越：散热性强，气体中电弧的弧柱细，弧压降也较小，气体电负性能强。缺点： 在不均匀电场中，气体的击穿电压下降大，因此，对断路器零部件加工要求高； 对断路器密封性能要求高，对水分与气体的检测与控制要求很严； 六氟化硫易液化，-40时，工作压力不得大于 0.35Mpa，-

57、30时，工作压力不得大于 0.5Mpa。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P87通过对它们各自优缺点的比较，六氟化硫断路器在各方面都显得优越些，固选六氟化硫断路器。5、高压断路器的校验（1）额定电压选择： UNUg式中 UN所选断路器客定电压 Ug电网工作电压（2）额定电流选择 INI g.max 式中 IN所选断路器额定电流 I g.max所在回路的最大持续工作电流（3）开断电流和关合电流选择：Ikkd Izk式中 Izk断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值（4）热稳定校验 tQk2rI式中 Ir断路器 t 秒时间内允许热稳定电流， （A）（5）动稳定校

58、验 ikwich式中ich短路冲击电流 ikw极限通过电流（峰值）表 6-1计算数据技术参数设备型号gNUU(kV)gmaxNI I(A)zkkkdII2kQrI tchkwiiLW12252220/220500/400050/125135.2/5016/125LW11126110/110995/315040/100109.0/4012.8/100ZN281210/101940/400016/40170.4/5014.8/125注：表 6-1 出自杜文学 主编供用电工程 中国电力出版社 PP410 附表 III-2通过以上各方面的比较和计算、校验，所选断路器符合要求。6.2.2 隔离开关的选择

59、1、隔离开关的作用（1）保证电压在 1000V 以上的高压装置中检修工作的安全，这样就可将高压装置中需要检修的部分，与其他带电部分可靠地隔离；（2）接通或切断小电流电路，可切断以下电路：电压互感器和避雷器电路；母线和直接与母线相连设备的电容电路；空载变压器（一定电压等级和容量）电路；空载线路（一定电压等级和线路长度） 。（3）用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作：投入备用母线或母线以及改变运行方式时，常隔离开关配合断路器，协同操作完成。2、隔离开关配置原则（1）中、小型发电机出口一般应装设隔离开关，容量为 20MW 及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆接

60、点；（2）在出线上装设电抗器的 6-10KV 配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关；（3）接在发电机变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；（4）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。但对于 330-500KV避雷器和线路电压互感器均不应装设隔离开关，因 330-500KV 避雷器除保护大气过电压外尚要限制操作过电压，而线路电压互感器接着线路主保护都不能退出运行，它们的检修可与相应回路检修同时进行；（5）一台半断路器中，视发变工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关；（6）多角形接线中的进出线应装设

61、隔离开关，以便在进出线检修时，保证闭环运行；（7）桥形接线中的跨条宜用两组隔离开关串联，以便于运行不停电检修；（8）断路器的两侧均应装设隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源；（9）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地，自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。出自水利电力部西北电力设计院编电力工程电气设计手册电气一次部分水利水电出版社P713、隔离开关的配置隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。（1）额定电压选择： UNUN

62、S（2）额定电流选择： INImax （3）热稳定校验： tQk2rI（4）动稳定校验： iesish4、隔离开关的选择表 6-2设备计算数据技术参数型号NSNUU(kV)maxNI I(A)k2QrI tshesiiGW4-220220/220500/2500135.2/5016/125GW4-110G110/110995/1600109.0/31.512.8/80GN1010T10/101940/6000170.4/10014.8/200注：出自杜文学主编供用电工程中国电力出版社 PP410 附表 III-4通过以上各方面的比较和计算、校验，所选隔离开关符合要求。6.2.3 互感器的选择1

63、、互感器的用途（1）技术方面：互感器将一次系统的高电压变成低电压、大电流变成小电流，便于实现对一次系统的测量和保护作用，也易于实现自动化和远动化；（2）经济方面：互感器使二次测量仪表和继电器标准化和小型化，使结构轻巧、价格便宜；（3）安全方面：互感器使测量仪表和继电器等二次设备与高压的一次系统在电气方面隔离，保证了人生和设备的安全。出自卢文鹏、吴佩雄主编发电厂变电所电气设备中国电力出版社 P1052、互感器的分类（1）电压互感器：一般是经过隔离开关和高压熔断器接入一次系统的，其二次侧必须装设熔断器；二次侧电压统一规定为 100V；（2）电流互感器：是用来把大电流转化为小电流，并提供给测量仪表、

64、继电保护和自动装置使用的电气设备，其二次侧电流统一规定为 5A 或 1A。出自袁铮喻、张国良主编电气运行中国水利水电出版社 P133-1383、电压互感器的配置原则 （1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求，电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提到电压；（2）6-220KV 电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需用要装设电压互感器，应视各回出外侧装设电压互感器的情况和需要确定；（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器；（4）当需用要在此 330KV 及以下

65、主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。4、电流互感器的配置原则（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装置要求；（2）在未设断路器的下无地点也装设电流互感器：变压器的中性点、变压器的出口、桥形接线的跨条上等； （3）对直接接地系统，一般按三相配置，对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配；（4）一台半断路器接线中，线路线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。5、电流互感器的型式的选择电流互感器型式的选择可根据安装地点、安装方式、绝缘方式、用途等来选择。（1）按安装地点可选择户内式和户

66、外式。20KV 及以下多为户内式，35KV 以上为户外式；（2）按一次回路额定电压和电流选择电流互感器的一次额定电压和电流必须满足： UNUNw INIIg.max式中 UNw电流互感器所在电网的额定电压 UN电流互感器的一次额定电压 INI电流互感器的一次额定电流 Ig.max电流互感器一次回路最大工作电流。校验热稳定校验电流互感感器热稳定能力常以 1S 允许通过一次额定电流 IN1 的倍数 Kr 来表示,热稳定应按如下校验： =Qk21()NKrI2zI tk动稳定校验电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值()的倍数 Kk(动稳定电流倍12NI数),表示其内部动稳定能力,故内部动稳定可校验如下： 12NkIkchi短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力,而且由于其邻相之间电流的相互作用使绝缘瓷帽上受到外力的作用,因此,对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度.瓷套管上的作用力可由一般电动力公式计算,故外部动稳定应满足: Fy0.51.73 (N)2chlia710式中 Fy作用于电流互感器瓷帽端部的允许力电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距l系数 0.5 表示互