某110KV终端变电所电气部分设计毕业设计说明书

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1、毕业设计说明书题 目：某 110KV 终端变电所电气部分设计专 业： 电气工程及其自动化 学 号： 姓 名： 指导老师： 时 间： I摘 要变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。本设计一个110KV 终端降压变电所，首先 根据各个电压等级的负荷进行计算变压器的容量，选取主变压器的台数 型号及其容量等各个参数。其次 根据主接线的可靠性及其运行的灵活性，选择各个电压等级的的接线方式。并从经济和技术方面进行比较，选取最优接线方式。再次 ,根据主接线选择短路点，并画出等值网络图进行短路计算，根据各短路点计算出三相

2、短路电流，短路容量，短路冲击电流的值。最后根据短路计算选取各个电压等级的母线，断路器，隔离开关，电流、电压互感器，避雷器，并进行校验 ,同时还做了变压器的继电保护 ;并简单的做了防雷保护。关键词：主接线；短路电流；电气设备选择；继电保护；防雷 Abstract IIElectricity substation is an important component of the system, it has a direct impact on the entire power systems security and economy, users are connected power plan

3、ts and the intermediate links, transformation and distribution of electric energy to play the role. This design is the construction of a 110 KV substations terminal buck, first of all based on the reliability of the main cable and run the flexibility to choose various voltage levels of the connectio

4、n mode. And from the economic and technical aspects to compare, select the optimal connection mode. Second according to various levels of load voltage transformer to calculate the capacity to select the main transformer of Taiwan and its capacity, and other models various parameters. Once again, acc

5、ording to choose the main form of short-circuit wiring, paint and network equivalent to short-circuit, according to calculate the three-phase short circuit, short circuit current, short-circuit capacity, short-circuit the impact of current value. According to select the final calculation of the vari

6、ous short-circuit the bus voltage, circuit breakers, switches isolation, current, voltage transformers, arresters, and check to see whether the appropriate selection of devices, and also done a transformer relay.Key words: main electrical connection ；short circuit current ; choice of main electrical

7、 equipment ; relay protection;anti-lightning;目 录 III摘 要.IABSTRACT .II第一章 引 言.11.1 设计在工程建设中的作用.11.2 设计工作应遵循的主要原则.11.3 设计的基本程序.1第 2 章 原始资料.2第 3 章 电气主接线.43.1 变电所主接线设计的基本要求：.43.2 主接线的设计依据 .43.3 变电所主接线设计原则：.53.4 配电装置的基本接线及适用范围.53.5 电气主接线方案的拟定.93.6 两种方案的比较.113.7 方案的确定.113.8 主接线的设备配置.11第 4 章 主变压器台数和容量的选择.1

8、34.1 主变压器台数的选择.134.2.主变压器容量的选择.134.3.各电压等级容量计算.134.4 主变压器型号的选择.144.5 无 功 补 偿.144.6 无功补偿并联电容器容量的选择.154.7 主变压器的中性点接地.164.8 所用变压器的选择.16第 5 章 短路电流计算 .185.1 绘计算电路图.185.2.绘制等值网络图.1953 短路计算.20第 6 章 高压电气设备的选择.286.2 110KV 侧电气设备的选择 .316.3 35KV 侧电气设备的选择 .336.4 10KV 电气设备的选择 .35 IV6.5 电抗器的选择与校验.38第 7 章 导线的选择.407

9、.1 母线的选择与检验.407.2 架空线的选择.457.3 电缆截面的选择.46第 8 章电流互感器、电压互感器选择与 校验 .488.1 10KV 侧互感器选择与校验 .488.2 35KV 侧互感器选择与校验 .498.3 110KV 侧互感器选择与校验 .50第 9 章 防雷保护 .529.1 防雷保护.529.2 防雷装置.529.3 变电所的防雷保护.539.4 设备的接地.55第 10 章 主变压器继电保护的整定与计算.55101 主变压器继电保护.56102 主变压器继电保护整定计算.61总 结 .64参考文献 .65外文翻译 .66致 谢 .79 1第一章 引 言在高速发展的

10、现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。1.1 设计在工程建设中的作用 设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性作用。设计是工程建设的灵魂。设计的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全实用、技术先进、综合效益好的设计，有效的为电力建设服务。1.2 设计工作应遵循的主要原则1遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济

11、效益和促进技术进步的方针。2要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。3要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、要求，从实际情况出发，合理确定设计标准。4要实行资源的综合利用，节约能源、水源，保护环境，节约用地等。1.3 设计的基本程序设计要执行国家规定的基本建设程序。工程进入施工阶段后，设计工作还要配合施工、参加工程管理、试运行和验收，最后进行总结，从而完成设计工作的全过程。 2第 2 章 原始资料电信学院毕业设计任务书题目 某 110KV 终端变电所电气部分设计 学生姓名 班级 学号

12、题目类型 指导教师 系主任 一、一、毕业设计的技术背景和设计依据： 某地区地方负荷增长很快，原来的供电方案已难以满足当地用户用电需求，急需新建一座 110KV 终端变电所，从而缓解供电部门的供电压力。完善和加强110KV 电网功能， 提高电网安全运行水平和供电可靠性。同时考虑未来5 年的的负荷发展问题。1.变电所建设规模：（1） 建设两台电力变压器，电压等级为： 110/35/10KV（2）10KV 电压等级： 8km 电缆馈线 8 回，每回平均传输容量 3000KW，最大负荷 25MW，最小负荷 20MW， cos=0.8，Tmax=4800h/a。一、二类负荷占 40%。（3）35KV 电

13、压等级： 60km 架空出线 6 回，每回平均传输容量 6500KW，最大负荷 50MW，最小负荷 38MW，cos=0.8，Tmax=4800h/a。一、二类负荷占65%。（4）110KV 电压等级：系统采用两条 110KV 线路向本所供电，当取基准容量为100MW，系统归算为 110KV 母线的等值电抗为 0.22.气象条件：年最高温度 40 度，平均温度 26 度，年平均雷暴日为 40 日，气象条件一般。二、毕业设计的任务1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、主接线方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）3、选择主变压器4、短路电流计算5、电气设备的选择6、主变压器继电保护设计

14、 37、撰写设计说明书，绘制图纸8、指定内容的外文资料翻译三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标主主要要内内容容：1.确定主接线： 根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的23 个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。2.选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。3.短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。4.电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表；5.主变压器继电保护的整定计算及配置主主要要技技术术指指标标：

15、1、 本设计的变电所电气部分应具有可靠性、灵活性、经济性，并能满足工程建设规模要求。2、变电所功率因数不低于 0.9。 4第 3 章 电气主接线电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。 3.1 变电所主接线设计的基本要求：1.可靠性：为了保证供电的可靠性，主接线应考虑到在事故或检修的情况下，尽可能减少对用户供电的中断，特别是重要的

16、负荷。但是在满足可靠性要求的情况下，就必须要增加设备和线路，使接线复杂。显而易见，提高可靠性是以增加投资为代价的。因此，要综合考虑各种因素对提高可靠性的措施做出合理的选择。2.灵活性：主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。(1)调度时，可以灵活地投入和切除变压器及线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修方式以极特殊运行方式下的系统调度要求。(2)检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，而不影响电力网的运行和对用户的供电。(3)扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新变压器或线路，并对一次部分和二次部分的改建工作量最少。

17、3.经济型：主接线在满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。(1)投资省。主接线应力求简单，以节省断路器，隔离开关，电流和电压互感器以及避雷器等一次设备；必要时要能限制短路电流，以便选择价廉的电气设备或轻型电器等。(2)占地面积小。主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积小。(3)年运行费用少。年运行费用包括年电能损耗和设备的维修费用等。应经济合理选择主变压器的容量和台数，应避免因两次变压而增加电能损耗。3.2 主接线的设计依据在选择电气主接线时应以下列各点作为设计依据:1.考虑变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。2.考虑近期和远期的

18、发展规模 5 变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行，一般设两台主变压器。3.考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响(1)对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电。(2) 对于二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。4.考虑主变台数对主接线的影响对大型变电所，由于其传输容量大，对主接线的可靠性，灵活性的要求高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性，灵活性要求低。5.考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠供电，适应负荷突增，设备检修，故障停运

19、情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。 3.3 变电所主接线设计原则：1、变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。2、在 35-60kV 配电装置中，当线路为 3 回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。3、6-10kV 配电装置中，线路回路数不超过 5 回时，一般采用单母线接线方式，线路在 6 回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线

20、。4、110-220kV 配电装置中，线路在 4 回以上时一般采用双母线接线。5、当采用 SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用 。3.4 配电装置的基本接线及适用范围1.单母线接线只有一组母线的接线称为单母线接线，如图2-1 所示。单母线接线的主要优点是：接线简单、清新，采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况：(1) 610KV

21、配电装置的出线回路数不超过5 回； 6(2)3563KV 配电装置的出线回路数不超过3 回；(3)110220KV 配电装置的出线回路数不超过2 回。图 3-1 不分段的单母线接线2.单母线分段接线单母线分段的接线如图 2-2 所示，当母线的中间装设一个断路器QFd 后，即把母线分为两段，这样对重要用户可以分别接于两段母线的两条线路供电，当任一段母线故障时能保证重要用户不停电。另外，对两段母线可分别进行检修而不致于对用户停电。单母线接线适用范围：图 3-2 单母分段接线(1) 610KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时；(2)3563KV 配电装置出线回路数为 48 回时；(3)1102

22、20KV 配电装置出线回路数为 34 回时。但是单母线接线也有较显著的缺点，这就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电。显然，对于大容 7量发电厂来说，这都是不能容许的。因此，还需要加以改进。3.双母线接线双母线接线是针对单母线分段的缺点提出来的。如图2-3 所示为但断路器的双母线接线 3 的基本形式。设置有两组母线、即母线1 和母线 2。两组母线之间用母线联络断路器 QFW 连接起来，每一个回路都通过一只断路器和两只隔离开关接到两组母线上。当母联断路器QFW 断开是，一组母线带电、另一组母线不带电。带电的称为工作母线，不带电的称为备用母线。正

23、常运行时，接至工作母线上的隔离开关断开。双母线接线的优点：(1)运行方式灵活；(2)检修母线时不中断供电；(3)任一组母线故障时仅短时停电。图 3-3 双母接线4.双母线分段接线不分段的双母线接线在母线联络断路器故障或一组母线检修时，另一组运行母线故障时，有可能造成严重的或全厂停电事故，难以满足大型电厂对主接线可靠性的要求。为了提高大型电厂主接线的可靠性，防止全厂停电事故的发生，减小母线故障的停电范围，大型电厂的220KV 主接线可采用双母线分段接线。如图2-4所示。 8图 3-4 双母分段接线5.单母线分段兼旁路断路器旁母接线 在图 2-5 中，分段断路器 QF 还兼作旁路断路器。当 QF

24、作为分段断路器时，QF 投入，隔离开关 QS1 和 QS2 闭合，QS3，QS4,QS 断开。当 QF 用旁路断路器时，若检修接在一段母线出线上的断路器，应将QS1，QS4 和 QF 闭合，即将旁路母线 BW 接至一段母线；若检修接在二段母线出线中的断路器，应闭合QS2，QS3，QF，将 BW 接至二段母线。这时 QS5 可作为分段隔离开关。这种接线方式节省了投资，适用于进出线不多，容量不大的中小型发电厂和电压为 35110KV 的变电站。QSQS3QS1QS2QS4QFBW图 3-5 单母线分段兼旁路断路器旁母接线6.桥形接线当只有两台变压器和两回线路时，可采用桥形接线。桥形接线分内桥接线和

25、外桥接线两种，图 2-6(a)所示是内桥接线，图 2-6（b）所示是外桥接线，断路器QF3 称为联络断路器。内桥接线的特点是联络断路器QF3 靠近变压器侧，在线路正常投切或故障切除时，不影响其它回路运行。而投切变压器时则需要操作两台断路器及相的隔离开 9关，相应线路要短时停电。这种接线适用于变压器不需要经常切换、输电线路较长、电力系统穿越功率较少的场合。外桥接线的特点是联络断路器QF3 靠近线路侧，与内桥接线相反，它便于变压器的正常投切和故障切除，而线路的正常投切和故障切除都比较复杂。这种接线适用于线路较短、主变压器需经常投切、以及电力系统有较大的穿越功率通过联桥回路的场合。图 3-6 桥形接

26、线 a)内桥接线 b)外桥接线3.5 电气主接线方案的拟定方案110kV35kV10kV主变台数方案一内桥单母分段带旁母单母线分段2方案二双母线单母线分段单母线分段2 (1)110KV 电压级 设计变电所位于地区，是一所终端变电所，主要向附近的的工厂供电，变电所110kV 侧出线回路较少，可以采用桥式接线。由于供电线路比较长，变压器不需要经常切换，且没有穿越功率，所以采用内桥接线。 (2)35kV 电压级35kV 出线为 68 回，可采用单母线分段接线，为保证线路检修时不中断对用户的供电并且一、二类负荷占65，所占比重大，因此采用 单母分段带旁母 接线，以保证用户供电的可靠性。(3)10kV

27、电压级610kV 配电装置出线回路数目 8 回，可采用单母线分段和单母线分段带旁路母线。当地区电力网或用户不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线，或出 10线断路器采用可靠性高、检修时间长的SF6断路器。方案一： 110kV 采用内桥接线，保证了可靠性。 35kV 侧也采用双母线接线，出线 6 回，由于一二类负荷占 65%，所以采用 单母分段带旁母 比较可靠。 10kV侧则采用单母线分段接线，出线8 回,接线简单，操作方便，使用的设备少，从而投资少，而且保证了重要用户供电，有很好的可靠性和灵活性。 图 3-7方案二： 110kV 侧采用双母线接线形式，具有比内桥接法可靠性更高的接线方式，但多装

28、了价高的断路器和隔离开关，增加了投资。35kV 采用单母线分段 接线，出线 6 回，但由于一二类负荷比较高所以采用这种接法可靠性不高。10kV侧采用单母线分段接线，出线8 回。方案二： 图 3-8 113.6 两种方案的比较方案方案一方案二 可靠性1.简单清晰、设备少，设备本身故障率小2.重要用户可从不同母线上分别引出两回馈线向其供电，保证不中断供电3.每一种电压级中，均有两台变压器联系，保证了在变压器检修或故障时不致使各级电压解列，提高了供电的可靠性1 增加了设备，保护装置复杂，出现故障的机率较大。2.当检修任意出线时，不中断对该回路的供电，提高了可靠性3.保证对重要用户的供电灵活性1. 运

29、行方式相对简单，调度灵活，检修相对灵活2 扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线1.调度灵活，检修安全方便2. 便于扩建和发展经济性1. 设备相对较少，投资小2. 占地相对少1. 设备多、配电装置复杂2. 投资和占地面大3.7 方案的确定比较可以看出 ,三种接线从技术的角度来看主要的区别是在可靠性上，双母线比内桥可靠性高，双母带旁路母线接线比双母线的可靠性更高。但考虑到任务书中的要求以及经济性，内桥接法更加的适合要求。 单母线分段接线简单，控制简单，有利于变电站的运行。从可靠性，灵活性，经济性方面综合考虑，辩证统一，确定选择第一种接线方案。3.8 主接线的设备配置1.隔离开关的配置(1)在出

30、线上装设电抗器的 10KV 配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用同一台断路器和一组电抗器时，每回线上装设出线隔离开关。(2)接在母线上的避雷器和电压互感器可以合用一组隔离开关。(3)桥形接线中跨条宜用两组隔离开关串联，以便于进行不停电检修。(4)断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修是隔离电源。 12(5)中性点接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。2 电压互感器的配置(1)电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并满足测量，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。(2) 6220KV 电压等级的每组主母线上的三相上装设电压互感器。

31、(3)当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应安装电压互感器。(4)当需要在 330KV 及以下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。3 电流互感器的配置(1)凡装有断路器的回路均应安装电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装置。(2)在未装设断路器的变压器的中性点、变压器出口桥形接线的跨条上也装设电流互感器。(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置。4 避雷器的配置(1)配电装置的每相母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器是除外。(2) 220KV 及一线变压器到避雷器的电气距离超过允许值时 ，应在

32、变压器附近增设避雷器。(3)三绕组变压器低压侧的一相上宜安装一台避雷器。(4)直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且安装有隔离开关时，变压器中性点应装设避雷器。 13第第 4 章章 主变压器台数和容量的选择4.1 主变压器台数的选择由于待建变电所拥有一、二级负荷，根据 电力工程电气设计手册 的要求，并结合本电所的具体情况，宜选用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电以满足用电负荷对供电可靠性的要求。4.2.主变压器容量的选择 考虑到对拥有两台主变的变电所，其中一台主变的容量应大于等于70%的全部负荷或全部重要负荷，且任意一台变压器单独运行是应满足全

33、部一、二级负荷的需要。考虑到变压器每天的负荷不是均衡的，计及欠负荷期间节省的使用寿命，可用在过负荷期间的消耗，故可先选择较小容量的主变作为过负荷能力计算，以节省主变投资。 4.3.各电压等级容量计算(1)10KV 电压等级 正常情况下 :83000KW=24000KW 24MW/cos=24/0.8=30MVA 最大负荷下 :25MW/cos=25/0.8=31.25MVA 最小负荷下 :20MW/cos=20/0.8=25MVA(2)35KV 电压等级正常情况下 :66500KW=39000KW 39MW/cos=39/0.8=48.75MVA 最大负荷下 :50MW/cos=50/0.8=

34、62.5MVA 最小负荷下 :38MW/cos=38/0.8=47.5MVA(3)变压器的最大负荷为：正常情况下 :30+48.75=78.75MVA最大负荷下:31.25+62.5=93.75MVA最小负荷下:25+47.5=72.5MVA S=93.75MVA S=S70%=65.625MVA 考虑到五年发展规划 :S 总=KiS(1+5%)5=0.865.6251.3=68.25MVA因此主变压器容量选取为 75000KVA。 144.4 主变压器型号的选择1 1. .相相数数的的选选择择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器制造条件，可靠性要求及运输条件等因素，特别是在 330KV

35、及以下的变电所均应采用三相变压器。2.绕组数量和联结方式的选择(1)主变压器绕组数量在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。(2)主变压器联结方式的选择 我 国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用星型接地连接；35KV 宜采用星型连接，其中星点多通过消弧线圈接地； 35KV 以下变压器绕组都采用三角形连接。综合考虑各种因素，宜选 两台 110KV 的三绕组主变压器， 型号为 SFPSZ7-75000/110，三相油浸风冷铜线三绕组有载调压 电力变压器 ,其技术参数如表 4-1所示: 表 4-1 主变压器 SFPS

36、Z7-75000/110 技术参数 额定电压 阻抗电压型号额定容量（KVA） 高压 中压低压高中高低中低连接组标号SFPSZ7-75000/1107500011081.25%385%10.522.5138YN,Y,d114.5 无功补偿根据设计技术指标二：变电所功率因数不低于0.9。对原始资料分析，10KV侧和 35KV 侧的功率因数 都为 0.8，需要加补偿置补偿无功功率 。1 无功功率的人工补偿装置工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。并联电容器的补偿方式有以下三种：1.高压集中补偿电容器装设在变电所的高压电容器室，与高压母线相连，如图2-9 示。高压电容器宜采用单星形接线或

37、双星形接线。在中性点非直接接地电网中，星形接线电容器组中的中性点不应接地。 15图 2-9 高压电容器集中补偿的接线 图 2-10 低电容器集中补偿的接线 图 2-11 低压电容器分散补偿的接线2.低压集中补偿电容器装设在变电 所的低压配电室或单独的低压电容器室内与低压母线相联。低压电容器足可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式。如图 2-10 示。3.低压分散补偿电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联，电容器组多采用三角形接线。如图 2-11 示。4.6 无功补偿并联电容器容量的选择用户无功补偿并联电容器的容量根据用户自身的功率因数计算。式中:工厂的有功计算负荷 (单位 KW);30

38、P 对应于原来的功率因数 (=0.8);1tan1cos 对应于需补偿到功率因数 (=0.8);2tan2cos3012(tantan)cQP 16(1)10KV 电压等级 :其中,1cos0.82cos0.9303000 1236000PKW 36000 0.279720 varcQk若选型号 TBB103600/100 的并联电容器，则根据公式N=2.7;ccQq97203600则无功补偿中并联电容器的个数为3。(2)35KV 电压等级 : 972039000 0.2710530 var3600ccQkq若选型号 TBB3510800/100 的并联电容器，我们只需要一个。4.7 主变压器

39、的中性点接地电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。(1)主变压器的 110500KV 侧采用中性点直接接地方式。(2)终端变电所的变压器中性点一般不接地。(3)所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。(4)选择接地点时应保证任何故障形式都不使电网解列成为中性点接地。(5)主变压器 663KV 侧采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于30A(610KV)或 10A（2063KV）时，中性点应经消弧线圈接地。4.8 所用变压器的选择1.所用变数量确定枢纽变电所、总容量为 60MVA 及以上的变电所、装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同

40、步调相机的变电所，均装设两台所用变压器。我们要保证所用变压器的可靠性 ,因此我们选在 10KV 侧和 35KV 侧分别接一台所以变压器以提高所用变压器的可靠运行 。2.所用容量的确定根据设计要求，所用电负荷可按0.1%变电所容量考虑，根据 2.3 节计算的变电所容量为 93750KVA，则厂用变计算负荷为： S=93750 0.1%KVA=93.75KVA 17最后选一台型号为 S7-100/10 的变压器，其技术参数如表2-3 所示：表 2-3 型号为 S7-100/10 的厂用变压器的技术参数额定电压（ KV）损耗(W)型号额定容量（KVA）高压侧低压侧阻抗电压（%）KU空载短路连接组别S

41、7-100/10100100.443202000Y，yn0和一台型号为 S7-100/35 的变压器，其技术参数如表2-4 所示：表 2-4 型号为 S7-100/35 的厂用变压器的技术参数额定电压（ KV）损耗(W)型号额定容量（KVA）高压侧低压侧阻抗电压（%）KU空载短路连接组别S7-100/35100350.46.53702250Y，yn0 18第第 5 5 章章 短短 路路 电电 流流 计计 算算 在变电所的设计中，不仅要考虑正常状态，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危害最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低。因此短路电流计算是电气

42、主接线的方案比较，电气设备及载流导体的选择，接地计算及继电保护选择和整定的基础。5.1 绘计算电路图1.绘制计算电路图计算电路图上应将短路计算中需要即如的所有电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。图 5-1 计算电路图2.短路类型短路计算应选择需要进行短路校验的电气元件由最大可能的短路电流通过。 19一般按三相短路计算，但当其他类型的短路电流较三相短路严重时，则应按最严重的那种短路来验算。3.短路计算点应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。根据本次任务书要求 选择 110KV 进线处(K1)、35KV 母线(K2)、35KV 出线（K3） 、10KV 母线（

43、K4） 、10KV 出线（K5）五个点作为短路计算5.2.绘制等值网络图1.求各元件电抗，用标幺值计算设基准容量=100MVA，基准电压 =115KV， =37KV， 1avU2avU=10.5KV。3avU1）三绕组变压器各绕组之间的电抗： (1 2)%22.5kU(1 3)%13kU(23)%8kU1(1 2)(1 3)(2 3)11%(%)(22.5 13 8)13.7522kkkkUUUU2(1 2)(2 3)(1 3)11%(%)(22.58 13)8.7522kkkkUUUU 3(1 3)(2 3)(1 2)11%(%)(13822.5)0.7522kkkkUUUU 变压器:%*1

44、00kBTTNUSXS1121%13.75100*0.18310010075kBTTNUSXXXS2342%8.75100*0.11710010075kBTTNUSXXXS2）电缆线的电抗 ：线路:(:线路所在网络的平均额定电压 )2*BllavSXXUUav 2010KV 电压等级电缆出线 :7822100*80.080.5810.5BllavSXXXXU 3）架空线的电抗 ：35KV 电压等级架空线出线 :91022100*600.41.7537BllavSXXXXU4）电抗器的电抗：电抗器:(:电抗器所在网络的平均额定13142%*1003RNRBRavRNUXSXXXUIUav电压)1

45、0KV 出线：131422%510100*1.1910010010.5330.22RNRBRavRNUXSXXXUI110KV 电压等级 :11120.2XX2.绘制等值网络图等值电路如下：图 5-2 等值网络图 2153 短路计算K1 点短路计算 :等值网络图如图 5-3 所示图 5-3 K1 点等值网络图K1 点短路电流为 :1*1211014.78261150.2fEIX化为有名值 :*1004.78262.4033 115BffBSIIKAU二相短路电流 : (2)332.402.079422ffIIKA短路容量 :33 115 2.4478.26favfSU IMVA短路冲击电流 :

46、22 1.8 2.46.1094shMfiK IKAK2 点短路计算 : 等值网路图如图 5-4 所示图 5-4 K2 点等值网络图其中:1511130.20.1830.1170.5XXXX1612240.20.1830.1170.5XXXX 22图 5-515161715160.5 0.50.250.50.5XXXXXK2 点短路电流为 : 1*1711013.8261150.25fEIX化为有名值 :*1003.8265.97033 37BffBSIIKAU二相短路电流 : (2)335.9705.1722ffIIKA短路容量 :33 37 5.970328.59favfSU IMVA短路

47、冲击电流 :22 1.8 5.97015.2235shMfiK IKAK3 点短路计算 : 等值网路图如图 5-6 所示 图 5-6 K3 点等值网路1612240.20.1830.1170.5XXXX1511130.20.1830.1170.5XXXX图 5-7 23其中:151618915160.25 1.752.0X XXXXX 图 5-8K3 点短路电流为 : 1*1811010.47831152.0fEIX化为有名值 :*1000.37830.746333 37BffBSIIKAU二相短路电流 : (2)330.74630.646322ffIIKA短路容量 :33 37 0.7463

48、47.836favfSU IMVA短路冲击电流 :22 1.8 0.74631.90shMfiK IKAK4 点短路计算 : 等值网路图如图 5-9 所示图 5-9 K4 点等值网路图其中:191110.1830.20.383XXX212120.1830.20.383XXX 24图 5-10其中:21192221190.183 0.20.19150.1830.2X XXXX图 5-11K4 点短路电流为 : 1*2211014.9951150.1915fEIX化为有名值 :*1004.99527.46533 10.5BffBSIIKAU二相短路电流 : (2)3327.46523.78622f

49、fIIKA短路容量 :33 10.5 27.465499.49favfSU IMVA短路冲击电流 :22 1.8 27.46569.91shMfiK IKAK5 点短路计算 : 等值网路图如图 5-12 所示图 5-12 K5 点等值网路图其中:191110.1830.20.383XXX202120.1830.20.383XXX237130.58 1.191.77XXX 25图 5-13其中:1920242319200.383 0.3831.771.96150.3830.383X XXXXX图 5-14K5 点短路电流为 : 1*2211010.48761151.9615fEIX化为有名值 :

50、*1000.48762.68133 10.5BffBSIIKAU二相短路电流 : (2)332.6812.32222ffIIKA短路容量 :33 10.5 2.68148.758favfSU IMVA短路冲击电流 :22 1.8 2.6816.837shMfiK IKA 26三相短路计算的数据如表 5-1 所示：表 5-1 三相短路计算的数据短路点110KV 进线处（ ）1k35KV 母线上( ) 2k35K 出线处（ ）3k10KV 母线上（ ）4k10KV 出线处（ ）5k三相短路电流(KA)2.40fI 5.97fI 0.746fI 27.465fI 2.681fI 二相短路电流(KA)

51、2.079(2)fI5.17(2)fI0.646(2)fI323.78(2)fI62.322(2)fI短路容量(MVA)478.26fS 382.59fS 47.827fS 499.49fS 48.758fS 计算值短路冲击电流(KA)6.279shi15.22shi1.90shi69.91shi6.837shi正序网络 :,负序网络 :,零序网络 :;10.20X20.20X00.182X(1)单相接地短路 :其等效网络图为三序网络串联 ,假设 A 相接地,计算方法如下:.111201I1.7182()(0.20.20.182)aEjj XXXj 因为单相接地短路有 : .210III1.7

52、182aaaj .II0bc.1111120UI()I(0.20.182) (1.7182)0.6564aaaEjXj XXjj .122UI0.2 (1.7182)0.3436aajXjj .100UI0.182 (1.7182)0.3127aajXjj 短路处短路电流：.35.15aaIIj 非故障点相电压：.2120baaaUa UaUU 27 1313() 0.6278() ( 0.3287)0.29912222jj 0.46910.8660.9489j 061.6.2120caaaUaUa UU 1313() 0.6278() ( 0.3287)0.29912222jj 0.4691

53、0.8660.9489j 0118.4化成有名值：(1)100I5.15462.583 115fKA0aU 1150.984965.393bUKV1150.984965.393cUKV（2）当发生两相接地短路时，等效网络图为三序网络并联，假设b,c 两相接地 .11113.38650.2 0.182()(0.20.0953)(0.2)0.20.182aEIjj XXXjj 20.210.182(3.3865)1.61350.20.182aaXIIjjXX 020 .010.2(3.3865)1.7730.20.182aaXIIjjXX 020.2120baaaIa IaII1313() (3.

54、3865)() 1.61351.7732222jjjj 4.33012.65955.0816j 0148.4.2120caaaIaIa II 4.33012.65955.0816j031.6 28.21120.2 0.182I(3.3865)0.3230.382aaXXUjjjXX 00.120130.969aaaaaUUUUU.0bcUU1005.0812.553 115bcIIKA1150.96964.343aUKV 29第 6 章 高压电气设备的选择6.1 选择电气设备遵循的一般条件电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一，正确地选择电气设备的目的是为了使导体和电气设备无论在正常情况

55、或故障情况下均能安全,经济合理地运行。在变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求都是相同的。电气设备选择的一般要求是：(1)满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路和过电压情况下的工作要求。(2)适应环境条件。应按当地环境条件进行校验。(3)先进合理。应力求技术先进和经济合理。(4)整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。(5)适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。 电气设备能安全可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件校验其热稳定和动稳定。一按正常工作条件选择 1.额定电压 电气设备的额定电压是标示在其铭牌上

56、的线电压。另为，电气设备还有一个最高工作电压，即允许长期运行的最高电压，一般不得超过其额定电压的10%15%。在选择时，电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压，即 NsNeUU式中， 电气设备铭牌上所标示的额定电压（ KV） ；NeU 电网额定工作电压（ KV） 。 NsU 2.额定电流在额定周围环境条件下，导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工作电流，即 maxwNII式中， 电气设备铭牌上所标示的额定电流（ A）NI回路中的最大工作电流（ A）maxwI3.环境条件 30选择电气设备时，还应考虑其安装地点的环境条件，当气温、风速、污秽、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境

57、条件超过一般电气的基本使用条件时，应采取相应的措施。(1)空气温度若安装地点日最高温度高于40，但不超过 60，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当减少，则设备的额定电流应按下式修正： NeNealalNetalIIKI)()(式中，电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流alI（A）温度修正系数tK电气设备的长期发热最高允许温度（ ）al实际的周围环境温度，取所在地方最热月平均最高温度（） 电气设备的额定环境温度（ ）Ne设备的额定环境温度一般取40，当环境温度低于 40，每降低 1，额定电流可增加 0.5%，但其最大负荷不得超过其额定电流的20%。裸导体的额定环境温度一般

58、取 25，如安装地点的环境温度在 -5 50范围内变化时，其允许通过的电流可按上市进行修正。(2)海拔高度由于现有 110KV 及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度，故可选用在海拔2000m 以下的地区。(3)污秽在设计中，应根据污秽情况，增大电瓷外绝缘的有效泄漏比距或选用有利防污的电瓷造型，如采用半导体，大倾角，钟罩式等特别绝缘子。 (4) 地震根据有关规程的规定，地震烈度为7 度以下地区的电器可不采取方针措施。二按短路条件校验热稳定和动稳定1.短路热稳定校验热稳定是指电气设备承受短路电流热效应而不损坏的能力。热稳定校验的实质是使电气设备承受短路电流热效应时的短时发热最高允许温度。对于导体通常

59、按最小截面发校验热稳定。电器的热稳定是由热稳定电流及其通过时间来决定的，满足热稳定的条件为 31KtQtI2式中 短路电流热效应 ;KQ 所选用电器 t（单位为 s）时间内允许通过的热稳定电流。tI2.短路动稳定校验动稳定是指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏的能力。部分电气设备动稳定按应力和电动力校验。电器满足动稳定的条件为shesii式中 电器允许通过的动稳定电流幅值，生产厂家用此电流表示电器的动esi稳定特性，在此电流作用下电器能继续正常工作而不发生机械损坏； 短路冲击电流的幅值，=，其中，为 0s 钟短路电流shishi2IKshI周期分量有效值；为冲击系数，远离发电机取1.

60、8。shK3.短路计算时间计算短路电流热效应时所用的短路切除时间等于继电保护动作时间与Ktprt相应断路器的全开断时间之和，即abt =+Ktprtabt断路器的全开断时间等于断路器的固有分闸时间与燃弧时间之和，即abtintat =+abtintat验算导体的短路热稳定时间时，宜采用主保护时间，如主保护有死区时，则采用能对该死prt区起保护作用的后备保护动作时间；验算电器的短路热稳定时，宜采用后备保护时间。prt少油断路器的燃弧时间为 0.040.06s，断路器的燃弧时间为 0.020.04s。at6SFat6.2 110KV 侧电气设备的选择110KV 可选择的断路器有少油断路器、六氟化硫

61、断路器和空气断路器，少油断路器由于制造简单，价格便宜，维护工作量少，所以6220KV 电网一般选用少油断路器。 110KV 及以上的电网要求快速切除故障，分闸时间不宜大于0.04s。对于 35KV 及以上的配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互 32感器，如有条件，应尽量选用套管式电流互感器。用于电度计量，准确度不应低于0.5 级；用于电流测量的准确度不应低于1 级，共只需估计电气参数仪表用的互感器可使用 3 级。1： 110KV 侧进线处的选择：110KV 侧的短路电流： 1004.7832.4033 115BfBfavSIIKAU短路冲击电流：21.822.46.279shmf

62、BiKIKA交流分量热效应： 22222/2(10)/122.59(0.20.05)1.68()pftftfQIIItKA S 直流分量热效应：2222.590.050.335()npQI TKA S 热效应： 21.680.3352.015()fpnpQQQKA S 母线最大工作电流：max1.051.05 750.41333 115avSIKAU 断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较，如下表6-1 和 6-2 所示：表 6-1 SW4-110/1250 型断路器计算数据SW4-110/1250 型断路器额定电压 110KVUNS 110KVUN额定电流 413AIMAX 1250AI

63、N额定开断电流 2.40KAI 31.5KAINbr额定关合电流 6.279KAish 80KAINcl热稳定校验2.015.SQK)(2KAt It2.S231.54)(2KA动稳定校验 ish6.279KA 80KAies 33表 6-2 GW5-110/600 型隔离开关计算数据GW5-110/600 型隔离开关额定电压 110KVUNS 110KVUN额定电流 413AIMAX 600AIN额定开断电流 2.40KAI 额定关合电流 ish6.279KA热稳定校验2.015.SQK)(2KAt It2.S231.54)(2KA动稳定校验 ish6.279KA 50KAies 通过以上比

64、较可知： SW4-110/1250 型断路器， GW5-110/600 型隔离开关都满足要求。6.3 35KV 侧电气设备的选择35KV 母线断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较，如下表6-3 和6-4 所示：表 6-3 SW4-35/1250 型断路器计算数据SW4-35/1250 型断路器额定电压 35KVUNS 35KVUN额定电流 1031AIMAX 1250AIN额定开断电流 5.97KAI 16KAINbr短路关合电流 15.22KAish 40KAINcl 34热稳定校验44.55.SQK)(2KAt .SIt22164)(2KA动稳定校验 ish15.22KA 40KAi

65、es表 6-4 GW4-35/1250 型隔离开关计算数据GW4-35/1250 型隔离开关额定电压 35KVUNS 35KVUN额定电流 1031AIMAX 1250AIN额定开断电流 5.97KAI 额定关合电流 15.22KAish热稳定校验44.55.SQK)(2KAt It2.S231.54)(2KA动稳定校验 ish15.22KA 80KAies通过以上比较可知： SW4-35/1250 型断路器， GW4-35/1250 隔离开关都满足要求。2:35KV 侧出线上的断路器与隔离开关：出线上最大持续工作电流：max5060.1723 35 0.8IKA出线上最大短路电流：1000.

66、47830.74633 37IKA出线上最大冲击电流：1.820.74631.90shmpmiKIKA交流分量热效应：22222/2(10)/120.74631.20.668()pftftfQIIItKA S直流分量热效应：2220.74630.050.028()npQI TKA S 35热效应： 20.6680.0280.696()fpnpQQQKA S断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较，如下表6-5 和 6-6 所示:表 6-5 DW635/400 断路器计算数据DW635/400 断路器额定电压 35KVUNS 35KVUN额定电流 172AIMAX 400AIN额定开断电流 0.7463KAI 6.6KAINbr短路关合电流 1.9KAish 19KAINcl热稳定校验0.696.SQK)(2KAt .SIt226.64)(2KA动稳定校验 1.9KAish 19KAies表 6-6 GW435/600 隔离开关计算数据GW435/600 隔离开关额定电压 35KVUNS 35KVUN额定电流 172AIMAX 600AIN额定开断电流 I 0.7463KA额定关合电流