220KV变电站一次部分的毕业设计[论 文]

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1、. 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 题 目： 220kv 降压变电站一次部分设计 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2013 年 5 月 28 日 .摘 要变电站是整个电力系统的中间环节，它担负着集结和分配电能的任务，所以变电站的安全稳定运行对整个电力系统的安全稳定起到至关重要的作用。变电站的设计关系到资源的最佳利用，同时也关系到整个电力系统的最佳运行方式，因此变电站的设计要综合考虑各方面的因素。本文首先根据任务书的要求，通过对负荷资料的分析、安全、经济及可靠性方面考虑，确定了 220kV、110kV、10kV以及站用电

2、的主接线。然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数、容量及型号。同时也确定了站用变压器的容量及型号。其次，对高压断路器、隔离开关、母线、电压互感器、电流互感器等进行了选型和校验。最后，对主变压器和变电站进行了防雷保护设计，从而完成了 220kV 变电站电气一次部分的设计。关键词：关键词：变电站 ， 变压器， 主接线 ， 短路电流计算.ABSTRACTSubstation is the intermediate links the whole power system, it bears the rally and distribution electricity substation t

3、ask, so the safe and stable operation of the power system for the safe and stable play a crucial role in substation, substation design related to the best advantage resources, but also relates to the whole power system, so the best operation mode should be designed comprehensive consideration of the

4、 substation various aspects of the factors. This paper firstly, according to the requirements of commitments by the analysis of load material, safety, economy and reliability into consideration, determine the 220kV, 18kV, 6kV and stood electricity Lord wiring, and then through the load calculation a

5、nd power supply range identified the main transformer sets, capacity and model, also established with the capacity of transformer station, and secondly, and models of high voltage circuit breaker, isolating switch, busbar voltage transformer, current transformer, the selection and check, finally, th

6、e main transformer and the relay protection, substation design, thus finished 220kV substation design of electric is a part.Keyword:Transformer substation, Transformer, The lord connects the line, Short-circuit electric current calculation.目录1 绪论 .1 1.1 课题来源和工程概况 .1 1.2 国内外研究综述.1 1.3 选题目的和意义.1 1.4 毕

7、业设计所做工作.22 电气主接线的设计 .32.1 主接线概述 .32.2 主接线设计原则 .42.3 主接线选择 .43 主变压器的选择 .73.1 主变压器的选择原则 .73.1.1 主变压器台数的选择 .73.1.2 主变压器容量的选择 .73.1.3 主变压器形式的选择.83.1.4 绕组数量和连接形式的选择 .83.2 主变压器选择结果 .84 所用电设计 .104.1 所用变选择 .104.2 所用电接线图 .105 220KV 变电站电气部分短路计算.125.1 短路图 .125.2 10KV 侧短路计算.13 5.3 220KV 侧短路计算.145.4 110KV 侧短路计算.

8、156 导体和电气设备的选择 .176.1 电气设备的选择.176.1.1 电气设备选择的一般原则.176.1.2 电气设备选择的一般条件.176.2 断路器和隔离开关的选择 .196.2.1 220KV 出线、主变侧.206.2.2 主变 110KV 侧 .236.2.3 10KV 限流电抗器、断路器隔离开关的选择.266.3 电流互感器的选择.306.3.1 220KV 侧电流互感器的选择.316.3.2 110KV 侧的电流互感器的选择.326.3.3 10KV 侧电流互感器的选择.336.4 电压互感器的选择 .34.6.4.1 220KV 侧母线电压互感器的选择.356.4.2 11

9、0KV 母线设备电压互感器的选择.366.4.3 10KV 母线设备电压互感器的选择.366.5 导体的选择与校验 .366.5.1 220KV 母线.376.5.2 110KV 母线.376.5.3 10KV 母线的选择.386.5.4 变压器 220KV 侧出线的选择与校验 .396.5.5 变压器 110KV 侧出线的选择与校验 .406.5.6 变压器 10KV 侧电力电缆的选择与校验 .417 防雷接地设计 .427.1 防雷设计 .427.1.1 防雷设计原则 .427.1.2 避雷器的选择 .427.1.3 避雷针的配置 .457.2 接地设计 .457.2.1 接地设计的原则

10、.467.2.2 接地网型式选择及优劣分析 .468 电气总平面布置及配电装置的选择 .478.1 概述 .478.1.1 配电装置特点 .478.1.2 配电装置类型及应用 .478.2 配电装置的确定 .488.3 电气总平面布置 .498.3.1 电气总平面布置的要求.498.3.2 电气总平面布置.49结论.51参考文献.52致谢.53附录 A.54.1 绪论1.1 课题来源和工程概况 能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中

11、占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它具有变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的用途。1.2 国内外研究综述随着改革的不断深入，经济的迅猛发展，各电力部门对变电站的设计要求越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理、占地多、投资大、损耗高、效

12、率低尤其是在一次开关和二次设备选型问题上，基本停留在 50-60 年代的水平上，从发展的观点来看越来越不适应城市和农村的发展要求。国民经济快速发展对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增多，电压等级升高，供电范围增大以及输电容量增大，采用传统的一次二次设备已越来越难满足变电站安全及经济运行，少人值班或无人值班的要求。现在已经大多采用了微机保护。分级保护与常规保护相比增加了人机对话功能，自控功能，通信功能与实时时钟等功能。因此如果通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的科学化

13、、规范化并且还可以做到与其他自动化系统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合管理。1.3 选题目的和意义我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电所是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大，总容量在.百万千瓦以上变电所的建立，促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理

14、的运用、队伍素质的提高，使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。110kv 区域降压变电站是电网建设和电网改造中非常重要的技术环节，所以做好 110kv 变电站设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在 110kv 变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略，所以 110kv 变电所需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声，既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高

15、的要求。 毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。1.4 毕业设计所做工作该设计包括以下内容：首先根据原始资料及负荷要求进行主接线的设计尽可能的力求经济合理，再根据负荷的多少及电压等级进行主变压器的选择，在选择主变压器后应进行短路计算以便进行之后的导体和电气设备的选择，所用电的设计也应根据所用负荷进行确定最后的工作为防雷接地设计及配电装置设计，在进

16、行防雷接地设计时应严格按照相关原则进行选择与校验。.2 电气主接线的设计2.1 主接线概述电气主接线是由电气设备通过线路，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。单母线接线及单母线分段接线。1、单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证

17、电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。2、单母分段接线单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两

18、回馈电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电。两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站 610KV 接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用。3、单母线分段带旁路母线的接线单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这.增加了一台旁路断路器，大大增加了投

19、资。4、双母线接线双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的 610KV 配电装置；3560KV 出线数超过 8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110220KV 出线数为 5 回及以上时。5、双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上

20、。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220550KV 大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。6、双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于

21、接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。2.2 主接线设计原则电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。2.3 主接线选择本变电站属于中间变电站，高压侧 220kV 以交换潮流为主，起系统交换功率.的作用，其中 220kV 出线 3 回，同时降压给当地供电。因此 2

22、20KV 侧有四种接线方式：1、单母线接线方式 2、单母线分段接线方式 3、单母线分段带旁母 4、双母线接线。比较以上四种接线方式，结果如下表：表 2.1 各种接线方式的比较接线方式优点缺点适用范围单母线接线接线简单、设备少，操作方便，经济性好，便于向两端延伸，扩建方便。1、供电可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，造成全网或全厂长期停电。2、调度不方便。适用于 6-220kv 出现回路较少，用户重要性等级较低的配电装置中。单母线分段接线用分段断路器进行分段，提高了灵活性，当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线继续工作，两段母线可看成是两个独立的电源，提高

23、的供电的可靠性。1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电。（2）任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。(1)610kv:出线回路数为 6 回及以上;(3)110220kV:出线回路数为 34回.单母线分段带母线接线带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性。由于装设旁路母线投资大、结线复杂。一般在及以上的电力系统中，为防止线路停电造成重要负荷大面积受影响时可以采用。双母线接线供电可靠性得到提高，调度灵活，扩建方便投资费用增加，配电装置复杂，不宜实现自动化。110-220KV 出线回路为 5 回及

24、以上回。 综合变电站的地位和各接线方式的适用范围，同时结合经济性和扩建性，在 220KV 侧采用双母线接线。110kV 出线 8 回，110kV 要满足省北电东送，电气化铁道牵引和 XC 市区负荷增长，同时给当地供电。此侧负荷重要等级高，因此根据条件选择双母接线方式和双母线带旁路接线方式。.10kV 主要用于提供变电所所用电，出线回路有 12 回。因此选择单母线分段接线方式。由于近年来，系统的发展，电力系统接线的可靠性有了较大的提高，220kv以下电网建设的目标是逐步实现 N-1 或 N-2 的配置，这样有计划地进行配置，这样有计划地进行设备的检修，不会对用户的供电产生影响，不需要通过旁路断路

25、器来代替检修断路器。由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断的出现，如现在广泛使用的 SF6 断路器、真空断路器等运行的可靠性大幅度提高，使旁路母线的使用率也在逐年的下降。并且现今的变电所都有无人值班的设计趋势，旁路母线给无人值班带来不便，故新建工程中基本上不再采用带旁母的接线方式。 综上所述，电气主接线的选择为：220KV 侧采用双母线接线，110KV 采用双母线接线，10KV 侧采用单母线分段接线方式。如下图所示：图 2.1 电气主接线图.3 主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本

26、所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。3.1 主变压器的选择原则1、主变容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期 1020 年的负荷发展。2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的级和级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。3、为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。3.1.1 主变压器台数的选择1、对大城市郊区的一次

27、变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。2、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。3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。3.1.2 主变压器容量的选择1、主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，适当考虑到远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。按其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷 Smax的 60-70选择，对于 35-110KV 变电站取 60，对于 22

28、0-500KV 变电所取 70，但当全部 I、II 类重要负荷超过上述比例时，应按满足全部 I、II 类重要负荷的供电要求选择，即：SN=(0.6-0.7)Smax/(n-1)(MVA)或 SN=S(I+II)/(n-1)(MVA)3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。.3.1.3 主变压器型式的选择选择主变压器，需考虑如下原则：1、当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。2、当发电厂与系统连接的电压为 500KV 时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台 50%容量三相变压器或单相变压器组。对于单机

29、容量为300MW、并直接升到 500KV 的，宜选用三相变压器。3、对于 500KV 变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电。如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。3.1.4 绕组数量和连接形式的选择具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要

30、装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只要有丫和，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国 110KV 及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV 亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV 以下电压，变压器绕组多采用连接。由于 35KV 采用丫连接方式，与 220、110 系统的线电压相位角为 0，这样当变压变比为 220/110/35KV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35KV 系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约 405

31、0 台。3.2 主变压器选择结果此 220KV 中间变电站是 YZ 电厂 2*350MW 机组电力外送的配置工程，未来 5-10 年最大供电负荷 550MW，主变压器建设规模为 2*180MVA。近期准备上一台，电压等级为 220/110/10KV。由于此变电站 110KV 侧接重要负荷，而 10KV 侧仅满足一般的厂用电。因此所选主变压器的容量比为 100/100/50，所选主变压器的型号和各参数如下：.变压器型号为：SFPSZ9-180000/2201、容量：180MVA2、电压比（降压变压器）高压（无励磁调压）：kV%5 . 22220中压：115 低压：10.5 kV3、联结组标号：Y

32、N/yn0/d114、空载损耗：142 kW5、负载损耗：585 kW6、空载电流：0.42%7、短路阻抗：高压-中压：13%； 高压-低压：23%； 中压-低压：8%8、三个绕组的容量比为：100%/100%/50%9、低压绕组在最里面（靠铁心），中压绕组在中间，高压绕组在最外面。10、可以采用：强迫油循环风冷却。因此，该变电站主变选用两台型号为 SFPSZ9-180000/220 的变压器。.4 所用电设计 变电站站用母线采用单母分段接线方式。当有两台站用变采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以限制故障。对于容量不大的变电站，为了节省投资，所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器。4

33、.1 所用变选择1、所用变压器负荷计算原则：a、连续运行及经常短时运行及经常断续运行的设备应予以计算；b、不经常短时及不经常断续运行的设备不予计算；2、所用变压器容量选择 负荷计算采用换算系数法，所用变压器容量 STN（kVA）应满足 STNK1P1+P2+P3 式（4.1）式中 K1-所用动力负荷换算系数，一般取 0.85P1、P2、P3-所用动力、电热、照明负荷之和，kW。经分析，我们把所用电的主要负荷中：主充电机、浮充电机、蓄电池室通风、屋内配电装置通风归为动力负荷，把交流电焊机、检修实验用电、载波、照明负荷和生活用电归为电热及照明负荷。则： )(2 .1232 . 95 . 15 .2

34、2901KWP)(34.356106 .4522789.226 .4525. 5)(2 .1232 . 95 . 15 .2290321KWPPKWP因此：KVASN06.46134.3562 .12385. 0由以上数据查表得选择所用变的型号及相关参数如下表 4.1 所示：表 4.1 所用变的型号及相关参数额定电压(kV)损耗（KW）型号高压低压额定容量（KVA）连接组别空载负载阻抗电压空载电流SCB10-500/10-0.4%5 . 22100.4500Yyn01.164.884%1.2%4.2 所用电接线图 最近几年，变电站都不采用蓄电池作为直流电源，而是广泛的采用晶闸管整流或复式整流装

35、置取得直流电源，因此要求交流所用电源可靠连续，电压稳定。变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶.闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装 1 台站用变压器，从变电站低压母线引进，站用变压器的二次侧为 380/220V 中性点直接接地的三相四线制系统。对于中性变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设2 台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V 站用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。因而本设计两台所用变分别接于 10KV 母线的段和段，互为备用，平时运行当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。因此采用单

36、母线分段的接线方式，接线图如下所示：图 4.1 所用电接线图.5 220KV 变电站电气部分短路计算5.1 等值电路图系统阻抗：220KV 侧电源，归算至本所 220KV 母线侧阻抗为0.0187（Sj=100MVA）,110KV 侧电源容量为 500MVA，归算至本所 110KV 母线侧阻抗为 0.17（Sj=100MVA） ，10KV 侧为无穷大系统，变压器型号为 SFPS7180000/220。SN=180MVA 其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为 13，23，8。简化图如下图所示： 图 5.1 等值电路图9)13238(21%)%(21%1)23813(21%)%(21%14)8

37、2313(21%)%(21%)21()13()32(3)13()32()21(2)32()13()21(1KKKKKKKKKKKKUUUUUUUUUUUU设 SB=100MVA，UB=Uav.05. 01801001009100%006. 01801001001100%078. 018010010014100%3*32*21*1NBKTNBKTNBKTSSUXSSUXSSUX5.2 10KV 侧短路计算f(3)-1 短路时, 示意图如下： 图 5.2 f(3)-1 短路的等值电路图025. 005. 0212103. 006. 02121039. 0078. 02121*3322*1TTTIX

38、XXXXX因此由图可知： 068. 0)003. 017. 0/()039. 00187. 0(X因此：. 71.14068. 011*kXI短路电流的有名值为：KAKAIIIKAUSIBkkBBB9 .805 . 571.145 . 535 .101003*冲击电流： KAish61.469 .8028 . 1短路容量：MVASK26.29840.165 .1035.3 220KV 侧短路计算f(3)-2 短路时，示意图如下图所示。图 5.3 f(3)-2 短路的等值电路图短路电流的标幺值：KAIk88.690187. 010701. 01467. 01*.短路电流的有名值：KAKAIIIK

39、AUSIBkkBBB31.18262. 088.69262. 032301003*冲击电流：KAish61.4631.1828 . 1短路容量MVASK9 .732531.1823135.4 110KV 侧短路计算 f(3)-3 短路时 图 5.4 f(3)-3 短路的等值电路图短路电流标幺值：KAIk87.1217. 010207. 01463. 01*短路电流有名值：.KAKAIIIKAUSIBkkBBB43. 65 . 087.125 . 031151003*冲击电流： KAish40.1643. 628 . 1短路容量：MVASK65.326640.161153将上述三种短路情况总结于

40、下表：表 5.1 短路计算成果表短路点基准电压短路电流冲击电流短路容量 S(K)(KA)(KA)(MVA)10kv 侧10.580.9206.3298.26220kv 侧23118.3146.617325.9110kv 侧1156.4316.403266.65.6 导体和电气设备的选择 正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的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确是一致的。电气设备要可靠地

41、工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。6.1 电气设备的选择6.1.1 电气设备选择的一般原则：1、按正常条件选择导体和电器2、按短路情况进行动，热稳定性校验（熔断器不用校验热稳定性） 。 应力求技术先进与经济合理。3、选择导体时应尽量减少品种。4、扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致。5、选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。6.1.2 电气设备选择的一般条件：1、按正常工作条件选择：导体和电器的正常工作条件是指额定电压、额定电流和自然环境条件三个

42、方面。1）额定电压选择： 在选择设备时一般按照导体和电器的额定电压 UN不低于安装地点电网额 定电压 UNS的条件选择，即：UNUNs 式（6.1） 2）额定电流选择： 在规定的周围介质极限温度下，导体和电器的额定电流 IN应不小于流过设备的最大持续电流 IWmax，即： INImax 式（6.2）.由于发电机、调相机和变压器在电压降低 5%时出力保持不变，故其相应回路的最大持续工作电流 IWMax =1.05IN(IN为电机的额定电流)；母联断路器和母线分段断路器回路的最大持续工作电流，一般取该母线上最大一台发电机或一组变压器的；母线分断器回路的最大持续工作电流，按母线上事故切除最大一台发电

43、机时，这台发电机额定电流的 50%-80%计算；馈电线回路的最大持续工作电流，除考虑线路正常负荷电流外，还应包括线路损耗和事故转移过来的负荷。3）按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当温度、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等条件超过一般电器使用条件时，应向制造部门提出要求或采取相应的措施。例如，当地海拔高度超过制造部门规定之值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减小，是空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在 10003500m 范围内，若海拔比厂家规定值每升高100m，则最大工作电压要下降 1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电气

44、设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于 110KV 以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔 2000m 以下使用。当周围环境温度和导体（或电器）额定环境温度不等时，其长期允许电流可按下式修正：yI YyyyyKIII式中 K修正系数；导体或电气设备正常发热允许最高温度，当y导体用螺栓连接时，=70。y我国目前生产的电气设备的额定环境温度=40。如周围环境高于 40（但不大于 60）时，其允许电流一般可按每增高 1，额定电流减少 1.8%进行修正；当环境温度低于 40时，环境温度每降低 1，额定电流可增加 0.5%，但其最大负荷不得超过额定电流的 20%。我国生产的裸导体的额定环境温度为 2

45、5，当装置地点环境温度在-550范围内变化时，导体允许通过的电流可按上式修正。此外，当海拔高度上升时，日照强度相应增加，故屋外载流导体如计及日照影响时，应按海拔和温度综合修正系数对载流量进行修正。2、按短路情况校验 1）短路热稳定校验短路电流通过时，导体和电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值，.既满足热稳定的条件为： 或 ktQQ kkkttIQtI22式中 短路电流产生的热效应；kQ短路时导体和电器设备允许的热效应；tQ时间 t 内允许通过的短时热稳定电流（或短时耐受电流） 。tI2）电动力稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件是： 或

46、shesiishesII式中 、短路冲击电流幅值及其有效值；shishI 、允许通过稳定电流的幅值和有效值。esiesI下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：a、用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。b、采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定；电缆印有足的强度，亦可不校动稳定。c、装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。6.2 断路器和隔离开关的选择断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在 10KV-220KV 的电网一般选用少油断路器

47、，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用 SF6断路器。 断路器选择的具体技术条件如下： 额定电压选择：UNUNs 式（6.3） 额定电流选择： INImax 式（6.4） 额定短路开断电流： INbrI 式（6.5） 额定短路关合电流： iNcl ish 式（6.6）动稳定：. 式（6.7）shesii热稳定： 式（6.8）ktQQ 6.2.1 220KV 出线、主变侧1、主变断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流 max1.05 180000496.01( )3220AI具体选择过程如下：1）额定电压选择：UNUNs=220KV2）额定电流选择：INImax=496.01A 3）额

48、定短路开断电流选择：INbrI=18.31KA4）额定短路关合电流选择：INcrish=46.61KA选择 LW7220，其 LW7220 技术参数如下表：表 6.1 LW7220/1600 技术参数表型号额定电压（kv）最高工作电压（kv）额定电流（A）额定短路开断电流（kA）额定关合电流（kA）动稳定电流（kA）4s 热稳定电流（kA）合闸时间（s）分闸时间（s）LW7-2202202521600205555210.30.4 具体校验如下：e、.热稳定校验：It2t Qk=It2t=2124=1764（KA）2StQ 取继电保护动作时间 tb=1.5s，短路器的固有分闸时间为 0.04 电

49、弧持续时间取 0.06S，则热稳定时间为：tk =1.5+0.04+0.06=1.6S 由于短路时间 tk1s，所以短路电流热效应不考虑非周期分量的发热。短路电流热效应为： )(4 .5366 . 131.1822SKAQk 所以 Qk ，满足热稳校验。tQf、动稳定校验：=55kA=46.61KA 满足校验要求esishi具体参数如表 6.2 所示：.由表可知，所选断路器满足要求。 2、出线断路器的选择与校验AI73.78220318000061max由上表可知 LW7-220/1600 同样满足出线断路器的选择。表 6.2 LW7220/1600 具体参数表对照计算数据LW7-220/12

50、00UNs 220KVUN 220KVImax 496.01AIN 1600AI 18.31KAINbr 20KAish 46.61KAINcl 55KAQK 536.4（KA）2sIt2t2124=1764（KA）2sish 46.61KAies 55KA其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。具体参数如表 6.3 所示：表 6.3 LW7-220/160 具体参数表对照计算数据LW7-220/1600UNs 220KVUN 220KVImax 78.73AIN 1600AI 18.31KAINbr 20KAish 46.61KAINcl 55KAQK 536.4 （KA）2sIt2t2124=1

51、764（KA）2sish 46.61KAies 55KA 3、母联断路器的选择和校验过程如下： kAax39.4722203180000Im 由上表可知 SW7-220/1600 同样满足出线断路器的选择。其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。具体参数如表 6.4 所示： 4、主变侧隔离开关的选择及校验过程如下：1）额定电压选择：UNUNs=220KV.2）额定电流选择：INImax=496.01A由以上数据可知 GW6-220D（W）/2000 符合要求，其技术参数如表 6.5 所示。表 6.4 LW7-220/1600 具体参数表对照计算数据LW7-220/1200UNs 220KVUN 22

52、0KVImax 472.39AIN 1600AI 17.85KAINbr 20KAish 46.61KAINcl 55KA QK 536.4 （KA）2s It2t2124=1764（KA）2sish 46.61KAies 55KA 表 6.5 GW6220D（W）/2000 技术参数表型号额定电压(KV)最高电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)3s 热稳定电流（有效值）(KA)GW6220D（W）22025220000100403）热稳定校验：It2t Qk=It2t=4024=6400（KA）2StQ所以， Qk 满足热稳校验。tQ4）动稳定校验：ies=100KAish=46.6

53、1kA 满足校验要求。具体参数如下表 6.6 所示。 表 6.6 GW6-220D（W）/2000 具体参数表计算数据GW6-220D（W）/2000UNs 220KVUN 220KVImax 496.01AIN 2000AQK 536.4（KA）2SIt2t 4024=6400（KA）2Sish 46.61KAies 100KA由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。.5)、出线侧隔离开关的选择及校验过程如下： AI73.78220318000061max 由上表可知 GW6220D/2000 同样满足出线隔离开关的选择。其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。具体参数如表 6.7 所示。由表 6.

54、8 可知，所选隔离开关各项均满足要求。220KV 母联隔离开关的选择和校验：kAax39.4722203180000Im上述 GW6220D（W）/2000 隔离开关满足要求，其动、热稳定性的校验与主变侧相同。表 6.7 GW6-220D/2000 具体参数表计算数据GW6-220D/2000UNs 220KVUN 220KVImax 78.73AIN 1000AQK 536.4（KA）2SIt2t 4024=6400（KA）2Sish 46.61KAies 100KA表 6.8 GW6-220D/2000 具体参数表计算数据GW6-220D/2000UNs 220KVUN 220KVImax

55、 472.39AIN 2000AQK 509.796（KA）2SIt2t 4024=6400（KA）2Sish 46.61KAies 100KA6.2.2 主变 110KV 侧1、主变断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流max1.05 180000992.02( )3 110AI具体选择及校验过程如下：1）额定电压选择：UNUNs=110KV2）额定电流选择：INImax=992.02A3）开断电流选择：INbrI=6.43KA.初选 SW6110/2000 技术数据如下表 6.9 所示：4）热稳定校验：It2tQk=It2t=4024=6400（KA）2StQ灭弧时间取 0.06S

56、，热稳定计算时间：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S,取继电保护动作时间 tb=1.5s，短路器的固有分闸时间为 0.06 电弧持续时间取 0.06S，则热稳定时间为：tk =1.5+0.06+0.06=1.62S,由于短路时间 tk1s，所以短路电流热效应不考虑非周期分量的发热。短路电流热效应为：)(98.6662. 143. 622SKAQk所以， Qk满足热稳校验。tQ表 6.9 LW6110/2000 技术数据型号额定电压（kV）最高工作电压（KV）额定电流（A）额定短路开断电流（KA）额定关合电流（KA）动稳定电流（KA）4s 热稳定电流(kA)合闸时间(s)分闸时间（s）

57、LW6-110/2000110126200040100100400.30.065）动稳定校验：Ids=100kAIsh=16.40KA 满足校验要求。具体参数如表 6.10 所示。表 6.10 LW6110/2000 具体参数表计算数据LW6-110/2000UNs 110KVUN 110KVImax 992.02AIN 2000AI 6.43KAINbr 40KAIsh 16.40KAINcl 100KAQK 66.98（KA）2SIt2t 4024=6400 （KA）2SIsh 16.40KAIes 100KA 由表可知，所选断路器满足要求。2、出线断路器选择和校验：Vax37.90115

58、3180000101Im选择 LW6110/2000 即可。具体参数如表 6.11 所示。表 6.11 LW6110/2000 具体参数表对照.计算数据LW6-110/2000UNs 110KVUN 110KVImax 90.37AIN 2000AI 6.43KAINbr 40KAIsh 16.40KAINcl 100KAQK 66.98（KA）2SIt2t 4024=6400 （KA）2SIsh 16.40KAIes 100KA 由表 6.11 可知，所选断路器满足要求。 3、110KV 主变隔离开关的选择及校验过程如下：1）额定电压选择：UNUNs=110KV2）额定电流选择：INImax

59、=992.02A3）极限通过电流选择：iesish=16.40KA选择 GW4126/2500100 其技术数据如下表 6.12 所示。表 6.12 GW4126/2500100 技术数据 4）热稳定校验：Qr=It2t=4024=6400（KA）2s所以， Qk满足热稳校验tQ 5）动稳定校验：ies=100kAish=16.40kA 满足校验要求 具体参数如下表 6.13 所示。表 6.13 GW4126/2500100 具体参数对照计算数据GW4-126/2500100UNs 110KVUN 126KVImax 992.02AIN 2500AQK 1814.79（KA）2SIt2t =4

60、024=6400（KA）2Sish 16.40KAies 100KA 由表 6.13 可知，所选隔离开关各项均满足要求。 4、110KV 侧出线隔离开关的选择和校验：Vax37.901153180000101Im型号为 GW4126/2500100 的隔离开关满足要求，其动、热稳定性与型号额定电压（kV）额定电流（A）动稳定电流（kA）4s 热稳定电流（kA）热稳定时间（s）GW4126/25001262500100404.110kV 主变侧的一致，故省略。具体参数如表 6.14 所示：表 6.14GW4126/2500100 具体参数对照计算数据GW4-126/100080UNs 110KV

61、UN 126KVImax 90.37AIN 2500AQK 1814.79（KA）2SIt2t 4024=6400（KA）2Sish 16.40KAies 100KA 110KV 母联断路器及隔离开关的最大工作条件与主变中 110KV 侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用 SW6-126/2500 型少油断路器和 GW6-126/2500 型隔离开关。6.2.3 10KV 限流电抗器、断路器隔离开关的选择10KV 侧的 I/=84.6KV,选择不到合适的电气设备，故需要装设限流电抗器1、限流电抗器的选择1）按额定电压选择： 10NNSUUKV2）按额定电流选择：KAIIgN928. 65

62、 .1031807 . 0max假设将电抗器后的短路电流限制到 I=25KA3）初选型号根据以上条件初选 XKK104000电抗器标么值：X*= BII”其中：KA1005.53 10.5BI 4）选择电抗值.电源至电抗器前的系统标么值：065. 0025. 0)03. 017. 0/()039. 00187. 0(1*X%8 .11100005500105004000)065. 0255 . 5(%100)(%1*/NBBNBLUIUIXIIX根据额定电压、额定电流、电抗值故可选用型号为 NKSL-10-3150-12 的电抗器。表 6.15 NKSL10315012 技术数据型号额定电压K

63、V额定电流A电抗率动稳定电流峰值 KA热稳定电流（A/S）NKSL-10-315010315012%64.5154800当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，为计算短路电流，先计算电抗标么值为*5500 10000%0.120.1574000 10500dnLLndI UXXI U222. 0157. 0065. 0*1*LXXX加入电抗器后的短路电流: 5 . 4222. 011*/XI换算到有名值后得： AUSIIBB77.245 .1031005 . 43/5）校验动、热稳定性如下：三相短路冲击电流为： Ish=2.55 24.77KA=63.16KA则 INcr=64.56

64、3.16KA,满足动稳定性。 已知出线断路器 QF 拟采用 ZN12-10I-IV，则继电保护动作时间 tb=1.5s，全分闸时间 toff=0.07s,则短路计算时间 tk=1.5+0.07+0.06s=1.63s,因为 tk1s,，故不计非周期分量发热。电抗器后短路时短路电流的热效应为：.QK=I/2tk=24.77 24.77 1.63(kA2)S=1000.1(kA2)S=154.8 154.8=23963.04(kA2)StQtIt2则 QK1s，故不计非周期分量发热。 加入电抗器后短路时短路电流的热效应为： QK=I/2tk=24.77 24.77 1.63(kA2)S=1000.

65、1(kA2)S因此 QK QkIt2t=4022=3200（KA）2s所以，It2t Qk= 1000.1（KA）2s，满足热稳校验。 5）动稳定校验：ies=100kAish=63.16kA 满足校验要求。 具体参数如下表 6.20 所示。表 6.20 GN2-10/2000-100 具体参数计算数据GN2-10/2000-100UNs 10KVUN 10KVImax 1414.4AIN 5000AQK 1000.1 （KA）2SIt2t 4022=3200（KA）2Sish 63.16KAies 100KA由表 6.20 可知，所选隔离开关各项均满足要求。10KV 母联断路器及隔离开关的最

66、大工作条件与变低 10KV 侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用 ZN12-10I-IV 型少油断路器和 GN2-10/2000-100 型隔离开关。6.3 电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件：种类和形式的选择：应根据安装地点和安装方式选择其型式，选用母线型电流互感器时应注意校核窗口尺寸，当一次电流较小（在 400A 以下）时，宜优先采用一次绕组多匝式，以提高准确度，当采用弱电控制系统或配电装置距离控制室较远时，为能减小电缆截面，提高带二次负荷能力及准确级，二次额定电力经尽量采用 1A，而强电系统用 5A。 故二次额定电流都选择 5A。 一次回路电压： UgUN 式（6.9）一次回路电流： I1N Imax。1）热稳定校验：经电抗器限流后，短路电流产生的热效应：Qk=1000.1(kA)2S查发电厂电气部分表可得：61097C则：2266min20003261097101 .1000mmmmCQSk满足热稳定要求。2）动稳定校验：相间距: a=0.25m 冲击电流: Ish=63.16KA母线对垂直于作用力方向轴的截面系数 W22233.13336/12586/m