220KV降压变电所电气一次部分初步设计毕业论文

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1、电气专业核心课综合课程设计报告 题 目：220KV降压变电所电气一次部分初步设计 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 电气工程 1004 20 13年 6月 16 日至20 13年 7 月 5 日华中科技大学武昌分校制目 录课程设计任务书31 电气主接线设计61.1 主接线设计要求61.2 主接线基本接线方式71.3 主接线的接线方案确定122 主变压器选择162.1 主变压器的选择原则162.2 主变压器台数的选择162.3 主变压器容量的选择173 短路电流计算203.1 概述203.2 短路电流计算目的203.3 短路电流计算基本假设203.4 各元件电抗标么值计算213.4.1

2、 各电气元件标幺值的计算213.4.2 线路标幺电抗总图及化简图213.5 系统最大运行方式下短路电流计算233.5.1最大最小运行方式的含义233.5.2 220KV侧短路计算233.5.3 110KV侧短路计算253.5.4 10KV侧短路计算274 主要电气设备选择304.1 概述304.1.1 按正常工作条件选电气设备304.1.2 按短路状态进行校验314.2 高压断路器的选择324.2.1 220KV侧断路器的选择334.2.1 110KV侧断路器的选择344.2.2 10KV侧断路器的选择354.3 隔离开关的选择364.3.1 220KV侧隔离开关的选择374.3.1 110K

3、V侧隔离开关的选择384.3.2 10KV侧隔离开关的选择3944 母线的选择404.4.1 220KV侧母线的选择414.4.1 110KV侧母线的选择424.4.2 10KV侧母线的选择434.5 互感器的选择494.5.1 电流互感器选择依据504.5.2 电流互感器的选择514.5.3电压互感器的选择依据544.5.4电压互感器选择555 防雷及接地体设计575.1 概述575.2防雷保护的设计575.3 接地装置的设计585.4 主变压器中性点间隙保护585.5 变电所防雷设计596. 设计总结60参考文献61附 录1 主要设备选择汇总表62成绩评定表63课程设计任务书一、设计（调查

4、报告/论文）题目220KV降压变电所电气一次部分初步设计二、设计（调查报告/论文）主要内容本设计只作电气部分的初步设计，不作施工设计。主要设计内容：确定电气主结线；确定电气布置原则；短路电流计算，主导体和电气设备的选择，继电保护配置方案；确定防雷和接地保护方案，所用电。 三、原始资料1、待建变电所基本资料 (1)设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂、化纤厂供电，在变电所附近还有10KV地区负荷。(2)本变电所的电压等级为22011010kV，220kV是电源侧电压，110kV和10kV是二次负荷侧电压。(3)待设计的变电所，220kV线路5回，其中2回与系统、2回与电厂相连、备用一回；110

5、kV送出4回线路，备用一回；10kV送出12回线路；该变电所的所址，地势平坦，交通方便。2、110kV和10kV用户负荷统计资料 110kV和10kV用户负荷统计资料见下表。最大负荷利用小时数Tmax5500h，同时率取0.9，线路损耗取6。 表一 110KV用户负荷统计资料用户名称最大负荷(kW)cos 回路数线路全长（KM)重要负荷百分数 ()炼钢厂 42000 0.95 250 65化纤厂 32000 0.9 280 70表二 10KV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷 (kW)cos回路数重要负荷百分数 ()1矿机厂 1800095 2622机械厂 1900095 23汽车厂 170

6、0095 24电机厂 2000095 25炼油厂 2200095 26饲料厂 800095 23、待设计变电所与电力系统的连接情况 待设计变电所与电力系统的连接情况如图所示。可用参数：2 系统至本变电所220kV母线的标么电抗(Sd=1OOMVA)为； 最高气温40、最低气温-20，主导风向冬季为西北风，夏季为东南风，最大风速25mS、海拔600m，最大冻土层厚0.6m，地震级为6度。四、要求的设计（调查/论文）成果(1)选择本变电所主变的台数、容量和类型。 (2)设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个较佳方案。 (3)进行必要的短路电流计算。 (4)选择和

7、校验典型的电气设备。 (5)设计和校验母线系统。(6)进行继电保护的设计。 (7)进行防雷保护规划设计。（8）绘制变电所电气主接线图。五、进程安排内容时间下达课程设计任务书。讲解课程设计的任务与要求、进度安排、指导时间、注意事项、提供参考资料。学生到实验室熟悉实验室平台。1天搜集资料、方案论证、初步设计。3天系统设计、绘制系统接线图及进行计算。7天方案优化、总结完善、整理资料、撰写课程设计报告3天答辩、课程设计总结。1天共计15天（3周） 51 电气主接线设计1.1 主接线设计要求电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相

8、接线图。主接线代表了变电站高电压、大电流的电器部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最终方案。电气主接线设计的基本要求，概况地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。(1) 可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面:断路器检修时，不宜影响对系统供电。

9、线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部I类及全部或大部分II类用户的供电。尽量避免变电站全部停电的可能性。大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。(2) 灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面:操作的方便性：电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出差错。调度的方便性：可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。

10、扩建的方便性：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。(3) 经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。投资省：主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。占地面积小：主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。电能损失少：在变电站中，电能损耗主要来自于变压器，应经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。1.2 主接线的基本接线方式 主接线的基本接

11、线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电站。有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。(1) 单母线接线图1.1单母线接线 如图1.1 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

12、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。单母接线适用于：110220KV配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV配电装置的出线回路数不超过3回，610KV配电装置的出线回路数不超过5回。故220KV可采用单母接线。(2) 单母分段接线图1.2 单母线分段接线如图1.2所示单母

13、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。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时须向两个方向均衡扩建。单母分段适用于：110220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置的出线为6回及以上。故110KV和10KV可采用单母分段接线。(3) 单母线分段带旁路母线的接线图1.3 单母线分段带旁路母线如图1.

14、3 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，大大增加了投资。适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。故110KV可采用单母线分段带旁路接线，因出线为4回，可采用旁路断路器兼做分段断路器的接线。220KV也可采用此接线。(4) 双母线接线图1.4双母线接线 如图1.4 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

15、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。故10KV出线带电抗器可采用双母线接线,110KV、220KV也可以采用双母线接线。(5) 双母线分段接线图1.5双母线分段接线如图1.5 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。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

16、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图1.6双母线带旁路母线如图1.6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。(7) 桥

17、型接线图1.7 桥型接线如图1.7 当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线:内桥接线：图1.7左图 适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线：图1.7右图 适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线虽然有使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是可靠性较差。故220KV的系统可以采用外桥接线，因一般都有穿越功率。(8) 角形接线图1.8角形接线如图1.8 多角形接线的各断路器互相连接而成闭合

18、的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用35角形为宜。优点是：投资省，占地面积少，接线成闭合环形，可靠性灵活性较高。缺点是：任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性，不易于扩建等。适用于：回路数较少且能一次建成、不需要再扩建的110KV及以上的配电装置中。故110KV和220KV可采用角形接线。(9) 单元接线图1.9扩大单元接线如图1.9 变压器-线路单元接线最简单、设备最少，不需高压配电装置，但线路故障或检修时，变压器停运，变压器故障或检修时，线路停运。适用于只有一台变压器和一回线路时，故不采用。1.3 主接线的方案确定结合原始

19、资料所提供的数据，和权衡上面各种接线方式的优缺点，将各电压等级使用的主接线方式列出：(1) 220KV线路5回进线（2回和系统，2回和电厂，一回备用），且为降压变电所，有穿越功率，考虑到220KV线路的重要性，为保证其运行的稳定性，适用的接线方式只有双母线接线。单母线和角形接线可靠性不合理！(2) 110KV有4回出线（备用1回），适用的接线形式为单母分段接线、单母分段带旁路接线（因进线数不足5回，装设旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、角形接线。(3) 10KV有12回出线，带电抗器限制短路电流，适用的接线形式为双母接线和双母线分段接线,单母线分段。据此，拟定下面3种主接线方案：方案I如

20、图1.10，220KV采用双母线接线，110KV采用双母线接线，10KV采用单母线分段接线。图1.10 220KV/110KV双母,10KV单母分段方案II如图1.11 220KV采用双母线接线，110KV单母线带旁路母线线接线，10KV采用单母线分段接线。图1.11 220KV双母,110KV双母分段,10KV单母分段方案III如图1.12 220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线。图1.12 220KV/10KV双母，110KV 双母分段， 3种方案均采用三相三绕组变压器，对3种方案进行技术比较如下表：表1-1 主接线方案比较表 项目方案 可靠性

21、灵活性经济性和实用性方案I:220KV采用双母线接线，110KV采用双母线接线，10KV采用单母线分段接线。1.220KV 110kv 接线简单，设备本身故障率少；操作简单2.故障时，能尽快恢复供电。1.220KV 运行方式相对简单，灵活性一般；2.基本上能保证母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部I类及全部或大部分II类用户的供电1.10Kv端12条回路不会彼此影响，能减小母线故障或检修时的停电范围！2.该接线方式整体操作较简单，投资性价比高！方案II：220KV采用双母线接线，110KV单母线带旁路母线线接线，10KV采用单母线分段接线。1. 可靠性较高

22、；特别是110kv电压等级2. 220KV 10KV 端基本可以保证期正常运行1.各电压级接线方式灵活性有所提高；2.220KV和110KV 电压级接线易于扩建和实现自动化，方便变压器的切换。1，投资相对较大，投资性价比相对比较小,2，类用户实用性较大方案III：220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线。1,110KV和10KV接线可靠性较高，故障时停电范围小。2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。1.220KV接线不易扩建；2.110KV,10KV侧易于扩建实现自动化。1，前期投资比较大，操作计较复杂但

23、是系统相对最好！2，实用于对电力要求特别高的区域 通过对3种主接线可靠性，灵活性的综合考虑，辨证统一，现确定第I方案为设计初选可靠方案方案I特点：220KV 110KV采用双母线接线形式，调度灵活方便，而任一母线故障时，可通过另一母线供电。但。10KV采用单母线分段接线，由于双母线故障机率较小，故不考虑，单母线相对而言的性价比最好，对稳定性影响和方案相差不大！综观以上3种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料选择方案I为最优方案，满足可靠性、灵活性和经济性的要求。 2 主变压器选择2.1 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10

24、20 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。2.2 主变压器台数的选择 （1） 对大城市郊区的一次变电所，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

25、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。2.3 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。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。（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。这

26、是任务设计书给的110kV和10kV用户负荷统计资料 110kV和10kV用户负荷统计资料见下表。最大负荷利用小时数Tmax5500h，同时率取0.9，线路损耗取6。 表2.1 110KV用户负荷统计资料用户名称最大负荷(kW)cos 回路数线路全长（KM)重要负荷百分数 ()炼钢厂 42000 0.95 250 65化纤厂 32000 0.9 280 70表2.2 10KV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷 (kW)cos回路数重要负荷百分数 ()1矿机厂 1800095 2622机械厂 1900095 23汽车厂 1700095 24电机厂 2000095 25炼油厂 2200095 2

27、6饲料厂 800095 2变压器的最大负荷按下式确定： 式中负荷同时系数,本次设计中取0.9 按负荷等级统计的综合用电负荷对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定： 根据负荷及发展的要求，考虑负荷同时系数为0.9，线损率为6%，所以：变压器的额定容量：故选择变压器的型号为SFPZ763000/220双绕组有载调压变压器。参数见表2.3表2.3 型变压器参数如下额定容量(KVA)63000容量分配100:100:50电压组合及分接头范围高压2208x1.25%中压121低压10.5连接组编号YN,a0,d11空载损耗(KW)53负载损耗（KW）210空载电流（%）0.8阻抗电压（%

28、）高-中8-10高-低28-34中-低18-24注：上表信息来自电力工程专业设计指南第二版之继电保护分册P161由表所知： =根据教材电气工程基础p144面计算方法由此可计算出各绕组的等值电抗如下： 归算到220KV侧得：选取基准值,化为标幺值为：3 短路电流计算3.1 概述电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短

29、路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.2 短路电流计算目的短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节。其计算目的是： （1） 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方法或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 （2） 在选择电气设备时，为了保证

30、设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。 （3） 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对低的安全距离。 （4） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5） 接地装置的设计，也需要短路电流。3.3 短路电流计算基本假设 （1） 正常工作时，三相系统对称运行。 （2） 所有电源的电动势相位角相同。 （3） 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。 （4） 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。 （5） 元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，不及

31、负荷的影响。（6） 系统短路时是金属性短路。3.4 各元件电抗标么值计算3.4.1各电气元件的电抗标幺值计算选取,，计算如下：1、发电机G-1，G-2，G-3，G-4电抗参数：2、变压器T-1, T-2, T-3, T-4电抗参数:3、线路L-1， L-2， L-3， L-4，电抗参数：3.4.2线路标幺电抗的总图及化简由以上的计算可以得到系统的总接线图如下图3.1所示：图3.1 系统等值网络图 上图中2,3,4,5,合并在和6串联得到新阻抗15；由于两个变压器是一样的所以可以进行等效7,9等效成新的16，8和10等效为17,11和12等效为18，新的等值网络图如3.23.2系统等值网络图化简

32、图3.5系统最大运行方式下短路电流计算3.5.1最大、最小运行方式的含义:通过保护装置（断路器）的短路电流为最大时的系统的运行方式为最大运行方式，此时的短路电流可作为高压开关设备的选择依据；当通过保护装置的短路电流为最小时的系统运行方式为最小运行方式，此时的短路电流为最小，可作为检验继电保护设备灵敏度及保护整定的主要依据。（二）最大运行方式的确定:由系统等值网络图可以看出，当系统中全部电源均投入使用时，为系统的最大运行方式。制定等值网络图如下（图3.3）所示图3.3各条母线等值网络电抗化简图（三）最大运行方式下的短路电流计算由于本设计之涉及电气一次部分，所以不考虑最小运行方式下的短路电流。图3

33、.3所示，分别选取变压器高、中、低三侧为三个短路点、，所计算电流将作为选择断路器、隔离开关以及互感器等设备的依据及检验母线的依据。、3.5.2 220KV母线短路计算 （1）220kv母线短路电路等效图如图3.4图3.4 220KV 母线短路图(2)f1点短路的等效化简电路见图图3.5图3.5 220KV 母线短路化简图(3)有上图可以算得各等值发电机对短路点的转移电抗分别为： 等值发电机G 系统S (4) 求电源的计算电抗 (5) 查计算曲线数字表，求短路电流周期分量的标幺值，电厂查汽轮机计算曲线查的结果为: (6) 计算短路电流有名值，归算到至短路点电压等级的各值电源的额定电流和基准值电流

34、分别为： (7) 电流对应的有名值和短路点总电流为： (8) 冲击电流：由于短路点出现在电厂的变压器高压侧故冲击系数，因此短路点的冲击电流为： (9)短路容量为： (MVA)3.5.3 110KV母线短路计算 （1）110kv母线短路电路等效图如图3.6图3.6 110KV 母线短路等效图 图3.6中的16,17号阻抗进行串联合并为19 (2)f2点短路的等效化简电路见图图3.7 图3.7 110 KV母线短路等效化简图图3.7中是所以不计算他们之间转换后的值！(3)有上图可以算得各等值发电机对短路点的转移电抗分别为： 等值发电机G 系统S (5) 求电源的计算电抗 (6) 查计算曲线数字表，

35、求短路电流周期分量的标幺值，电厂查汽轮机计算曲线查的结果为: (7) 计算短路电流有名值，归算到至短路点电压等级的各值电源的额定电流和基准值电流分别为： (8) 电流对应的有名值和短路点总电流为： (9) 冲击电流：由于短路点出现在电厂的变压器高压侧故冲击系数，因此短路点的冲击电流为： (9)短路容量为： (MVA)3.5.4 10KV母线短路计算 （1）10kv母线短路电路等效图如图3.8图3.8 10KV母线短路电路等效图 图3.8中的16,18号阻抗进行串联合并为22 (2)f3点短路的等效化简电路见图图3.9 图3.9 10KV 母线短路电路化简图图3.9中是所以不计算他们之间转换后的

36、值！(3)有上图可以算得各等值发电机对短路点的转移电抗分别为： 等值发电机G 系统S (6) 求电源的计算电抗 （7） 当计算电抗时可以近似认为短路周期电流幅值不随时间改变而改变，电流的标幺值为转移电抗的倒数，故： (8) 计算短路电流有名值，归算到至短路点电压等级的各值电源的额定电流和基准值电流分别为： (9) 电流对应的有名值和短路点总电流为： (10) 冲击电流：由于短路点出现在电厂的变压器高压侧故冲击系数，因此短路点的冲击电流为： (9)短路容量为： (MVA)有以上的计算我们可以得到各个短路点的额定电流，冲击电流，短路功率相关数据如下表2.4： 表2.4 各母线短路计算结果短路点的编

37、 号基准电压(kV）基准电流(kA）额定电流（kA）短路电流有名值短路电流冲击值 短路功率SK（MVA）公式电厂系统小计2300.250.251.0712.11013.18833.5665253.571150.50.50.4825.4935.97515.2081190.10110.55.55.50.95710.97211.92730.4052375.624 变电所电气设备的选择在各级电压等级的变电所中，使用着各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、调相机等，这些设备的任务时保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须考虑电力系统在正常运行和故障

38、状态下的工作情况。所谓电气设备选择，则是根据各种电气设备在系统中所处的地位和完成的任务来确定它的型式和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当地留有裕度，力求在经济上进行节约。4.1 电气设备选择的一般原则尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不同，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按照正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。4.1.1 按正常工作条件选择电气设备1. 额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压和负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电

39、压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.11.15倍，而电气设备所在的电网运行电压波动，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即2. 额定电流电气设备的额定电流是指在额定温度下，电气设备的长期允许电流。通常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，即由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的应为发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍；若变压器可能过负荷运行时，应按过负荷确定(1.32倍变压器额定电流)。按交流高压电器的长期工作时的发

40、热的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环境温度高于+40而低于+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额定电流的20%。4.1.2 按短路状态进行校验当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急剧升高，这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。1. 短路热稳定效验短路

41、电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为 式中 -短路电流的热效应；-设备给定的ts内允许的热稳定电流有效值。2. 电动力稳定效验电动力稳定效验是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为 式中 -短路冲击电流的幅值； -设备允许通过的动稳定电流的幅值。3. 短路电流计算的条件为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性、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，作验算用的短路电流应按下列条件确定。 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（工程建成后510年）；其接线应采取可能发生最大短路

42、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。 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，则应按最严重的情况验算。 计算短路点。选择通过电器设备的短路电流为最大的那些点为短路点。先考虑分别在电气设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备内部的短路电流，而非流到短路点的总电流。4.2 高压断路器的选择 高压断路器是电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用，当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。（1）型式。除满足各项技术

43、条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般635KV选用真空断路器，35500kV选用SF6断路器。（2）额定电压的选择为。（3）额定电流的选择为（4）额定开断电流的检验为式中 -断路器实际开断时间ts的短路电流周期分量。实际开断时间tK，为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之后。（5）热稳定校验应满足（6）动稳定校验应满足高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的功能是：正常运行倒换运行方式，把设备和线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一

44、种设备，其最大特点就是能断开电器中负荷电流和短路电流。高压断路器的选择除了应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般635KV选用真空断路器，35500KV选用断路器。4.2.1 220kV侧断路器的选择（1） 额定电压选择： （2） 额定电流选择： 为最大负荷之和：220KV母线的最大持续工作电流为：所以=490（A）（3） 按开断电流选择： = 13.188（kA） 即13.188（kA）（4） 动稳定电流按大于短路冲击电流选择： = 33.566（kA） 即33.566（kA）根据以上数据可以初步选择LW6220型SF6断路器其参数如下：额定电压220kV，最

45、高工作电压245kV，额定电流3150A，额定开断电流40kA，短路关合电流55kA，动稳定电流峰值55kA，4S热稳定电流40kA，固有分闸时间0.042S，合闸时间0.2S，全开断时间0.075S。（5） 校验热稳定（用等值时间法），取后备保护为5S，则：= 0.075 + 5 = 5.07（S） 因为>1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间曲线，查得= 4.3S=（5.075）+ 4.3 = 4.37（S）（kA2S）（热效应Qd）（kA2S）（允许最大热效应）即>满足要求；(kA)<40(kA)满足要求。（6） 检验动稳定： = 33.566(kA)< 55

46、(kA) 满足要求故选择户外LW6220型SF6断路器能满足要求，数据如下表4.1：表4.1 户外LW6220型SF6断路器数据 设备项目LW6220产品数据计算数据252kV253kV3150A244.8A55kA33.566kA40kA13.737kA55kA33.566KA5400kA2.S760.045kA2.S4.2.2 110kV侧断路器的选择考虑到两台主变压器及它们之间存在一定的交换功率可得：（1） 额定电压： = 1.15×110 = 126.5（kV）；（2） 额定电流： ；（3） 按开断电流选择：= 5.975（kA） ；（4） 短路关合电流：iegish 即15

47、.208（kA）根据以上数据可以初步选择SFW110/2000型少油断路器，其参数为：最高工作电压126kV，额定电流2000A，额定开断电流31.5kA，短路开断电流80kA，动稳定电流峰值31.5kA，4S热稳定电流0.6kA，固有分闸时间0.035S，合闸时间0.2S，全开断时间0.06S；（5） 检验热稳定取后备保护为5S= 0.06 + 5 = 5.06（S） 因为>1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间表，查得= 4.3S=（5.065）+ 4.3 = 4.36（S）（kA2S）（kA2S）即>满足要求。由以上计算表明选择SFW110/2000路器能满足要求，数据如

48、下表4.2:表4.2 SFW110110/2000少油断路器数据设备项目SFW110/2000产品数据计算数据126kV126.5kV2000A429A31.5kA5.975kA80kA15.208kA3969kA2.S155.65kA2.S4.2.3 10kV侧断路器的选择由于10kV侧装设了电抗器，则可以选择10kV户内真空断路器（1） 额定电压： （2） 额定电流： （3） 按开断电流选择： = 11.972（kA） （4） 按短路开断电流选择： = 2.55×11.972 =30.53（kA） 即：30.53(KA)（5） 按短路容量选择：S = = ×10.5&#

49、215;11.972= 217.72（MVA）即：选择断路器的短路容量应大于217.72MVA。根据以上数据可以初步选择户内ZMD1112/250040A型真空断路器，其参数如下：额定电压10kV，额定电流2500A，额定开断电流40kA，额定断流容量727MVA，极限通过电流峰值80kA，2S热稳定电流31.5kA，固有分闸时间0.06S。（6） 校验热稳定，取后备保护为1S= 0.06 + 1 = 1.06（S） 因>1，故不计非周期分量，查周期分量等值时间曲线得= 0.8S <40（kA2S）（kA2S） 满足要求（7） 检验动稳定： = 23.08<80 满足要求。故

50、选择户内ZMD1112/250040A型真空断路器能满足要求，数据见下表4.3：表4.3 户内ZMD11-12/2500-40A型真空断路器数据 设备项目ZMD1112/250040A产品数据计算数据10kV10kV2500A663A31.5kA10.972kA80kA30.405kA1984.5kA2.S616.313kA2.S> 727MVA217.72MVA4.3 隔离开关的选择隔离开关：配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。送电：首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔

51、离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。隔离开关的配置：（1） 断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；（2） 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；（3） 接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设12组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；（4） 按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；（5） 当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防

52、止雷电产生的过电压，也可以装设。4.3.1 220kV侧隔离开关的选择（1） 额定电压选择： （2） 额定电流选择： 为最大负荷之和：220KV母线的最大持续工作电流为：所以=244.8（A）根据以上数据，可以初步选择户外GW4220/2000型隔离开关，其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压252kV，额定电流2000A，动稳定电流40kA，热稳定电流4S为32kA，并带按地刀闸。 校验热稳定： = 0.07 + 5 = 5.07（S）跟断路器一样： = 4.37S= 13.1882×4.37 = 760.045（kA2.S）= 322×4 = 4096（kA2.S

53、）满足要求 校验动稳定：icjidw icj = 33.566（kA） idw = 40kA） 即： 满足要求由上述计算表明，选择GW4220/2000型隔离开关能满足要求，由计算可列出GW4220DW型隔离开关数据见下表4.4： 表4.4 GW4220/2000型隔离开关数据 设备项目 GW4220/2000产品数据计算数据252kV253kV2000A244.8A4096kA2.S760.45kA2.S40kA33.566kA4.3.2 110kV侧隔离开关的选择（1） 额定电压： = 1.15×110 = 126.5（kV）；（2） 额定电流： 根据以上计算数据可以初步选择户外

54、GW5110G/1250型隔离开关，其参数如下：额定电压110kV，最高工作电压126kV，额定电流1250A，动稳定电流80kA，4S热稳定电流有效值31.5kA。 检验热稳定：与110kV侧断路器相同 = 4.36S= 5.9752×4.36 =155.655（kA2.S）31.52×43969（kA2S）即：满足要求 检验动稳定：= 15.208（kA） = 80（kA）即： 满足要求由于上述计算选择GW5110G/1250型户外隔离开关能满足要求，数据如下表表4.5：表4.5 GW5110G/1250型户外隔离开关数据 设备项目GW5110G/1250产品数据计算数

55、据126kV125kV1250A429A3969kA2.S155.65kA2.S80kA15.208kA4.3.3 10kV侧隔离开关的选择（1） 额定电压： （2） 额定电流： 由上述计算数据可以初步选择GN22Q型隔离开关，其参数如下：额定电压10kV，额定电流2000A，动稳态电流40KA，5S热稳态电流36kA。 校验热稳定电流，同10kV断路器一样，= 0.8（S）= 11.9722×0.8 = 114.66（kA2.S） = 362×5 = 6480（kA2.S） 即：满足要求。 校验动稳定电流： = 30.405（kA） = 40（kA）即：满足要求故选择型户内隔离开关能满足要求，数据见下表4.6：表4.6 GN22Q型户内隔离开关数据 设备项目GN22Q产品数据计算数据10kV10kV2000A663A6480kA2.S144.66kA2.S40kA30.405kA4.4 母线型号选择及校验根据矩形、槽形和管形母线的使用范围、母线的截面形状，应该保证集肤效应系数尽可能低、散热良好、机械强度高、安装简便和连接方便以及变电所的周围环境和实际情况母线的选择。4.4.1 220KV母线的选择