500KV变电站电气一次部分初步设计2

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1、前前 言言我们组的设计题目是 500KV 变电所电气一次部分初步设计。此课题是由指导老师根据某地区 500kv 变电所的相关参数来设计选题的。我们设计小组根据设计任务书中所提供的变电所的原始资料，对 500kv 变电所电气一次部分进行初步设计。在整个制作毕业设计的过程中可以达到培养我们综合运用所学基础课、技术基础和专业课，分析和解决实际问题的独立工作能力；巩固、深化和扩大我们在学校所学的基本理论、基本知识和基本技能；使我们受到综合实际工程设计能力的综合训练；让我们亲身参与社会生产和学校科研工作的建设，为现代化建设做出贡献；以及培养学生的培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风

2、的目的。在此次的设计过程中我们主要查阅的资料有：电力工程电气设计手册新版发电厂电气部分电力系统分析超高电压技术等毕业设计（论文） 2目目 录录摘摘 要要.5毕业设计任务书毕业设计任务书.6第一章第一章主变压器的容量、台数及型式的选择主变压器的容量、台数及型式的选择.7第二节第二节 主变压器型式的选择主变压器型式的选择.8第三节第三节 主变压器电压调整方式和冷却方式的选择主变压器电压调整方式和冷却方式的选择.11第二章第二章 电气主接线的选择电气主接线的选择.14第一节第一节 主接线的设计原理主接线的设计原理.14第一章第一章 短路电流的计算短路电流的计算.24第一节第一节 短路计算的目的、规定

3、和步骤短路计算的目的、规定和步骤.25第二节第二节 高压电器设备选择的一般规定高压电器设备选择的一般规定.27第三节第三节 短路电流计算短路电流计算.31第二章第二章 电气设备的选择电气设备的选择.33第一节第一节 高压断路器的选择计算高压断路器的选择计算.33第二节第二节 高压隔离开关的选择高压隔离开关的选择.43设备参数列表设备参数列表.61型号型号.61ODFPSZ-250000/500 .61相数相数.61单相单相.61频率频率.6150HZ.61冷却方式冷却方式.61ODAF(强油导向风冷强油导向风冷).61额定容量额定容量(KVA).61250000/250000/60000 .6

4、1联结组标号联结组标号.61IAOIO .61额定电压额定电压(KV).61(525/)/(230/)/36.61额定电流额定电流(A).61毕业设计（论文） 3824.8/1882.7/1666.7 .61空载电流空载电流.610.11%.61负载损耗负载损耗.61高高/中压侧中压侧 .61327.6KW .61高高/低压侧低压侧 .6175.8KW .61中中/低压侧低压侧 .6173.4KW .61空载损耗空载损耗.6185.1KW .61短路阻抗短路阻抗.61运行方式运行方式.61以以 250000KVA 为基础（为基础（%）.61最高电压分接最高电压分接.61额定电压分接额定电压分接

5、.61最低电压分接最低电压分接.61高高/中压侧中压侧 .6113.2.6112.6.6113.6.61高高/低压侧低压侧 .6144.4.61中中/低压侧低压侧 .6129.5.6129.5.6130.1.61油号油号.6125#变压器油变压器油.61油重（吨）油重（吨）.6159.9.61毕业设计（论文） 4器身重器身重(吨吨).61120.0.61上节油箱重上节油箱重(吨吨).6114.5.61充氮运输重（吨）充氮运输重（吨）.61142.0.61总重总重(吨吨).61219.0.61制造厂家制造厂家.61保定变压器厂保定变压器厂.61投运时间投运时间.622000 年年 10 月月.6

6、2备注备注.62本产品共安装风冷却器本产品共安装风冷却器 3 组组,总功率为总功率为 31.6KW,其中一组备用。其中一组备用。 .62主变编号主变编号.63#1 主变主变.63相数相数.63三相（由三台单相变压器组成，另有一台备用相）三相（由三台单相变压器组成，另有一台备用相）.63频率频率.6350HZ.63冷却方式冷却方式.63ODFA（强油导向风冷）（强油导向风冷）.63接线组别接线组别.63O-Y0 自耦自耦/Y0/-12-11 .63额定容量额定容量(KVA).63750000/750000/180000 .63断路器的配置和技术规范 .63致致 谢谢.71参考文献参考文献.72主

7、接线图主接线图.73毕业设计（论文） 5摘摘 要要 本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并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500kV，220kV，35kV 以及站用电的主接线，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，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对断路器，隔离开关和接地刀闸，母线，电抗器.绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了 500kV 电气一次部分的设计。关

8、键词关键词：变电站 变压器 接线AbstractAbstract 毕业设计（论文） 6In this paper, on the basis of the mandate given by the system and the load line and all the parameters, load analysis of trends. Load growth from the establishment of the need to clarify, and then through the proposed substation on the broad direction and

9、the Chuxian to consider and, through the load data analysis, security, economic and reliability considerations, identified 500 kV, 220kV, 35kV And the main electricity station wiring, and then through the load calculation and determine the scope of the main electricity transformer Number, capacity a

10、nd models, but also identify the station transformer capacity and models, finally, in accordance with maximum sustained work of current and short-circuit the calculation The results of the circuit breakers, switches and isolation grounding switch, bus and Reactor. Insulator casing and through walls,

11、 voltage transformers, current transformers for the selection, thus completing the 500 kV electrical a part of the design. KeyKey words:words: transformer substation wiring毕业设计（论文） 7毕业设计任务书毕业设计任务书一、一、 设计题目设计题目某 500KV 变电所一次初步设计二、二、 设计原始资料设计原始资料1.系统待设计待设计 500KV 变电站变电站1.所址情况变电所位于市郊区、稻田、丘陵，所址地质工程情况良好。五月

12、份测得土壤电阻率 R=100/M，历年最高气温 38.5 度，最低气温-5 度，历年平均气温 19 度，年雷暴日 60 个。1.负荷情况（1）、500KV 功率 3 回。（2）、220KV 近期 9 回，远期 2 回，近期线路负荷 2#、3#各为80MVA,4#、5#各为 70MVA，7#、8#、9#各为 60MVA，10#、11#各为 75MVA， COSA=0.9。其中 1#和 6#为远期线路。对侧均有电源，其中 5 回朝西，4 回出线朝南引出。（3）、35KV 无出线，提供站用变，并要求有无功调整装置。三、三、 设计基础：设计基础：（1）、台数、容量及型式的选择。（2）、电气主接线的选择

13、。（3）、所用变的选择。（4）、短路电流计算及主要设备的选择。（5）、配电装置的选择。四、四、 设计成果：设计成果：1.计算说明书 1 份1.设计说明书 1 份1.图纸：电气主接线图五、五、 参考资料：参考资料：1.电力工程电气设计手册新版（一）1.发电厂电气部分1.电力系统分析1.超高电压技术1.其它毕业设计（论文） 8第一章第一章 主变压器的容量、台数及型式的选择主变压器的容量、台数及型式的选择第一节 变压器容量的确定 1主变压器容量的确定 主变压器容量一般按变电所建成后 5 到 10 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10 到 20 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规

14、划相结合。 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及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；对于一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。 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。2、主变压器台数的确定（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）对于规划只装设两台主变压器

15、的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 12 级设计，以便负荷发展时更换变压器容量。结论：根据任务选址，变电所位于市郊区、稻田、丘陵，所址地质工程情况良好，故 500KV 的变电站采用两台主变压器。近期一台，远期一台。毕业设计（论文） 9第二节 主变压器型式的选择1. 主变压器相数的选择 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。特别是大型变压器，尤其需要考察其运输可能性，保证运输尺寸不超过隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力。 选择主变压器的相数，需考虑的原则：对于 500KV 变电所，除需考虑运输条

16、件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台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，造成全所停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成全所停电。为此，要经过技术经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。2. 备用相设置原则对 500KV 变电所单相变压器组，应考虑一台变压器故障或停电检修时，对供电及系统工频过电压的影响，经技术经济论证后确定是否装设备用项。对于容量、阻抗、电压等技术参数相同的两台或多台主变压器，首先应考虑共用一台备用相。备用相是否需要采用隔离开关和切换母线与工作相相连接，可根据备用相在替代工作相投

17、入过程中，是否允许较长时间停电和变电所的布置条件等工程具毕业设计（论文） 10体情况确定。结论：根据以上情况，500KV 的变电所均应选择用三相变压器（由三台单相变压器组成，另有一台备用相）。3. 绕组数量和连接方式的选择变电所主变压器绕组的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的容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。 结论：联络变压器一般应选用三绕组变压器，其低压侧绕组可接高压厂用起动/备用变压器或无功补偿装置。4. 绕组的连接方式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

18、系统采用的绕组连接方式有 Y 和，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。结论：500KV 电压变压器绕组采用 Y 连接.5. 自耦变压器的选用对于三绕组变压器，有自耦式、普通式和分裂式三种，它们的特点如下：自耦变压器：与普通三绕组变压器相比，在相同容量下，自耦变压器绕组只有三绕组的（1-1/KA）倍，因此材料省，造价低，铜耗和铁耗也相应减少，效率提高。但其在用作降压变压器时，又在联合运行方式下，由于这种运行方式比较复杂，操作较困难，而且在毕业设计（论文） 11加大公共绕组的容量来满足负荷的要求时，比较容易引起过负荷。在者，在电压波动较大时，其调压性能较低。分裂变压器：分裂绕组变压器一

19、般使用在扩大单元接线中。或使用在有大过渡功率的变电所中，而本次所设计的变电所属于枢纽变电所，没有传输功率过渡，尽管其有很多优点，但在此不宜使用。普通变压器：普通式三绕组变压器可以有很多种运行方式，灵活可靠，三个绕组的容量可以相等，也可以不等。只要一个绕组的负荷等于其他两个绕组的负荷的相量和，只要不超过各自的额定容量。接线组别:O-Y0 自耦/Y0/-12-11。 第三节 主变压器电压调整方式和冷却方式的选择1. 调压方式 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比来实现的。切换方式有两种，不带电切换，称为无激励调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负载切换，称有载调

20、压，范围达 30%。2. 设置有载调压的原则如下：对于 500kv 的降压变压器，仅在电网电压可能 有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。但电压系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串连变压器毕业设计（论文） 123. 调压绕组的位置选择自耦变压器有载调压方式，有公共绕组中性点侧调压，串连绕组末端调压及中压侧线端调压。中性点侧调压适用于容量较小、电压较高变比较大的自耦变压器中压侧线端调压方式：将有载分接开关直接接于中压侧出线端部的中压侧线端的调压方式，其最大优点是在高压侧电压保持不变，中压侧电压变化时，可以按电压身高与降低相应的增加或减少匝数，保持每匝电势不变

21、，从而保证自耦变压器铁芯磁通密度为一恒定数值，消除了过激磁现象，使第三绕组电压不至发生波动。如果高压侧电压变化时，变压器的激磁状态虽然也会发生变化，影响到低压侧的数值，但这种变化远较中性点调压方式为小，并不会大于电压变动范围因此，中压侧线端调压适用于中压侧电压变化较大的情况。如果自耦变压器主要是将高压侧电能向中压侧传输时，由于低压侧负荷较小，高压侧电压变化时所受影响不大，亦可采用这种调压方式。串连绕组末端调压方式使用于大容量自耦变压器、而且高压侧电压变化较大的情况。结论：由于本电所中压侧电压变化较大故采用中压侧线端有载调压方式。4. 冷却方式的选择冷却方式一般有：自然风冷、强迫油循环风冷、水冷

22、、强迫油毕业设计（论文） 13循环导向风冷。近年来随着变压器制造技术的发展，在大容量变压器中采用了强迫油循环导向风冷的冷却方式。它是用潜油泵将冷油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油道中，冷却效率更高。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。 结论：在此采用强迫油循环导向风冷的方式。5. 主变压器的最终确定。单台变压器参数型号ODFPSZ-250000/500相数单相频率50Hz冷却方式ODAF(强油导向风冷)额定容量(kVA)250000/250000/60000联结组标号IaOIO额定电压(kV)(525/)/(230/)/36额定电流(A)824.8/18

23、82.7/1666.7空载电流0.11%高/中压侧327.6kW高/低压侧75.8kW负载损耗中/低压侧6. 73.4kW空载损耗85.1kW毕业设计（论文） 14以 250000kVA 为基础（%） 运行方式最高电压分接额定电压分接最低电压分接高/中压侧13.212.613.6高/低压侧44.4短路阻抗中/低压侧29.529.530.1油号25#变压器油油重（吨）59.9器身重(吨)120.0上节油箱重(吨)14.5充氮运输重（吨）142.0总重(吨)219.0制造厂家保定变压器厂三相主变压器组参数主变编号#1 主变相数三相（由三台单相变压器组成,另有一台备用相）频率50Hz冷却方式ODFA

24、（强油导向风冷）接线组别O-Y0 自耦/Y0/-12-11毕业设计（论文） 15额定容量(kVA)750000/750000/180000第二章第二章 电气主接线的选择电气主接线的选择第一节 主接线的设计原理一、主接线的设计原则1. 主接线的设计依据主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计规程SDJ279 规定：变电所的主接线应根

25、据变电所在电力系统中的地位，回路数、设备特点及符合性质等条件确定，并且满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据：2. 变电所在电力系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为 330500KV。我们要讨论的就毕业设计（论文） 16是 500KV 的变电所。3. 变电所的分期和最终建设规模变电所根据 5-10 年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台（组）主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器

26、。4. 负荷大小和重要性1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。3)对于三级负荷一般只需一个电源供电。5. 系统备用容量大小装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应保证该所 70%的全部负荷，在计及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。6. 系统专业对电气主接线提供的具体资料(1)出线的电压等级、回路数、出线方向、每回路输送容量和导线截面等。(2)主变压器的台数、容量和型式；变压器各

27、侧的额定电压阻抗，调压范围及各种运行方式下通过变压器的功率潮流。各级电压母线的电压波动值和谐波含量值。(3)变压器中性点接地方式及接地点的选择。毕业设计（论文） 17(4)系统内通过电压数值及限制内过电压措施。第二节 主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。1. 可靠性1)主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。2)主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。3)要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用。4)断路器检修时，不宜影响对系统的供电。5)断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的

28、回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。6)尽量避免变电所全部停运的可能性。2. 灵活性1)调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及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，进行安全检修而不致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渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组，变压器或线路而不相互干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。毕业设计（论文） 183. 经济性1)主接线应力求简单，以节省断路器、隔

29、离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。2)要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。3)如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV 及以下终端或分支变电所可采用简易电器。4)主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量、要避免因两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。三、大机主超高压主接线可靠性的特殊要求。1. 对于 500kv 变电所任何短路

30、器检修，不影响对系统的连续供电。除母连及分段断路器外，任何一台断路器检修期间，又发生另一台断路器故障或拒动，以及母线故障不宜切除三回以上的回路。2. 主接线方案的设计500KV 主接线设计：主要考虑 500KV 功率穿越 3 回,我国330500KV 超高压配电装置采用的接线有双母线三分段（或四分毕业设计（论文） 19段）带旁路母线（或带旁路隔离开关）接线，一台半断路器接线，变压器-母线接线和 35 角形接线。双母线三分段（或四分段）带旁路母线（或带旁路隔离开关）接线3. 故障停电范围当一段母线故障或连接在母线上的进出线断路器故障时，停电范围不超过整个母线的三分之一或四分之一；当一段母线合并分

31、段或母连断路器拒动时，停电范围不超过整个母线的三分之二或二分之一。4. 分段原则 500KV 双母线接线带旁路母线按下列原则分段: 为保证供电可靠性，每段母线接 23 个回路。1)过渡接线最终采用双母线分段带旁路母线接线时，当进出线为三回，采用双母线带旁路母线作过渡接线 ，设母联兼旁路断路器一台 一台半断路器优点：（1）可靠性高 发生故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电，在事故与检修相重合情况下，停电回路不会多于两回。（2）运行调度灵活 正常时，两组母线和全部断路器都投入工作，从而形成多环形供电运行调度灵活。毕业设计（论文） 20（3）检修方便缺点：使用设备多，投资大，二次控

32、制接线和继电保护配置都比较复杂。适用范围：大型发电厂和变电所超高压配电装置。2)变压器-母线连接(1)接线特点：a) 出线采用双短路器，以保证高度可靠性。但当线路较多时，出线也可采用一台半断路器。b) 选用质量可靠的主变压器，直接将主变压器经隔离开关连接到母线上，以节省断路器。c) 变压器故障时，连接于母线上的断路器跳开，但不影响其它回路供电。变压器隔离开关断开后，母线即可恢复供电。(2)适用范围a) 长距离大容量输电线路、系统稳定性问题较突出、要求线路有高度可靠性时。b) 主变压器的质量、故障率甚低时。3)35 角形接线优点：(1)投资省，平均每回路只需装设一台断路器(2)没有汇流母线。在接

33、线的任一段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件对系统运行影响较小。(3)可靠性、灵活性较高。毕业设计（论文） 21(4)隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作的可能性。(5)占地面积小。 缺点：(1)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。因此，断路器数量不能多，即进出线回路数要受到限制。(2)每一出线回路都要连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。(3)对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开、停机须由发电机出口断路器承担，由此需增设发电机出口断路器，并增加了变压器空载损耗。 适用范围：适用于最终进

34、出线为 35 回的 110KV 及以上配电装置。不宜用于有在扩建可能的发电厂变电所中。结论：经过以上论证，500KV 侧采用一台半断路器接线。220KV 主接线设计：主要考虑、220KV 近期 9 回，远期 2 回，近期线路负荷为 100MW，COSA=0.9。对侧均有电源，其中 5 回朝西，4回出线朝南引出。1）双母线接线：双母线接线就是将工作线、电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组（一次/二次）母线上，且两组母线都是工作线，而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行。与单母线相比，它的优点是供电可靠性大，可以轮流检修母线而不毕业设计（论文） 22使供电中断，当一组母线故障时，只

35、要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅速恢复供电，另外还具有调度、扩建、检修方便的优点；其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，且不宜实现自动化；尤其当母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。2）采用双母线带旁路接线：双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上，增设旁路母线。其特点是具有双母线接线的优点，当线路（主变压器）断路器检修时，仍有继续供电，但旁路的倒换操作比较复杂，增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化，投资费用较大，一

36、般为了节省断路器及设备间隔，当出线达到5个回路以上时，才增设专用的旁路断路器，出线少于5个回路时，则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式。7双母线分段带旁路接线：双母线分段带旁路接线就是在双母线带旁路接线的基础上，在母线上增设分段断路器，它具有双母线带旁路的优点，但投资费用较大，占用设备间隔较多，一般采用此种接线的原则为：1) 当设备连接的进出线总数为1216回时，在一组母线上设置分段断路器；2) 当设备连接的进出线总数为17回及以上时，在两组母线上设置分毕业设计（论文） 23段断器。35Kv 主接线设计：主要考虑为提供站用变，并要求有无功调整装置。1) 采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备

37、少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）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段的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的 35-63KV 配电装置的出线回路数不超过 3 回。2) 采用单母线分段接线优点：(1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。(2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：(1）当一段母线或母线隔离开关故或检

38、修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。(2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。毕业设计（论文） 24(3）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：35-63KV 配电装置的出线回路数为 4-8 回时。结论：经过以上论证，35KV 侧决定采用单母线接线方式。总结：500KV 侧采用一台半断路器接线方式,220KV 侧采用双母线分段接线方式,35KV 侧采用单母线接线方式。 第第 二二 篇篇 短短 路路 电电 流流 计计 算算 说说 明明 书书毕业设计（论文） 25 第一章第一章 短路电流的计算短路电流的计算第一节 短路计算的目的、规定和步骤一、短路电流计算的目的变电所短路电流计算的目

39、的的主要有以下几个方面：1、 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施。2、 在选择电气设备时，为了保证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，这需要进行全面毕业设计（论文） 26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地安全距离。4、 在选择继电保护方式和进行整定计算是地，需以各种短路时的短路电流为依据。5、 接地装置的设计，也需用短路电流。二、短路电流计算的一般规定1、计算的基本假设（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。（2）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（3）应考

40、虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定 Ich和最大合电流有效值 Ich时才予以考虑。（4）所有电源的电动势相位角相同。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。3、计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4、短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路的三相短路情况更严重时，则应按严重情况进行校验。5、短路计算点在正常接线方式时，通过电气设备的短

41、路电流为最大的地点，称为短路计算点。三、计算步骤毕业设计（论文） 27在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。其计算步骤如下：1、选择计算短路点。2、画出等值网络图（次暂态网络）（1）首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容，各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗 Xd。（2）选取基准容量 Sb和基准电压 Vb，基准电压一般选用各级的平均电压。（3）将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。（4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。1、化简等值网络图，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。2、求出计

42、算电抗 Xis3、由运算曲线查出各电源供给的短路电流，周期分量标幺值（口算曲线只做列 Xis=3.5）4、计算无穷大容量(或 Xis3)的电源供给的短路电流周期分量。5、计算短路电流周期分量有名值和短路容量。6、计算短路电流冲击值。7、计算异步电动机供给的短路电流。8、给制短路电流计算结果表。四、并联电容器对短路电流的影响。由于本变电所无功补偿装置采用并联电容的措施，大容量的并联电容器装置对其附近的短路影响较大。短路点越远，影响将迅速减弱。但在以下情况下，可以不考虑并联电容器对短路的影响。1、 短路点在出线电抗器后。2、 短路点在主变高压侧。3、 不对称短路4、 在静补装置中，计算 t 秒周期

43、分量有效值，当 M0.7 或者：采用 5-6%串联电抗器，Qc/Sd5%采用 12-13%串联电抗器，Qc/Sd10%毕业设计（论文） 28Qc并联电容器总容量Sd并联电容器安装点的短路容量M归算到短路点的系统电抗与电容器装置中的串联电抗之比值。5、采取阻尼措施后，使得电容器的衰减时间常数 TcSd, Idwich满足动稳定要求。热稳定校验取后备保护动作时间 tb=4S，500-SFM-50B 断路器全开断时间tkd=0.06S，因此得计算时间 tjs=tb+tkd=4.06S因 tjs1s,故不计非周期分量影响，”=I”/I=1。查阅短路电毕业设计（论文） 38流周期分量发热等值时间曲线，得

44、：tz=3.4S.等值时间 tdz= tz+0.05”=3.4+0.051=3.45S短路电流热效应 Qd= I2 tdz=1.9823.45=13.52 (KA2S)设备允许热效应 Qr=It2t=5024=10000(KA2S)因此，Qd Qr 满足热稳定要求。列出选择结果表如下：500-SFM-50B设备项目产品数据计算数据Umax=Ugmax500KV500KVInIgmax3150A910.4AIkdId40KA7.65KAidwich125KA5.049KAQrQd10000KA2S13.52二、220KV 侧断路器1、参数选择：额定电压Ugmax=2201.15=252KV,故

45、Umax252KVUnw=110KV, 故 Un220KV毕业设计（论文） 39(2) 额定电流主变压器 110KV 侧出口处最大持续工作电流为： Igmax=1.05Sn/1.73 Un=1.05750000(1.73252)=1806A因此，220KV 侧断路器额定电流 In1806A开断电流 Ikd公式 IkdIdId=Id2”=0.139KA,考虑到重合闸情况，所以Ikd0.139/0.751.235KA因此，220KV 侧断路器的开断电流 Ikd1.235KA.2、型式选择选用户外防污型 SF6 断路器，型号为 LW10B-252W,其技术参数如下： 断路器型式六氟化硫断路器型号LW

46、10B-252W额定电压（kV）252额定电流（A）3150SF6 气体重量（kg）27额定 SF6 气压（Mpa）20时0.6雷电冲击耐压（kV）1050额定操作冲击耐压（kV）额定短路开断电流（kA）50毕业设计（论文） 40总重量(kg)5400额定操作顺序O-0.3s-CO-180s-CO机构型式液压机构分闸操作电压直流 110V合闸操作电压直流 110V电动机电源交流 380V加热器电源交流 220V重量（kg）900预充氮压力（Mpa）15时15.0额定操作压力26.0油泵启动压力25.0油泵停止压力26.0生产厂家平顶山高压开关厂3、动稳定校验因 Sd=1272.26MVA, 故

47、 SkdSd ich=0.3544KA, 故 Idwich满足动稳定要求4、热稳定校验取后备保护动作时间 tb=3S，tkd=0.06S.得：计算时间 tjs=tb+tkd=3+0.06=3.06S毕业设计（论文） 41因 tjs1s,故不计非周期分量影响，”=I”/I=1。查阅短路电流周期分量发热等值时间曲线，得：tz=2.5S.等值时间 tdz= tz+0.05”=2.5+0.05=2.55S短路电流热效应 Qd= I2 tdz=1.9822.55=9.99 (KA2S)设备允许热效应 Qr=It2t=5023=7500(KA2S)因此，Qd Qr 满足热稳定要求。列出选择结果表如下：LW

48、10B-252W设备项目产品数据计算数据Umax=Ugmax252KV252KVInIgmax31501806AIkdId40KA1.235KAidwich50KA0.139KAQrQd7500KA2S84.02KA2S四 35KV 侧断路器数选择（1）额定电压 Ug*max=1.15*35=40.25KV,故 Ug*max40.25KV Unw=35KV, 故 Un35KV(2)额定电流 变压器 35KV 侧出口处最大工作电流：Igmax=1.05Sn/1.73 Un=1.05750000(1.7335)= 13005.78A 因此 35KV 侧断路器的额定电流 In13005.78毕业设计

49、（论文） 42(3)开断电流 Ikd 由于主变 10KV 出口处串联两台电抗器后，短路电流周期分量被限制到 Id3/ =0.337KA,按技术规范：Ikd Id0.337KA (4) 关合电流 igh 短路电流冲击值 ich=0.3346KA 按技术规范 ighich0.3346KA型式选择 35KV 断路器主要用于开合无功补偿电力电容 器，而电容性电弧的特点要求一种灭弧能力强，开合迅速的断路器，真空断路器在开合电容性电流方面具有灭弧能力强，重燃概率小的优点。 选用户内式 3API-FG-72.5 型真空断路器，其技术参数如下：断路器型式六氟化硫断路器型号3API-FG-72.5额定电压（kV

50、）72.5额定雷电冲击耐压（kV）325额定工频耐压（kV）140额定频率（Hz）50额定电压（A）3150毕业设计（论文） 43额定短路开断电流（kA）40额定短路持续时间（S）4额定失步开断电流（A）12.5首相开断系数1.5额定线路充电开断电流（A）50额定操作顺序O-0.3s-CO-3min-CO20时 SF6 额定压力表压（Mpa）6.0SF6 重量（kg）7.3重量（包括 SF6）kg1440机构型式弹簧机构控制电压直流 110V电动机电压交流 220V加热器电压交流 220V温度范围-20+50生产厂家杭州西门子动稳定校验 因 Ich=0.3346KA, 故 idwich 满足动

51、稳定要求。热稳定校验取后备保护时间 tb=1S，tkd=0.06S.得：计算时间 tjs=tb+tkd=1.06S毕业设计（论文） 44因 tjs1s,故不计非周期分量影响，”=I”/I=1。查阅短路电流周期分量发热等值时间曲线，得：tDz=0.85S.短路电流热效应 Qd= I2 tdz=8.720.85=64.3(KA2S)设备允许热效应 Qr=It2t=1624=1024(KA2S)因此，QdIgmax3150A275.6AIkdId16KA8.7KAighich40KA22.2KAQrQd1024KA2S64.3KA2Sidwich40KA22.2第二节 高压隔离开关的选择（1）为了维

52、护和操作上的方便，220KV、110KV、10KV 三个电压等级的隔离开关，分别选用相同类型，并以主变器出口处隔离开关为选择对象。500KV 侧隔离开关毕业设计（论文） 45参数选择额定电压 Ug*max=1.15*500=525KV，故 Umax525KV Unw=500KV 故 Un=500KV(2)额定电流 Ig*max=914A因此，500KV 侧隔离开关的额定电流 In914A型式选择选用户外型 GW12-500DW 型隔离开关，其技术参数如下：型号GW12-500DW3S 热稳电流50kA额定电压500kV额定电流2500A1675kV对地1300kV额定雷电冲击耐受电压2080k

53、V额定操作冲击耐受电压断口间1485kV单极重量2900kg生产厂家沈阳高压开关厂电动操动机构型号CJ2-XG 重量100kg毕业设计（论文） 46电动机电压 交流 380V控制电压交流 220V3 秒热稳定电流 50KA 带有接地刀闸。动稳定校验因 ich=12.95KV,故 idwich 满足动稳定要求。热稳定校验隔离开关与断路器的工作条件相同，即：tdz=3.45 秒短路电流热效应 Qd= I2 tdz=13.922*3.45=668.5 KA2S设备允许的热效应 Qr=It2t=502*3=7500 KA2S因此 QdIgmax 3150A914AInIg*max2500KA7.65K

54、Aidwich80KA1.98KAQrQd7500KA2S668.5KA2S220KV 侧隔离开关参数选择毕业设计（论文） 47额定电压 Ug*max=1.15*2200=253KV,故 Umax253KV Unw=220KV 故 Uw 220KV(2) 额定电流 Ig*max=1806A因此，220KV 侧隔离开关的额定电流 In 1806A关于接地刀：为保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设组接地刀闸或接地器，及以上的断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧，宜配置接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关。安装单柱隔离开关时，一般在主母线侧需配以单独的接地器。对及以上隔离开

55、关的接地刀闸，应根据安装处型号GW16-220DW3S 热稳电流50kA额定电压220kV额定电流2500A毕业设计（论文） 48的短路电流进行动热稳定校验。接地闸刀允许通过的热稳定电流，不一定与主闸刀的额定热稳定电流相同。校验时应向制造部门查询接地闸刀的允许数值型式选择220kV 隔离开关（不带接地刀闸）型号GW16-220W3S 热稳电流50kA额定电压220kV额定电流2500A额定雷电冲击耐受电压1056kV重量600*3kg生产厂家平顶山高压开关厂电动操动机构型号CJ7A G1重量110kg额定雷电冲击耐受电压1056kV重量600*3kg生产厂家平顶山高压开关厂电动操动机构型号CJ

56、7A G1重量110kg电动机电压 交流380V控制电压交流 220V接地刀闸操动机构CJ7A G6重量110kg毕业设计（论文） 49电动机电压 交流 380V控制电压交流220V11.1.2.2.220kV 隔离开关（带接地刀闸）11.1.2.3.220kV 隔离开关型号GW17-220DW3S 热稳电流50kA额定电压220kV额定电流2500A额定雷电冲击耐受电压1056kV重量1000*3kg生产厂家平顶山高压开关厂电动操动机构型号CJ7A G1重量110kg电动机电压 交流 380V控制电压交流 220V接地刀闸操动机构CJ7A G6重量110kg.220kV 母线接地刀闸型号JW

57、6-220IW3S 热稳电流50kA额定电压220k额定电2500A毕业设计（论文） 50V流额定雷电冲击耐受电压1056kV重量400*3kg生产厂家平顶山高压开关厂接地刀闸操动机构CJ7A G6重量110kg动稳定校验220KV 母线单相接地短路冲击电流 Ich=31.59KA,故 idwich满足动稳定要求。热稳定校验隔离开关与断路器的工作条件相同，故等值时间：tdz=2.55 秒短路电流热效应 Qd= I2 tdz=12.39*2.55=391.5KA2S设备允许的热效应 Qr=It2t=402*3=4800 KA2S因此 QdIg*max1250A1806Aidwich80KA1.2

58、35KAQrQd4800KA2S391.5KA2S毕业设计（论文） 5135KV 侧隔离开关参数选择额定电压 Un=Unw=35KV Umaz=Ug*max=35KV（2）额定电流 Ig*max=A因此 10KV 侧隔离开关额定电流 In272.6A.型式选择选用户内 GN810T/600 型隔离开关，其技术参数如下: 35kV 隔离开关和接地刀闸的技术规范和现场配置型号GW4-35DW2S 热稳电流40kA额定电压35kV额定电流2000A对地相间185kV单极重量110kg额定雷电冲击耐受电压断口间215kV生产厂家沈阳高压开关厂电动操动机构型号CJ2-XG 重量100kg电动机电压 交流

59、 380V控制电压交流 220V其中 3013 隔离开关额定电流为 4000A，2S 热稳电流 50kA，其他参数相同。 动稳定校验短路冲击电流 ich=0.3346KA,故 idwich 满足动稳定要求。热稳定校验毕业设计（论文） 52等值时间：tdz=0.85 秒短路电流热效应 Qd= I2 tdz=8.72*0.85=64.3KA2S设备允许的热效应 Qr=It2t=202*5=2000 KA2S因此 QdIg*max2000A275.6Aidwich40KA8.7KAQrQd2000KA2S64.3KA2S第六节第六节 母线的选择母线的选择母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电

60、力系统也需要母线来汇集和分配功率。在发电厂，变电所及输电线路中。所用导线有裸导线，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级和要求不同，使用的导线和类型也不尽相同。 导线截面选择的一般要求：裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择工作电流，经济电流密度，电晕，动稳定或机械强度，热稳定。500KV.220KV 母线采用铝管母线、35KV 采用 铝管母线。500KV，200KV 出线采用钢芯铝绞线。毕业设计（论文） 53一、500KV 侧母线1、型式选择根据配电装置环境条件和温度，日照、污秽等条件，选择铝管母线作 500KV 母线是经济合理的。2、按回路持续工作电流选择长期允许工作电流 KIIgm

61、ax=3150 A K 为温度修正系数。3、按经济电流密度选择取年最大负荷利用小时数为 Tmax=5000 小时，查阅电力工程设计手册（一）图 8-30 的软导线经济电流密度表 J=0.78 A/mm2 计算出导线截面： Sj=Ig/j=3150/0.78=4038.5(mm2)选用 6063G T10-200/184 铝管线，其技术参数如下： 最高允许温度 700C 250C 下长期允许载流量 4549A 集肤效应系数 I 计算截面 15700mm2校验最高气温下的允许载流量根据原始资料，当地最高温度 =38.50.导体额定温度 0=250,最高允许温度 y=700，计算出温度修正系数：K=

62、（y）/（y0）=（70-38.5）/（70-25） =0.83738.50 下允许载流量 Iy =KI25=0.8374549 =3808 A因此，Iy 3150 A,满足最高温度下载流量要求。毕业设计（论文） 545、热稳定校验计算发热等值时间校验母线的热稳定一般采用主保护动作时间，即 tb=0.05 秒，计算时间 tjs=tb+tkd=0.05+0.06=0.11 秒因 tjs1 秒，故应考虑非周期分量影响，”=I”/I=1.2查阅短路电流周期分量等值发热时间曲线，得 tz=0.05 秒。等值时间 tdz= tz+0.05” =0.05+0.051.2=0.11 秒计算热稳定系数正常运行

63、时，母线温度=0+（y0）Igmax2/Iy2 =38.5+(7038.5)31502/38082600 查阅发电厂的电气设备的表 4-6 C=97-（97-95）（60-45）/（50-45）=91（3）最小允许截面 Smin= Itdz/c=13.92*103*0.11/91=50。73(2)其值小于所选导体计算截面 S=157002 满足热稳定要求. 6、按电晕电压校验 按电力工程设计手册（一）之规定：“110KV 及以上电压的线路，变电所母线均以当地气象条件晴天不出现全面电晕为毕业设计（论文） 55控制条件，使导线安装处的最高工作电压小于临界电晕电压。”计算最高工作电压Vg.max=1

64、.15Vn=1.15*500=575（KV）计算临界电晕电压相对空气密度 =（2.895*P/575+t）*10-3=（2.89*1.01*105/575+25）*10-3=0.53附加影响系数 K0=1导线半径 r0=200/2=100=rd电容不均匀系数 k=0.96粗糙系数 m1=0.9晴天天气系数 m2=1导线几何均距 ajj=1.26a=1.26400=504cm临界电晕电压 U0=84m1m2K32nr0/K0(1+0.301/r0)lg(ajj/rd) =840.910.9630.98211.457(1+0.301/1.4570.96)lg504/1.457=336KV 因此，U

65、gmaxIGMAX770.04A3150ASSmin15700mm25073mm2U0Ugmax336KV575KV二、220KV 侧母线型式选择根据配电装置环境条件和温度、日照、污秽条件，选择软导线是经济合理的。按回路持续工作电流选择长期允许工作电流 KIIGMAX=3150A按经济电流密度选择取 220KV 母线年最大负荷利用小时数 Tmax=5300 小时，查阅电力工程设计手册（一）图 8-30 的软导线经济电流密度表，得出J=0.78A/mm2。 计算出导线截面 S= IGMAX/0.78=4038mm2 选用 6063G T10-170/156 型铝管母线，其技术参数如下： 最高允许

66、温度 700 250 下无长期允许载流量 3962A 集肤效应系数 1 计算截面 45373mm2毕业设计（论文） 57校验最高气温下的允许载流量温度修正系数 K=（y）/（y0）=（70-38.5）/（70-25） =0.83738.50 下允许载流量 Iy =KI25=0.8371402 =3316.19A因此，Iy 3150A,满足最高温度下载流量要求。5、热稳定校验（1） 计算发热等值时间采用主保护动作时间，即 tb=0.05 秒，计算时间 tjs=tb+tkd=0.05+0.06=0.11 秒因 tjs1 秒，故应考虑非周期分量影响，”=I”/I=1.2查阅短路电流周期分量等值发热时间曲线，得 tz=0.05 秒。等值时间 tdz= tz+0.05” =0.05+0.051.2=0.11 秒（2） 计算热稳定系数正常运行时，母线温度=0+（y0）Igmax2/Iy2 =38.5+(7038.5)31502/3316。22=66.90 查阅发电厂的电气设备的表 4-6 C=95-（95-93）（66.9-50）/（55-50）毕业设计（论文） 58=88.21最小允许截面 Sm