110KV终端变电所毕业设计

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1、摘 要I摘 要 变电所是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是发电厂和用户联系的中间环节。变电所按照其升降电压的不同分为升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所是为了减少电能在运输过程中的损耗，将发电的电升压后输送到远方，这种变电所通常与发电厂联系在一起；降压变电所与负荷中心比较靠近，将高压电通过变电器转变为适合的低压电。本设计一个 110KV 终端变电所，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

2、等值网络图进行短路计算，根据各短路点计算出三相短路电流，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 AbstractIIAbstractPower substation is pooled, and longing voltage electricity distribution sites, power paints and users linked to the intermediate links, su

3、bstation in accordance with its movements into different voltage substation and Boost Substation two categories. Boost substation is to reduce the reduce the power in the transport process of loss, power plants will boost the electricity transmitted to the remote post, This substation is usually lin

4、ked with the power; Substation with a load center near ,through high-voltage transformer will be amenable to changes in a low-voltage electricity.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

5、choose various voltage levels of the connection 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 ot

6、her models various parameters. Once again, according 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. Accordi

7、ng to select the final calculation of the various 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; sh

8、ort circuit current; choice of main electrical equipment; relay protection; anti-lightning目 录1目 录摘 要.IAbstract.II1 引言.11.1 毕业设计的目的、意义.11.2 电气设计的地位和作用.11.3 设计的基本程序.12 原始资料.22.1 毕业设计的技术背景和设计依据.22.2 毕业设计的任务.22.3 毕业设计的主要内容、功能及技术指标.23 电气主接线.33.1 变电所主接线设计的基本要求.33.2 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

9、适用范围.53.4.1 单母线接线.53.4.2 单母线分段接线.53.4.3 双母线接线.63.4.4 双母线分段接线.63.5 方案的确定.63.6 主接线的设备配置.73.6.1 隔离开关的配置.73.6.2 电压互感器的配置.73.6.3 电流互感器的配置.7目 录23.6.4 避雷器的配置.84 主变压器台数和容量的选择.94.1 主变压器台数的选择.94.2.主变压器容量的选择.94.3.各电压等级容量计算.104.4 主变压器型号的选择.114.5 无功补偿并联电容器容量的选择.124.6 主变压器的中性点接地.124.7 所用变压器的选择.134.7.1.所用变数量确定.134

10、.7.2 所用容量的确定.135 短路电流计算.145.1 绘计算电路图.145.1.1 绘制计算电路图.145.1.2 短路类型.145.1.3 短路计算点.145.2 绘制等值网络图.145.3 短路计算.155.4 三相短路计算的数据.186 高压电气设备的选择.196.1 选择电气设备的一般条件.196.1.1 按正常工作条件选择.196.1.2 按短路条件校验热稳定和动稳定.206.2110KV 侧电气设备的选择.216.310KV 侧电气设备的选择.226.4380V 侧电气设备的选择.247 导线的选择.25目 录37.1 母线的选择与检验.257.2 母线截面的选择与校验.25

11、7.2.1380V 母线截面的选择 .257.2.210KV 侧母线选择及校验 .277.2.3110KV 侧进线选择及校验 .287.3 架空线的选择.307.4 电缆截面的选取.308 电流互感器、电压互感器选择与校验.328.110KV 侧互感器选择与校验.328.2380V 侧互感器选择与校验.328.3110KV 侧互感器选择与校验.339 主变压器继电保护的整定及仪表配置.359.1 主变压器继电保护.369.1.1 纵联差动保护.369.1.2 瓦斯保护.379.1.3 外部相间短路时应采用的保护.379.1.4 变压器的电流速断保护.389.1.5 外部接地保护是应采用的保护.

12、399.1.6 过负荷保护.399.1.7 过励磁保护.399.1.8 微机保护装置.399.2 主变压器继电保护整定计算.419.2.1 纵差保护的整定计算.419.2.2 纵差保护动作灵敏系数的校验.429.2.3 变压器过电流保护的整定计算.439.3 仪表的主要配置.4410 防雷保护.4510.1 防雷保护.4510.2 防雷装置.45目 录410.3 变电所的防雷保护.4610.4 设备的接地.49总结.50致谢.51参考文献.52附 录.53 11 引言毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的重要教学环节，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作

13、作风和独立工作能力具有深远的影响。1.1 毕业设计的目的、意义通过毕业设计的进一步系统学习，可以进一步巩固和扩大对电气工程及其自动化专业四年函授学习所掌握的相关理论知识。课本基础理论、方法是树立正确设计思想和设计方法的基本依据，电气设计手册、设计规程、典型的电气工程设计实例资料等是设计过程中必不可少的辅助资料。经过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，这将使自己所学的理论知识提升到一定的运用层次，为完成实际工程设计奠定扎实的基本功和基本技能。最终达到学以致用的目的。1.2 电气设计的地位和作用电气设计在发变电工程设计的各个阶段中都起着主导作用，是工程建设的关键环节。做好设计工作对工

14、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，起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。电气一次设计的最后方案是安排工程建设项目和组织施工安装的重要依据。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。 22 原始资料2.1 毕业设计的技术背景和设计依据毕业设计是学生在校期间最后一个重要的综合性实践数学环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合性训练。本设计题目涉及学生所学过的电力工程 、 电力系统自动化 、 电

15、机学 、 电路等课程。其设计依据是电力工程电气设计手册通过毕业设计，使学生在发供电方面受到一次综合训练。2.2 毕业设计的任务1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、完成电气一次主接线形式比较、选择3、完成主变压器和所用变的容量计算、台数和型号的选择4、进行短路计算以完成电气设备的选择5、完成主变压器保护设计6、采取必要的防雷保护措施7、撰写设计说明书，绘制图纸2.3 毕业设计的主要内容、功能及技术指标1、毕业设计的主要内容设计一个地方降压变电所的电气一次部分，其电压等级为 110kV/10kV/0.38kV；系统情况为：（1）系统经双回线给变电所供电；（2）系统 110kV 母线短路容量为60

16、0MVA；（3）系统 110kV 母线电压满足常调压要求。2、设计实现的主要功能将 110KV 电压降低后，给 10KV、0.38KV 的一、二类负荷供电。3、主要技术指标出线回路：110kV 侧 2 回（架空线）10kV 侧 4 回电缆线0.38kV 侧 20 回电缆线负荷情况：主要为一级负荷0.38kV 侧:功率因数 cos=0.85，变电所 110KV 侧的功率因数为 0.9。 33 电气主接线变电所主接线设计，必须从全局出发，统筹兼顾，并根据本变电所在系统中的地位、进出线回路数、负荷情况、工程特点、周围环境条件等，确定合理的设计方案。电气主接线设计，一般分以下几步：拟定可行的主接线方案

17、：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出若干可行方案，内容包括主变压器型式、台数和容量，以及各电压级配电装置的接线方式等。经济比较：依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘汰一些较差的方案，保留 23 个技术上相当的较好方案，进行计算，选择出经济上的最佳方案后，确定最优主接线方案。短路计算：依据所确定的主接线，进行短路计算。设备选择：依据短路计算结果，选择设备。绘制电气主接线单线图。电气主接线一般按正常运行方式绘制，采用全国通用的图形符号和文字代号，并将所用设备的型号、发电机主要参数、母线及电缆截面等标注在单线图上。单线图上还应示出电压互感器、电流互感器、避雷器等

18、设备的配置及其一次接线方式，以及主变压器接线组别和中性点的接地方式等。3.1 变电所主接线设计的基本要求1.可靠性要求：供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。对可靠性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践。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。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。要考虑所设计变电所在电力系统中的地位和作用。主接线可靠性的具体要求如下：断路器检修时，不宜影响对系统的供电。断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的

19、回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求2.灵活性要求： 4主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，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。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。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、变压气或线路而不互相干扰，并且对一次和二次的改建工作量最少。

20、3.经济型要求：1、主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。主接线应力求简单，以节省短路器、隔离开关、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。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。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。占地面积小：主接线设计要为配置布置创造条件，尽量使占地面积减少。电能损失少经济合理地选择变压器的种类（双绕组、三绕组或自藕变压器） 、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。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，发电厂、变电

21、所接入系统的电压等级一般不超过两种。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.考虑近期和远期的发展规模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。 54.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

22、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、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

23、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3.4.1 单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、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）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母线段分开才能恢复非故障段的供电。3.4.2 单母线分段接线1.优点：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。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

24、母线不间断供电和不致使重要用户停电。2.缺点：当一段母线或母线隔离开关发生故障该母线的回路都要在检修期间内停电。 6当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3.4.3 双母线接线双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。1.优点：供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的隔离开关，只停该回路。调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适系统中各种运行方式调度和潮流

25、变化的需要。扩建方便。向双母线的左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配。不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时不会向单母线分段那样导致出线交叉跨越。便于试验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2.缺点：增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。3.4.4 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

26、型电厂对主接线可靠性的要求。3.5 方案的确定从可靠性方面：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灵活性，经济性方面综合考虑，辩证统一，确定 7采用单母线分段。从灵活方面：1.运行方式相对简单，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。从经济方面：1.设备相对较少，投资小。2.占地相对少。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，确定选择单

27、母线分段接线方案。3.6 主接线的设备配置3.6.1 隔离开关的配置(1)在出线上装设电抗器的 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。(5)中性点接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。3.6.2 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

28、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。(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。3.6.3 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。 8(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。3.6.4 避雷器的配置(1)配电装置的每相母线上，应装设避雷器，

29、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，应在变压器附近增设避雷器。(3 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。4 主变压器台数和容量的选择4.1 主变压器台数的选择 9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

30、台变压器单独运行是应满足全部一、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工厂各车间 380V 低压负荷情况车间变电所序号车间名称设备容量（KW）常用系数计算负荷 10(1)10KV 电压等级最大负荷下:20MW/cos=15/0.78=25.64MVA最小负荷下:15.75MW/cos=30/0.87=18.10MVA(2)变压器的最大负荷为：最大负荷下：25.46MVA最小负荷下:18.10MVAS=2.564MVAS=S70%=17.95MV

31、A考虑到五年发展规划:S 总=KiS(1+5%)5=0.91.7941.3=20.00MVA因此主变压器容量选取为 20000KVA。（3）380V 电压等级主变压器容量选取为 100KVA。4.4 主变压器型号的选择1.相数的选择KdcostanPcQcSc1高炉炼钢车间45300.30.651359883.351620.862高炉炼铁车间45800.70.6532062083.93823.7513初轧车间45500.60.7273019113332.394大型车间45800.50.5229011452560.295中型车间33200.40.513286641484.746中板车间34000

32、.50.615309181784.277管材车间32500.80.752437.51828.13046.878机修车间33600.30.510085041126.979锅炉房1510.80.8113.2590.6145.03010化验室，办公室500.60.6301834.9857合计0.816031.718960.1 11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 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)主变压器绕组数量选择四台双绕组的变压器(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

33、都采用星型接地连接；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 的双绕组主变压器，型号为SF10-20000/110，4.5 无功补偿根据设计技术指标二：变电所功率因数为 0.9。对原始资料分析，380v 侧的功率因数为 0.85，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.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 4-1 示。图 4-1 低压电容器分散补偿的接线2.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

34、母线相连，如图 4-2 示。高压电容器宜采用单星形接线或双星形接线。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 12图 4-2 高压电容器集中补偿的接线图 4-3 低电容器集中补偿的接线3.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 4-3 所示。4.5 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。)tan(tan21 SQc式中:S工厂的有功计算负荷(单位 KW);对应于原来的功率因数(=0.85);1tan1cos对应于需补偿到功率因

35、数(=0.9);2tan2cos(1)380V 电压等级:其中5,S=16031.75KW1cos0.82cos0.9Qc=16031.75*（0.619-0.484）=2164.286若选型号 TBB102000/100 的并联电容器，则根据公式 N=2164/2000=1.082;ccQq则无功补偿中并联电容器的个数为 3。4.6 主变压器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

36、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 1330A(610KV)或 10A（2063KV）时，中性点应经消弧线圈接地。4.7 所用变压器的选择4.7.1.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 侧接两台所用变压器以提高所用变压器的可靠运行。4.7.2 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，根据前面计算，最后选

37、两台型号为 S11-100/10 的变压器。5 短路电流计算 14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5.1.1 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出来，并将各个元件依次编号。5.1.2 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。一般按三相短路计算，但当其他类型的短路电流较三

38、相短路严重时，则应按最严重的那种短路来验算。5.1.3 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、)、10KV 母线（K2、K5） 、380V 所4K用变(0.4KV)(K3、K6)四个点作为短路计算电力系统短路数据母线电压短路容量（MV.A）电源编号电源来源U(kV) max3kS min3kS距离l(km)继电保护整定时间 top(s)A区域变电所11060028081.85.2 绘制等值网络图 155.3 短路计算K1 点短路计算:等值网络图如图 5-3 所示图 5-3K1 点等值网络图电力系统的电抗：6001

39、00socBSSX 16电力线路的电抗：02. 0115100838. 0212avBrUSlxX2 . 002. 06001001rskXXXK1 点短路电流为:7826. 42 . 011151101*1*KfXEI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:22 1.8 2.46.1094shMfiK IKAK2 点短路计算:图 5-4K2 点等值网络图变压器的电抗：225. 0201001005 . 410011NBUTS

40、SXk425. 0225. 02 . 012TrskXXXXK2 点短路电流为KAXEIkf24. 2425. 015 .101022化为有名值:KAUSIIBBff32.1224. 25 .1031003 17二相短路电流: KAIIff67.1032.1223232短路容量:MVAIUSfavf05.22432.125 .10332短路冲击电流:KAIKifMsh36.3132.128 . 122K3 点短路计算:等值网路图如图 5-6 所示图 5-8变压器的电抗：451 . 01001005 . 410022NBUTSSXK等效总电抗为：625.4545425. 02 . 02213Tk

41、kkXXXXK3 点短路电流为:KAXEIkf02. 0625.4514 . 038. 033化为有名值:KAUSIIBBff89. 202. 04 . 031003二相短路电流: KAIIff50. 289. 223232短路容量:MVAIUSfavf00. 289. 24 . 0332短路冲击电流:KAIKifMsh31. 589. 23 . 1225.4 三相短路计算的数据 18表 5-1 三相短路计算的数据短路点110KV 进线处（1k,）4k10KV 母线上（,3k0.4KV 所用变（）3k三相短路电流(KA)2.40fI12.325fI2.89fI二相短路电流(KA)2.079(2

42、)fI10.67(2)fI2.509(2)fI短路容量(MVA)478.26fS 224.05fS 2.00fS 计算值短路冲击电流(KA)shi6.11shi31.36shi5.316 高压电气设备的选择 196.1 选择电气设备的一般条件由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并虑远景发展2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少

43、品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。6.1.1 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的线电压。另为，电气设备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

44、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）maxwI(3)按当地环境条件校核气象资料。年最高气温 35，年平均气温 25，年最低气温-5，年最热月平均最高气温 30，年最热月地下 0.7 至 1m 处平均温度 20，常年主导风向为南风。 20年雷暴日 18 天。地质水文资料。平均海拔 400m，地层以沙质黏土为主，地下水位 35m,地耐压力为 20t/。6.1.2 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

45、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：KtQtI2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稳esi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 钟短路电流周期分shi

46、shi2IKshI量有效值；为冲击系数，远离发电机取 1.8。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相应断Ktprt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prt用能对该死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prt后备保护时间。少油断路器的燃弧时间为 0.040.06s，断路器的燃弧时间为at6SFat0.020.04s。6.2110KV 侧电气设备的选

47、择 2110KV 可选择的断路器有少油断路器、六氟化硫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。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：21.822.46.279shmfBiKIKA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

48、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 6-1LW14-110/1250 型断路器计算数据LW14-110/1250 型断路器额定电压110KVUNS110KVUN额定电流0.413KAIMAX1.25KAIN额定开断电流2.40KAI 31.5KAINbr额定关合电流6.279KAish80KAINcl热稳定校验kQ2.015SKA tIt2SKA2245 .31动稳定校验6.279KAish80KAies表

49、 6-2GW5-110/600 型隔离开关计算数据GW5-110/600 型隔离开关 22额定电压110KVUNS110KVUN额定电流0.413KAIMAX0.6KAIN额定开断电流2.40KAI 额定关合电流6.279KAish热稳定校验kQ2.015SKA tIt2SKA2245 .31动稳定校验6.279KAish50KAies通过以上比较可知：LW14-110/1250 型断路器，GW5-110/600 型隔离开关都满足要求。6.310KV 侧电气设备的选择(1)10KV 侧断路器与隔离开关的选择校验：母线上最大持续工作电流：AI3 .244585. 010336000max母线上最

50、大短路电流：27.465IKA母线上最大冲击电流：1.8227.46569.91shmpiK QKA交流分量热效应：22222/2(10)/1227.4650.4301.7()pftftfQIIItKA S直流分量热效应：22227.4650.0537.72()npQI TKA S热效应：2301.737.72339.42()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 65SN-10/3000 型断路器 23计算数据SN-10/3000 型断路器额定电压10KVUNS10KVUN额定电流2.446KAIMAX3KAIN额定开断电流27

51、.465KAI 43.3KAINbr额定关合电流69.91KAish130KAINcl热稳定校验KQ339.42SKA tIt2SKA2243 .43动稳定校验69.91KAish130KAies表 66GN-10T/3000 型隔离开关计算数据GN-10T/3000 型隔离开关额定电压10KVUNS10KVUN额定电流2445.3AIMAX3000AIN额定开断电流27.465KAI 额定关合电流69.91KAish热稳定校验KQ339.42SKA tIt2SKA2243 .43动稳定校验69.91KAish160KAies通过以上比较可知：SN-10/3000 型断路器，GN-10T/30

52、00 型隔离开关都满足要求.6.4380V 侧电气设备的选择 24(1)380V 侧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 6-3DZ15-0.38/63 型断路器计算数据DZ15-0.38/63 型断路器额定电压0.38KVUNS0.38KVUN额定电流60AIMAX63AIN额定开断电流70AI 76AINbr短路关合电流30Aish40AINcl热稳定校验KQ44.55SKA tIt2SKA2245 .31动稳定校验10Aish40Aies表 6-4NH3-63 型隔离开关计算数据GW4-35/1250 型隔离开关额定电压038KVUNS0.38K

53、VUN额定电流60AIMAX63AIN额定开断电流50AI 额定关合电流15Aish热稳定校验KQ44.55SKA tIt2SKA2245 .31动稳定校验10Aish40Aies通过以上比较可知：DZ15/63 型断路器，NH3-63 隔离开关都满足要求。 257 导线的选择7.1 母线的选择与检验(1)选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：选择母线的材料，结构和排列方式；选择母线截面的大小；检验母线短路时的热稳定和动稳定；对 35kV 以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。(2)母线的材料

54、类型和布置方式母线的材料主要使用铝，屋外配电装置可以采用软母线或硬母线。35KV 及以上的屋外配电装置中采用铝绞线的软母线。屋内配电装置由于线间距离较小，布置紧凑，采用硬母线。常用的硬母线截面是矩形截面。其散热较好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，为了避免集肤效应过大，单条矩形的截面不应小于10001200。2mm母线的散热条件和机械强度与母线的布置装置有关。矩形母线当三相水平布置时，母线条立放方式比平放方式散热条件好，截流量大，但机械强度较低，而后者正好相反。从以上各方面考虑，并结合实际情况，在本设计中 35KV 和 10KV 母线均采用矩形铝导体。7.2 母线截面的选择与

55、校验按经济电流密度选择母线截面，在进行发热条件、热稳定和动稳定校验。7.2.1380V 母线截面的选择（1）母线上最大长期工作电流=0.97KAcos3maxNWUPI85. 035350000采用矩形铝导体，根据年负荷最大利用小时数=6000h，得 J=0.8，则maxT2/A mm导线的经济截面 2612128 . 0970maxJISWe2mm根据以上计算拟选定 LMY-12510的矩形母线,集肤效应系数=1.12,平放时2mmSK长期允许载流量为=2089A。alI（2）校验发热条件环境温度为 26时的允许载流量：A970A0267026208920657025alalCIKI满足长期

56、发热的要求（3）热稳定校验：380V 的短路电流有效值为：5.97IKA交流分量热效应：22222/2(10)/125.970.258.91()pftftfQIIItKA S直流分量的热效应为：npQ2225.970.051.782()npQI TKA S热效应：28.91 1.78210.692()fpnpQQQKA S220max0022975.3()26(7026)35.62089alalICI查电力工程书 338 页 9-10，不同工作温度下裸体导线的 C 值不同，查的 C=99所以622min/10.692 10 /9933.021250kSQcmmmm（4）动稳定校验：导体的自振频

57、率有以下求得：0.125 0.01 27003.375(/)wmh bPkg m 3374/120.01 0.125 /1216.276 10 ()Ibhm按汇流母线为两端简支多跨梁方式，查表得则3.56fN1071223.563.567 1016.27 10654.08155()13.375EIfHZlm因为固有频率在 30HZ160HZ 以外，因此取，即不考虑共振影响。1变压器出口断路器侧短路时冲击电流为：=15.2235KA。shi母线相间引力（a=0.25m）261.73 10160.37(/)shphifN ma 27导体截面系数：22530.50.5 0.01 0.1257.81

58、10wbhm255160.372.05 10 ()1010 7.81 10phflpaw硬铝最大允许应力为：6570 102.05 10alPaPa绝缘子间最大允许跨距为：55max1010 2.05 107.81 10160.1051( )160.37160.37phwlmf因为 L=1m,所以该导线满足动稳定要求，即满足设计要求。7.2.210KV 侧母线选择及校验（1）母线最大持续回路工作电流按母线上最大负荷时计算。KAUPIN038.285. 010330000cos3max10KV 侧母线为分段回流母线，因此按导体长期发热允许电流选择，由于 10KV 侧一般采用户内配电装置，所以应取

59、热月平均温度再加 5 度，即。所以00026531CCC由电力工程书 227 页表 7 可得。70310.937026K根据设计要求。查工具书 336 页可得。hT3500max20.8/JA mm经济截面:2max4 .239785. 02038mmJIS根据以上计算拟选定 LMY-10010的矩形母线三条平放,集肤效应系数2mm=1.70,平放时长期允许载流量为 3181A。SK（2）热稳定校验：10KV 的短路电流有效值为：27.465IKA交流分量热效应：22222/2(10)/1227.4650.29218.75()pftftfQIIItKA S直流分量的热效应:22227.4650

60、.0537.716()npQI TKA S热效应:2218.7537.716256.466()fpnpQQQKA S正常运行导体温度：220max00222.598()26(7026)55.343.181alalICI由电力工程书 338 页可以得出 C=93.满足短路时发热的最小截面为： 28622min256.466 101.7258.1300093 0.87ksQKSmmmmC式中的-钢芯附加发生系数。10.871 0.32根据以上计算可以得出此导线满足热稳定要求。（3）动稳定校验：导体的自振频率有以下求得：0.1 0.01 27002.7(/)wmh bPkg m 3374/120.0

61、1 0.1 /128.33 10 ()Ibhm按汇流母线为两端简支多跨梁方式，查表得则3.56fN1071223.563.567 108.33 10523.16155()13.375EIfHZlm因为固有频率在 30HZ160HZ 以外，因此取，即不考虑共振影响。1E 为材料弹性模量。L 为绝缘子跨距。冲击电流为：=69.91KA 母线相间引力（ a=0.25m）shi271.73 103382.086(/)shphifN m ra导体截面系数：22530.50.5 0.01 0.15 10wbhm 相间应力系数：2653382.0866.764 10 ()1010 5 10phflpaw 6

62、670 106.764 10 ()alpapa绝缘子间最大允许跨距为：65max1010 6.764 105 103382.086413382.0863382.086phwlf 所以满足的要求，即满足动稳定校验，满足设计要求。1l 7.2.3110KV 侧进线选择及校验母线最大工作电流按一台主变压器容量来计算。max1.051.05 750.41333 115avSIKAU按长期发热允许电流选择截面，因为 110KV 侧为户外配电装置。所以选用钢芯铝绞线的软导线。 29经济截面max413ISJJ：正常运行下导体的最大持续工作电流，计算时不考虑过负荷和故障时转移过maxI来的的负荷。:经济电流

63、密度，常用导体的 J 值，可以根据最大负荷利用时数来选值。J设：环境平均温度为 26 度，则max70267025alalalalIKIIII查导体长期允许通过电流，见电力工程书 331 页，可以选择 LGJ150 的导体，其载流量为 0.445A.大于的 413A.因此此导线满足长期发热要求。maxI（1）热稳定校验：通常载流导体和电器经受短路电流的热效应而不至于损坏的能力称为热稳定性。为计算fQ通常把它近似分解为与短路电流交流分量有关的热效应pQ和与直流分量有关的热效应npQ。其中fpnpQQQ交流分量热效应：222/2(10)/12pftftfQIIIt：为短路瞬间的短路电流交流分量。I

64、：为时刻的短路电流交流分量。/2ftIftI：为短路切除时（时刻）短路电流交流分量。ftIft在本设计中计算短路电流切除时间：fprabttt其中为基点保护动作时间，为断路器全开断时间。取为 0.2s，一般为prtabtabtprt0.05s因为在 110KV 侧短路电流的有名值I=2.40KA,单相接地短路电流为 2.588KA 在本设计中取：所以：/22.588ftftIIIKA22222/2(10)/122.588(0.200.05)1.674()pftftfQIIItKA S直流分量的热效应为：2npQI TnpQ有电力工程书 337 页 9-9 可得变电站各级电压母线及出现直流分量等

65、效时间T=0.05。所以=2npQI T222.5880.050.335()KA S热效应21.6740.3352.009()fpnpQQQKA S正常运行导体温度： 30220max00220.413()26(7026)63.290.445alalICI查电力工程书，不同工作温度下裸体导线的 C 值不同，查的 C=90所以。选择 LGJ-150 型导线满622min/2.009 10 /9015.75150kSQcmmmm足短路发热的最小截面，由于是软导线，所以可不必校验动稳定性。7.3 架空线的选择按导线材料分，有铜、铝和钢三种。铜线的导电性能好，机械强度高，耐腐蚀，但价格贵。铝导线的导电

66、性能、机械强度和耐腐蚀性虽比铜导线差，但它质轻价廉，因此，在可以以铝代铜的场合，应优先采用。按导线结构分，有裸导线和绝缘导线。高压架空线路(10KV 及以上)一般采用裸导体，裸导线又有单股线和多股线两种。架空线路一般采用多股线，有铜绞线（TG） 、铝绞线（LJ）和钢芯铝绞线（LGJ）.架空线路的导线一般采用铝绞线，但对机械强度要求高和 35KV 及以上的架空线路上宜采用钢芯铝绞线（外层为铝线，作为截流部分；内层线芯是钢线，以增强机械强度） 。从以上各方面考虑，并结合实际情况7.4 电缆截面的选取（1）10KV 侧出线电缆选择及校验：电缆截面应满足最大持续允许电流，短路热稳定，允许电压等要求，当最大负荷利用小时数 Tmax6000h，且长度超过 20m 时应按经济电流密度选取电缆。由于 10KV 侧出线电缆为 4 回，正常情况下每回的最大持续工作电流为：AI7 .254885. 010330000max设计要求中，按经济电流密度来选电缆。根据最大利用小时数，查hT3500max书 328 页得）所以。21.02/JA mm2max7 .24902. 17 .254mmJIS即初选 300