220KV变电站电气一次部分初步设计

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1、220KV变电站电气一次部分初步设计摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，作为电能输送与控制的枢纽，设计是否合理，不仅直接影响了基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。本设计主要介绍了220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，设计主接线

2、形式，选择主变压器的台数及容量，综合比较各种接线方式的特点、优缺点，根据技术要求选择两种较其它方案可靠的主接线方案；再对两种方案进行全面的技术、经济比较，确定最优的主接线方案；然后进行短路电流计算，为设计中需要的高压电气设备的选择、整定、校验等方面做准备；继而进行主要电气设备的选择与校验，最后进行配电装置设计，防雷保护设计。关键词：变电站、主变压器、短路计算、设备选择、配电装置。I / 64目录摘要.I前言.1第一章 电气主接线设计.21.1 主接线设计要求.21.2 主接线接线方式概述.31.3 主接线设计.6第二章 主变压器选择.102.1 主变压器的选择原则.102.2 主变压器台数的选

3、择.102.3 主变压器容量的选择.102.4 主变压器型式的选择.112.5 绕组数量和连接形式的选择.112.6 主变压器选择结果.12第三章 方案最终确定.133.1 主接线初步确定.133.2 主接线方案的最终确定.13第四章 短路电流计算.154.1 概述.154.2 短路电流计算目的.154.3 短路电流计算基本假设.154.4 各元件电抗标么值计算.164.5 短路电流计算过程.164.5.1 220KV侧短路计算.174.5.2 110KV侧短路计算.184.5.3 10KV侧短路计算.18第五章 主要电气设备选择与校验.225.1 概述.225.2 各回路持续工作电流计算.2

4、35.3 断路器和隔离开关的选择与校验.245.3.1 电抗器的选择与校验.255.3.2 断路器的选择与校验.265.3.3 隔离开关的选择与校验.285.4 电流互感器选择与校验.295.4.1 电流互感器的选择.305.4.2 电流互感器的校验.315.5 电压互感器选择.325.6 导体的选择与校验.335.6.1 导体的选择.355.6.2 导体的校验.365.7 避雷器的选择与校验.385.7.1 避雷器的选择.395.7.2 避雷器的校验.39第六章 电气总平面布置及配电装置的选择.416.1 概述.416.1.1 配电装置特点.416.1.2 配电装置类型及应用.416.2 配

5、电装置的确定.426.3 电气总平面布置.426.3.1 电气总平面布置的要求.426.3.2 电气总平面布置.43第七章 防雷装置保护.447.1 防雷保护的必要性.447.2 变电站防雷保护内容.447.3 避雷针的配置.447.3.1 避雷针的配置原则.447.3.2 避雷针位置的确定.447.4 避雷针保护范围计算.457.4.1 避雷针定位及定距.457.4.2 单根避雷针的保护范围计算.467.4.3 多根避雷针的保护范围计算.46第八章 结束语.48致谢.49参考文献.50附录.51前言本次毕业设计的主要内容是变电站电气部分设计，是电气工程及自动化专业的学生在校期间的最后一次综合

6、性训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求，使我们的综合能力有一个整体的提高。其不但使我们巩固了课程中学到的专业知识，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，充分培养了我们的独立分析和解决问题的能力，以及综合运用所学知识进行实际工程设计的基本技能，将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中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

7、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。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV 变电站电气部分设计使我们对变电站有了一个整体的了解。该设计包括以下任务：1）主接线的设计 2）主变压器的选择 3）最优方案的选择 4）短路计算 5）导体和电气设备的选择 6）配电装置设计 7）防雷保护设计。本设计书在设计过程中汇集了大量的资料，由于水平有限，设计中不免有疏漏不足之处，恳求老师批评指正！谢谢！第一章 电气主接线设计1.1主接线设计要求电气主接线又称为

8、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

9、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。(1)断路器检修时，不宜影响对系统供电。(2)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。(3)尽量避免变电站全部停电的可能性。(4)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。(1)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。(2)调度的方便性。

10、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。(3)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。(1)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。(2)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。(3)电能损失少。在变电站中，

11、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主接线接线方式概述主接线的基本接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.单母线接线单母线接线供电电源在变

12、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：(1)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。(2)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

13、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

14、. 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

15、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，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回

16、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.桥型接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥行接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥

17、接线。内桥接线：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：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.角形接线多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，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

18、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主接线设计结合原始资料所提供的数据，权衡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只有2回进线，且为降压变电所，有穿越功率，从可靠性和经济性来定，适用的接线方式为单母线接线、单母线分段带旁路接线（因进线数不足5回，装设

19、旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、桥形接线和角形接线。2.110KV有4回出线，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10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。据此，拟定五种主接线方案：方案I:220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线分段接线。方案II：220KV采用单母线分段带旁路接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线。方案III：220KV采用桥形接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，

20、10KV采用双母线分段接线。方案IV：220KV采用桥形接线，110KV采用单母线分段接线，10KV采用双母线接线。方案V：220KV采用角形接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线分段接线。方案IV的接线图设计如下：方案I: 图11方案II： 图12方案III： 图13方案IV： 图14方案V： 图15第二章 主变压器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。2.1主变压器的选择原则1.主变容量一

21、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。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

22、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。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，

23、推行系列化、标准化。110KV电压等级最大负荷200MW, cos=0.90； 10KV电压等级最大负荷32MW, cos=0.85；I、II类负荷按占70%计算，一台故障时，另一台过负荷30%。故容量确定为：2.4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

24、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。2.5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

25、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4050 台。2.6主变压器选择结果查电力工程电气设计手册：电气一次部分，选定变压器的容量为150MVA。由于降压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕

26、组变压器，查设计手册选定主变型号为：。主要技术参数如下：额定容量：150000（KVA）额定电压：高压242 ；中压121； 低压10.5（KV）连接组标号：YN/yn0/d11空载损耗：123.1(KW)短路损耗：高中：510；高低：165；中低：227（KW）阻抗电压（%）：高中：24.4；高低：14.1；中低：8.3空载电流（%）：1.0电抗标么值：高中：0.1630；高低：0.0940；中低：0.0553综合投资：104.36（万元）所以一次性选择两台 型变压器为主变。第三章 方案最终确定3.1主接线初步确定5种方案均采用三相三绕组变压器，对5种方案进行技术比较如下表31：表 31 主

27、接线方案比较表 项目方案可靠性灵活性方案I:220KV双母线接线，110KV单母线分段带旁路接线，10KV双母线分段接线。1.220KV 接线简单，设备本身故障率少；2.故障时，能尽快恢复供电。1.220KV 运行方式相对简单，灵活性差；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。方案II：220KV单母线分段带旁路接线，110KV单母线分段带旁路接线，10KV双母线接线。1.可靠性较高；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.各电压级接线方式灵活性都好；2.220KV和110KV 电压级接线易于扩建和实现自动化。方案III：220KV桥形接线，110K

28、V单母线分段带旁路接线，10KV双母线分段接线。1.220KV接线可靠性较差。2.110KV和10KV接线可靠性较高，故障时停电范围小。1.220KV接线不易扩建；2.110KV侧易于扩建实现自动化。方案IV：220KV桥形接线，110KV单母线分段接线，10KV双母线接线。1.220KV接线可靠性较差。2.110KV和10KV接线可靠性较差，故障时停电范围大。1.220KV接线不易扩建；2.使用断路器少、布置简单；方案V：220KV角形接线，110KV单母线分段带旁路接线，10KV双母线分段接线。1. 220KV接线成闭合环形，可靠性较高；2.任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的

29、可靠性。1.220KV接线成闭合环形，灵活性较高；2.220KV不易于扩建。通过对5种主接线可靠性，灵活性的综合考虑，辨证统一，现确定第I、II方案为设计初选可靠方案。3.2主接线方案的最终确定方案I特点：220KV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。但由于双母线故障机率较小，故不考虑。110KV采用单母线分段带旁路接线，装设旁路断路器兼作分段断路器，节省一台断路器，节省投资，且使故障时停电范围缩小，故障时可通过旁路向负荷供电，可靠性高。10KV采用双母线分段接线，可以使重要负荷的供电从不同的母线分段取得，且一段母线故障时，可通过另一母线供电，可靠性高，并有

30、利于扩建。方案II特点：220KV及110KV均采用单母线分段带旁路接线，装设旁路断路器兼作分段断路器，断路器数量减少，节省投资，且使故障时停电范围缩小，故障时可通过旁路向负荷供电；同时有利于实现自动化，扩建方便。10KV采用双母线接线，一段母线故障时，可通过另一母线供电，可靠性高，并有利于扩建；同时，节省了断路器及隔离开关的使用，节省投资。比较：方案I中220KV采用双母线接线，负荷分配均匀，调度灵活方便，可靠性略高于方案II中的单母线分段带旁路接线，但方案II中采用旁路断路器兼作分段断路器，断路器使用数目少，投资减少，并且便于实现自动化；110KV均采用单母线分段带旁路接线，可靠性，灵活性

31、及经济性一致；方案I中10KV侧采用双母线分段接线，虽然可靠性高于方案II中的双母线接线，但经济性大大降低，断路器、隔离开关使用数目明显多于方案II的，且方案II的双母线接线形式可靠性足以保障负荷的供电要求。综观以上两种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料选择方案II为最优方案，满足可靠性、灵活性和经济性的要求。 第四章 短路电流计算4.1概述电力系的电气设备，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

32、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。4.2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，

33、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。4.3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

34、不计，不及负荷的影响。6.系统短路时是金属性短路。4.4各元件电抗标么值计算1.系统短路电抗：220KV 侧电源近似为无穷大系统A，归算至本所220KV 母线侧短路电抗为0.10（Sj=100MVA）,110KV 侧电源近似为无穷大系统B，归算至本所110KV 母线侧短路电抗为0.13（Sj=100MVA）。2.变压器电抗标么值。主变型号为：电抗标么值：高中：0.1630；高低：0.0940；中低：0.0553计算如下：4.5短路电流计算过程系统等值电路图如下：图41 系统等值电路图4.5.1 220KV侧短路计算f-1短路时，等值电路图化简如图42：图42 f-1短路等值电路图图43 f-1

35、短路等值电路图A、B系统均为无穷大系统，计算电抗为：短路电流标么值为：短路电流有名值为：4.5.2 110KV侧短路计算f-2短路时，等值电路图化简如图44：图44 f-2短路等值电路图计算电抗为：短路电流标么值为：短路电流有名值为：4.5.3 10KV侧短路计算f-3短路时，等值电路图化简如图45图45 f-3短路等值电路图进行两次星形三角形变换：图46 f-3短路等值电路图以D点为中心点作星网变换：图47 f-3短路等值电路图计算电抗为：短路电流标么值为：短路电流有名值为：短路计算结果如下表42：短路点编号基准电压基准电流支路名称支路计算电抗标么值额定电流短路电流标么值短路电流有名值短路电

36、流冲击值全电流最大有效值短路容量公式2.631.56f-12300.251220KV系统0.1000 0.25110.0002.51026.60183.9159999.9926110KV系统0.21150.2514.72811.18693.12151.8516472.8274小计3.69719.72331472.82f-21150.502220KV系统0.18150.502 5.50962.76617.27484.3151550.968110KV系统0.13000.502 7.69233.861910.15686.0246769.2358小计6.62817.43161320.204f-310.

37、55.499220KV系统0.26725.4993.742520.578455.355932.1023374.2498110KV系统0.28605.4993.496219.224151.712829.9896349.6197小计39.8025107.0687723.8695表42 短路电流计算结果表第五章 主要电气设备选择与校验5.1 概述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

38、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。电气设备选择的一般原则：1.应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；2.应按当地环境条件校验；3.应力求技术先进与经济合理；4.选择导体时应尽量减少品种；5.扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；6.选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。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。同时，

39、所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表51： 表51 高压电气技术条件序号电器名称额定电压（KV）额定电流（A）额定容量（KVA）机械荷载（N）额定开断电流（A）热稳定动稳定绝缘水平1断路器2隔离开关3组合电器4负荷开关5熔断器6PT7CT8电抗器9消弧线圈10避雷器11封闭电器12穿墙套管13绝缘子5.2各回路持续工作电流计算1.三相变压器回路：三绕组变压器高压侧：中压侧：低压侧：2.母线分段断路器或母联断路器回路220KV旁路断路器兼作分段断路器回路：110KV旁路断路器兼作分段断路器回路：10KV母联断路器回路：3.馈线回路：220KV出线

40、：110KV出线：10KV出线：4.主母线回路220KV母线回路：110KV母线回路：10KV母线回路： 5.3断路器和隔离开关的选择与校验断路器的选择，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，在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6KV220KV的电网一般选用少油断路器，电压110330KV的电网，当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器或空气断路器。断路器选择的具体技术条件简述如下：1.电压：（电网工作电压）2.额定电流校验：（最大持续工作电流）3.开断电流（或开断容量）： 式中：断路器实际开断时间t秒得短路电流周期分量

41、； 断路器额定开断电流； 断路器t秒得开断容量； 断路器额定开断容量。4.动稳定： 式中：三相短路电流冲击值； 断路器极限通过电流峰值。5.热稳定： 式中：稳态三相短路电流；短路电流发热等值时间；断路器t秒热稳定电流。隔离开关型式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。其选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。5.3.1电抗器的选择与校验由于10KV侧短路电流过大，需要装设限流电抗器。1.限流电抗器的选择设将电抗器后的短路电流限制到(1)初选型号根据以上条件初选型号为NKL-10-2000-8。电抗器标么值：(2)选择电抗值电源至电抗器前的系统标

42、么值为：选用的电抗器符合要求，参数如下表： 表52 电抗器技术参数型号额定电压(KV)额定电流(A)额定电抗（%）动稳定电流峰值（A）1s热稳定电流(A)电抗标么值NKL-10-2000-8102000863750568000.2092.限流电抗器的校验(1)电压损失和残压校验当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，以供残压校验。为计算短路电流，先计算电抗标么值为换算成短路电流有名值为则电压损失和残压分别为满足要求。(2)动、热稳定校验动稳定：满足要求。热稳定：热稳定：查图得 满足要求。所以短路电流限制为。5.3.2断路器的选择与校验根据回路最大工作电流计算结果以及电压等级确定断路器

43、型号如下表53所示： 表53 断路器选择结果编号型号额定电流（A）额定电压（KV）额定开断电流（KA）极限通过电流最大值（KA）热稳定电流（KA）220-1-10.41331000220134014(5)220-1-20.3410220-1-30.4133110-1-10.8266100011018.45521(5)110-1-20.8266110-1-30.291610-1-10.2070500010105300120(5)10-1-22.173610-1-32.1736注：220-1-2，220表示所在电压等级，1表示断路器，2表示类型号，具体位置见方案II的主接线图。校验：1.220KV

44、短路点：，断路器型号为动稳定：满足要求。热稳定：查图得 满足要求。2.110KV短路点：，断路器型号为动稳定：满足要求。热稳定：查图得 满足要求。3.10KV短路点：，断路器型号为动稳定：满足要求。热稳定：查图得 满足要求。5.3.3隔离开关的选择与校验根据回路最大工作电流计算结果以及电压等级确定隔离开关型号如下表54所示：表54 隔离开关选择结果编号型号额定电流（A）额定电压（KV）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）220-2-10.41336002205521(5)220-2-20.3410220-2-30.4133110-2-10.826610001108023.7(4)110-2-2

45、0.8266110-2-30.291610-2-10.2070500010200100(5)10-2-22.173610-2-32.1736注：220-2-1，220表示所在电压等级，2表示隔离开关，1表示类型号，具体位置见方案II的主接线图。校验：1.220KV短路点：，隔离开关型号为动稳定：满足要求。热稳定：查图得 满足要求。2.110KV短路点：，隔离开关型号为动稳定：满足要求。热稳定：查图得 满足要求。3.10KV短路点：，隔离开关型号为动稳定：满足要求。热稳定：查图得 满足要求。5.4 电流互感器选择与校验电流互感器的选择和配置应按下列条件：1.型式：电流互感器的型式应根据使用环境条

46、件和产品情况选择。对于620KV 屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV 及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。2.一次回路电压： (一次回路工作电压) 3.一次回路电流：(一次回路最大工作电流) （原边额定电流）4.准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。5.二次负荷：(额定容量) 式中：6.动稳定：式中：是电流互感器动稳定倍数。7.热稳定：式中：为电流互感器的1s 热稳定倍数。5.4.1 电流互感器的选择根据一次回路电压和一次

47、回路电流选择电流互感器型号如下表55 表55 电流互感器选择结果安装位置型号额定电流比（A）级次组合准确度二次负荷10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级3级0级二次负荷倍数三绕组高压侧LCWDL-2200.523565220KV旁路、分段处220KV出线三绕组中压侧LCWDL-1100.5275135110KV旁路、分段处110KV出线三绕组低压侧LMC-100.51.231.225756010KV母联处10KV出线5.4.2 电流互感器的校验1.220KV侧：，电流互感器型号为LCWDL-220动稳定：,满足要求。热稳定：查图得 满足要求。2.110KV侧：，电流互感器型号为LCWD

48、L-110动稳定：,满足要求。热稳定：查图得 满足要求。3.10KV侧：，电流互感器型号为LMC-10动稳定：,满足要求。热稳定：查图得 满足要求。5.5 电压互感器选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：1.型式：620KV屋内互感器的型式，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器；35KV110KV配电装置一般采用油浸结构的电压互感器；220KV及以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。2.一次电压 。式中：为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是

49、允许的一次电压的波动范围，即为。3.二次电压：按表所示选用所需二次额定电压 。表5-6 二次额定电压选择表绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中二次额定电压（V）1001004.准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5 级。供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级要求一般为级。用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3 级即可。