发电厂及电力系统毕业设计

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1、发电厂及电力系统毕业设计文关220kV降压变电所电气部分初步设计 中 文 摘 要 电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多优点：首先，它可简便地转变成另一种形式的能量。例如，工厂中的电动机，就是将电能转换成机械能，拖动各种机械；又如我们常用的电灯，是将电能转变为光能，满足照明需要。其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。因此可见，电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，而且电力必须先行，才能满足工农业发展的需要。我国的电力工业发展也

2、很快，自70年代初，第一台300MW机组数投运至1988年底，投产600MW机组以来，电力工业发展又上了一个新台阶。在建的发电厂容量已达2700MW。330500kV输变电系统正在逐步扩大。到1991年底，全国装机总容量已超过150000MW，年发电量已达6774.94亿kwh。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电所的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。熟悉各种设计规程和设计原理，设计过程中要针对变电所的规模和形式，具体问题具体分析。本论文介绍了文关220kV降压变电所电气部分初步设计，从设计任务上来看，共分为七大步骤。即，1、选择本变电所主变压器的型号、容量和台数。2、设计本变电所电

3、气主接线的基本形式。3、进行短路电流计算。4、进行主要电气设备的选择。5、进行本变电所高压配电装置的规划设计。6、进行本变电所继电保护和自动装置的规划设计。7、进行本变电所防雷保护的规划设计等七大步骤，本论文结合电气的有关规程进行设计。本次设计是我们在校期间进行的最后一个非常重要的综合性实践教学环节，也是我们学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计（或研究）的综合性训练，同时还是我们将来走向工作岗位而奠定的基本实践。通过本次设计可以增强我们运用所学知识解释实际问题的能力和创新能力，以便更好地适应工作的需要。其设计内容结合相关的参考文献进行编写，由于水平有限，难免会有错误疏漏之处，请

4、参阅老师多给予批评指正。 关键字： 变电所、变压器、电气主接线、电气设备、继电保护、防雷保护等。 -I-沈阳工程学院毕业设计 Abstract Electric energy is a form of expression, the power of industrial and agricultural production has become an indispensable driving force, and widely applied to all aspects of daily life and production departments. Energy has many

5、advantages: First, it can be easily converted into another form of energy. For example, factories in the motor is the electric energy into mechanical energy conversion, drag machinery; Also, we used the Electric Company, is the power to change solar energy to meet the lighting needs. Second, a high-

6、voltage power transmission lines, but also conveying a very long distance, the distance of electricity supply. In addition, many production sectors of electricity to control, easy to automate and improve product quality and economic efficiency. So that, the power industry in the national economy as

7、a very important position, and power must be in order to meet the needs of industrial and agricultural development.Chinas power industry development soon, since the early 1970s, the first 300 MW unit for a few shipped to the end of 1988, the 600 MW unit has been put into operation, electricity and i

8、ndustrial development on a new level. Capacity building of power plants has reached 2700 MW. 330 500kv power transmission system is being gradually expanded. To the end of 1991, the total installed capacity of over 150000 MW, the generation capacity has reached 677.494 billion kw.h.Power system is a

9、n important energy sector in the national economy, and the electricity substation was designed in the building industry essential to a project. Design familiar with the various protocols and design principles, the design process to address the scale and form of substations, concrete analysis of conc

10、rete problems. This paper introduced the buck, Commissioner of 220 kV electric substation of the preliminary design, design tasks from the point of view, is divided into seven steps. That is, 1, choice of the main transformer substation of the models, capacity and number of Taiwan. 2, the design of

11、the electrical substation main connection of the basic form. 3, a short-circuit current calculation. 4, a major electrical equipment choice. 5, the high-voltage power distribution substation planning and design of the devices. 6, the substation protection and automatic devices of the planning and de

12、sign. 7, Lightning Protection of the substation planning and design, such as seven steps, this paper with the electrical design on a point of order. The design is in school during the last a very important part of a comprehensive practice teaching, but also full-II-文关220kV降压变电所电气部分初步设计use of our stu

13、dents have learned basic theories, professional knowledge to practical problems to design (or research) integrated training, is also our future Jobs and to lay the basic practice. Through this design can be enhanced by the knowledge we use to explain the actual capacity and ability to innovate in or

14、der to better meet the needs of their work. The design elements associated with the reference to the preparation, the limited level, it is inevitable there will be errors of omission, please refer to the teacher to give more criticism correction. Keyword: substations, transformers, the main electric

15、al wiring and electrical equipment, protection, mine protection. -III-沈阳工程学院毕业设计引 言 发电厂及电力系统专业的毕业设计是培养学生综合运用大学三年所学理论知识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。本设计是根据毕业设计的要求，针对220/60kV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是一次变电所电气部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明

16、。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式，同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式的确定及所选设备的型号绘制变电所的断面图、平面图、和主接线图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护。本设计的所有图纸都是计算机绘制而成，最后按照要求进行毕业设计成品打印。论文包括毕业设计说明书和毕业设计计算书两部分，并附有四张设计图纸（电气主接线图一张、 变电所断面图两张、平面布置图一张），可为以后的设计做些参考，同时能够比较直观的反映本设计变电所的整体全貌。设计书编写

17、过程中曾遇到过各种各样的问题和困难，指导老师给予了宝贵的意见的精心指导，在此表示深切的谢意。由于本人水平有限，设计书中难免会有错误和不足之处，恳请老师批评指正。 -IV-文关220kV降压变电所电气部分初步设计 第一部分 原始资料分析 第一章 引 论 1.1 电力系统的一般概念 电能是社会主义建设和人民生活不可缺少的重要的能源，电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，电能是由发电厂供给，因为考虑经济原因，发电厂大多建在动力资源比较丰富的地方，而这些地方又常远离大中性城市和工厂企业，这样需要远距离输送，经过升、降压变电所进行转接，在进一步的将电能分配到用户和生产企业。由于电力电能的重要特点是不能

18、储存，因此电力电能的生产、输送、分配和使用是同时进行的，于是电力电能从生产到使用就构成一个整体，而由电力电能的生产、输送、分配和使用的发电机、变压器、电力线路及各种用电设备联系在一起组成的统一整体就称为电力系统 1.1.1 对电力系统运行的基本要求 a.保证供电的可靠性电力系统的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危机人身和设备的安全运行，造成十分严重的后果，给国民经济带来严重的损失，因此，对电力系统的运行首先要保证供电的可靠性。根据用户本身的重要程度可将负荷分为三类：第一类负荷：将中断供电会造成人身事故、设备损坏、产品报废，生产秩序长期不能恢复，人民生活混乱，政治影响大等的用户以及军工系统划属为

19、第一类负荷，是重要负荷；第二类负荷：将中断供电会造成大量减产，人民生活会受到影响的用户划属为第二类负荷；第三类负荷：除一、二类负荷以外的一般用户属于第三类负荷；电力系统供电的可靠性，首先是保证第一类负荷，然后才保证第二类负荷，最后才是第三类负荷b.保证良好的电能质量c.提高系统运行的经济性d.保证电力系统安全运行 1.2 变电所的作用和工作原理及分类 1.2.1 变电所的作用和工作原理 变电所是电力系统的重要组成部分，它是变换和调整电压、变换和分配电能的场所，往往担负着向用电设备直接供电的任务-1-沈阳工程学院毕业设计变电所一般由变压器、配电装置（包括高低压开关、电压和电流互感器、避雷器、母线

20、等设备）及相应的各种构筑物，控制和信号设备，继电保护装置和测量仪表，通讯及电源设备，导线及电缆等组成。有些变电所考虑母线的功率因数较低，还装有电力电容器组静止补偿装置或调相机等设备上述设备中，除控制与信号部分，继电保护装置，测量仪表，控制电源和通讯等设备外，其余部分称为一次设备，由一次设备组成的网络系统称为一次系统 1.2.2 变电所的分类 按电压的升降分类，分为升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所多与发电厂建在一起，又称为发电厂升压站，它把发电机电压升高，经高压输电线路把电能送到远处的负荷区，或与其他的高压变电所联结成统一的电力网系统。降压变电所按性质和规模将划分为区域变电所、地方变电所

21、、终端变电所三种、区域变电所（一次变）主要特点是电压等级高，进出回路多，变压器容量大，在系统中地位比较重要。其高压侧均在110kV以上，低压侧也在35kV以上，它由大电网供电，通过降压后主要向地方变电所供电、地方变电所（二次变）地方变电所多由区域变电所或发电厂供电，主要向终端变电所供电，它的高压侧一般为10110kV，低压侧多为610kV、区域变电所多是工矿企业变电所和农村的乡镇变电所，它的高压侧多为10-35KV，低压侧为310kV和0.4/0.22kV系统。终端变电所主要由地方变电所或发电厂供电，降压后直接向各种用电设备供电本次设计的变电所是高压侧为220kV，低压侧为60kV的终端变电所

22、 -2-文关220kV降压变电所电气部分初步设计 第二章 概 论 2.1 设计的基本要求说明 本次设计的为文关220kV降压变电所电气部分初步设计，电压等级为220/60KV，220KV侧有两回进线，60kV侧有配出线路12回,并出线走廊宽阔。本变电所位于某城市南郊附近的平原地带，平均海拔400米，交通方便，地区年平均温度17，最高温度40，最低温度-16 2.1.1 电力系统接线方式如(图2-1)所示： 系统中所有的发电机均为汽轮发电机，送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为0.4欧姆/公里。 图2-1 电力系统接线方式2.1.2 60kV侧负荷表如下： （重要负荷占总负荷的65，同时率系数

23、0.8，线损率为5）-3-沈阳工程学院毕业设计 2.1.3 其它条件a.线损率取5%。b.负荷的同时系数取0.9。c.有负荷率取0.75；无功负荷率取0.8。d.要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上。2.2 设计的主要设计的主要设计的主要要求要求写出不少于15000字的设计说明书一份，设计计算书一份，并绘制出下列图纸：-4-文关220kV降压变电所电气部分初步设计 a.变电所电气主接线图一张；b.屋外配电装置平面一张；c.屋外配电装置断面图一张；（画两个断面） -5-沈阳工程学院毕业设计 第二部分 说明书 第一章 主变压器的选择 在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变

24、换网络电压、进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发与节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。 1.1 主变容量选择的有关规定及原则 A、主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ16185有关规定和审批的电力规划设计决定进行。B、主变台数的确定：为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变压器 ，但一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况

25、，应安装2-4台主变。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一及负荷或为变电所全部负荷的60%-75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。C、变压器形式的选择：(1) 变压器一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220KV的变电所中，可采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%时，可不装设备用相。(2) 系统有调压要求时，应采用有载调压变压器，对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内可回收。(3) 两

26、个中性点直接接地系统连接的变压器，除降压负荷较大或与高、中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。(4)具有三种电压的变电所，例如220kV，110kV，35kV一般采用三绕组变压器。D、主变容量的确定(1)为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并以曲线得出的变电所的年、日最高负荷和平均负荷。(2)主变容量的确定：凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，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。即满足SN0.7PZMAX。(PZMAX为综合最大负荷)(3)应根据电力系统

27、510年的发展规划进行选择。E、变压器的冷却方式：-6-文关220kV降压变电所电气部分初步设计主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，强迫导向油循环冷却。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。F、主变压器绕组的连接方式：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。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和，高、中、低三侧绕组组合要根据工程具体情况确定。 1.2 本设计主变压器的选择 根据以上主变选择的一般原则，选择本变电所的主变压器：本变电所为地方一次变电所，可以选择两台主变。因本地区交通方便，所以选择三相变压器。因为新

28、建变电所，而且低压负荷较大，所以选择有载调压变压器。容量的确定：P1=20000+10000+20000+5000=55000kwP2=20000+5000=25000kwPmax1=P1*Kp*1.05=49087.5kwPmax2=P2*Kp*1.05=22312.5kwS1=Pmax1/cos1=49087.5/0.95=51671.1KVAS1=Pmax2/cos2=21250/0.9=24791.7KVAS=(S1+S2)*0.7=76462.8*0.7=53523.9KVA总安装容量为53523.9kVA根据以上计算可选择两台型号为SFPZ4-63000/220的有载调压变压器。其

29、参数如表1-1： 表1-1 所选SFPZ463000/220变压器的主要参数 -7-沈阳工程学院毕业设计 第二章 电气主接线选择 2.1 概 述 电气主接线是多种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是分配和传送电能的总电路。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电所的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的

30、好坏不仅影响电力系统和变电所本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。 2.2 主接线的设计原则及基本要求 2.2.1 主接线的设计原则 根据220-500kV变电所设计技术规程SDJ288规定，变电所电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定，满足运行可靠性，简单灵活，操作方便，节约投资等要求。1）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，变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于他们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活

31、性、经济性的技术要求也不同。2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据5-10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。3）考虑负荷的重要性分布和出线回数多少对主界线的影响对一级负荷必须布两个独立的电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电，三级负荷一般只需一个电源供电。4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所

32、，基于传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高，而容量小的变电所，其传输容量小，对住接线的可靠性、灵活性要求低。-8-文关220kV降压变电所电气部分初步设计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的供电，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，例如：当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时，允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 2.2.2 主接线设计的基本要求 2.2.2.1 可靠性1) 研究主接线可靠性应注意的问题：a、 应重

33、视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析；b、 主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性的综合；c、 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度，采用可靠性能高的电气设备可以简化接线。2) 可靠性的具体要求：a、 断路器检修时，不影响对系统的供电；b、 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电；c、 尽量避免全部停运的可能性。2.2.2.2 灵活性满足运行、检修要求和扩建要求。2.2.2.3 经济性主要是指投资省，占地面积小，能量损失小。 2.3 电气主接线的选择 2.3.1 主接线的预定方案 本变电所电压等

34、级为220kV/60kV，220kV侧进线为2回；60kV侧出线为12回。 根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，初步拟定两种主接线方案。 2.3.2 对220kV千伏侧接线方式的论证 220kV侧拟采用双母线接线和单母线分段带旁路母线接线。双母线接线接线简图见图2-1；单母线分段带旁路母线接线简图见图2-2。 两种接线的比较如下： -9-沈阳工程学院毕业设计 图2-1 双母线接线 图2-2 单母线分段带旁路母线接线-10-文关220kV降压变电所电气部分初步设计 a、双母线接线单断路器的双母线接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关，连接

35、到两组母线上，电源和出线可均匀地分布在两组母线上，普遍适用于6220kV电压等级的配电装置中，此接线有以下几个优点：（1）可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。（2）检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。（3）一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和

36、潮流变化的要求。（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。（6）、便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。 单断路器的双母线接线也有自己的缺点：（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。（5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。b、单母线分段带旁路母线接线

37、单母线分段带旁路母线的优点为：接线简单、清晰、操作方便、采用设备少、便于扩建和采用成套配电装置。用断路器把母线分段后，对重要负责用户可以从不同的母线段引出两个回路，有两个电源，具有供电可靠性。检修任一回路断路器时不中断对用户的供电。单母线分段带旁路母线的缺点为：接线不够灵活。当母线与母线刀闸故障或检修时，将造成一段母线停电。 配电装置复杂，运行操作复杂。分段断路器用作旁路开关时，两段母线并列运行。但当其一段母线故障时，整套配电装置停止工作，在拉开分段刀闸时恢复无故障母线工作。断路器与刀闸间的闭锁复杂。根据电力工程设计手册的要求，主接线应满足可靠性、灵活性，并在此基础上考虑做到经济合理。-11-

38、沈阳工程学院毕业设计（1）可靠性。本变电所用户较多，负荷容量较大， 要求供电可靠性较高。当采用可靠性高的六氟化硫断路器时，选择双母线接线就可以满足可靠性的要求。（2）灵活性。采用双母线接线，各个电源和回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，可以灵活地适应系统中各种接线方式和潮流变化的需要。（3）经济性。单母线分段带旁路接线比双母线接线少用了断路器以及隔离开关，投资相对减少，配电装置的占地面积也大大减少，但可靠性有所降低。根据220-500kV变电所设计技术规程SDJ288规定， 220kV配电装置出线回数在四回及以上时，宜采用双母线或其他接线。本变电所220kV配电装置进线回数为2回，主要从可靠

39、性和灵活性考虑可以采用双母线接线方式。综合以上分析，本变电所220kV侧选用双母线接线方式 2.3.3 60kV侧接线方式的选择与论证 60kV侧采用双母线接线和双母线带旁路接线。双母线接线接线简图见图2-3；双母线带旁路母线接线简图见图2-4。 两种接线的比较如下： 图2-3 双母线接线-12-文关220kV降压变电所电气部分初步设计 图2-4 双母线带旁路接线 a、双母线接线：双母线接线的特点在220kV侧接线方式选择论证中已详细说明，此处不再缀述。 b、双母线带旁路接线：除了具有双母线接线的优点外，双母线带旁路接线方式还具有许多其它的优点： 当进出线检修时，可由专用旁路断路器代替，通过旁

40、路母线供电。但当设置了专用旁路断路器后，设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加。根据220-500kV变电所设计技术规程SDJ288规定，3560kV配电装置当出线回数为47回时，宜采用单母线接线；当出线回数为8回及以上时，宜采用双母线接线。本变电所60出线为14回，且均为重要负荷，应主要侧重于可靠性和灵活性。 综合以上分析，本变电所60kV侧选用双母线带旁路接线方式。 -13-沈阳工程学院毕业设计 第三章 短路电流计算 3.1 短路电流计算的目的： 1、电气主接线比较；2、选择导体和电器；3、确定中性点接地方式；4、计算软导体的短路摇摆；5、确定分裂导线间隔棒的距离；6、验算接地装置的接触

41、电压、跨步电压；7、选择继电保护装置和进出整定计算。 3.2 电力系统短路电流计算条件： 3.2.1 基本假定 短路电流实用计算中，可采用下列假设和原则：1、正常工作时，三相系统对称运行；2、所用电源的电动势相位角相同；3、系统中的同步和异步电动机均为理想电机；4、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压大小发生变化；5、电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中5%负荷接在高压母线上，5%负荷接在系统侧；6、同步电机都具有自动调整励磁装置；7、短路发生在短路电流为最大值的瞬间；8、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流；9、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电

42、流外，元件的电阻都略去不计；10、元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。11、输电线路的电容略去不计；12、用概率统计法制定短路电流运算曲线。 3.2.2 一般规定 1、验算导体和电器动、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式；2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步-14-文关220kV降压变电所电气部分初步设计 电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；3、选择导体和电器时，对不带

43、电抗器回路的短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点。对带电抗器的610kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。4、导体和电器动、热稳定以及电器的开断电流一般按两相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统中的单项或两相接地短路较三相短路严重时，应按最严重的情况计算。 3.2.3 电路元件参数的计算 高压短路电流的计算一般只计及各元件的电抗，采用标幺值。标幺值为各电路元件有名值与基准值之比。标么值法：取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=Uav计算用公式： 发电机

44、电抗：XG=Xd SBSN 2线路电抗：XL=XL创LSBav 变压器电抗：XT=Ud% SBSN 短路电流周期分量有效值：I*=1X*短路电流冲击值：ish=1.8 "标么值转为有名值：IN=I* SNSU*=Uav.n X=jsS*=SI*=IX*=X jSjIjXjj 3.2.4 网络变换 如下图： 1、/Y变换X1=X13×X12/（X13+X12+X23）X2=X12×X23/（X12+X13+X23）X3=X13×X23/（X13+X12+X23）-15-沈阳工程学院毕业设计2、Y/变换X12=X1+X2+X1X2/X3X13=X1+

45、X3+X1X3/X2X23=X2+X3+X2X3/X1 3.2.5 等值电源的计算 1、按个别变化变换计算当网络中有几个电源时，可将条件相类似的发电机，按下述条件连接成一组，分别求出至短路点的转移电抗。、（1）同形式且至短路点的电气距离大致相等的发电机；（2）至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机；（3）直接连接短路上的发电机。2、按同一变化计算当仅计算任一时间t的短路电流周期分量，各电源的发电机形式，参数相同且距短路点的电气距离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗。 3.2.6 三相短路电流周期分量计算 1、无限大电源供给的短路电流当供电电源为无穷大或者计算电抗Xjs=3

46、.45时，不考虑短路电流周期分量的衰减。2、有限电源供给的短路电流先将电源对短路点的等值电抗XNS，归算到以电源容量为基准的计算电抗Xjs，然后按Xjs值查相应的发电机运算曲线，或查发电机的运算曲线数字表，即可得到短路电流周期分量的标幺值。 3.2.7 冲击电流的计算 三相短路发生后的半个周期（t=0.01s）短路电流的瞬时值达最大，称为冲击电流ish。 其值近似计算为：ish=1.8 3.2.8 不同电流代表的意义 计算各种短路电流值的目的:计算短路电流的目的是为了正确选择和检验电气设备，整定继电保护装置等。通常需要计算下列各种短路电流值。I-次暂态短路电流（即三相短路电流周期分量第一周期的

47、有效值）用来作继电保护" "的整定计算和校验断路器的额定断流量。Ich-三相短路电流第一周期全电流有效值，用来校验电器和母线的动稳定以及断路器-16-文关220kV降压变电所电气部分初步设计的额定断流量。（即三相短路电流第一周期全电电流幅值）用来校验电气设备ish -三相短路冲击电流和母线的动稳定。i¥-三相短路电流稳态有效值，用来校验电器和载流部分的热稳定。 3.3 设计中应注意的问题 1、为什么计算三相短路电流值？而不计算单相、两相短路时电流值？因为一般供电系统中已采取措施，使单相短路电流值不超过三相短路电流，而当短路点离电源较远时，也就是当X

48、*0.6时，两相短路电流值通常小于三相短路电流值，因而在短路电流计算中应以三相短路电流计算作为基础。2、应用运算曲线计算短路电流时，不同类型的电源应如何合并？在本次设计的变电所中，分别有四个电源点向变电所提供电源，三个为汽轮式发电机、一个为系统，这三个汽轮式发电的电源点属于同类型的发电机特性，可以直接把这三个电源点合并成一个，在通过查运算曲线求出各个在短路点的短路电流。 -17-沈阳工程学院毕业设计 第四章 高压电气设备的选择 电器设备选择是发电厂和变电所设计的主要电气设备选择的一般要求： 总的原则：按照正常工作条件进行选择，按照短路条件进行校验。一般原则：（1）应满足正常运行、检修、短路和过

49、电压情况下的要求，并考虑远景发展；（2）应按当地环境条件校验；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）应与整个工程的建设标准应该协调一致；（5）同类设备应尽量较少品种；（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。技术条件：选择的高压电气设备，应能在长期工作的条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 4.1.1 电压： 选用的电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg 4.1.2 电流: 选用的电气设备额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即：IeIg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化也

50、较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电气设备没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续电流的要求。 -18-文关220kV降压变电所电气部分初步设计4.1.3 机械荷载 所选电气设备端子的允许荷载，应大于电气设备引线在正常运行和短路时的最大作用力。校验的一般原则：电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验；用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定；在工作电压和过电压的作用下，电气设备环境条件: 变电所在选择设备时，还应考虑设备安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温、风速、温度、污秽等级，海拔高度、地震强度和覆冰厚度等环境条件超过一般电

51、器使用条件时，应采取措施。本次设计的变电所的年平均气温为16度，在其它条件上无特殊要求。 4.1.5 环境保护： 选用电器，尚应注意电器对周围环境的影响，根据周围环境的控制标准，要对制造部门提出必要的技术要求。1. 磁干扰；2. 噪音。 4.2 电气设备的选择 电力系统中的各种电气设备，由于用途和工作条件各异，它们具体选择方法也就不尽相同，但基本要求是相同的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常条件进行选择，按短路条件校验其动、热稳定性。1按正常工作条件选择:额定电压： UeUew额定电流： IeIgmax2按短路条件校验：（1）短路热稳定校验：短路电流热稳定校验是要求所选的导体和电器当短路电流

52、通过时，所能达到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度，即：QuQr；I2tdzIr2tr；（2）短路动稳定校验：动稳定是指导体和电器承受短路电流机械应力的能力。满足动稳定的条件为：-19-沈阳工程学院毕业设计IshIes;（3）短路电流的计算条件：为使所选择导体具有足够的可靠性，经济性和合理性，并在一定时期 in：断路器固有分闸时间；t a：断路器燃弧时间，对少油断路器为0.04-0.06s, 对SF6和压缩空气断路器为0.02-0.04s。 4.3 母线的选择 4.3.1 母线材料的选择 屋外配电装置中的母线，应根据下列条件选择和校验：1、母线材料、截面形状和布置方式的选择(1

53、) 因为铝的成本低，而普遍使用铝母线。(2) 常用的母线截面形状有矩形、槽形和管形。其中矩形截面优点是散热面积大，便于固定和连接，但电流集肤效应强烈，常用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60MW及以下的降压变压器10.5kV侧的引出线及配电装置；槽形截面母线具有机械强度好、截流量大，集肤效应小的特点。当回路正常工作电流在48kA时，一般选用槽形母线；管形截面机械强度高、集肤效应小的特点，且电晕放电电压高，管内可通风或通水冷却，从而使截流量大增，所以，管形母线可用于8KA以上的大电流母线和110kV及以上的配电装置母线。(3)母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关。其布置方式可分为支

54、持式和悬挂式。支持式使用是和母线工作电压的支持绝缘子把母线固定在钢架或墙板等建筑物上。采用水平布置方式。2、母线截面尺寸的选择-20-文关220kV降压变电所电气部分初步设计其允许电流Ie应等于或大于流过导体的最大持续工作电流，即： IeKIgmax (K-修正系数) 导体经济截面S为：S=Igmax/JIgmax-正常时最大持续工作电流（A） J-经济电流密度（A/m） 电晕电压校验：电晕临界电压Ulj应大于最高工作电压Ugmax，即：Ulj>Ugmax i. 热稳定校验： 裸导体进行热稳定校验。ii. 动稳定校验：三相短路的最大电动力为：当三相母线水平布置且相间距离为acm时

55、的电动力。4.3.2 高压断路器的选择在各种电压等级中变电所的设计中，断路器是最为重要的电气设备。在电力系统运行中，对断路器的要求是比较高的，不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力，而且要求其在短路的条件下，对短路电流有足够的遮断能力。高压断路器的选择条件：1. 额定电压选择:2. 3. 5. 7. UN>UNS IN>Igmax额定电流选择开断电流选择 INbr>Ipt 4. 短路关合电流的选择 iNcl>Ish 热稳定校验 Ir2tr³I¥tdz 6. 动稳定校验 ies³ish断路器种类和型式的选择 本次设计的变电

56、所为220/60变电所，有220kV和60kV两个电压等级，根据规程规定：在35KV220KV电压等级的配电装置中，主要选用少油断路器、SF6断路器和空气断路器。 高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，仅部分少油断路器有电磁式、弹簧式或液压式等几种形式的操作机构的可供选择。一般电磁式操动机构需配专用的直流合闸电源，但其结构简单可靠；弹簧式结构比较复杂，调整需求较高；液压操动机构加工精度要求较高，操动机构的形式，可根据安装调试方便和运行可靠性进行选择。下面主要在结构特点，技术性能特点和运行维护特点三个方面对这三种断路器进行了比较。-21-沈阳工程学院毕业设计断路器安装使用场所选型参考如

57、下表： -22-4.4 隔离开关的选择文关220kV降压变电所电气部分初步设计隔离开关也是发电厂和变电所中常用的电器，他需与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。 4.4.1 隔离开关的主要用途： 1. 隔离电压2. 倒闸操作3. 分、合小电流 4.4.2 隔离开关的选择 隔离开关的选择条件：1按额定电压选择： UN³UNS2按额定电流选择： IN³Imax3按开断电流选择： INbr³Ipt4按短路关合电流选择： iNcl³ish5动稳定校验： ies³ish隔离开关对配电装置的布置和占地面积有很大影响，

58、选择隔离开关时应根据配电装置的布置特点和使用条件等因素进行综合技术比较后确定。220kV及以下屋外配电装置中常采用双柱式隔离开关。 4.5 电流互感器的选择 互感器（包括电流互感器TA 和电压互感器TV）的一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确的反映电气设备的正常运行和故障情况。 4.5.1 互感器的作用： 1 一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏准确度等级和副边负荷选择 为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测

59、量仪表的准确级。因此，需先要知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确级的要求，并按准确等级要求最高的表计选择电流互感器，具体要求如下：-23-沈阳工程学院毕业设计1、装设在发电机、电力变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表及所有用于计算电费的电度表用电流互感器，其准确度等级为0.5级。2、供运行、监视、估算电能的电度表、功率表和电流表用电流互感器，其准确度等级为1。3、供指示被测数值是否存在或大致估计被监视数值的表计用的电流互感器，其准确度等级为3或10级。 4.5.3 电流互感器应按下列技术条件选择： 1.按一次额定电流和额定电压选择：Ue³UewIe³I

60、gmax式中：Ue、Ie 为电流互感器的一次额定电压和额定电流2.二次额定电流的选择电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。3.电流互感器种类和型式的选择在选择互感器时，应根据安装地点（如屋电压互感器的选择 4.6.1 电压互感器应按下列技术条件选择 1.装置种类和形式的选择电压互感器的形式和种类应根据安装地点和使用条件进行选择。35110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器，220kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足需求时，一般采用电容式电压互感器。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等三绕组的单相电压互感

61、器组。2.按一次回路电压选择为了保证电压互感器的安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（0.81.2）Uc范围内变动，即应满足下列条件：1.2UelUl0.8Uel3.按二次回路电压选择：-24-文关220kV降压变电所电气部分初步设计电压互感器二次侧额定电压必须满足继电保护装置和测量用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选： 4.按准确级和容量选择在选择时，首先根据仪表和继电器的接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各项负荷大小，再按所接仪表的准确级和容量选择电压互感器的准确级和额定容量。对应于测量仪表所要求的最高准确级的电压互感器的额定二次容量Se2应不小于电压互感器的二次负荷容量即：Se2S2。4.7 避雷器的选择 4.7.1 避雷器的安装地点选择 1、配电装置每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器的除外。2、220kV及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。3、下列情况下的变压器中性点应装设避雷器：1）中性点直接接地系统中，变压器中性点分极绝缘且有隔离开关时。2）不接地和经消弧