220KV变电站一次部分的毕业设计[论 文].doc

. . 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 题 目： 220kv 降压变电站一次部分设计 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2013 年 5 月 28 日 . . 摘 要 变电站是整个电力系统的中间环节，它担负着集结和分配电能的任务，所以 变电站的安全稳定运行对整个电力系统的安全稳定起到至关重要的作用。变电站 的设计关系到资源的最佳利用，同时也关系到整个电力系统的最佳运行方式，因 此变电站的设计要综合考虑各方面的因素。本文首先根据任务书的要求，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 220kV、110kV、10kV 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。其次，对高压断路器、隔离 开关、母线、电压互感器、电流互感器等进行了选型和校验。最后，对主变压器 和变电站进行了防雷保护设计，从而完成了 220kV 变电站电气一次部分的设计。 关键词：关键词：变电站 ， 变压器， 主接线 ， 短路电流计算 . . ABSTRACT Substation is the intermediate links the whole power system, it bears the rally and distribution electricity substation task, so the safe and stable operation of the power system for the safe and stable play a crucial role in substation, substation design related to the best advantage resources, but also relates to the whole power system, so the best operation mode should be designed comprehensive consideration of the substation various aspects of the factors. This paper firstly, according to the requirements of commitments by the analysis of load material, safety, economy and reliability into consideration, determine the 220kV, 18kV, 6kV and stood electricity Lord wiring, and then through the load calculation and power supply range identified the main transformer sets, capacity and model, also established with the capacity of transformer station, and secondly, and models of high voltage circuit breaker, isolating switch, busbar voltage transformer, current transformer, the selection and check, finally, the main transformer and the relay protection, substation design, thus finished 220kV substation design of electric is a part. Keyword:Transformer substation, Transformer, The lord connects the line, Short- circuit electric current calculation . . 目录 1 绪论 .1 1.1 课题来源和工程概况 .1 1.2 国内外研究综述1 1.3 选题目的和意义1 1.4 毕业设计所做工作2 2 电气主接线的设计 .3 2.1 主接线概述 .3 2.2 主接线设计原则 .4 2.3 主接线选择 .4 3 主变压器的选择 .7 3.1 主变压器的选择原则 .7 3.1.1 主变压器台数的选择 .7 3.1.2 主变压器容量的选择 .7 3.1.3 主变压器形式的选择8 3.1.4 绕组数量和连接形式的选择 .8 3.2 主变压器选择结果 .8 4 所用电设计 10 4.1 所用变选择 10 4.2 所用电接线图 10 5 220KV 变电站电气部分短路计算.12 5.1 短路图 12 5.2 10KV 侧短路计算13 5.3 220KV 侧短路计算.14 5.4 110KV 侧短路计算.15 6 导体和电气设备的选择 17 6.1 电气设备的选择.17 6.1.1 电气设备选择的一般原则.17 6.1.2 电气设备选择的一般条件.17 6.2 断路器和隔离开关的选择 19 6.2.1 220KV 出线、主变侧.20 6.2.2 主变 110KV 侧 23 6.2.3 10KV 限流电抗器、断路器隔离开关的选择26 6.3 电流互感器的选择.30 6.3.1 220KV 侧电流互感器的选择.31 6.3.2 110KV 侧的电流互感器的选择.32 6.3.3 10KV 侧电流互感器的选择33 6.4 电压互感器的选择 34 . . 6.4.1 220KV 侧母线电压互感器的选择.35 6.4.2 110KV 母线设备电压互感器的选择.36 6.4.3 10KV 母线设备电压互感器的选择36 6.5 导体的选择与校验 36 6.5.1 220KV 母线.37 6.5.2 110KV 母线.37 6.5.3 10KV 母线的选择38 6.5.4 变压器 220KV 侧出线的选择与校验 39 6.5.5 变压器 110KV 侧出线的选择与校验 40 6.5.6 变压器 10KV 侧电力电缆的选择与校验 .41 7 防雷接地设计 42 7.1 防雷设计 42 7.1.1 防雷设计原则 42 7.1.2 避雷器的选择 42 7.1.3 避雷针的配置 45 7.2 接地设计 45 7.2.1 接地设计的原则 46 7.2.2 接地网型式选择及优劣分析 46 8 电气总平面布置及配电装置的选择 47 8.1 概述 47 8.1.1 配电装置特点 47 8.1.2 配电装置类型及应用 47 8.2 配电装置的确定 48 8.3 电气总平面布置 49 8.3.1 电气总平面布置的要求.49 8.3.2 电气总平面布置.49 结论.51 参考文献.52 致谢.53 附录 A54 . . 1 绪论 1.1 课题来源和工程概况 能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不 仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也 要求越来越高。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。 它具有变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的用途。 1.2 国内外研究综述 随着改革的不断深入，经济的迅猛发展，各电力部门对变电站的设计要求越 来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理、占地 多、投资大、损耗高、效率低尤其是在一次开关和二次设备选型问题上，基本停 留在 50-60 年代的水平上，从发展的观点来看越来越不适应城市和农村的发展要 求。国民经济快速发展对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增多，电压 等级升高，供电范围增大以及输电容量增大，采用传统的一次二次设备已越来越 难满足变电站安全及经济运行，少人值班或无人值班的要求。现在已经大多采用 了微机保护。分级保护与常规保护相比增加了人机对话功能，自控功能，通信功 能与实时时钟等功能。因此如果通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站内 值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作， 及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的科学化、规范化并且还可 以做到与其他自动化系统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合 管理。 1.3 选题目的和意义 我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实 现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企 业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电 力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电所是生产工艺系统严密、土建结构 复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大，总容量在 . . 百万千瓦以上变电所的建立，促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变 电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理 的运用、队伍素质的提高，使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之 不断提高。110kv 区域降压变电站是电网建设和电网改造中非常重要的技术环节， 所以做好 110kv 变电站设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中， 尤其是在 110kv 变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建 设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和电能质量差等问题已成为影响高压 输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战 略，所以 110kv 变电所需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声， 既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再 利用率高的要求。 毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能 力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们 巩固了本专业所学的专业知识，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。它将为我们以后的学习、工作打 下良好的基础。 1.4 毕业设计所做工作 该设计包括以下内容： 首先根据原始资料及负荷要求进行主接线的设计尽可能的力求经济合理，再 根据负荷的多少及电压等级进行主变压器的选择，在选择主变压器后应进行短路 计算以便进行之后的导体和电气设备的选择，所用电的设计也应根据所用负荷进 行确定最后的工作为防雷接地设计及配电装置设计，在进行防雷接地设计时应严 格按照相关原则进行选择与校验。 . . 2 电气主接线的设计 2.1 主接线概述 电气主接线是由电气设备通过线路，按其功能要求组成接受和分配电能的电 路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字符号并 按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的 单线接线图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网 络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装 置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。 单母线接线及单母线分段接线。 1、单母线接线 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。 综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电 厂和变电站中。 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。在可靠 性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停 电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。 这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站 610KV 接线中。但是，由于 这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线 系统可靠性受到限制，所以在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般 不予采用。 3、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。 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。 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。 2.2 主接线设计原则 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂 动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对 电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设 计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素， 正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。 2.3 主接线选择 本变电站属于中间变电站，高压侧 220kV 以交换潮流为主，起系统交换功率 . . 的作用，其中 220kV 出线 3 回，同时降压给当地供电。因此 220KV 侧有四种接线 方式：1、单母线接线方式 2、单母线分段接线方式 3、单母线分段带旁母 4、双 母线接线。比较以上四种接线方式，结果如下表： 表 2.1 各种接线方式的比较 接线方式优点缺点适用范围 单母线接线 接线简单、设备少，操作 方便，经济性好，便于向 两端延伸，扩建方便。 1、供电可靠性差，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，造成全网或全厂长期 停电。2、调度不方便。 适用于 6-220kv 出 现回路较少，用户 重要性等级较低的 配电装置中。 单母线分段 接线 用分段断路器进行分段， 提高了灵活性，当母线发 生故障时，仅故障母线段 停止工作，另一段母线继 续工作，两段母线可看成 是两个独立的电源，提高 的供电的可靠性。 1）当一段母线或母线隔离 开关故障或检修时，必须 断开接在该分段上的全部 电源和出线，这样就减少 了系统的发电量，并使该 段单回路供电的用户停电。 （2）任一出线断路器检修 时，该回路必须停止工作。 (1)610kv:出线 回路数为 6 回及以 上; (3)110220kV:出 线回路数为 34 回. 单母线分段 带母线接线 带有专用旁路断路器母线 接线极大地提高了可靠性。 由于装设旁路母线投资大、 结线复杂。 一般在及以上的电 力系统中，为防止 线路停电造成重要 负荷大面积受影响 时可以采用。 双母线接线 供电可靠性得到提高，调 度灵活，扩建方便 投资费用增加，配电装置 复杂，不宜实现自动化。 110-220KV 出线回 路为 5 回及以上回。 综合变电站的地位和各接线方式的适用范围，同时结合经济性和扩建性，在 220KV 侧采用双母线接线。 110kV 出线 8 回，110kV 要满足省北电东送，电气化铁道牵引和 XC 市区负荷 增长，同时给当地供电。此侧负荷重要等级高，因此根据条件选择双母接线方式 和双母线带旁路接线方式。 . . 10kV 主要用于提供变电所所用电，出线回路有 12 回。因此选择单母线分段 接线方式。 由于近年来，系统的发展，电力系统接线的可靠性有了较大的提高，220kv 以下电网建设的目标是逐步实现 N-1 或 N-2 的配置，这样有计划地进行配置，这 样有计划地进行设备的检修，不会对用户的供电产生影响，不需要通过旁路断路 器来代替检修断路器。由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断的出现， 如现在广泛使用的 SF6 断路器、真空断路器等运行的可靠性大幅度提高，使旁路 母线的使用率也在逐年的下降。并且现今的变电所都有无人值班的设计趋势，旁 路母线给无人值班带来不便，故新建工程中基本上不再采用带旁母的接线方式。 综上所述，电气主接线的选择为：220KV 侧采用双母线接线，110KV 采用双 母线接线，10KV 侧采用单母线分段接线方式。如下图所示： 图 2.1 电气主接线图 . . 3 主变压器的选择 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。 3.1 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 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。 3.1.1 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。 3.1.2 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。按其中 一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷 Smax的 60-70选择，对于 35- 110KV 变电站取 60，对于 220-500KV 变电所取 70，但当全部 I、II 类重要负 荷超过上述比例时，应按满足全部 I、II 类重要负荷的供电要求选择，即： SN=(0.6-0.7)Smax/(n-1)(MVA)或 SN=S(I+II)/(n-1)(MVA) 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。 . . 3.1.3 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。 3.1.4 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。 3.2 主变压器选择结果 此 220KV 中间变电站是 YZ 电厂 2*350MW 机组电力外送的配置工程，未来 5- 10 年最大供电负荷 550MW，主变压器建设规模为 2*180MVA。近期准备上一台，电 压等级为 220/110/10KV。由于此变电站 110KV 侧接重要负荷，而 10KV 侧仅满足 一般的厂用电。因此所选主变压器的容量比为 100/100/50，所选主变压器的型号 和各参数如下： . . 变压器型号为：SFPSZ9-180000/220 1、容量：180MVA 2、电压比（降压变压器）高压（无励磁调压）： kV%5 . 22220 中压： 115 低压：10.5 kV 3、联结组标号：YN/yn0/d11 4、空载损耗：142 kW 5、负载损耗：585 kW 6、空载电流：0.42% 7、短路阻抗：高压-中压：13%； 高压-低压：23%； 中压-低压：8% 8、三个绕组的容量比为：100%/100%/50% 9、低压绕组在最里面（靠铁心），中压绕组在中间，高压绕组在最外面。 10、可以采用：强迫油循环风冷却。 因此，该变电站主变选用两台型号为 SFPSZ9-180000/220 的变压器。 . . 4 所用电设计 变电站站用母线采用单母分段接线方式。当有两台站用变采用单母线分段接 线方式，平时分列运行，以限制故障。对于容量不大的变电站，为了节省投资， 所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器。 4.1 所用变选择 1、所用变压器负荷计算原则： a、连续运行及经常短时运行及经常断续运行的设备应予以计算； b、不经常短时及不经常断续运行的设备不予计算； 2、所用变压器容量选择 负荷计算采用换算系数法，所用变压器容量 STN（kVA）应满足 STNK1P1+P2+P3 式（4.1） 式中 K1-所用动力负荷换算系数，一般取 0.85 P1、P2、P3-所用动力、电热、照明负荷之和，kW。 经分析，我们把所用电的主要负荷中：主充电机、浮充电机、蓄电池室通风、 屋内配电装置通风归为动力负荷，把交流电焊机、检修实验用电、载波、照明负 荷和生活用电归为电热及照明负荷。则： )( 2 . 1232 . 95 . 15 .22901KWP )(34.35610 6 . 4522789.22 6 . 4525 . 5 )( 2 . 1232 . 95 . 1 5 . 2290 32 1 KWPP KWP 因此： KVASN06.46134.3562 .12385. 0 由以上数据查表得选择所用变的型号及相关参数如下表 4.1 所示： 表 4.1 所用变的型号及相关参数 额定电压(kV)损耗（KW） 型号 高压低压 额定容量 （KVA） 连接 组别 空载负载 阻抗电 压 空载电 流 SCB10- 500/10-0.4 %5 . 22100.4500Yyn01.164.884%1.2% 4.2 所用电接线图 最近几年，变电站都不采用蓄电池作为直流电源，而是广泛的采用晶闸管整 流或复式整流装置取得直流电源，因此要求交流所用电源可靠连续，电压稳定。 变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶 . . 闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装 1 台站用 变压器，从变电站低压母线引进，站用变压器的二次侧为 380/220V 中性点直接 接地的三相四线制系统。对于中性变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设 2 台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V 站用电母线采用 低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。 因而本设计两台所用变分别接于 10KV 母线的段和段，互为备用，平时 运行当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。因此采用单母线分段的 接线方式，接线图如下所示： 图 4.1 所用电接线图 . . 5 220KV 变电站电气部分短路计算 5.1 等值电路图 系统阻抗：220KV 侧电源，归算至本所 220KV 母线侧阻抗为 0.0187（Sj=100MVA）,110KV 侧电源容量为 500MVA，归算至本所 110KV 母线侧阻 抗为 0.17（Sj=100MVA） ，10KV 侧为无穷大系统，变压器型号为 SFPS7 180000/220。 SN=180MVA 其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为 13，23，8。简化图 如下图所示： 图 5.1 等值电路图 9)13238( 2 1 %)%( 2 1 % 1)23813( 2 1 %)%( 2 1 % 14)82313( 2 1 %)%( 2 1 % )21()13()32(3 )13()32()21(2 )32()13()21(1 KKKK KKKK KKKK UUUU UUUU UUUU 设 SB=100MVA，UB=Uav . . 05. 0 180 100 100 9 100 % 006 . 0 180 100 100 1 100 % 078 . 0 180 100 100 14 100 % 3 *3 2 *2 1 *1 N BK T N BK T N BK T S SU X S SU X S SU X 5.2 10KV 侧短路计算 f(3)-1 短路时, 示意图如下： 图 5.2 f(3)-1 短路的等值电路图 025 . 0 05 . 0 2 1 2 1 03 . 0 06 . 0 2 1 2 1 039 . 0 078. 0 2 1 2 1 * * * 33 22 * 1 T T TI XX XX XX 因此由图可知： 068 . 0 )003. 017 . 0 /()039 . 0 0187 . 0 ( X 因此： . . 71.14 068 . 0 11 * k X I 短路电流的有名值为： KAKAIII KA U S I Bkk B B B 9 . 805 . 571.14 5 . 5 3 5 . 10 100 3* * 冲击电流： KAish61.46 9 . 8028 . 1 短路容量： MVASK26.29840.16 5 . 103 5.3 220KV 侧短路计算 f(3)-2 短路时，示意图如下图所示。 图 5.3 f(3)-2 短路的等值电路图 短路电流的标幺值： KAIk88.69 0187. 0 1 0701 . 0 1 467 . 0 1 * . . 短路电流的有名值： KAKAIII KA U S I Bkk B B B 31.18262 . 0 88.69 262 . 0 3230 100 3* * 冲击电流： KAish61.4631.1828 . 1 短路容量 MVASK 9 . 732531.182313 5.4 110KV 侧短路计算 f(3)-3 短路时 图 5.4 f(3)-3 短路的等值电路图 短路电流标幺值： KAIk87.12 17 . 0 1 0207 . 0 1 463 . 0 1 * 短路电流有名值： . . KAKAIII KA U S I Bkk B B B 43 . 6 5 . 087.12 5 . 0 3115 100 3* * 冲击电流： KAish40.1643 . 6 28 . 1 短路容量： MVASK65.326640.161153 将上述三种短路情况总结于下表： 表 5.1 短路计算成果表 短路点基准电压短路电流冲击电流短路容量 S (K)(KA)(KA)(MVA) 10kv 侧 10.580.9206.3298.26 220kv 侧 23118.3146.617325.9 110kv 侧 1156.4316.403266.65 . . 6 导体和电气设备的选择 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 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。 6.1 电气设备的选择 6.1.1 电气设备选择的一般原则： 1、按正常条件选择导体和电器 2、按短路情况进行动，热稳定性校验（熔断器不用校验热稳定性） 。 应力求技术先进与经济合理。 3、选择导体时应尽量减少品种。 4、扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致。 5、选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 6.1.2 电气设备选择的一般条件： 1、按正常工作条件选择：导体和电器的正常工作条件是指额定电压、额定 电流和自然环境条件三个方面。 1）额定电压选择： 在选择设备时一般按照导体和电器的额定电压 UN不低于安装地点电网额 定电压 UNS的条件选择，即： UNUNs 式 （6.1） 2）额定电流选择： 在规定的周围介质极限温度下，导体和电器的额定电流 IN应不小于流过 设备的最大持续电流 IWmax，即： INImax 式 （6.2） . . 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 路的最大持续工作电流 IWMax =1.05IN(IN为电机的额定电流)；母联断路器和母线 分段断路器回路的最大持续工作电流，一般取该母线上最大一台发电机或一组变 压器的；母线分断器回路的最大持续工作电流，按母线上事故切除最大一台发电 机时，这台发电机额定电流的 50%-80%计算；馈电线回路的最大持续工作电流， 除考虑线路正常负荷电流外，还应包括线路损耗和事故转移过来的负荷。 3）按当地环境条件校核 在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当温度、风速、湿度、 污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等条件超过一般电器使用条件时，应 向制造部门提出要求或采取相应的措施。例如，当地海拔高度超过制造部门规定 之值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减小，是空气间隙和外绝缘的放电 特性下降，一般当海拔在 10003500m 范围内，若海拔比厂家规定值每升高 100m，则最大工作电压要下降 1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原 型电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于 110KV 以下电气设备，由于外 绝缘裕度较大，可在海拔 2000m 以下使用。 当周围环境温度和导体（或电器）额定环境温度不等时，其长期允许电 流可按下式修正： y I Y y y yy KIII 式中 K修正系数；导体或电气设备正常发热允许最高温度，当 y 导体用螺栓连接时，=70。 y 我国目前生产的电气设备的额定环境温度=40。如周围环境高于 40 （但不大于 60）时，其允许电流一般可按每增高 1，额定电流减少 1.8%进行 修正；当环境温度低于 40时，环境温度每降低 1，额定电流可增加 0.5%，但 其最大负荷不得超过额定电流的 20%。 我国生产的裸导体的额定环境温度为 25，当装置地点环境温度在- 550范围内变化时，导体允许通过的电流可按上式修正。此外，当海拔高度上 升时，日照强度相应增加，故屋外载流导体如计及日照影响时，应按海拔和温度 综合修正系数对载流量进行修正。 2、按短路情况校验 1）短路热稳定校验 短路电流通过时，导体和电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值， . . 既满足热稳定的条件为： 或 kt QQ kkkt tIQtI 22 式中 短路电流产生的热效应； k Q 短路时导体和电器设备允许的热效应； t Q 时间 t 内允许通过的短时热稳定电流（或短时耐受电流） 。 t I 2）电动力稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满 足动稳定的条件是： 或 shes ii shes II 式中 、短路冲击电流幅值及其有效值； sh i sh I 、允许通过稳定电流的幅值和有效值。 es i es I 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定： a、用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 b、采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定；电缆印有足的 强度，亦可不校动稳定。 c、装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 6.2 断路器和隔离开关的选择 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，并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 10KV-220KV 的