新南变电站建设方案

1 新南 变电站建设方案 绪 论 一、研究变电站的目的及意义 电力工业是国民经济发展的基础工业，随着我国电力工业的发展，电力已经成为工农业生产中不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常方面。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，必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，这是世界的发展规律。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十分重要的作用，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。 随着我国居民生活水平的逐渐提高，农村、乡镇及城市也越来越需要建设降压变电站，为乡镇及城市低压的各种工厂、农业提供电力。变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。 二、 国内外研究综述 随着社会的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。变电站要求电力设备运行可靠、操作灵活、经济合理 、扩建方便 ,为了达到供电标准，对变电站进行合理的设计与配置是必不可缺的。 110域降压变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好 110电站的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 110电所的建设中，土地、资金等资 2 源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、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110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。因而， 110电站应从电力系统整体出发 ,力求电气主接线简化 ,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的 110电所为目的，从 变电站主变压器的选型、电气设备的选择、防雷保护 等方面提出了 变电站的 设计思路。 三、如何对变电站设计进行研究 通过在图书馆借阅书刊以及电子资源等文献资料的收集，明确研究设计本系统的目的和意义，了解其基本原理 及设计原则。最后在设计好整个电气主接线以后再进行短路电流计算并检验设计的合理性，做到可以在实际中应用并达到预期效果。最后撰写设计报告，总结设计体会。 通过对变电站电气部分的设计加深，对变电站功能、结构和具体运行方式的的理解和认识，弥补自己在专业知识方面的欠缺和不足。同时通过自己的初步设计对该地区电力发展和规划起到一定是借鉴作用，让该地区的电力事业发展得更好，促进地区经济、社会更好更快的发展。 3 1 变电站概况 新南变电所位于新密市区南部，汽车站西侧，毗接文峰路，交通发达，便于设备器件的 运输。该变电所接近负荷中心，接线比较简单，进出线也比较方便，是新密市各工矿企业和民用电力的重要来源，属于中枢型变电所。 目前的新南变电所已经由 35压等级的变电所扩建成如今的1100压等级，并以后扩建可能扩建成为 220压等级的变电所，因为所内设备极其布局均留有余地。整个新南变电所占地 2440 ，该变电所由新密电厂直接提供电能，供电距离是 3线型号为 300型。该变电所的符合有 工业 ，农业和城市用电三种负荷，新南变电所的 103 240 型的电缆引至 各负荷，出线共有 12 条，其中工业负荷有：棉纺线，化肥线，化工线，汽配线，巨轮线；农业负荷为超华线；民用负荷为文峰南线，建设线；交通负荷为铁路线，这些负荷即有一类负荷，又有二类负荷，三类负荷，它们类别如下： 一类负荷：化工线，铁路线 二类负荷：化肥线，巨轮线，棉纺线等工厂线路 三类负荷：文峰南线，建设西线，超华线 新南变电所 110采用双母带旁母接线形式， 10采用单母分段，两段 10线均有一台 变压器对其供电，两台变压器的高压侧分别接在两桥臂上，各种配电设备的型号在主接线图中有标明 。 新密市位于河南省中部的嵩山东麓，隶属省会郑州，海拔 200m。年最高气温（ 7 月）平均温度为 日平均气温为 ，极端最高气温为 。极端最低气温为 ，最热月地下 平均温度为 4 该变电所直接由电厂供电， 110没有出线端，经变压器变压后将10电供给城市和近郊工业、农业及生活用电。此变电所的负荷资料如下图所示： 表 1电所负荷资料 电压 等级 回路 名称 最大负荷 功率 因数 负荷等级 线路长度 （ 10 级 1 10 级 2 10级 0级 0 级 0 级 0 级 0 级 0 级 0级 0 级 0级 5 2 负荷分析及主变压器的选择 什么进行负荷计算 计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定 的 是否正确合理，直接影响到电器和 导 线电缆的选择是否经济合理。 从工矿企业用电角度考虑，负荷计算直接影响着供电系统电气设备的选择，继电保护的整定以及选择仪表的量程；从系统供电角度来考虑，没有负荷计算是无法安排供电方案及系统运行方式的。负荷计算如果估算过高，将会增加供电设备的容量，使电网复杂；浪费有色金属，增加初投资和运行管理的工作 量；由于工厂企业是国家电力的主要用户，估算过高将会给电力系统及整个国民经济建设带来很大的危害。负荷计算如果估算过低，投入生产后，线路及电气设备过热，将会使绝缘老化加快，降低使用寿命，增加电能损耗，从而影响供电系统的正常运行。 荷分析 目前，我国设计部门在进行企业及变电所供电设计时，经常采用的电力负荷计算方法有：需要系数法，二项系数法，利用系数法，单位电耗法，单位面积法。在新南变电所的负荷计算中，因为该变电所是枢纽变电所，所以采用需要系数法计算负荷，这种计算方法是利用设备功率需要系数和同时系数，直接求 出计算负荷。 用电设备组的计算负荷及计算 电流 ： 3+2+2+3+3+2+W=6 有功功率： js x eP k P=28（ 无功功率： ta =22（ 视在功率： 2 2 2 22 8 2 2j s j s j Q =计算电流： 33 5 . 6 0 8 1 0 1 . 8 73 3 1 1 上式中： 用电设备组的设备功率，单位为 KW 需要系数，取 0.9 用电设备功率因数角的正切值 用电设备额定电压，单位 统最大运行方式时的阻抗为 小运行方式时的阻抗为 X=大负荷允许的电流 I=360A。最小负荷 允许 电流 I=30A。焦南变电所最大负荷 P=30小负荷 P=15均负荷 P= 变压器的选择 述 在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，两种电压等级之间交换功率的重要任务。我们在选择变压器时必须同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统 5 10 年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果 主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦不能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安 7 全可靠供电和网络经济运行的保证。 在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以 后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。主变压器的选择应该满足两个要求：（ 1）变压器原副边额定电压必须与电源和用电网络相一致，（ 2）变压器容量必须满足所有负荷获得足够能量。 数的确定 容量为 330下 机组单元连接的主变压器和 330以下的电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修的工作量。由此可知，此变压器应选三相变压器。 组数的确定 电力变压器按照每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多 绕组等形式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等类型。对于深入引进负荷中心、具有直接从高压降为低压供电条件的变电所，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。 变压器台数的确定 在选择变压器的台数时，应该满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有一二级负荷的变电所宜采用两台变压器，以便当一台被切除时，另外一台对一二级负荷继续供电；对季节负荷或者昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可以考虑用两台变压器；在确定变电所主变压 8 器的台数时应该适当给负荷发展留有一定 的余地。 新南变电所的负荷中有一类负荷，并且考虑到经济运行和今后的发展，因此应该选择用两台主变压器。 压器容量和型号的确定 所谓变压器的额定容量是指在规定的环境温度下，露天装设的变压器在正常使用期限内所能连续输送的容量，然而各地的环境温度和负荷变化不相同，在不影响变压器的正常使用的条件下，变压器的负荷能力较额定容量有所不同，因此，容量的选择时，应该考虑到过负荷和温度影响。引入过负荷系数 ： 参数如下： 型 式： 31500/110 （有载调压） 冷却型号： 户外油浸风冷 110/11线型式 Y/ 11 空载电流 空载损耗 阻抗电压 最大分接时 额定分接时 最小分接时 短路损耗 30mw 9 虑到 10年后负荷增长 1+10 过查表知： K =1 S 1为是两台变压器 2S 2 变压器的容量负荷要求。 用电设计 降压变电所的所用电负荷一般容量都不太大，对其可靠性的要求远不如发电厂的厂用电那样高，因此，变电所的所用电接线简单，所用电压也只需 380/220 V 级，且动力与照明合用。 1、所用电接线设计要求： 所用电设计应按照运行，检修和施工的需要，考虑全厂发展规划，积极慎重的采用经过试验鉴定是新技术和新设备，使设计达到技术先 进， 经济合理。所用电接线应满足正常运行的安全，可靠，灵活，经济和检修、维护方便等一般要求外，还应满足下列特殊的要求： 各机组的所用电系统应该是独立的 。在任何运行方式下，一台机组故障停运或其他辅机的电气故障不应影响另一台机组的运行，并要求受所用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复运行。 所用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全所发展的规划，积极慎重的采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使设计达到技术先进，经济合理。 10 充分考虑变电所正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便。 2 、所用电接线的设计原则： 接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。 所内有较低电压母线时，可将一台变压器通过旁母断路器开关接到旁路母线上。正常运行时，由工作母线供电，在工作检修或进行试验时，则倒换旁路母线上供电。 所用电设备的布置应符合电力生产的工艺流程的要求，作到设备布局和空间利用合理。 设计时还应适应当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使所用电接线具有可行性和先进性。 变电所的安全运行和维护创造良好的工作环境，巡回检查道路畅通，设备的布置满足安全净距并符合防火、 防暴、防潮、防冻和防尘的要求。 在选择所用电设备的形式时，应结合所用配电装置的布置特点，择优选用适当的产品。 11 3 主接线的选择 气主接线设计 气主接线的基本要求 电气主接线是由电气设备通过连接线，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，故又成为一次接线或电气主系统。对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、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。停电不仅给发电厂造 成损失，而且给国民经济各部门带来损失更加严重。因此，电气主接线必须保证供电可靠。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂或变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、电气设备制造水平及运行经验等诸多因素。 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： 操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，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，不致在操作中出差错。 12 调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。 扩建的方便性。对将来要扩建的变电站，其主接线必须具有扩建的方便性，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。 3、经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑： 节省一次投资。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、选用廉价的电器或轻型电器，以便降低投资。 占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电站，在可能的允许条件下，应采取一次设计 ，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。 电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。 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体。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 13 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。电气主接线设计的基本原则应以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 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。 35110路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组成或线路分支接线；超过两回 时，宜采用扩大桥形、单母线或单母分段的接线。 35 63 8 回及以上时，亦可采用双母线接线。 110路 为 6 回及 以上 时，宜采用双母线接线。在采用单母线、单母线分段或双母线的 35 110接线 中，当不允许停电检修断路器时，可设置 旁 路设施；当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当 110路为 6 回及以上， 35 63 8 回及 以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器 35 110条件时亦可接入旁路母线；采用 路器的主接线不宜设旁路设施。当变 电所装有两台主变压器时 ， 6 10宜采用单母线分段；线路为 12 回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当 6 35电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。 种主接线接线方式的特点 电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它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 14 建。 1、单母线接线 单母线接线虽然具有接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用 成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，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。并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于： 110200电装置的出线回路数不超过两回， 35 63电装置的出线回路数不超过 3 回， 6 10电装置的出线回路数不超过 5 回。 2、单母线分段接线 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，两段母线可看成是两个独立电源，提高了供电的可靠性，可对重要用户供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线继续工作。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，扩建时需向两个方向均衡扩建。单母分段适用于： 110220电装置的出线回路数为 3 4 回， 35 63 8 回， 610电装置出线为 6 回及以上。 3、单母分段带旁路母线 这种接线方式适用 于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为 35110变电所，具有足够的可靠性和灵活性。 4、桥形接线 当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线。桥式接线所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。 桥接线 内桥接线具有高压断路器少的优点，但是其接线中变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检 15 修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。内桥接线适合用于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除的变电站中。 桥接线 外桥接线适用于较小容量并且变压器的切换较频繁或线路较短的发电厂、变电所。 5、 双母接线 双母接线具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设 “跨条 ”，则该回路在检修期需要停电。双母接线的适用范围： 610电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器； 35电装电装置，当出线回路超过 8 回时，或连接的电源较多、负荷较大时； 110 220线回路数为 5 回及以上时，或 110 220电装置在系统中占重要地位，出线回路 数为 4 回及以上时。 6、 双母分段接线 双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。双母线分段较容易实现分阶段的扩建等优特点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。 10气主接线 结合上述各主接线方式的特点， 110接线可采用单母线分段带旁路 母线或双母线带旁路母线接线方式， 如图 3方案 ，图 3方案 16 。 图 3单母线分段带旁母接线 图 3 双母线带旁路母线接线 17 18 表 3 110接线方案比较表 由以上对比可知，在技术上（可靠性、灵活性）第种方案明显合理，在经济上则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第种方案为设计的最终方案。 10气主接线 结合上述各主接 线方式的特点， 10接线可采用单母线分段接线或双母线接线方式， 如图 3方案 ，图 3方案 。 比 较 方案 方案 技 术 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠 性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 倒闸操作复杂，容易误操作 经 济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 占地大、设备多、投资大 母联断路器兼作旁路断路器节省投资 19 图 3母线分段接线 图 3对图 3图 3示方案、综合比较，见表 3 3 10方案 方案（单母线分段接线） 方案（双母线接线） 技 术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检 修，该回路必须停止工作 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经 济 占地少 设备少 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 经过综合比较，方案在经济性上比方案好，且调度灵活，也能保 20 证供电的可靠性。所以选用方案。 用电接线 一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。上述两种方案如图 3图 3示。 图 3母线分段接线 图 3对图 3 3综合比较，见表 3 表 3 站用电主接线方案比较 比 较 方案单分 方案单 技 术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路必须停止工作 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 21 经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性高方案 。 经 济 占地少 设备少 设备少 投资小 22 4 短路电流计算 述 短路是电力系统中最严重的故障，它能破坏对用户的正常供电和电气设备正常工作，因 此变电所电气部分的设计和运行，都必须考虑到可能发生的各种故障情况。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）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。 路电流计算的意义、规定和步骤 起短路的主要原因 1、设备绝缘损坏 ： 正常运行时电力系统各部分绝缘是足以承受所带电压的，且具有一定的裕度。但是由于电气设备在制造时可能存 在某些缺陷，在运输、保管和安装的过程中，绝缘可能受到机械损伤，长期低电压过电流运行的设备绝缘会迅速老化等原因，使电气设备的绝缘受到削弱或损坏，造成带电部分的相与相或相与地形成通路。 2、恶劣的自然条件及人为条件 ： 大气过电压（雷击）引起闪络，大风和复冰引起倒杆和短线等造成短路。工作人员误操作如设备检修未拆除地线就加电压、运行人员带负荷拉刀闸等。 算短路电流的意义 众所周知，短路引起的后果非常严重，因此，必须设法消除可能引起 23 短路的一切因素，同时需要计算短路电流，以便正确的选择电气设备，使电器设备具有 足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏；为了选择切断故障的开关器，正定短路保护装置和选择限制短路电流的元件，也必须计算短路电流。 路电流计算的一般规定 1、 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。 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导步电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，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流 为最大的地点。 4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 算步骤 在进行短路电流计算时，应该根据计算要求收集有关资料，如电力系统接线图，运行方式和各元件的技术参数等，首先做出计算电路图，再做出针对各短路点的等值电路图，然后利用网络简化规则，化简等值电路，求出短路总电抗，最后根据总电抗即可求出短路电流值。具体计算步骤如下所示： 1、选择计算短路点。 2、画等值电路（次暂态网络）图： 首先去掉系统中的所有负载分支、线路电容、电抗及元件的电 阻； 选取基准容 量 基准电压 般取各级的平均额定电压 )； 将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗； 绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 24 3、化简等值网络：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 4、求计算电抗 。 5、由运算曲线查出短路电流的标幺值。 6、计算无限大容量 (或 3)的电源供给 的短路电流周期分量。 7、计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 8、计算短路电流冲击值。 9、绘制短路电流计算结果表。 路电流的计算 由新密市供电局提供的数据可以知道新南变电所主变运行方式如下： 1、新南变电所一台主变压器运行，另外一台备用。 10段开关运行，新南变电所由 110南线供电。 2、新南变电所两台变压器分裂运行， 10段开关备用。 所以，本设计在短路电流计算过程中，只考虑变压器分裂运行的情况，也就是说在计算最大运行方式下的短路电流及最小运行方式下的短路电流时，仅按分裂运行的 情况，这样考虑主要是因为主变压器在任何情况下都不会并列运行。 供电系统图如图 4示，其等值网络图如图 4示： 25 图 4 426 各元件电抗的计算，【均以标么值表示】 选00 1空线路电抗 L2=32100115 =压器电抗 3X=4X= 经查表知，架空线路每公里长的电抗为 ） 最大运行方式下1d点短路时 （ 110 短路总阻抗 2X 路电流 1 24.7 dI31003 115 路冲击电流 27 2im 2 路冲击电流最大有效值 路容量 2470大运行方式时 2d点短路时 （ 10 1 1003 8 过计算可知：流过 1 号开关最大短路电流过 2 号 5 号开关最大短路电流 29 5 电气设备的配置与选择 气设备的选择 尽管电力系统中各种电气设备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却是一致的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。 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，并考虑远景发展的需要。 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 设备应尽量减少品种。 5、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。 正常工作条件选择电气设备 1、 额定电压 电气设备所 在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，一般按照电气设备的额定电压 低于装置地点电网额定电压 、 额定电流 电气 设备的额定电流 气设备的长期允许 30 电流。 、 环境条件对设备选择的影响 当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超过一半电气设备使用条件时，应采取措施。此外，还应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类好（屋内或屋 外）和型式（防污型、防爆型、湿热型等）的选择。 短路状态校验 1、 短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件为 中， 短路电流产生的热效应； t 分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。 2、 电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为 中， 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定： 1) 用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 2) 采用有限电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。 31 3) 装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验动、热稳定。 3、短路电流计算条件 为使所选电气设备具有足够 的可靠性、经济性、合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定： 容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。 短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。 计算短路点。在计算电路图中，同电位的各短路点的短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的位置不同而不同。在校验电器和载流导体时，必须确定电气设备和载流 导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。 路器的选择 按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器（多油、少油）、压缩空气 断路器、 空断路器等。 1、 油断路器 油断路器分为多油断路器和少油断路器。多油断路器的油作为灭弧和绝缘介质，少油断路器的油仅作灭弧介质，对地绝缘依靠固体介质。油断路器可以自 能式灭弧，开断性能差；多油断路器仅有屋外型 35压等级，少油断路器 110以上产品为积木式结构，全开断时间短。油断路器具有运行经验丰富，易于维护，噪声低 等特点，但是油易劣化， 需要一套油处理装置，需防火、防爆。 2、 压缩空气断路器 压缩空气断路器结构较复杂。它以压缩空气作为灭弧介质和弧隙绝缘 32 介质，操动结构与断路器合为一体。压缩空气断路器的额定电流和开断能力都可以作得较大，适于开断大容量电路；动作快，开端时间短。但是它的噪声较大，维修周期长，无火灾危险，需要一套压缩空气装置作为气源。 3、 路器 体灭弧，对材料、工艺及密封要求严格；有屋外敞开式及屋内落地罐式之别。它的额定 电流和开断电流可作得很大；开断性能好，适于各种工况开断；断口电压可作的较高，断口开距小。它具有噪 声低，运行稳定，安全可靠，寿命长等优点。 4、 真空断路器 真空断路器体积小，重量轻；灭弧室工艺材料要求高，以真空作为绝缘和灭弧介质；触头不易氧化。它可连续多次操作，开断性能好，灭弧迅速。它具有运行维护简单，灭弧室不需要检修，无火灾及爆炸危险，噪声低等优点。 110断路器的选择与校验 在相同的工作条 件下，额定电压和额定电流都相同的回路中可采用同型号的短路器，在新南变电所的 110的进线断路器也采用了三个型号相同的断路器。 由于 路器制造简单，价格便宜，维护工作 量少，故新南变电所110外配电选择户外 路器 10，并且由于 110的短路容量为 2471选用短路容量为 3000此型式断路器，附压操作机构，其参数如下： 10 路器 额定电压 110高工作电压 126V 额定工作电流 1500A 额定开断电流 33 额定断流容量 3000限通过电流 峰值 55效值 32合电流 峰值 55效值 32S 热稳定电流 32有分闸时间 分闸时间 闸时间 合闸无电流间隔时间 量 1400油重 400压操动机构参数 工作压力 大气压 310 330 控制电源： 分合闸线圈直流电压： 220/110v 分合闸线圈电流： 2/4A 油泵电动机参数： 交流 380V 流 220V 110e e K V 断路器电压满足要求 对于此断路器来说 m a x 2 1 . 0 5 234 = 7 0 4 3 0 4 0 =额定电流 1500A y 常发热允许最高温度 70 年电高温度 0 额 定环境温度 40 满足 要求 满足 条件 3000 V A 2 4 7 1 V A 满足 的条件 d按短路关合电流选择 在断路器合闸之前，若线路上存在短路故障则在断路器合闸过程中触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿）。更容易发生触头熔 35 焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断 短路电流，因此额定关合电流也是断路器的重要参数之一。 为保证短路器 在关合短路电流时的安全，其额定关合电流的值 该不小于短路电流最大冲击值 即 55KA 满足要求。 e短路热稳定校验 I 2 t=322 4=4096 安 2 秒 t I 2 满足热稳定要求 f 短路动稳定校验 A 32以，满足 通过以上各种校验，说明新南变电所的 10 型断路器均合格。另外， 10 型 路器是目前 断路器重较先进的断路器，具有合理经济的特点，所以此变电站 110选用 10 型 路器。 36 10 进线断路器的选择 由于少油短 路器具有