220kv变电所电气部分及其线路过电流保护设计-课程设计

1、.220kv变电所电气部分及线路过电流保护设计学 院：电气工程学院专 业：电气工程及其自动化姓 名： 学 号： 指导教师： 课 程 设 计 任 务1、 题目：220kv变电所电气部分及线路过电流保护设计2、系统接线图：3、原始资料：为满足某地区经济发展和人民生活对电力的需要，经系统规划设计论证，新建一座220kv变电所，变电所与系统连接情况如上图所示。3.1 建设规模3.1.1 本所安装2台120mva主变压器。3.1.2 电压等级 220/110/10kv3.1.3 各电压侧出线回路数 220kv 本期4回 最终4回110kv 本期5回 最终6回10kv 本期12回 最终16回3.2 各侧负

2、荷情况110kv侧有2回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为50mva；其他作为地区变电所进线，其最小负荷与最大负荷之比为0.6。10kv总负荷为40mva，、类负荷用户占70%；最大一回出线负荷为5 mva，最小负荷与最大负荷之比为0.65。3.3 各侧功率因数与最大负荷利用小时数分别为220kv侧 =0.9 =4800小时/年110kv侧 =0.85 =4200小时/年10kv侧 =0.8 =4500小时/年3.4 系统阻抗 220kv侧电源近似为无限大电源系统，以100mva为基准容量，归算至本所220kv母线阻抗为0.021；110kv侧电源容量为800mva（学号为单数为火电系统，双数为

3、水电系统），以100mva为基准容量，归算至本所110kv母线阻抗为0.12。3.5 调压要求：经规划计算认为本所220kv侧母线电压波动较大，宜采用带负荷调压变压器，10kv留2回出线为本所无功补偿用。3.6 气象条件：该地区最热月平均气温为28，年平均气温16，绝对最高气温40，土壤最热月平均气温18，风速为25m/s，微风风速小于5m/s。3.7 该所位于生荒土地上，地势平坦，交通便利，空气无污染。3.8 本期施工电源从5km以外35kv变电所10kv母线引接。3.9 变电所外接线路采用三段式电流保护，相关参数如下：3.9.1线路ab、bc、ad和cd的最大负荷电流分别为230a、150

4、 a、230 a、140 a；负荷自启动系数、3.9.2各变电所引出线上后备保护的动作时间如图所示；后备保护的3.9.3 线路的等值电抗为/km4、设计内容及要求4.1 拟定主接线方案：分析原始资料，确定主变型式；技术经济比较；确定最佳方案；选择各侧接线方式；4.2 计算短路电流： 选择计算短路点，计算各点短路电流并列出短路电流计算结果表。4.3 选择主要电器设备：选择110kv、220kv主母线；选择10kv母线桥导体及绝缘子；选择主变三侧断路器和隔离开关；选择限流电抗器；选择10kv出线电流互感器；选择10kv主母线电压互感器。选择各电压等级的避雷器4.4 配置主要电器设备：配置各级电压的

5、电压互感器和防雷装置；配置各支路的电流互感器4.5 各级电压等级的配电装置的选型与布置。4.6 继电保护方式的选择与整定：保护1的保护方式采用三段式过电流保护，请计算它的、和。 5、设计成果：编制设计说明书、设计计算书、绘制所设计变电所的电气主接线图。6、主要参考资料电气工程基础（上、下册） 陈慈萱主编 中国电力出版社发电厂电气部分（第二版） 范锡普编 水电出版社电力工程电气设计手册（电气一次）西北电力设计院编 水电出版社发电厂电气部分课程设计参考资料 黄纯华编 水电出版社摘 要随着经济的快速发展，全国乃至全世界凸现缺电局面，如何进一步优化调度，加强电力资源的优化配置，最大限度满足电力需求成为

6、人们探讨的问题之一；特别是随着计算机技术、通信技术、信息技术惊人的发展，变电站综合自动化技术进一步优化，整个电网运行的安全性和经济效益得到大幅提升。这项技术将引起电力行业有关部门的重视，成为变电站设计核心技术之一，电力系统对变电站的更要求也越来越高。本设计讨论的是220kv变电站电气部分的设计。首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，进行简要分析，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并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

7、量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了220kv电气一次部分的设计。关键字：变电站；短路计算；设备选择.目 录目录iii第1章 引 言3第2章 主变压器的选择32.1 主变压器的选择原则32.1.1 主变压器台数的选择32.1.2 主变压器容量的选择32.1.3 主变压器型式的选择32.1.4主变压器中性点接地方式32.2 主变压器选择结果3第3章 电气主接线的设计33.1 主接线的基本要求33.2主接线的基本形式33.3 主接线选择33.3.1 220kv侧33.3.2 110kv

8、侧33.3.3 10kv侧33.3.4 主接线图3第4章 短路计算34.1短路计算目的34.2短路计算基本假设34.3短路电流计算的步骤34.4短路计算数据表3第5章 电气设备的选择35.1 电气设备选择的一般条件35.2 高压断路器和隔离开关的选择35.2.1高压断路器的选择35.2.2高压隔离开关的选择35.2.3 高压熔断器的选择35.3限流电抗器的选择35.4 互感器及接地开关的选择35.4.1电流互感器的选择35.4.2电压互感器的选择35.4.3 接地刀闸的配置35.5母线、电缆及绝缘子的选择35.5.1母线、电缆等的选择35.5.2绝缘子的选择3第6章 防雷接地设计36.1 防雷

9、设计36.1.1 防雷设计原则36.1.2 避雷器的选择3第7章 继电保护的配备37.1 变压器继电保护配置3第8章 电气总平面布置及配电装置的选择38.1 概述38.1.1 配电装置特点38.1.2 配电装置类型及应用38.2 配电装置的确定3参考文献3.第1章 引 言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

10、、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。变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电站的结构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。220kv变电站电气部分设计使其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、短路计算 4、导体和电气设备的选择 5、所用电设计 6、防雷接地设计 7、

11、配电装置设计 8、继电保护的配置等。第2章 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。在生产上电力变压器制成有单相、三相；双绕组、三绕组；自耦、分列式变压器等、在选择变压器室，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。2.1 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

12、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。2.1.1 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。任务书已明

13、确指示本所安装2台120mva主变压器。根据原始资料，两台主变是合理的。待设计变电站为大型城市变电站，负荷较重，又因是城市变电站，负荷较为重要，且为终端变电站。为了保证供电可靠性，避免一台主变的故障或检修时影响供电，变电站一般应选择安装两台主变。超过两台主变时，可靠性虽有所提高，但是出现交叉过多会给安装和运行带来不便，以及投资增加，配电设备及用电保护的复杂性，维护及刀闸操作复杂化；两台主变同时故障的几率较小，使用远期负荷的增长以及扩建，故选择两台主变互为备用，提高供电可靠性。2.1.2 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

14、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，推行系列化、标准化。 2.1.3 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，

15、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。相对三相变压器来说，三相变压器经济性好、占地少、损耗小

16、。本次变电所位于生荒土地上，地势平坦、交通便利，不受制造和运输条件限制，故采用三相变压器。在本次设计中我们只对自耦变压器和三绕组变压器的综合性能及经济运行等方面进行比较，选其中的一种：三绕组变压器（sfs7-120000/220kv）与自耦变压器（osfps7-120000/220）的参数如下表：型号sfs7-120000/220kvosfps7-120000/220kv容量比100/100/50100/100/50变比220/121/10.5220/121/11空载电流(%)0.80.5空载损耗（kw）13370阻抗电压高-中14%10%高-低24%34%中-低8%22%短路损耗（kw）48

17、0320价格（万元/台）1000800综合投资（万元）17001360年运行费用（万元）462.676345.01规程规定：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5；符合上述条件，同时高中压侧又均为中性点直接接地系统时，在降压变电所应优先采用自耦变压器。同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小、材料消耗小、造价低，而且损耗小、阻抗小、效率高，并且变压器容量越大，电压越高这个优点就越加突出。而且还能扩大变压器极限制造容量，便于安装和运输。随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的

18、增大，自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。三绕组变压器：价格介于自耦变压器和分裂变压器之间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求，又能满足调度的灵活性，它还分为无激励磁耦调压和有载调压两种，能满足各个系统中的电压波动，供电可靠性高。综上比较，虽然三绕组变压器在综合投资、运行费用上比自耦变压器多，但是本次设计的变电所的原始资料看，电网电压波动范围较大，适合用三绕组变压器，而且、类用户站绝大部分，所以在电压波动范围大并要保证供电可靠地情况下适合用三绕组变压器作为主变。2.1.4主变压器中性点接地方式主要有直接接地、经消弧线圈接地和不接地三种方式。主变中性点接地方式涉及到供电可

19、靠性、过电压与绝缘配合、继电保护和自动装置正确动作、通讯干扰、系统稳定等一系列问题，所以电力系统中性点接地方式是一个比较复杂的综合性技术经济问题。通常按以下原则：1、主变的110kv500kv侧采用中性点直接接地方式自耦变压器必须用在高中压侧是直接接地的系统；普通变压器采用中性点通过隔离开关接地的方式；选择接地点适应保证在任何故障形势下都不会使电网解列成为中性点不接地系统。主变压器6kv35kv侧采用中性点不接地方式在6kv10kv电网中，当单相接地电流大于30a，或在2063kv电网中，当单相接地电流大于10ka时，中性点应经消弧线圈接地。如果两台变压器合用一台消弧线圈时，应经隔离开关分别与

20、变压器中性点相连，运行时，只合其中一组隔离开关。综上所述，本所变压器220kv/110kv侧采用中性点直接接地，10kv侧采用中性点不接地方式。2.2 主变压器选择结果查电力工程电气设备手册：电气一次部分，选定变压器的容量为120mva。由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查大型变压器技术数据选定主变型号为：三绕组变压器（sfs7-120000/220kv）主要技术参数如下：额定容量：120000（kva）容量比：100/100/50额定电压：高压22022.5% ；中压121； 低压10.5（kv）连接组标号：yn/yn0/d11空载电流(%)：0.8空载损耗：133所以

21、一次性选择两台sfps7-180000/220型变压器为主变。第3章 电气主接线的设计3.1主接线的基本要求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。电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，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

22、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、实用、经济、美观的原则8。现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。1 运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2 具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且

23、在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。

24、3.2主接线的基本形式变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。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。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。1. 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

25、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3。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

26、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

27、了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。2. 双母线接线及分段接线1) 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。2) 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

28、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。3) 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

29、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。3. 一个半断路器接线1 又称3/2断路器接线。就是在每3个断路器中间送出2回回路，一般只用于500kv（或重要220kv）电网的母线主接线。它的主要优点是：运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电；2 检修时操作方便，当一组母线停支时，回路不需要切换，任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式霆，不需切换；3 运行可靠，每一回路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。 但是2/3断路器接线的缺点是使用设备较多，特别是断路器和电流互

30、感器，造价高，经济性差，二次接线和继电保护整定复杂。为防止联络断路器故障时，同时切除该串两回路供电，应将同名元件布置在不同串上。2/3接线是双母线接线的一种特例，当回路多于三串时，有点较为突出。2/3接线具有较高的可靠性和灵活性，在大型发电厂和变电所330550kv超高压配电装置中得到广泛应用。当电压为330550kv、出线回路数超过6回以上、且配电装置在系统中处于重要地位时，采用2/3断路器接线方式较为适宜。3.3 主接线选择电压等级 220/110/10kv各电压侧出线回路数: 220kv 本期4回 最终4回110kv 本期5回 最终6回10kv 本期12回 最终16回3.3.1 220k

31、v侧1) 方案一：一个半接线就是在每3个断路器中间送出2回回路，一般只用于500kv或者重要220kv电网的母线主接线。它的主要优点是：运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电；检修时操作方便，当一组母线停支时，回路不需要切换，任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式霆，不需切换； 运行可靠，每一回路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。 但是2/3断路器接线的缺点是使用设备较多，特别是断路器和电流互感器，造价高，经济性差，二次接线和继电保护整定复杂。为防止联络断路器故障时，同时切除该串两回路供电，应将同名元件布置在不同串上。2) 方案二：双母线带旁路母线的接线

32、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。由于本所高压侧为220kv，不为超高压级（500kv以上），且也不属于特别重要的220kv等级，出路仅有4回，而且对线路的可靠性要求较高。因此你选用双母线带旁路接线更适宜。3.3.2 110kv侧1) 方案一：双母线带旁路能够保证可靠供电，且便于后期扩建，调度灵活，旁路母线能够保证检修时的持续供电。2) 方案二：单母线带旁路接线简单，线路清晰，投资较少，在母线检修时能够持续供电，但一旦母

33、线损坏，供电仍会短时终止且灵活性较差。110kv侧带有重要用户负载，且电压等级较高，出现回路数不多且需要进行扩建，因此双母线待旁路母线较适宜。3.3.3 10kv侧10kv侧回路数较多，电压等级低，负载的70%都是、类用户。因此，拟定方案为单母分段接线。较之单母线接线，单母分段接线供电可靠、调度灵活，对重要用户可以从不同段引出两回馈线，有两个电源供电，而且本次设计10kv侧回路重要用户较多，所以采用单母分段接线。3.3.4 主接线图综上所述，本所接线图如下：第4章 短路计算4.1短路计算目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。短路电流计算的目的主要有以下几方面：(1

34、)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，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。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。(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

35、的设计，也需用短路电流。4.2短路计算基本假设（1）计算的基本情况 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；短路发生在短路电流为最大值的瞬间；所有电源的电动势相位角相同；应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。（2）接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5 10

36、 年）。（4）短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行比较。（5）短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。注意：根据功率传输方向，三卷变压器降压型，高-低压侧阻抗电压应去为最大，查表调整。短路殿军选择在木线上，却短路的类型为三相接地短路却对于10kv母线上的短路应考虑加电抗器和不加电抗器情况，电抗器给定为:nkl-10-8-1500。4.3短路电流计算的步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体计算步骤如下：(1)绘

37、制等值网络。选取基准功率sb 和基准电压 vb = v ；发电机电抗用 xd ，略去网络各元件的电阻、输电线路的电容和变压器的励磁支路；无限大功率电源的内电抗等于零；略去负荷。(2)进行网络变换。按网络变换的原则，将网络中的电源合并成若干组，例如，共有g 组，每组用一个等值发电机代表。无限大功率电源（如果有的话）另成一组。求出各等值发电机对短路点的转移电抗xf i(i=1、2、g，)以及无限大功率电源对短路点的转移电抗 xfs 。(3)将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗。式中，为第i 台等值发电机的额定容量，即由它所代表的那部分发电机的

38、额定容量之和。(4)分别根据适当的计算曲线找出指定时刻t 各等值发电机提供的短路周期电流标幺值、，.,。(5)网络中无限大功率电源供给的短路电流周期是不衰减的，并由下式确定(6)计算短路电流周期分量的有名值。第i 台等值发电机提供的短路电流为无限大功率电源提供的短路电流为短路点周期电流的有名值为式中，vav 应取短路处电压级的平均额定电压；ini 为归算到短路处电压级的第i 台等值发电机的额定电流；sb 为对应于所选基准功率；ib 在短路处电压级的基准电流。(7)计算短路容量和短路电流冲击值。(8)绘制短路电流计算结果表。4.4短路计算数据表短路点回路名称i0（ka）i0.2(ka)i0.4(

39、ka)i(ka)itm(ka)f1s111.95211.95211.95211.95231.270s20.17700.16590.16660.17190.4497合计12.12912.117912.118612.123931.7197f2s16.0126.0126.0126.01215.7291s20.54210.49820.49250.52291.4183合计6.55416.51026.50456.534917.1474f3(不加电抗器)s137.405337.405337.405337.405397.8634s23.34493.15533.19933.25758.7512合计40.7502

40、40.560540.604640.6628106.6146f3(加电抗器)s114.330514.330514.330514.330537.4927s21.24651.24651.24651.24653.2614合计15.57715.57715.57715.57740.754第5章 电气设备的选择5.1 电气设备选择的一般条件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

41、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。电气设备应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条件校核设备的基本使用条件。正

42、常运行条件下，各回路的持续工作电流应按规定公式计算；验算电气设备时，所用短路电流的值一定要是在规定的条件下求得；验算导体短路热稳定时，所用的时间一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间，同时要考虑到主保护的死区；电气设备的短路电流计算时间，一般采用后备保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间；环境条件：选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。当气温、风速、湿度、污秽、海拔、地震、覆冰等环境条件超出一般电器的规定时，应通过技术经济比较后分别采取下列措施：向制造部门提出补充要求，订制符合当地环境的产品；在设计或运行中采取相应的防护措施如采用屋内配电装置，加减震器等选择的高压电器，应能在长期工

43、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，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：序号电器名称额定电压额定电流额定容量机械荷载额定开断电流热稳定动稳定绝缘水平kvakvana1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 高压断路器和隔离开关的选择5.2.1高压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10kv220kv的电网一般选用少油断路器，

44、而当少油断路器不能满足要求时，可以选用sf6断路器。断路器选择的具体技术条件如下：额定电压校验：ununs 额定电流校验：inimax 开断电流：inbri 动稳定：iesish 热稳定：it2t qk 5.2.2高压隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4.

45、隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。5.2.3 高压熔断器的选择1、熔断器的选择原则）根据使用条件确定熔断器的类型。）选择熔断器的规格时，应首先选定熔体的规格，然后再根据熔体去选择熔断器的规格。）熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合。）在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额定电流大倍。）对于保护电动机的熔断器，应注意电动机起动电流的影响，熔断器一般只作为电动机的短路保护，过载保护应采

46、用热继电器。）熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流；额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。2、熔断器类型的选择熔断器主要根据负载的情况和电路断路电流的大小来选择类型。例如，对于容量较小的照明线路或调动机的保护，宜采用系列插入式熔断器或系列无填料密闭管式熔断器；对于短路电流较大的电路或有易燃气体的场合，宜采用具有高分断能力系列螺旋式熔断器或（包括）系列有填料封闭管式熔断器；对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用快速熔断器。经计算并验证，最终选择的断路器和隔离开关的选择为断路器隔离开关220kvlw220gw7-220d110kvlw110gw5-1110d10kvsn10-10gw

47、10-10t5.3限流电抗器的选择限流电抗器在35kv及以上电压等级一般不需要。限流电抗器通常用在补偿电容器上，与电容器串联，以限制电容器合闸时的冲击涌流。35kv及以上电压等级一般不装设补偿电容器，无功一般就在10kv及以下系统就地补偿，可以减少线损以及降低投资。限流电抗器的选择应首先根据电压、电流及电抗百分数初步选定，然后校验电压损失，母线残压（对出线电抗器而言）、热稳定和动稳定。选定的限流电抗器为：nfl-10-1500-8型电抗器。其主要参数有：额定电流：1500a；额定电压：10kv；通过容量3*8660kva；无功容量：693.0kvar；额定电抗：8%；一相时75损耗为14200

48、w；动稳定电流：47800a；1s热稳定电流：59800a；电抗标幺值（sb=100mva）：0.2795.4 互感器及接地开关的选择5.4.1电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件：型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。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。一次回路电压： 一次回路电流： 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。二次负荷： 动稳定：

49、 式中， 是电流互感器动稳定倍数。热稳定： 为电流互感器的1s热稳定倍数。经计算并验证选择la5-10型电流互感器。5.4.2电压互感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：型式：620kv屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35kv110kv配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220kv级以上的配电装置，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。一次电压、，为电压互感器额定一次线电压。二次电压：按表所示选用所需二次额定电压。表6-24 二次额定电压绕

50、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心用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压100100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。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高

51、的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。经计算并验证，选择jsjw-10型电压互感器。其主要参数为额定变比：10000/1000/100/3，准确度0.5级，额定容量120kva,最大容量960va.。5.4.3 接地刀闸的配置为了电气设备和母线检修的安全，每组（段）汇流母线宜安装12组接地刀闸或接地器，也可以在母线电压互感器回路安装两侧带接地刀闸的母线隔离开关；为了检修和操作方便，110kv及以上的电压等级的隔离开关宜带接地刀闸，尤其是在带旁路母线的接线中，110kv及以上的电压等级的隔离开关宜带接地刀闸。5.5母线、电缆及绝缘子的选择5.5.1母线、电缆等的选择导体选择的一般要求：裸

52、导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验。工作电流；电晕（对110kv级以上电压的母线）；动稳定性和机械强度；热稳定性；同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110kv及以上高压配电装置一般采用软导线。5.5.2绝缘子的选择在发电厂变电站

53、的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。经计算并验证，最终选择为：220kv lgj-500/35型钢芯铝绞线110kv lgj-500/35型钢芯铝绞线10kv 双条平放的100mm*100mm矩形铝导体各器件长期允许载流量：lgj-500/35型钢芯铝绞线：70：670a；80：842a；90：977a;双条平放的100mm*100mm矩形铝导体：平放：2613a；竖放：2840a（ks=1.42）第6章 防雷接地设计6.1 防雷设计6.1.1 防雷设计原则已在输电线路上形成的雷闪过电