变电所供电系统设计

毕业设计（论文）任务书 一、设计题目：1、题目名称 变电所供电系统设计 2、题目来源 二、目的和意义 本设计是“电气工程及其自动化”专业重要的实践环节之一。通过该毕 业设计，使学生进一步掌握专业理论课程的内容，掌握变电所电气部分设计 的一般方法和步骤，在行将毕业参加工程实际工作之前得到电气设计工程师 的初步训练，为今后的工作打下坚实的基础。 三、原始资料 见附录 一。 四、设计说明书应包括的内容 1、分析本所在系统中的地位作用及负荷情况； 2、确定本所主变的台数、容量及型式； 3、确定本所电气主接线及所用电接线； 4、继电保护规划设计 5、互感器配置 6、进行必要的短路电流计算； 7、选择和校验所需的电气设备 8、选择和校验 10kV 硬母线 9、进行防雷保护规划设计 五、设计成品要求 1、变电所电气设计说明书一份； 2、变电所电气设计计算书一份； 3、变电所电气主接线图一张。 3 附录 一 1.拟建变电所与电力系统连接情况如下图,图 1： 图 1 变电所与电力系统连接图 2、待建变电所电压等级：电源电压为 220kV，以 110 kV 对开发 区的炼钢厂供电，并以 10 kV 对附近还有地区负荷。 3、待建变电所的连接情况 220 kV 侧：对侧变电所 D 双回线路，系统 C 双回线路，共计 4 回； 110 kV 侧：双回路送至炼钢厂，共计 2 回； 10 kV 侧：分别以双回路送至 6 个地区负荷，共计 12 回； 4、待建变电所的负荷统计资料 110kV 负荷统计表 用户名称 最大负荷 （KW） 功率因数 回路数 重要负荷比 例% 炼钢厂 33100 09 2 86 5 10kV 用户负荷统计表 序号 用户名称 最大负荷 （KW ） 功率因数 回路数 重要负荷比 例% 1 矿机厂 2100 2 79 2 机械厂 1800 2 53 3 汽车长 1500 2 75 4 电机厂 2400 2 67 5 炼油厂 1700 2 77 6 饲料厂 1700 09 2 71 5、待建变电所的其它基本参数 最大负荷利用小时数 Tmax=5256h，同时率 0.9，线路损耗率 6% 设计年最高气温 40，最热月平均最高气温 32 6、待建变电所的地理位置情况 该变电所建在城市近郊，地势平坦，交通方便 220kV 降压变电所设计摘要 变电站是电力系统中不可缺少的一个重要环节，它担负着电能 转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举 足轻重的作用。本论文对 220kV 降压变电所中电气一次部分的设 计原理及计算方法进行了较为全面的论述，其内容包括有变电所主 变压器的选择，电气主接线设计，短路电流计算，电气设备及配电 装置选择，变电所电气总平面布置和对一些特殊问题的解决方法。 本文所遇到的问题在 220kV 变电所中也是较为普遍的。 关键词：220kV 降压变电所；主接线；电气设备选择 7 目录 前言 .9 本书使用符号说明 10 第 1 章 变压器选择 13 1.1 主变压器台数和容量的确定 .13 1.1.1 主变压器台数的确定 .13 1.1.2 主变压器容量的确定 .13 1.2 主变压器型式的选择 15 1.2.1 相数的选择 15 1.2.2 绕组数量和连接方式的选择 .15 1.2.3 变压器调压方式和冷却方式的确定 15 1.3 主变压器的选择 .16 1.4 所用变压器的选择 .16 第 2 章 电气主接线设计 .18 2.1 电气主接线的设计原则与要求 18 2.1.1 电气主接线的设计原则 .18 2.1.2 电气主接线的设计要求 .18 2.2 主接线方案的确定 .19 2.2.1 各电压等级的主接线方案设计 .19 2.2.2 主接线方案的比较与确定 .19 第 3 章 短路电流计算 23 3.1 短路计算的一般规定和基本假设 23 3.2 短路电流的计算 .23 第 4 章 电气设备的选择 .25 4.1 电器选择的一般要求 .25 4.2 断路器的选择 .25 4.2.1 断路器的选择原则 25 4.2.2 变电所断路器的选择 26 4.3 隔离开关的选择 29 4.3.1 隔离开关的选择原则 29 4.3.2 变电所隔离开关的选择 30 4.4 互感器的选择 .32 4.4.1 电压互感器的选择 32 4.4.2 电流互感器的选择 33 4.5 避雷器的选择 .38 4.5.1 本变电站的防雷措施 38 4.5.2 避雷器参数计算与选择 39 第 5 章 导线的选择 45 5.1 导体选择的一般要求 .45 5.2 导线的选择 .46 5.2.1 220kV 侧导线的选择 46 9 5.2.2 110kV 侧导线的选择 52 5.2.3 10kV 侧导线的选择 57 5.2.4 本变电所导线选择结果 61 第 6 章 配电装置选择 62 结束语 63 参考文献 64 附录 1 短路电流计算 65 附录 2 电气设备选择表 70 英文参考文献 72 前 言 本论文是南京工程学院 2012 届毕业生毕业设计，课题为 220kV 降压变电所设计电气部分初步设计。 变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安 全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能 的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直 接关系着变电所电气设备的选择、配电装置的布置，是变电所电气部分 投资大小的决定性因素。 这次的毕业设计，时间长、内容多，涵盖了大学中所学的很多专业 知识。在指导老师的指导下，我经过了分析资料、设计、绘图、审核的 过程，设计内容有：主变压器的选择，主接线方案的确定，短路电流的 计算，电气设备的选择，电气接线图的绘制等。时间既充实又紧张，在 老师的精心指导下，我获得了综合运用过去所学的课程进行设计的基本 能力，对课本中的内容和电力系统各部分都有了更深刻的理解，尤其对 电气设备的选择及校验和配电装置图有了新一步的认识。本设计不仅巩 固了我的专业知识，也学到了一些最新的设计方法和理念，这些都将会 为我以后的工作奠定扎实的基础。 由于编者为毕业生，没有工作经验，对变电所的实际运行及注意问 题不清楚，无法理论联系实际进行精准的设计，设计中难免有错误之处， 敬请广大师生批评指正。 11 编者 2012 年 5 月 第 1 章 变压器选择 1.1 主变压器台数和容量的确定 在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变 压器。主变压器台数和容量的选择，应根据现行的 SDJ161电力系统 设计技术规程有关规定和审批的电力系统规划设计决定。 1.1.1主变压器台数的确定 1.主变压器台数的选择原则 (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)对于 I、II 级用户，可设置两台主变压器，防止一台主变压器故 障或检修时影响整个变电所的供电。 2.根据原始资料及选择原则，本变电所选用两台主变压器，互为备用。 当一台变压器故障检修时由另一台主变压器承担全部负荷的 70%，保 证了正常供电。 1.1.2 主变压器容量的确定 1.主变压器容量的选择原则 (1)变压器容量一般按变电所建成后 5-10 年的规划负荷选择，并适 当考虑到远期 10-20 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压器的容量。 变电所同一电压网络内任一台变压器事故时，其他元件不应超过事故过 负荷的规定。凡装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故停运 后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的 70%时不过载，并在 记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。 (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。 (4)变压器的最大负荷按下式确定： 式中变电所最大负荷 同时率 负荷等级统计的综合用电负荷 (5)在两台及以上主变压器的变电所中，其中一台事故停运后，其 余主变压器的容量应保证该所全部负荷的 70%时不过载。因此对装设 两台主变压器的变电所，额定容量按下式计算： 0.7 (6)510 年的负荷规划，按以下公式进行计算： 电力发展弹性系数= A= 式中当年负荷； m负荷增长率，在此取 m=7.5%； 13 x年限， Ax 年后的负荷 2.主变压器容量的确定 本变电所设计中考虑到负荷发展情况，将负荷分为两部分：负荷发 展缓慢的厂用负荷和应考虑 5-10 年逐年发展的县用变负荷。 (1)负荷在 5-10 年内基本不变的各个厂用负荷容量计算 110kV 侧： =0.85=121.29MVA 10kV 侧： =0.8+=24.095MVA 则总的厂用负荷容量： =(+)=0.85(121.29+24.095)=123.58MVA (2)考虑 510 年逐年发展的县用变负荷容量计算 110kV 侧： =0.85+=84.65MVA 10kV 侧： =0.8+=16.13MVA 则总的县用变负荷容量： =(+)= 85.663MVA 因此各变电所 5 年后的负荷情况为： =124.64MVA 式中 m=7.5%，x=5 各变电所 10 年后的负荷情况为： =181.35MVA 式中 m=7.5%， x=10 (3)考虑 5 年负荷发展的变压器总容量计算 总负荷容量： =0.7(+) =173.754MVA 则本变电所的主变压器的容量选为 2180MVA (4)所选变压器容量的校验 原则上要求： 当年：2 5 年后： 2 10 年后：1.22 校验： 当年：2180MVA=360MVA（+） =123.58+85.663=209.243MVA 5 年后： 2180MVA=360MVA（+） =248.22MVA 10 年后：1.2180MVA=432MVA+=304.93MVA 经校验，最终确定本变电所的主变压器容量为 2180MVA 1.2 主变压器型式的选择 主变压器型式的选择，是根据 DL/T 52182005 220kV500 kV 变电所设计技术规程的有关规定决定的。 15 1.2.1 相数的选择 变压器相数的选则原则： (1)主变压器采用三相或者单相，主要考虑变压器的制造条件、可 靠性要求及运输条件等因素。 (2)220kV330kV 变压器若不受运输条件的限制，应选用三相变压 器。 因此本变电所设计采用三相变压器。 1.2.2 绕组数量和连接方式的选择 1.绕组数量的选择 在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达 到该变压器容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装 设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。 本变电所有三个电压等级，因此采用三绕组变压器。 2.绕组连接方式 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、低三侧绕组如 何组合要根据具体工程决定。 我国 110kV 及以上电压，变压器绕组都采用连接；35kV 亦采用 Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压，变压器绕组都 采用 连接。 由上可得，本变电所的连接方式为：220kV、110kV 采用连接， 10kV 采用连接。 1.2.3 变压器调压方式和冷却方式的确定 1.调压方式的选择 主变压器调压方式的选择，应符合 SDJ161 电力系统设计技术规 程的有关规定。 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变 压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无激励调压， 调整范围通常在以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围 可达 30%。 对于 220kV 及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化 的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。当电力系统运行确有需 要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。 本变电所采用有载调压方式。 2.冷却方式的确定 主变压器冷却方式的选择，是根据 GB/T 17468 电力变压器选用 导则中的有关规定来确定的。 主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却，强迫油循环风冷却， 强迫油循环水冷却，强迫、导向油循环冷却方式。 近来随着变压器制造技术的发展，在大容量变压器中，采用了强迫 油循环导向冷却方式。 由于本次设计是大容量变压器，故采用强迫油循环导向冷却方式。 1.3 主变压器的选择 综合以上章节分析，由电力工程电气设备手册电气一次部分得， 本所采用的主变压器为三绕组，三相，有载调压变压器。所选型号的具 体参数见表 1-3-1。 表 1-3-1 SFPSZ4-180000/220 型电力变压器参数一览表 17 额定电压（kV ） 阻抗电压 （ %） 型号 额定容 量 （MV A） 高/中/ 低 高 中 低 高-中 高 - 低 中 - 低 连接组 标号 SFPSZ4- 180000/220 180 2308 1.5% 121 13.8 14.7 25 8.7 YN,yn0,d11 1.4 所用变压器的选择 1.所用变压器的选择原则 所用变压器是依据 DL/T 5155 220kV500 kV 变电所所用电设计 技术规程来选择的。 (1)220kV 变电所宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同，可 互为备用，分列运行的所用工作变压器。每台工作变压器按全所计算负 荷选择。 (2)一般有重要负荷的大型变电所，380/220V 系统采用单母线分段 接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分 段开关设有自动投入装置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供 电，在另一台所用变压器故障或检修停电时，工作着的所用变压器还能 担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。 2.负荷计算原则 由 DL/T 5155 220kV500 kV 变电所所用电设计技术规程中的 有关规定知，负荷的计算原则： (1)连续运行及经常短时运行的设备应予以计算； (2)不经常短时及不经常断续运行的设备不予以计算。 负荷计算采用换算系数法，所用变压器容量按下式计算： 式中 S 所用变压器容量 (kVA)； 所用动力负荷换算系数，一般取 =0.85； 所用动力负荷之和 (kW)； 所用电热负荷之和 (kW)； 所用照明负荷之和 (kW)。 综上，分析本变电所的原始资料，得： 计算负荷 0.85116.2347.545n 146.295545 (kVA) 式中 n 变电所照明总安装数量 由 220kV 变电所设计的经验数据得，10kV 电压等级的变电所所用 变压器采用额定容量为 630kVA 的变压器。双电源供电，两台所用变 互为备用，一台事故后，另一台采用自动切换装置带本所所有负荷。所 选型号的具体参数见表 1-4-1。 表 1-4-1 S9-630/10 型电力变压器参数一览表 型号 额定容量 (kVA) 额定电压 （kV） 阻抗电压 （% ） 接组 标号 19 高 低 S9- 630/1 0 630 10 0.4 4.5 Y,yn0 第 2 章 电气主接线设计 2.1 电气主接线的设计原则与要求 SDJ2-88 220500kV 变电所设计技术规程规定，变电所的 主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷 性质、线路、变压器连接元件的总数等条件确定。并综合考虑供电的可 靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约、扩建方便等要求。 2.1.1 电气主接线的设计原则 1.不同电压等级的输送功率和输送距离，见表 2-1-1。 表 2-1-1 不同电压等级的输送功率和输送距离 电压等级 （kV） 输送功率 (MW) 输送距离 （kM） 10 0.22 206 110 1050 15050 220 100500 300100 2.主接线的设计原则 在满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用 断路器的接线。在 110kV 变电所中，当出线为两回时，一般采用桥型 接线；当出线不超过四回时，一般采用单母线分段接线；当枢纽变电所 的出线在四回及以上时，一般采用双母线。在 610kV 变电所中，一般 采用单母线接线或单母线分段接线。 21 2.1.2 电气主接线的设计要求 电气主接线的设计要求 1.可靠性 (1)断路器停电检修时，对供电的影响程度。 (2)进线或出线回路故障，断路器拒动时停电范围和停电时间。 (3)线路、断路器、母线故障和检修时，停运的回数以及能否保 证对重要用户的供电。 2.灵活性 (1)满足接线过度的灵活性。一般变电所都是分期建设的，从初 期接线到最终接线的形成，中间要经过多次扩建主接线的设 计要考虑接线过度过程中停电范围最小。设备的搬迁最少或 不进行设备搬迁。 (2)满足处理事故的灵活性。变电所内部或系统发生故障后，能 迅速地隔离故障部分，尽快恢复供电的方便性和灵活性，保 证电网的安全稳定。 (3)调度时，可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和 负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运 行方式下的系统调度要求。 3.经济性 主接线设计时，在满足可靠性和灵活性的前提下尽量投资省、 占地面积少、电能损耗少。 (1)投资省。 主接线要简单清楚，节省断路器、隔离开关、电流互感 器、电压互感器、避雷器等一次设备； 使断电保护和二次回路不过于复杂，节省二次设备和 控制电缆； 限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电 器； 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV 及以下 终端或分支变电所可采用简易电器。 (2)占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽 量使占地面积最少。 (3)电能损失少。在变电所中，正常运行时，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。 2.2 主接线方案的确定 2.2.1 各电压等级的主接线方案设计 1.本变电所各电压等级下的功率计算 10 kV 总功率为： =24.6+19.7=44.3MW 110kV 总功率为： =127+87=214MW 23 220kV 总功率为: =44.3+214=258.3MW 2.本变电所各电压等级回路数统计 220kV 进线 5 回，其中 1 回备用； 110kV 出线 10 回，另外 2 回备用，共 12 回； 10 kV 出线 14 回，另外 2 回备用，共 16 回。 3.根据电气主接线设计的基本要求和原则，对原始资料进行分析，拟订 以下接线方案，见表 2-2-1。 表 2-2-1 各电压等级主接线设计方案 电压等级 方案一 方案二 220kV 双母 双母单分段 110kV 双母 单母分段 10kV 单母 单母分段 2.2.2 主接线方案的比较与确定 1.220kV 侧主接线比较 方案一 双母： 方案二 双母单分段： 两个方案比较如下，见表 2-2-2。 表 2-2-2 220kV 主接线设计方案比较 方案一 方案二 可 靠 性 优点：双母线接线供电可靠， 通过两组母线隔离开关的倒换操 作，可以轮流检修一组母线而不 致使供电中断。当一组母线故障 时能迅速恢复供电。 缺点：增加一组母线，每回 路就需要增加一组母线隔离开关。 当母线故障和检修时，隔离开关 作为倒换操作电器，容易误操作。 可以通过在隔离开关和断路器之 间装设连锁装置来解决。 优点：双母线单分段与双母 线有相似之处，它是在双母线的 一条母线上增加了分段断路器。 另外还在两母线之间增加了一组 母联断路器和隔离开关。这种接 线方式客服了双母线存在的全停 电的可能性的缺点，缩小了故障 的停电范围并提高了接线的可靠 性。 缺点:接线复杂，容易产生误 操作。 灵 活 性 根据系统的运行需要，各元件可 以灵活地接到任意母线上供电。 对于母线检修故障处理带来极大 其灵活性和双母线相比有较大的 提高，它可以再分段母线的任意 分段上进行供电。各电源和各回 25 的方便，能灵活的适应系统中各 种运行方式调度和潮流变化的需 要。便于试验，当个别回路需要 单独进行试验时，可将该回路分 开单独接至一组母线上。 路负荷可以任意分配到某段母线 上，当母线断路器故障时也可以 不停电。方便向母线左右任意方 向扩建，均不影响两组母线电源 和负荷的均匀分配。 经 济 性 使用 6 台断路器，增加一组 母线使每回线路就需要增加一组 母线隔离开关，增加了配电装置 的占地面积和工程投资。 使用 8 台断路器，与方案 I 相 比其增加了两组断路器和隔离开 关增加了设备的投资，其经济性 较差。 在本次设计中，220kV 断路器采用六氟化硫断路器，其检修周期 长可靠性高，且出线回数少，当一回线路停运时另一回路继续供电仍能 满足要求。 综合考虑可靠性、技术性与经济性后，本变电所 220kV 侧采用双 母线接线。 2.110kV 侧主接线比较 方案一 双母： 方案二 单母分段： 两个方案比较如下，见表 2-2-3。 表 2-2-3 110kV 主接线设计方案比较 方案 I 方案 II 可 靠 性 优点：双母线接线供电 可靠，通过两组母线隔离开关 的倒换操作，可以轮流检修一 组母线而不致使供电中断。 当一组母线故障时能迅 速恢复供电。 缺点：增加一组母线， 每回路就需要增加一组母线隔 离开关。 当母线故障和检修时， 隔离开关作为倒换操作电器， 容易误操作。可以通过在隔离 开关和断路器之间装设连锁装 优点：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，有两个电源供电。 当一段母线发生故障，分段断 路器自动将故障段切除，保证正 常段母线不间断供电和不致使重 要用户停电。 缺点：当一段母线或母线隔 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。 当出线为双回路时，常使架 空线路出现交叉跨越。 扩建时需向两个方向均衡 27 置来解决。 扩建。因此可靠性较低。 灵 活 性 根据系统的运行需要，各 元件可以灵活地接到任意母线 上供电。对于母线检修故障处 理带来极大的方便，能灵活的 适应系统中各种运行方式调度 和潮流变化的需要。便于试验， 当个别回路需要单独进行试验 时，可将该回路分开单独接至 一组母线上。 在每一个元件故障或检修均要 造成停电，由于没有其它回路可 以切换不能实现灵活调度。因此， 单母分段接线灵活性较差，只适 合于供电要求不高的场所。 经 济 性 使用 13 台断路器，增加一 组母线使每回线路就需要增加 一组母线隔离开关，增加了配 电装置的占地面积和工程投资 使用 13 台断路器。投资相对 较少。 综合考虑可靠性、技术性与经济性后，本变电所 110kV 侧采用双 母线接线. 3.10kV 侧主接线比较 方案一 单母： 方案二 单母分段： 两个方案比较如下，见表 2-2-4。 表 2-2-4 10kV 主接线设计方案比较 方案一 方案二 可靠性 优点：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。 缺点：不够可靠。当一段 母线故障时，全部回路仍需短 时停电。 优点：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，有两个电源供电。当一段母线 发生故障，分段断路器自动将故障段 切除，保证正常段母线不间断供电和 不致使重要用户停电。 灵活性 不够灵活，任一元件（母 线及母线隔离开关等）故障或 检修，均需使整个配电装置停 电。 灵活性相对较高。 29 经济性 使用 16 台断路器，投资 比较少。 使用 17 台断路器，投资相对大 一点。 综合考虑可靠性、技术性与经济性后，本变电所 10kV 侧采用单母分段接线。 因此，电气主接线选择方案为：220kV 为双母,110kV 为双母，10kV 为单母分段。 第 3 章 短路电流计算 3.1 短路计算的一般规定和基本假设 短路电流计算方法按照 DL/T 5222 导体和电气选择设计技术规定 的附件短 路电流实用计算及结合参考文献电力系统分析来完成。 1.短路电流实用计算的基本假设 短路电流的计算中，常采用以下假设和原则： (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)系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流以 及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称：定子三相绕组空间位置相差 120 度电 角度； (4)电力系统中，各个器件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流 大小变化而变化； (5)同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） ； (6)短路发生在短路电流为最大值的瞬间； (7)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流； (8)除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，器件的电阻都忽 略不计； (9)器件的参数都取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围： (10)输电线的电容略去不计，用概率统计法制定短路电流运算曲线。 31 2.一般规定 (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，应按本工程 的设计规划内容计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本工程建成后五至十年） 。 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，不应按仅在切换过程中 可能并列运行的接线方式。 (2) 选择导体和电器时，对不带电抗器同路的计算短路点，应选择在正常接线方式时 短路电流最大的点。 (3)导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流，一般按三相短路验算。 3.2 短路电流的计算 本次短路计算中，选取了三个短路计算点，220kV 母线、110kV 母线和 10kV 母线 上各一个。 短路类型定为对系统影响最为严重的三相短路。 短路点选取见图 3-2-1。 图 3-2-1 等效电路图 短路计算过程见附录 1 。 短路计算结果如下表（表 3-2-1） 。 表 3-2-1 短路电流计算结果表 稳态电流周期分量有 效值 4.988 5.816 45 957 冲击电流 13.05 14.805 116.988 短 路 点 短 路 电 流 kA 33 第 4 章 电气设备的选择 4.1 电器选择的一般要求 电气设备的选择，是根据 DL/T 5222 导体和电器选择设计技术规定中的有关规 定确定的。 电器选择的一般原则，应满足以下要求： 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； 2.应按当地环境条件校核； 3.应力求技术先进和经济合理； 4.与整个工程的建设标准应协调一致； 5.同类设备应尽量减少品种； 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。在特殊情况下，选 用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。 4.2 断路器的选择 4.2.1 断路器的选择原则 高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求，选择其种类及型 式，由于真空断路器、断路器比少油断路器可靠性更好，维护工作量更少，火弧性能更 高，目前得到普遍推广，故 一般采用断路器，10kV 采用少油断路器。 断路器的选择，应按下列技术条件选择： 1.额定电压： 电网工作电压 2. 最大持续工作电流 3.额定开断电流： 实际开断瞬间的短路电流周期分量（有效值） 高压断路器的额定开断电流 4.额定关合电流： 5.额定动稳定电流： 6.额定热稳定电流：稳态三相短路电流 断路器 t 秒热稳定电流 4.2.2 变电所断路器的选择 1.220kV 主变压器侧及 220kV 母联断路器的选择 (1)由原始资料知： =0.772（kA） 选择 LW2-220 型断路器，其具体参数见表 4-2-1。 表 4-2-1 LW2-220 型高压六氟化硫断路器技术数据表 型号 额定电 压 （kV） 额定电流 （ kA） 额定开断 电流 （ kA） 额定关合 电流（峰 值） （ kA） 4s 热 稳定电 流 （kA ） 动稳定电 流（峰值） （kA ） 全开断 时间 （s） 35 LW2- 220 220 2.5 40 100 40 100 0.05 (2)校验： 开断电流校验： 满足要求。 热稳定校验： 短路电流计算时间 即： 短路电流产生的热效应 t= 得 满足热稳定要求。 动稳定校验： =13.05kA 满足动稳定要求。 因此，所选断路器符合要求。 2.110kV 主变压器侧及 110kV 母联断路器的选择 (1)由原始资料知： 选择 LW11-110 型断路器，其具体参数见表 4-2-2。 表 4-2-2 LW11-110 型高压六氟化硫断路器技术数据表 型号 额定电压 （kV ） 额定电流 （ kA） 额定开 断电流 （kA） 额定关合 电流(峰值) （kA） 3s 热稳定 电流 （ kA） 动稳定电流 (峰值) （kA ） 全开断 时间 （s） LW11- 110 110 1.6 31.5 80 31.5 80 0.05 (2)校验： 开断电流校验： kA 满足要求。 热稳定校验： 短路电流计算时间 即： =0.15=5.074() 得 满足热稳定要求。 动稳定校验: 37 满足动稳定要求。 因此，所选断路器符合要求。 3.10kV 主变压器侧及 10kV 母线分段断路器的选择 (1)由原始资料知： 选择西门子 3AH3187-4 型断路器，其具体参数见表 4-2-3。 表 4-2-3 3AH3187-4 型断路器技术数据表 型号 额定电压 （ kV） 额定电流 （ kA） 额定开断 电流 （kA） 额定短路关 合电流 （kA ） 3s 热稳定 电流 （ kA） 动稳定电 流(峰值) （ kA） 开断时 间 （s） 3AH3187 -4 12 2 50 125 50 125 0. 9。电压互感器的二次侧额定电压 应满足保护和测量使用标准仪表的要求。 2. 本变电所设计中，110kV 及 220kV 电压等级均采用电容式电压互感器，10kV 电压 47 等级采用单相油浸绝缘式电压互感器。 因此电压互感器的选择结果如表 4-4-1。 表 4-4-1 电压互感器选择结果表 额定二次电 压 （kV） 安 装 地 点 设备型 号 额定电 容量 （pF ） 额 定 电 压 (kV ) 额定一 次电压 (kV) 主二次 绕组 剩 余 电 压 绕 组 额定电压比 （kV） 额定准确级 组合 额定输 出组合 （VA ） 22 0k V 进 线 及 出 线 2CVT- T-5P 5000 22 0 220/ 0.1/ 0. 1 /0.1 0.5/3P 100/10 0 22 2CVT- T-10P 10000 22 0 220/ 0.1/ 0. 1 /0.1 0.2/0.5/0.5/ 3P 100/10 0/100/ 0k V 母 线 100 11 0k V 母 线 1CVT- T-20P 20000 11 0 110/ 0.1/ 0. 1 /0.1 0.2/0.5/3P 100/10 0/100 11 0k V 出 线 1CVT- T-10P 10000 11 0 110/ 0.1/ 0. 1 /0.1 0.5/3P 100/10 0 10 kV 母 线 及 出 线 JSJW- 10 10 10 0.1 0. 1/ 3 0.5 120 49 4.4.2 电流互感器的选择 1. 电流互感器应按下列技术条件选择和校验： (1)一次额定电压： 电流互感器安装处一次回路工作电压 电流互感器额定电压 (2)一次额定电流： 电流互感器安装处一次回路最大工作电流 电流互感器的原边额定电流 (3) 二次额定电流 GB1208-1987 规定标准的电流互感器二次电流为 1A 和 5A。电流互感器的二次额 定电流采用 1A 还是 5A，需经技术经济比较确定。采用 1A 时，电流互感器本身的投资 略有增加，而电流互感器回路的控制电缆投资减少；相反，采用 5A 时，电流互感器本身 的投资降低，而二次电缆的投资会增加。 (4)准确等级 电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同，需先知电流互感器二次回路接测量 仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求最高的表计来选择。 (5)热稳定电流：t 或（t=1 ） 短路电流产生的热效应 短时热稳定电流 t 热稳定电流持续时间 1s 热稳定倍数 (6)内部动稳定： 或 短路冲击电流 电流互感器动稳定电流峰值 电流互感器的动稳定电流倍数 2.本变电所电流互感器的选择 (1)220kV 侧电流互感器选择： 220kV 母线及进线电流互感器的选择： 由原始资料知： =220kV =0.772KA=772A 选择 2TA-FV-5P 瓷套式 S 电流互感器，其具体参数见表 4-4-1。 表 4-4-1 2TA-FV-5P S 电流互感器技术参数表 型号 额定电压 （kV ） 额定电流比 （ A） 3s 热稳定电 流（kA） 额定动稳定电流 （kA ） 2TA-FV-5P 220 2600/1 50 125 220kV 靠近变压器侧电流互感器的选择： 由原始资料知： =220kV =1.05=0.474kA=474A 选择 2TA-FV-5P 瓷套式 S 电流互感器，其具体参数见表 4-4-1。 校验： a 电压： 51 满足要求 b 电流： 1.0), while for a step-up transformer it is smaller than unity (a1.0)， 同样的，一个升压变压器的变比小于 1(a1.0)。当 a=1 时，变压器的二次侧电压就等于 起一次侧电压。这是一种特殊类型的变压器，可被应用于当一次侧和二次侧需要相互绝 缘以维持相同的电压等级的状况下。因此，我们把这种类型的变压器称为绝