毕业设计（论文）-110KV降压变电所电气一次部分及防雷保护设计.doc

辽宁科技学院本科生毕业设计 第i页 110kv 降压变电所电气一次部分及防雷保护设计 摘 要 随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提 出了越来越高的要求，作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所必须改变传统 的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发 展趋势，变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一 定的接线方式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保 护等功能，将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电场所 首先进行负荷的分析计算和无功补偿，负荷计算采用需要系数法，接下来 进行电气主接线的分析设计，根据变压器台数 2 台、110kv 侧采用单母线分段 接线，35kv 侧采用单母线分段接线，根据主接线图确定选取三个短路点并采用 标幺值法进行短路计算，计算出短路电流周期分量有效值、短路冲击电流最大 值和有效值.二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定，防雷保护与接地 装置的设计，在防雷设计部分中对于直击雷采用四根独立的避雷针，并计算出 了避雷针的高度，对于感应雷采用氧化锌避雷器。 关键词：主变压器；电气主接线；短路计算 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 ii 页 buck 110kv electrical substation and a part of the design of lightning protection abstract with the development and progress of modern civilization, put forward higher request of social production and life to the quality of power supply and management, as a middle pivot of power transmission and control, must change the traditional design and control mode of substation, to adapt to the development trend of modern power system, the modernization of industrial production and social life, substation is an important part of power system, the electrical equipment and distribution network at a certain wiring posed, it obtains the electric power from the electric power system, through its transformation, distribution, transportation and protection functions, the electricity safety, reliability, economy to each one electric field. first carries on the analysis computation load and non power compensation, load the required coefficient method, analysis and design the next main electrical wiring, according to transformer number 2, voltage grade, line 2 and line 6 back, side 110kv with the single bus, 35kv side using the single bus, according to the main wiring diagram select three short points and the normalized value of short circuit calculation, calculate the periodic component of short-circuit current effective value, short-circuit current maximum value and the value. two determine the circuit scheme and selection of relay protection and setting, the design of lightning protection and earthing device, in part for the lightning protection design lightning strike by four independent lightning rod, for the zinc oxide induction lightning arrester, and calculate the lightning rod height. key words：substation；transformer；main wiring；short circuit calculation 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 iii 页 目 录 1.绪论.1 1.1.变电所的发展情况1 1.2.设计背景及主要内容2 1.2.1.环境条件.2 1.2.2.电力系统情况.2 1.2.3.设计任务.3 2.电气主接线的设计.4 2.1.电气主接线概述4 2.2.在选择电气主接线时的依据4 2.3.变电站主接线设计的基本要求4 2.4.110kv侧主接线方案.5 2.5.35kv 侧主接线的设计.6 2.6.变电所主接线图6 3.负荷计算及其无功补偿.7 3.1.负荷分析计算7 3.2.35kv 侧负荷计算.7 3.3.无功补偿8 3.3.1.无功补偿的概述.8 3.3.2.无功补偿装置.8 3.3.3.无功补偿的计算.8 3.3.4.确定并联电容的个数.9 4.变压器的选择.10 4.1.变压器的概述10 4.2.变压器台数和容量的确定原则10 4.3.变压器的形式和结构的选择原则11 5.短路电流的计算.13 5.1.短路电流计算的目的13 5.2.短路电流计算的一般规定13 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 iv 页 5.3.短路电流的计算13 6.主要电气设备的选择.20 5.3.电气设备选择的一般条件。20 5.4.110kv 侧断路器隔离开关的选择.21 5.4.1.进线侧断路器.21 5.4.2.主变压器侧断路器的选择.22 5.4.3.进线侧隔离开关.22 5.4.4.主变压器侧隔离开关的选择.23 5.5.35kv 侧断路器隔离开关的选择.24 5.5.1.进线侧断路器的选择.24 5.5.2.出线侧断路器的选择.25 5.5.3.进线侧隔离开关的选择.25 5.5.4.出线侧隔离开关.26 5.6.电流互感器的选择26 5.6.1.110kv 侧电流互感器的选择26 5.6.2.35kv 侧电流互感器的选择27 5.7.电压互感器的选择28 5.7.1.110kv 侧母线电压互感器的选择29 5.7.2.35kv 侧母线电压互感器的选择29 5.8.母线的选择30 5.8.1.导体选择的一般要求.30 5.8.2.母线型式.30 5.8.3.110kv 母线的选择30 5.8.4.35kv 母线的选择32 7.继电保护.33 5.3.设置保护的目的33 5.4.变压器的差动保护33 5.4.1.变压器差动保护的原理图.33 5.4.2.变压器的差动保护的计算.33 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 v 页 5.5.过电流保护36 5.6.变压器的瓦斯保护37 5.7.线路三段式电流保护的简介38 5.7.1.三段式保护的整定计算.38 8.防雷设计.40 5.3.变电所的防雷保护的计算40 5.4.避雷器的选择41 结 论43 参考文献44 致 谢45 附录 a：专业相关文献翻译46 附录 b 主接线图及主变保护原理展开图.55 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 1 页 1. 绪论 1.1.变电所的发展情况 近年来，随着中国电力发展步伐不断的加快，中国电网也迅速发展，电力 系统运行的电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，中国已经形成了东北电 网、华中电网、华东电网、华北电网、西北电网和南方电网 6 个跨省的大型区 域电网， 并形成了完整的长距离输电电网 网架。供电部门为适应市场机制， 加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的重点问题。为了解决 这一问题，我国于 2002 年首先推出了以打破垄断，引入竞争为首的体制改革方 案。预期将对发输供电效率的提升产生积极作用。为了促进电力工业的可持续 发展，保证供电可靠性，地区变电所的建设将具有十分重要的意义。此外，由 于各个地区区域环境的不同，并考虑的经济性和技术性的要求，以及各个地区 电压等级的不同，35/10kv 变电所的建设也将具有不可忽视的作用。随着经济 的发展,工业水平的进步，人们生活水平不断的提高，电力系统在整个行业中所 占比例逐渐趋大。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。电力系统是国民经济的 重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于 变电站的设计内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级，不同类型，不同性 质负荷的变电站设计时所侧重的方面是不一样的。 变电站是电力系统中的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节， 起着变换电压、汇集和分配电能的作用，直接影响整个整个电力系统的安全和 经济运行。因此变电站安全可靠运行与国民经济的发展密切相关。随着电力系 统装机容量和供电地域的不断扩大，同时电能的质量、供电可靠性、运行经济 性的要求也越来越高。为了达到优质、安全、可靠、经济的运行要求，必须建 立经济合理的变电站设计。根据变电站的任务的不同，可将变电站分为升压变 电站和降压变电站两大类，升压变电站的主要任务是将低电压变换为高电压， 一般建设在发电厂；降压变电站的主要任务是将高电压变换到一个合理的电压 等级，一般建设在靠近负荷中心的地点。根据电力系统中的地位和作用不同， 降压变电所又分为枢纽变电站、地区变电站和工业企业变电站等13。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 2 页 变电所直接为生产提供电源，是电力系统的一个重要环节，变电所能否正 常运行关系到整个生产的稳定和安全问题，因此设计一个优质、安全、可靠、 灵活 的变电所至关重要。设计原则有以下几点： （1）变电所的设计应根据工程的 510 年发展规划进行，与城建部分的城 市规划相结合，做到远、近期的结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期 发展的关系，适当考虑扩建的可能。 （2）变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容 量、工程特点和地区供电条件，结合本地情况合理地确定设计方案，做到因地 制宜，兼顾变电所经济、安全、可靠、灵活的特点。 （3）对变电所的选址有以下几点要求：一是靠近负荷中心；二是要节约用 地，不占或不占耕地及经济效益高的土地；三是与城区或企业规划相协调，便 于架空和电缆线路的引入和引出；四是交通运输方便；五是具有适宜的地质， 并且周围环境无明显污秽。 1.2.设计背景及主要内容 1.2.1. 环境条件 （1）变电站地处坡地 （2）土壤电阻率 =1.79*10000cm （3）温度最高平均气温+33，年最高气温 40，土壤温度+15 （4）海拔 1500m （5）污染程度：轻级 （6）年雷暴日数：40 日/年 1.2.2. 电力系统情况 （1）系统供电到 110kv 母线上，35kv 侧无电源，系统阻抗归算到 110kv 侧母线上，x*110max=0.0765, x*110min=0.162。 （2）110kv 最终两回进线四回出线，每回负荷为 45mva，本期工程两回 进线。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 3 页 （3）35kv 侧最终四回出线，本期全部完成，其中两回为双回路供杆输电 tmax=4500h,负荷同时率为 0.85。 （4）负荷增长率为 2%。 1.2.3. 设计任务 （1）变电站电气主接线的设计。 （2）负荷计算。 （3）无功补偿。 （4）主变压器的选择。 （5）短路电流计算。 （6）主要电气设备选择。 （7）主变保护和 35kv 出线保护。 （8）防雷保护和接地装置的设计。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 4 页 2. 电气主接线的设计 2.1.电气主接线概述 发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电 气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它 表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接 情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所 以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配 电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响5。 2.2.在选择电气主接线时的依据 （1）发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用。 （2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模。 （3）负荷大小和重要性。 （4）系统备用容量大小。 （5）电力系统专业对电气主接线提供的具体资料。 2.3.变电站主接线设计的基本要求 （1）可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这 个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一 个环节故障，都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估 某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的 各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应该予以遵循。 （2）灵活性 电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式， 达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的退出设备、切除故 障，使停电时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。 （3）操作应尽可能简单、方便 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 5 页 电气主接线应简单清晰、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）经济性 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 费用最小，占地面积最少，使变电站尽快的发挥经济效益。 （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， 应考虑到有扩建的可能性4。 2.4.110kv 侧主接线方案 由电力工程电气设计手册的规定可知 110kv 侧可选用单母线分段接线 方式或双母线接线方式。单母分段接线一般适用于 110kv 出线为 3，4 回的线路 中。双母线接线一般适用于 110kv 出线为 5 回及以上或者在系统中居重要位置、 出线 4 回及以上的线路中。此次设计110kv 侧进线 2 回，出线 2 回。所以 综合来看选择单母线分段接线为 110kv 侧主接线方案。 单母线分段接线方式如图 2.1 所示。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 6 页 图 2.1 单母线分段接线方式图 2.5.35kv 侧主接线的设计 由电力工程电气设计手册可知当 35kv 配电装置出线回路数为 48 回 时应采用单母线分段接线方式，此次设计配电装置出线回路数为 4 回。故选择 单母线分段接线为 35kv 侧主接线方案如图 2.2 所示。 图 2.2 单母线分段接线为 35kv 侧主接线方案图 2.6.变电所主接线图 （在正常运行时，两台变压器始终保持并列运行，详细图见附录 b） 图 2.3 变电所主接线简图 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 7 页 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 8 页 3. 负荷计算及其无功补偿 3.1.负荷分析计算 第一级负荷：对这一级负荷中断供电的后果是极为严重的。例如，可能使 工业生产中的关键设备遭到难以修复的损坏，以致生产秩序长期不能恢复正常， 造成国民经济的重大损失；使市政生活的重要部门发生混乱，最严重可能发生 危及人身安全的事故。 第二级负荷：对这一级负荷中断供电将造成大量减产，使城市中大量居民 的正常生活受到影响等。 第三级负荷：不属于第一、二级的，类似停电影响不大的其他负荷都属于 第三级负荷，如工厂的附属车间，小城镇和农村的公共负荷等。 3.2.35kv 侧负荷计算 由于本设计多为、级负荷，本设计采用需要系数法，所谓需要系数法 就是利用需要系数来确定用电户或用电设备组计算负荷的方法。其实质是用一 个小于或等于 1 的需用系数对用电设备组的总额定容量打一定折扣。 d k n p 有功计算负荷： (3.1) ed pkp 30 无功计算负荷： (3.2)tan 3030 pq 视在功率： ( 3.3) cos 302 30 2 3030 p qps 功率因： (3.4) 30 30 cos s p 表表 3.1 该该变变电电所所的的基基本本情情况况 电压等级 回路名称 近期负荷 （mw） 功率因数 cos 回路数 线路长度 (km) 供电方式 1#120.85125双回共杆 2#100.85125双回共杆 3#200.85123单回架空 35kv 4#100.85119单回架空 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 9 页 由62 . 0 tan85 . 0 cos，可知 mwp5210201012 30 =120.62+100.62+200.62+100.62=32mvar 30 q 30 smva.61 4 . 3252 22 3.3.无功补偿 3.3.1. 无功补偿的概述 无功功率补偿，简称无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数 的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。 所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。 合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。 反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因 素57。 3.3.2. 无功补偿装置 无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又 可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。 要是功率因数由提高到，必须装有无功补偿装置，其容量为：coscos )tan(tan 303030 pqqqc （3.5） 在确定了总得补偿容量之后，即可以根据所选并联电容器的单个容量来 r q 确定。 电容器的个数，即。 rc qqn （3.6） 工厂装设了无功补偿装置以后，总的有功计算负荷不变，而总的无功计 30 p 算负荷应扣除无功补偿容量为： c qqq 3030 （3.7） 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 10 页 补偿后总的视在功率为： 2 30 2 3030 )( c qqps （3.8） 3.3.3. 无功补偿的计算 （1）无功补偿前的功率因数为: 85 . 0 cos62 . 0 tan （2）补偿后的 35kv 功率因数为： =0.94 =0.36 cos tan （3）电容器的补偿容量为： var836 . 0 62 . 0 32)tan(tan 30 mpqc 取=8000kvar c q （5）补偿后的视在功率为： mvas57)800032240(52000 22 30 变压器的有功损耗为：mwspt57 . 0 5701 . 0 01 . 0 30 变压器的无功损耗为：var85 . 2 5705 . 0 05 . 0 30 msqt 高压侧的有功功率为：mwp57.5257 . 0 52 30 高压侧的无功功率为：mvar2785 . 2 824.32 30 q 高压侧的视在功率为：= 30 smva592757.52 22 补偿后的功率因数为:=0.9（满足要求）。 cos 59 67.52 3.3.4. 确定并联电容的个数 需要装设的电容器的个数8 1000 8000 r c q q n 考虑到需要三相均衡分配所以应该装设 9 个。 表表 3.2 电电容容的的型型号号 型号额定电压标准容量标准电容频率(hz)相数 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 11 页 (kv)(kvar)(f) bff35-100-1w3510002.89501 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 12 页 4. 变压器的选择 4.1.变压器的概述 在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换 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。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速度很有意义8。 4.2.变压器台数和容量的确定原则 变电所主变压器容量的确定应根据电力系统 510 年规划负荷来选择。根 据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应 考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内， 应满足类及类负荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其 余变压器的容量应能满足全部负荷的 70%80%。具体选择条件如下： （1）只装一台主变压器时，变压器的额定容量应满足全部用电设备总 n s 计算负荷的需要，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经 30 s 济运行，即 (4.1) 30 ssn （2）装两台及以上变压器时，当断开任一台变压器时，其余变压器的容量 应能保证用户的级和级负荷运行，但此时应计入变压器的过负荷能力，即： (4.2) )(30 )1( ss nn 式中：n变电站所安装变压器的台数； 一台变压器断开时，其余（n-1）台变压器的总容量（kva）； nn s )1( 用户级、级负荷的总计算负荷（kva）。 )(30 s （3）对于装两台变压器的变电站，任一台变压器的额定容量一般可按用户 计算负荷的 60%70%选择，即 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 13 页 （4.3） 30 )7 . 06 . 0(ssn 其中为一台变压器的额定容量；全部用电设备总计算负荷。 n s 30 s 因为本设计中的负荷全部都是一、二级负荷，所以只需要考虑每台主变压 器容量不应小于全部一、二级负荷之和,即 n s kvasn 6 . 57 4.3.变压器的形式和结构的选择原则 一、相数 （1）容量为 300mw 及以下机组单元连接的主变压器和 330kv 及以下的电 力系统中，一般都应选择三相变压器。 （2）容量为 600mw 机组单元连接的主变压器和 500kv 电力系统中的主变 压器应综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成三相变压 器，也可直接用三相变压器。 本变电所采用三相变压器。 二、绕组数与结构 电力变压器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 式等形式：按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式。 （1）最大机组容量为 125mw 及以下的发电厂或变电站多采用三绕组变压 器， 但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的 15%及 以上，反而不如选用 2 台双绕组变压器在经济上更加合理。 （2）机组容量为 200mw 以上的发电厂或变电站采用发电机双绕组变压 器单元接线接入系统，而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合理。 （3）扩大单元接线主变压器，应优先选用低压分裂绕组变压器。在 110kv 及以上中性点直接接地系统中，凡需要选用三绕组变压器的场所，均可优先选 用自耦变压器，其损耗小、价格低，但自耦变压器限制短路电流的效果较差。 （4）多绕组如四绕组电力变压器，一般用于 600mw 级大型机组启动兼备 用变压器。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 14 页 根据以上所述的原则，本变电所属于降压变电所，由 110kv 的高压向 35kv 的低压系统送电，且机组容量并不大，故采用两台双绕组变压器即可3。 三、绕组联结组别 在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制 3 次 谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器连结方式的原则，主变压器联结组 号一般选用 ynd11 常规接线，本次变电所的设计就采用 ynd11 常规接线的方 法。 四、调压方式 调压方式是指采用有载（带负荷）调压还是手动（不带负荷）调压方式。 规程规定：在能满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式，方便便宜， 近年来随着对电压质量要求的提高和有载调压变压器质量的提高，作为城市变 电站，一般都用有载调压方式。 综合以上分析，设计中此变电站的主变压器宜采用有载调压方式。 五、冷却方法 油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量的不同而异，一般有自然风 冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却等。中、小型变压 器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自 然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。 根据以上冷却方法的介绍，经过分析，本设计采用自然风冷却方式。 表表 4.1 变变压压器器的的具具体体参参数数 型 号sfz163000/110 容 量63 mva 高压11081.25% 额定电压 低压38. 522.5% 联结组标号ynd11 空载84.7kw 损 耗 负载300 kw 空载电流1.2% 短路阻抗10 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 15 页 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 16 页 5. 短路电流的计算 5.1.短路电流计算的目的 在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电 气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，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值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。 5.2.短路电流计算的一般规定 （1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； （2）短路种类：一般以三相短路计算； （3）接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式（即最大运行方式）， 而能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 （4）短路电流计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最 大的地点。 （5） 计算容量：应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。 5.3.短路电流的计算 （1）确定基准值。 =100mva, =115kv =37kv d s 1d u 2d u 基准电流 d d d 3u s i （5.1） 基准电抗 d d d u u x 3 （5.2） 电力变压器电抗标幺值 n k t s su x 100 % d* （5.3） 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 17 页 电力线路的电抗标幺值 lx u s x d d wl0 2 * . （5.4） ka mva u s id502 . 0 1153 100 3 1d d 1 ka kva mva u s i56 . 1 373 100 3 2d d 2d 69.13 d 2 d s u xd （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。 电力系统电抗标幺值： 系统最大运行方式：= 0.0765 * x 系统最小运行方式：=0.162 * 1 x 变压器电抗标幺值: 查表 5 % k u 159 . 0 63100 10010 100 % 32 mva mva s su n dk xx （3）绘制系统最大运行方式下三相短路等效电路图下图所示，图上标明各 元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 18 页 图 5.1 等效电路图 （4）计算 k1 点短路的电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 总电抗标幺值: 0765 . 0 * 1 1 * xxk 三相短路电流周期分量有效值: ka ka x i i k d k 56 . 6 0765 . 0 502 . 0 1 1 )3( 1 其他三相短路电流: kaiii k 56 . 6 )3( 1 )3()3( kaish76.1425 . 2 56 . 6 )3( kaish91 . 9 56 . 6 51 . 1 )3( 三相短路容量: mva mvas x s k d k 1037 0765 . 0 100 1 )3( 1 （5）计算 k2 点短路的电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路电量。 总电抗标幺值: 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 19 页 156. 0 2 159. 0 0765. 0/ 1322 xx x x kk 三相短路电流周期分量有效值: ka ka x i i k d k 10 155 . 0 56. 1 2 2 )3( 2 其他三相短路电流: kaiii k 10 )3( 2 )3()3( kaish6 .221025, 2 )3( kaish 1 . 151051 . 1 )3( 三相短路容量: mva mvas x s k d k 645 155 . 0 100 2 )3( 2 （6）计算 k3 点短路的电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 总电抗标幺值: 85 . 0 69.13 4 . 025 156 . 0 * 3 k x 三相短路电流周期分量有效值: ka i ik83 . 1 85 . 0 56 . 1 85 . 0 2d)3( 3 其他三相短路电流: kaiii k 83 . 1 )3( 1 )3()3( kaish12 . 4 83 . 1 25, 2 )3( kaish76 . 2 83 . 1 51 . 1 )3( 三相短路容量: mva mvas x s k d k 65.117 85 . 0 100 3 )3( 3 表表 5.1 最最大大运运行行方方式式下下的的三三相相短短路路电电流流计计算算结结果果表表 短路点 基准电 压(kv) 基准电 流 电抗 三相短 路电流 三相短 路次暂 三相短 路稳态 短路电 流冲击 全电流 最大有 短路 容量 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 20 页 标号 （ka)标么值周期分 量有效 值 （ka） 态电流 （ka） 电流 （ka） 值 （ka） 效值 （ka） mva k11150.5020.07656.566.566.5614.769.911037 k2371.560.15610.0010.0010.0022.6015.19645 k3371.560.851.831.831.834.122.76117.65 （7）绘制系统最小运行方式下三相短路等效电路图下图所示，图上标明各 元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。 图 5.2 等效电路图 （8）计算 k1 点短路的电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 总电抗标幺值: 162 . 0 * 1 * xxk 三相短路电流周期分量有效值: ka ka x i i k d k 10.3 162.0 502.0 1 1 )3( 1 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 21 页 其他三相短路电流: kaiii k 10 . 3 )3( 1 )3()3( kaish97 . 6 25 . 2 10 . 3 )3( kaish68 . 4 10 . 3 51 . 1 )3( 三相短路容量: mva mvas x s k d k 617 162 . 0 100 1 )3( 1 （9)计算 k2 点短路的电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 总电抗标幺值： 24 . 0 2 159 . 0 162 . 0 / 1322 xx x x kk 三相短路电流周期分量有效值： ka ka x i i k d k 5 . 6 24 . 0 56 . 1 2 2 )3( 2 其他三相短路电流： kaiii k 5 . 6 )3( 2 )3()3( kaish 6 . 145 . 625 . 2 )3( kaish82 . 9 5 . 651 . 1 )3( 三相短路容量： mva mvas x s k d k 417 24 . 0 100 2 )3( 2 10)计算 k3 点短路的电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量。 总电抗标幺直： 97 . 0 69.13 4 . 025 24 . 0 * 3 k x 三相短路电流周期分量有效值： kai60.1 97.0 56.1 3 3k 其他三相短路电流： 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 22 页 kaiii k 60 . 1 )3( 1 )3()3( kaish6 . 36 . 125 . 2 )3( kaish42 . 2 6 . 151 . 1 )3( 三相短路容量： mva mvas x s k d k 10.103 97 . 0 100 3 )3( 3 表表 5.2 最最小小运运行行方方式式下下的的三三相相短短路路电电流流计计算算结结果果表表 短路 点标 号 基准 电压 (kv) 基准 电流 (ka) 电抗 标么 值 三相短 路电流 周期分 量有效 值 （ka） 三相短 路次暂 态 （ka） 三相短 路稳态 电流 （ka） 短路电 流冲击 值 （ka） 全电流 最大有 效值 （ka） 短路 容量 mva k11150.5020.1623.103.103.106.974.68617 k2371.560.246.56.56.514.69.82417 k3371.560.971.61.61.63.62.42103.1 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 23 页 6. 主要电气设备的选择 5.3.电气设备选择的一般条件。 电力系统的电气设备是工作在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下 的，因此电气设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还 应满足在短路故障时不至损坏条件，开关电器还必须具有足够的断流能力，并 适应所处的具体环境条件。电力系统中各个电气设备安全可靠的工作，须按照 各种电气设备的正常工作条件进行选择，并且通过短路计算进行校验9。 一、按正常工作条件选择。 （1）一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压 n u 的条件选择，即 sn u snn uu （6.1） （2）按最大时长负荷电流选择电气设备的额定电流: （6.2） max iin 二、按短路状态校验。 （1）热稳定校验 当短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超 过允许值。即 （6.3） kt qti 2 式中 k q 短路电流产生的热效应。 t i、t电器允许通过的热稳定电流和时间。 （2）动稳定校验 电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，又称为动稳定。满 足动稳定的条件为 （6.4） shesshes iiii或 式中 es i、 es i电器允许通过的动稳定的电流的幅值及其有效值。 sh i、 sh i短路冲击电流的幅值及其有效值。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 24 页 5.4.110kv 侧断路器隔离开关的选择 5.4.1. 进线侧断路器 高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或 线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速 切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关 电器中最为完善的一种设备，其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。 高压断路器的选择依据： （1）流过断路器的最大持续工作电流 : ausi nn 331)1103/(630003/ max ）（）（）（ （2）额定电压的选择：kvuu nsn 110 （3）额定电流选择: aii331 maxn （4）开断电流选择：kaii56 . 6 (3) nbr 初选 sw4-110 断路器，具体参数见下表。 表表 6.1 sw4-110 技技术术参参数数表表： 极限通过电 流(ka) 热稳定电 流( ka) 断路器型号 额定电 压(kv) 额定电 流(a ) 最高工 作电压 (kv) 额定开 断电流 (ka) 峰值 3s 固有分 闸时间 (s) sw4-110110315012631.5100400.03 （5）热稳定校验：)(480034040 22 skatit s53 . 2 03 . 0 5 . 2tima)(109 22 skati ima 因为，所以满足热稳定性的要求。 ima ti 22 t it （6）检验动稳定：（满足热稳定要求）kaish76.14ies 因此，所选断路器合适。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 25 页 表表 6.2 计计算算数数据据表表： 计算数据产品数据 ns u110kv n u110kv max i331a n i3150a ）（3 i 6.56ka brn i31.5ka sh i14.76ka sh i100ka ima 2t i109s 2 )(kat 2 t i=4800 s3402 2 )(ka 5.4.2. 主变压器侧断路器的选择 （1）流过断路器的最大持续工作电流 : ausi nn 3311103/630003/ max ）（）（）（）（ （2）额定电压选择：kvuu nsn 110 （3）额定电流选择：aiin331 max （4）开断电流选择：kaiin56 . 6 )3( “ br 由上表可知sw4-110 同样满足主变侧断路器的选择 ，其动稳定、热稳定计算 与进线侧相同 。 5.4.3. 进线侧隔离开关 高压隔离开关的选择依据： （1）流过高压隔离开关的最大持续工作电流： ausi nn 3311103/630003/ max ）（）（）（）（ （2）额定电压选择： kvuu nsn 110 （3）额定电流选择： aiin331 max 初选gw4-110(d)型隔离开关，具体参数如表6.3 所示。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 26 页 表表 6.3 其其技技术术参参数数表表 热稳定电流(ka) 隔离开关 型号 额定电 压(kv) 额定电 流(a) 极限通过 电流 （ka） 4s gw4-110(d)110160062.525 （4）热稳定校验：2500(ka)42525t 2 2 t si 因为（满足热稳定度要求）。109(ka)t 2 2 t si （5）动稳定校验： （满足动稳定要求）。kaish76.14ies 因此选择的隔离开关符合要求。 表表 6.4 计计算算数数据据表表 计算数据产品数据 ns u 110kvn u 110kv imax661.33an i 1000a ti2 109s)( 2 kat 2 t i4=2500 s 2 25 2 )(ka sh i 14.76kaes i 62.5ka 5.4.4. 主变压器侧隔离开关的选择 （1）流过断路器的最大持续工作电流： ausi nn 3311103/630003/ max ）（）（）（）（ （2）额定电压选择：kvuu nsn 110 （3）额定电流选择：aiin331 max 由上表可知 gw4-110d 同样满足主变侧隔离开关的选择。其动稳定、热稳 定校验与母联侧相同。 辽宁科技学院本科生毕业设计 第 27 页 5.5.35kv 侧断路器隔离开关的选择 5.5.1. 进线侧断路器的选择 （1）流过断路器的最大持续工作电流 ： ausi nn 1039)353/()63000()3/ max （）（ （2）额定电压选择：kvuu nsn 35 （3）额定开断电流选择：kaiin10 )3( “ br （4）额定电流选择：aiin1039 max 初选 sw2-35 型断路器，具体参数见下表。 表表 6.5 sw2-35 具具体体参参数数表表 极限通 过电流 ka 热稳定 电流ka 断路器 型号 额定电 压 kv 最高工作 电压kv 额定