220KV变电站设计_课程设计论文.doc

变电所课程设计220kv变电所设计摘要：本设计论述了电力系统工程中220kv变电站部分电气设计（一次部分）的全过程。通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式分析，防雷及过电压保护装置的设计，电气总平面图设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。限于时间要求及设计能力，本设计对变电站二次部分未进行设计，有待以后进行进一步学习与完善。关键词：变电站；主接线；短路电流；动稳定校验，热稳定校验目 录引言 21系统与负荷资料分析31.1 性质和目的 31.2 变电站概况32电气主接线 3 2.1主接线方案的选择3 2.2主变压器的选择与计算8 2.3厂用电接线方式的选择11 2.4主接线中的设备配置的一般规则123短路电流的计算13 3.1短路计算的一般规则 13 3.2短路电流的计算13 3.3短路电流计算表134电气设备的选择 15 4.1电气设备选择的一般规则15 4.2电气选择的条件15 4.3电气设备的选择17 4.4电气设备选择的结果表195配电装置21 5.1配电装置选择的一般原则22 5.2配电装置的选择及依据22结束语 23参考文献 23附录: 短路计算 24附录: 电气设备的校验 28附录: 主接线总图 37引 言电力系统是将各种发电、变电、输电、供电的电气设备连接在一起而组成的整体。电力系统的发展程度和技术水准已经成为各国经济发展水平的标志之一。发电厂电气部分作为电力专业的一门主要课程, 主要包括课堂讲学、课程设计、生产实习三个主要部分。课堂讲学着重叙述发电、变电和输电的电气主系统的构成、设计和运行的基本理论和计算方法，相应地介绍主要电气设备的原理和性能。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论的理解，进行了本次课程设计。设计工作是电力系统工程建设的关键环节，做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。本设计是针对地区变电站的要求来进行配置的，它主要包括电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择四大部分。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，并对设计进行了理论分析，在理论上证实了变电站实际可行性，达到了设计的要求。1 系统与负荷资料分析1.1 性质和目的本设计中220kv降压变电站为地方变电站，其主要任务是向地区110kv及10kv用户供电，为保证可靠的供电及电网发展的要求，在选取设备时，应尽量选择动作可靠性高，维护周期长的设备。本期设计要严格按电力工程手册、发电厂电气部分等参考资料进行主接线的选择，要与所选设备的性能结合起来考虑，最后确定一个技术合理，经济可靠的最佳方案。 1.2 变电站概况(1)变电站的类型变电站所有三个电压等级，高压为220kv，中压为110kv，低压为10kv。变电所的性质为地区变电站。(2) 变电站与系统连接情况变电站通过四回路与一个无穷大系统连接。(3) 负荷输电回路数 1、220kv等级线路回路数为5回，其中预留1回备用，架空，采用导线型号lgjq-300。 2、110kv等级线路回路数为10回，其中预留两回备用。 3、10kv等级线路回路数为12回，另预留两回备用。(4) 地区自然条件 年最高气温为40，年最低温度6,年平均温度为18。(5) 出线方向 220kv 向北 110kv向南 10kv向东南2 电气主接线2.1主接线方案的选择2.1.1主接线选择的原则变电所的主接线是根据变电所的性质、地位和要求，将其主要电气设备和母线用导线有机地连接起来，在主接线的母线上进行电能的汇聚、分配及交换。(1)变电所的电气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、线路及变压器的连接元件总数、设备特点等条件确定，并应综合考虑供电可靠，运行灵活、操作检修方便、节约投资及便于过渡或扩建等要求。(2)供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求，主接线的可靠性，在很大程度上取决于设备的可靠程度。主接线可靠性的具体要求为：1）检修断路器时，不宜影响对系统的供电。2）断路器或母线故障以及检修母线时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全都或大部分二级负荷的供电。3）应避免变电所全部停运的可能性。（3）主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。具体要求为：1）调度时应能灵活地倒闸操作变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式及检修运行方式下地系统调度要求。2）检修时可以方便停运断路器、母线等，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。3）扩建时可以容易地初期接线过渡到最终接线，使停电时间最短，并尽量减少一次及二次部分的改建工作量。（4）主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，应做到经济合理。具体要求为：1）尽量节省投资，如接线力求简单，以节省断路器等设备；能限制短路电流，以采用价廉的电气设备；继电保护不宜过于复杂等。2）主接线要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。（5）对主接线的可靠性要求除上述定性原则外，尚可根据概率论和数理统计方法为基础的可靠性理论对各种接线方案进行定量分析。分析的目标就是比较增加元件时所付出的代价于获得的可靠性增益是否合理。一般主接线的可靠性分析可归纳为一下步骤： 1）定义系统的范围，并列出它所包含元件； 2) 给出每个元件的故障率、修复率、计划检修率和停运时间； 3）定义系统故障的判据，选择要计算的可靠性指标； 4）建立数学模型； 5）对选定系统状态进行故障后果分析； 6）计算系统的可靠性指标。目前国外已在工程中进行主接线选择时参考使用，而我国则研究试用。2.1.2主接线方案的比较1单母线接线（1）优点：接线简单，设备少，操作方便，经济性好，并且，母线便于向两边延伸，扩建方便。（2）缺点：可靠性差。母线或隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全 厂或全站长期停电。 调度不方便，电源只能并联运行，不能分裂运行，并且线路侧发生短路时，有较大短路电流。（3）使用范围：一般适应一台主变压器的以下三种情况：1. 610kv配电装置的出线回路数不超过5回。2. 3563kv配电装置的出线回路数不超过3回。3. 110kv220kv配电装置的出线路数不超过2回。（二） 单母线分段接线（1）优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，另外，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。（2）缺点：当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向均衡扩建。（3）适用范围：变电所装有两台主变变压器时1. 610kv配电装置宜采用本接线。2. 3563kv配电装置的出线回路数为48回时。3. 110kv220kv配电装置的出线路数为34回时。（三）双母线接线（1） 优点：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；一组母线故障后能迅速恢复供电。调度灵活：各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。扩建方便：向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。（2）缺点：增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。（3）适用范围： 1. 出线电抗器的610kv配电装置可采用。2. 610kv配电装置出线为12回及以上时可采用。3. 3563kv配电装置的出线回路数超过8回路时。4. 110kv220kv配电装置的出线回路数为5回及以上时。（四）需装设专用旁路断路器情况：（1）当110kv出线为7回一级以上，220kv出线为5回及以上时。（2）对于在系统中居重要地位的配电装置，110kv出线为6回以上，220kv出线为4回及以上时。（五）双母线接线方式（1）110kv配电装置采用双母线时，除断路器有条件停电检修以及部分户内配电装置等外，应设置旁路母线。（2）220kv配电装置采用双母线时，一般均可设置旁路母线，当进出线回路为4回以上时，可设专用旁路断路器。（3）330500kv配电装置采用双母线时，均设置旁路母线。 2.1.3 主接线方案的确定根据以上几种主接线方式，并结合待建变电站的实际，现对各电压等级采取的主接线方式作如下分述：（一）220kv主接线形式的选择方案一：双母接线方案二：双母带旁路接线220kv电压等级的进线回路数为4回，且变电站的处于系统的重要位置，为保证供电的可靠以及系统的稳定，根据以上主接线形式的适用情况，综合经济性、灵活性，选择双母线带专用旁路接线方式。220kv接线如图2.1所示。图2.1 220kv接线图（二）110kv主接线形式选择方案一：采用单母线分段接线方案二：采用双母接线1、按出线回路数选择110kv的出线回路数为8回，按母线的选用情况将选用双母线的接线方式。2、输送功率选择110kv的最大负荷为p=160mw，输送功率较大，所以要求母线故障后能声速恢复供电，母线或母线设备检修时不中断对重要用户的供电，因此要求其主接线具有较高的可靠性和快速的恢复送电能力，故采用双母线接线方式。这样，110kv电压等级的接线方式为双母线接线方式。110kv接线如图2.2所示。图2.2 110kv接线图（三）10kv接线形式选择方案一：采用单母线接线方案二：采用单母分段接线1、按出线回路选择10kv出线回路为12回，单母接线无法满足12回出线的供电可靠性，根据母线的适应范围选择单母线分段接线方式。2、按输送功率选择10kv的最大负荷为：p=38.63mw，因此可采用单母线分段或双母线的接线方式，但由于10kv所传输的功率不大，而双母线接线所需设备较多，投资较大，故从经济角度考虑，确定10kv采用单母线分段的主接线方式。10kv接线如图2.3所示。图2.3 10kv接线图综上所述，拟建变电站的主接线方式为：220kv采用双母线带旁路接线方式，110kv采用双母接线方式，10kv采用单母线分段的接线方式。2.2主变压器的选择与计算2.2.1 主变压器台数的选择由原始资料可知，本次所设计的变电所是地区220kv降压变电所，它是以220kv受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kv及10kv母线上。若全所停后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个地区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般 装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.2.2 主变压器容量的选择负荷容量：110kv侧 s1（35/0.9+30/0.9+25/0.9+22/0.9+10/0.9+20/0.85）159.085mva10kv侧 s2（3+3+2.5+3+2.5+5+2.5）/0.85+3*4/0.9=38.627mva所用电 p=0.15*66+20*1+14*1+1.4*1+1.7*1+1.7*1+0.5*22+1.7*1+1+1+20+20=0.103mw s=（0.103/0.85）*1.1=0.134mva总负荷 s3（159.085+38.627）*0.9+0.134）*0.85151.364mva主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电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，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：smax151.364mva高压侧220kv 母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220kv侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量应选择为：se = 0.7smax=105.955mva2.2.3 主变压器型式的选择一、主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330kv 以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。二、绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的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，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。当变压器容量相同时，自耦变压器比其他两种变压器的绕组容量相对较小，所以用材料少，成本较低，变压器的损耗小、效率高。所以优先选用自耦变压器。三、连接组别的选择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。四、容量比的选择由原始资料可知，110kv 中压侧为主要受功率绕组，而10kv 侧是无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。六、主变压器冷却方式的选择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。 自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。 强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，220kv 变电所中一般装设两台或两台以上主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络，配电设备，用电保护较复杂，且投资增大。考虑到两台主变同时发生故障机率小，因此可采用两台，选择容量时应满足当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。综上所述，该变电站可选择两台容量为120mva 的自耦变压器主变，主变总容量为240mva。本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻佻，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。七变压器的技术参数根据以上条件选择，确定采用变压器型号为osfpsz7-120000/220 的220kv自耦变压器，具体参数如下表：表2.1 osfpsz7-120000/220型变压器参数型号osfpsz7-120000/220联接组标号yn，yn0，d11空载电流%0.56额定电压(kv)高压中压低压22081.25%12110.5额定容量 mva12012060阻抗电压高中高低中低13.522.47.4型号中个符号表示意义：从左至右s：三相f：风冷却p：强迫油循环s：三绕组z：有载调压7：性能水平号120000：额定容量220：电压等级2.3 所用电接线方式的选择所用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先，应保证对所用负荷可靠和连续供电；其次，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；还应适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，使其具有可行性和先进性。此外，在设计厂用电系统接线时还应对以下问题进行分析和论证。2.3.1 所用变压器的选择本变电所所用电只有0.103mva，电压：380/220v，cos0.85所用电主接线可采用单母线的结线方式，从两10kv单母线分段各设一台所用变压器为所用电电源，一台备用。所用电变压器容量为：s0.103/0.85*1100.134mva，可用2台sc-160/10的双绕组干式变压器。2.3.2 所用电接线当电压等级在330kv以上时，所用电可以从外部网络引接所用电源；当电压等级在330kv以下时所用电一般从变电所中电压等级较低的母线引接电源。本变电所中最低电压等级为10kv，固可直接从10kv电压母线引接所用电源，所用电还必须留有备用。由于所用电电压等级低，接线采用当母线分段即可保证所用电的安全和可靠性。即采用单母线分两段接线，分别从两10kv母线处获得工作电源，所用电接线图如图2.4所示。 图2.4 所用电接线图2.4 主接线中的设备配置的一般规则2.4.1 隔离开关的配置（1）接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关，330500kv避雷器不应装设隔离开关。（2）安装在出线上的耦合电容器、电压互感器以及接在变压器引出线或中线点上的避雷器，不应装设隔离开关。（3）在一个半断路器接线中，前两串的线路和变压器出口处应装设隔离开关。（4）多角形接线中的进出线应装设隔离开关，以便在进出线检修时，保证闭环运行。（5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。（6）中性点直接接地的普通变压器均应通过隔离开关接地，自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。 2.4.2 电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。（2）612kv电压等级的每组主母线的三相上，应装设电压互感器.旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。（3） 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。 2.4.3 电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。（2）变压器中性点以及未装断路器的变压器新户口应装设电流互感器。（3）对大接地短路电流系统，可按三相配置电流互感器；对小接地短路电流系统，根据具体要求，可按两相或三相配置。（4）采用一个半断路器接线时，每相宜配置三相电流互感器。2.4.4避雷器的配置（1）每组母线上应装设避雷器，但进出线都装避雷器时除外。（2）旁路母线是否装设避雷器，应视旁路母线投入运行时，避雷器对保护设备的电气距离是否满足要求而定。（3）330kv及以上变压器和并联电抗器处,必须装设避雷器,并应尽可能靠近设备本体。（4）220kv及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组。（5）三绕组变压器低压侧的三相出线上宜装设避雷器。（6）自耦变压器必须在其两个耦合的绕组出线上装设避雷器，并应接在变压器与短路器之间。3 短路电流的计算电力系统的电气设备在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，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。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.1短路计算的一般规则 验算导体和电器时所用短路电流,一般有以下规定。（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（一般考虑本工程成后5 10 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。3.2短路电流的计算短路电流的计算详见附录。3.3短路电流计算表短路计算结果详见表3.1所示。短 路 电 流 值（ka）4s5.6909.63547.132s5.4748.74747.021s5.4877.96846.630.5s5.5727.67242.070.2s6.1778.15641.520s7.0545.46733.76表3.1 短路电流计算表短 路 电 流 标 幺 值4s2.2671.9190.8572s2.1811.7420.8551s2.1861.5870.8480.5s2.221.5280.7650.2s2.4611.6020.7550s2.811.0890.614分支额定电流inka0.4250.8352.01分 支电 抗xjs0.3560.56251.273分 支 线 名 称220kv母线110kv母线10kv母线基准电流ibka2.515.02154.99短 路 点 平 均 电 压23011510.5短 路 点 编 号d1d2d34电气设备的选择4.1电气设备选择的一般规则电气设备的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进，经济合理，安全可靠，运行方便和适当的留有余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。4.1.1 一般原则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、 应按当地环境条件校核；3、 应力求技术先进和经济合理；4、 选择导体时应尽量减少品种；5、 扩建工程应尽量使新老设备型号一致；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。4.1.2 有关的几项规定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。1、 正常运行条件下，各回路的持续工作电流应按规定公式计算；2、 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；3、 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；4、 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：1） 向制造部门提出补充要求，订制符合当地环境的产品；2） 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。4.2 电气选择的条件4.2.1按正常工作条件选择电器设备1）额定电压：所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压 即：一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220kv及以下时为1.15，而实际电网运行的uns一般不超过1.1。2）额定电流：导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，导体和电器的长期允许电流不应小于该回路的最大持续工作电流。 即： 由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的= 1.05（为电器额定电流）。3）按当地环境条件校验：当周围环境温度和导体额定环境温度不等时，其长期允许电流可按下式修正：= 基中修正系数导体或电气设备正常发热允许最高温度我国目前生产的电气设备的额定环境温度= 40，裸导体的额定环境温度为+25。4.2.2 按短路状态校验电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。1）短路热稳定校验满足热稳定条件为 短路电流产生的热效应短路时导体和电器允许的热效应t秒内允许通过的短时热电流验算热稳定所用的计算时间： = +tb 断电保护动作时间110kv以下导体和电缆一般采用主保护时间110kv以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间tol 相应断路器的全开断时间。2）短路的动稳定校验满足动稳定条件为： 短路冲击直流峰值（ka） 短路冲击电流有效值（ka）、 电器允许的极限通过电流峰值及有效值（ka）4.3电气设备的选择4.3.1断路器、隔离开关的选择原则1.断路器1）种类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、断路器、真空断路器等。选用少油断路器，其特点运行经验丰富，易于维护，噪声低。2）额定电压和额定电流，由下式确定:式中：，分别为电气设备和电网的额定电压kv ，分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流a3）开断电流选择校验断路器的断流能力,宜取断路器实际开断时间的短路电流,所为校验条件。因此,高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即：4）短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即：5）短路热稳定和动稳定校验在短路电流过断路器时,产生大量热量,由于来不及向外散发,全部用来加热断路器,使其温度迅速上升,严重时会使断路器触头焊住,损坏断路器。因此产品标准规定了断路器的热稳定电流,例如1s4s的热稳定电流，其物理意义为:当热稳定电流通过断路器时,在规定的时间内,断路器各部分温度不会超过国家规定的允许发热温度,保证断路器不被损坏。校验：， 当1s时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。式中：短路电流周期分量 短路电流周期分量发热的等值时间6）动稳定校验断路器在闭合状态能承受通过的最大电流峰值,不会因电动力的作用而发生任何机械损坏。该最大电流峰值称为稳定电流。 2.隔离开关隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需与断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关与断路器相比，项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。4.3.3互感器的选择互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100，100/）和小电流（5，1a），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，其特点如表4.1所示。表4.1 互感器的特点互感器电流互感器电压互感器特点一次绕组串在电路中，且匝数少，电流互感器在近于短路状态下运行容量小 ，近似于一台小容量变压器，电压互感器在近于空载状态下运行1.电流互感器的选择电流互感器的作用是将一次回路中的大电流转换为1a或5a的小电流以满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。1）种类和型式的选择电流互感器根据使用环境可分为室内式室外式,根据结构可分为瓷绝缘结构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线式单匝贯穿式复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式。2）一次回路额定电压的选择一次回路额定电压和应满足：3）一次额定电流的选择当电流互感器用于测量时,其一次侧额定电流应尽量选择比实际正常工作电流大1/3左右,以保证测量仪表的最佳工作，并在负荷时有适当的指示。电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择。一般情况下可按变压器额定电流的1/3进行选择。4）动稳定校验动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验,对于母线从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定。由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验。 或2.电压互感器的选择电压互感器是把一次回路高电压转换为100v的电压,以满足继电保护自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件1）种类和型式选择应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。2）额定电压和电流的选择，3）准确级规程规定，用于变压器，所用馈线，出线等回路中的电度表，供所有计算电费的电度表，其准确等级要求为0.5级，供运行监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，期准确等级要求一般为1级，在电压二次回路上，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确等级。4.4电气设备选择的结果表4.4.1断路器选择结果表断路器参数 设备kvakaka全开断时间s动稳定校验lw6220220200040550.0753sw6110110150031.5800.0680sn10-1010200043.30.114.4.2隔离开关选择结果表隔离开关参 数设 备kva动稳定电流峰值（ka）gw7220dw220160053gw41101102000100gn22q1016001004.4.3电流互感器选择结果表电流互感器参数设备额定电压（kv）一次电流a二次电流a额定动热稳定电流（ka）lb72202202600210005125lb7110w11021000531.545lqzbjw10101500592.54.4.4 电压互感器选择结果表电压互感器参数设备额定电压（kv）额定变比二次绕组极限容量（va）准确等级jdc5-220w222020000.5jdcb-11011020000.5jdj101010000/1006400.55 配电装置5.1配电装置选择的一般原则1）节约用地；2）运行安全和操作巡视方便；3）考虑检修和安装条件；4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；5）节约三材，降低造价；6）安装和扩建方便。配电装置的整个结构天寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。5.2配电装置的选择及依据配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35kv及以下的配电装置宜采用屋内式；110kv及以上多为屋外式。普通中型配电装置国内采用比较多，广泛用于110500kv电压级，在这方面我国已经有丰富的经验。配电装置的整个结构尺寸、检修和运输的安全距离等因素而决定的。屋内、外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距，详见设计手册。设计配电装置中带电导体之间和导体之间对接地构架的距离时还要考虑：软绞线在短路电动力、风摆、温度等作用下使相间及对地距离的减小，隔离开关开断允许电流是不致发生相间和接地故障，降低大电流导体附近铁磁物质的发热，减小110kv及以上带电导体的电晕损失和带电检修等因素。工程上采用的距离，详见设计手册所列的数值。根据电力工程电气设计手册规定，110kv及以上多为屋外配电装置，35kv以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220kv及110kv采用屋外配电装置，6kv的厂用电配置采用屋内配电装置。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、早高型和高型等。1)中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装枪修方面积累了比较丰富的经验。2)半高型配电装置，它是特母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：(1)占地面积约在中型布置减少30%；(2)节省了用地，减少高层检修工作量；(3)旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3)高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢 多，安装检修及运行纵条件均较差，一般适用下列情况：(1)配电装置设在高产农田或地少人多的地区；(2)原有配电装置需要扩速，而场地受到限制;(3)场地狭窄或需要大量开挖。综上所述，本次所设计的变电所是地区性变电所，对建筑面积没有特殊的要求，所以该变电所220kv、110kv两电压等级均采用普通中型配电装置。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，本次设计的变电站，适用普通中型屋外配电装置。结束语课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对所学在实际中的应用能力的一种锻炼和提高。通过课程设计我认识到自己知识比较欠缺，自己要学习的东西还太多，也明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质，提高在实践中的应用能力与创新能力。在此要感谢我的指导老师赵宇红老师对我的悉心指导，感谢老师给我的帮助与谆谆教诲！在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，收获较大。在此过程中，我提高了自己的自学能力，查询资料、对资料的处理及应用能力，cad制图能力，计算机应用能力等，也锻炼了自己解决问题的能力。在本次设计中更重要的一点是与同学间的相互交流与帮助，这对每个人的成功都是很重要的。此次设计虽已完成，但由于知识层面以及实践能力等的不足，该设计在一定程度上有待修正与完善，希望今后能进一步学习与实践来取得更大的进步。最后，我要再次对我的指导老师和给与我热心帮助的同学表示真诚的谢意，希望老师与同学们都学习工作顺利！自己也将进一步努力，在不断的学习与实践中更好地提高自己的综合素质，为电气事业做出自己的贡献！参考文献1 熊信银.发电厂电气部分(第三版)m.北京:中国电力出版社,2004.82 何仰赞，温增银.电力系统分析(上册)(第三版)m.华中科技大学出版社,2002.13 何仰赞，温增银.电力系统分析(下册)(第三版)m.华中科技大学出版社,2002.14 许立梓.实用电气工程手册(上册)m.广州:广东科技出版社,2001.105 弋东方.电力工程电气设备手册电气一次部分m.北京:中国电力出版社,1999 6 宋继成.220500kv变电所电气接线设计m.北京:中国电力出版社，2004附录: 短路计算一、短路计算基本假设短路计算基本假设是：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）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小而发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。二、短路电流计算基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：= 1000mva基准电压：（kv） 10.5 115 230基准电流： （ka） 5.5 0.502 0.251三、短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看成为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流的标幺