电气专业35KV企业变电所电气初步设计方案(P.doc

毕业设计二广西AA职业技术学院2007级函授大专毕业设计题 目 35KV企业变电所电气初步设计 教学系部 校外 专 业 电气 年 级 200X级 指导教师 学生姓名 学 号 20XX年 5 月 23 日目 录专业： 电气工程及其自动化姓名： 蔡桂潮专业： 电气工程及其自动化姓名： 蔡桂潮前言2第一章 待建变电所基本资料2第二章 负荷分析及主变压器选择52-1 负荷计算52-2 主变压器的选择52-3 站用变台数、容量和型式的确定 8第三章 电气主接线3-1 主接线的设计原则和要求9 3-2 35KV侧接线方案12 3-3 10KV侧接线方案13第四章 电力线路导线截面的选择13第五章 短路电流的计算 5-1 短路电流计算的目的和规定17 5-2 计算过程和结果18第六章 设备选择 6-1 电气设备选择设计的规定21 6-2 电流互感器选择21 6-3 高压熔断器及避雷器的选择25 6-4 高压断路器的选择25 6-5 隔离开关的选择30第七章 配电装置35第八章 继电保护的配置 8-1 主变压器继电保护配置37 8-2 线路继电保护配置38第九章 参考文献39第十章 附图40 致谢 41专业： 电气工程及其自动化姓名： 蔡桂潮前 言本设计为07级电气工程及自动化专业的电力系统课程设计，设计题目为：要求设计一座35KV降压变电所，以10KV电缆给各车间供电，一次设计并建成。本变电所6KM处有一系统变电所，用35KV双回架空线路向本设计的变电所供电。在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA。当地海拔高度507.4m，年雷电日36.9个，空气质量优良，无污染，历年平均最高气温29.9，土壤电阻率500m。本变电所10KV母线到各车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为类负荷，其余为类负荷，Tmax=4000h。分析任务书给定的原始资料，根据变电所在电力系统中的地位和建设规模，考虑变电所运行的可靠性、灵活性、经济性方面的要求，本文拟定23个技术上可行的变电所主接线方案，并正确进行了短路电流计算及主要电气设备选型，同时对其进行了无功补偿分析。毕业设计是我们全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计或研究的综合性训练。通过毕业设计我们把所学的知识系统的联系起来，培养我们综合运用各种知识来解决实际问题的能力，学习更多的设计思维，树立在实际工程基础上的创新观念，更好地把理论和实际结合起来，服务于工作。第一章 待建变电所基本资料1、某企业为保证供电需要，要求设计一座35KV降压变电所，以10KV电缆给各车间供电，一次设计并建成。2、距本变电所9KM处有一系统变电所，用35KV双回架空线路向待设计的变电所供电。在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为970MVA。3、待设计变电所10KV侧无电源，考虑以后装设两组电容器，提高功率因数，故要求预留两个间隔。4、本变电所10KV母线到各车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为类负荷，其余为类负荷，Tmax=4700h。各馈线负荷如下表所示：序号车间名称有功功率（KW）无功功率(KVAR)1一车间11464712二车间8854873机加工车间9185724装配车间1209 4915锻工车间9902766高压站14502977高压泵房9374968其他9816755、所用电的主要负荷如下表所示：序号设备名称额定容量（KW）功率因数台数1主充电机200.8812浮充电机4.50.8513蓄电池室通风2.70.8814室内配置装置通风1.10.7925交流电焊机10.50.516检修试验用电130.817载波0.960.6918照明负荷149生活用电10第二章负荷分析及主变压器选择电力负荷的确定，对于选择变电所主变压器容量、电源布点以及电力网的接线方案等，都是十分重要的。电力负荷应在调查和计算的基础上进行。对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行，对于远景负荷应在电力系统及工农业生产基础发展远景规划的基础之上，进行负荷预测。负荷发展水平往往需要多次测算，认真分析研究影响负荷发展水平的速度的各种因素。反复测算与综合平衡，力求切合实际。保证电能质量，安全生产，确保用户用电的稳定性，这就是负荷分析的目的。根据对供电可靠性的要求，一般将电力负荷分为三类。即：一类负荷为重要负荷，必须由两个或两个以上独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部一类负荷不间断供电。二类负荷为比较重要的负荷，一般要由两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二类负荷的供电。三类负荷一般只需一个电源供电。 2-1负荷计算要选择主变压器 站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kv侧负荷、35kv侧负荷。由公式 （2-1）式中 Sc 某电压等级的计算负荷Kt 同时系数（10kv取0.9用负荷取0.85）%该电压等级网的线损率电，一般取5%P、cos各用户的负荷和功率因数P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW)S10KV=0.972390.85(1+5%)=8048.0647(KVA)P站=25+5.5+3.7+2.1+11.5+20+0.96+18+12=98.76(KW)S站=0.8598.76/0.85(1+5%)=103.698(KVA)S35=8048.0647+103.698=8151.76(KVA) 2-2主变压器的选择变压器是一种静止的电机，它利用一、二次侧的匝数不同，通过电磁感应作用，把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510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，设备亦未能充分发挥效益；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站安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站的自身特点，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站以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。一、 变压器选择原则：1、主变容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷来进行选择，适当考虑远期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，对于有重要负荷的变电站，应考虑一台主变压器停运时，其余变压器容量在计算机过负荷能力后的允许时间内，保证用户的I段和II段负荷，对于一般变电所，当一台主变压器停运时，其他容量应能保证全部负荷的60%。3、为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，有条件的应考虑设三台主变的可能性。二、主变压器台数选择：在电力工程电气设计手册中可知：“对大城市郊区的一次变电所，在中、低已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜”在运行或检修时，可以一台工作，一台备用或检查，并不影响供电，也可以两台并列远行，根据原始资料中所示待建的变电所为110KV降压企业变电所，这里有1个电压等级， 10kv7回出线，分别带全部负荷的I、II类。考虑到出线回路数较多，为了保证供电的可靠性，参照规程要求，宜选用两台相同容量的变压器作为主变压器。三、 主变压器容量的确定主变压器的容量是要考虑待建变电所所带的负荷性质和电网结构，同时是按变电所建成后510年的规划负荷进行选择，并考虑变压器的过负荷能力。本终端变电所装设两台主变压器的变电所，每台变压器的额定容量可按下公式：SN=0.7S总进行选择。S总为变电所的综合负荷，当一台主变压器停涌时，应保证对70%的负荷供电，再考虑变压器的事故过负荷40%的能力，则可保证对84%的负荷供电。从原始资料可知，所设计的变电所的最大负荷情况：P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW)考虑负荷的同时率：Kt=0.9 线路损耗取5% 功率因素cos=0.85则变电所10kv的综合最大负荷分别为：S10KV=0.972390.85(1+5%)=8048.0647(KVA)S站=0.8598.76/0.85(1+5%)=103.698(KVA)S35=8048.0647+103.698=8151.76(KVA)若选用变压器两台，单台变压器容量按：S单=S3570% =8151.7670% =5706.23（KVA）并与I、II类负荷的总容量进行比较。I、II类负荷总容量：S10KV=0.972390.85(1+5%)=8048.0647(KVA)经比较，S单S10KV ，所以按S单选取每台主变压器的容量。经查设备手册，选每台主变压器的容量为6300KVA。四、 主变压器类型的确定1、 相数的选择待建变电所的110人人kv、10kv两个电压等级为了满足待建变电所的这两个电压等级和对其经济性的综合考虑，所以选择两相变压器。2、 绕组形式绕组是变压器的电路部分，用绝缘铜导线绕制而成。单绕组变压器（长称作自耦变压器）只有一组绕组，而且一次绕组与二次绕组有一部分是共用的。双绕组变压器有两组绕组：一组一次绕组和一组二次绕组。待建变电所的主变压器容量为6300KVA，且有35kv、10kv两个电压等级，主变压器可采用两绕组变压器，它具有供电可靠，运行安全，灵活性好，设备少，接线简单等优点。故本企业变电所主变压器选择三相两绕组有载调压降压变压器作为主变压器。其型号为SJL16300/35。其参数如表21电力变压器型号SJL16300/35额定容量（KVA）6300P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW)S10KV=0.972390.85(1+5%)=8048.0647(KVA)P站=25+5.5+3.7+2.1+11.5+20+0.96+18+12=98.76(KW)S站=0.8598.76/0.85(1+5%)=103.698(KVA)2-1负荷计算要选择主变压器 站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kv侧负荷、35kv侧负荷。由公式 （2-1）式中 Sc 某电压等级的计算负荷Kt 同时系数（10kv取0.9用负荷取0.85）%该电压等级网的线损率电，一般取5%P、cos各用户的负荷和功率因数P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW)S10KV=0.972390.85(1+5%)=8048.0647(KVA)P站=25+5.5+3.7+2.1+11.5+20+0.96+18+12=98.76(KW)S站=0.8598.76/0.85(1+5%)=103.698(KVA)额定电压（KV）高压35；38.5低压10.5 6.3 3.15 短路损耗（KW）52空载损耗（KW）8.2空载电流（%）1.0短路电压（%）7.5联结组标号YN,d112-3站用变台数、容量和型式的确定1、站用变台数的确定对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kv母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式2、站用变容量的确定站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。S站=103.698/(110%) =115.22(KVA)3、站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。故站用变参数如下：型号电压组合连接组标号空载损耗(KW)负载损耗(KW)空载电流(%)阻抗电压(%)高压高压分接范围低压S9-125/10105%0.4Y,yn034018001.64因本站有许多无功负荷，且离系统变电所较近，10KV侧无电源,为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。电力工程电力设计手册规定“对于35-110kv变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。所以在10KV侧装设两组电容器.第三章电气主接线3-1主接线的设计原则和要求一、电气主接线设计的基本要求1、根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性 当个别设备发生事故或者需要停电检修时，能保证主要用户连续供电。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线设计应首先满足这一要求。主接线作为电力系统的一个部分，其故障不仅造成对用户的停电，严重时还可能发生全系统性事故。这不仅给电力系统造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更为严重。甚至导致人身伤亡、设备损伤、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难于估量。因此，主接线的接线形式必须保证满足供电可靠性这一基本要求。衡量主接线可靠性的标志是：短路器检修能否不影响供电，线路、短路器或母线故障时以及母线检修时，停运的回路数的多少和停运时间的长短以及能否对重要用户的供电，变电所全部停运可能性的大小。随着电力系统的不断发展，新型设备的投运，自动装置和先进技术的应用，都有利于提高主接线的可靠性，但并不是设备和元件用的越多越新、接线越复杂越可靠。相反，不必要的多用设备，使接线复杂，运行不方便，将会导致可靠性降低。此外，可靠性还于设备质量及运行管理水平等密切相关。2保证电能质量电压、频率和供电的连续可靠是表征电能质量的基本指标。电气主接线的确定对基本指标是有一定影响的。在某一 具体条件下，某种接线就可能在某种方式运行时或某一元件故障时，致使回路阻抗增大和故障电流增大等，从而引起电力系统频率或某一部分电压的变化。因此，主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。3接线简单，运行维护灵活、方便且安全灵活是指主接线要适合各种运行方式和检修维护方面的要求；方便是指操作方便；接线简单是能满足运行的要求，所需设备少，继电保护配合容易，而且操作步骤最少，减少设备事故和误操作的频率。电气主接线还必须为设备的检修创造条件，应能尽量保证未检修设备的连续供电。为了调度的目的，主接线可以灵活地进行运行方式的转换，能满足系统在事故运行方式、检修运行以及特殊运行方式下的调度要求；为了扩建的目的，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次或二次设备装置等方面所需的改造量为最小为了检修的目的，可以方便地停运短路器，母线及继电保护设备，以进行安全检修，而不致影响电力网的运行和停止对用户的供电。1、 具有发展或扩建的可能性。一个变电站随着国民经济的发展，用户用电量的增加要求变压器台数和线路回路数都有发展的可能。2、 具有经济性，并使配电装置节约占地面积。电气主接线在满足上述要求的前提下要做到经济合理，即应做到如下几点：1） 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制和保护回路不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆的投资，要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备和轻型电器。2） 占地面积小：主接线要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节约构架、导线、绝缘子及安装费用。3） 电能损失少：经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。此外，在可能和允许的条件下，可采取一次设计，分期投资、投产，以尽快发挥经济效益。电气主接线设计时，要提高可靠性和灵活性，往往导致投资和运行费用的增加，故必须通过技术和经济的综合比较来确定最佳的主接线。二、 电气主接线的设计原则变电站主接线设计原则，应根据变电站在电力系统的地位，负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站的规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠、运行灵活、操作方便、节约投资和便于扩建等要求。若有一类负荷，应当用双回路供电，每回路要分接在不同母线上，因此，该级电压母线分段可以是单母线或双母线接线。在110KV35KV配电装置中，当出线为两回和两台主变压器时，采用桥型接线，当桥上有穿越性功率、线路很短、由于经济运行需要经常断开变压器时，一般用外桥接线。当线路长及其它情况下，一般用内桥接线。当出线不超过4回时，一般用单母线分段接线，当出线在4回及以上时，一般用双母线接线，单母线接线用于610KV是，每段母线所接容量不宜超过25MW，用于35KV时，出线不应超过8回。三、 待建变电站的主接线形式在分析原始资料的基础上，参照电气主接线设计参考资料，依据对主接线上午基本要求和适应范围，首先淘汰一些明显不合格的接线形式，保留23个技术相当，又都满足设计要求的方案，对较好的23个方案进行详细的技术、经济比较。最后确定一个技术合理、经济可靠的主接线最佳方案。3-2 35KV侧接线方案因为35KV侧有两回进线，所以考虑采用外桥接线、单母线带旁路母线接线和双母线接线方式。方案一：外桥接线方式外桥接线的桥回路置于线路断路器外侧（远离主变压器侧），此时变压器经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而线路支路只经隔离开关与桥接点相连，是非独立单元。优点：变压器操作方便 接线简单清晰，设备少，造价低，易于发展成为单母线分段或想母线接线。缺点：线路投入与切除时，操作复杂 桥回路故障或检修时，全厂分到为两部分，使两个单元之间失去联系，同时，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电。适用于两回进线且出险较短，故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。方案二：单母线带旁母接线方式优点：接线简单清晰，操作方便，使用电器少 配电装置建造费用低 隔离开关仅在检修时作隔离电器用，不用它进行倒闸操作，误操作少 带有旁路母线主要是保证不中断对用户的供电。缺点：任一段母线及母线隔离开关发生故障时，要停止该段母线上所有工作 任一段母线及母线隔离开关检修时，也将造成母线上所以回路停电 引出线回路的断路器检修时，该回路要停电。方案三：双母线接线方式优点：可轮流检修母线而不致中断供电 调度灵活，各电源和各负荷可以任意分配到某一组母线上 有利于扩展和便于试验。缺点：增加一组母线隔离开关增大了投资和占地面积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，为避免应装闭锁装置。经过三个方案的比较，双母线接线和单母线带旁路接线方式在可靠性方面优越于外桥接线方式，但从经济性方面大大增加了投资和占地面积而外桥接线方式的缺点可以从设备的选择上进行祢补，同时外桥接线方式易于发展成单母线分段或双母线接线方式。经综合性考虑分析，35KV侧主接线宜采用外桥接线方式。3-3 10KV侧接线方案方案一：单母线接线方式优点：接线简单清晰，操作方便，使用电器少 配电装置建造费用低 隔离开关仅在检修时作隔离电器用，不用它进行倒闸操作，误操作少缺点：供电可靠性和灵活性较差，在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路要停止工作 ，引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。方案二：单母线分段接线方式 优点：当母线发生故障时，仅故障母线停止不工作，另一段母线仍继续工作 两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电可靠性，可对重要用户供电。 缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开接在该母线上所有支路，使之停止工作 任一支路断路器检修时，该支路必须停止工作。 经综合经济技术分析，单母线接线无法满足10KV的8回出线的供电可靠性，而单母线分段接线方式对其供电可靠，经济在预算之中，故选单母线接线方式较能满足主接线的设计要求。第四章电力线路导线截面的选择 导线是输送电能的主要元件。合理地选择导线截面，对电力网运行的经济性和技术上的合理性具有重要意义。 导线截面选择过大，将增加投资及有色金属的消耗（在通常35110KV架空线路的造价中，导线的投资占30%左右），且折旧费也增加。导线截面选择过小，电压损耗和电能损耗增加，将引起电压质量下降和运行费用增加，甚至造成导线接头处的温度过高，引起导线断股和断线等严重事故。此时，对投入运行不久导线截面过小的线路，将需更换成截面教大的导线或加设第二回路，从而增加了投资。 电力网导线截面的选择，通常根据电力网的性质确定。对于区域电力网线路及有特殊调压设备的地方电力网线路，按经济电流密度选择导线截面。对于无特殊调压设备的地方电力网线路，则按允许电压损耗选择导线截面。无论用哪一种方法选择导线截面，都必须按导线的机械强度要求和按发热条件要求来校验导线最小允许截面。对110KV及以上的电力网，导线截面还必须满足由避免电晕损耗所要求的最小允许截面。一、 导线截面选择的“一选四校”原则1、 按经济电流密度选线S=Imax/J （mm）2、 效验机械强度一般铝绞线：S25 mm 跨越线：S35 mm 3、 效验发热条件 1）LJ和LGJ线正常运行时，其导线的温度不超过70，事故运行时温度不超过90 2）安全电流法：I安=I允许 4、效验电晕的条件 1）35KV及以上电压等级的线路不要效验电晕。因为它不会发生电晕。 2）110KV及以上的电压等级的线路就要效验电晕。 3）比较法 如下表：电压不会发生电晕最小导线截面110KVLGJ50220KVLGJ240或2LGJ185500KV4LGJQ300或3LGJQ4005、按允许电压损耗效验 U%=100% 一般10KV配电线路 U%5%二、导线截面选择1、35KV侧导线选择 由电路输送的最大负荷电流为： Imax=Se/UN=134.63A其为双回路供电，两回线路至为备用，所以每条回路均可带负荷电流的60% I=134.6360%=80.78A 由Tmax=5300h 查表5-6得经济电流密度J=0.9A/ mm所以，每回每相导线截面为 S=I/J=80.78/0.9=89.76（mm） 选标称截面为钢芯铝铰线LGJ-120效验： 机械强度由于所选导线截面大于35 mm故满足要求 电晕条件 由于所选导线截面大于LGJ50，G故不会发生全面电晕 发热温度 查附表I-1 LGJ120导线在故障运行方式下最大安全电流为380A，大于负荷电流80.78A，故发热条件满足要求。3、10KV侧导线选择由电路输送的最大负荷电流为： Imax=Se/UN=74.80A由Tmax=5300h 查表5-6得经济电流密度J=0.9A/ mm所以，每回每相导线截面为 S=Imax/J=74.80/0.9=83.11（mm） 选标称截面为钢芯铝铰线LGJ-95效验： 机械强度由于所选导线截面大于35 mm故满足要求 电晕条件 由于所选导线截面大于LGJ50，G故不会发生全面电晕 发热温度 查附表I-1 LGJ95导线在故障运行方式下最大安全电流为335A，大于负荷电流83.11A，故发热条件满足要求。 电压损耗查附表I-3 LGJ-95型号的ro=0.33(/km)Dm=3.5xo=0.4(/km)R=rol=0.335=1.65（）X=xol=0.45=2（）P10总=8.048WWQ=471+487+572+491+276+297+496+675=3.765（WVar）电压损耗U=2.081则U%=2.081%5% 满足要求 第五章 短路电流的计算5-1短路电流计算的目的和规定短路故障对电力系统恶毒正常运行影响很大，所造成的后果也是十分严重，因此，在系统的设计，设备的选择以及系统正常运行中，都因该着眼、于防止短路故障的发生，以及在短路故障发生后要尽量限制影响范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的生产和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。一、 计算短路电流的目的 选择电气设备：电气设备，如开关电器、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的继电保护的配置和整定：系统中应配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要做多种运行方式的短路计算。电气主接线方案的比较和选择：在发电厂变电站的主界线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流大小以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到既可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。通信干扰：在设计110KV及以上电压等级的架空输电线路时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。确定分裂导线间隔棒的间距。二、短路电流实用计算的基本假设考虑到现代电力系统的实际情况，要进行准确的短路计算是相当复杂的同时对解决大部分实际问题，并不要求十分精确的计算结果。例如：选择校验电气设备时，一般只需近似计算通过该设备的最大可能的三相短路电流值。为简化计算，实用中多采用近似计算方法。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流实用计算，它是建立在一系列的假设基础之上的，其计算结果稍偏大。短路电流实用计算的基本假设如下：（1） 短路发生前，电力系统是对称的三相系统。（2） 电力系统中所有发电机电势的相角在短路过程中都相同，频率与正常工作时相同。（3） 变压器的励磁电流和电阻，架空线的电阻和对地电容均略去，都用纯电抗表示。（4） 电力系统中，各元件的磁路不饱和。（5） 对负荷只作近似估计，由于负荷电流一般比短路电流小的多，近似计算中，对离短路点较远的负荷忽略不计，只考虑接在短路点附近的大容量电动机对短路电流的影响。（6） 短路故障是金属性短路，即短路点的阻抗为零。5-2计算过程和结果一、短路电流计算步骤：（1） 取基准值：UB=Uav SB=100MVA（2）求各元件的电抗么值和短路总电抗X*（3）计算短路电流周期分量有效值和有名值即：Ip*.Ip（4）短路功率的计算（5）母线的残压计算二、短路电流计算额定电压KV3510平均电压KV3710.5如图所示用么值进行计算，基准容量SB=100MVA，基准电压UB使用各级的平均电压Uav，平均电压Uav为1.05额顶电压：系统电抗：因系统为无限大容量系统 Ss= Xs*=0单回35KV线路电抗：Dm=4.5X*=X0LSB/ =0.47100/ =280/1369 =0.205主变压器电抗：由变压器SJL16300/35的特性数据可知其短路损耗：Pk =52（KW） 短路电压（%）：Uk%=7.5 主变压器10KV侧折算到高压侧电抗 XT*=Uk%UB/100SN =7.537/1006.3 =0.44按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有2个，即35KV母线短路（K1点），10KV母线短路（K2）点如图所示：当f1点发生三相短路时： X*=0.205/2=0.103短路电流周期分量的有效值： Ip*=Us*/X*=1/0.103=9.7135KV短路点短路电流： Ip= Ip*IB =9.71SB/35 =9.71100/35 =16.04（kA）短路冲击电流：ich=2.55 Ip=2.5516.04=40.9（kA）短路功率： St*= Ip*=9.71 St= Ip*SB=9.71100=971（MVA）当f3点发生三相短路时： X*=0.103+0.442=0.323短路电流周期分量的有效值： Ip*=Us*/X*=1/0.323=3.0110KV短路点短路电流： Ip= Ip*IB =3.01SB/10.5 =3.01100/10.5 =16.57（kA）短路冲击电流：ich=2.55 Ip=2.5516.57=42.25（kA）短路功率： St*= Ip*=3.01 St= Ip*SB=3.01100=301（MVA）第六章设备选择6-1电气设备选择设计的规定电气装置中的电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备。各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。电气设备的选择设计，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、运行方便和为今后的发展扩建留有一定的余地。一、电气设备选择的一般要求 （1）应满足各种运行、检修、短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。 （2）应按当地环境条校验。 （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）同类设备应尽量少品种，以减少备品备件，方便运行管理。 （6）选用的新产品均应有可靠的试验数据，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，应经上级批准。6-2电流互感器选择选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体条件确定互感器的结构类型、准确等级、额定电流比；其次，要根据互感器的额定容量和二次负荷，计算二次回路连接导线的截面积；最后校验其动稳定和热稳定。（1）结构类型和准确度的确定根据配电装置的类型，相应选择户内和户外式电流互感器。一般情况下，35kV以下为户内式，而35kV及以上为户外式或装入式（装入变压器回断路器内部）。电流互感器准确等级的确定，取决于二次负荷的性质。0.2及用于实验室的精密测量、重要的发电机和变压器回路及500kV重要回路；二次负荷若属于一般电能计量，则电流互感器采用0.5级；功率表和电流表可配备1.0级的电流互感器；一般测量可用3.0级。如果几个性质不同的测量仪表需要共用一台电流互感器时，则互感器的准确级就应按就高不就低的原则确定。一般用于继电保护用的电流互感器，可选5P级或10P级。此外还应按10%误差曲线进行校验，保证在误差时也不会超过-10%.（2）一次回路额定电压和电流的选择 电流互感器一次回路额定电压和电流应满足； ； 式中、为电流互感器一次额定电压和电流；为了保证准确度，互感器的一次侧额定电流应尽量接近工作电流。（3）二次额定电流的选择电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种。（4）电流互感器准确级和额定容量的选择为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。为了保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量。（5）热稳定和动稳定校验1）热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流或一次额定电流IN1的倍数K来表示，故热稳定应按下式校验： （t1） 2）动稳定校验电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过动稳定电流或一次额定电流最大值的倍数（动稳定电流倍数）表示，故内部动稳定可用下式校验： （6）电流互感器的配置1）为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依具体情况按二相或三相配置。2）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。3）为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。 （7）电流互感器的选择和校验35kV电流互感器的选择和校验由35kV主变进线侧的最大长期工作电流为364A，试选用电流互感器LA-10，电流比为400/5，查表可知：=400A，=30，=54：电流互感器热稳定倍数：电流互感器热稳定倍数动稳定校验：=40054=30.542 kA=20.716kA热稳定校验：t=302*1= =(200*31.5)2=39.69s经校验，可以选择LCZ-35。2）10kV电流互感器的选择和校验主变10kV出线侧的最大长期工作电流为79.265A ，选用LRZ1-10/80，电流比为100/5，同理，经校验，可以选择LRZ1-10/80。5.2.2电压互感器的选择（1）电压互感器选择1）一次回路电压的选择为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电网电压应在（0.81.2）范围内变动，即应满足下列条件：0.81.2 （4.11）2）二次回路电压的选择 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。3）种类和形式选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在635 kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；110220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。 4）容量和准确级选择首先选择电压互感器的接线方式，然后计算各相负荷大小。按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。电压互感器准确级的选择原则，可参照电流互感器准确级选择。（2）电压互感器配置1）母线除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。2）线路35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。3）发电机一般装设23组电压互感器。一组用于自动调节励磁装置，另一组供测量仪表、同期和保护装置使用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。 4）变压器变压器低压侧有时为了满足同期或保护的要求，设有一组电压互感器。综合以上原则，电压互感器的选择情况为：35kV电压互感器：母线电压互感器选用JDZXW-35 单相环氧浇注绝缘电压互感器。一次回路电压：0.8= 28KV= 35KV 1.2=42KV二次回路电压：110V，合格。10kV 电压互感器：母线电压互感器选用JSZK1-10F 三相相环氧浇注绝缘电压互感器。一次回路电压：0.8= 8KV= 10KV 1.2=12KV二次回路电压：110V，合格。6-3高压熔断器及避雷器的选择熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，也可常用于保护电压互感器。保护电压互感器的高压熔断器,只需要按额定电压和开断电流进行选择,不必校验额定电流。一般选择RN2型，其额定电压应高于或等于所在电网的额定电压（但限流式则只能等于电网电压），额定电流通常均为0.5A。熔断器开断电流校验：。避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其他电气设备。避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和发、变电所进线段的保护。阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还用来限制内过电压或内过电压的后备保护。具体选型为HY5WZ-17/456-4高压断路器的选择一、高压断路器的用途高压断路器是高压电器中最重要的部分，是电力系统一次设备中控制和保护的关键电器，受它控制和保护的电路，无论在空载、负载或短路故障状态都应可靠地动作。高压断路器在电网中起两方面的作用：一是控制作用，即根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入、退出运行；二是保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备或线路从电网中无故障部分的正常运行。二、对高压断路器的基本要求 （1）工作可靠。断路器应能在规定的条件下长期可靠地工作，并能在正常和故障情况下准确无误地完成关和开断电路的指令，其拒动或误动都将造成严重的后果。 （2）具有足够的开段能力。断路器的开断能力是指能够安全切断最大短路电流的能力，它主要决定于断路器的灭弧性能，并保证具有足够的热稳定和动稳定。开断能力的不足可能发生触头跳开后电弧长时续燃，导致断路器本身爆炸飞弧，引起事故扩大的严重后果。 （3）动作快速。在电路发生故障时，快速地切除故障电路，不仅能缩短电力网的故障时间和减轻巨大短路电流对电气设备的损害，而且能增加电力系统的稳定性，提高整个系统的供电可靠性。 （4）具有自动重合闸性能。输电线路的短路故障大多