kV黄龙铺变电站电气一次设计及变压器保护-电气工程及其自动化毕业设计论.doc

函授生毕业论文（设计） 110kV 黄龙铺变电站电气一次设计及变压器保护 专 业 班 级 学 生 姓 名 指 导 教 师 摘要摘要 变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济 运行。本论文中待设计的变电站是一座降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能 的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。该变电站的建成，不仅增强 了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使 本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。 本论文110kV 黄龙铺变电站电气一次设计及变压器保护 ，首先通过对原始资 料的分析及根据任务书中所提供的变压器近、远期容量选择主变压器，同时根据主 接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较， 淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。 其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母 线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压 和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流 互感器、电压互感器等） 。 最后根据变压器保护的原理及其常用保护的配置确定了一套变压器微机保护。 并绘制了电气主接线图、电气平面布置图等相关设计图纸。 关键词：关键词： 电气主接线设计 短路电流计算 电气设备选择 变压器保护 设计图纸 目目 录录 前言前言-1 1 第一章第一章 绪论绪论-2 2 1.1 原始资料 -2 1.2 原始资料分析 -2 1.3 设计原则及要求 -3 1.4 设计内容 -3 第二章第二章 主变压器的选择主变压器的选择-4 4 2.1 主变台数的确定 -4 2.2 小结 -5 第三章第三章 电气主接线的选择电气主接线的选择-6 6 3.1 选择原则 -6 3.1.1 主接线设计的基本原则和要求 -6 3.1.2 主接线的基本形式和特点 -7 3.2 变电站各侧主接线方案的拟定 -8 3.2.1 110kV 侧主接线方案-8 3.2.2 10kV 侧主接线方案-10 3.3 小结 -11 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算-1212 4.1 短路计算的目的及假设 -12 4.2 短路电流计算的步骤 -13 4.3 短路电流计算及计算结果 -13 4.3.1 主变阻抗计算 -14 4.3.2 三相短路电流计算等值网络图 -14 4.3.3 三相短路电流计算 -15 4.4 小结 -17 第五章第五章 导体和电气设备的选择导体和电气设备的选择-1818 5.1 电气设备的选择原则 -18 5.2 断路器和隔离开关的选择 -18 5.2.1 110kV 侧断路器和隔离开关的选择-18 5.2.2 10kV 侧隔离开关和断路器的选择-21 5.3 互感器的选择 -24 5.3.1 电流互感器的选择 -24 5.3.2 电压互感器的选择： -27 5.4 母线的选择 -28 5.4.1 110kV 侧母线的选择-28 5.4.2 10kV 侧母线的选择-29 5.5 小结 -29 第六章第六章 变电站防雷设计及其配置变电站防雷设计及其配置-3131 6.1 避雷针的配置 -31 6.2 避雷器的选择 -32 6.2.1 110kV 侧-32 6.2.2 10kV 侧-32 6.3 小结 -33 第七章第七章 高压配电装置及平面布置高压配电装置及平面布置-3434 7.1 设计原则与要求 -34 7.2 高压配电装置 -35 7.3 小结 -36 第八章第八章 继电保护装置继电保护装置-3737 8.1 继电保护装置的任务 -37 8.2 110KV 保护配置-37 8.2.1 110kV 进线保护配置-37 8.2.2 110kV 母线采用电流相位比较式母线差动保护-37 8.3 35KV 侧保护配置-38 8.4 10KV 保护配置-38 8.5 主变保护配置 -38 第九章第九章 结论结论-4040 致致 谢谢-4141 参考文献参考文献-4242 附附 录录-4343 前言前言 毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它是从思维、理论以及动手能力方面 对我们进行的一次较为全面的训练，使我们综合能力有一个整体的提高。通过毕业设计 不但巩固了我们的专业知识，还让我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规 程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。 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，对于能源质量的要求也越来越高。 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、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。110kV 黄龙铺变电站电气一次及变压器保护设计可以让我对变电站有 了一个初步的整体了解。该设计包括以下任务：1、主变压器的选择 2、电气主接线的确 定 3、短路电流计算 4、导体和电气设备的选择 5、防雷接地设计及布置 6、配电装置 设计 8、变压器保护设计等。 I 第一章第一章 绪论绪论 变电站是电力系统的重要组成部分，承担着在电能生产结束之后输送和分配电能到 达用户端的任务。根据变电站电压等级的不同，可以把变电站分为四类，包括枢纽变电 站、中间变电站、地区变电站、终端变电站。而 110kV 变电站在我国电力系统中既可以 担任地区变电站的角色，又可以担任终端变电站的角色。也由于变电站在电力系统中的 重要位置，变电站的一次设计的可靠性尤为重要。而变压器的正常工作与否直接关系到 整个变电站的正常工作，所以变压器保护也是变电站设计中的一个重要环节。本次的课 程设计是关于 110kV 黄龙铺变电站的电气一次和变压器保护设计，必须认真分析所掌握 的原始资料和数据，结合变电站设计中的一些原则和行业规范，拿出合理经济可靠的设 计方案。 1.11.1 原始资料原始资料 1）110kV 出线：最终规模 6 回，本期 5 回，预留 1 回。 2）10kV 出线：最终规模 30 回，本期 20 回，预留 10 回。 3）主变容量、规模及主要参数 主变选用两台三相双绕组有载调压变压器，组要参数如下： 容量：231.5MVA 远期容量：250MVA 4）系统短路阻抗（Sj=100MVA） 折算至 110kV 母线系统阻抗标幺值（不包括本主变）：X1*=0.038,X0*=0.029 5）110kV 母线最大通过功率 150MW 1.21.2 原始资料分析原始资料分析 该变电站属于终端变电站，也可以称为地方变电站。110kV 侧与系统相连，为该变电 站提供电源，10kV 侧与该地区的工厂及其他用户相连，为他们提供所需要的电能。根据 系统规划需要安装两台近期容量为 31.5MVA，远期容量为 50MVA，电压等级为 110kV/10kV 的有载调压变压器。根据改变站在系统中的位置以及 110kV 侧、10kV 侧出现 回路数，可将 110kV 侧采用双母或单母分段的接线方式，而在 10kV 侧，因为出线回路数 太多，采用双母分段或单母分段带旁母的接线方式来保证对该地区用户供电的可靠性。 1.31.3 设计原则及要求设计原则及要求 设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能 质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低， 并且具有可扩建的 方便性。要求如下： 1）进行负荷分析及变电所主变压器容量、台数和型号的选择。 2）进行电气主接线的技术经济比较，确定主接线的最佳方案。 3）计算短路电流，列出短路电流计算结果。 4）主要电气设备的选则。 5）绘制变电所电气平面布置图、断面图，并对 110kV、10kV 配电装置进行配置。 6）变压器保护设计。 7）变电站防雷设计及布置。 1.41.4 设计内容设计内容 本次设计的是一个降压变电站，有两个电压等级：110kV 和 10kV。110kV 侧采用双 母接线或单母分段接线，最终的出线数是 6 回。10kV 侧采用双母分段或单母分段带旁母 的接线方式，以保证近期 20 回出线及远期 30 回出线的供电可靠性。主变压器容量为 250MVA，110kV 和 10kV 之间采用 Yo11 连接方式。 本次设计所选用的变压器有两个出线端子，一侧连接 110kV，一侧连接 10kV。设计 主要包括变电站的一次设计，并未涉及到具体的供电用户，所以主接线的绘制难度就减 小了。 III 第二章第二章 主变压器的选择主变压器的选择 2.12.1 主变台数的确定主变台数的确定 待设计变电站在电力系统中的地位： 本变电站为一降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工 厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网 络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可 靠、经济地运行的目的。 待设计变电站的建设规模：电压等级为 110kV/10kV，110kV 侧出线回路数为 5 回， 预留 1 回，10kV 侧出线回路数为 20 回，预留 10 回。 主变选择： 由第一章中原始资料可以知道，该变电站的设计中采用两台容量为 50MVA 的有载调 压变压器担任主变。在变电站运行过程中，两台变压器同时运行，互为备用。 1）变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事 故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的 70%，考虑变压器的事故过负荷能力为 40%， 则可保证 80%负荷供电。 2）在 110kV 及以下电力系统中，一般选三相变压器，采用降压结构的线圈，排列成 铁芯低压高压线圈。 3）绕组数和接线组别的确定： 该变电所有两个电压等级，所以选用双绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一 致，否则不能并列运行，110kV 及以上电压，变压器绕组都采用 Y0 连接， 10kV 采用 连接。 4）调压方式的选择： 普通型的变压器调压范围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反 （如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压 器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在 15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供 电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器 可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。 5）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、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强 迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷 冷却方式。 所以用两台 SFSZ750000/110 型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参 数如下： 表 2-1 变压器技术数据 额定电压 （kV） 型号 高压低压 额定容量 （MVA） 阻抗 电压 （%） SFPZ7- 50000/110 110105000010.5 2.22.2 小结小结 在本章中，根据本变电站的实际情况选择了变电站的主变压器：主变压器为两台 SFSZ750000/110 型有载调压变压器。 V 第三章第三章 电气主接线的选择电气主接线的选择 3.13.1 选择原则选择原则 电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的 确定与电力系统及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、 配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响，与变电站的安全运行密不可分。 因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较， 确定变电站主接线的最佳方案。 3.1.13.1.1 主接线设计的基本原则和要求主接线设计的基本原则和要求 变电站主接线的设计要求： 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 响到整个电力系统的安全。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，要充分考虑到变电站长期运行经验。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 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，可能不仅不能满足运行方式的需要，还会给运行造成不便，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 由于我国经济的高速发展，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。 变电站主接线设计原则：变电站主接线设计原则： 1)变电站的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继 电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支 接线。 2)在 6-10kV 配电装置中，出线回路数不超过 5 回时，一般采用单母线接线方式，出 线回路数在 6 回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率 较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。 3)在 35-66kV 配电装置中，当出线回路数不超过 3 回时，一般采用单母线接线，当出 线回路数为 48 回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大 或处于污秽地区，可采用双母线接线。 4)在 110-220kV 配电装置中，出线回路数不超过 2 回时，采用单母线接线；出线回路 数为 34 回时，采用单母线分段接线；出线回路数在 5 回及以上，或当“0220kV 配电 装置在系统中居重要地位，出线回路数在 4 回及以上时，一般采用双母线接线。 5)当采用 SF6 等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时， 均可不设旁路设施。 总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的 特点，准确的基础资料，全面分析，做到在设计过程中既应用了先进技术，又满足经济 实用的要求。 3.1.23.1.2 主接线的基本形式和特点主接线的基本形式和特点 主接线的基本形式可分两大类：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。在 电厂或变电站的进出线较多时（一般超过 4 回） ，为便于电能的汇集和分配，采用母线作 为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便、有利于安装和扩建。缺点是有母线后配电 装置占地面积较大，使断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器少，占地面 积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电站。 有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单 母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线无分段、双母线有分 段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。 3.23.2 变电站各侧主接线方案的拟定变电站各侧主接线方案的拟定 在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、及经济性等基本 要求，综合考虑在满足技术要求、经济政策的前提下，努力设计出技术先进、供电可靠 VII 安全、经济合理的主接线方案。 供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需 要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑： 1）断路器检修时，不影响连续供电； 2）线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间 长短，能否满足重要的 I、II 类负荷对供电的要求； 3）变电所有无全所停电的可能性； 主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，并且在检修、事故等特 殊运行状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。 主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投 资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。 3.2.13.2.1 110kV110kV 侧主接线方案侧主接线方案 A 方案：双母线分段接线 图 3-1 双母分段接线方式 B 方案：双母线接线 图 3-2 双母线接线方式 分析分析: A 方案的主要优缺点： 1）缩小了母线故障的停电范围； 2）每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布 在两段工作母线上； 3）可靠性较双母线接线有所提高，当一段工作母线发生故障时，只需部分短时停电， 而不需要全部短时停电； 4）在任何时候都有备用母线； 5）较双母接线增加了两台断路器，投资加大。 B 方案的主要优缺点： 1）检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电； 2）检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路； 3）工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电； 4）可利用母联开关代替出线开关； 5）便于扩建； 6）双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大,运行中需要隔离开关 切断电路,容易引起误操作. 7）经济性差 结论结论: A 方案一般适用于较高电压等级及回路数多的配电装置中，具有很高的可靠性和灵活 性；B 方案一般适用于 110kV 出线为 5 回及以上或者在系统中居重要位置装置中。综合 比较 A、B 两方案，并考虑本变电站 110kV 进出线最终规模共 6 回，且在系统中地位比 IX 较重要，所以选择 A 方案双母分段接线为 110kV 侧主接线方案。 3.2.23.2.2 10kV10kV 侧主接线方案侧主接线方案 A 方案：双母接线如图 3-2 所示 B 方案：单母分段带旁母接线 图 3-3 单母分段带旁母接线方式 分析：分析： A 方案的主要优缺点： 1）检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电； 2）检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路； 3）工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电； 4）可利用母联开关代替出线开关； 5）便于扩建； 6）双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大,运行中需要隔离开关 切断电路,容易引起误操作. 7）经济性差 B 方案的主要优缺点： 1）检修断路器时，不致中断回路供电； 2）旁路母线与各出现回路相连，大大增加了主接线的可靠性； 3）采用专用旁路断路器接线，简化了检修出线断路器的倒闸操作； 4）带专用旁路断路器的接线多装设了价高的断路器及隔离开关，增加了设备投资。 结论：结论： A 方案适用于中小电厂的发电机电压配电装置及变电站 610kV 配电装置中进出线回 路较多时，提高供电的可靠性；B 方案适用于出线回路数多，又不允许长期停电的线路中。 综合比较 A、B 方案，考虑到该侧虽然电压等级不高，但是出线回路数太多，需要保证其 供电可靠性和经济性，所以采用 B 方案单母分段带旁母接线为 10kV 侧主接线方案。 3.33.3 小结小结 本章通过对原始资料的分析及根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种 待选主接线方案进行了经济技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案， 即 10kV 电压等级侧采用较可靠的单母分段带旁母接线方式，110kV 电压等级侧采用双母 分段接线的接线方式。 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算 4.14.1 短路计算的目的及假设短路计算的目的及假设 一、短路电流计算的目的 XI 1、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。 3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检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、按接地装置的设计，也需用短路电流。 二、短路电流计算的一般规定 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，应按工程的 设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年） 。 确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按在切换 过程中可能并列运行的接线方式。 2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异 步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 3、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式 时短路电流为最大的地点。 4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 三、短路计算基本假设 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。 4.24.2 短路电流计算的步骤短路电流计算的步骤 目前在电力变电站建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法， 其步骤如下： 1、选择要计算短路电流的短路点位置； 2、按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图； 1）在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻； 2）选取基准容量 Sj 和基准电压 Uj（一般取各级的平均电压） ； 3）将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗； 4）由上面的推断绘出等值网络图； 3、对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，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，即转移电抗； 4、求其计算电抗； 5、由运算曲线查出短路电流的标么值； 6、计算有名值和短路容量； 7、计算短路电流的冲击值； 1）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，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，并计算短路电流标幺值、有名值。 标幺值：I*“= I“/ Ij 有名值：I“= I*“*Ij 2）计算短路容量，短路电流冲击值 短路容量：S=3Uj *I“ 短路电流冲击值：Ich=2Kch* I“ 8、绘制短路电流计算结果表 4.34.3 短路电流计算及计算结果短路电流计算及计算结果 等值网络制定及短路点选择：根据前述的步骤，根据此次所要设计的变电所的主接 线方式，主接线图所对应的等值网络图如图 4-1 所示： XIII 图 4-1 等值网络图 图中所示的 d1 和 d2 点为选择的短路点，由于考虑到在短路电流计算中存在总的短 路电流，故而在 110kV 出线侧选择短路点 d3，在变压器与 110kV 侧相连的线路上选择短 路点 d4、与 10kV 侧相连的线路上选择短路点 d5,在 10kV 出线侧选择短路点 d6。计算时， 选取基准容量 Sj=100MVA，由于在电力工程中，工程上习惯性标准一般选取基准电压 Uj=Uav=1.05Ue，故而该变电所中的两个电压等级的基准电压分别为 10.5kV、115kV。 4.3.14.3.1 主变阻抗计算主变阻抗计算 主变选取的是两台型号为 SFPZ7-50000/110 的有载调压变压器，两台变压器的阻抗相 等。 XT1=XT2=UK%/100* Sj/SN=10.5/100*100/50=0.21 4.3.24.3.2 三相短路电流计算等值网络图三相短路电流计算等值网络图 图 4-2 三相短路等值网络图 说明：短路点 d3 位于 110kV 侧出线上，d4 点位于 110kV 侧与变压器相连的线路上， d5 点位于 10kV 侧与变压器相连的线路上，d3 点位于 10kV 侧出线上。 4.3.34.3.3 三相短路电流计算三相短路电流计算 当系统发生三相对称短路时，系统的阻抗标幺值为 0.038，冲击系数 Kch=1.8。 1）d1 点发生短路，等值网络图为 d1 点短路时，总阻抗为 X1=0.038/0.105=0.028 短路电流标幺值 I1*“=1/ X1=35.714 110kV 侧基准电流 Ij=Sj/3Uj=100/3*115=0.502 KA d1 点短路电流 I1“= I1*“*Ij=35.714*0.502=17.929 KA 冲击电流 Ich1=2Kch* I1“=2*1.8*17.929=45.642 KA 短路容量 S1=3Uj *I1“=3571.203 MVA 根据 d1 点短路电流计算可知： d3 点短路电流 I3“= I3*“*Ij/5=3.585 KA 冲击电流 Ich3= 2Kch* I3“=2*1.8*3.585=9.128 KA 短路容量 S3=3Uj *I3“=714.241 MVA d4 点短路电流 I4“= I4*“*Ij/2=8.965 KA 冲击电流 Ich4= 2Kch* I4“=2*1.8*8.965=22.821 KA 短路容量 S4=3Uj *I4“=1785.602 MVA 2)d2 点发生短路时等值网络图为 XV d2 点短路时，总阻抗为 X2=0.038+0.105=0.143 短路电流标幺值 I1*“=1/ X2=6.993 10kV 侧基准电流 Ij=Sj/3Uj=100/3*10.5=5.499 KA d2 点短路电流 I2“= I2*“*Ij=38.452 KA 冲击电流 Ich2=2Kch* I2“=97.882 KA 短路容量 S2=3Uj *I2“=699.309 MVA 根据 d2 点短路电流计算可知： d5 点短路电流 I5“= I5*“*Ij/2=19.226 KA 冲击电流 Ich5= 2Kch* I5“=48.941 KA 短路容量 S5=3Uj *I5“=349.655 MVA d6 点短路电流 I6“= I6*“*Ij/20=1.923 KA 冲击电流 Ich6= 2Kch* I6“=4.894 KA 短路容量 S6=3Uj *I6“=34.966 MVA 短路电流计算结果如表 4-1 所示 短路点 短路点电压 （kV） 短路电流(KA) 冲击电流 （KA） 短路容量 （MVA） d111017.92945.6423571.203 d31103.5859.128714.241 d41108.96522.8211785.602 d21038.45297.882699.309 d51019.22648.941349.655 d6101.9234.89434.966 4.44.4 小结小结 短路电流是校验导体和电气设备热稳定性的重要条件，短路电流计算结果是选择导 体和电气设备的重要参数，同时继电保护的灵敏度也是用它来校验的。所以短路电流计 算的正确性，对整个变电站的设计至关重要，也最能体现出整个变电站设计的经济性。 XVII 第五章第五章 导体和电气设备的选择导体和电气设备的选择 5.15.1 电气设备的选择原则电气设备的选择原则 电气装置中的载流导体和电气设备，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和载流导体。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。 电气设备与载流导体的选择设计，必须执行国家有关的技术经济政策，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余地。 电气设备选择的一般要求包括： 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（如海拔、大气污染程度和环境温度等）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、同类设备应减少品种，以减少备品备件，方便运行管理； 6、扩建工程应尽量使新老电器型号一致； 7、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是，应经上级批准。 8、按短路条件来校验热稳定和动稳定。 9、验算导体和 110kV 以下电缆短路热稳定时，所有的计算时间，一般采用主保护的 动作时间加相应的断路器全分闸时间；而电器的计算时间一般采用后备保护动作时间加 相应的断路器全分闸时间；断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。 5.25.2 断路器和隔离开关的选择断路器和隔离开关的选择 5.2.15.2.1 110kV110kV 侧断路器和隔离开关的选择侧断路器和隔离开关的选择 1）d1 点短路时的短路参数： I1“= 17.929 KA,Ich1=45.642 KA, Ue=110 kV 最大持续工作电流 Imax1=1.05PN/3UN =1.05*50/(3*110)=0.276 KA 根据上述参数选择 110kV 侧母联断路器为： 查设备手册试选型号为 SW4-110/1000 户外少油断路器，其参数如下表所示。 型号 额定电 流（A） 额定开断电 流（KA） 极限电流 （KA） 稳定电流 （KA） SW4- 110/1000 100018.45521(5s) 动稳定校验:IesIsh(极限电流冲击电流) 即:55 KA45.642 KA 动稳定校验合格。 热稳定校验：It2*t Qk 即：It2*t=212*5=2205 MVA Qk= I“*t=17.9292*1.55=498.246 MVA 热稳定校验合格。 隔离开关的选择： Ue=110 kV Imax1=276 A 查设备手册试选 GW4-110 型隔离开关，参数如下： 型号 额定电流 （A） 动稳定电流 (KA) 热稳定电流（KA） GW4-1106305020(4s) 动稳定校验：IesIsh 即:50 KA45.642 KA 热稳定校验：It2*t Qk 即：It2*t=202*4=1600 MVA Qk= I“*t=17.9292*1.55=498.246 MVA 综上可知，动、热稳定校验合格。 2）d3 点短路时的短路参数： I1“= 3.585 KA,Ich1=9.128 KA, Ue=110 kV 最大持续工作电流 Imax1=1.05PN/（5*3UN ）=0.055KA 根据上述参数选择 110kV 侧出线断路器为： 查设备手册试选型号为 SW4-110G 断路器，其参数如下表所示： 型号 额定电流 （A） 额定开断电 流（KA） 极限电流 （KA） 稳定电流 （KA） SW4- 110G 100015.85521(5s) 动稳定校验:IesIsh(极限电流冲击电流) 即:55 KA9.128 KA 动稳定校验合格。 XIX 热稳定校验：It2*t Qk 即：It2*t=212*5=2205 MVA Qk= I“*t=3.5852*1.55=19.921 MVA 热稳定校验合格。 隔离开关的选择： Ue=110 kV Imax1=55 A 查设备手册试选 GW4-110 型隔离开关，参数如下： 型号 额定电流 （A） 动稳定电流 (KA) 热稳定电流（KA） GW4-1106305020(4s) 动稳定校验：IesIsh 即: 50 KA9.128 KA 热稳定校验：It2*t Qk 即：It2*t=202*4=1600 MVA Qk= I“*t=3.5852*1.55=19.921 MVA 综上可知，动、热稳定校验合格。 3）d4 点短路时的短路参数： I1“= 8.965 KA,Ich1=22.821 KA, Ue=110 kV 最大持续工作电流 Imax1=1.05PN/（2*3UN ）=0.138 KA 根据上述参数选择 110kV 侧与变压器相连线路的断路器为： 查设备手册试选型号为 SW4-110G 断路器，其参数如下表所示： 型号 额定电流 （A） 额定开断电 流（KA） 极限电流 （KA） 稳定电流 （KA） SW4- 110G 100015.85521(5s) 动稳定校验:IesIsh(极限电流冲击电流) 即:50 KA22.821 KA 动稳定校验合格。 热稳定校验：It2*t Qk 即：It2*t=212*5=2205 MVA Qk= I“*t=8.9652*1.55=124.575 MVA 热稳定校验合格。 隔离开关的选择： Ue=110 kV Imax1=138 A 查设备手册试选 GW4-110 型隔离开关，参数如下： 型号 额定电流 （A） 动稳定电流 (KA) 热稳定电流 （KA） GW4-1106305020(4s) 动稳定校验：IesIsh 即: 50 KA22.821 KA 热稳定校验：It2*t Qk 即：It2*t=202*4=1600 MVA Qk= I“*t=8.9652*1.55=124.575 MVA 综上可知，动、热稳定校验合格。 5.2.25.2.2 10kV10kV 侧隔离开关和断路器的选择侧隔离开关和断路器的选择 1）d2 点短路时的短路参数： I1“= 38.452 KA,Ich1=97.882 KA, Ue=10 kV 最大持续工作电流 Imax1=1.05PN/3UN =1.05*50/(3*10)=3.031 KA 根据上述参数选择 10kV 侧母联断路器为： 查设备手册试选型号为 ZN-10/3150-40 断路器，其参数如下表所示： 型号 额定电流 （A） 额定开断电 流（KA） 极限电流 （KA） 稳定电 流 （KA） ZN- 10/3150- 40 31504010040(2s) 动稳定校验:IesIsh(极限电流冲击电流) 即:100 KA97.882 KA 动稳定校验合格。 热稳定校验：It2*t Qk 即：It2*t=402*2=3200 MVA Qk= I“*t=38.4522*2=2957.11 MVA 热稳定校验合格。 隔离开关的选择： Ue=110 kV Imax1=3031 A 查设备手册试选 GN2-10G/3150 型隔离开关