35kV变电所电气部分设计.doc

35kV变电所电气部分设计目 录1 引言32 原始资料42.1 电力系统接线图42.2 系统情况42.3 10kV负荷情况42.4 本地区气象条件53 负荷统计和无功补偿的计算63.1 负荷分析63.2 负荷计算63.3 无功补偿73.3.1 无功补偿概述73.3.2 无功补偿的计算73.3.3 无功补偿装置73.3.4 并联电容器装置的分组83.3.5 并联电容器装置的接线84 主变压器的选择94.1 规程中的有关变电所主变压器选择的规定94.2 主变台数的确定94.3 主变容量的确定94.4 主变形式的选择105 电气主接线设计125.1 电气主接线概述125.2 主接线的设计原则125.3 主接线设计的基本要求125.4 主接线设计135.4.1 35kV侧主接线设计135.4.2 10kV侧主接线设计135.4.3主接线方案的比较选择136 短路电流计算156.1 概述156.1.1 产生短路的原因和短路的定义156.1.2 短路的种类156.1.3 短路电流计算的目的156.2 短路电流计算的方法和条件156.2.1 短路电流计算方法156.2.2 短路电流计算条件166.3 短路电流的计算166.3.1 10kV侧短路电流的计算166.3.2 35kV侧短路电流的计算186.3.3 三相短路电流计算结果表197 电气设备的选择207.1 电气设备选择的一般条件207.1.1 电气设备选择的一般原则207.1.2 电气设备选择的技术条件207.1.3 环境条件227.2 断路器隔离开关的选择227.2.1 35kV侧进线断路器、隔离开关的选择227.2.2 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择247.2.3 10kV侧断路器、隔离开关的选择247.2.4 选择的断路器、隔离开关型号表257.3 母线的选择及校验257.3.1 母线导体选择的一般要求257.3.2 35kV母线的选择267.3.3 10kV母线的选择277.3.4 母线选择结果287.4 互感器的选择287.4.1 电流互感器的选择287.4.2 电压互感器的选择297.5 熔断器的选择307.5.1 熔断器概述307.5.2 35kV侧熔断器的选择307.5.3 10kV侧熔断器的选择307.6 配电装置的选择317.6.1 配电装置概述317.6.2 35kV屋外配电装置317.6.3 10kV高压开关柜318 继电保护的设置328.1 电力变压器保护328.1.1 电力变压器保护概述328.1.2 电力变压器纵差保护接线328.1.3 纵差动保护的整定计算338.1.4 变压器瓦斯保护348.1.5 过电流保护348.2 母线保护359 变电所的防雷保护369.1 变电所防雷概述369.2 避雷针的选择369.3 避雷器的选择37结 论39致 谢40参考文献41第 3 页 共 45 页摘 要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，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的传送到每一个用电设备的转设场所。变电涉及方面很多，需要考虑的问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电所高低压电气设备，为变电所平面及剖面图提供依据。变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）短路电流的计算（4）配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定等内容。关键词：变电所；负荷；输电系统；配电系统AbstractThe substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. The region of factory effect many fields and should consider many problems.Analyse change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) load analysis(3) the calculation of the short-circuit electric current (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project (5) the choice and the settle of the protective facility (6) the contents to defend the thunder and protection of connect the earth. Key words：substation; load; transmission system; power distribution system1 引言由于经济社会和现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂。除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所和无人值班变电所等。目前，随着我国城乡电网建设与改革工作的开展，对变电所设计也提出了更高、更新的要求。 1.1 我国变电所发展现状 变电技术的发展与电网的发展和设备的制造水平密切相关。近年来，为了满足经济快速增长对电力的需求，我国电力工业也在高速发展，电网规模不断扩大。目前我国建成的500kV变电所有近200座，220kV变电所有几千座；500kV电网已成为主要的输电网络，大经济区之间实现了联网，最终将实现全国联网。电气设备的制造水平也在不断提高，产品的性能和质量都有了较大的改进。除空气绝缘的高压电气设备外，GIS、组合化、智能化、数字化的高压配电装置也有了新的发展；计算机监控微机保护已经在电力系统中全面推广采用；代表现代输变电技术最高水平的750kV直流输电，500kV交流可控串联补偿也已经投入商业运行。我国电网供电的可靠性近年来也有了较大的提高，在发达国家连续发生严重的电网事故的同时，我国电网的运行比较稳定，保证了经济的高速发展。 1.2 变电所未来发展需要解决的问题 在未来，随着经济的增长，变电技术还将有新的发展，同时也给电力工程技术人员提出了一些需要解决的问题，例如：高压、大容量变电所深入负荷中心进入市区所带来的如何减少变电所占地问题、环境兼容问题；电网联系越来越紧密，如何解决在事故时快速切除隔离故障点，保证电力系统安全稳定问题；系统短路电流水平不断提高，如何限制短路电流问题；在保证供电可靠性的前提下，如何恰当的选择主接线和电气设备、降低工程造价问题等。 2 原始资料2.1 电力系统接线图待设计变电所进线如图1所示： 图2.1 变电所进线示意图2.2 系统情况待设计变电所通过一条架空线路由正西方向5km处的一座110kV变电所A送电，回路最大传输功率不大于11.7MW，A变电所系统容量为3000MW。西北方向20km处一座35kV变电所B通过一条架空出线与待设计变电所联系，平时本所与B变电所有少量功率交换。本所投运后功率因数要求到达0.9。2.3 10kV负荷情况10kV负荷情况如表1所示表2.1 10kV负荷分布情况负荷名称最大负荷（kW）回路数供电方式功率因数视在功率（kVA）1#出线15001架空0.852#出线8001架空0.853#出线8001架空0.84#出线10001架空0.855#出线15001架空0.96#出线12001架空0.85电容器回路210kV侧负荷同时率：0.85；10kV侧最小负荷是最大负荷的45；10kV侧最大负荷利用小时数=4800H；待设计变电所年负荷增长率为5%。2.4 本地区气象条件最高气温；最低气温；年平均气温；最热月平均最高温度。3 负荷统计和无功补偿的计算3.1 负荷分析根据用电的重要性和突然中断供电造成的损失程度可以将负荷分为以下三类：1、一类负荷一类负荷，又称为一级负荷，是指突然中断供电将造成人身伤亡或引起对周围环境的严重污染，造成经济上的巨大损失。如重要大型设备损失、重要产品或重要原料生产的产品大量报废、连续生产过程被打乱且需要长时间才能恢复、造成社会秩序严重混乱或产生政治上的重大影响、重要的交通和通讯枢纽中断、国际社交场所没有照明等。2、二类负荷二类负荷，又称为二级负荷，是指突然中断供电会造成经济上的较大损失。如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产、连续生产过程需要较长时间才能恢复、造成社会秩序混乱、在政治上产生较大影响、交通和通讯枢纽以及城市供水中断、广播电视、商贸中心被迫停止运营等。3、三类负荷三类负荷，又称为三级负荷，是指不属于以上一类和二类负荷的其他用电负荷。对于这类负荷，供电所所造成的损失不大或不会直接造成损失。 用电负荷的分类，其主要目的是确定供电工程设计和建设的标准，保证建成投入运行工程供电的可靠性，能满足生产或社会安定的需要。对于一级负荷的用电设备，应有两个及以上的独立电源供电，并辅之一其他必要的非电保安设施。二级负荷应由两回线供电，但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。这次设计的变电所所带的负荷均为三级负荷，因此可以用单回线路供电。3.2 负荷计算 10kV侧的负荷计算1.5+0.8+0.8+1+1.5+1.2=6.8MW1.5*0.62+0.8*0.62+0.8*0.75+1*0.62+1.5*0.48+1.2*0.62=4.11MVar （3-1）=7.95MVA功率因数cos=0.863.3 无功补偿3.3.1 无功补偿概述电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机、感应炉等。都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的无功电源，才能维持一定的电压水平，满足系统安全稳定运行的要求。电力系统中的无功电源由三部分组成：（1）发电机可能发出的无功功率（一般为有功功率的40%50%）。（2）无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率。（3）110kV及以上电压线路的充电功率。电力系统中如无功功率小，将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压值时，将使发电、送电、变电设备均不能达到正常的出力，电网的电能损失增大，并容易导致电网震荡而解列，造成大面积停电，产生严重的经济损失和政治影响。电压下降到额定电压值的60%70%时，用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁。所以进行无功补偿是非常有必要的。3.3.2 无功补偿的计算补偿前cos=0.86，求补偿后达到0.9。因此可以如下计算：设需要补偿XMva 的无功则 cos= （3-2）=0.9解得 X=0.82MVar 3.3.3 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。 同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据电压需要，向电网提供快速无级连续调节的容性和感性的无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小，能做到分相补偿，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。但设备造价太高，本设计中不宜采用。电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置，并且采用集中补偿的方式。3.3.4 并联电容器装置的分组1、分组原则（1）对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置，不必分组，可直接与该设备相连接，并与该设备同时投切。（2）配电所装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数。此时，为保证一定的功率因数，各组应能随负荷的变化实行自动投切。负荷变化不大时，可按主变压器台数分组，手动投切。（3）终端变电所的并联电容器装置，主要是为了提高电压和补偿主变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5%。2、分组方式并联电容器的分组方式主要有等容量分组、等差级数容量分组、带总断路器的等容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。这几种方式中等容量分组方式，分组断路器不仅要满足频繁切合并联电容器的要求，而且还要满足开断短路的要求，这种分组方式应用较多，因此采用等容量分组方式。3.3.5 并联电容器装置的接线并联电容器装置的接线基本形式有星形和三角形两种。经常采用的还有由星形派生出的双星形，在某种场合下，也有采用由三角形派生出的双三角形。从电力工程电气设计手册（一次部分）502页表917可比较得出，应采用Y形接线，因为这种接线适用于6kV及以上的并联电容器组，并且容易布置，布置清晰。并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为了在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。选用BFM115003型号的高压并联电容器2台。额定电压11kV。额定容量500kVar。4 主变压器的选择4.1 规程中的有关变电所主变压器选择的规定1、主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ16185有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，在计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。若变电所所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。2、与电力系统连接的220330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。3、根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。4、在220330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。5、主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ161的有关规定。4.2 主变台数的确定 为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装24台主变。本次设计的变电所没有一级负荷，所以采用两台主变。4.3 主变容量的确定主变容量的确定应根据电力系统510年发展规划进行。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的6075%。 由3.2的负荷计算得知10kV侧的负荷总量为7.95MVA。 考虑5%的年负荷增长率，5年规划年限内计算负荷可表示为： （4-1）式中第一年的负荷； 年负荷增长率； n规划年数； i年利率。 带入i=0.1，n=5，=5%，=7.95MVA得=11.98MVA。再考虑同时系数时，可按下式算： （4-2）式中负荷同时系数带入=0.85得=10.18MVA。 对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定：=0.7=0.7*10.18=7.13MVA总安装容量为2*（0.7）=1.4如此当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40%，则可保证98的负荷供电。所以应选容量为7500kVA的变压器。4.4 主变形式的选择 主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220kV的变电所中，可采用单相变压器组。当今社会科技日新月异，制造运输以不成问题，因此采用三相变压器。 在关于绕组上，只有220330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。此次设计的变电所只有35kV和10kV两个电压等级，所以采用双绕组变压器。 我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用连接。因此35kV侧采用Y连接，10kV侧采用接线。 根据上述的讨论选用35kV铝线双绕组电力变压器，该变压器的型号为SJL7500/35.具体技术数据如下表：表4.1 变压器技术参数型号SJL7500/35额定容量(kVA)7500额定电压(kV)高压35低压10.5损耗(KW)空载9.6短路57短路电压(%)7.5空载电流(%)0.95 电气主接线设计5.1 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。所以电气主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统得安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会长生直接的影响。.5.2 主接线的设计原则1、发电厂、变电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、系统专业对电气主接线提供的具体资料。5.3 主接线设计的基本要求根据我国能源部关于220500kV变电所设计技术规程SDJ 2-88规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、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、投资节约和便于过渡或扩建等要求。”因此对主接线的设计要求可以归纳为以下三点。1）可靠性；2）灵活性；3）经济性。5.4 主接线设计电气主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。大致分为有汇流母线和无汇流母线两大类。其中有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。5.4.1 35kV侧主接线设计35kV侧进线一回，由于使用两台变压器并且还和另一座变电所联络，所以出线三回。由电力工程电气设计手册第二章关于单母线接线的规定：“3563kV配电装置的出线回数不超过3回”。故35kV侧应采用单母线接线。5.4.2 10kV侧主接线设计10kV侧出线6回，终期出线8回。由电力工程电气设计手册第二章规定：610kV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母线分段接线，当短路电流过大、出线需要带电抗器时，也可采用双母线接线。5.4.3主接线方案的比较选择由上可知，此变电所主接线的接线有两种方案。方案一图：图5.1 电气主接线方案一图方案一35kV侧采用的单母线接线，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。10kV采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。方案二图：方案二10kV侧通过双母线虽然可以使供电更可靠，调度更加灵活，但每增加一组母线就使每回路需要增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。并且，带设计边变电所的负荷均每什么一类、二类负荷，没必要增加投资选择双母线接线。综合考虑：方案一：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。方案二：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用双母线接线。通过比较可以得知还是选方案一比较合适，即35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。图5.2 电器主接线方案二图6 短路电流计算6.1 概述6.1.1 产生短路的原因和短路的定义产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。6.1.2 短路的种类 三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路、和两相接地短路。三相短路时对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是对称的。只是线路中电流增大、电压降低而已。除了三相短路之外，其它类型的短路皆系不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相角也不同。 运行经验表明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的6570%，两相短路约占1015%，两相接地短路约占1020%，三相短路约占5%6.1.3 短路电流计算的目的1）电气主接线比选；2）选择导体和电器；3）确定中性点接地方式；4）计算软导体的短路摇摆；5）确定分裂导线间隔棒的间距；6）验算接地装置的接触电压和跨步电压；7）选择继电保护装置和进行整定计算。6.2 短路电流计算的方法和条件6.2.1 短路电流计算方法电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。当然，容量所以们在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤如下：1）对各等值网络进行化简，求出计算电抗；2）求出短路电流的标么值；3）归算到各电压等级求出有名值。6.2.2 短路电流计算条件1、短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：（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度电气角度；（4）电力系统中的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；（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（9）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，元件的都略去不计；（10）元件的计算参数均取为额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（11）输电线路的电容略去不计；（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。3、计算容量 应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4、短路点的种类一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压器的回路中发生单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的时候进行计算。5、短路点位置的选择短路电流的计算，为选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。为了保证选择的合理性和经济性，不考虑极其稀有的运行方式。取最严重的短路情况分别在10kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路情况（点a和点b发生短路）。则选择这两处做短路计算。6.3 短路电流的计算6.3.1 10kV侧短路电流的计算图中a点短路，由于A,B系统短路容量都很大，可以近似都看作为无穷大系统电源系统。取Sj=100MW，Uj1=37kV，Uj2=10.5kV。由公式I= （6-1）求的Ij1=1.56kA，Ij2=5.50kA。图6.1 短路点选择图 线路等效图如下图所示：图6.2 10kV侧短路等效图线路1 X= （6-2）=0.4*5*100/37=0.1461线路2 X=0.4*20*100/37=0.5844变压器 X= （6-3）=0.075*100/7.5=1取E1=E2=1 简化后等效电路图如下图所示：图6.3 10kV侧短路等效简化图X=X/X=0.1461/0.5844=0.1169=X+0.5*X=0.1169+0.5*1=0.6169三相短路电流周期分量有效值 I=5.50/0.6169=8.9155kA （6-4）三相短路冲击电流最大值 ish=2.55* I =2.55*8.9155=22.7346kA （6-5）短路冲击电流有效值 Ish=1.51* I=1.51*8.9155=13.4625kA （6-6）三相短路容量 S=U I =1.732*10.5*8.9155=162.1429MVA （6-7）6.3.2 35kV侧短路电流的计算等效电路图如下图所示：图6.4 35kV侧短路等效简化图=X=0.1169三相短路电流周期分量有效值I=1.56/0.1169=13.3447kA三相短路冲击电流最大值ish=2.55* I=2.55*13.3447=34.0291kA短路冲击电流有效值Ish=1.51* I=1.51*13.3447=20.1506kA三相短路容量S=*U I=1.732*37*13.3447=855.1843MVA6.3.3 三相短路电流计算结果表表6.1 三相短路电流计算结果表短路点编号短路点额定电压平均工作电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流短路容量有效值最大值U/kVU/kVI/kAI/kA/kA/kAS/MVAa1010.58.91558.915513.462522.7346162.1429b353713.344713.344720.150634.0291855.18437 电气设备的选择7.1 电气设备选择的一般条件7.1.1 电气设备选择的一般原则（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；（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。7.1.2 电气设备选择的技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1、长期工作条件（1）电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg（2）电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。（3）机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 2、短路稳定条件（1）校验的一般原则 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。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重情况校验。 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 （2）短路的热稳定条件 (7-1) 式中 在计算时间t秒内，短路电流的热效应（kA*S）； It秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）； t设备允许通过的热稳定电流时间（s）。 （3）短路的动稳定条件 （7-2） I （7-3） 式中短路冲击电流峰值（kA）； I短路全电流有效值（kA）； 电器允许的极限通过电流峰值（kA）； 电器允许的极限通过电流有效值（kA）。3、绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。表7.1 选择高压电器应校验的项目表项目电压电流断流容量短路电流校验动稳定热稳定断路器PPPPP负荷开关PPPPP隔离开关PPPP熔断器PPP电抗器PPP电流互感器PPPP电压互感器PP支柱绝缘子P母线PPP消弧线圈PP避雷器P表中P为应进行校验的项目7.1.3 环境条件按交流高压电器在长期工作时的发热（GB763-74）的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40（但不高于+60）时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。普通高压电器一般可在环境最低温度为-30时正常运行。在高寒地区，应选择能适应环境温度为-40的高寒电器。在年最高温度超过40，而长期处于低湿度的干热地区，应选用型号带“TA”字样的干热带型产品。本次设计的变电所所在地区最高气温；最低气温；年平均气温；最热月平均最高温度。对于屋外安装场所的电器最高温度选择年最高温度，最低温度选择年最低温度，可见最高气温为+41，由规定知在选择电器设备时额定电流应减少1.8%，最低温度为-12，电器设备可正常运行。7.2 断路器隔离开关的选择7.2.1 35kV侧进线断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 = （7-4） 额定电压选择 35kV 额定电流选择 开断电流选择 本设计中35kV侧采用SF6断路器，因为与传统的断路器相比，SF6断路器采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，这种断路器具有断口耐压高，允许的开断次数多，检修时间长，开断电流大，灭弧时间短，操作时噪声小，寿命长等优点。因此可选用LW835A型户外高压SF6断路器。选用的断路器额定电压为35kV，最高工作电压为40.5kV，系统电压35kV满足要求。选用的断路器额定电流1600A，去除1.8%的温度影响为1571A，大于最大持续工作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流31.5kA，大于短路电流周期分量有效值13.3447kA，满足要求。动稳定校验。ish =34.0291kA=80kA，满足要求。热稳定校验。由电力工程电气设计手册电气一次部分表65知，选用高速断路器，取继电保护装置保护动作时间0.6S，断路器分匝时间0.03S，则校验热效应计算时间为0.63S（后面热稳定校验时间一样）。因此Qk=13.344720.63=112.19（kA）2S。电气设备=31.524=3969（kA）2S。满足要求。表7.2 LW835A具体参数比较表计算数据LW835A35kV35kV247.44A1600A13.3447kA31.5kA34.0291kA80kA112.19（kA）2S3969（kA）2S隔离开关选择GW1435/630型号隔离开关选用的隔离开关额定电压为35kV，系统电压35kV满足要求。选用的断路器额定电流630A，去除1.8%的温度影响为618.7A，大于最大持续工作电流，满足要求。动稳定校验=34.0291kA=40kA，满足要求。热稳定校验Qk=112.19（kA）2S，设备=162=1024（kA）2S，满足要求。表7.3 GW1435/630具体参数比较表计算数据GW1435/63035kV35kV247.44A630A34.0291kA40kA112.19（kA）2S1024（kA）2S7.2.2 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择 流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 =129.90A （7-5）额定电压选择 35kV 额定电流选择 开断电流选择 由上面表格知LW835A型断路器和GW1435/630型隔离开关同样满足主变侧断路器和隔离开关的要求，动、热稳定校验也一样，所以选择同样的型号。这也满足了选择设备同类设备应尽量较少品种的原则。7.2.3 10kV侧断路器、隔离开关的选择 流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流=866.03A额定电压选择 10kV 额定电流选择 开断电流选择 10kV侧选用真空XGN210开关柜中的ZN2810型真空断路器选用的断路器额定电压为10kV，最高电压11.5kV，系统电压10kV满足要求。选用的断路器额定电流1600A，去除1.8%的温度影响为1571A，大于最大持续工作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流20kA，大于短路电流周期分量有效值8.9155kA，满足要求。动稳定校验。ish =22.7346kA=50kA，满足要求。热稳定校验。Qk=8.915520.63=50.08（kA）2S。电气设备=2024=1600（kA）2S。满足要求。表7.4 ZN2810具体参数比较表计算数据ZN281010kV10kV866.03A1600A8.9155kA20kA22.7346kA50kA50.08（kA）2S1600（kA）2S 隔离开关选择GN2510型隔离开关 选用的隔离开关额定电压10kV，最高工作电压11.5kV系统电压10kV，满足要求。 选用的隔离开关额定电流2000A，去除1.8%的温度影响为1964A，大于最大持续工作电流，满足要求。动稳定校验。ish =22.7346kA=100kA，满足要求。热稳定校验。Qk=8.915520.63=50.