冶金企业总降压变电所及高压配电系统设计.doc

冶金企业总降压变电所及高压配电系统冶金企业总降压变电所及高压配电系统 设计说明书设计说明书 项目编号项目编号 项目完成人项目完成人 冶金企业总降压变电所及高压配电系统设计冶金企业总降压变电所及高压配电系统设计 摘摘 要要 该设计是关于工程机械制造厂供电系统及变电所的设计。设计的思路是依据国家规范要求 以及该厂二类负荷对供电可靠性的要求，制定设计方案及供电措施。在该设计中，依据 给定的设计范围和基础资料，建立起适合自身生产和发展需要的供电系统。该企业的供电 系统由一条 35kv 高压进线和一条 10kv 高压进线电源提供，为确保负荷供电的可靠性，在 高压侧又设有“单母线分段制”的电源供电方式，另外在两个车间变电所的低压侧设有联 络线，从而使整个供电系统更具有其可靠性和灵活性。为适应机械类企业，用电负荷变化 大、自然功率因数低的特点，该设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供 电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。设计中体现了安全、可靠、 灵活、经济的原则。确定高压变配电所的位置、形式、数量及主变台数与容量等；确定二 次继电保护方案，选用先进的自动保护装置；确定变电所防雷过压保护与接地保护方案； 根据设计要求，绘制全厂供配电系统图、二次继电保护电路图及高压变配电所平、剖图等 关键字：关键字： 供电系统 安全可靠 主接线 abstract: in the design, based on the scope and basis for the design of information, and set up a production and development suited to their own needs electricity system. the enterprise distribution system by a 35kv high voltage line and into the high pressure into a 10kv power line to provide, in order to ensure the reliability of electricity load in a high-pressure side and the single-bus bar above system power supply, another workshop in two adjacent low voltage transformer substation with the line of contact, so that the entire power supply system more reliability and flexibility. to meet the mechanical type enterprises, large electricity load change, natural features low power factor, the design of a parallel connection capacitor approach to compensation without merit power, the electricity supply system to reduce wear and voltage loss, while enhancing the quality of power supply voltage. design reflects a safe, reliable, flexible and economic principles. determine the location-change distribution, form, quantity and the change in the number and capacity of taiwan;identify two relay programmes choice advanced automatic protection devices;identify substations mine guoyabaohu and grounded protection programme;according to the design requirements for the distribution chart mapping the entire plant, and two relay circuit diagram-change distribution as fair, and post maps. internet : power supply systems secure the main wiring 目录目录 第一章 前言-3 1 毕业设计背景-3 2 毕业设计的意义-3 3 设计的主要内容-3 第二章 设计原始资料-3 第三章 负荷统计-5 3.1 负荷统计的内容和目的-5 3.2 负荷计算方法-5 第四章 总降压变电所主变压器的选择及其原理-6 4.1 主变压器的台数及其原理-6 4.2 主变压器的容量和型号选择-6 第五章 确定供电系统-7 5.1 确定电源进线电压和电力来源-7 5.2 拟定全厂供电系统图-7 5.3 方案选择-8 第六章 短路电流计算-11 6.1 计算短路电流的目的-11 6.2 短路电流的计算-11 第七章 高压设备选择-15 7.1 电气设备选择的一般原则-15 7.2 35kv 侧电气设备选择-23 7.3 10kv 进线柜选择-25 第八章 高压线路选择-26 8.1 线路选择与校验的项目及条件-26 8.2 35kv 高压进线线路选择与校验-26 8.3 10kv 高压进线线路选择与校验-27 第九章 继电保护设置-28 9.1 继电保护的任务和要求-28 9.2 系统继电保护设置-29 第十章 防雷与接地设计-31 10.1 变电所的防雷保护-31 10.2 变电所公共接地装置的设计-33 第十一章 总结-34 参考文献-35 致谢-36 第一章第一章 前前 言言 1、毕业设计背景、毕业设计背景 随着工业自动化的进一步地深入，工业生产过程自动化的要求，合理、经济和运行可 靠的供配电设计已成为工业生产和电力系统的一个重要课题。工厂供电，就是指工厂所需 电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。 电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的 输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此， 电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 2、毕业设计意义、毕业设计意义 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重 一般很小（除电化工业外） 。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资 总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质 量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利 于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产 可能造成严重的后果。其中包括严重的经济损失和人的生命财产安全。 因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。 由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重 要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大 的作用。 3、设计主要内容、设计主要内容 本设计主要从大致的 35kv 变电所一次系统设计出发，对 35kv 变电所各个车间进行简 单的设计和计算。首先，对已知的设计原始资料进行分析和舍取，可以大概地了解变电所 的设计要求。接着，对变电所各个车间变电所以及各组设备的负荷进行计算，统计总负荷 和功率因数以及电力系统的损耗。同时，根据计算负荷选择总降压变电所的主变压器的台 数和容量。根据设计资料确定电源进线和电力来源，进一步可以大致拟定供电系统图。再 对其进行短路计算，选择高压开关柜及相应的校验。选择高压进、出线路以及设置需要的 继电保护。 本说明书在编写过程中，参考了许多相关的教材和专著，在此向所有作者表示诚挚的 谢意！ 由于说明书编写时间和资料范围有限，说明书中难免有错漏之处，敬请老师指正。 第二章第二章 设计原始资料设计原始资料 1 工厂概况工厂概况 本厂是为冶金系统的矿山、冶炼和轧钢行业生产各种机电设备和配件的企业。工厂共 有高炉炼铁车间、转炉炼钢车间、初轧车间、中板车间、大型车间、管材车间、机修车间 等生产车间。工厂拟设立总降压变电所一座，从总降压变电所进线处转出两回线给采矿和 选矿分厂供电，车间变电所七个。 1.1 设计的基础资料 1）工厂的总平面图 略： 2）全厂各车间的负荷情况见表-1 表 1：工厂各车间负荷情况 序号车间名称电压 （kv） pc(kw)qc(kvar ) sc(kv.a)ic(a)负荷分级 1采矿351468625159526.3 2选矿3584235991515.1 3炼铁10226816622812162 4炼钢10243220583186184 5初轧10260620323367194 6中板10275815013140181 7大型10244216022921169 8管材10143313041938112 一级 9机修1012151156167797二级 3） 工厂负荷类型属于一级，并且每个车间均有 50的负荷要求有备用电源，各车间都还 有 10kv 高压负荷。工厂为三班制连续生产。年最大有功负荷利用小时数为 6500h. 4） 供用电协议供用电协议 和当地供电部门签订的供用电协议内容如下： 1）工厂电源从距离工厂 6km 处在工厂南面的 220/35kv 地区变电所架空线引入本厂， 另一路备用电源从距离工厂 6km 处在工厂西南面的热电厂再引出一回 35kv 架空线路。 给工厂供电的两回电源平时不允许并列运行。 2）地区变电所和发电厂 35kv 母线上短路容量，保护动作时间如表所示： 序号电源来源距离 （km） 系统最大短路 容量(mv.a) 系统最小短路 容量(mv.a) 继电保护动作 时间（s） 1地区变电 所 96004002 2热电厂62662032 3）电业局要求工厂在高压侧进行用电计量，并要求工厂在进线侧的功率因数不得低于 0.9，电业局对工厂实行二部电价制，电费单价为 0.3 元/kwh，基本电价为每月 每千伏安 4 元。其它有关电力建设的附加费用按有关的国家政策执行。 5） 气象、水文、地质资料气象、水文、地质资料 和工厂供电系统设计有关的气象、水文、地质资料为： 1）工厂所在处的年最热月的平均最高温度为 27.9，土壤中 0.71m 深处的年最热月 的平均温度为 20。 2）年平均雷暴日数为 36d。 3）土壤的冻结深度为 0.8m。 4）年主导风向为偏南风。 5）厂区地势平坦，土壤为粘土，平均海拔 100m。工厂常年主导风向为偏西风。 第三章第三章 负荷统计负荷统计 3.1 负荷统计的内容和目的负荷统计的内容和目的 3.1.1 负荷计算的概念负荷计算的概念 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应 与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用 30 分钟的 最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导线的依据。 1 3.1.2 尖峰电流尖峰电流 尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。一般取起动电流的 1 周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在 校验瞬动元件时，还应考虑起动电流的非周期分量。 3.1.3 平均负荷平均负荷 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班 （即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。 平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 3.2 负荷计算的方法负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法等几种。本设计采用需要系数法确定。 主要计算公式有：有功计算负荷：p= k p 30d e 无功计算负荷：q = p tg 3030 视在计算负荷：s = p/ 3030 cos 计算电流：i= s/u 3030 3 n 第四章第四章 总降压变电所主变压器的选择总降压变电所主变压器的选择 4.1 主变压器的台数选择及其原理主变压器的台数选择及其原理 4.1.1 变压器台数选择的原理变压器台数选择的原理 1）变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当符合下 列条件之一时，宜装设两台及以上变压器： （1）有大量一级或二级负荷 在变压器出现故障或检修时，多台变压器可保证一、二级 负荷的供电可靠性。当仅有少量二级负荷时，也可装设一台变压器，但变电所低压侧必 须有足够容量的联络电源作为备用。 （2）季节性负荷容量较大 根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数，可做到经济 运行、节约电能。 （3）集中负荷容量较大 虽为三级负荷，但一台变压器的供电容量不够，这时也应装设 两台及以上变压器。 当备用电源容量限制时，宜将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供 电，以方便备用电源的切换。 2）在一般情况下，动力与照明宜共用变压器，以降低投资。但属下列情况之一时，可 设专用变压器： （1）当照明负荷容量较大，或动力和照明采用共用变压器供电会影响照明质量及灯泡 寿命时，可设专用变压器。 （2）单台单相负荷容量较大时，宜设单相变压器。 （3）冲击性负荷（如短路试验设备、大型电焊设备等）较大，严重影响供电系统的电 压质量，可设冲击负荷专用变压器。 4.1.2 变压器台数的选择变压器台数的选择 由第 2 章的设计原始资料可以知道，该厂整个工厂都属于二级负荷。因此，可以初选 两台变压器。一台变压器作为工作电源，另一台作为备用电源。 4.2 主变压器的容量和型号选择主变压器的容量和型号选择 4.2.1 变压器容量的选择原理变压器容量的选择原理 1）变压器的容量 snt 首先应保证在计算负荷 sc 下变压器能长期可靠运行。 对仅有一台变压器运行的变电所，变压器容量应满足下列条件： sntsc 考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取 70%85%。 3 对有两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以 下两个 条件： 3 （1）满足总计算负荷 70%的需要，即 snt0.7sc； （2）满足全部一、二级负荷 sc（i+ii）的需要，即 snt sc（i+ii） 。 当选用不同容量的两台变压器运行时，每台容量可按下列条件选择： 3 snt1+ snt2sc snt1sc（i+ii） ；snt2sc（i+ii） 2）变压器的容量应满足大型电动机及其他冲击负荷的起动要求。 大型电动机及其他冲击负荷的起动时，会导致变压器母线电压下降，而下降幅度 则与变压器的容量及设备起动方式有关。一般规定电动机非频繁起动时母线电压不宜 低于额定电压的 85%，这就要求变压器容量应与起动设备容量及其起动方式相配合。 4.2.2 变压器型号和容量的选择变压器型号和容量的选择 1）选择变压器型式 考虑到变压器在厂房建筑物内，故选用低损耗的 sz7 型 35/10kv 三相干式双绕组电力 变压器。变压器采用有载调压方式，分接头5%，联接组别 ydn11,带风机冷却并配置温 控仪自动控制。 2）选择变压器的容量 根据无功补偿后的计算负荷以及上面容量选择的原则可以确定变压器容量为 snt0.7 sc=0.77381.64kva=5167.15kva, 且 sntsc（i+ii）=3506.54 kva 2 1 2 1cc qp 因此初选变压器容量为 6300 kva，即选变压器为 sz76300/35 kv。 第五章第五章 确定供电系统确定供电系统 5.1 确定电源进线电压及电力来源确定电源进线电压及电力来源 由第 2 章中的设计原始资料可知，电业局从本地区某电力系统变电所的 35kv 母线上， 引出两回线，采用双回架空线路向工厂供电，其中一回作为工作电源，另一回作为备用电 源，未经电力系统调度同意，两回电源不能并列影响，该变电所在工厂的东北方向，距工 厂 8km。 5.2 拟定全厂供电系统图拟定全厂供电系统图 通过以上的负荷计算和各种电器设备的选择以及变压器的型号和进线电压的确定，整 个工厂的供电系统已初步形成。可以大致画出全厂供电系统图如图 5-1 所示。 示意图的简要说明：由东北方向 8km 处引入 35kv 的电源。通过总降压变电所的变压器 sz7-6300/35kv 降为 10kv，再通过电缆进线到各个车间变电所供电。还有 10%-15%的备用 线路，出现故障时可以很快的恢复供电，可以防止工厂内大面积的停电。同时设置了各种 避雷等保护装置。 5.3 方案选择方案选择 方案一：单母线接线 单母接线的优缺点： 优点：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。 缺点：不够灵活可靠，任意元件故障或检修，均须使整个配电装置停电。单母线可用隔离 开关分段，但当一段母线故障时，全部母线仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段 分开后才能恢复非故障段的供电。 适用范围：一般只适用于一台发电机和一台主变压器以下三种况： 1） 、6-10kv 配电装置的出线回路数不超过5回； 2） 、35-63kv 配电装置的出线回路数不超过3回； 3） 、110-220kv 配电装置的出线回路数不超过2回。 方案二：单母线分段接线 单母分段接线的优缺点： 优点： 1） 、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同断引出两个回路由两个电源供电。 2） 、当一段母线发生故障，分开母联断路器，自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供 电和不致使重要用户停电。 缺点： 1） 、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。 2） 、当出现为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 3） 、扩建时需向两个方向均衡扩建。 适用范围： 1）6-10kv 配电装置出线回路数为6回及以上时。 2）35-63kv 配电装置出线回路数为4-8回时。 3）110-220kv 配电装置出线回路数为4-8回时。 方案三：双母线接线 双母线接线优缺点： 优点： 1） 、供电可靠。 。通过两组母线隔离开关得到换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电 一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。 2） 、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，能灵活地适应系统 中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 3）扩建方便。向双母线的任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配， 不会引起原有回路的停电。当有双架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时， 不会如单母分段那样导致出线交叉跨越。 4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路断开，单独接至一组母线上。 缺点： 1） 、增加一组母线时每回路就需要增加一组母线隔离开关。 2） 、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。为了避免隔离开关 误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围：当出线回路数和母线上的电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅 速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵 活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下： 1）610kv 配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。 2）3563 kv 配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负荷较大时。 3）110220 kv 配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110220 kv 配电装置在系统 中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。 综合上述主接线方式的有缺点，根据企业变电所的选择要求，我们可以看出方案足够我 们设计要求，所以选择方案二，即单母线分段接线。 第六章第六章 短路电流计算短路电流计算 6.1 计算短路电流的目的计算短路电流的目的 6.1.1 短路的原因及其危害短路的原因及其危害 造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害 等。电气设备载流部分的绝缘损坏可能是由于设备长期运行绝缘自然老化，或由于设备本 身绝缘缺陷而被工频电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压击穿（包括雷击过电压）击穿， 或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。 在供电系统发生短路故障后，短路电流往往要比正常负荷电流大许多倍，有时可高达 几十万安培。当它通过电气设备时，温度急剧上升，会使绝缘老化或损坏；同时产生的电 动力会使设备载流部分变形或损坏。短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运 行；严重的短路会影响系统的稳定性；短路还会造成停电；不对称的短路电流会产生较强 的不平衡交变磁场，对通信和电子设备等产生电磁干扰等。 6.1.2 计算短路电流的目的计算短路电流的目的 进行短路计算的目的是正确选择校验电气设备及保护装置。三相短路是危害最严重的 短路形式，因此，三相短路电流是选择和校验电气和导体的基本依据。在校验继电保护装 置的灵敏度时，还需计算不对称短路的短路电流值。当然在校验电器和导体的动、热稳定 时，还要用到短路冲击电流、稳态短路电流等。 6.2 短路电流计算短路电流计算 6.2.1 计算方法计算方法 进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的 各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点 要选择的使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的 短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将 被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效 电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路 也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。 最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法一般有两种，一种是标幺值法，另一 种是有名值法。 6.2.2 计算步骤计算步骤 （注：本设计采用标幺制法进行短路计算） 1）在最小运行方式下： （1）确定基准值 取 s =100mva,u=36.75kv,u =10.5kv d1c2c 而 i= s /u= 100mva/(36.75kv) = 1.571ka 1dd 3 1c 3 i=s /u = 100mva/(10.5kv) =5.499ka 2dd 3 2c 3 （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统（s =175mva） k x * =s / s= 100mva/175mva=0.571 1dk 电力电缆线路（x0 = 0.4/km） x * =0.4/km8km= 0.237 20 2 sd x l uc 2 )75.36( 100 kv amv 电力变压器（uk% = 7.5） x * =1.19 3 % 100 kd n t us s a akv akv 6300100 101005 . 7 3 绘制等效电路如图 6-1，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 x1*x2*x3*x4* k-1k-2 图 6-1 最小运行方式时的等效电路图 （3）求 k-1 点的短路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 x*= x1*x2*=0.571+0.237=0.808 )1( k 三相短路电流周期分量有效值 i = i/ x*=1.571ka/0.808=1.944ka (3) 1k1d)1( k 其他三相短路电流 i= i= i=1.944ka (3) 1k (3) 1k (3) 1k i=2.551.944ka=4.957ka (3) sh i=1.511.944ka=2.935ka (3) sh 三相短路容量 s= s / x*=100mva/0.808=123.762mva (3) 1kd)1( k （4）求 k-2 点的短路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 x*= x *x *x * =0.808+0.237+1.19=2.235 )2( k123 三相短路电流周期分量有效值 i= i/ x*=5.499ka/2.235=2.46ka (3) 2k2d)2( k 其他三相短路电流 i= i= i=2.46ka (3) 2k (3) 2k (3) 2k i= 2.552.46ka =6.273ka (3) sh i=1.512.46ka=3.715ka (3) sh 三相短路容量 s = s/ x*=100mva/2.235= 44.743mva (3) 2kd)2( k 2）在最大运行方式下： （1）确定基准值 s =100mva,u=36.75kv,u =10.5kv d1c2c 而 i= s /u= 100mva/(36.75kv) = 1.571ka 1dd 3 1c 3 i=s /u = 100mva/(10.5kv) =5.499ka 2dd 3 2c 3 （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统（s = 200mva） k x *= 100mva /200 mva =0.5 1 电力电缆线路（x0 = 0.4/km） x * =0.4/km8km= 0.237 20 2 sd x l uc 2 )75.36( 100 kv amv 电力变压器（uk% = 7.5） x * =1.19 3 % 100 kd n t us s a akv akv 6300100 101005 . 7 3 绘制等效电路如图 6-2，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。 （3）求 k-1 点的短路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 x*= x1*x2*=0.5+0.237=0.737 )1( k 三相短路电流周期分量有效值 i = i/ x*=1.571ka/0.737=2.132ka (3) 1k1d)1( k x1*x2* x3* x4* k-1 k-2 图 6-2 最大运行方式时的等效电路图 其他三相短路电流 i= i= i=2.132ka (3) 1k (3) 1k (3) 1k i=2.552.132ka=5.437ka (3) sh i=1.512.132ka=3.219ka (3) sh 三相短路容量 s=s / x*=100mva/0.737=135.685mva (3) 1kd)1( k （4）求 k-2 点的短路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 x* = x *x *x * /x *=0.737+0.237+1.19/2=1.569 )2( k1234 三相短路电流周期分量有效值 i= i/ x*=5.499ka/1.569=3.353ka (3) 2k2d)2( k 其他三相短路电流 i=i=i=3.353ka (3) 2k (3) 2k (3) 2k i=2.553.353ka=8.55ka (3) sh i=1.513.353ka=5.063ka (3) sh 三相短路容量 s= s / x*=100 mva /1.569=63.735mva (3) 2kd)2( k 3）短路电流计算结果： （1）最小运行方式见表 6-1： 表 6-1 三相短路电流计算结果表（最小运行方式） 短路计 算点 总的电抗标幺值三相短路电流/ka()三相短路容量/ mva x* i (3) k i (3) i (3) i (3) shi (3) sh s (3) k k-1 点0.8081.9441.9441.9444.9572.935123.762 k-2 点2.2352.462.462.466.2733.71544.743 （2）最大运行方式见表 6-2： 表 6-2 三相短路电流计算结果表（最大运行方式） 总的电抗标幺值三相短路电流/ka三相短路容量/ mva 短路计 算点 x* i (3) k i (3) i (3) i (3) shi (3) sh s (3) k k-1 点0.7372.1322.1322.1325.4373.219135.685 k-2 点1.5693.3533.3533.3538.555.06363.735 第七章第七章 高压设备选择高压设备选择 7.17.1 电气设备选择的一般原则电气设备选择的一般原则 由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都 完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此， 它们的选择都有一个共同的原则。 一、电气设备选择的一般原则为： 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.应满足安装地点和当地环境条件校核。 3.应力求技术先进和经济合理。 4.同类设备应尽量减少品种。 5.与整个工程的建设标准协调一致。 6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴 定的新产品应经上级批准。 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.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 校验的一般原则： 1.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 最严重情况的短路电流。 2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3.短路的热稳定条件 qdt在计算时间 ts 内，短路电流的热效应（ka2s） itt 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（ka2s） t设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间 ts 按下式计算 t=td+tkd 式中 td 继电保护装置动作时间内（s） tkd断路的全分闸时间（s） 4.动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条 件是： 上式中短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值 5.绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口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。 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，应满足各种可能方式下回路持 续工作电流的要求。 二、按正常工作条件选择导体和电器 1.按工作电压选择: 选用的电器允许最高工作电压不能低于该回路的最高运行电压,即: umax ug 式中：umax 电器允许最高工作电压； ug 回路的最高运行工作电压； 一般电器允许的最高工作电压:当额定电压在 220kv 及以下时为 1.15un； 额定电压在 330500kv 时为 1.1un。而实际电网的最高运行电压 un 一般不超过 1.1 uns,故选择电器 时,一般可按照电器的额定电压 un 不低于装置地点电网额定电压 uns 的条件选择。 即:un uns 2.按工作电流选择: 选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压电器没有连续过载能 力，在选择其额定电流 in 时,应不小于在各种合理运行方式下该回路的最大持续工作电流 imax 即:imax ig 三、电气设备的选择原则 1.高压断路器的选择 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。 型式选择： 本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用 件的种类，方便设备的运行和检修。 选择断路器时应满足以下基本要求： 1）.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具 有足够的热稳定性和动稳定性。 2）.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 3）.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 4）.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体小、重量轻、安装维护方 便。 断路器选择的具体技术条件： 1）、电压：ug（电网工作电压） un； 2）、电流：igmax（最大持续工作电流） in； 由于高压开断器没有连续过载的能力，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，及取最大持续工作电流 igmax.。 3）、开断电流（开断容量）： idt ibr(或 sdt sbr) 式中：idt 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量； ibr 断路器 t 秒的开断容量； sdt 断路器的额定开断电流； sbr 断路器额定开断容量。 4）、动稳定 ich imax 式中：ich 三相短路电流冲击值 imax 断路器极限通过电流峰值。 5）、热稳定 itdz itt 式中：i 稳态三相短路电流； tdz 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； it 断路器 t 秒热稳定电流。 2.隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、 合小电流电路。 选择隔离开关时应满足以下基本要求： 1）.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。 2）.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致 引起击穿而危及工作人员的安全。 3）.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 4）.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作 时的过电压。 5）.隔离开关的结构简单，动作要可靠。 6）.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。 隔离开关选择的具体技术条件 1）、电压：ug（电网工作电压） un 2）、电流：igmax（最大持续工作电流） in 由于高压开断器没有连续过载的能力，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，及取最大持续工作电流 igmax. 3）、动稳定 ich imax 式中：ich 三相短路电流冲击值 imax 断路器极限通过电流峰值 4）、热稳定 itdz itt 式中：i 稳态三相短路电流； tdz 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； it 断路器 t 秒热稳定电流 3.各级电压母线的选择 选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容： 1）、选择母线的材料，结构和排列方式； 2）、选择母线截面的大小； 3）、检验母线短路时的热稳定和动稳定； 4）、对 35kv 以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕； 5）、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频 率。 裸导体选择的具体技术条件： 1）型式：载流导体一般采用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、 变压器出线端部，或采用硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有较严重的腐蚀场所，可 选用铜质材料的硬导体。 回路正常工作电流在 40008000a 时，一般选用槽型导体。110kv 及