220KV降压变电站设计.doc

摘 要电力系统是关乎国民经济的基础行业，电能的供应直接关系到其它场业部门的发展。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，各行业对电能的需求也越来越大，全国范围内缺电的情况时有发生。为解决电力紧缺问题，国家越来越重视电力系统的建设，尤其是对变电站的建设。在本次设计中，完成了以下内容的设计：根据给定近、远期负荷容量，对主变容量进行选择和校验，并确定主变型号为：SFPSZ9-120000/220；对各电压等级侧所列电气接线方案，最终确定最优的接线方案，即220kV侧采用双母线带旁路母线接线，2200kV侧采用双母线带旁路母线接线，10kV侧采用单母线分段接线。所用电采用单母线分段接线，所用变型号选择为S9-5000/10。对所选短路点的短路电流计算，求得各电压等级侧的短路电流，列出了短路电流计算结果；完成了各电压等级侧断路器和隔离开关的选择，导线的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，及其校验； 根据电气主接线、建设场地，合理选择配电装置，确保证安全距离，进行总体平面布置设计。关键词： 变电站，主接线，电气设备 目录摘要I第1章、概述11.1 设计内容11.2 对原始资料的分析1第2章 电气主接线22.1主接线的基本接线形式，特点及适合范围22.1.1单母线接线22.1.2单母线分段接线22.1.3双母线接线22.1.4双母线分段接线32.1.5双母线带旁路母线接线32.1.6 3/2短路器双母线接线32.2主变压器的选择42.2.1变压器容量和台数的确定原则42.2.2变压器电气主接线的要求62.3 所用电设计72.3.1 所用变压器容量的选择72.3.2 所用变型式的选择72.3.3 所用电接线的选择9第3章 厂用电及近区用电设计123.1 概述123.2 厂用电接线123.2.1 厂用电接线设计原则123.2.2 厂用电接线中性点接地方式133.2.3 厂用电接线形式133.3 厂用变压器的选择133.3.1 额定电压133.3.2 工作变压器的台数和型式133.3.3 厂用变压器的容量143.3.4 厂用变压器的阻抗143.4 厂用电动机的选择和自启动校验143.4.1 所用电接线的选择143.4.2 厂用电动机的选择143.4.3 电动机的自启动校验143.5 厂用电源及切换153.5.1 厂用电源及其引接153.5.2 厂用电源的切换15第4章 短路电流计算154.1 概述154.1.1 短路的类型154.1.2 短路电流计算的条件154.1.3 短路电流计算的目的164.2 短路电流计算的步骤164.3 短路电流的计算174.3.1等值电路图174.3.2各短路点短路计算174.3.3有效值及冲击电流的计算19第5章 主要电气设备的选择235.1 概述235.2 断路器的选择原则245.3 隔离开关的选择原则245.4 断路器、隔离开关的选择计算245.4.1 220kV侧断路器、隔离开关选择255.4.2 110kV侧断路器、隔离开关选择265.4.3 10kV断路器、隔离开关的选择285.5 母线的选择294.5.1 母线截面积选择295.6 互感器的选择305.6.1 电压互感器的选择315.6.2 电压互感器的选择315.7 避雷器的选择315.7.1 避雷器的配置原则315.7.2 各电压等级侧避雷器的选择32第6章 配电装置326.1概述326.2屋内配电装置336.2.1总体布置336.2.2装置的设备布置33 6.3屋外配电装置346.3.1装置的选择346.3.2装置布置原则35总结36参考文献37附录37第1 章 概述1.1 设计内容1、根据220KV降压变电站任务书设计；2、设计主要任务包括电气主接线设计、主要电气设备的选择与校验、变电站电气布置。1.2 对原始资料的分析1.2.1 所在变电所的建设规模1、类型：220KV枢纽变电所2、最终容量：根据工农业负荷的增长,需要安装两台220KV/110KV/10KV，容量为120MVA，容量比为100/100/50的变压器。一次设计，两期建设。1.2.2 变电所与系统的连接情况1、变电所与220KV、110KV还有10KV三个电力系统相连，并担负一个地区的供电，是一个枢纽变电所。2、变电所用6回线路与220KV系统连接，用9回线路与110KV系统相连，8回线路与10KV系统相连。3、有一座大型火电厂，有两回220KV线路连至本变电所。1.2.3 负荷情况1、220KV进出线回路数最终为5回，本期兴建2回，每回最大输送容量为250090KVA，其余3回线路每回最大输送主180080KVA，Tmax5000h为一级负荷。2、110KV进出线回路数最终为8回，本期只兴建5回，其中3回与110kv系统连接，每回的最大输送容量为4100KVA，Tmax4000h，为一级负荷；其余5回每回的最大输送容量为3010KVA，Tmax4000h。第2章 电气主接线2.1 主接线的基本接线形式，特点及适合范围2.1.1 单母线接线优点：单母线接线接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建，也便于采用成套配电装置。另外，隔离开关仅仅用于检修，不作为操作电器，不易发生误操作。缺点：可靠性不高，不够灵活。断路器检修时该回路需停电，母线或隔离开关故障或检修时则需全部停电。单母接线适用于：610kV配电装置的出线回路数不超过5回时；3563kV，配电装置的出线回路数不超过3回时；110220kV配电装置的出线回路数不超过2回时；2.1.2 单母线分段接线单母分段接线能提高供电的可靠性。当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时，自动或手动跳开分段断路器，仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性。两段母线同时故障的概率很小，可以不考虑。当可靠性要求不高时，也可用隔离开关将母线分段，故障时将会短时全厂停电，待拉开分段隔离开关后，无故障即可恢复运行。，单母分段接线除具有简单、经济和方便的优点，可靠性又有一定程度的提高，因此在中、小型发电厂和变电所中仍被广泛应用，具体应用范围如下：610kV配电装置出线为6回及以上；3563kV配电装置的出线回路数为48回；110kV220kV配电装置的出线回路数为34回；2.1.3 双母线接线双母线接线与单母线相比，停电的机会减少了，必需的停电时间缩短了，运行的可靠性和灵活性有了显著的提高。另外，双母线接线在扩建时也比较方便，施工时可不必停电。双母线接线的缺点是使用设备较多，投资较大，配电装置较为复杂。同时，在运行中需将隔离开关作为操作电器。如未严格按规定顺序操作，会造成严重事故。双母线接线的适用范围：610kV配电装置，当短路电流较大，出线需带电抗器时。3563kV配电装置当出线回路超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时。110kV220kV配电装置出线回路为5回及以上时，或者出线回路为4回但在系统中地位重要时。2.1.4 双母线分段接线这种接线将双母接线的工作母线分为两段，可看做是单母分段和双母相结合的一种形式，因此，它具有单母分段和双母线两者的特点，任何一段母线故障或检修时仍可保持双母线并列运行，有较高的可靠性和灵活性。双母线分段接线的适用范围：广泛应用于中、小型发电厂的610kV发电机电压母线。220kV配电装置进出线回路总数为1014回时，可在一组母线上分段（双母线3分段），进、出线回路总数为15回及以上时，两组母线均可分段（上母线4分段）；对可靠性要求很高的330500kV超高压配电装置，当进出线总数为6回以上时，也可采用双母线3分段或双母线4分段。2.1.5 双母线带旁路母线接线 这种接线运行方便灵活，但投资较大。双母线带旁路母线的适用范围：110kV220kV配电装置出线送电距离较长，输送功率较大，停电影响较大，且常用的少油断路器年均检修时间长达57天，因此较多设置旁路母线。当110kV出线为7回及以上，220kV出线为5回及以上时，可采用有专用旁路断路器的双母线带旁路母线界线；对于在系统中居重要地位的配电装置，110kV出线为6回及以上，220kV出线为4回及以上，也可装专用旁路断路器，同时变电所主变压器的110kV220kV侧断路器也应接入旁路母线。2.1.6 3/2短路器双母线接线可靠性高、调度灵活、操作检修方便但占用断路器较多，投资大，同时使继电保护比较复杂。3/2断路器双母线接线的适用范围：3/2断路器是现代大型电厂和变电所超高压（330、500kV及以上电压）配电装置的常用接线形式。2.2 主变压器的选择2.2.1 变压器容量和台数的确定原则主变台数的选择 ：1)为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器；2)当只有一个电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台；3)对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装2-4台变压器。4）对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变为宜。5）对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所，设计时应考虑装三台的可能性。6）对规划只装两台主变的变电所，其主变基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时更换主变。变压器的容量、台数直接影响到变电站的电气主接线形式和配电装置的结构。它的确定除了依据传递容量基本原始资料外，还要根据电力系统510年的远景发展计划，输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入电力系统中的紧密程度等因素，进行综合分析与合理的选择。主变压器的容量选择 ：a)主变压器的容量应根据5-10年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。b)对装一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足用电负荷的需要，按式选择： 或 （2-1）式中，-变压器额定容量(kVA)；, -变电所最大负荷的视在功率和有功功率(kVA,kW)；-负荷功率因数；K-负荷同时率，可取0.85。c)对装有两台变压器的变电所中，当一台断开时，另一台变压器的容量一般保证60%全部负荷供电，但应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷，每台变压器容量一般按下式选择： 0.6Sm或0.6 （2-2）d)主变压器容量选择还应该考虑周围环境温度的影响 0.6 （2-3）式中，-周围环境温度修正系数。根据“35220KV变电所设计规范”主要变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器的15以上，主要变压器宜采用三线圈变压器。由于我国电力不足、缺电严重、电网电压波动较大。变压器的有载调压是改善电压质量、减少电压波动的有效手段。对电力系统，一般要求110KV及以下变电所至少采用一级有载调压变压器，因此城网变电所采用有载调压变压器的较多。主变台数的选择原则（1）主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压器应能保证全部负荷的60。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。（主要考虑备用品，备件及维修方便）主变压器的容量选择原则（1）对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变为宜。（2）对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所，设计时应考虑装三台的可能性。（3）对规划只装两台主变的变电所，其主变基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时更换主变。（4）在有一级，二级负荷的变电站中，应该装设两台主变电压器。当技术经济比较合理时主变压器的台数也可以多于两台。如果变电站可由中、低压侧电力网中取得足够能量的备用电源时，可以装设一台主变压器。（5）装设两台及其以上主变压器的变电站中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户一级负荷和部分二级负荷（一般不应小于主变压器容量的60%）。具有三种电压等级的变电站中，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到主变压器容量的15%时，主变电压器宜采用三绕组变压器。2.2.2变压器电气主接线的要求（1）运行的可靠性 断路器检修是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（2）具有灵活性 必须同时满足调度、检修、扩建三种情况下的灵活性，应能根据安全，优质经济的目标，灵活地投入和切除变压器和线路，灵活地调配负荷和电源，满足系统正常运行的要求。切除故障停电时间最短，影响范围最小，并在检修时可以保证检修人员的安全。（3）操作应尽可能方便，简单 主接线应简单清晰、操作方便、尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌控复杂的接线，在不便于操作的同时也容易引起误操作。但接线过于简单又不能满足运行方式的要求，也会给运行造成不便和不必要的停电。（4）经济合理 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减少，占地面积最小，将经济效益尽可能发挥到最大。（5）应具有扩建的可能性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。一般应当从以下几方面考虑：（1）投资省 主接线应简单清晰，以节省开关电器数量，降低投资；要适当采用限制短路电流的措施，以便选用价廉的电器或轻型电器；二次控制与保护方式不应过于复杂，以利于和节约二次设备及电缆的投资。（2）占地面积少 主接线设计要为配电布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积减少。同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电所，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少 在发电厂或变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量、和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.3 所用电设计2.3.1 所用变压器容量的选择根据负荷资料，所用电率取1.5%，计算得出：近期所用变负荷为2700kVA，远期为8100kVA，因此每台所用变容量：近期1350kVA，4050 kVA。2.3.2 所用变型式的选择一、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。普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。三、主变调压方式的选择调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。四、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。五、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。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SFPSZ7-120000/220的220KV三绕组有载调压电力变压器，器具体参数如下：型号SFPSZ7-120000/220联接组标号YN，yn，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13.2422.517.85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120000：额定容量; 220：电压等级。2.3.3 所用电接线的选择由设计任务书给定的负荷情况：220kV出线6回，110kV出线9回，10kV出线8回。 经前面两章的分析得出主接线的两种方案并进行比较。方案一：220KV采用双母带旁路母接线方式，110KV也采用双母线带旁路母线接线，根据电力工程电气设计手册第一册可知，当220KV出线4回以上， 110KV出线在6回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。10kV出线8回，可采用单母分段接线方式。方案一的接线特点：1）220KV、110KV均采用双母带旁路接线方式，并且设置专用旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不致影响供电可靠性。2）10KV采用单母线分段，可以使重要负荷的供电从不同的母线分段取得，可靠性较高。方案二：220KV侧：220KV配电装置出线在5回及以上时，宜采用双母线及其他接线。110KV出线9回，可采用双母线接线方式，而任一母线故障时，可通另一母线供电。但由于双母线故障机率较小，故不考虑。10KV侧采用单母线接线方式。方案二的接线的特点：1）220KV采用双母线接线方式时，该接线变压器接在不同的母线上，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一母线或母线上的设备检修，均不需掉线路。2）110KV采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功率较大，母线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不致中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。3）10KV采用单母线接线方式，不够可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。 比较：方案一中220KV、110KV都采用双母带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母线接线的固有运行方式，及不致影响供电可靠性。可靠性高于方案二，但方案二中220KV、110KV都采用双母线，负荷分配均匀，调度灵活方便，可靠性也较高，但10KV采用单母线运行时，操作灵活性差、供电可靠性不高，任一元件故障或检修，均使整个配电装置停电。其可靠性不如方案一。因此，任务设计中均显不适。综观以上两种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料可知该变电所220KV和110KV等级应采用双母线带旁路接线方式，10KV等级采用单母线分段接线方式。第3章 厂用电及近区用电设计3.1 概述发电厂中所有厂用负荷总的耗电量，称厂用电。厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。1)I类负荷 指短时(手动切换恢复供电所需的时间)停电将影响人身或设备安全，使机组运行停顿或发电量大幅度下降的负荷。2)类负荷指允许短时停电(如几秒至几分钟)，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运行的负荷。3) 类负荷指长时间停电不会直接影响生产者。4)事故保安负荷 在200MW以上机组的大容量电厂中，要求在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负荷。否则将引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或推迟恢复供电。5)不间断供电负荷指在机组运行期间，以及正常或事故停机过程中甚至在停机后的一段时间内、需要连续供电并具有恒频恒压特性的负荷，称为不间断供电负荷。3.2 厂用电接线3.2.1 厂用电接线设计原则1）、各机组的厂用电系统应是独立的。2）、全厂公用性负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。3）、充分考虑发电厂各种运行方式下的供电要求，进可能使切换操作简便，启动电源能在短时间内投入。4）、充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡、尽量减少改变接线和更换设置。5）、200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。厂用电的设计原则可靠性、灵活性、经济性。3.2.2厂用电接线中性点接地方式1、高压厂用电系统中性点不接地：单相接地电容电量10A中性点经高电阻接地：电容电量10A（二次侧接小电阻的陪电变压器的接地方式）中性点经消狐线圈接地方式：电容电量10A（二次侧并联电阻，且有与消狐线圈分接头匹配的调节分接头）2、低压厂用电系统中性点经高电阻接地：600KW机组多采用该方式中性点直接接地3.2.3厂用电接线形式接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使主机安全运转接线应能灵活适应正常，事故，检修等各种运行方式的要求厂用电源的对应供电性，发电机供给各自的炉，机和主变的厂用负荷适当注意接线的经济性和发展的可靠性，积极并慎重采取新技术，新设备，使接线既有可行性有优先进性应对厂用电的电压等级，中性点接地方式，厂用电源及其引接，厂用电接线形式等问题进行分析和论证。单母线分段接线：火电厂高压母线：按炉分段，低压母线：按炉分段优点：母线故障时事故影响局限在一机一炉厂用电系统短路电流小便于运行管理和安排检修3.3 厂用变压器的选择3.3.1 额定电压 一，二次额定电压必须与引接电源和厂用网络电压相一致3.3.2 工作变压器的台数和型式只有6KV一种电压时，厂用高压变可选用一台全容量分裂绕组变压器，两个分裂支路供两段母线；或选用2台50%容量的双绕组变压器，分别供两段母线，如果有10KV和3KV两种电压等级，厂用高压工作可选用2台50%容量的三绕组变压器，分别供四段母线。3.3.3 厂用变压器的容量 变压器的容量必须保证厂用机及设备能获得足够的功率。为了选用厂用变压器的容量，需要了解场用设备的数量，容量和特性，列出各厂用变所供厂用母线段上的电动机的容量和台数，计算母线段的计算负荷。1）经常连续运行的负荷全部计入：如：引风机，送风机，给水浆，排粉机，凝结水浆等；2）连续而不经常的负荷计入： 如：充电机，备用励磁机，事故备用油浆，备用电动给水浆3）经常而不连续运行的负荷且应计入：如：输水浆，空气压缩机4）短时连续而又不经常运行的负荷一般不予计入如：行车，电焊机等5）由一台变压器供电的互为备用设备，只计算同时运行的台数6）对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算3.3.4 厂用变压器的阻抗需综合考虑限制低压侧短路容量和厂用电动机自启动问题，一般比应大于10%。 3.4 厂用电的电压等级根据发电厂额定电压，厂用电动机的电压厂用电网络的可靠性等因素，相互配合，经济性，技术综合比较后确定的。高压厂用电压一般采用3KV,6KV,10KV，在满足技术要求的前提下优先选择较低的电压，以获得较高的经济效益。200MV及以上机组，主厂房内的较低厂用系统应采用动力与照明分开供电的方式，动力网电压易用380V，也可以采用660V：照明网络采用220V。 一般按照发电机的容量和电压决定高压厂用电压，按厂用电压划分电动机容量范围。3.5 厂用电动机的选择和自启动校验3.5.1 厂用电动机的类型及特点异步电动机（感应电动机）：结构简单，运行可靠，操作维修方便，价格低兼，过载能力强。缺点：是启动电流大，调速空难，对电压很敏感。1）鼠笼式 优点：不用任何特殊启动设备，可在电网电压下直接启动，操作简单，可靠性高。缺点：启动电流大，可达额定电流的4.5-7陪，不能拖动起始负载矩大的机，难以调速。2）绕线式优点：可调节转速，启动转矩和启动电流，启动电流小（额定电流的2-3陪），启动转矩大。缺点：启动操作麻烦，维护复杂，价格贵，运行中变阻器电能损耗大。3）同步电动机：优点：采用直流励磁，可工作在超前和带后状态，可作为无功发电机提高厂用系统的功率因数，减少厂用系统的能量损失，效率高，转速恒定，对电压波动不十分敏感，且装有自动励磁调节装置能强行励磁。缺点：结构复杂，需一套励磁系统，启动控制麻烦，启动转矩不大，价格贵。大功率低转速的机：给水浆。4）直流电动机：优点：借助调节励磁电流，在大范围内均匀调速，调速电阻器消耗电能小，启动转矩较大，不依赖厂用交流电源。缺点：与鼠笼式比，制造工艺复杂，价格贵，需要专门的直流电源，运行可靠性低，对调速性能启动性能要求高的机：给粉机，事故保安负荷中的直流备用润滑油汞等。3.5.2 厂用电动机的选择一般选交流电动机，只有要求在很大范围内调节转速（无级调速）及当厂用交流电源消失后任要求工作的设备，才选用直流电动机。异步电动机结构简单，运行可靠，操作维修方便，过载能力大，价格便宜。只有对反复启动，重载启动，或缩小范围内调速的机，如吊车，抓斗机等，才选用绕线式电动机或同步电动机。厂用电动机的保护型式应与周围环境相适应，根据厂用设备安置地点，可选用开启式，防护式，封闭式，防暴式。3.5.3 电动机的自启动校验运行中的电动机，当断开电源和厂用电压降低时，转动机转速下降，甚至会停止运行，若电动机失去电压时不与电源断开，在很短时间内（0.5-1.5S），厂用电压恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时电动机懒行未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为失压自动启动：运行中厂用电压降低，事故消除后电压恢复，空载自动启动：备用电源空载状态下自动投入失去电源工作母线，带负载自动启动：备用电源带部分负荷自动投入失去电源的工作母线3.6 厂用电源及切换 3.6.1厂用电源及其引接工作电源、备用电源和启动电源 、事故保安电源。高压厂用电源引接方式：可由发电机电压回路通过厂用高压变压器或电抗器取得。低压厂用电源引接方式：由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。若有10kV和3kV两个电压等级时:一般从10kV母线引接。3.6.2厂用电源的切换操作控制：手动，自动。厂用电系统的运行状态：正常切换，事故切换短路器的动作顺序：并联切换，断电切换，同时切换大容量机组厂用电源的切换：正常切换：一般采用并联切换事故切换：一般采用快速断电切换，在工作电源断路器跳匝后：立即联动合上备用电源短路器第4章 短路电流计算4.1 概述所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。电网正常运行的破坏大多数是由短路故障引起的，危害很大。 4.1.1 短路的类型短路故障分为对称短路和不对称短路。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，三相短路是对称性短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，造成的危害最为严重，但发生三相短路的机会较少。其它种类的短路都属于不对称短路，其中单相短路发生的机会最多4。4.1.2 短路电流计算的条件短路电流计算的条件为4（1）因为系统电压等级较高，输电线截面较大，电阻较小，在计算短路电流过程中忽略电阻R，计及电抗X。（2）认为三相系统是对称的。对于不对称短路，可应用对称分量法，将每序对称网络简化成单相电路进行计算。（3）所有电流的电动势相位角相同（4）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流（5）计算容量按无穷大系统容量进行计算。（6）短路种类按三相短路计算。（7）计算短路电流时所用电的接线方式，按可能发生最大短路电流的正常运行方式，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。4.1.3 短路电流计算的目的电力系统短路电流计算的主要目的是 1）选择导体和电器设备；2）电网接线和发电厂、变电所电气主接线的比较、选择；3）选择继电保护装置和整定计算；4）验算接地装置的接触电压和跨步电压；5）为确定送电线路对附近通信线路电磁危险的影响提供计算资料。4.2 短路电流计算的步骤主要步骤 1、选择计算短路点；2、画出等值网络（次暂态网络）图；1）首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机用次暂态电抗；2）选取基准容量和基准电压（kV）（一般取各级的平均电压），计算准电流 =（kA）； （3-1）3）计算各元件换算为同一基准值的标幺电抗；4）绘制等值网络图；3、化简等值网络图；1）为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形的等值网络。2）求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。4、求计算电抗，既将各转移电抗换算为各电源容量为基准的计算电抗，。5、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；6、计算短路容量，短路电流冲击值：短路容： S = （3-2）短路电流冲击值： = I （3-3）7、绘制短路电流计算结果表；4.3 短路电流的计算 4.3.1等值电路图：1、基准值在短路计算的基本假设前提下，选取Sj = 100MVA，VB 为各级电压平均值（230，115，10.5kv）基准电流220KV侧Ij=0.251KA，110KV侧Ij=0.502KA，10KV侧Ij=5.5KA基准电抗220KV侧Xj=529, 110KV侧Xj=132.25, 10KV侧Xj=1.1025 2、系统电抗由原始材料可知，在Sj=100MVA下X10.0232X20.02643、220KV进线电抗X3=X4=0.44、计算变压器各绕组电抗阻抗电压高中高低中低13.2422.517.85各绕组等值电抗Vs(1-2)13.24，Vs（1-3）22.51，s（2-3）7.85Vs1% = （Vs(1-2)% + Vs(1-3)%Vs(2-3)%）= （13.24+ 22.517.85）=13.95Vs2% = （Vs(1-2)% + Vs(2-3)%Vs(1-3)%） = （13.24+7.8522.51）=0.71Vs3% = （Vs(1-3)% + Vs(2-3)%Vs(1-2)%） = （22.51+7.8513.24）=8.56各绕组等值电抗标么值为：X5=X6= =0.11625X7=X8 0.006X9=X10 = 0.07135. 电抗器等值电抗 X11=X12=0.06=0.064.3.2 各短路点短路计算 1、d1 点短路等值电路可简化为如下图X13=X24=X1+X3=X2+X4=0.0232+0.0016=0.0248电源S1、S2的转移电抗分别为 Xf1=X13=0.0248Xf2=X24=0.0248各电源提供的短路电流Ids1*=Ids2*=有名值 Ids1= Ids1*Ij=40.32250.251=10.121Ids2= Ids2*Ij=40.32250.251=10.121总的短路电流为：Id1= Ids1 +Ids2=10.121+10.121=20.242KA2、 d2点短路等值电路可简化为如下图X0=（X5+X8）/（X6+X7）=电源S1、S2的转移电抗分别为Xf1=X13+X0+0.0248+0.0581+Xf2=X24+X0+0.0248+0.0581+各电源提供的短路电流Ids1*=Ids2*=7.092有名值：Id2=2Ids1*Ij=27.0920.502=7.11KA3、d3点短路等值电路可简化为如下图 X0=(X5+X9+X11)+(X6+X10+X12)=0.141电源S1、S2的转移电抗分别为Xf1=X13+X0+0.0248+0.141+ =0.3068Xf2=X24+X0+0.0248+0.141+ =0.3068各电源提供的短路电流Ids1*=Ids2*=有名值：Id2=2Ids1*Ij=23.25955.5=35.855KA4.3.3有效值及冲击电流的计算在d1、d2、d3点短路时短路容量、全电流最大有效值及冲击电流的计算1、短路容量的计算 S=VavId短路点：d1: S=23020.242=8064MVA d2: S=7.11115=1416MVAd3: S=10.535.855=652MVA2、短路全电流最大有效值 根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数Kch=1.8,当不计周期分量衰减时，短路电流全电流最大有效值为：Ich= Id=1.51Id短路点：d1: Ich=1.51Id1=1.5120.242=30.565KA d2: Ich=1.51Id2=1.517.11=10.736KAd3: Ich=1.51Id3=1.5135.855=54.141 KA3、冲击电流计算 ich= KchId=2.55Id短路点：d1: ich= KchId1=2.5520.242=51.617 KAd2: ich= KchId2=2.557.11=18.131 KAd3: ich= KchId3=2.5535.855=91.430 KA第5章 主要电气设备的选择5.1 概述 电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定，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5。5.2 断路器的选择原则变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在变电所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性5高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35220kV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10kV电压等级，10kV采用真空断路器51、按开断电流选择5高压断路器的额定开断电流应不小于其触头开始分离瞬间（）的短路电流的有效值即：（KA） 高压断路器额定开断电流（kA） 短路电流的有效值（kA）2、短路动稳定5为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器动稳定峰值电流不应小于短路电流最大冲击值。即： 额定动稳定电流 短路冲击电流3、热稳定校验5= + + （4-1）（当1S是要计及非周期分量） （4-2）满足 时，满足热稳定校验。周期电流热效应非周期电流热效应 热稳定电流5.3 隔离开关的选择原则隔离开关的选择方法可参照断路器，其内容包括5 选择型式；选择额定电压；选择额定电流；校验动稳定； 校验热稳定；5.4 断路器、隔离开关的选择计算 5.4.1 220kV侧断路器、隔离开关选择 （1）断路器的选择：1按额定电压选择 Vymax1.15VeVgmax=1.1Ve2按额定电流选择 IeIgmax考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax1.05Ie。 即Igmax0.66133 KA3按开断电流来选择II=20.242 KA4.按短路关合电流选择 iich51.617 KA根据以上计算，可以初步选择LW6220型断路器，其参数见下表：表2.1 所选220KV断路器的参数型号额定电压/KV额定电流/A额定开断电流/KA额定关合电流峰值/KA动稳电流峰值/KA4s热稳定电流/KA固有分闸时间/s燃弧时间/sLW6-220/3150220315050100100500.0360.055.校验热稳定，取后备保护动作时间t为0.15s。tt+tt+t+ t0.036+0.05+0.150.2366 s式中 t： 短路计算时间； t： 继电保护动作时间； t： 断路器固有分闸时间； t： 断路器开断时电弧持续时间。短路电流的热效应为：QkI t=（20.242）0.236696.944 KAs电气设备在4s内热稳定电流的热效应：Qn =I t=50410000 KAs从而知QkQn，满足要求。 6校验动稳定: icj56.617idw100, 满足要求。将上述计算结果列表如下：表2.2 220KV断路器选择与校验结果表 设备项目LW6-220/3150产品数据计算数据电压VymaxVgmax /KV220220电流IeIgmax /A3150662开断电流INbrI/KA5020.242关合电流iNclich /KA10051.617热稳定QnQk / KAs1000096.944动稳定idwicj /KA10051.617从上表可知，选择LW6-220/3150型断路器满足要求。（2）隔离开关选择：选择型号为GW7220D/1000的隔离开关