第七章 短路电流计算.doc

220KV降压变电站电气部分设计 第一章 短路电流计算系统图转化为等值电路图一、 基准值 ： 工程上通常选取基准容量 Sj=100MVA,基准电压通常取各元件所在的各级平均电压： 220KV电压级：Vj=1.05220KV=230KV 110KV电压级： Vj=1.05110KV=115KV 10KV电压级： Vj=1.0510KV=10.5KV基准电流220KV侧Ij=0.251KA，110KV侧Ij=0.502KA，10KV侧Ij=5.5KA三绕组变压器阻抗电压为U12%=14.5 U13%=23.2 U23%=7.2三绕组变压器等值电抗分别为： X1%=1/2(U12%+U13%-U23%)=1/2(14.5+23.2-7.2)=15.25X2%=1/2(U12%+U23%-U23%)=1/2(14.5+7.2-23.2)=0X3%=1/2(U13%+U23%-U12%)1/2(23.2+7.2-14.5)=7.95功率：Sd1=100Sc/x1%=100120/15.25=786.89MVASd3=100Sc/x3%=100120/7.95=1509.43MVA各绕组电抗标么值：X4*=X1*=x1%/100Sj/Sn=15.25/100100/120=0.127X6*=X3*=x3%/100Sj/Sn=7.95/100100/120=0.066等值线路图： 各取220KV，110KV和10KV母线处短路点为d1,d2,d3 1、220KV短路计算由图知：220KV母线d1点发生短路时，系统等效电抗X7*=xd2*+x1*x4*=0.3835 d1短路时的短路电流标么值：Id1*=E1*/xd1*+E2*/x7*=1/0.16+1/0.3835=8.86故d1处短路时短路电流的有名值为： Id1=IjId1*=0.2518.86=2.22KA冲击电流： Ich1=ich= KchId=2.55Id冲击电流最大有效值为：Ich= Id=1.51Id工程设计中所取冲击系数为Kch=1.8即220KV测冲击电流和最大有效值为：ich1=2.55Id=2.552.22=5.661KA Ich1=1.51Id=1.512.22=3.352KA短路容量: Sd1=Vj1Id1=2302.22=884.4MVA2、110KV母线发生短路时：由以上等效图计算：X8*=xd1*+x1*x4*=0.2235标么值：Id2*=1/x8*+1/xd2*=7.599有名值为：Id2=I2jId2*=0.5027.599=3.815KA冲击电流：ich2=2.55Id2=2.553.815=9.728KA冲击电流有效值： Ich2=1.51Id=1.513.815=5.76KA短路容量：Sd2=Vj2Id2=1153.815=759.894MVA3、10KV母线发生短路时：由以上等效图计算：X9*=xd1*+x1*x4*=0.2235X10*=x3*x6*=0.033X11*=x9*+x10*+x9*x10*/xd2*=0.2235+0.033+0.22350.033/0.32=0.2795X12*=xd2*+x10*+xd2*x10*/x9*=0.4002标么值：Id3*=1/x11*+1/x12*=6.077有名值：Id3=6.0775.5=33.424KA冲击电流：ich3=2.55Id3=2.5533.424=85.231KA冲击电流有效值：Ich3=1.51Id3=50.47KA短路容量：Sd2=Vj3Id3=10.533.424=607.867MVA常用电压电流电抗基准值表（Sj=100MVA）基准电压（KV）Ub 3.15 6.3 10.5 15.75 37 115 230 345基准电流（KA）Ib 18.3 9.16 5.5 3.66 1.56 0.502 0.251 0.167基准电抗（）Xb 0.0095 0.397 1.10 2.49 13.7 132 530 1190第二章 电气设备的选择计算 第一节 断路器选择计算一、220KV断路器的选择与校验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。二、110KV断路器的选择与校验1按额定电压选择 Vymax1.15VeVgmax=1.1Ve2按额定电流选择 IeIgmax Igmax1.3227 KA3按开断电流来选择 INbrI=7.11 KA4按短路关合电流选择 iNclich18.131 KA根据以上计算，可以初步选择LW14110型断路器，其参数见下表：表2.3 所选110KV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/sLW14-110/2000110200031.5808031.50.0250.055校验热稳定，取后备保护动作时间t为0.15s。tt+tt+t+ t0.025+0.05+0.150.225 sQkI t=（7.11）0.22511.37 KAQn =I t=31.532977 KAs从而知QkQn，满足要求。 6校验动稳定 icj18.131idw80, 满足要求。将上述计算结果列表如下：表2.4 110KV断路器选择与校验结果表 设备项目LW14-110/2000产品数据计算数据电压VymaxVgmax /KV110110电流IeIgmax /A20001323开断电流INbrI/KA31.57.11关合电流iNclich /KA8018.131热稳定QnQk / KAs297711.37动稳定idwicj /KA8018.131从上表可知，选择LW14-110/2000型断路器满足要求。三、10KV侧断路器的选择与校验1. 10KV最大负荷出线正常工作时 Igmax=327.358 A短路时，由前面的短路计算结果可知 Id=35.855 KA由于加装了电抗器，可以选择断路器，根据10KV侧出线的额定电压和最大负荷电流，选定断路器的型号为：SN10-10I，其技术参数见下表：表2.7 所选10KV侧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/sSN10-10I/100010100028.97171290.060.05经过动、热稳定及相关校验知SN10-10I断路器满足要求第二节 隔离开关选择计算一、220KV隔离开关的选择与校验1按额定电压选择 Vymax1.15VeVgmax=1.1Ve2按额定电流选择 IeIgmax Igmax0.661 KA根据以上计算，可以初步选择GW7-220DW型隔离开关，其参数见下表：表2.8所选220KV隔离开关的参数型号额定电压/KV额定电流/A额定动稳定电流峰值/KA额定热稳定电流/KAGW7-220DW22016008031.53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 QkI t=（20.242）0.236696.944 KAsQn =I t=31.532977 KAs从而知QkQn，满足要求。 4校验动稳定 icj56.617idw80, 满足要求。注：由于隔离开关不用来接通和切断短路电流，故无需进行开断电流和短路电流校验。由上述计算表明，选择GW7220DW型隔离开关能满足要求将上述计算结果列表如下：表2.9 220KV隔离开关选择与校验结果表 设备项目GW7220DW产品数据计算数据电压VymaxVgmax /KV220220电流IeIgmax /A1600662热稳定QnQk / KAs297796.944动稳定idwicj /KA8051.617二、110KV隔离开关的选择与校验1按额定电压选择 Vymax1.15VeVgmax=1.1Ve2按额定电流选择 IeIgmax Igmax1.3227 KA根据以上计算，可以初步选择GW5110型隔离开关，其参数见下表：表2.10 所选110KV隔离开关的参数型号额定电压/KV额定电流/A额定动稳定电流峰值/KA额定热稳定电流/KAGW5-110110200010031.53校验热稳定，取后备保护动作时间t为0.15s。tt+tt+t+ t0.025+0.05+0.150.225 s QkI t=（7.11）0.22511.37 KAsQn =I t=31.543969 KAs从而知QkQn，满足要求。 4校验动稳定 icj18.131idw100, 满足要求。将上述计算结果列表如下：表2.11 110KV隔离开关的选择与校验结果表 设备项目GW5110kw产品数据计算数据电压VymaxVgmax /KV110110电流IeIgmax /A20001323热稳定QnQk / KAs396911.37动稳定idwicj /KA10018.131从上表可知，选择GW5110kw型隔离开关满足要求三、10KV侧隔离开关的选择与校验1按额定电压选择 Vymax1.15VeVgmax=1.1Ve2按额定电流选择 IeIgmaxIgmax=327.358 A根据以上计算数据，可以初步选择GN210/3000型隔离开关，其参数见下表： 表2.14 所选10KV隔离开关的参数 型号额定电压/KV额定电流/A额定动稳定电流峰值/KA额定热稳定电流/KAGN2-110103000100503校验热稳定tt+tt+t+ t0.06+0.05+0.150.26 sQKI t=（35.855）0.26334.25 KAQn=I t=50425000 KAs从而知QkQn，满足要求。4校验动稳定 icj91.430idw100, 满足要求。由上述计算结果列表明选择GN210/3000隔离开关能满足要求将上述计算结果列表如下：表2.15 10KV侧隔离开关的选择与校验结果表 设备项目GN210/3000产品数据计算数据电压VymaxVgmax /KV1010电流IeIgmax /A3000327.358热稳定QnQk / KAs25000334.25动稳定idwicj /KA10091.430从上表可知，选择GN210/3000型隔离开关满足要求 第三节 电流互感器选择计算一、 220KV侧电流互感器的选择：1根据电流互感器安装处电网额定电压Uns=220KV，线路Imax=727A 查表，可初步选择型号为LB9-220的电流互感器参数如下表型号额定电流比A准确级次二次负荷10%倍数热稳定动稳定LB9-2204100/50.50.20.52.415倍数倍数42782热稳定校验：只需对本身带有一次回路导体的互感器进行。 （KtIn1）2=(421.2)2=2540.16 故满足要求3内部动稳定校验：电流互感器的内部动稳定能力，常以允许通过的动稳定电流ies或对一次额定电流最大值的倍数Kes表示， IN1Kes=1.278=132.37KA5.661KA(ish)可满足内部动稳定要求。二、 110KV侧电流互感器选择1根据电流互感器安装处电网额定电压Uns=110KV线路Imax=735A查表，选择LB1-110型电流互感器，变比为2400/5，准确级次0.5,额定阻抗ZN2=2.0,1s热稳定倍数52.5，动稳定倍数138.2、热稳定校验，由（KtIn1）2=(52.50.8)2=1764(KA)2s3、动稳定校验由IN1Kes=0.8138=156.13KA9.728KA(ish)满足内部动稳定要求。第四节 电压互感器选择计算一、 220KV侧电压互感器的选择 根据电压互感器的用途，装设地点及母线电压，查表选用JCC-220（GYW1）型干式串级绝缘防污型电容式TV，技术数据如下：型号额定电压KV次级绕组额定容量VA额定容量VA最大容量VA初级绕组次级绕组辅助绕组0.20.513(3P)JCC5-220220/0.1/0.1300500(300)300 3P2000二、 110KV侧电压互感器的选择 根据电压互感器安装处电网额定电压Uns=110KV，用途及安装地点查表选择Jcc6-110(GYW1)型TV，技术数据如下表：型号额定电压KV次级绕组额定容量VA额定容量VA最大容量VA初级绕组次级绕组辅助绕组0.20.513(3P)JCC6-110110/0.1/0.1150300500(500)3003P2000三、 10KV侧电压互感器的选择 根据要求初选型号JSZW3-10型三相五柱浇注绝缘TV，其额定电压10/0.1/KV.由于接有计费电能表，故选用0 .5准确级，与之对应的三相额定容量SN2=150VA（1） 按二次负荷选择 三只互感器的原副和辅助绕组应分别接成星-星-开口三角形。各负荷分配如下表： 电压互感器各相负荷分配（不完全星形部分）仪表名称及型号仪表电压线圈仪表相数UV相 VW相线圈消耗功率cossinPUVQUVPVWQVW有功功率表0.6153.03.0无功功率表0.5110.50.5有功电能表1.50.380.92552.856.942.856.94无功电能表1.50.380.92552.856.942.856.94电压表0.3110.3总计9.213.889.513.88由此可得：SUV=UV=arccos SUW=UW=arccos由于SUV SUW相当，UV，UW可以判定PVPUPW,QVQWQU,即V相绕组负荷最大，只需求出该相负荷进行校验。在计算时，绝缘监察电压表（PV=0.3w，QV=0）得：PV=SUVcos(uv+30)+Svwcos(vw-30)/+ PV =16.65cos(56.5+30)+16.82cos(55.6-30)/+0.3 =11.26(W)QV=SUVsin(uv+30)+SUWsin(vw-30) =16.65sin(56.5+30)+16.82sin(55.6-30) =13.20(W) SV=/3(VA)可见，即使有一台互感器退出，另一台运行中的互感器仍能承担全部负荷，故所选电压互感器满足要求。 第五节 母线的选择计算一 、10KV母线的选择 根据母线安装处工作电压UNS=10KV及使用技术条件，可初步选择矩形铝母线，由于10KV侧Tmax=4500h查经济电流密度曲线得j=0.84Amm2按经济电流密度选择母线截面，母线最大持续工作电流Imax=1732A Sj=查表选用每相2条100mm10mm矩形铝导体，三相垂直布置，IN=2840A，当=40时允许电流为 Ial=KIN=0.149满足长期允许发热条件。二、 110KV母线的选择 按最大持续工作电流选择母线截面，母线回路最大持续工作电流为314.93A由要求Tmax=4200h,查j=1.26A/mm2Sj=可初步选择母线型号为LGJQ-600型钢芯铝绞线，导体最高允许温度选择80度时，长期允许载流量IN=1047A环境温度30度时，温度修正系数为K=0.94Ial=KIN=0.941047=984A735A 故满足长期允许发热条件。三、 220KV母线的选择按母线的安装地点，使用条件及电网电压要求，可初步选管形母线按最大持续工作电流选择母线截面，最大持续工作电流为330.67A 导体截面216mm2的铝锰合金管形导体，其最高允许温度为80时的截流量为565A选择GN210/3000型隔离开关满足要求第三章 防雷设计计算一、220KV侧避雷器的选择和校验 1、型式选择 根据设计规定选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。2、额定电压的选择： 因此选 FCZ-220避雷器，其参数如下表7-2：表7-2 避雷器参数型号额定电压（kv）灭弧电压有效值（kv）工频放电电压有效值（KV）冲击放电电峰值（1.5/20）不大于（KV）冲击残压不大于（KV）不