110kv变电站设计本科毕业设计.doc

本本科毕业设计题目110kv变电站设计学生姓名专业名称电气工程及其自动化指导教师 110kv变电站设计摘要变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器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，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。110KV变电站属于高压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决定性因素。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式来选择。根据主变容量选择适合的变压器，主变压器的台数、容量及形式的选择是很重要，它对发电厂和变电站的技术经济影响大。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。本变电所的初步设计包括了：1.变电站原始资料分析。2.负荷分析。3.变压的选择。4.电气主接线的选择。5.短路电流的计算。6.电气设备的选择与校验。7.继电保护配置的选择。8.防雷保护等内容。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。关键词：110kv变电站；电气设备；主接线；短路电流Design Title: 110kv substation designAbstractSubstation is an important part of the power system , the electrical equipment and distribution network at a certain wiring posed , he obtained power from the power system , through its transformation , distribution, transportation and protection functions , which directly affects the entire power system security and economic operation of the electrical energy is then safe, reliable, economical transportation to the place of each electrical equipment.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。110KV high-voltage substation belonging to the network , the main electrical wiring is a major part of the power plant substation , the main electrical wiring direct relationship with the choice of the whole plant electrical equipment , electrical substation is the decisive factor in the size of the part of the investment .厦礴恳蹒骈時盡继價骚。First , according to the main wiring economic , reliable, flexible operation requirements select each voltage level wiring to choose. According to choose the right main transformer capacity transformers, main transformer station number , size and form of choice is very important, big economic impact on power plants and substations technology.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。Preliminary design of the substation including : 1.substation raw data analysis.2.load analysis to select.3.transformer selection.4. main electrical wiring choices .5. calculation of short-circuit current.6. Electrical Equipment and parity .7.relay configuration choices .8. lightning protection and so on.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。With high technology power technology , the rapid development of complex power system in all areas from power generation to power by using new technologies are constantly changing. Substation as a power system is also a key aspect in the field of new technologies has been fully developed.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。Key words：110kv substation; electrical equipment; main wiring; short-circuit current預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。目 录1.原始资料分析61.1原始资料61.2电压等级61.3 待建变电站负荷数据(表1.1)：6渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.4 地形 地质71.5水文 气象71.6环境71.7原始资料分析72.负荷分析82.1 负荷分析的目的82.2 待建变电站负荷计算82.2.1 10kV 侧83.变压器的选择93.1台数和容量的选择93.2主变压器的容量的选择93.3 主变压器型式的选择103.3.1相数的选择：103.3.2绕组的确定：103.3.3绕组接线方式的选择：10铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3.3.4普通型和自耦型的选择10擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.3.5 中性点的接地方式11贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。4.电气主接线选择114.1电气主接线114.2电气主接线的设计原则124.3 主接线设计的基本要求124.4主接线方案的比较和确定144.4.1 110kV侧主接线设计14坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。4.4.2 10kV侧主接线设计16蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。5.短路电流的计算175.1原始资料175.2 短路计算18買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。5.2.1 短路计算过程18綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。5.2.2 各短路点电流短路电流计算19驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。5.2.3 短路电流计算结果表22猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。6.电气设备的选择236.1电气设备选择的一般原则为：23锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。6.2电气设备选择的一般条件236.2.1 技术条件246.2.2 环境条件256.3设备的选择256.3.1 断路器的选择256.3.2隔离开关的选择296.3.3导线的选择326.3.4 互感器的选择346.3.5避雷器的选择356.3.6 高压配电装置的选择36構氽頑黉碩饨荠龈话骛。7继电保护的配置377.1继电保护基本知识377.2 110kv侧进出线及母线的继电保护37輒峄陽檉簖疖網儂號泶。7.3 10kV侧出线的继电保护39尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。7.4 变压器的继电保护408 防雷与接地方案的设计408.1 防雷保护408.1.1 直击雷保护408.1.2 侵入波保护408.2接地装置的设计41总结41参考文献 42谢辞431.原始资料分析1.1原始资料待建变电站是某地区农网改造的重要部分，预计使用2台变压器，预留一台变压器的发展空间。1.2电压等级变电站的电压等级分别为110kV、10kV。110kV ：2回（备用两回）10kV ：13回(备用两回)1.3 待建变电站负荷数据(表1-1)：表1.1 待建成变电站各电压等级负荷数据：电压等级 用电单位 最大负荷(MW) 用电类别 回路数供 电方式 输送距离(km)10kV 造纸厂 0.7 3 1 电缆 4识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。仪表厂 0.5 3 1 电缆 5化工厂 0.6 2 2 电缆 4电机厂 0.4 2 1 电缆 3制药厂 0.8 3 1 架空 14配电变压器A 0.7 1 1 架空 15配电变压器B 0.9 3 1 架空 16 其它 0.5 3 2 电缆 4备用 2注：(1). 10kV负荷功率因数取cos=0.85(2).负荷同时率：10kV kt=0.85(3).年最大负荷利用小时数为Tmax=3500小时/年(4).网损率为 A%=8%(5).站用负荷为 50kW cos=0.87(6). 10kV侧预计新增远期负荷6MV1.4 地形 地质站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。1.5水文 气象年最低气温为-15度，最高气温为37度，月最高平均气温为25度，年平均气温为15度，降水量为2000毫米，炎热潮湿。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。1.6环境 站区附近无污染源1.7原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有110千伏， 10千伏两个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的，所以一定要考虑到农村的实际情况。农忙期和农闲期需电量差距较大，而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的情况，待建变电站的设计尽可能的超前。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入一台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的70%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。2.负荷分析2.1 负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。2.2 待建变电站负荷计算2.2.1 10kV 侧（1）近期负荷：P近10=0.7+0.5+0.6+0.4+0.8+0.7+0.9+0.5 =5.1MW (2.8)（2）远期负荷：P远10=6MW (2.9)阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 =5.1+6=11.1MW (2.10)氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。P10 k(1+k)=11.1*0.85*(1+0.08)=10.19MW (2.11)釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 Q10PtgPtg(cos10.85)=6.315 MVar (2.12)怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。（3）视在功率： Sg10p/ cos =10.19/ 0.85 =11.99 MVA (2.13)谚辞調担鈧谄动禪泻類。 IN10 =S/(UN3)=11.99/(103)= 0.692kA (2.14) 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。（4）站用电容量 ：Sg所0.057MVA (2.15) 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。（5）待建变电站供电总容量： S=Sg10+Sg所=11.99+0.05712.047(MVA) (2.16)鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。 P=P10+P所=10.19+0.0510.24(MW) (2.17)纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.变压器的选择3.1台数和容量的选择（1）主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综合考虑确定。（2）主变压器容量一般按变电所、建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。（3）在有一、二级负荷的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。如变电所可由中、低压侧电力网取得一定容量的备用电源时，可装设一台主变压器。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。（4）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70%的全部负荷，所以每台变压器的额定容量按取值。并应保证用户的一、二级负荷。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。3.2主变压器的容量的选择主变压器的总容量应满足：SnKSM /S=0.8512.047/0.92=11.13MVA (SM为待建变电站总容量，即S，如（2.16）。K为同时率，根据资料取0.85,网损8%)挤貼綬电麥结鈺贖哓类。满载运行且留裕10%后的容量：S = Sn/2 （1+10%）=11.13/21.1=6.13MVA变电所有两台主变压器，考虑到任意一台主变停运或检修时，另一主变都要满足的容量: Sn11.1370% =7.79 MVA赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。所以选每台主变容量：Sn=7.79MVA为了满足系统要求，以及通过查表，确定每台主变的装机容量为：10MVA总装机容量为210MVA=20MVA塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。若考虑周围环境温度的影响，检验结果：p=(max+min)/2=（37-15）/2=11 K=（15-11）/100+1=1.04根据Sn0.6KSM / K=0.60.8512.047/1.04=5.90MVA 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。即Sn=10MVA5.90 MVA 满足要求。3.3 主变压器型式的选择3.3.1相数的选择：变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。3.3.2绕组的确定：该变电所只有两个电压等级（110KV和10KV），且自耦变压器一般用在220KV以上的变电所中，所以这里选择双绕组变压器。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。3.3.3绕组接线方式的选择：变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致，否则不能并联运行。我国110KV及以上变压器绕组都选用Y连接，35KV及以下电压，绕组都选择连接方式，所以该变电站的两台主变，高压侧（110KV）采用Y连接，低压侧(10KV)采用连接方式。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。3.3.4普通型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器，其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗，所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。由于自耦变压器的结构简单、经济，在110kV级以上中性点直接接地系统中，应用非常广泛，自耦变压器代替普通变压器已经成为发展趋势。因此，综合考虑选用自耦变压器。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。3.3.5 中性点的接地方式电网的中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定：凡是110kV-500kV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地(大电流接地系统)；主变压器6-63kV采用中性点不接地(小电流接地系统)。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时，未故障相对地电压不升高，因此，电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压，使电网的造价在绝缘方面的投资越低，当电压越高，其经济效益越明显，因此我国规定电压大于或等于110kV的系统采用中性点直接接地。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。所以主变压器的110kV侧中性点采用直接接地方式，10kV侧中性点采用不接地方式。根据110KV变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选择型号为SF9-25000/110的主变，技术参数如下：辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 表2.1 主变压器的技术参数型号高压 /kv 低压/kv空载电流/%空载损耗/kW负载电流/A阻抗电压/%连接组别SF9-25000/11011022.5%1050.225.2110.7105Yn,d114.电气主接线选择4.1电气主接线 电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。4.2电气主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。（3）考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。（4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此对主接线的可靠性、灵活性的要求也比较高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电器主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。4.3 主接线设计的基本要求1.可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的运行工作，以保证对用户不间断供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，优先采用。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次设备部分在运行中可靠性的综合。同时，可靠性不是绝对的而是相对的。可能一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能就不是可靠的。评价主接线方式可靠的标志是：陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。（1）线路、母线（包括母线侧隔离刀闸）等故障或检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证对一类、二类负荷的供电。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（3）变电所全部停电的可能性。（4）大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，灵活性主要包括以下几个方面：（1）操作的方便性：电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。（2）调度的方便性：电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。（3）扩建的方便性：对将来要扩建的发电厂，其接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来能顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。3.经济性主接线的经济性和可靠性之间经常存在矛盾，所以应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑：呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；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站，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。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。（3）电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。4.4主接线方案的比较和确定根据电力工程电气设计手册(电气一次部分)的相关要求，110kV配电装置出线回路数4回时，可采用单母线分段的接线、双母线接线、单母线分段带旁路接线，10kV配电装置出线回路数10回及以上时，可采用单母线分段的接线和双母线接线，在采用单母线分段或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路兼作旁路断路器的接线。当110kV线路6回及以上，356kV线路8回及以上时，可以装设专用的旁路断路器。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。4.4.1 110kV侧主接线设计（1）初选方案因本所初期设计2回进线2回出线，最终2回进线4回出线，故110kV变电站电气主接线可采用单母线分段接线或单母线分段带旁路接线。下面以这两个方案进行分析比较，确定其主接线的具体形式。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。单母线分段接线如图4.1所示：图4.1 单母线分段接线单母线分段带旁路接线图如图4.2所示：图4.2 单母线分段带旁路接线（2）方案比较单母线分段接线： 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使重要用户停电。两段母线同时发生故障的机率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关。任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。单母线分段带旁路接线： 通过倒闸操作，可检修与旁路母线相连的任一回路的出线断路器而不停电，因固定式断路器检修时间较长，不重要负荷停电时间长。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。任一出线断路器故障时，通过倒闸操作，可在较短时间内恢复对该线路的供电。进线断路器故障时，不重要负荷停电时间较长。检修母线时，非检修段可以照常供电，并可对双回路线路通过其一回给、类负荷供电，还可通过倒闸操作经旁路母线对检修段出线负荷最重要的一个用户继续供电。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。几乎无线路全部停运的可能，若出线全部停运的情况，因固定式断路器的检修时间长，则全部停运时间长。正常运行时，QFd作为分段断路器工作，一段母线故障，QFd跳开，不会影响正常段母线供电。检修出线断路器，可以通过倒闸操作而不是切除线路。运行方式改变时，倒闸操作繁琐，不够灵活。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。设备少，投资少，土建工作和费用较少，可以两个方向均衡扩建。（3） 方案确定从技术性角度而言，两种方案均能满足110kV级供电可靠性和灵活性的要求，且具有扩建方便的优点，但由于断路器经过长期运行和切断次数都需要检修，为了使检修时不至于中断回路供电，故采用分段断路器兼作旁路断路器的接线方式。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。综合比较，本次设计在110kV母线上采用单母线分段带旁路母线接线的形式。4.4.2 10kV侧主接线设计（1）初选方案 10kV侧出线回路数初期为13回，最终15回，根据规程要求和本所实际情况，10kV电气主接线可以采用单母线分段接线或双母线接线。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。（2）方案比较双母线接线特点： 检修任一组母线，不会中断对用户的连续供电（利用母联倒换操作）。 一组母线故障后，该母线上的所有进出线都要停电，但能迅速恢复供电。 检修任一回路中的母线侧QS，仅该回路停电，其余线路照常工作。 任一回路中的QF，如拒动或因故不能操作时，可用母联代替操作。 在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作 QS不仅用来隔离电压，而且还用来倒换操作 扩建方便。 （3）方案确定：10kV侧采用单母线分段接线，供电距离短，且对重要负荷采用双回路供电。接线简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，为以后的发展和扩建奠定了基础。故采用单母线分段接线的接线方式緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。基于上述理由，再考虑到该变电站在电力系统中的地位、建设规模、负荷性质等情况，在保证供电可靠性的前提下,运行灵活性、操作检修方便，节约投资，确定：110kV接线采用单母线分段带旁路母线的接线，10kV接线采用单母线分段接线。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。5.短路电流的计算5.1原始资料系统供电到110kv母线上，10kV侧无电源，系统阻抗归算到110kV侧母线上UB=Uav（平均额定电压）, SB（基准容量）=100MVA.疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。取基准容量为：SB=100MVA，基准电压为UB=Uav，又依公式： ；，计算基准值如下表所示5.1：镞锊过润启婭澗骆讕瀘。表5.1 变电站网络等值电路参数基准值取值电气量关系式基 准 值S(MVA)100U(kV)U=U11510.5I(kA)0.5025.50X()132.251.105.2 短路计算5.2.1 短路计算过程说明：在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，在选择和校验电器设备时，需要用到短路电流。其中一定要注意以下几点：榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。（1）接线方式：计算短路电流时，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。（2）短路种类：一般按三相短路计算，在三绕组变压器回路中单相或两相接地短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况进行校验。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。（3）短路计算点的选择：短路计算点是指在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。在该系统中分别选择了110kV高压侧母线d1、d2、d4、, 10kV低压侧母线d3，系统等值网络图如图5.1。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。 图5.1系统等值网络图将三角形化为Y形可得其系统等值网络图如下：图5.2 系统网络接线等效图5.2.2 各短路点电流短路电流计算d1点短路时，Up=115kV,等值网络如图5.3。 图5.3 d1点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值：次暂态短路电流标么值：=20.83次暂态0s和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：=冲击电流为：kim冲击系数，取1.9。 短路全电流最大有效值为：=1.51 短路容量为：S= （2）d2点短路时，UP=10.5kV，等值网络如图5.4。 图5.4 d2点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值：次暂态短路电流标么值的计算：=1.67次暂态0s和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：= =9.18kA冲击电流为：短路全电流最大有效值为：=短路容量为：=（3）d3点短路时，UP=110kV，等值网络如图5.5。 图5.5 d3点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值：次暂态短路电流标么值：= 次暂态0s和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：= 冲击电流为： 短路全电流最大有效值为： =短路容量为： = （4）d4点短路时，UP=115kV，等值网络如图5.6。 图5.6 点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值：次暂态短路电流标么值：= 次暂态0s和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：= 冲击电流为：短路全电流最大有效值为：=短路容量为：=5.2.3 短路电流计算结果表表5.2 短路电流计算结果短路点编号基值电压UB (kV)基值电流iB (kA)短路电流标幺值 (kA)短路电流有名值 (kA)短路电流冲击值i(kA)电流最大有效值I(kA)1155.49855.9610.4628.1015.7910.50.5021.679.1823.3613.861155.49812.056.0515.409.131155.4984.1122.6057.5334.31从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。6.电气设备的选择6.1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。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。6.2电气设备选择的一般条件导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。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。鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。6.2.1 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。所选用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 短路稳定条件校验的一般原则:(1).电器在选定后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。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。(2).用熔断器保护的电器可不验算热稳定。(3).短路的热稳定条件It*tQdt2式中 Qdt在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应(kA s)It t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)校验短路热稳定所用的计算时间tjs按下式计算：tjs=tb+td式中 tb继电保护装置后备保护动作时间(s)td断路器全分闸时间(s)(4).短路动稳定条件ichidfIchIdf式中 ich短路冲击电流峰值(kA) idf短路全电流有效值(kA) Ich电器允许的极限通过电流峰值(kA) Idf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。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。6.2.2 环境条件环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40C时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40C时，每增加1C建议额定电流减少1.8% ；当低于+40C时，每降低1C，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%。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。6.3设备的选择6.3.1 断路器的选择1 高压断路器基础知识 高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。其最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流。高压断路器全型号的表示和含义如下：鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。图6.12.高压断路器按下列条件进行选择和校验(1).选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，因此6220kV要选用SF6断路器。惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。(2).根据安装地点选择户外式或户内式。(3).断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。(4).断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。(5).校该断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。(6).热稳定校验应满足的条件是：短路的热效应小于断路器在tk时间内的允许热效应。(7).动稳定校验应满足的条件是：短路冲击电流应小于断路器的动稳定电流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。(8).按短路关合电流选择，应满足条件是：断路器额定关合电流不少于短路冲击电流ish一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。3.110kV侧断路器的选择:(1).该回路为110kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。(2).断路器安装在户外，故选户外式断路器。(3).回路额定电压Ue110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流ImaX=1.05=0.547(kA) 齡践砚语蜗铸转絹攤濼。(4).为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6断路器。如下表：型号额定电压kV额定电流A最高工作电kV额定开断电流kA动稳定电流kA热稳定电流kA额定峰值耐受电流kA固有分闸时间S合闸时间SOFPT-110110160012631.58031.5800.030.12表6.1 SF6技术参数 (5).进行校验计算开断电流能力校验因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短。，故选I=4.166kA进行校验绅薮疮颧訝标販繯轅赛。所选断路器的额定开断电流I。=31.5kAI=4.166kA，则断流能力满足要求。短路关合电流的校验在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时及产生巨大的短路电流，更容易发生触头破坏和遭受电动力的损坏。而且不可避免接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为80kA，流过断路器的冲击电流为10.624kA，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。热稳定校验设后备保护动作时间1.9s，所选断路器的固有分闸时间0.07，选择熄弧时间t=0.03S。则短路持续时间t=1.9+0.07+0.03=2s。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计则