110千伏变电站一次侧设计毕业论文.docx

河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘 要为满足经济发展的需要，根据有关部门的决定修建1所110kV郊区变电站。本工程初步设计内容为变电站电气一次部分设计，新建的变电站从一条110kV架空线路受电，其负荷仅有10kV一个电压等级。本设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势，并通过对负荷资料的分析，安全、经济及可靠性方面考虑，确定了110kV、10kV以及站用电的主接线；然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号；再确定无功补偿；最后，根据最大持续工作电流及短路电流计算的计算结果，对母线、高压断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器进行了选型，确定防雷保护，从而完成了110kV电气一次部分的设计。其中涉及概念、计算、电路图等要素。论文采用列举、对比等分析方法。综合各方面情况对110kv变电站的合理化运行进行了反复验证和总结，确保理论的正确性。关键词：变电站； 主接线； 主变压器； 短路电流计算； 设备选型 AbstractFor satisfying the demand that economy development, the authorities concerned decide to construct a suburban transformer substation of 110kV. This engineering first step design content is the transformer substation of electric Design. This new transformer substation obtain power from a circuit (110kV) .There is only one low voltage degree in the substation 10kV. Firstly，according to the parameter of system, circuit and all loads provided in the task-book. Loads developing, consider loads case and the safety，economic and reliability of the programme, confirm the construction of circuit. Secondly，confirm the main transformers quantity，capacity and types by the area covered and calculating loads ，so do the transformer inside. Then confirm the reactive power compensation. Finally，select the appropriate model of bus，high-voltage circuit breakers, isolating switches, voltage transformer, current transformer according the maximum sustained current and the short-circuit current calculation，confirm the Lightning Protection，and finish a part of 110kV electric at last.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。Key words：substation ，main connection， main transformer，short-circuit current calculation， equipment selection聞創沟燴鐺險爱氇谴净。目录1 绪论1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2 变电站总体分析2酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2.1建设性质及规模2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2.2所址地理位置及地理、气象条件2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2.3 系统情况2厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.4 负荷情况2茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3 电气主接线设计3鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。3.1 110kV侧电气主接线4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。3.2 10kV侧电气主接线5預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。3.3 站用电接线6渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3.4 远期扩建7铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。4 负荷计算及主变的选择8擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。4.1 负荷分类及定义8贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。4.2 负荷组成8坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。4.3 负荷计算8蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。4.4 主变台数、容量和型式的确定9買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。5 无功补偿及电压调整11綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。5.1 无功补偿11驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。5.2 电压调整11猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。6 短路电流的计算12锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。6.1 短路电流的危害12構氽頑黉碩饨荠龈话骛。6.2 短路电流实用计算的基本假设条件12輒峄陽檉簖疖網儂號泶。6.3 短路电流的发生12尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。6.4 计算短路电流的必要性13识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。6.5 计算短路电流13凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。7 主要电气设备选择15恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。7.1 各级电压母线的选择16鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。7.2 高压断路器的选择17硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。7.2.1 110kV断路器的选择18阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。7.2.2 主变10kV侧断路器19氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。7.2.3 10kV出线断路器的选择19釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。7.3 隔离开关的选择20怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。7.3.1 110kV隔离开关的选择20谚辞調担鈧谄动禪泻類。7.3.2 主变10kV侧隔离开关21嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。7.3.3 10kV出线断路器两侧隔离开关及10KV母线PT隔离开关的选择21熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。7.4 电流互感器的选择和配置21鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。7.4.1 参数选择22纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。7.4.2 型式选择22颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。7.4.3 CT的配置23濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。7.5 电压互感器的选择和配置23銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。7.5.1 参数选择24挤貼綬电麥结鈺贖哓类。7.5.2 型式选择24赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。7.5.3 PT的配置26塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。7.6 绝缘子和穿墙套管的选择27裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。8 防雷保护设计28仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。8.1 雷电直击的防护28绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。8.2 雷电过电压的防护29骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。8.3 雷电侵入波过电压的防护29瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。8.4 避雷器的选型29鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。致谢31栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。参考文献32辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。附录133峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。附录234詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。451 绪论本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对新建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV、10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号；最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、电压互感器、电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的初步设计。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在该市郊新建一所中型110kV变电站。本设计属中间变电站该变电所建成后，它的主要任务是把110kV变成10kV电压供周边城乡使用。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。变电站主要设备的组成主要有主变压器、电气主接线、控制装置、避雷装置以及无功补偿设备。主变压器是变换电压的主要设备。在110kV变电站中它主要用于降压，此变电站中我们采用了双绕组变压器，在功率和电压等级上完全满足了我们的设计需要。电气主接线由于直接影响着电力系统的可靠性，至关重要，因此对它的选择应加以足够的重视。考虑到系统的可靠性、灵活性、经济性等因素，所以在本变电站中我们采用了单母分段的接线形式。控制装置是变电站的中枢神经，控制着整个电气元件。值班员可通过集中监视系统了解系统的运行状态。避雷装置是电力系统稳定运行的一个重要部分。它的故障能够导致整个电力系统的瓦解。给国民经济带来重大损失。在电力系统中为了减少电能在线路中的损耗，我们采用了无功补偿装置来调整系统中的无功功率。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。2 变电站总体分析2.1建设性质及规模待设计变电所为一郊区变电所。电压等级：110/10kV进出线回路数：110kV为一回，10kV八回。2.2所址地理位置及地理、气象条件本变电所所址位于某中型城市边缘，所址地势平坦，进出线方便；空气污染轻微；土质为黄沙土壤，土壤电阻率500*M ；所区平均海拔200米，年最高温度+40。C，最低温度-15。C，年平均气温14。C，最热月平均温度+30。C，土壤温度15。C。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。2.3 系统情况系统通过一条110kV架空线路向变电站供电，距离15公里，系统最大运行方式下折算至变电站高压侧母线的阻抗标幺值为1.5，SB=100MVA。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。2.4 负荷情况负荷如下表：表2.1电压负荷名称最大负荷kWCOS供电方式10kV镇区100009架空机械厂500009架空纺织厂1500009架空纺织厂2500009架空农药厂100009架空面粉厂100009架空耐火材料厂100009架空铝厂 800 0.9 架空3 电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。（1）运行的可靠断路器检修时是否影响供电；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。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。（2）具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。（3）操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。（4）经济上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小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。（5）应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。电气主接线的具体设计步骤如下 （1）分析原始资料 a.本工程情况、变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。 b.电力系统情况、电力系统近期及远景发展规划（510年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。c.负荷情况、负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。 d.环境条件、当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素,对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。e.设备制造情况、为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。（2）拟定主接线方案 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现 多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。（3）短路电流计算 对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。 （4）主要电器选择包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。 （5）绘制电气主接线图 将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。3.1 110kV侧电气主接线根据设计资料，系统通过一条110kV架空线路向变电站供电，该变电站向郊区供电，且用电负荷都不大，考虑到主接线的经济性，110kV侧可采用线变组接线，如下图所示：铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。 图3.1 线路变压器单元接线3.2 10kV侧电气主接线方案1单母线接线 图3.2 单母线接线单母线接线具有简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便，且有利于扩建等优点。但可靠性和灵活性较差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有电力装置，在整个检修期间的均需停止工作。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。一般只使用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：a.610kV配电装置的出线回路数不超过5回；b.3563kV配电装置的出线回路数不超过3回；c.110220kV配电装置的出线回路数不超过2回。方案2单母线分段接线图3.3单母线分段接线其适用范围为： 610kV配电装置的出线回路数为6回及以上时； 3563kV配电装置的出线回路数为48回时； 110220kV配电装置的出线回路数为34回时。方案3双母线接线图3.4双母线接线当出线回路数或母线上电源较多、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：趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。a.610kV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时；b.3563kV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；c.110220kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110220kV配电装置在系统中居于重要地位，出线回路数为4回及以上时。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。三种方案相比较，考虑到本期只上一台主变，适合采用运行操作方便的方案1。故根据规程，10kV侧可采用方案1单母线接线。电气主接线图见附录1。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。3.3 站用电接线变电站的设计需要考虑站用变的接线。站用变主要承担以下四部分负荷：照明，检修，设备（例如：端子箱的加热，排出SF6废气等等），生活用电。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。对于大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站远期具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。由S站1=（2+4+3+4+5+20+10）/（1-10%）53.3（kVA） S站1=（2+4+3+4+5+3+6+10）/（1-10%）41.1（kVA）或，根据所用负荷为变电站总负荷的0.1%0.5%，这里取总负荷的0.3%计算： S站=（1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800）*0.3%疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。 =59.4（kVA）再根据现有变压器型号，选“SC9-80/10”较为合适。(S是三相的意思，C是干式浇注绝缘的意思，该变压器额定容量80kVA，高压绕组额定电压为10kV)镞锊过润启婭澗骆讕瀘。一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式，选用一台额定容量为80kVA的站用变压器。接于10kV母线上。榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。3.4 远期扩建该变电站为郊区变电站，目前，系统通过一条110kV架空线路向变电站供电，且用电负荷较小，根据当前国家形势与政策，考虑其远期扩建的可能性如下：邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。（1）进线增加为两回，则110kV侧可采用桥形接线；（2）若远期计划进线超过两回，可在本期主接线的110kV进线与主变压器之间预留110kV母线及一组开关的位置，远期110kV侧采用单母分段接线,10kV侧均可采用单母分段接线。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。扩建图见附录2。4 负荷计算及主变的选择为了最终确定网络结构和主接线的形式，并进一步确定主接线的用电设备，首先应进行负荷计算。这主要是依据：相同性质的电能用户具有相似的用电规律，由于经济发展，人们生活水平提高所带来的用电需求量的增加。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等。在供配电系统中，以30min的最大计算负荷作为选择电气设备的依据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用，即可在正常情况下长期运行。一般将这个最大计算负荷简称为计算负荷Sc。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。4.1 负荷分类及定义1.一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。2.二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。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。鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。3.三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。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。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。4.2 负荷组成根据任务书可知新建110kV变电站的建设将外电与市区变电所更好的连接起来，从而形成统一的供电网络。更好的解决市区等重要的负荷的供电问题，同时也促进了供电网络的形成和供电的可靠性。为了考虑该地区经济的发展此变电站设计的最大容量为MW。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。4.3 负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷：10kV侧负荷和110kV侧负荷。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。由公式 （4-1）式中 某电压等级的计算负荷同时系数（10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）%该电压等级电网的线损率，一般取5%P、cos各用户的负荷和功率因数根据10kV侧负荷的计算视在功率，可对主变压器进行选择。而实际工程中这一过程并不需要繁琐的计算，只需按如下式子（1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800）*1.5=29700（kVA） (4-2)鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。（已将线损等考虑在内）或 （1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800）/0.6=33000（kVA） (4-3)惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。然后，根据实际中的变压器，选择合适的变压器型号。4.4 主变台数、容量和型式的确定（1）主变台数的确定：对于枢纽变电站在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器，以提高供电可靠性。考虑到本次设计的变电站为用电负荷不大的郊区变电站，且目前进线为一回，故，本期可只上一台主变。（2）主变压器容量的确定：主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的7080%。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。根据10kV侧负荷的计算视在功率及实际中变压器的各种型号，本期选择一台容量为31.5MVA的主变压器就可满足负荷需求。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。（3）主变压器型式的确定：容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器（因单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量；特殊情况例外）。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。变压器三相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。 我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线（因全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3次谐波无通路，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响）。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动。通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压；而变电所一般采用有载调压。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。根据以上原则，选择的主变压器型号及参数如下表所示：表4.1 主变压器选择结果型号额定容量（kVA）额定电压（kV）空载损耗（kW）负载损耗（kW）阻抗电压（%）高压低压SFZ7-31500/1103150011010.542.2148 10.55 无功补偿及电压调整5.1 无功补偿因本站有不少无功负荷，为了防止无功倒送，也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。本设计中，各用电负荷的功率因数均已达到0.9，故，只需对主变压器进行补偿即可。“在缺乏资料时，对于35110kV变电所，可按主变压器额定容量的10%30%作为所需补偿的最大容性无功量。地区无功缺额较少或距离电源点较近的变电所，取较低值；地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较高值”。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。根据设计规范自然功率未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。Qcc=31500*15%=4725（kvar）并联电容补偿成套装置（简称并联补偿成套装置）适用于工频电力系统，以提高功率因数、降低线损、调整电压、稳定系统，从而提高供电质量，充分发挥供发电设备潜力。该装置主要连接在610kV母线上，与负荷并联使用。本设计中，既然只需对主变压器进行补偿，那么，可选择两套并联补偿成套装置TBB310-2400/400装设在10kV母线上进行补偿中压集中补偿。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。5.2 电压调整当系统的无功功率供应比较充裕时，各变电所的调压问题可以通过选择变压器的分接头来解决。当最大负荷和最小负荷两种情况下的电压变化幅度不很大又不要求逆调压时，适当调整普通变压器的分接头一般就可满足要求；当电压变化幅度比较大或要求逆调压时，宜采用带负荷调压的变压器。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。在系统无功不足的条件下，不宜采用调整变压器分接头的方法来提高电压。因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高后，该地区所需的无功功率也增大了，这就可能扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电压水平更加下降。从全局来看，这样做的效果是不好的。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。在需要附加设备的调压措施中，对无功功率不足的系统，首要问题是增加无功功率电源，因此以采用并联电容器、调相机或静止补偿器为宜。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。6 短路电流的计算6.1 短路电流的危害在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安。短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。6.2 短路电流实用计算的基本假设条件（1）系统在正常工作时三相是对称的；（2）电力系统中各元件的磁路不饱和，即各元件的电抗值与电流大小无关；（3）电力系统各元件电阻，一般在高压电路中都略去不计，但在计算短路电流的衰减时间常数应计及元件电阻。此外，在计算低压网络的短路电流时，应计及元件电阻，但可以不计算复阻抗，而是用阻抗的绝对值进行计算；骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。（4）输电线路的电容忽略不计；（5）变压器的励磁电流忽略不计，相当于励磁阻抗回路开路，这样可以简化变压器的等值电路。6.3 短路电流的发生短路电流发生的原因主要有：雷击或高电位侵入；绝缘老化或外界机械损伤；误操作（最常见的误操作是带负载拉隔离开关和未拆检修接地线就合闸引起的短路）；动、植物造成的短路。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。从短路发生的类型来看，单相短路或接地的发生率最高；从短路发生的部位来看，线路（尤其是架空线路）上发生的短路或接地比例最大。我国的中压系统采用中性点不接地系统，主要就是为了避免单相接地造成的停电。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。6.4 计算短路电流的必要性短路电流产生力效应和热效应足以使设备受到破坏；短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常工作电压，会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故；短路点处可能产生电弧；不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害；不对称短路使磁场不平衡，会造成空间电磁污染。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。所以，计算短路电流就是为了：校验系统设备能否承受可能发生的最严重短路；作为设置短路保护的依据；可通过短路电流大小判断系统电气联系的紧密程度，作为评价各种接线方案的依据之一。逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。6.5 计算短路电流计算短路电流可采用有名值法和标幺值法。工程上计算短路电流常用标幺值法，这是由于工程上常会遇到各种电气参量，这些参量在量值上可能差异很大，因此对其进行对比分析就比较困难，计算上也甚为不便。标幺制就是工程方法中对“量”进行处理的一个典型体系，总体上讲，它有以下一些优点：易于从量值上比较各种元件的特性参数；便于从量值的角度判断电气设备和系统参数的好坏；在有多个电压等级的电网中，能极大地方便短路电流计算。幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。在线路阻抗中，架空线路的电抗成分远大于电阻成分，可近似认为其阻抗为纯电抗；电缆线路中，电阻和电抗成分大致相当。誦终决懷区馱倆侧澩赜。另外，在中、高压系统中，因短路阻抗以电抗为主，故可认为变压器短路阻抗就是短路电抗；但，对于低压系统，或电缆线路的中压系统，当电阻不能忽略时，就要分别计算短路阻抗中的短路电阻Rk.T*和短路电抗X k.T*。医涤侣綃噲睞齒办銩凛。三相短路电流的大小取决于电压大小和短路回路阻抗大小，而短路回路的阻抗是由各种系统元件阻抗构成的，这些元件包括变压器、线路、串联电抗器等。舻当为遙头韪鳍哕晕糞。由设计出来的主接线抽象得到的简单电路如下：xdwedsadadadaK110/10kV15km电源 图6.1 变电站主接线短路示意图本设计中的短路电流计算并未遵循常规。已知“系统最大运行方式下折算至变电站高压侧母线的阻抗标幺值为1.5，SB=100MVA”，鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。主变阻抗的标幺值 X*T=UK（%）/100*SB/SN （6-1）筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。=（10.5/100）*（100/31.5）0.33则，短路回路的等值阻抗 X*=1.5+0.33=1.83取E*=1，则k点处的短路电流标幺值 I*k=1/ X*=1/1.830.546则，k点处的短路电流为Ik.= I*k*( SB/ UB) （6-2）韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊。=0.546*(100/10)=5.46(kA)流过电压等级的短路电流为 Ik.= Ik./ k=0.496 (kA)，其中k=110/107 主要电气设备选择由于电气设备和载流导体的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，电气设备和载流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。涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟。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。钿蘇饌華檻杩鐵样说泻。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。戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。（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。購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳。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。电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气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。在进行电气设备选择时必须符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。电气设备的选择应遵循以下两个原则：.按正常工作状态选择；.按短路状态校验。嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪。按正常工作状态选择的具体条件：（1）额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般220KV及以下的电气设备的最高允许工作电压为1.15Ue。所以一般可以按照电气设备的额定电压Ue不低于装设地点的电网的额定电压Uew: UeUew虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸。（2）额定电流：所选电气设备的额定电流Ie不得低于装设回路最大持续工作电流Imax: IeImax。计算回路的Imax应该考虑回路中各种运行方式下的在持续工作电流：变压器回路考虑在电压降低5时出力保持不变，所以Imax1.05 Iet;母联断路器回路一般可取变压器回路总的Imax；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的Imax。與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢。按短路状态校验的具体条件：（1）热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过允许值：QyQd（2）动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏：ichidw結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴。7.1 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。110kV母线一般采用软导体型式。软导体有铝绞线、钢芯铝绞线、耐热铝合金绞线、扩径导线、铝镁硅合金导线、铜绞线等种类，主要用于架空电力线路输送电能及架空避雷线。其中扩径导线一般用于330kV及以上超高压架空输电线路上；铝镁硅合金导线适用于山区和丘陵地带，用于重冰区或大跨越输电线路等。铝绞线及钢芯铝绞线均适用于架空电力线路作为输送电能之用。但铝绞线由于机械强度低，耐腐蚀性能差，故使用范围受到一定限制；钢芯铝绞线强度和载流能力在一定范围内均能满足要求，且施工安装方便，目前在各级电压配电装置及输电线路上得到广泛应用。而110kV母线的工作电流：餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃。I=1.05*31500/1103=173.6038（A）故，选用LGJ-50型钢芯铝绞线。10kV母线一般采用硬导体型式。导体通常由铜、铝、铝合金及钢材料制成。铜导体一般在下列情况下才使用：（1）位于化工厂（其排出大量腐蚀性气体对铝质材料有影响者）附近的屋外配电装置；（2）发电机出线端子处位置特别狭窄以及铝排截面太大穿过套管有困难时； （3）持续工作电流在4000A以上的矩形导体，由于安装有要求且采用其他型式的导体有困难时。载流导体一般使用铝或铝合金材料。我国目前常采用的硬导体型式有矩形、槽形和管形等。单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点，一般适用于工作电流I2000A的回路中。而多片矩形导体集肤效应系数比单片导体的大，所以附加损耗增大，且在工程实用中，多片矩形导体适用于工作电流I4000A的回路。当工作电流为4000A以上时，导体则应选用有利于交流电流分布的槽形或圆管形的成型导体。爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑。因10kV母线的工作电流：I=1.05*31500/103=1909.642（A），所以，选择尺寸为120*10（宽*厚/*）的单片矩形铝母线（LMY）。锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝。7.2 高压断路器的选择高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电网或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，其最大特点是能断开电器中负荷电流和短路电流。曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤。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。轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞。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。嬷鯀賊沣謁麩溝赉涞锯。（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、体积小、重量轻、安装维护方便。7.2.1 110kV断路器的选择考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无油化目标，且由于SF6断路器已成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110kV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、额定电流和开断电流可做得很大、开断性能好，适于各种工况开断，断口电压可做得较高，体积小，使用寿命和检修周期长而且使用安全、可靠，运行稳定。讯鎬謾蝈贺綜枢辄锁廪。（1）额定电压：Ue=110kV（2）额定电流：Ie变电所最大长期工作电流Igmax （考虑变压器事故过负荷的能力40%）（3）根据有关资料选择LW25-110/1250型断路器，参数如下：表7.1 110kv侧断路器选择结果型号额定电流（A）额定开断电流（KA）极限通过电流(kA)4秒热稳定电(kA)LW25-110/125012502525257.2.2 主变10kV侧断路器真空断路器由于其噪音小，无火灾及爆炸危险，体积小、重量轻，触头不易氧化，无污染，可连续多次操作、开断性能好、灭弧迅速，运行维护简单、开距短，灭弧室小巧精确、不需检修，所须的操作功小，动作快，且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35kV及以下的电压等级中。所以，10kV侧采用真空断路器。兒躉讀闶軒鲧擬钇標藪。（1）额定电压：Ue=10kV（2）额定电流：按10KV最大负荷考虑 （3）据有关资料选择断路器如下表7.2 10kv侧断路器选择结果型号额定电流（A）额定开断电流（KA）极限通过电流(kA)4秒热稳定电流(kA)ZN-10/1600160031.58031.57.2.3 10kV出线断路器的选择（1）额定电压：Ue=10kV（2）额定电流：按负荷最大的10KV出线考虑（3）根据有关资料选择断路器如下 表7.3 10kV出线断路器选择结果型号额定电流（A）额定开断电流（kA）极限通过电流 (kA)4秒热稳定电流(kA)ZN-10/6006008.7228.77.3 隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流及短路电流，需与断路器配套使用，主要是用来隔离电压，进行倒闸操作的，还可以分、合小电流电路。繅藺詞嗇适篮异铜鑑骠。隔离开关和断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故，无须进行开断电流和短路关合电流的校验。鮒簡觸癘鈄餒嬋锵户泼。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。眯毆蠐謝银癩唠阁跷贗。（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。7.3.1 110kV隔离开关的选择（1）额定电压：Ue=110kV（2）额定电流：Ie变电所最大长期工作电流Igmax （考虑变压器事故过负荷的能力40%） （3）根据有关资料选择GW4-110DW型隔离开关,参数如下 表7.4 110kV侧隔离开关选择结果型号额定电流（A）极限通过电流(kA)4秒热稳定电流(kA)GW4-110DW63050207.3.2 主变10kV侧隔离开关（1）额定