工业园区66kV变电所设计

辽宁科技大学本科毕业设计（论文）工业园区 66KV 变电所设计摘 要 台安县是地处辽宁省中部、辽河三角洲腹地。交通便利，具有明显的东亚经济圈和环渤海经济区的区位优势，是辽河平原上的鱼米之乡。工业园于 2001 年建设实施，到今天为止，已成为一个功能完备的扩大开发先导区和经济发展增长区。本设计根据鞍山市台安县工业园区的电力负荷资料，作出了该区地面 66kV 变电所的设计。设计内容包括：负荷计算与变压器选择、主接线的设计、短路计算和高压电气设备的选择、变电所的布置、继电保护等。本设计以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为基础，按照有关规定和规范，完成了 66kV 变电所的设计。设计中首先通过对变电站变压器的负荷计算，对主变压器进行选择。从经济性和可靠性角度确定主接线方式。重点进行短路计算，电气设备包括 66kV 设备及10kV 设备的选择及校验，继电保护的整定计算，包括变压器保护计算，线路保护计算，备用电源和备用设备自动投入。关键词：电气设备选择，继电保护，短路计算，变电所，主接线辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） Industrial Park 66KV substation designAbstract TAIAN County is located in central LIAONING Province, LIAOHE River Delta hinterland. Convenient transportation and has obvious advantages of the East Asian Economic Circle and BOHAI Economic Zone, is the breadbasket of LIAOHE Plain. Industrial park construction and implementation in 2001, to date, has become a full-featured development pilot area to expand economic development and growth areas.The design according to the power load data Anshan City, TAIAN County Industrial Park, the area has made the ground 66kV substation design. Design includes: selecting a load calculation and transformer selection, main terminal design, short circuit calculations and high-voltage electrical equipment, substation layout, protection and so on. The design is based on the actual load, to the best run substation basis, in accordance with the relevant regulations and standards, we completed the design of 66kV substation. Firstly, the design of the transformer substation load calculation, the main transformer selection. Determine the main wiring from the perspective of economy and reliability. Key short-circuit calculations, electrical equipment including equipment selection and verification 66kV and 10kV equipment, setting calculation of relay protection, including protection calculation transformers, circuit protection calculation, automatic backup power and backup equipment investment.Keywords: Electrical equipment selection,protection， short circuit calculations, substation， main terminal辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 目 录1 绪论.41.1 电力系统的基本概念 .41.1.1 电力系统的形成.41.1.2 联合电网的优点.41.1.3 电力系统运行的特点和基本要求.41.2 变电所发展现状 .41.2.1 高压电气设备发展现状.41.2.2 变电所一次设备主接线方式的现状.51.2.3 变电站二次系统及综合保护的发展现状.51.2.4 变电所的类型.51.3 课题来源和背景 .61.4 设计原则 .62 负荷计算和主变压器选择.82.1 负荷分类与概念 .82.1.1 负荷计算.82.1.2 无功功率补偿.92.1.3 主变压器的选择 .102.2 负荷计算.102.3 无功功率补偿 .122.3.1 10kV 东母线功率因数提高 .122.3.2 10kV 西母线的功率因数提高 .132.4 主变压器的选择 .133 电气主接线设计.143.1 设计原则 .153.2 设计的基本要求 .153.3 主接线的确定 .153.3.1 66kV 侧主接线选取 .153.3.2 10kV 侧主接线选取 .164 短路电流计算.174.1 短路的基本概念 .174.1.1 短路的原因及其后果 .174.1.2 短路的基本类型.174.2 短路电流计算的目的和方法 .174.3 短路电流的计算 .185 电气设备选取与校验.215.1 电气设备选择的一般原则.21辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 5.2 高电压断路器的选择 .225.2.1 选择条件.225.2.2 高压侧断路器选择.225.2.3 低压侧断路器选择.235.3 高压隔离开关选择 .245.3.1 高压侧隔离开关选择 .255.3.2 低压侧隔离开关选择.265.4 电流互感器的选择 .275.4.1 电流互感器的选择.275.4.2 高压侧电流互感器选择.275.4.3 低压侧电流互感器选取.295.5 母线的选择 .305.5.1 母线的选择条件.305.5.2 10kV 侧母线选择 .315.6 避雷器的选择 .315.6.1 10kV 避雷器选择 .316 变电所的布置方案.336.1 本所的电气布置方案 .336.2 室外部分 .336.3 室内部分 .337 变电所继电保护.347.1 继电保护概述 .347.1.1 继电保护的原理.347.1.2 继电保护的分类.347.1.3 继电保护的基本要求.347.2 线路的保护整定 .357.2.1 线路三段式电流保护方式 .357.3.2 线路三段式电流保护计算.377.3 变压器保护整定 .377.3.1 变压器的保护方式.377.3.2 变压器的过电流保护计算.387.3.3 变压器的电流速断保护计算.39结论.41致谢.42参考文献.43附录.44 附录 A.44 附录 B.48辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 0 页1 绪论 1.1 电力系统的基本概念 1.1.1 电力系统的形成 电力系统是通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个整体。该系统起着电能的生产、输送、分配和消耗的作用。在电力系统中，通常将输送、交换和分配电能的设备称为电力网，它由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成，可分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网三种类型1。1.1.2 联合电网的优点 1.可以减少系统的总装机容量。 2.可以减少系统的备用容量。 3.可以提高供电的可靠性。 4.可以安装大容量的机组。 5.可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。 基于上述优点，世界上工业发达的国家大多数都建立了全国统一电力系统，甚至相邻国家间还建立了跨国联合电力系统。我国的电力系统发展也很迅速，目前全国已形成东北、华北、西北、南方共六个跨省（区）电网1。1.1.3 电力系统运行的特点和基本要求 （1）运行特点：电能不能大量储存、过渡过程十分短暂、与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。 （2）基本要求：保证供电的可靠性、保证良好的电能质量、为用户提供充足的电能、提高电力系统运行经济性。1.2 变电所发展现状辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 1 页1.2.1 高压电气设备发展现状在我国随着电力系统的发展，近年来高压电气设备发展得非常快，技术越来越先进，质量越来越可靠，各种类型的 GIS 组合电器相继问世。随着 GIS 不断完善，目前 66kV 及以上电压等级的变电所选用 GIS 越来越普遍。GIS 组合电器在 1969 年就由 ABB 公司生产出来，在世界各国已投入运行的 5000 多个 SF6 GIS 间隔运行经验的基础上，90 年代初期，ABB 公司开发研制出了额定电压为 145l(V 的 LK-04 型 GIS，其将所有元件模块化，GIS 的体积变得更小，向小型化、组合化发展，GIS 的性价比进一步提高。GIS 可靠性高、施工方便、占用面积少，是发展的主要方向。因为组合电器具有其它电器无法比拟的优越性，近年来 GIS 被越来越多的项目使用，在国外使用组合电器的项目更加明显扩大。如欧洲的维也纳变电所于上世纪七十年就开始使用 GIS，到现在有 40 多年的历史。一些国家 GIS 的使用量已占到全部变电所的50以上。GIS 今后的发展，明显趋向高电压、大容量、小型化和更高可靠性。国内于上世纪七十年代，由一些高压设备生产企业联合科研院所联合开发的 1 10kVGIS 运行至今，已有四十多年的历史。随着我国经济的发展和技术水平的提高，GIS 发展非常快，在不久将来 GIS 将应用在所有变电站中10。1.2.2 变电所一次设备主接线方式的现状近年来，随着电气产品质量及功能的完善，产品可靠性不断提高，变电所主接线方式向简单化发展。如随着电器生产工艺的发展，产品质量大大提高，一些产品很长时间才需要维修一次，有些如 GIS 甚至可以免维护。在上世纪七十年代，当时产品质量不是很高，要提高可靠性，变电所一次设备主接线就复杂些。在当今的技术下，随着产品质量的提高，产品可靠性不断提高，简单的主接线方式就可以满足要求，有时越简单，故障率越低，可靠性越高。在采用 GIS 的情况下，优先采用单母线分段接线3。1.2.3 变电站二次系统及综合保护的发展现状微机综保系统与传统继电保护相比，接线简单，设备相对减少，系统性更强等。过去采用的变电所二次保护装置，是安装在现场开关柜或保护屏上，分散且二次接线比较复杂，各系统之间靠硬件连线完成，每一套继电保护都是需要有若干个元器辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 2 页件组成。而综合继电保护则是由一套微机保护装置组成，二次设备减少了很多，接线大量减少。系统性强，易于维护。微机继电保护在电力系统中越来越重要，是继电保护发展的方向2。1.2.4 变电所的类型 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，由电力电压器和配电装置所组成，起着变换电压、交换和分配电能的作用。根据变电所在电力系统中的地位不同，可分为枢纽变电所、地区变电所和终端变电所等。 1.枢纽变电所：它是大供电区域的核心变电所，汇集多个大电源和大容量联络线，其高压侧电压为 330750kv，全所一旦停电，将引起供电区域大面积停电，系统解列甚至瓦解。 2.地区变电所：其高压侧为 110220kv，以对地区供电为主，一般作为地区或城市配电网的主要变电所，全所一旦停电，使整个地区终断供电。 3.终端变电所：是作为电网的末端变电所，一般位于输电线路终端，接近负荷点，其高压侧 35110kv，经降压后直接向用户变、配电所供电。全所一旦停电，仅使该用户中断供电1。1.3 课题来源和背景 台安工业园成立于 2001 年，规划总面积 35 平方公里，现已实施面积达 10 平方公里。截止 2009 年末，以实现“五通一平”。园区已落地项目有：广东威华股份有限公司投资 5 亿元的 22 万立方米的中密度纤维板的项目；英国 ACE 投资 1 亿美元年产 15 万立胶合板项目；鞍山雨虹公司投资 2.5 亿年产 20 万平方米高档门窗项目等。现如今入园项目达 81 个（其中 43 个规模以上企业），项目总投资 88 亿，安排就业人数达 1 万人。目前，园区已形成六个产业集群：木业加工产业、石油精细化工业、新型建材和机械加工业、农副产品深加工业、矿产品冶金炉料加工业、循环经济产业。预计 2015 年，台安县工业园区可实施 16 平方公里，配套设施和服务体系建设将全面完善，建成一个功能完备的扩大开发先导区和经济发展增长区。1.4 设计原则辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 3 页工业园区变电所设计必须遵循以下原则：1.遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2.安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3.近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4.全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。变电所设计是整个工业园区设计中的重要组成部分4。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 4 页2 负荷计算和主变压器选择2.1 负荷分类与概念电力负荷分三个等级 1.一级负荷：中断供电将导致人身的伤亡或重大设计损坏，且难以复修，或在政治、经济上造成重大损失者属于一级负荷1。 2.二级负荷：中断供电将造成局部设计的破坏或生产流程的紊乱，且难以修复或大量产品报废，重点企业大量减产1。 3.三级负荷：既非一级又非二级的电力负荷，可用单回线路供电1。工业园变电所是针对整个工业园区各个企业供电，一旦停止供电将会对企业造成极大的经济损失。因此，它属于一级负荷，采用两个独立电源供电1。2.1.1 负荷计算 负荷计算的方法有利用系数法、需要系数法和二项式等几种。本设计将采用需要系数法1。1. 工业园内所用企业计算负荷公式有： (2.1)cos/tan30303030ed30PSPQPKP 式中，分别为该企业设备的有功计算负荷（kW）、无功计算负荷303030SQP、（kvar）和视在计算负荷（kVA）；为所有设备的设备容量总和(kW)；为该ePtan用电设备组平均功率因数角的正切值；为用电设备组的需要系数；为用电dKcos设备组的功率因数1。2. 多组用电设备计算负荷公式：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 5 页 (2.2) 2302303030303030QPSQKQPKPsqsp式中,分别为变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值303030SQP、（kW、kvar、kVA）；分别为变电所有功、无功功率计算值之和,（ 3030QP 、kW、kvar）；分别有功无功最大负荷同时系数,组数越多其值越小。sqspKK 、=0.9=0.951。spKsqK2.1.2 无功功率补偿全国供用电规则的规定：100kVA 及高压供电的工业用户功率因数应该在 0.90以上，其功率因数补偿后的功率因数不低于 0.9。若达不到要求，应装设必要的无功补偿装置1。（1）电容器补偿容量的计算 电容器的无功补偿容量为： (2.3)）ac30tantan( PQC 式中，补偿前功率因数角的正切值；补偿后应达到的功率因数角的tanactan正切值。（2）台数的确定 无功补偿所需电容器总台数 N 为：（2.4）2)(qncwncCUUQN 式中，单台电容器柜的额定容量(kvar)；电容器的实际工作电压(kV)；ncqwU电容器的额定电压(kV)。确定电容器的总台数时，应选取不小于计算值 N 的整ncU数。（3）补偿后的实际功率因数实际的补偿容量为：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 6 页 2ca)(ncwncUUNqQ（2.5）式中，电容器的实际补偿容量（）；N 所选电容器的实际台数。caQkvar补偿后变电所负荷的总无功功率为: (2.6)ca30acQQQ补偿后变电所的负荷总容量: (2.7)2ac230acQPS补偿后的功率因数: (2.8)ac30accosSP式中， 、 、分别为补偿后变电所负荷的总无功功率、总容量和acQacSaccos功率因数（）；、分别为补偿前变电所负荷的用功功率、无功功kVA、kvar30P30Q率的计算值（kW、）。kvar2.1.3 主变压器的选择（1）主变压器台数确定本次设计工业园区变电所采用两台主变压器，分别为东西两侧选取主变压器。（2）主变压器容量的确定变压器的容量应该按下式计算：a.c.SSTN主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择了东侧 SFZ-16000/63、西侧 SJL1-8000/63 主变压器两台。2.2 负荷计算根据负荷表提供的原始数据可算计算负荷：（1）东母线侧负荷计算：1.工业一线的总负荷把所有处在该工业线上的公司负荷加在一起，即辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 7 页 var38898 .1928 .31.76.205 .66191.34011892 .27.128823030kQkWP工业一线的总计算负荷，计算 10kV 侧总的计算负荷，要考虑各个公司最大负荷的同时系数，本设计取 ，则95. 09 . 0sqKKspkvar8 .368991.340130sq303030QKQkWPKPsp2.工业二线的总负荷把所有处在该工业线上的公司负荷加在一起，即kvar88.504475.1584.7524.42kW2 .64312128158483030QP工业二线的总计算负荷：kvar64.4792kW08.578830sq3030sp30QKQPKP3.镇工一线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起,即kvar74.897338.165.42750kW65.88785 .220.5610003030QP镇工一线的总计算负荷：kvar05.8525kW79.799030sq3030sp30QKQPKP(2)西母线侧负荷计算：1.工威线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起，即kvar11.6340kW47673030QP工威线的总计算负荷：kvar1 .60233 .429030sq3030sp30QKQKWPKP2.镇河线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起，即kvar5 .14745 .562912kw265075019003030QP镇河线的总计算负荷：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 8 页kvar78.1400kW238530sq3030sp30QKQPKP3.镇工二线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起，即kvar01.14985 .7965.99363.30524.119kW5 .1427688505 .4071023030QP镇工一线的总计算负荷：kvar11.1423kW25.128030sq3030sp30QKQPKP（3）计算负荷统计得：10kV 东母线总计算负荷要考虑各个公司最大负荷的同时系数，本设计取，则95. 09 . 0sqKKsp kvar44.1744405.852564.479288.504495. 0kW7 .1546279.799008.578891.34019 . 030sq3030sp30QKQPKPVASk02.2331130功率因数： 66. 0cos3030SP10kV 西母线总计算负荷要考虑各个公司最大负荷的同时系数，本设计取，则95. 09 . 0sqKKsp VASkQkWPk11041var64.840411.142378.14001 .602395. 0716025.128023853 .42909 . 0303030功率因数： 65. 0cos3030SP 工业园区负荷统计表见附录 A。2.3 无功功率补偿2.3.1 10kV 东母线功率因数提高1.电容器补偿容量的计算辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 9 页（1）电容器所需补偿容量 10kV 东母线所需补偿容量：kvar56.12518tan-tanac30PQC （2）电容器柜数及型号确定： 选择电容器型号 BWF10.5-100-1W 即额定容量为 100kvar，额定电压 10.5kv 的电容器，装于电容器柜中，每柜装 18 个，则电容器柜数： 7q2ncwncUUQNC所以 10kv 东母线侧装 7 个电容器柜。（3）电容器的实际补偿容量：kvar57.11428q2ncwncUUNQC（4）无功补偿后的功率因数：9 . 093. 0cosk74.15591var87.601530223030acacaccacSPVAQPSkQQQ故满足要求。2.3.2 10kV 西母线的功率因数提高1. 电容器补偿容量计算（1）电容器所需补偿的容量：var59.6017tantan30kPQacC（2）电容器柜数及型号确定： 选择电容器型号 BWF10.5-120-1W 即额定容量为 120kvar，额定电压 10.5kV 的电容器，装于电容器柜中，每柜装 17 个，则电容器柜数：32NCwncacUUqQN辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 10 页 所以 10kv 西母线侧装 3 个电容器柜。（3）电容器的实际补偿容量：kvar02.55512cncwncUUNqQ（4）无功补偿后的功率因数：9 . 029 . 0cosk7707var62.285330223030acacaccacSPVAQPSkQQQ 故满足要求。 2.4 主变压器的选择 因为本次设计是工业园区的变电所设计，所有负荷几乎都为一类负荷，对供电要求比较高，所以采用两台主变压器：一是专供 66kv 母线 10kv 西母线间变压器即 1#主变；一是专供 66kv 母线 10kv 东母线间变压器即 2#主变。根据，本设计acSSNT选取 SFZ-16000/63 和 SJL1-8000/63 主变压器两台。两台变压器负荷率：96. 0#292. 01#acacNTNTSSSS主变主变1#主变功率损耗：var02.62610010052.482K020kSUSQkWPPPNTNTTKT总负荷：VAVAQPSkQQQkWPPPTacTk8000k94.7852var62.347952.7208230230303030302#主变功率损耗：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 11 页kvar59.1277100%100kW5 .932020NTKNTTKTSUSIQPPP总负荷：VAVAQPSQQQPPPTTk16000k22.15205kvar2 .4131kW25.1463323023030ac303030所以两台主变压器选取合格。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 12 页3 电气主接线设计3.1 设计原则 变电所电气接线是电气主接线的重要部分，它可以实现安全的发电、输变电、配电。 根据设计规程，需考虑变电所在电力系统的地位，用电负荷的重要性分级和出线回数，设备特点及近期和远期的发展规模。并且以安全可靠，操作灵活，经济可行为基准要求5。3.2 设计的基本要求（1）安全：保证在任何时刻、任何操作保证人身和设备的安全1。（2）可靠：满足各级电力负荷对供电可靠性的要求1。（3）灵活：适应各种运行方式的操作检修、维护需要1。（4）经济：主接线力求简单，尽可能减少一次性投资和运行费用1。3.3 主接线的确定 3.3.1 66KV 侧主接线选取常用有线路变压器组接线和单母线接线两种方案。两种方案的接线图如下：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 13 页图3-13-1 单母线接线图 图 3-23-2 线路变压器组接线图 线路变压器组接线优点是接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。而缺点是该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可靠性都不高，只可供三级负荷；单母线接法除了具备以上优点并且还有便于扩建这一优点，非常符合本变电所的未来设计。相对于缺点而言，该接线是每当检修一条线路的断路器时，该回路才需停电。为避免可靠性不高，本设计 66KV 侧主接线采用双回路进线的单母线接法5。 3.3.2 10KV 侧主接线选取 根据变电所规程上讲，当变电所接两台主变压器时，6-10kV 侧宜选取单母线分段接线方案。虽然它在供电可靠性和灵活性上有所不足，但由于工业园变电所为两回路进线，这样有两个电源供电大大提高了供电的可靠性。因此，10kV 侧主接线选择单母线分段接法5。 单母线分段接法图：图3-3单母线分段接线图 变电所设计主接线图见附录 B。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 14 页4 短路电流计算4.1 短路的基本概念4.1.1 短路的原因及其后果“短路是电力系统中最常见和最严重的一种故障。引起短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。引起绝缘损坏的原因有：各种形式的过电压（如遭雷击）、绝缘材料的自然老化、遭受机械损伤以及设备运行维护不良等。此外，运行人员由于未遵守安全操作规程而带来的误操作、鸟兽跨接在裸露的载流部分以及风、雪、雨、雹等自然现象均会引起短路故障1。” 短路引起的短路引起后果的破坏性，具体表现在： 短路电流的热效应、短路电流的力效应、影响电气设备的正常条破坏系统的稳定性、造成电磁干扰1。4.1.2 短路的基本类型 三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。三相短路是对称性短路，其他类型短路都是不对称性短路。根据运行经验表明：单相接地短路占绝大多数，而三相短路机会最少，但其对系统造成的危害最为严重，必须予以重视1。4.2 短路电流的计算方法 短路电流的计算方法常用的有有名值和标幺值两种方法，本设计采用标幺制法计算短路电流1。4.3 短路电流的计算1.确定基准值为了计算方便，基准容量通常取。基准电压用各级线路的平均额定电MVAS100d压：高压侧取69.3kV；低压侧取10.5kV。d1Ud2U2.各元件标幺值的计算辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 15 页（1）变压器： （4.1）NKTSSUXd100%式中，为变压器的额定容量(MVA)；为短路电压百分数。NSKU（2）输电线路： （4.2）2dd0USLXXWL式中，为线路每公里的电抗值()；L 为线路长度（km）。0Xkm/（3）断路器： （4.3）ocdSSXS式中，为接在该点的断路器 QF 的额定断流容量(MVA)。ocS3.短路电流的计算（1）西侧：变压器电抗： 103. 1TX输电线路电抗：输电线路选取 LGJ-150 其中：L=5km、340. 00Xkm/ 043. 0WLX断路器电抗：66kv 侧断路器 QF 的断路容量为 1250MVA08. 0SXS1 点发生短路时： AUSIdddk92. 0311 123. 01WLSXXX MVAIUSAIIAIXIIISdSSSS21.8163k07.1955. 2k48. 71311131sh1d11d1131辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 16 页S2 点发生短路时： AUSIdddk5 . 5322 226. 12TWLSXXXX MVAIUSAIIAIXIIISdSSSS66.813k43.1155. 2k49. 41322232sh2d22d2232西侧等效电抗图：图 4-1（2）东侧：该侧除变压器阻抗与西侧不同，其余器件都与西侧相同。变压器阻抗：51. 0TX S1 点发生短路时： AUSIdddk92. 0311123. 01WLSXXX MVAIUSAIIAIXIIISdSSSS21.8163k07.1955. 2k48. 71311131sh1d11d1131S2 点发生短路时： AUSIdddk5 . 5322 623. 02TWLSXXXX辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 17 页 MVAIUSAIIAIXIIISdSSSS59.1603k51.2255. 2k83. 81322232sh2d22d2232东侧等效电抗图：图 4-2短路电流计算数据如表 4.1表表 4.1 短路电流计算数据表短路电流计算数据表S1 点短路电流S2 点短路电流东西侧(KA)3(SI(KA)shI(MVA)S(KA)3(SI(KA)shIS(MVA)西侧7.4819.07816.214.4911.4381.66东侧7.4819.07816.218.8322.51160.59辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 18 页5 电气设备选取与校验5.1 电气设备选择的一般原则 保证电气设备在正常工作条件下能可靠工作，而在短路情况下不被损坏。即按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。1. 按正常工作条件选择（1）使用环境条件：主要包括设备的安装地点（户内或户外）、环境温度、海拔、相对湿度等。（2）额定电压：电气设备的额定电压应不小于设备安装地点电网的最高工作电NU压，即 max.WU max.WNUU（5.1）（3）额定电流：电气设备的额定电流应不小于设备正常工作时的最大负荷电流NI，即max.WI （5.2）max.WNII式中，电气设备的最大长期工作负荷电流，取线路的计算电流或变压器的max.WI30I额定电流1。NTI2.按短路情况进行校验（1）动稳定校验：动稳定是指电气设备承受短路电流力效应的能力，满足动稳定的条件是 (5.3)）（）（或3shmax3shmaxiiII式中，分别为电气设备允许通过的最大电流峰值和有效值；分别maxmaxiI、）（）（、3sh3shiI为设备安装地点短路冲击电流的峰值和有效值5。（2）热稳定校验：热稳定是指电器设备承受短路电流热效应的能力，满足热稳定的条件是辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 19 页 (5.4)ima22ttt II式中，为电气设备在 t 时间内的热稳定电流（kA）；是三相短路稳态短路电流tII（kA）；是假想时间（s）； 是厂家给出的热稳定试验时间（s）5。imatt5.2 高电压断路器的选择5.2.1 选择条件（1）额定电压：断路器的额定电压应不小于所在处电网的额定电压。（2）额定电流：断路器的额定电流应不小于它最大回路持续电流。（3）动稳定校验：断路器的动稳定电流应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流5。（4）热稳定校验：断路器短时允许产生的热量应不小于短期短路产生的热量5。5.2.2 高压侧断路器选择（1）66kV 西侧断路器选择： 根据安装地点工作电压，最大长期工作电流：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 66kkV。本设计初步选AIW48.73max.SF6 断路器，其型号 LW9-66。动稳定校验：所选断路器额定峰值耐受电流63kA，大于冲击电流，满足动稳maxIAIk07.19sh)3(定校验。热稳定校验：短路热效应验算时通常取 3s，查表得 。s54. 2tdz短路产生的热量：11.142tdz2IQK断路器额定周期发热量： 75.2976tr2r IQ满足热稳定条件KQQ （2）66kV 东侧断路器选择：辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 20 页根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选：最大长期电流，安装地点的额定电压是 66kV。本设计初步选 SF6 断AIW96.146max.路器，其型号 LW9-66。动稳定校验：所选断路器额定峰值耐受电流63kA，大于冲击电流 即满足动maxIAIk07.19sh3）（稳定校验。热稳定校验：短路热效应验算时通常取 3s，查表得 。s54. 2tdz短路产生的热量：11.142tdz2IQK断路器额定周期发热量：75.2976tr2r IQ满足热稳定条件。KQQ 其参数见表 5-1：表表 5-1 LW9-66/2500LW9-66/2500 型断路器数据参数型断路器数据参数型号 额定电压（KV） 额定电流（A）额定峰值耐受电流（KA）分闸时间（ms）LW9-66/250066250063305.2.3 低压侧断路器选择（1）10k东侧断路器选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期电流，安装地点的额定电压是 10kV 由此，本设计初步选AIW95.969max.SF6 断路器，其型号 ZN-10。动稳定校验：所选断路器额定峰值耐受电流80kA,大于冲击电流 满足动稳定maxIAIk51.22sh3）（辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 21 页校验。热稳定校验：短路热效应验算时通常取 4s，查表得。s56. 2tdz短路产生的热量： 6 .199tdz2IQK断路器额定周期发热量： 3969tr2r IQ满足热稳定条件KQQ 10k西侧断路器选取 据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择： 安装地点的额定电压是 10kV。 由此，本设计初步AUSINW98.4843/05. 1max.选 SF6 断路器，其型号 ZN-10。动稳定校验所选断路器额定峰值耐受电流80kA，大于冲击电流 满足动稳maxIAIk43.11sh3）（定校验。热稳定校验短路热效应验算时通常取 4s，查表得。s56. 2tdz短路产生的热量：61.51tdz2IQK断路器额定周期发热量：3969tr2r IQ满足热稳定条件KQQ 其参数见表 5-2：表表 5-2 ZN12-10/1600ZN12-10/1600 型断路器参数型断路器参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定峰值耐受电流（KA）分闸时间（ms）ZN12-1010160080655.3 高压隔离开关选择辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 22 页因为隔离开关与断路器串联在回路中，故计算数据与断路器数据选择完全相同选择条件。5.3.1 高压侧隔离开关选择（1）66kV 东侧隔离开关选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 66kV。 本设计初步选AIW96.146max.型号 GW4-66。动稳定校验开关动稳态电流kA，大于冲击电流。 满足动稳定校验。50idAIk07.19sh3）（热稳定校验短路热效应验算时通常取 3s，查表得。s54. 2tdz短路产生的热量：11.142tdz2IQK断路器额定周期发热量：75.2976tr2r IQ满足热稳定条件KQQ （2）66kV 西侧隔离开关选择 根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 66kV。本设计初步选型AIW48.73max.号 GW4-66。动稳定校验开关动稳态电流kA,大于冲击电流 。满足动稳定校验。50idAIk07.19sh3）（热稳定校验短路热效应验算时通常取 3s，查表得 。s54. 2tdz短路产生的热量：11.142tdz2IQK断路器额定周期发热量：75.2976tr2r IQ辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 23 页 满足热稳定条件KQQ 其参数见表 5-3：表表 5-3 GW-66GW-66 型隔离开关参数型隔离开关参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳态电流（KA）GW-6666630505.3.2 低压侧隔离开关选择（1）10kV 东侧隔离开关选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 10kV。本设计初步选型AIW95.969max.号 GN8-10。动稳定校验：动稳态电流 100kA，大于冲击电流 。满足动稳定校验。AIk51.22sh3）（热稳定校验：短路热效应验算时通常取 4s，查表得。s56. 2tdz短路产生的热量：6 .199tdz2IQK断路器额定周期发热量：3969tr2r IQ 满足热稳定条件。KQQ （2）10kV 西侧隔离开关选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 10kV。本设计初步选型AIW98.484max.号 GN8-10。动稳定校验辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 24 页动稳态电流 100kA,大于冲击电流。满足动稳定校验。AIk43.11sh热稳定校验短路热效应验算时通常取 4s，查表得。s56. 2tdz短路产生的热量：61.51tdz2IQK断路器额定周期发热量：3969tr2r IQ满足热稳定条件。KQQ 其参数见表 5-4：表表 5-4 GN8-10型隔离开关参数型隔离开关参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳态电流（KA）GN8-101020001005.4 电流互感器的选择5.4.1 电流互感器的选择 选择电流互感器时，应根据安装地点（户内、户外）和安装方式（穿墙式、支持式、母线式等）选择其形式。选择条件如下：（1）额定电压：应不低于安装地点电网的额定电压。（2）一次绕组的额定电流：取线路的最大工作电流或变压器额定电流的 1.21.5 倍。（3）确定准确度等级与二次侧负荷的选择：电流互感器的准确度级别有0.2，0.5,1.0，3.0，10 等级。保证其准确度，其二次侧的实际负荷必须小于其准确度等级所规定的额定二次侧负荷6，即 2222ZZSSNN或（4）动稳态校验：电流互感器产品给出动稳态倍数,动稳态条件为esK shN1esiI2K辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 25 页（5）热稳定校验：电流互感器产品给出热稳态倍数,热稳态条件为tK ima22ttt IIKNI5.4.2 高压侧电流互感器选择（1）66kV 东侧电流互感器选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择： 最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 66kV。本设计初步选型AIW96.146max.号 LZW-66 2200/5。 动稳定校验 满足动稳态要求。AAIKNk07.19k34521es热稳定校验 小于电流互感器的 1s 热稳定倍数，故满足要求。146t1NII（2）66kV 西侧电流互感器选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择： 最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 66kV。本设计初步选型AIW48.73max.号 LZW-66 2200/5。 动稳定校验 满足动稳态要求。AAIKNk07.19k34521es热稳定校验 小于电流互感器的 1s 热稳定倍数，故满足要求。其参数见表 5-5：146t1NII辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 26 页表表 5-5 LZW-66LZW-66 2200/52200/5 型电流互感器技术参数型电流互感器技术参数型号额定电压（KV）额定一次侧电流（A）额定二次侧电流（A）准确级绕组组合1S热稳定倍数动稳定倍数LZW-66LZW-66 66662002005 50.20.20.2/0.2/0.2/0.2/10P/10P10P/10P2252253603605.4.3 低压侧电流互感器选取（1）10kV 东侧电流互感器选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择： 最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 10kV。本设计初步选型AIW94.969max.LBJ-10 1500/5。动稳定校验 AAIKNk51.22k92.19021es 满足动稳态要求。热稳定校验17.11t1NII小于电流互感器的 1s 热稳定倍数，故满足要求。（2）10kV 西侧电流互感器选取根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择： 最大长期工作电流，安装地点的额定电压是 10kV。本设计初步选型AIW97.484max.辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 27 页LBJ-10 1500/5。动稳定校验 AAIKNk43.11k78.7721es满足动稳态要求。热稳定校验56.17t1NII小于电流互感器的 1s 热稳定倍数，故满足要求。其参数见表 5-6：表表 5-6 LBJ-10LBJ-10 1500/51500/5 型电流互感器参数型电流互感器参数型号额定电压（KV）额定一次电流（A）额定二次电流（A）绕组组合LBJ-101015005000.2S/0.5/10P额定二次负荷（VA）0.2级级0.5级级10P10P级确限值1 1S 热稳定倍数动稳定倍数1010101050905.5 母线的选择5.5.1 母线的选择条件（1）母线的材料、类型 室外配电装置的母线多采用钢芯铝绞线，而室内配电装置因线间距离较小，布置紧凑，采用硬母线6。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 28 页（2）母线截面的选择 按经济电流密度选择 对于年平均负荷较大、母线较长、传输容量较大的回路，为降低年运行费用，可按经济电流密度选择母线截面。 (5.5)ecmax.jWIA 式中，是母线最大长期工作电流 A，经济电流密度。max.WIecj2/mmA按最大长期工作电流选择母线长期允许电流应不小于通过母线的最大长期电流，即 max.pWII （5.6）动稳定校验当短路冲击电流通过母线时，产生的最大计算应力不大于母线的允许应力，即 a1c热稳定校验应满足母线截面应比母线在短路时最小允许截面大，即 （5-7）itCIA式中，C 导体的热稳定系数5.5.2 10kV 侧母线选择（1）10kV 东侧母线的选取按经济电流密度最大负荷利用小时数为 T=5000h，查得经济电流密度，2ecmm/15. 1jA。2mm43.843A初步选双条铜母线 TMY 2（808）母线截面为2243.8431280mmmm 按最大长期工作电流辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 29 页 查手册 2（808）=的母线水平放置环境温度 40的最大长期允2mm0128许电流为 AIAIW96.9691520max.p 热稳定度校验 22mm65.315mm1280A 故满足要求。 动稳定校验 三相短路时，位于同一平面的三相平行母线中产生的最大电动力为=876.59N/m 72sh10*ai73. 1LF）（式中，L 为跨距； a 为相间距。 导体所受最大弯矩： )m/(11.5110/NFLM 产生的最大应力：=3122.51kA满足动稳定校验。AIk80brshI热稳定度校验：短路热效应 4s 校验，查表得。s56. 2tdz辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 30 页短路产生的热量：1359tdz2IQK避雷器短时周期产生的热量：8100tr2r IQ 所以满足热稳定校验。KQQ （2） 由以上计算可知，西侧 10kV 避雷器也选择 HY5WZ-17/45 型表表 5-7 HY5WZ-17/45HY5WZ-17/45 型避雷器参数型避雷器参数型号避雷器额定电压（KV）系统额定电压（KV）额定短路开路电流（KA）额定短路开合电流(KA)HY5WZ-17/45171