110KV变电站设计论文.doc

110KV变电站电气部分设计 摘 要本说明书以110kV地区变电站设计为例，论述了电力系统工程中变电站部分电气设计（一次部分）的全过程。通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式分析，防雷及过电压保护装置的设计，电气总平面及配电装置断面设计和无功补偿方案设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。限于毕业设计的具体要求和设计时间的限制，本毕业设计只对变电站电气一次部分做了较为详细的理论设计，而对其电气二次部分并没有涉及，这有待于在今后的学习和工作中进行研究。关键词：变电站 短路电流 动稳定 热稳定 ABSTRACTThe statement about the 110kv transformer area substation design, discussed some electrical transformer substation design (one part) in power systems engineering of the entire process. Through the main transformer stations wiring design, stations wiring design stations, short circuit current calculations, check electrical equipment moving and thermal stability, set the main electrical equipment models and the parameters, the operating mode, design over-voltage protection and mine devices , design general electric graphic and distribution devices flood, and without power compensation. Completed substation design in power system，lastly. Limited to the specific design requirements and design time of constraints, the design only is a part of the electrical transformer stations, and its second part did not involve, which research it in future study and work. KEY WORDS: Substation, Short circuit currents , Moving stability，Thermal stability目 录摘 要IABSTRACTIII1绪 论11.1选题背景和意义11.1.1选题背景11.1.2选题意义11.2原始资料11.2.1分析本变电站在电力系统中的作用11.2.2建设规模11.2.3环境情况11.2.4线路阻抗21.3所做工作21.3.1分析原始资料21.3.2 拟定主接线方案21.3.3短路电流计算21.3.4主要电器选择21.3.5其他计算和设计31.3.6绘制电气主接线图3本章小结32电气主接线设计42.1主变压器的选择42.1.1主变压器台数的确定42.1.2主变压器容量的确定42.1.3主变压器相数的确定52.1.4主变压器绕组数和接线组别的确定52.1.5主变压器调压方式的确定52.1.6主变压器冷却方式的确定62.1.7主变压器型号的确定62.2 主接线初步方案的拟订及技术比较62.2.1 110kV电压侧接线62.2.2 10kV电压侧接线92.3方案经济比较102.4主接线最终方案的确定122.5站用变接线设计132.5.1选择变压器132.5.2接线方案确定13本章小结133短路电流计算143.1短路故障产生的原因143.2 短路故障的危害143.3 短路电流计算的目的153.4短路电流计算的内容163.4.1短路点的选取163.4.2短路时间的确定163.4.3短路电流的计算163.5短路电流计算方法163.5.1标幺值法163.5.2 有名值法163.6三相短路电流周期分量起始值的计算163.6.1短路电流计算的基准值163.6.2网络模型173.6.3三相短路电流周期分量起始值的计算步骤17本章小结214主要电气设备的选择224.1断路器和隔离开关的选择234.1.1 110kV断路器隔离开关的选择244.1.2 10kV断路器隔离开关的选择264.2 电流互感器的选择284.2.1 110kV侧电流互感器的选择294.2.2 10kV侧电流互感器的选择304.3 电压互感器的选择314.3.1 110kV母线设备电压互感器的选择324.3.2 10kV母线设备电压互感器的选择324.4高压熔断器的选择334.5母线的选择与校验334.5.1 110KV母线的选择344.5.2 10kV母线354.5.3主变110KV侧至110KV母线连线的选择364.5.4主变10kV侧至10kV母线连线的选择374.6电缆选型及截面选择374.6.1电缆芯线材质/芯数374.6.2电缆结构374.6.3电缆选择的具体技术条件简述384.6.4穿墙套管的选择424.7绝缘子型号和绝缘子串434.8高压开关柜的选择44本章小结445无功补偿、消弧线圈的计算与选择及防雷接地设计455.1无功补偿455.1.1 提高功率因数的意义455.1.2 补偿装置的确定455.2消弧线圈的计算与选择475.3防雷接地设计475.3.1防雷设计475.3.2接地设计52本章小结536电气总平面布置及配电装置的选择546. 1 配电装置特点546.1.1屋内配电装置的特点546.1.2屋外配电装置的特点546. 2 配电装置类型及应用546.3 电气总平面布置556.3.1电气总平面布置的要求556.3.2电气总平面布置55本章小结567总结578致谢589参考文献59附 录61581绪 论1.1选题背景和意义1.1.1选题背景经济迅速发展，开发区将成为榆林市新的经济发展区，经济将迅速发展，榆林供电区域用电负荷也将迅速增长，截至2006年底，该供电区有110kV变电站2个， 2005年榆林市区电网最高负荷55MW，2006年榆林市供电区电网最高负荷达58MW，增长幅度5.5，预计2007年榆林市供电区电网最高负荷达72MW。随着市政府的搬迁和当地经济的快速发展，榆林市区局部地区预期负荷增长较快，仅靠两个110kV变电站无法满足工业区负荷日益增长的需求。随着因此，急需在开发区供电区域内新建一座110kV变电站以满足日益增长的用电需求。为满足榆林市和开发区与日俱增的用电需求，根据2008-2012年榆林市电网滚动规划，于2008年拟在榆林市开发区新建110kV变电站。1.1.2选题意义变电站作为整个电网中的一个核心节点，担负着电能的传输与分配的任务。在电网的统一指挥和协调下，电网各节点，如变电站、发电厂具体实施和保障电网的安全、稳定、可靠运行。因此，研究变电站一次侧设计对电力系统的稳定发展有着极其深远的意义。1.2原始资料1.2.1分析本变电站在电力系统中的作用本变电站的电压等级为110kV，供电负荷10kV在企业内部。属于一般降压变电站。1.2.2建设规模（1）110kV本期2进2出，最终2进3出，每回最大负荷40MW；（2）10kV本期24回出线，最终36回出线，每回最大负荷4000kW。1.2.3环境情况（1）海拔600米，温度2035，年平均气温14.5；（2）污秽等级度；（3）雷暴日每年70.2天。1.2.4线路阻抗市中变本期进线由东沙变和市区变接入，220kV东沙变和市区变从省网220kV环网供电,系统容量趋于无穷大，折算至东沙变110kV侧母线的系统阻抗标么值为0.05033，东沙变110kV侧母线至本站110kV进线距离为6.017km；折算至市区变110kV侧母线的系统阻抗标么值为0.04398，市区变110kV侧母线至本站110kV进线距离为6.769km。1.3所做工作1.3.1分析原始资料（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。（5）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。1.3.2 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。1.3.3短路电流计算对拟定的主接线，为了选择合理的电气设备，需进行短路电流计算。1.3.4主要电器选择包括110kV主变侧断路器、10kV主变侧断路器、10kV出线侧断路器、110kV主变侧隔离开关、10kV主变侧隔离开关、10kV出线侧隔离开关、110kV主变侧电流互感器、110kV母联电流互感器、10kV主变侧电流互感器、10kV母联电流互感器、10kV出线侧电流互感器、110kV母线设备电压互感器、10kV母线设备电压互感器、高压熔断器、110KV母线、10kV母线、主变110KV侧至110KV母线连线、主变10kV侧至10kV母线连线、110kV 侧电缆及配件、10kV 侧电缆及配件。1.3.5其他计算和设计无功补偿、消弧线圈的计算与选择及防雷接地设计。1.3.6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。本章小结 本章首先介绍了选题背景和意义,其次对变电站原始资料进行分析,并指出所做工作。2电气主接线设计变电站电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路 、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。2.1主变压器的选择变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。2.1.1主变压器台数的确定为保证供电可靠性，变电所一般设两台主变压器。考虑到本变电站远期扩建，将增加一台。2.1.2主变压器容量的确定表2-1 电力需求预测方案年份需求预测2004(实绩)2005(预计)2006(预测)2007(预测)2008(预测)2010(预测)2015(预测)项目区负荷(兆伏安)39.4945.4752.3559.3867.3676.41108备注：表按2006年建成投产项目列出预测水平年根据电力工程设计手册，变压器容量应根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器 （2.1）式中：S为计算负荷容量（kVA）；Se为变压器容量（kVA）；为负荷率（一般取85左右）。 本系统中只有10kv一个负荷等级。2007年预测最大负荷S为59.38MVA ，需要选择的变压器容量主变压器容量确定的要求：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，其余变压器容量在设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：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。，当一台停运时，另一台则承担70%为35.331MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求，采用暗备用工作方式。2015年预测最大负荷S为108MVA ，需要选择的变压器容量：，当一台停运时，其余变压器则承担70%为64.26MVA。故远期增设一台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。2.1.3主变压器相数的确定容量为300kV及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都选三相变压器，因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗大、配电装置复杂。采用“降压结构”的线圈，排列成铁芯一低压一高压线圈，高与低之间阻抗最大。2.1.4主变压器绕组数和接线组别的确定由于本次设计变电站为110kV和10kV两个电压等级，该变电所选双绕组变压器。连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用YN连接； 10kV采用D11连接。2.1.5主变压器调压方式的确定为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。普通型的变压器调压范围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头的方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器可以实现特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。2.1.6主变压器冷却方式的确定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、强迫油循环导向冷却。自然风冷却及强迫风冷却适用与中小型变压器；强迫油循环风冷却一般适用与大容量变压器，在水源充足的情况下也可采用强迫油循环水冷却；强迫油循环导向冷却是大型变压器采用的高效率的冷却方式。考虑到冷却系统的供电可靠性要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。2.1.7主变压器型号的确定查电力工程电气设备手册：电气一次部分，选定变压器的容量为50MVA。由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查大型变压器技术数据选定主变型号为：SZ10-50000/110。主要技术参数如下：额定容量（kVA）：50000额定电压（kV）：高压11081.25% ；低压10.5连接组标号：YNd11空载损耗（W）：42+15%负载损耗（W）：184+15%空载电流（%）：0.3短路阻抗（%）：14.57.5%2.2 主接线初步方案的拟订及技术比较2.2.1 110kV电压侧接线35110kV变电所设计规范规定，35110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母线分段接线。110kV线路为6回其以上时，宜采用双母线接线。表2-2 方案拟定方案110kV10kV主变台数方案一桥式（内桥）单母线分段2方案二单母线分段单母线2（1）桥式接线 (a)内桥接线 (b) 外桥接线图2-1 桥式接线桥式接线具有工作可靠、灵活、使用的电器少、装置简单清晰和建造费用低等优点，并且它特别容易发展为单母线分段或双母线接线。因此，为了节省投资，当配电装置建造初期负荷较小，引出线数目不多时，应采用桥式接线。随着负荷的增大，引出线数目增多时，则需逐步发展为单母分段或双母线接线。1）内桥接线的特点：连接桥断路器在线路断路器的内侧，因此，线路的投入和切除比较方便。在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电，并且操作复杂。内桥接线的适用范围：一般适用于线路较长（相对来说线路的故障率较大）和变压器不需要经常切换（如火电厂）的情况。2）外桥接线的特点：连接桥断路器在线路断路器的外侧,它与内桥接线相反。外桥接线的适用范围：一般适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。当系统中有穿越功率通过主接线为桥型接线的发电厂或变电站高压侧时，或者桥形接线的2条线路接入环形电网时，都应该采用外桥接线。（2）单母线分段接线图2-2 单母线分段接线优点：1）用断路器把母线分段，可以提高供电可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段引出两回馈线路，由双电源供电；2）当一段母线检修或故障时，分段开关自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电，且接线简单、设备少、投资小、运行操作方便，不易发生误操作事故，而且投资小。缺点：1） 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都将在检修期内停电，且可靠性和灵活性较差；2） 当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越；3） 扩建需两方向均衡发展。适用范围：1）510kV配电装置的出线回数为6回及以上时；2）3560kV配电装置的出线回数为48回时；3）110220kV配电装置的出线回数为4回时。 本次设计变电站110kV线路有2回（远期3回），方案一简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小，节省一部分断路器，投资较小，但供电可靠性较差；方案二一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作如图2-1所示。2.2.2 10kV电压侧接线35110kV变电所设计规范规定，当变电所装有两台主变压器时，610kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站10kV侧线路为24回（远期36回），可采用双母线分段接线（如图2-3）或双母接线（如图2-4）两种方案。（1） 单母线分段接线图2-3 单母线分段接线见前面所述。（2） 单母线接线优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：1）可靠性差。母线或隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂或全站长期停电；2）调度不方便,电源只能并列运行,不能分列运行,并且线路侧发生短路时,有较大的短路电流。适用范围：一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。图2-4单母线接线方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小，但供电可靠性较差。 2.3方案经济比较方案一：110kV侧桥式（内桥）；10kV侧单母线分段表2-2方案一设备价格汇总表序号名称单位数量单价（万元）合价（万元）1110kV三相电力变压器容量(kVA) 50000台2100.00200.002110kV电缆进线开关柜面215.0030.003110kV主变进线隔离柜面28.0016.004110kV桥开关柜面115.0015.005110kV电压互感器、避雷器柜面212.0024.00610kV主变进线开关柜面28.0016.00710kV电缆出线开关柜面248.00192.00810kV分段开关柜面28.0016.00910kV电压互感器、避雷器柜面27.0014.00合计：523方案二：110kV侧单母线分段；10kV侧单母线接线 表2-3 方案二设备价格汇总表序号名称单位数量单价（万元）合价（万元）1110kV三相电力变压器容量(kVA) 50000台2100.00200.002110kV电缆进线开关柜面215.0040.003110kV主变进线开关柜面215.0040.004110kV分段开关柜面115.0020.005110kV电压互感器、避雷器柜面212.0020.00610kV主变进线开关柜面28.0030.00710kV电缆出线开关柜面248.00192.00810kV电压互感器、避雷器柜面27.0014.00合计：5562.4主接线最终方案的确定（1）技术的比较：110kV桥式接线简单，控制简单，有利于变电站的运行。10kV单母线分段接线可靠性较高，能满足110kV变电站重要负荷的供电可靠性且出线较多的要求。所以，选择方案一。 （2）经济的比较：方案一比方案二投资少，且能满足技术的要求。所以，从经济运行费用的角度考虑，选择方案一。2.5站用变接线设计2.5.1选择变压器调压方式：有载调压变压器冷却方式：自然风冷冷却方式原则上站用电负荷按0.2%变电所容量计，设置2台所用变相互备用站用电负荷：S=59.380.2%=118.76 kVA站用变容量计算：=100.9460.7=70.662kVA故选两台80kVA的主变压器就可满足负荷需求，采用暗备用工作方式。所用变压器参数：型号：SC9-80/10.5U1e=10.55%（kV） U2e=0.4（kV）连接组别：Y，yn0空载损耗：0.70（kW）阻抗电压：4%空载电流：1.5（%）2.5.2接线方案确定变电站站用母线采用单母分段接线方式。平时分列运行，两台站用变采用单母线接线方式，以限制故障。本章小结 本章先从大的方面介绍了电气主接线设计的基本要求和主接线的基本接线形式，在确定主变后根据要求提出了两个设计方案，最后从技术和经济的角度对两个方案进行了比较，得出本系统所需的主接线形式及站用变接线形式。3短路电流计算计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯网络设施的影响等。3.1短路故障产生的原因工业与民用建筑中正常的生产经营办公等活动以及人民的正常生活，都要求供电系统保证持续安全可靠地运行.但是由于各种原因，系统会经常出现故障，使正常运行状态遭到破坏。短路是系统常见的严重故障。所谓短路，就是系统中各种类型不正常的相与相之间或地与相之间的短接。系统发生短路的原因很多，主要有 ：（1）设备原因电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路的功能。（2）自然原因气候恶劣，由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。 （3）人为原因工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物带电设备内形成短路事故等。3.2 短路故障的危害供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果：（1）短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。（2）短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。（3）短路系统电压下降短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。（4）不对称短路的磁效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。（5）短路时的停电事故短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。（6）破坏系统稳定造成系统瓦解短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。3.3 短路电流计算的目的（1）主接线比选短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。（2）选择导体和电器如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。（3）确定中性点接地方式对于10kV供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。（4）选择继电保护装置和整定计算在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。3.4短路电流计算的内容3.4.1短路点的选取各级电压母线、各级线路末端。3.4.2短路时间的确定根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。3.4.3短路电流的计算最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的 。3.5短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。3.5.1标幺值法标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气参量的折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。3.5.2 有名值法有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于1kV以下低压供电系统短路电流的计算。3.6三相短路电流周期分量起始值的计算3.6.1短路电流计算的基准值短路电流的计算通常采用近似标幺值计算。取=100MW，各级基准电压为平均额定电压。3.6.2网络模型计算短路电流对所用的网络模型为简化模型，即：忽略负荷电流；不计各元件的电阻，也不计送电线路的电纳及变压器的导纳；发电机用次暂态电抗表示，并认为发电机电势模值标幺制为1，相角为0。3.6.3三相短路电流周期分量起始值的计算步骤3.6.3.1计算各元件参数标幺值并作等值电路主变压器（双绕组）阻抗电压百分比为14%，取=100MVA，=计算变压器各绕组的标幺值 (3.1)0.28，由于一期工程，只有两台主变运行。所以，只需考虑2台变压器。2变的参数与1变的参数一致。市中变本期进线由东沙变和市区变接入，系统容量趋于无穷大，折算至东沙变110kV侧母线的系统阻抗标么值为0.05033，东沙变110kV侧母线至本站110kV进线距离为6.017km；折算至市区变110kV侧母线的系统阻抗标么值为0.04398，市区变110kV侧母线至本站110kV进线距离为3.769km。 (3.2)输电线路每公里电抗，110kV侧基准电压取115kV，东沙变110kV侧母线至本站输电线路阻抗市区变110kV侧母线至本站输电线路阻抗 图3-1等值电路图3.6.3.2d1点短路电流的计算（1）110kV并联10kV并联： =32.68基准电流： =0.502kA110kV短路电流的有名值： = =32.680.502=16.39kA冲击电流: =1.8=1.816.39=41.77kA电流最大有效值： =1.51=1.5116.39=24.75kA短路容量： =16.39115=3266MVA（2）110kV并联10kV分裂： =32.68基准电流： =0.502kA110kV短路电流的有名值： = =32.680.502=16.39kA冲击电流: =1.8=1.816.39=41.77kA电流最大有效值： =1.51=1.5116.39=24.75kA短路容量： =16.39115=3266MVA（3）110kV不并联10kV并联： =14.59基准电流： =0.502kA110kV短路电流的有名值： = =14.590.502=7.33kA冲击电流: =1.8=1.87.33=18.66kA电流最大有效值： =1.51=1.517.33=11.07kA短路容量： =7.33115=1460MVA（4）110kV不并联10kV分裂： =14.59基准电流： =0.502kA110kV短路电流的有名值： = =14.590.502=7.33kA冲击电流: =1.8=1.87.33=18.66kA电流最大有效值： =1.51=1.517.33=11.07kA短路容量： =7.33115=1460MVA3.6.3.3d2点短路电流的计算（1）110kV并联10kV并联： =5.862基准电流： =5.5kA10kV短路电流的有名值： = =5.8625.5=29.241kA冲击电流: =1.8=1.829.241=82.215kA电流最大有效值： =1.51=1.5129.241=48.684kA短路容量： =29.24110.5=586MVA（2）110kV并联10kV分裂： =3.22基准电流： =5.5KA10kV短路电流的有名值： = =3.225.5=17.71kA冲击电流: =1.8=1.817.71=45.16kA电流最大有效值： =1.51=1.5117.71=26.74kA短路容量： =17.7110.5=322MVA（3）110kV不并联10kV并联： =4.795基准电流： =5.5kA10kV短路电流的有名值： = =4.7955.5=26.37kA冲击电流: =1.8=1.826.37=67.24kA电流最大有效值： =1.51=1.5126.37=39.82kA短路容量： =26.3710.5=480MVA（4）110kV不并联10kV分裂： =2.845基准电流： =5.5kA10kV短路电流的有名值： = =2.8455.5=15.65kA冲击电流: =1.8=1.815.65=39.91kA电流最大有效值： =1.51=1.5115.65=23.63kA短路容量： =15.6510.5=284MVA表3-1短路电流计算结果表运行方式短路点短路电流周期分量起始值（kA）短路电流冲击值（kA）短路全电流最大有效值（kA）起始短路容量（MVA）110kV并联3*50MVAUd1-2=14%10KV并联运行d116.3941.7724.753266d229.2482.2248.685863*50MVAUd1-2=14%10KV分裂运行d116.3941.7724.753266d217.7145.1626.74322110kV不并联3*50MVAUd1-2=14%10KV并联运行d17.3318.6611.071460d226.3767.2439.824803*50MVAUd1-2=14%10KV分裂运行d17.3318.6611.071460d215.6539.9123.63284由表3-1可知当两台主变并列运行时，短路容量比较大，故在正常时变压器并列运行，以确保供电可靠性，当出现短路时将短路点切除并断开110kV侧母线使变压器处于非并列运行状态，以避免较大的短路电流。本章小结本章对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时，所流过的短路电流进行了分别计算。这为下步设备选择奠定了基础。4主要电气设备的选择 正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电气设备。表4-1 高压电器技术条件序号电器名称额定电压额定电流额定容量机械荷载额定开断电流热稳定动稳定绝缘水平KAAKVANA1断路器2隔离开关3组合电器4负荷开关5熔断器6PT7CT8电抗器9消弧线圈10避雷器11封闭电器12穿墙套管13绝缘子尽管电力系统中各种电器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。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。气设备选择的一般原则：应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。应按当地环境条件校验；应力求技术先进与经济合理；选择导体时应尽量减少品种；扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。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。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如表4-1。4.1断路器和隔离开关的选择断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10kV220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。断路器选择的具体技术条件如下：额定电压校验：UNUNs （4.1）额定电流校验： INImax （4.2）开断电流： INbr （4.3）动稳定：iesish （4.4）热稳定：It2t Qk （4.5）同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。4.1.1 110kV断路器隔离开关的选择4.1.1.1进线侧断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流263.581A具体选择及校验过程如下：(1)额定电压选择：UNUNs=110kV(2)额定电流选择：INImax=263.581A (3)开断电流选择：INbrI=16.38kA表4-2 SN4-110/1250技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A额定短路开断电流/kA额定短路关合电流/kA额定峰值耐受电流/kA额定短路耐受电流/kA额定短路持续时间/SSN4-110/1250110125031.5808031.54(4)热稳定校验：It2t Qk短路电流的假想时间，等于后备保护动作时间与断路器全分闸时间之和，即tjs=tb+td.其中tb=0.5s td=0.15s，即tjs=0.5+0.15=0.65s.tjs1s，应考虑非周期分量作用时间0.05s，即tjs=0.7s在=1时，查发电厂电气设备中周期分量等值时间曲线得tdz=0.5(s)Qk=I2tdz=41.7720.5=872.366（kA2S）It2t=31.524=3969（kA2S）QkIr2t满足热稳定要求。(5)动稳定校验：ies=80kAish=41.77kA满足校验要求表4-3 SN4-110/1250具体参数表计算数据SN4-110/1250UNs 110kVUN 110kVImax 275.562AIN 1250AI 16.38kAINbr 31.5kAish 41.77kAINcl 80kAQK 872.366(kA2s）It2t 31.524=3969 (kA2s）ish 41.77kAies 80kA由表可知，所选断路器满足要求。4.1.1.2进线侧隔离开关的选择及校验过程如下：(1)额定电压选择：(2)额定电流选择：(3)极限通过电流选择：表4-4 GN4-110/1250技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A峰值耐受电流/kA短时耐受电流/kA-SGN4-110/125011012508031.5-4(4)热稳定校验：It2t QkIt2t=31.524=3969 (kA2S)所以， It2t Qk 满足热稳校验。(5)动稳定校验：ies=80kAish=41.77kA满足校验要求。表4-5 GN4-110/1250具体参数表计算数据GN4-110/1250UNs 110kVUN 110kVImax 275.562AIN 1250A QK 872.366(kA2S)It2t 31.524 (kA2S