35kv变电站设计

毕业设计（论文）题目35KV变电站设计班级电气081503班所属院（系）电子信息工程学院2012年6月13日毕业设计（论文）任务书学院（直属系）电子信息工程学院时间2012年3月8日学生姓名指导教师设计（论文）题目35KV变电站设计主要研究内容1、了解变电站负荷计算的方法及变电站容量的选择2、了解变电站的结构布置3、掌握变电站中变压器、负荷开关、测量等主要器件的选择方法4、了解变电站中的主要保护装置5、掌握进线柜、变压器柜、测量柜、补偿柜、出线柜的原理。研究方法参照电网变电所的设计规范，进行变电站的负荷计算，器件选择硬件设计，参数计算。主要技术指标或研究目标1、变电所的负荷容量为40MVA，感性负载2、选择两台40MVA的变压器，一主一备3、进线柜、变压器柜、测量柜、补偿柜、出线柜的设计。教研室意见教研室主任（专业负责人）签字年月日35KV变电站设计摘要35KV变电站属于高压网络。本文根据任务书设定了变电所担负的任务及用户负荷，通过负荷分析对变压器进行选择并确定其台数，同时计算无功补偿。其中对变压器的绝缘、冷却方式与装置等进行了简单介绍。根据变电站的容量及用户负荷选择了主接线方式，然后进行短路电流的计算。最后根据短路计算的结果，对高压断路器、隔离开关和互感器进行选型。本文的重点是负荷分析、主接线的各种方式的优缺点以及选择、短路电流的计算。关键词综合自动化，负荷，主接线，短路电流，电气设备THEDESIGNOF35KVTRANSFORMERSUBSTATIONSCHOOLOFELECTRONICANDINFORMATIONENGINEERINGELECTRICAL081503CHENYUERUDIRECTORLIUHONGBINGABSTRACT35KVSUBSTATIONBELONGSTOHIGHVOLTAGENETWORKINTHISPAPER,THETASKANDUSERLOADTAKENONBYTRANSFORMERSUBSTATIONISSETTEDACCORDINGTOTHEASSIGNMENTTRANSFORMERISSELECTEDANDITSNUMBERISCONFIRMEDBYMEANSOFLOADANALYSISATTHESAMETIME,REACTIVEPOWERCOMPENSATIONISCALCULATEDTHEARTICLEGIVESANOUTLINEOFTHEINSULATION,TYPEANDDEVICEOFCOOLINGOFTRANSFORMERACCORDINGTOTHECAPACITYOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONANDUSERLOAD,THELORDTHEWIRINGWAYISCHOOSED,ANDTHENTHESHORTCIRCUITCURRENTISCALCULATEDFINALLY,ACCORDINGTOTHERESULTSOFTHESHORTCIRCUITCALCULATION,HIGHVOLTAGECIRCUITBREAKER,ISOLATINGSWITCHANDMUTUALINDUCTORISCHOOSEDTHISPAPEREMPHASISESTHEANALYSISOFLOAD,THEADVANTAGESANDDISADVANTAGESANDSELECTIONOFKINDSOFMAINELECTRICALCONNECTION,THECALCULATIONOFSHORTCIRCUITCURRENTKEYWORDSINTEGRATEDAUTOMATION,LOAD,MAINWIRING,SHORTCIRCUITCURRENT,ELECTRICALEQUIPMENT目录摘要IIIABSTRACTIV第1章变电站的负荷计算111负荷分析的目的112负荷统计1121变电站的设计环境1122电压等级1123待建变电站各电压等级负荷数据113负荷计算（按照需要系数法来确定计算负荷）2第2章变压器简介及变电站变压器的选择421变压器的用途与分类422变压器的绝缘5221变压器的绝缘水平5222绕组的主绝缘5223绕组的纵绝缘623变压器的冷却方式与装置6231冷却方式6232冷却装置724变压器的维护与检修7241监视仪表8242现场检查与维护825主变压器的选择9251主变压器台数的选择9252变压器容量的选择926主变压器型号的选择9261相数的确定9262绕组数的确定9263绕组接线组别的确定9264调压方式的确定10265冷却方式的选择1027变压器技术参数10第3章变电站的无功补偿计算1131无功功率补偿目的1132无功功率补偿原理1133无功功率补偿的计算12第4章电气主接线的选择1341概述1342各种主接线接线方式的特点14421单母线接线14422单母线分段接线14423单母分段带旁路母线15424桥型接线15425角形接线15426一台半断路器接线16427双母线接线16428双母线分段接线1743主接线路的选择1743110KV侧17432可供选择的接线方式有17第5章短路电流的计算1951概述1952短路电流的计算19521系统等值电路图20522短路电流计算20第6章电气设备的选择2461高压断路器24611高压断路器24612高压断路器选择和校验的条件2461335KV侧断路器的选择2561410KV侧断路器的选择2662高压隔离开关27621隔离开关选择与校验的条件2862235KV侧的隔离开关的选择2862310KV侧隔离开关的选择2963互感器的选择30第7章继电保护3171继电保护的作用3172电力系统对继电保护的基本要求31721可靠性31722选择性31723速动性31724灵敏性3273保护配置32731变压器的保护配置32732输电线路的保护配置3374主变压器保护配置选型35参考文献37致谢3835KV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，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。35KV变电站属于高压网络。本文根据任务书设定了变电所担负的任务及用户负荷，通过负荷分析对变压器进行选择并确定其台数，同时计算无功补偿。其中对变压器的绝缘、冷却方式与装置等进行了简单介绍。根据变电站的容量及用户负荷选择了主接线方式，然后进行短路电流的计算。最后根据短路计算的结果，对高压断路器、隔离开关和互感器进行选型。本文的重点是负荷分析、主接线的各种方式的优缺点以及选择、短路电流的计算。关键词综合自动化，负荷，主接线，短路电流，电气设备THEDESIGNOF35KVTRANSFORMERSUBSTATIONABSTRACTTRANSFORMERSUBSTATIONISANIMPORTANTPARTOFTHEPOWERSYSTEM,ANDITISCONSTITUTIVEOFELECTRICALEQUIPMENTANDPOWERDISTRIBUTIONNETWORKTRANSFORMERSUBSTATIONGETSELECTRICALENERGYFROMPOWERSYSTEMWITHTHEFUNCTIONOFTRANSFORMERSUBSTATION,SUCHASTRANSFORMATION,DISTRIBUTION,TRANSMISSIONANDPROTECT,THEELECTRICALENERGYWILLBETRANSPORTEDTOTHEPLACEOFEVERYELECTRICALEQUIPMENTSAFELY,RELIABLY,ECONOMICALLY35KVSUBSTATIONBELONGSTOHIGHVOLTAGENETWORKINTHISPAPER,THETASKANDUSERLOADTAKENONBYTRANSFORMERSUBSTATIONISSETTEDACCORDINGTOTHEASSIGNMENTTRANSFORMERISSELECTEDANDITSNUMBERISCONFIRMEDBYMEANSOFLOADANALYSISATTHESAMETIME,REACTIVEPOWERCOMPENSATIONISCALCULATEDTHEARTICLEGIVESANOUTLINEOFTHEINSULATION,TYPEANDDEVICEOFCOOLINGOFTRANSFORMERACCORDINGTOTHECAPACITYOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONANDUSERLOAD,THELORDTHEWIRINGWAYISCHOOSED,ANDTHENTHESHORTCIRCUITCURRENTISCALCULATEDFINALLY,ACCORDINGTOTHERESULTSOFTHESHORTCIRCUITCALCULATION,HIGHVOLTAGECIRCUITBREAKER,ISOLATINGSWITCHANDMUTUALINDUCTORISCHOOSEDTHISPAPEREMPHASISESTHEANALYSISOFLOAD,THEADVANTAGESANDDISADVANTAGESANDSELECTIONOFKINDSOFMAINELECTRICALCONNECTION,THECALCULATIONOFSHORTCIRCUITCURRENTKEYWORDSINTEGRATEDAUTOMATION,LOAD,MAINWIRING,SHORTCIRCUITCURRENT,ELECTRICALEQUIPMENT第1章变电站的负荷计算11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子过早老化甚至烧毁，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。12负荷统计121变电站的设计环境待建变电站的设计环境是一个农村，同时还为农场附近的各种工厂供电。预计使用两台变压器，一主一备。122电压等级变电站的电压等级为35KV。123待建变电站各电压等级负荷数据表11各电压等级负荷数据电压等级用电单位最大负荷MW负荷等级回路数供电方式10KV铝厂911电缆续表11电压等级用电单位最大负荷MW负荷等级回路数供电方式住宅区131电缆10KV钢铁厂1011电缆合计20MW表12负荷性质分析结果表负荷等级负荷值（MW）占总负荷百分比（）11995003150013负荷计算（按照需要系数法来确定计算负荷）各组计算负荷【1】有功计算负荷PKEDN30无功计算负荷TA30QN视在计算负荷COS30SN计算电流UINN30其中表示每组的设备总容量，表示每组设备的平均功率因数。PECOS总计算负荷总的有功计算负荷PKP3030总的无功计算负荷QQ总的视在计算负荷S23030总的计算电流UIN其中、分别表示每组有功、无功计算负荷的和；、为组间同时P3030KPQ系数，分别取值为080090、085095。变电站所供负荷的总数为P20WM变电站所供一级负荷总数为19MWP1变电站所供三级负荷总数为1MW2第2章变压器简介及变电站变压器的选择主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。21变压器的用途与分类变压器是借助于电磁感应，以相同的频率，在两个或多个的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。变压器的用途很广，在国民经济的各部门，都十分广泛应用着各种各样的变压器。从电力系统角度而言，一个电力网将许多发电厂和用户连在一起。发电厂发出的电能往往需经远距离传输才能到达用电地区，在传输的功率恒定时，传输电压越高，所需电流越小，用较高的输电电压可以大大降低线路的电压降和电能损耗。要制造电压很高的发电机，目前技术上还很困难，所以需用升压变压器将发电机端的电压升高后再输出去。电网内部存在多种电压等级，这就需要用各种电压等级和容量的变压器来连接。变压器的种类非常多，按用途分类，有电力变压器、电炉变压器、整流变压器、调压变压器、电抗器和互感器等；按电源输出相数分类，有单相变压器、三相变压器；按冷却介质分类，有干式变压器、油浸式变压器及充气式变压器；按冷却方式分类，有油浸自冷式变压器、油浸风冷式变压器、油浸强迫油循环风冷却变压器；按绕组数量分类，有双绕组变压器、三绕组变压器及自耦变压器；按调压方式分类，无励磁调压变压器、有载调压变压器；按铁芯结构分类，有心式变压器、壳式变压器；按中性点绝缘水平分类，有全绝缘变压器、分级绝缘变压器；按导线材料分类，有铜导线变压器、铝导线变压器。22变压器的绝缘221变压器的绝缘水平绝缘水平是变压器能够承受运行中各种过电压与长期最高工作电压作用的水平，是与保护用避雷器配合的耐受电压水平，取决于设备的最高电压。根据变压器绕组线端与中性点的绝缘水平是否相同可分为全绝缘和分级绝缘两种。其中绕组线端的绝缘水平与中性点的绝缘水平相同的成为全绝缘；绕组中性点的绝缘水平低于线端的绝缘水平的称为分级绝缘。采用分级绝缘的变压器，由于中性点的绝缘水平相对较低，可以简化绝缘结构，节省材料，从而降低变压器尺寸和制造成本。但分级绝缘的变压器只允许在110KV及以上中性点直接接地系统中应用。【2】220KV及以下电压等级的绝缘水平主要由工频耐受电压和雷电耐受电压决定。对于220KV以上的变压器除工频耐受电压外，还需要增加操作冲击耐受电压，这是因为超高压变压器的绝缘水平已很高，在现有的防雷措施下，大气过电压一般不如操作过电压的危险大。因此，绝缘水平主要由操作过电压来决定。222绕组的主绝缘变压器的主绝缘以油屏障绝缘和油浸纸绝缘最为常见。每一种绝缘结构不论形状如何复杂，都不外乎由纯油间隙、屏障和绝缘层三种成分组成。绕组与铁芯之间的绝缘结构绕组与铁芯之间的绝缘结构是用厚纸筒于黏在其上面的撑条组成的纸筒油间隙绝缘结构。而绕组与铁轭之间的绝缘结构是用平衡绝缘、铁轭绝缘、端圈、角环和静电屏蔽等来组成的。由于绕组端部的电场高且极不均匀，一方面需要平衡绝缘、铁轭绝缘、端圈、角环等来加强端部的绝缘，提高端部的耐电强度；另一方面必须采取措施改善电场分布，以降低端部的电场强度。改善电场分布的重要措施就是在绕组首端加装静电屏。绕组与邮箱之间的绝缘结构最外层绕组与油箱之间构成绕组与油箱的主绝缘，一般110KV及以下变压器主要是靠油间隙的绝缘。绕组与绕组之间的绝缘结构绕组与绕组之间的绝缘结构有不同相绕组之间绝缘和同相不同等级绕组之间绝缘之分。不同相绕组之间绝缘结构，在电压等级较低变压器中可用纯油间隙作为不同绕组之间的主绝缘。同相不同电压等级绕组之间的绝缘，多采用薄纸筒小油隙的绝缘结构作为绕组间的主绝缘。223绕组的纵绝缘纵绝缘主要取决于冲击电压作用下的梯度电压。在冲击电压作用下，起始电压在绕组各部位分布不均匀以及引起振荡，会使绝缘的某些部位产生很高的梯度电压。不同绕组形式、有无内部保护对梯度电压有很大影响。因此，纵绝缘的选择需要在考虑以上因素后确定。绕组的纵绝缘是指同一绕组内的匝间绝缘、层间绝缘以及饼间绝缘等。在同一层或同一饼内，绕有数匝导线，这时导线匝与匝之间需要有匝绝缘。对于不同形式的绕组，匝间承受的电压亦不相同。绕组的匝间绝缘是由包在导线表面的电缆纸构成的，不同的电压等级，其匝间绝缘的后足也不相同。35KV及以下的各绕组为045MM。圆筒式绕组的层间绝缘是由撑条或瓦楞纸板与电缆纸构成，层间绝缘一般采用分级绝缘，及层间电压高的部位加强绝缘要求，电压低的部位可适当降低绝缘要求。饼间绝缘是是由线饼间的绝缘垫块构成的油间隙与导线的绝缘组成的，为了加强绝缘饼间绝缘，有时在水平油道中加小角环或纸板圈。饼间绝缘的尺寸除了考虑电气绝缘强度外，还要考虑满足绕组的散热要求。23变压器的冷却方式与装置变压器冷却时，铁芯、绕组和钢结构件中均要产生损耗，这些损耗将转变为热量散发于周围介质中，从而引起变压器发热和温度升高。为了使变压器的绝缘老化减速，各部分温升不得超过规定的限制，因此必须采用冷却装置进行冷却。冷却装置一般是可拆卸式的，有散热器和冷却气两种，不带强迫油循环的称为散热器，带强迫油循环的称为冷却器。231冷却方式油浸自冷式油浸式变压器容量小于6300KVA时采用，绕组和铁芯中的热油上升，油箱壁上或散热器中冷油下降形成循环冷却。散热能力为左右，维护简单。MW250油浸风冷式油浸式变压器容量在800031500KVA时采用，以吹风加强散热器的散热能力。散热能力为左右，但风扇功率占变压器总损耗的15左右，且需要维护。MW280强抽风冷式200KV及以上油浸式变压器采用，用强迫风冷却器的油汞室冷油由油箱下部进入绕组间，热油由邮箱上部进入冷却器吹风冷却。散热能力为左右，但风扇和油MW210汞等辅机损耗约占总损耗的3，且增加了运行维护工作量。强油水冷式与强油风冷式冷却方式相比，只是冷却介质为水，强油水冷却器常另外放置，在水力发电厂或水源充足时采用。散热能力可达到。210强油导向风冷和水冷式这种冷却方式与强油风冷式和强油水冷式不同之处在于，它在变压器绕组内设置了导向油道，将冷油直接倒向绕组的线段内，线段的热量可能很快带走，使绕组最热点温度下降，提高绕组的温升限值（5K），但变压器绝缘结构复杂。232冷却装置对于小型变压器，由于损耗小、产生的热量靠油的对流作用通过油箱外壳或散热片便可将内部热量向周围冷却介质散发。但是对于大容量的变压器，由于发热量大，必须采用专门的冷却装置，以散发足够的热量。散热器由两种，一种是自然冷却，不带吹风装置；另一种带有吹风装置，如冷散热器。而冷却器则有强油风冷的冷却器和强油水冷的冷却器两种。结合不同的冷却方式，可分为片式散热器、扁管散热器、强风冷却器和强油水冷却器。24变压器的维护与检修变压器在运行中，值班人员应定期进行检查，以便了解和掌握变压器的运行情况，如发现问题应及时解决，力争把故障消除在萌芽状态。对变压器的巡视检查可分为监视仪表检查和现场检查两类。监视仪表检查是通过变压器控制屏上的电流表、电压表和功率表读数，保护装置及各种指示信号来了解变压器运行情况和负载大小。经常监视这些仪表的读数并定期抄表是了解变压器运行状况的简便和可靠的方法。有条件的，还应通过遥测温度计定期记录变压器上层油温。241监视仪表变压器控制盘上的仪表，如电流表、电压表、功率表等，他们只是这变压器的运行情况、电压质量等，因此必须经常察看，并应每小时抄表一次；在过负载下运行时，则应半小时超标一次；检测仪表不再控制室时，每班至少记录两次。配电变压器负载较大时，应测量其三相负载，如果发现不平衡，应重新分配送电。电压经常超过允许范围时，应设法调整电压或改换电压分接头。对变压器温度进行监视。如果温度及安装在变压器上，应在巡视变压器时记录其数值。如温度计安装在配电盘上，应在记录电流数值的同时记录温度。242现场检查与维护电力变压器应定期进行外部检查。定期检查和维护的内容有检查变压器上层油温检查变压器的油位及油的颜色是否正常，是否有渗漏油现象。检查运行中变压器声音是否正常。检查高低压军援套管是否清洁，有无裂纹、碰伤和放电痕迹。检查防爆管、除湿器是否正常；一、二次侧母线不应过松过紧；接头接触良好，不过热。检查变压器外接的高、低压熔丝是否完好。冷却系统的运转情况是否正常。检查变压器接地是否良好。25主变压器的选择251主变压器台数的选择为了保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器，枢纽变电所可装设24台，地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所可装设3台。待建变电站使用2台变压器，一主一备。252变压器容量的选择1、变压器容量的计算公式容量总计算负荷/（负载率功率因数）其中负载率为06，功率因数为0852、变电站的总计算负荷为20MW3、容量20000000/（06085）40MW因此变压器的容量选为40MW。26主变压器型号的选择261相数的确定在330KV及一下的变电所中，一般都选用三相式变压器。选三相变压器相对于单相变压器而言，不仅减少了土地占用面积，而且投资小，占地少，运行损耗小，同时配电装置以及继电保护和二次接线比较简单，减少了维护及倒闸操作的工作量。本设计变电站为35KV，由于不受运输等条件的限制，所以选用三相式变压器。262绕组数的确定只有一种升高电压向用户供电，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器。263绕组接线组别的确定电力系统变压器采用的绕组连接方式有星形和三角形两种，在说明变压器连接组别时分别用Y、D表示。我国电力变压器的三相绕组所采用的连接方式中，35KV作为高、中压侧时都可能采用“Y”，其中性点不接地或经消弧线圈接地；作为低压侧时可能用“Y”或“D”。变压器绕主接线组别，一般考虑系统或机组同步并列要求及限制3次谐波对电源的影响等因素。6500KV均有双绕组变压器，其接线组别为YD11或YN11、YNY0或YYN0。此处我们选择YND11。264调压方式的确定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。此处选用无励磁调压变压器。265冷却方式的选择电力变压器的冷却方式，随其型式和容量不同而异，我们此处选择自然风冷却。无风扇，只借助冷却器热辐射和空气自然对流冷却。综上所述，我们选择的变压器型号为S940000/35，为三相油浸式变压器。27变压器技术参数表21主变压器型号参数额定电压（KV）损耗（KW）型号额定容量（KVA）高压低压连接组别空载短路空载电流（）阻抗电压（）S940000/354000052363YD11460284007070第3章变电站的无功补偿计算31无功功率补偿目的无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，这一些原因是电力系统基本的常识，在这里不多作特别的说明。电力系统要求用户的功率因数不低于09（本次设计要求功率因为为095以上），因此，必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。32无功功率补偿原理假设功率因数由提高到，在负荷需要的有功功率不变的条件下，无功COSCSP30功率将由减小到，视在功率将由减小到，相应的负荷电流也得以减Q3030S3030I30小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量。要使功率因数由提高到，必须装设的无功补偿装置（通常采用并联电容器）COSCS容量为TAN3030PQC即QC30其中称为无功补偿率。QC在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量来确定电容器个QC数QQCN则C30补偿后总的视在计算负荷为23030QPS33无功功率补偿的计算补偿前功率因数850COS620TAN又KWP230则S45980COS30VAR12TAN30KQ补偿后的功率因数95COS30T则需装设并联电容器容量为VAR580TAN3030KPC则VR630KQC补偿后总的视在计算负荷为WS21030230选用的并联补偿电容器额定容量为1000KVAR则61058QCN即并联补偿电容器的数量为6台。第4章电气主接线的选择41概述电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟订有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。一、可靠性是电力生产和分配的首要要求。主接线首先应满足这个要求。主接线可靠性的具体要求1、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2、断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或部分二级负荷的供电。3、尽量避免发电厂，变电所全部停运。二、灵活性。主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1、调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2、检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。3、扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下投入新设备并且对一次和二次部分的改建工作量最少。三、经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，做到经济合理。1、投资省主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备控制电缆。要能限制短路电流、以便于选择价廉的电气设备或轻型电缆。如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可采用简单电器。2、占地面积小，主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。3、电能损失少，经济合理地选择主变压器的种类（比如绕组、三绕组、自耦变压器），容量、数量，要避免两次变压而增加电能损失。42各种主接线接线方式的特点电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线较多时（一般超出4回），为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。421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。缺点不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围610KV配电装置的出线回路数不超过5回；3563KV配电装置出线回路数不超过3回；110220KV配电装置的出线回路数不超过2回。422单母线分段接线优点用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，两段母线可看成是两个独立电源，提高了供电的可靠性，可对重要用户供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线继续工作。缺点当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围1）610KV配电装置出线回路数为6回及以上时；2）35KV配电装置出线回路数为48回时；3）110220KV配电装置出线回路数为34回时。423单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。适用范围适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。424桥型接线1、内桥形接线优点高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。2、外桥形接线优点高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。425角形接线优点投资省，平均每回路只需装设一台断路器。设有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响小。接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性、灵活性较高，每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施，隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作可能性。占地面积小。缺点任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。因此，断路器数量不能多，即进出线回路数要受到限制。每一进出线回路都连接着两台断路器，每一台断路器又连接两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。适用范围适用于最终进出线为35回的110KV及以上配电装置。不宜用于有再扩建可能的发电厂变电所中。426一台半断路器接线有高度可靠性，每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电。在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回；运行调度灵活，操作检修方便，隔离开关仅作检修时用，避免了将隔离开关作操作时的倒闸操作。检修任一断路器或母线时，回路不需要切换。由于一个回路连接着两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，使继电保护及二次回路复杂，投资较大。这种接线方式一般用于进出线数在6回及以上的超高压配电装置中。427双母线接线优点1、供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障时，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2、调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3、扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4、便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点1、增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。2、当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围610KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器；35KV配电装电装置，当出线回路超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。428双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点，但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停43主接线路的选择43110KV侧此侧出线三回，两个一级负荷，一个三级负荷。432可供选择的接线方式有1、单母线分段接线这种接线方式接线简单、清晰，投资少，但当任一段母线故障、检修时，该母线上的进出线均要停电；任一出线断路器故障、检修，该回路也需停电。这种接线方式经济性好，可靠性高，可供一、二级负荷，但灵活性较差。2、单母线分段带旁路母线，分段断路器兼旁路断路器接线此接线方式比单项母线分段接线可靠性强，任一出线断路器故障、检修时，该回路不需要停电。由于两段母线同时发生故障的几率很低，母线侧、线路侧断路器均采用六氟化硫断路器，故障的几率也很低，因此采用单母线分段接线亦可满足供电可靠性的要求，且节约了投资。因此，10KV侧选用单母线分段接线。主接线如下图所示图41主接线图第5章短路电流的计算51概述供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备时，设备的载流部分变形或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确的选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器，整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的原件等，也必须计算短路电流。52短路电流的计算电力变压器高压侧的高压断路器断流容量电力变压器为S9AMVSOC1040000/35；WL1、WL2为L5KM,电抗平均值为017M；WL3、WL4为L2M；电抗平均值为017M。521系统等值电路图图51系统等值电路图522短路电流计算1）K1点的短路电流电力系统的电抗35110736322AKVSUXOC母线WL1、WL2的电抗80/701MLWL电路总电抗25311WLSK三相短路电流周期分量有效值KAVXUIKCK659237,311三相短路次暂态电流和稳态电流有效值IK659313三相短路冲击电流及其有效值KAISH24533IS71三相短路容量AMVUSKCK6433112）K2点的短路电流取K502电力系统的电抗1010322AVSXOC母线WL1、WL2的电抗07201UCLWL电力变压器T的电抗（70）K19040170522AKVSXNCT电路总电抗37712TWLSK三相短路电流周期分量有效值KAVXUIKCK8163705322三相短路次暂态电流和稳态电流有效值IK816323三相短路冲击电流及其有效值KAIISH8415233S7三相短路容量AMVIUSKCK2933223）K3点的短路电流母线WL3、WL4的电抗MCLXWL09203电路总电抗370910710313XWLTWLSK三相短路电流周期分量有效值KAVXUIKCK386703532三相短路次暂态电流和稳态电流有效值IK81633三相短路冲击电流及其有效值KAISH45233IS71三相短路容量AMVUSKCK293324）K4点的短路电流低压电缆的电抗（，电缆长度L35M）MX/07M208351电路总电抗371314XWLTWLSK三相短路电流周期分量有效值KAVXUIKCK381670353424三相短路次暂态电流和稳态电流有效值IK816343三相短路冲击电流及其有效值KAISH5233IS741三相短路容量AMVUSKCK29334245）K5、K6点的短路电流与K3的短路电流一样。6）短路电流计算结果如下表表51短路电流计算结果短路点短路容量MVSNK3A短路电流周期分量有效值KAINK3短路冲击电流有效值）KAISH3短路冲击电流（峰值）KAISH3K16149651457246K229716382473418K329716382473418K429716382473418K529716382473418K629716382473418第6章电气设备的选择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。电气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。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。本章在以上各章的基础上，讨论变电所内电器设备的选择。61高压断路器611高压断路器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。612高压断路器选择和校验的条件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。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、校核断路器的断流能力，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。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时间内的允许热效TK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。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，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。61335KV侧断路器的选择1、该回路为35KV电压等级，故选用六氟化硫断路器2、断路器安装在户内，故选用户内断路器3、回路电压35KV，因此选用额定电压UE35KV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流IMAX1051032A37604、为方便运行管理及维护，选同一型号产品，初选LW835断路器其参数如下表61LN835断路器参数极限通过电流型号额定电压KV额定电流A最大工作电压KV额定开断电流KA极限开断电流额定断流容量KVA有效值峰值4S热稳定电流KA固有分闸时间SLN8353516004052525160036663250065、对所选的断路器进行校验断流能力的校验流过断路器的短路电流965KAIK31所选断路器的额定开断电流I25KAK31即断路器的断流能力满足要求。动稳定校验所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值63KA,流过断路器的冲击电流418KAIDWISH3则动稳定满足要求。热稳定校验设后备保护动作时间19S，所选断路器的固有分闸时间006S，选择熄弧时间T003S则短路持续时间T19006003199S以前述的方法算得QZ96521991853KA2S因为短路持续时间1S，非周期分量忽略不计，即QKQZ1853KA2S允许热效应IR2T25242500KA2SQK所以热稳定满足要求。从以上校验可知断路器满足使用要求，故确定选用LW835A断路器。61410KV侧断路器的选择1、该回路为10KV电压等级，故可选用真空断路器。2、该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。3、回路额定电压为10KV，因此必须选择额定电压UE10KV的断路器。4、初选SN910真空断路器，主要数据如下表62SN910真空断路器参数型号额定电压KV额定电流KA额定开断流电KA动稳定电流KA4S热稳定电流KA固有分闸时间SSN910101252563250055、对所选的断路器进行校验断流能力的校验流过断路器的短路电流1638KAIK31所选断路器的额定开断电流I25KVK31即断路器的断流能力满足要求。动稳定校验所选断路器的动稳定电流为63KA，流过断路器的冲击电流53213KA63KAISH3则动稳定满足要求。热稳定校验设后备保护动作时间19S，所选断路器的固有分闸时间005S，选择熄弧时间T003S。则短路持续时间T19005003198S。则QDQZ163821985339KA2S允许热效应IR2T25242500KA2S由于短路时间大于1S,非周期分量可忽略不计则QDQZ5339KA2S由于IR2TQK，所以热稳定满足要求从以上校验可知该断路器满足要求，所以确定选用SN910真空断路器。62高压隔离开关隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。621隔离开关选择与校验的条件隔离开关按下列条件进行选择和校验1、根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。2、根据安装地点选用户外或户内式。3、隔离开关的额定电流应不小于装设电路的电大持续工作电流。4、隔离开关的额定电压应不小于变电所所在电网的额定电压。5、动稳定校验应满足条件为IDWISH6、热稳定校验应满足条件为IR2TQK7、根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操作机构户内8000A以上隔离开关，户外220KV高位布置的隔离开关和330KV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手动操作机构。62235KV侧的隔离开关的选择1、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。2、该隔离开关安装在户内，帮选用户内式。3、该回额定电压为35KV，帮选择隔离开关的额定电压UE35KV,且4、初选GN35T型高压隔离开关，其主要技术数据如下表63GN35T型高压隔离开关技术参数型号额定电压额定电流最大工作电压极限通过电流峰值4S热稳定电流单位KVAKVKAKAGN535（D）35200040550205、校验所选择的隔离开关（1）动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值，即IDW50KA，短路冲击电流246KAISH3又IDWSH3动稳定满足要求。（2）热稳定校验隔离开关允许热效应I2RT20241600KA2S短路热效应QKIR2T1853KA2S即I2RTQK热稳定满足要求。从以上校验可知，所选该隔离开关满足要求，所以确定选用GW35D型高压隔离天关。62310KV侧隔离开关的选择1、为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。2、隔离开关安装在户内，故选用户内式。3、该回路的额定电压为10KV所选隔离开关的额定电压UE10KV。4、初选GN1910型隔离开关，其主要技术数据如下表64GN1910型隔离开关技术参数型号额定电压额定电流允许热效应IR2T动稳定电流单位KVAKA2SKAGN191010125032001005、校验所选的隔离开关（1）动稳定校验所选隔离开关的动稳定电流100KA短路冲击电流418KA，又IDW,动稳定满足要求。ISH3SH3（2）热稳定校验隔离开关允许热效应I2RT3200KA2S短路热效应QD862637KA2S又I2RTQD，热稳定满足要求。从以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用GN1910型隔离开关。63互感器的选择互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二次