正文50022035kV变电站电气部分初步设计谐振接地系统过电压分析

（二O一一年六月本科毕业设计说明书学校代码10128学号0711202052题目500/220/35KV变电站电气部分初步设计（谐振接地系统过电压分析）学生姓名刘辰遐学院电力学院系别电力工程系专业电气工程及其自动化班级电气072指导教师赵瑛副教授内蒙古工业大学本科毕业设计说明书摘要本次毕业设计的题目是500/220/35KV变电站电气部分初步设计（谐振接地系统过电压分析）。设计内容包括500KV枢纽变电站电气主接线设计；主变压器型号、容量的确定；所用电设计；短路电流计算；主要电气设备选择、校验；接地装置的设计；配电装置的设计以及谐振接地系统过电压分析。谐振接地系统中一般经消弧线圈接地,谐振接地系统中过电压现象的产生主要是各种原因引起的中心点位移电压升高造成的。在整个设计中电气主接线的设计非常重要，因为它的可靠性、经济性和灵活性直接影响着整个变电所的可靠性、经济性和灵活性。还影响着短路计算、设备的选择校验等内容。关键词主接线；短路电流；过电压；谐振接地系统内蒙古工业大学本科毕业设计说明书ABSTRACTMYGRADUATIONTHESISTOPICIS“THEELECTRICSECTIONPRELIMINARYDESIGNOF500KVVITALPOINTSTATIONANALYSISOFRESONANCEOVERVOLTAGEGROUNDINGSYSTEM”,INCLUDINGTHEELECTRICSECTIONDESIGNOF500KVVITALPOINTSTATIONTHETYPESANDCAPACITYSELECTIONOFTRANSFORMERSHORTCIRCUITCALCULATIONTHEMAINELECTRICAPPLIANCEEQUIPMENTSCHOICEANDCHECKSGROUNDINGCALCULATIONANALYSISOFRESONANCEOVERVOLTAGEGROUNDINGSYSTEMTHEDESIGNOFDISTRIBUTIONINSTALLRESONANTGROUNDINGSYSTEMINGENERALARCSUPPRESSIONCOILGROUNDING,RESONANTGROUNDINGSYSTEMOVERVOLTAGEPHENOMENAINTHEGENERATIONOFAVARIETYOFCAUSESVOLTAGERISECAUSEDBYTHEDISPLACEMENTOFTHECENTERTHEMAINLINEDESIGNEDAREVERYIMPORTANTINALLDESIGNBECAUSEITSDEPENDABILITY、ECONOMYANDELASTICITYAREDIRECTLYAFFECTINGTHEENTIREPOWERNETWORKANDPLANTDEPENDABILITY、ECONOMYANDELASTICITYSTILLAFFECTINGTHESHORTCIRCUITCALCULATION、THEEQUIPMENTSELECTIONANDCHECKISUPTOSTANDARDTOITKEYWORDSELECTRICMAINLINESHORTCIRCUITOVERVOLTAGERESONANTGROUNDINGSYSTEM内蒙古工业大学本科毕业设计说明书目录引言1第一章电气主接线设计211电气主接线的基本要求2111电气主接线的基本要求2112电气主接线的形式3113本变电所主接线设计612变电所主变压器的选择8121主变压器容量、台数的确定8122主变压器型号和台数的选择9第二章所用电设计1021所用电设计的基本内容10211所用电设计的基本要求10212所用电供电电压等级及供电电源10213变电所所用电接线1122本所所用电设计11221所用电接线11222所用电变压器的选择12第三章短路计算1331短路计算的目的、规定和步骤13311短路计算的目的13312短路电流计算的一般规定13313短路计算的一般步骤1432短路电流计算14321变压器参数计算14322短路计算15第四章电气设备选择1941电气设备选择的一般条件19412按短路情况校验20413各回路持续工作电流的计算2242高压电气设备选择24421断路器的选择及校验2443隔离开关的选择与校验28431隔离开关的选择原则29432隔离开关的选择与校验29433接地开关的选择3544互感器的选择与校验35441电流互感器的选择原则35442电流互感器的选择及校验36443电压互感器的选择与校验3945熔断器的选择4146避雷器的选择42内蒙古工业大学本科毕业设计说明书461选择原则42462避雷器的选择4247母线的选择及校验4348无功补偿装置47481补偿装置48482无功补偿装置选择49第五章防雷及接地装置的设计5151防雷装置设计51511变电所的防雷保护51512直击雷保护措施51513变电站的雷电侵入波保护52514变电站的进线段保护5252接地装置的布置52521接地装置布置的一般原则52第六章变电站配电装置的设计5561配电装置的特点55611屋内配电装置55612屋外配电装置5562配电装置的基本要求及基本步骤55621配电装置的基本要求56622配电装置设计的基本步骤56623有关布置的若干问题56624配电装置的设计58第七章谐振接地系统过电压分析6171中压电网中性点接地方式6172谐振接地系统61721谐振接地系统61722消弧线圈如何使单相接地电弧自动瞬间熄灭62723中压电网的内部过电压6273谐振接地系统过电压及防止措施63731谐振过电压63732操作过电压69附表1电气设备型号参数表72附表2短路电流计算结果表74结论75参考文献76谢辞77内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1引言电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，电力系统包括发电、送电、变电、配电、用电以及与之相适应的通信、安全自动装置、继电保护、调度自动化等设施。目前我国建成的500KV变电所已遍布全国各地，500KV电网已成为主要的输电网络。随着国民经济的不断发展，还将有大批新的500KV变电所相继建成。本次设计的设计方案是变电所设计规模为枢纽变电站，电压等级500/220/35KV，通过熟悉原始资料和变电站总体设计的理论知识，做电气主接线设计、所用电设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验、防雷及接地装置设计、配电装置设计以及谐振接地系统过电压分析。在中压电网（35KV）中中性点接地类型中，小电流接地类包括谐振接地，使得单相瞬间接地电弧以自动熄灭。谐振接地系统中一般经消弧线圈接地。谐振接地系统过电压分析谐振接地系统中过电压现象的产生主要是各种原因引起的中心点位移电压升高造成的。针对本所设计，谐振接地系统为35KV电压等级。中性点经消弧线圈接地的系统中的谐振过电压，通过改变或控制补偿状态，有的可以消除，其他的同样也可受到显著的限制。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2第一章电气主接线设计11电气主接线的基本要求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，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作的顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。111电气主接线的基本要求拟定一个合理的电气主接线方案，不仅与电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济型密切相关，而且对发电厂、变电所得电气设备选择、配电装置布置、几点保护配置和控制方式等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂或变电所在电力系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求。1、保证必要的供电可靠性供电可靠性是电力生产和电能分配的首要任务，是主接线应满足的最基本要求。电力系统的发电、输电、配电、用电是同时完成的，并且在任何时刻都保持平衡的关系，无论哪部分故障，都将影响整个电力系统的正常运行。电气主接线的可靠性主要是指当主电路发生故障或电气设备检修时，主接线在结构上能够将故障或检修所带来的不利影响限制在一定范围内，以提高供电的能力。目前，对主接线的可靠性的评估不仅可以定性分析，而且可以进行定量的可靠性计算。一般从以下几个方面对主接线的可靠性进行定性的分析（1）断路器检修时是否影响供电。（2）设备或线路故障或检修时，停电线路数量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。（3）有没有使发电厂或变电所全部停止工作的可能性等。（4）大机组或超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书32、保证电能质量电压、频率和波形是表征电能质量的基本标准。电气主接线的设计是否合理，对电压和频率有着重要影响。例如有些接线方案可能在某一单元故障时，迫使其他元件一同退出运行，或是回路阻抗增大，或造成发电厂或变电所以部分容量受阻，从而造成电力系统频率或某一部分电压下降，甚至出现电压或频率崩溃。因此，在拟定电气主接线方案时必须注意研究如何保证电能质量。3、具有一定的运行灵活性电气主接线不仅在正常运行情况下能根据调度的需求，灵活地改变运行方式，实现安全、可靠、经济地供电；而且在系统故障或电气设备检修及故障时，能尽快地退出检修设备、切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，并且在检修设备时能保证检修人员的安全。4、具有一定的方便性在满足必要的可能性及保证电能的质量的前提下，主接线应简单清晰、操作应尽可能简单方便，便于运行人员掌握。此外，电气主接线方案还必须能够容易地从初期接线过渡到最终接线，以满足扩建的要求。5、具有一定的经济型可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。电气主接线的经济性，是指投资省、年运费用少、占地面积少3个方面。1投资省。电气主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关等一次设备的投资；要尽可能简化继电保护和二次回路，以节省二次设备和控制电缆；应采取限制短路电流的措施，一百年选择轻型的电器和小截面的载流导体。2年运行费用少。年运行费用包括电能损耗费、折旧费及维修费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，应合理地选择主变压器的型式、容量和台数，以减少变压器的电能损耗。3占地面积少。设计电气主接线要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省有色金属、钢材和水泥等基建材料。112电气主接线的形式内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4电气主接线分为有汇流母线和无汇流母线两大类，具体又有多种形式。有汇流母线又分为单母线和双母线，其中，单母线又有单母带旁和单母分段之分；双母线又分为简单双母线、双母带旁、一台半断路器和变压器一母线接线；而无汇流母线又分为单元及扩大单元接线、角形接线和桥形接线。在本变电站设计中，涉及到的接线形式有以下几种1、双母线接线一般的双母线接线有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。每一组电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以作为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器连接。其特点如下1供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路德母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其它电路则可通过另一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。例如欲检修工作母线，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。其步骤是先合上母联断路器两侧的隔离开关，再合上母联断路器，向备用母线充电，这时，两组母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成母线转换后，再断开母联及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。2调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。通过倒换操作可以组成各种运行方式。例如当母联断路器闭合，进出线分别接在两组母线上，即相当于单母线分段运行；当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用，全部进出线均接在运行母线上，即相当于单母线运行；两组母线同时工作，并且通过母联并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称为固定连接方式运行。根据系统调度的需要，双母线还可以完成一些特殊的功能。例如用母联与系统进行同期或解列操作；当个别回路需要单独进行试验时（如发电机或线路检修后需要试验），可将该回路单独接到备用母线上运行；当线路利用短路方式熔冰时，亦可用一组备用母线作为熔冰母线，不致影响其它回路工作等。3扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由分配组合，在施工中也不会造成原有回路停电。双母线接线具有供电可靠、调度灵活，又便于扩建的优点，在大、中型发电厂和内蒙古工业大学本科毕业设计说明书5变电站中广为采用，并已积累了丰富的运行经验。但这种接线使用设备多（特备是隔离开关），配电装置复杂，投资较多；在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作。尤其当母线出现故障时，须短时切换较多电源和负荷；当检修出线时，仍然会使该回路停电。为此，必要时须采用母线分段和增设旁路母线系统等措施双母线接线的适用范围1610KV配电装置，当短路电流较大，出线需带电抗器；23560KV配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；3110220KV配电装置当出线回路超过5回时，或出线回路为4回但在系统中地位重要时。2、双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线。用分段断路器将工作母线分为段和段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母线分段接线比双母线的可靠性更高。当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必全部短期停电。双母线分段接线比双母线接线增加了两台断路器，投资有所增加。但双母线分段不仅具有双母线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性。当进出线回路数或母线上电源较多，输送和通过功率较大时，在610KV配电装置中，短路电流较大，为选择轻型设备，限制短路电流，提高接线的可靠性，场采用双母线三分段，并在分段处加装母线电抗器，这种接线具有很高的可靠性和灵活性，但增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大，35KV以上很少采用。此外，双母线分段接线较多用于220KV配电装置，当进出线数为1014回时采用三分段，15回及以上时采用四分段；同时在330500KV大容量配电装置中，出线数为6回及以上时一般采也用累死的双母线分段接线。3、一台半断路器接线通常在330500KV配电装置中，当进出线在6回及以上，配电装置在系统中具有重要地位，则宜采用一台半断路器接线。每个元件用3台断路器构成一串接至两组母线，称为一台半断路器接线，又称32接线。在一串中，两个元件各自经一台断路器接至不同母线，而两回路之间的断路器称为联络断路器。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书6运行时，两组母线和同一串的3个断路器都投入工作，称为完整运行串，形成多环路状供电，具有很高的可靠性。其主要特点是，任一母线故障或检修，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至于两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行，此时仍不影响任何一元件的运行。这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备使用。在一台半断路器接线中，通常有两条原则1电源线宜于负荷线配对成串，即要求采用同一个“断路器串”上配置一条电源回路和一条出线回路，以避免在联络断路器发生故障时，使两条负荷回路同时被切除。2配电装置建设初期仅需两串时，同名回路宜分别接入不同侧的母线，进出线应装设隔离开关。当一台半断路器接线达三串以上时，同名回路可接于同一侧母线，进出线不宜装设隔离开关。一台半断路器接线运行的可靠性和灵活性很高，在检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调度和扩建也方便。所以在超高压电网中得到了广泛应用，在330500KV电压进出线6回及以上，配电装置在系统中有重要地位时一般宜采用一台半短路器接线。113本变电所主接线设计1、原始资料分析本变电所建设规模为区域性变电站，电压等级500/220/35KV，220KV侧出线14回，500KV侧出线5回，负荷7001000MVA，850COS，最大负荷利用小时数6800小时。35KV侧12回架空线，负荷5880MVA，850COS，重要负荷占70，最大负荷利用小时数5800小时。系统可视为无穷大系统。系统电抗为01。所用电率01。2、主接线设计本变电所为区域性变电所，三个电压等级分别为500KV、220KV和35KV,500KV为电源侧，35KV侧有负荷。电压等级500KV侧拟采用一台半断路器接线方式，220KV侧拟采用双母接线，35KV侧拟采用双母线接线方式。两种主接线方式设计如下内蒙古工业大学本科毕业设计说明书7图11主接线方案一图12主接线方案二内蒙古工业大学本科毕业设计说明书83、两种设计方式比较方案一采用自耦变压器，自耦变压器的绕组容量小于额定容量，当额定容量相同时，自耦变压器与三绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。这是自耦变压器的主要优点。但是其中性点接地方式的单一，带来的不便是主要的弊端。500KV侧是固定的中性点直接接地方式，若采用自耦变压器就限制了变电站内的配置。因而一般不采用自耦变压器，而选择三绕组变压器。因为本变电所拟全部采用六氟化硫断路器，需要定期检查6SF气体的泄露情况,其检修周期较长，故无需采用旁路母线的接线形式，同时，虽然双母线分段接线较多用于220KV配电装置，但是增加了母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大，故220KV以上很少采用。所以，本所的电气主接线形式选择方案二。12变电所主变压器的选择121主变压器容量、台数的确定变电所主变压器容量，一般应按510年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停用时其余变压器应能满足变电所最大负荷MAXS的6070（35110KV变电所为60，220500KV变电所为70）或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择，即7060NS1/MAXNS（MVA）（11）式中N变电所主变压器台数。变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下主变压器应不少于2台；而对弱联系的小、中型发电厂和低压侧电压为610KV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装1台主变压器；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。变压器是一种静止的电器，运行实践证明它的工作是比较可靠的。一般寿命为20年，事故率小。通常设计时不必考虑另设专用备用变压器。但大容量单相变压器组是否需要设备用相，应根据电力系统要求，经过经济技术比较后确定。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书9122主变压器型号和台数的选择按照当一台主变压器停用时其余变压器应能满足变电所最大负荷MAXS的6070的原则确定变压器容量和台数后，最终应选用靠近的国家系列标准规格。本所主变压器容量为70060012/100070601/7,060MAXMVANSSN参考发电厂变电所电气部分（马永翔主编）选出变压器为表11主变压器参数型号DFPS250000/500容量比100/100/207额定电压（KV）高压3/510中压135低压3675连接组I,0I,0I损耗（KW）空载268负载900空载电流04阻抗电压高中160高低385中低196内蒙古工业大学本科毕业设计说明书10第二章所用电设计21所用电设计的基本内容211所用电设计的基本要求所谓所用电是指变电所在生产过程中自身所使用的电能。变电所在一定时间内。所用电所消耗的电量占变电所总电量的百分数，称为所用电率。所用电也是变电所的最重要的负荷，其供电电源、接线和设备必须可靠，以保证变电所的安全可靠、经济合理地运行。变电所的用电系统设计和设备选择，直接关系到变电所的安全运行和设备的可靠，根据用电设备的要求，对所用工作、启动/备用电源，保安电源和交流不停电电源等容量必须可靠和充裕，限制事故波及范围，迅速进行事故处理，首先保证主要设备不损坏，并使机组快速恢复运行。要考虑全所的扩建和发展规划，所用配电装置布置合理，便于维护管理。对全所公用系统的容量应满足扩建的需要，适当留有裕度。调度灵活可靠，检修调试安全方便。系统接线要清晰、简单，便于事故处理。设备选用合理、技术先进、注意节约投资，减少电缆用量。212所用电供电电压等级及供电电源所用电负荷的供电电压，主要取决于负荷的多少，额定电压等因素。发电厂和变电所中一般供电网络的电压低压供电网络为04KV380V/220V高压供电网络有3KV、6KV、10KV；等等。电压等级不宜过多，否则会造成所用电接线复杂、运行维护不方便、降低供电可靠性。因此为了正确选择高压供电网络电压，需进行技术经济论证。所用电供电电源1、工作电源。工作电源是指保证发电厂或变电所正常运行的电源。要求工作电源不仅应供电可靠，而且满足厂用负荷容量的要求。厂用低压工作电源，一般采用04KV电压等级，由厂用低压变压器获得。2、备用电源。为了提高可靠性，每一段厂用母线至少要由两个电源供电，其中一个为工作电源，另一个为备用电源。当工作电源故障或检修时，仍能不间断地由备用电源供电。3、启动电源。启动电源实际上是一种可靠性更高的备用电源，可以从外部可靠独立电源经过专门的厂用高压变压器取得。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书114、事故保安电源。蓄电池组是一种独立和十分可靠的直流事故保安电源。在正常运行时，蓄电池组承担操作、信号、保护及其它直流负荷用电；在事故情况下，则提供事故照明等直流保安负荷用电。此外，还可通过逆变器将直流变成交流，向不允许间断供电的交流负荷供电等。213变电所所用电接线由于变电所所用电负荷耗量不多，因此，变电所的所用电接线简单。中小型降压变电所采用一台所用变压器即可，从变电所中最低一级电压母线引接电源，其二次采用380/220V中性点直接接地的三相四线制供电，动力和照明合用一个电源。枢纽变电所、总容量为60MVA及以上的变电所，装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，均装设两台所用变压器，分别接在电压最低一级母线的不同分段上。对装有两台所用变压器的变电所，应装设备用电源自动投入装置，以提高对所用电供电的可靠性。变电所的所用电一般采用单母线接线形式。当有两台所用变压器时，采用单母线分段接线形式。在一些中小型变电所，可用复式整流装置代替价格昂贵、维护复杂的蓄电池组，变压器的控制信号、保护装置、断路器操作电源等均由交流整流装置供电。由于取消了蓄电池组，所以，所用交流电源就显得尤为重要。对于采用整流操作或无人值班的变电所，除应装两台所用变压器外，还需将其接在不同电压等级或独立电源上，以保证在变电所内停电时，不间断对所用电的供电。22本所所用电设计221所用电接线1、所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源。2、所用电母线采用按工作变压器划分的分段单母线，相邻两段工作母线间可配置分段或联络断路器，各段同时供电、分裂运行。3、500KV变电所的控制楼、通信楼，可根据负荷需要，分别设置采用单母线接线。根据以上原则，本变电所所用电的接线采用单母线分段接线形式。图如下内蒙古工业大学本科毕业设计说明书12图21所用电接线222所用电变压器的选择本所所用电率为01，所以750103250000KVASN根据发电厂电气部分（姚春球）35KV双绕组变压器技术数据可选出所用变压器型号表21所用变压器参数型号额定容量（KVA）额定电压（KV）连接组损耗（KW）空载电流（）阻抗电压（）高压低压空载短路S9800/35800535或52204Y，YN01489501165内蒙古工业大学本科毕业设计说明书13第三章短路计算31短路计算的目的、规定和步骤311短路计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（4）接地装置的设计，也需用短路电流。312短路电流计算的一般规定（1）计算的基本情况电力系统中所有电源均在额定负载下运行；所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；短路发生在短路电流为最大值时的瞬间；所有电源的电动势相位角相同；应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻；对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。（2）接线方式计算短路电流时所用的接线方式，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），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）计算容量应按本工程设计规划容量计算，考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑工程建成后510年）（4）短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自内蒙古工业大学本科毕业设计说明书14耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校验。（5）短路计算点在正常接线方式时，通过设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的610KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间隔板前的引线、套管时，短路计算点应选在电抗器前。（6）短路计算方法在工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法。所谓实用计算法，是指在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程去求解短路电流的完整表达式。313短路计算的一般步骤（1）选择计算短路点（2）画等值网络（次暂态网络）图（3）化简等值网络为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。（4）求计算电抗。（5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（6）计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。（7）计算短路电流周期分量有名值。（8）计算短路电流冲击值。（9）绘制短路电流计算结果表。32短路电流计算321变压器参数计算设基准值MVASB100,基准电压等于各级平均额定电压。各绕组的等值电抗为45176195381621213213211SSSSUUUU4515386191621211332212SSSSUUUU内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1505211653861921212113323SSSSUUUU各绕组的等值电抗标幺值为高压绕组06330525100250500100451710022212111BBNNSUSSUUX中压绕组023010025022010045110022222222BBNNSUSSUUX低压绕组075303710025035100052110022232333BBNNSUSSUUX322短路计算系统等值电抗图04KV3X3X1X1X2X2XXXSX500KV35KV220KVSE负荷负荷1K3K2K图31系统等值电抗图内蒙古工业大学本科毕业设计说明书16表31推荐的冲击电流系数短路地点CHKSHI（KA）CHI（KA）发电机端19269I162I发电厂高压侧母线185263I156I远离发电厂的地点（变电所）18255I151I设基准值MVASB100,基准电压等于各级平均额定电压。具体计算如下1在500KV处1K点发生短路时系统等值阻抗图为SXSE1K图32500KV短路时的等值电抗图对短路点的转移阻抗为10SZSXX短路电流标幺值为101011ZSXI短路电流有名值为1015253100103KAUSIIIIAVBB短路电流冲击值8052101552552552KAIIISH2在220KV处2K点发生短路时1X1XSXSE2K图33220KV短路时的等值电抗图内蒙古工业大学本科毕业设计说明书17对短路点的转移阻抗为1320063302110211XXXSZS短路电流标幺值为597132011ZSXI短路电流有名值为906123031005973KAUSIIIIAVBB短路电流冲击值8649061552552552KAIIISH1在35KV处3K点发生短路时3X3X1X1XSXSE3K图3335KV短路时的等值电抗图对短路点的转移阻抗为1690075300633021102131XXXXSZS短路电流标幺值为915169011ZSXI短路电流有名值为2293731009153KAUSIIIIAVBB短路电流冲击值51123229552552552KAIIISH内蒙古工业大学本科毕业设计说明书18表32短路电流计算结果表短路点编号基准电压KVUB基准电流KAIB支路计算阻抗JSX标幺值0S短路电流周期分量稳态短路电流分量短路电流冲击值（KA）标幺值I有名值KAI标么值I有名值KAI公式BBUS3255“I1K5250109010101101011028052K2300251013275931906759319064863K37156016959192259192223511内蒙古工业大学本科毕业设计说明书19第四章电气设备选择41电气设备选择的一般条件电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要内容之一。如何正确选择电气设备，将直接影响到电气主接线和配电装置的安全及经济运行。因此，在进行电气设备的选择时，必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前提下，力争做到技术先进、经济合理、运行方便和留有适当的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行的需要。411按正常工作条件选择电器1、额定电压和最高工作电压电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电器允许最高工作电压ALMU得低于所接电网的最高运行电压SMU，即SMALMUU41一般电器允许的最高工作电压当额定电压在220KV以下时为115NU，额定电压为330500KV的时为11NU。而实际电网的最高运行电压NU一般不超过11NSU,因此在选择电器时，一般可按照电器的额定电压NU不低于装置地点电网额定电压NSU的条件选择，即NSNUU422、额定电流电器的额定电流NI指在额定周围环境温度0下，电器的长期允许电。NI应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流MAXI，即MAXNII43由于发电机、调相机和变压器在电压降低5时，出力保持不变，故其相应回路的MAXI为发电机、调相机或变压器的额定电流的105倍；若变压器有过负荷运行可能时，MAXI应按过负荷确定132倍变压器额定电流，母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机改变压器的MAXI；母线分段电抗器的MAXI应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流、或最大一台发电机额定电流的5080；出线回路的MAXI除考虑正常负荷电流包括线路损耗外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。此外，还应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类屋内蒙古工业大学本科毕业设计说明书20内或屋外和型式的选择。3、按当地环境条件校校在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境尤须注意小环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地层烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。例如当地区海拔超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在L0003500M范围内，若海拔比厂家规定值每升高1000M，则电器允许最高工作电压要下降1。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110KV及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000M以下使用。当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电器产品。412按短路情况校验1、短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部件温度或发热效应应不屈过允许值。满足热稳定的条件为KTQTI244式中KQ短路电流产生的热效应；TI、T电器允许通过的热稳定电流和时间。或者DZTTITI22SKA245式中I稳态三相短路电流；DZT短路电流发热等值时间（又称假想时间）；TI、T电器允许通过的热稳定电流和时间。校验短路热稳定所用的计算时间DZT，按下式计算2050ZDZTT46由II和短路电流计算时间KT，可查表41查出短路电流周期分量等值时间ZT，从而可计算出DZT。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书21表41短路电流周期分量发热等值时间曲线2、电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为SHESII47式中SHI短路冲击电流幅值；ESI电器允许通过的动稳定电流的幅值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定（1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。（2）采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定；内蒙古工业大学本科毕业设计说明书22（3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。3、短路计算时间校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间KT为继电保护动作时间2PRT和相应断路器的全开断时间ABT之和，即KT2PRTABT48而AINABTTT49式中ABT断路器全开断时间；2PRT后备保护动作时间；INT断路器固有分闸时间；AT断路器开断时电弧持续时间。开断电器应朗在最严重的情况下开断短路电流，故电器的开断计算时间BRT应为主保护时间1PRT和断路器固有分闸时间之和，即INPRBRTTT1410本变电所中设定所有主保护时间为05S，后备保护时间220500KV为2S；35KV为3S413各回路持续工作电流的计算表42各回路持续工作电流MAXGI回路名称计算公式发电机或同期调相机回路NNNGUSICOS3MAX,三相变压器回路NNNGUSII3051051MAX,母线分段断路器或母联断路器回路MAX,GI一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流母线分段电抗器回路MAX,GI按该母线上事故切除最大一台发电机时，可能通过电抗器的电流计算。一般取该台发电机5080NI分裂电抗器回路MAX,GI一般按发电机或主变压器额定电流的70计算主母线按潮流分布情况计算内蒙古工业大学本科毕业设计说明书23馈电回路NNGUSICOS3MAX,其中，P应包括线路损耗，及事故时转移过来的负荷。当回路中装有电抗器时，MAX,GI按电抗器的额定电流计算电动机回路NNNNGUSICOS3MAX,（1）500KV侧与主变压器AUSIINNNG353909500332500000513051051MAX（2）500KV侧出线回路ANUSING942305500310000003MAX（3）220KV侧与主变压器AUSIINNNG7122066220332500000513051051MAX（4）220KV侧出线回路ANUSING419352142203940000232MAX（5）220KV母联断路器回路处AUSIINNNG7122066220332500000513051051MAX（6）35KV侧与主变压器AUSIINNNG088268935372032500000513051051MAX（7）35KV侧出线处ANUSING9492191235380000232MAX（8）35KV母联断路器回路处AUSIINNNG088268935372032500000513051051MAX内蒙古工业大学本科毕业设计说明书24表43短路等值时间常数AT推荐值S短路点AT短路点AT汽轮发电机端0255高压侧母线（主变100MVA以上）0127水轮发电机端0191高压侧母线（主变10100MVA）0111发电机出线0127远离发电厂004842高压电气设备选择421断路器的选择及校验1、断路器选择的原则断路器型式的选择除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。一般中小型发电厂和变电站采用中、慢速断路器，开端时间较长（01S）短路电流非周期分量衰减较多，可不计非周期分量的影响；在大中型发电厂和枢纽变电站使用快速保护和高速断路器，其开断时间大于01S所以需要校验其开断电流。本变电所均采用六氟化硫断路器。由于使用快速保护和高速断路器，其开断时间大于01S所以需要校验其开断电流。断路器选择的具体技术条件如下（1）电压NGUU411GU电网工作电压（2）电流NGIIMAX,412MAX,GI最大持续工作电流（3开断电流NBRKII413KI断路器实际开断瞬间的短路全电流有效值；NBRI断路器额定开断电流。（4）动稳定ESSHII414ESI断路器极限通过电流峰值；SHI三相短路电流冲击值。（5）热稳定TITITDZ22415I稳态三相短路电流；内蒙古工业大学本科毕业设计说明书25DZT短路电流发热等值时间（又称假想时间）；TI断路器T秒热稳定电流。其中2050ZDZTT由II和短路电流计算时间T，可从表41查出短路电流周期分量等值时间ZT，从而可计算出DZT。2、断路器的选择和校验（1）500KV侧断路器的选择与校验选择按最大持续电流选择AIG94230MAX型号额定电压（KV）额定电流A额定短路开断电流KA动稳定电流KA热稳定电流KA全开断时间固有分闸时间LW13500500250040100403S004SS020校验电压NGNGUUKVUKVU,500,500电压满足条件。电流NGNGIIAIAIMAXMAX,2500,94230电流满足条件。开断电流101KAI,40KAINBR520020501STTTINPRBR1270AT101211012112705202“KAEEIIABRTTKNBRKII开断电流满足条件动稳定校验ESSHESSHIIKAIKAI,100,8052动稳定满足条件。热稳定校验40KAIT3ST101KAI1101101“II04204022STTTABPR，查表41得71,1,“STTZ761050711STDZ132761101222SKATIDZ4800340222SKATIT所以TITITDZ22热稳定满足条件。（2）220KV主变与母联断路器侧断路器的选择与校验选择按最大持续电流选择AIG7122066MAX内蒙古工业大学本科毕业设计说明书26型号额定电压（KV）额定电流A额定短路开断电流KA动稳定电流KA热稳定电流KA全开断时间固有分闸时间LW22202202500315803153S005SS030校验电压NGNGUUKVUKVU,220,220电压满足条件。电流NGNGIIAIAIMAXMAX,2500,7122066电流满足条件。开断电流9061KAI,531KAINBR530030501STTTINPRBR1270AT9061211012112705302“KAEEIIABRTTKNBRKII开断电流满足条件动稳定校验ESSHESSHIIKAIKAI,80,864动稳定满足条件。热稳定校验531KAIT3ST9061KAI1“II05205022STTTABPR查表41得74,1,“STTZ791050741STDZ50367919061222SKATIDZ7529763531222SKATIT所以TITITDZ22热稳定满足条件。（3）220KV出线侧断路器的选择与校验选择按最大持续电流选择AIG419352MAX型号额定电压（KV）额定电流A额定短路开断电流KA动稳定电流KA热稳定电流KA全开断时间固有分闸时间LW220I220160040100403S006SS040校验电压NGNGUUKVUKVU,220,220电压满足条件。电流NGNGIIAIAIMAXMAX,1600,419352电流满足条件。开断电流9061KAI,531KAINBR内蒙古工业大学本科毕业设计说明书27540040501STTTINPRBR1270AT9061211012112705402“KAEEIIABRTTKNBRKII开断电流满足条件动稳定校验ESSHESSHIIKAIKAI,80,864动稳定满足条件。热稳定校验40KAIT3ST9061KAI1“II06206022STTTABPR查表41得8,1,“STTZ85105081STDZ72168519061222SKATIDZ4800340222SKATIT所以TITITD