110kv变电站电气一次部分设计

1、河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要 毕 业 设 计 论 文题 目：110kv变电站电气一次部分设计 学 院：电气与信息工程学院 专 业：电气工程及其自动化 姓 名：伊长春 学 号：091410247 指导老师：朱更辉 完成时间：2014年5月18日 II 摘 要本文首先根据任务书上所给系统与线路及相关负荷的参数，通过对负荷资料的分析进行了负荷计算，根据负荷计算结果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，并从安全，经济及可靠性等方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线方案。然后，进行了短路电流计算，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，

2、对高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等主要电气设备进行了选择和校验。之后对变电站的配电装置进行了选择。最后做了主变压器的继电 保护和变电站的防雷保护，从而完成了开封县110kV变电站电气一次部分的设计。 关键词：变电站， 变压器，主接线，短路电流计算。I河南城建学院本科毕业设计（论文） AbstractAbstractIn this article, on the basis of the system the line and the related load parameters given by the mandate, through the analysis of t

3、he load data ,we have a load calculation, according to the load calculation results,we ascent the quality capacity and models of the main transformer, but also identified the station transforms capacity and models, considering the security, reliability and economic we identified 110kv,35kv,10kv,elec

4、tricity stations and the main cable programme. Then, made a short-circuit current calculation. In accordance with maximum sustained work current and the short-circuit current calculation results, the high-voltage circuit breakers, isolation switches, current transformers, voltage transformers, bus a

5、nd other major electrical equipment had been selected validated.And the,we made a choice about the devices of the power distribution, substation and did a plane elective design . Finally we did a main transformer substation protection and a lightning protection, thus the Kai-110 kV electrical substa

6、tion part of the design had been competed.Key words: substations，transformers，main wiring，short-circuit current calculationII河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录目 录摘要.AbstractII目 录III绪 论11 负荷分析计算及变压器选择31.1负荷分析31.1.1本变电站的负荷资料31.1.2 负荷分析结果41.2 负荷计算41.2.1 负荷计算的目的41.2.2 负荷计算的方法41.2.3 负荷计算结果51.3 无功功率补偿51.3.1 无功功率补偿的必要性51

7、.3.2 无功功率补偿的方法61.3.3 无功功率补偿计算61.4 主变压器台数、容量和型式的选择71.4.1 台数选择原则71.4.2 容量选择原则71.4.3 主变型号的选择81.4.4 主变压器的型号及参数选择结果92 电气主接线设计102.1 电气主接线的基础知识及基本要求102.2 主接线方案比较论证102.2.1 110KV侧主接线方案选择102.2.2 35KV侧主接线方案选择122.2.3 10KV侧主接线方案选择143 短路电流的计算163.1 短路电流的危害163.2 短路电流计算的目的163.3 短路电流计算点的确定173.4 短路电流计算方法和步骤173.5 短路电流计

8、算结果224 配电装置及总平面布置设计234.1 配电装置的选择234.1.1 各种配电装置的特点234.1.2 配电装置的型式选择234.1.3 各电压级配电装置的确定244.2 电气总平面布置原则245 主变压器的保护255.1 保护在电力系统中的作用255.2 电力变压器的主要故障形式255.3 主变压器保护的配置255.3.1 主变压器保护配置原则255.3.2 主变压器保护的配置方案确定266 变电站的防雷保护296.1 防雷保护的基本知识296.2 变电站防直击雷设计296.2.1 避直击雷设备的作用296.2.2 避雷设备位置的确定296.2.3 避雷设备保护范围的计算方法和公式

9、296.3 防雷电波设计316.3.1 装设点的选择316.3.2 避雷器的选择326.3.3 避雷器型号、参数及数量的选择结果327 主要电气设备的选择与校验计算书337.1 高压断路器的选择与校验337.2 隔离开关的选择387.3 电流互感器的选择427.4 电压互感器的选择467.5 母线的选择477.6 主要电气设备的选择结果50总 结51参考文献52附 录53致 谢55IV河南城建学院本科毕业设计（论文） 绪论绪 论电力系统是由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一的整体。它们分别起到生产、转换、分配、输送和使用电能的作用。供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及

10、人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。我国目前电力工业的发展方针是：1、在发展能源工业的基本方针指导下发展电力工业。2、电力工业发展速度必须与国民经济发展速度相适应。3、发挥水电优势，加快水电建设。4、建设大型矿口电厂，搞好煤、电、运平衡。5、在煤，水能源缺乏地区，有重点有步骤地建设核电厂。6、政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电。7、因地制宜，多能互补，综合利用，讲求利益。8、节约能源，降低消耗。9、重视环境保护，积极防止对环境的污染。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和

11、分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：1、枢纽变电所。位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500KV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。2、中间变电所。高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330KV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。3、地区变电所。高压侧一般为110220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中供电

12、。4、终端变电所。在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。在电力系统中，除应采取各项积极措施或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器以被电子元件或计算机所代替，但

13、仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词，则指各种具体的装置。我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20万MW及以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。国家方针、政策、技术规范和标准是根据国家实际情况、结合电力工业的技术特点而制定的准则，是把科学、技术总结成条理化，也是长期生产实践的结晶，在进行论证分析阶段，更应辩证的统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性与可行性。

14、本次设计以实际工程技术水平为基础，以虚拟的变电站资料为背景，从原始资料的分析做起，内容涵盖发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护等电气工程及其自动化专业教育期间的主要专业课。通过设计，检验和巩固了专业知识，提高了综合运用理论知识解决实际问题的能力；并对具体的工程设计有细致的了解，掌握了一定的工程设计方法。63河南城建学院本科毕业设计（论文） 1负荷分析计算及变压器选择1 负荷分析计算及变压器选择1.1负荷分析1.1.1本变电站的负荷资料1、35kV侧近期负荷如表1-1所示。表1.1 35kV侧近期负荷表序 号用户名称用类别最大负荷（MW）1治炼厂I5.52河西变II或15.5表1.2

15、35kv侧远期负荷表序 号用户名称用类别最大负荷（MW）1李庄II3.52张庄II或2.52、10KV负荷如下表所示。表1.3 10KV近期负荷表序 号用户名称用类别最大负荷（MW）备 注1机械厂1.32医院I1.5有备用电源3河东变2.54铁路用电I0.9有备用电源5化工厂II3.06电机厂II1.07水泥厂1.08印染厂1.29农用电1.5其中：35kV及10kV负荷功率因数均取为cos=0.85负荷同时率： 35kV侧： kt=0.910kV侧： kt=0.85网损率取为A%=5%8%所用电计算负荷 50kW，cos=0.871.1.2 负荷分析结果由负荷资料知：35kv侧用户少只有两个

16、但负荷较大，一类负荷5.5MW，占此侧负荷的26.2%，二类负荷15.5MW，占此侧负荷的73.8%，远期还将增加6MW；10KV侧使用负荷较小但用户较多，其中有两个一类负荷用户，占此侧负荷的12.8%，两个二类负荷用户，占此侧负荷的27.5%，五个三类负荷用户，占此侧负荷的59.7%，远期还将增加5MW；所以两侧对供电可靠性要求都较高。1.2 负荷计算1.2.1 负荷计算的目的负荷计算主要是确定“计算负荷”。“计算负荷”是按发热条件选择电气设备的一个假想的持续负荷，“计算负荷”产生的热效应和实际变动负荷产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导体及电器时，在实际运行中导体及电器的最高温

17、升不会超过容许值。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。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过早老化甚至烧毁，造成重大损失。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。1.2.2 负荷计算的方法若已知一个供电范围的电气设备数量和容量时，负荷计算的方法有：需要系数法、利用系数法和二项式法；当在电气设备数量和容量都不清楚的情况下，可采用各种用电指标进

18、行负荷计算，其方法有：负荷密度法、单位指标法、住宅用电指标法等。1、需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用电设备数量较多，且容量相差不大的情况。 2、二项式法其考虑问题的出发点就是大容量设备的作用，因此，当用电设备组中设备容量相差悬殊时，使用二项式法可以得到较为准确的结果。3、利用系数法是通过平均负荷来求计算负荷，这种方法的理论依据是概率论与数理统计，因此是一种较为准确的计算方法，但其计算过程相对繁琐。因本设计的电气设备数量和容量都是确定的，且容量相差不大，所以其负荷计算方法选择计算较简单的需要系数法。主要计算公式如下： 有功功率： 无功功率: 视在功率: 计算电流: 1.2.3

19、 负荷计算结果1、10 KV的总计算负荷Pc = 13.515 MW = 8.379MvarSc =15.900MVA = 0.918KA2、35KV的总计算负荷 Pc = 24.3MW = 15.066varSc = 28.59MVA = 0.472KA3、本变电站总的总计算负荷Pc = 37.865MW = 23.474MvarSc = 44.5MVA = 0.234KA4、本变电站总一、二级负荷Pc =32.38 MW =20.045MvarSc = 38.1MVA = 0.21KA1.3 无功功率补偿1.3.1 无功功率补偿的必要性在工民用电设备中，有大量设备的工作需要通过向系统吸收感

20、性的无功功率来建立交变磁场，这使系统输送的电能容量中无功率的成分增加，功率因数降低，对系统会造成如下影响：1、使变配电设备的容量增加；2、使供配电系统的损耗增加；3、使电压损失增加；4、使发电机的效率降低。由于无功功率对供电系统有着如上诸多不利的影响，因此必须提高功率因数，降低无功功率的输送量，提高系统及用户供电质量，保证经济、合理地供电的需要。1.3.2 无功功率补偿的方法 要使供配电系统的功率因数提高，一般从两个方面采取措施：1、提高用电设备的自然功率因数。自然功率因数是指不采用任何补偿装置式的功率因数，这种方法只能通过选择功率因数高的电气设备来做到，但不能达到完全补偿。2、采取人工补偿的

21、方法使总功率因数得以提高。有两种方法，一是采用同步电动机替代异步电动机工作，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用。二是采用并联电容器补偿。采用并联电容器补偿时目前供配电系统中普遍采用的一种补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器损坏不影响整体使用等特点，所以本设计采用并联电容器补偿。1.3.3 无功功率补偿计算据设计说明书中10KV侧的功率因数为0.85，为提高其功率因数，需要在变电站10KV侧母线上进行无功功率补偿。使补偿后的功率因数可以达到0.9以上。据设计说明书中知10KV侧的功率因数为0.85，所以我们需

22、要在变电站10KV母线上进行无功功率补偿。补偿后功率因数达到0.9以上。10KV母线上的无功功率补偿计算：1、10KV的总计算负荷为： Pc = 13.515 MW Qc = 8.379Mvar Sc =15.900MVA 2、补偿前变压器10KV侧功率因数为0.85即： 补偿后变压器10KV侧功率因数需达到： 3、无功补偿量：= 0.7513515(0.62-0.48)=1419.075kvar经查电容器型号：在此采用型号为BWF10.5-40-1。需装设的电容器个数为：考虑到三相均衡分配，应装设36个，每相12个，此时并联电容器的实际值为3640=1440kvar，补偿后实际平均功率因数为

23、： = =0.902此值满足要求。1.4 主变压器台数、容量和型式的选择依据电力工程电气设计手册、发电厂电气部分、35110KV变电所设计规范。1.4.1 台数选择原则 1、对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变。2、对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台主变。3、对规划只装两台主变的变电所，其主变基础按大于主变容量的12级设计，以便负荷发展时更换主变。依据次原则：此110KV变电站选择两台主变压器1.4.2 容量选择原则 1、主变容量选择一般按变电所建成以后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年发展。对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。 2、

24、根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的70%。3、同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。故容量计算： 选择条件: S总 SeS总/n=44.55（1+5%）/2=23.39 MVA 取=40 MVA 校验条件: (n-1)0.7 S总 (2-1)0.744.55（1+5%） 32.74MVASeS（总一、二级负荷）=38.02MVA主变容量Se的选择必须符合以上

25、三个条件，所以此110KV变电站主变容量选为40MVA1.4.3 主变型号的选择1、相数选择依据相数选择原则：当不受运输条件限制时，在330KV及以下的变电所均应选用三相变压器。依据以上原则：此 110KV变电所宜选用三相变压器。2、绕组数量和连接方式的选择依据电力工程设计手册规定指出：（1）、在具有三种电压等级的变电所中，如通过各侧绕组的功率均达到该变压容量的15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。（2）、变压器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。电力系统采用的绕组连接方式只有和型两种。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用连接，中性点直接接地;35KV亦采用型，其中

26、性点通过消弧线圈接地;35KV以下电压变压器绕组都采用连接。此110KV变电站电压等级为110/35/10KV，接线方式采用YN/Yn0/D接线方式。3、主变阻抗及调压方式选择（1）主变阻抗的选择原则主变阻抗选择原则：各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；对普通三绕组变，目前有“升压型”和“降压型”两种，“升压型”绕组排列顺序为自铁芯向外为中、低、高。所以高、中侧阻抗最大；“降压型”依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。综上，此110KV变电站选择“降压型”结构的变压器，绕组的排列顺序为自铁芯向外依次为低，中

27、，高。高，低压侧的阻抗最大。（2）调压方式的选择为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在22.5%以内；另一种成为有载调压，调整范围达30%，其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用：接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证电压质量及提高变压器分接头质量。所以此110KV变电站选用有载调压。 4、冷却方式对110KV电压级采用自然风冷却，为使热量散发到空气中，装有片状或管形辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。故此110KV变电站采用自然风冷却方式。5、

28、各侧额定端电压的选择变压器110KV侧接电源，相当于用电设备与线路额定电压相等；35KV侧向负荷供电，相当于发电机二次侧。电压较额定电压高5%；而10KV侧要考虑负荷，线路损耗以及无功补偿等因素。所以此110KV变电站电压等级为110/38.5/11KV。6、绝缘方式的选择在110KV及以上的中型点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。35KV及10KV侧中性点不直接接地系统中的变压器，其中性点都采用全绝缘。1.4.4 主变

29、压器的型号及参数选择结果 此变电站选两台三相三绕组的油侵式变压器，其型号及参数如表1-5所示。表1.4 主变压器的型号及参数表型号额定容量（KVA）连接组标号额定电压（KV）阻抗电压（%）损耗（KW）空载电流%高压中压低压高低高中中低短路空载SSZ10-40000/11040000YN,Yn0,D1111038.51117.510.56.521060.20.13%河南城建学院本科毕业设计（论文） 2电气主接线设计2 电气主接线设计2.1 电气主接线的基础知识及基本要求电气主接线是发电厂和变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或

30、导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，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。主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。主接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，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，必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济比较后方可确定。现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各

31、类发电厂、变电站分工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。1、运行的可靠2、具有一定的灵活性3、操作应尽可能简单、方便4、经济上合理5、应具有扩建的可能性2.2 主接线方案比较论证2.2.1 110KV侧主接线方案选择因为此110KV变电站正常运行时由一110KV系统变电站向其供电，另外还有附近一35KV火电厂为其供电，它担负着为许多重要厂矿及用户供电的重任。所以有以下两种方案可供选择：1、单母线接线。如图2-1所示。 110KV进线35KV侧10KV侧

32、图2.1 单母线接线2、单母线分段接线。如图2-2所示。110KV进线35KV侧10KV侧图2.2 单母线分段接线110KV侧主接线方案比较如表2-1所示。表2.1 110KV侧主接线方案比较表方案项目方案I单母线接线方案II单母线分段接线可靠性接线简单清晰、但不够可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。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，有两个电源供电。可靠性较好，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。灵活性设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。但灵活性较差，单母线可用隔离开

33、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段的供电。接线简单清晰，当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。正常段段母线可继续工作。经济性运行设备少，投资少，占地面积小，建设费用较大。投资较多，设备较多，费用较大通过定性分析，进行技术比较，方案I稍逊于方案II，所以选用方案II。2.2.2 35KV侧主接线方案选择此变电站35KV侧一共有3回出线其中1回备用，出线回路较少但其中有重要的一级负荷用户，所以有以下两种方案可供选择：1、单母线接线。如图2-3所示。110KV侧10KV侧 35KV出线图2.3 单母线接

34、线 2、 单母线分段接线。如图2-4所示。 110KV侧10KV侧 35KV出线图2.4 单母线分段接线35KV侧主接线方案比较如表2-2所示。表2.2 35KV侧主接线方案比较表方案项目方案I单母线接线方案II单母线分段接线可靠 性接线简单清晰、但不够可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。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，有两个电源供电。可靠性较好，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。灵活 性设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。但灵活性较差，单母线可用隔离开关分段，在

35、用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。接线简单清晰，当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。正常段段母线可继续工作。经济 性运行设备少，投资少，占地面积小，建设费用少。投资较多，设备较多，费用较大通过定性分析，进行技术比较，方案I稍逊于方案II，所以选用方案II。2.2.3 10KV侧主接线方案选择此变电站10KV侧一共有12回出线其中3回备用，出线回路较多，其中有重要的一级负荷用户，所以有以下两种方案可供选择：1、单母线分段接线。如图2-5所示。110KV侧35KV侧10KV出线 图2.5 单母线分段接线2、双母线接线。如图2-6所示。110K

36、V侧35KV侧10KV出线 图2.6 双母线接线10KV侧主接线方案比较如表2-3所示。表2.3 10KV侧主接线方案比较表方案项目方案I单母线分段接线方案II双母线接线可靠性可靠性较好，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。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。一组母线故障后，能迅速恢复供电。双回路供电，可以顺序连接不同母线上。可靠性更高。灵活性接线简单清晰，当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电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的自由分配，能灵活地适

37、应电力系统的各种运行方式。经济性运行设备少，投资少，占地面积小投资多，设备多，费用大通过定性分析，进行技术比较，方案I稍逊于方案II，但根据此变电站10KV侧使用负荷较少，且因10KV侧为室内装置,故方案I在此条件下，可以满足负荷可靠性要求。所以选方案I。河南城建学院本科毕业设计（论文） 3短路电流计算3 短路电流的计算3.1 短路电流的危害短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。三相交流系统的短路种类

38、主要有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。三相短路指供配电系统三相导体间的短路；两相短路指三相供配电系统中任意两相导体间的短路；单相短路指供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路。上述短路中，三相短路属于对称短路，其他短路属于不对称短路。因此，三相短路可用对称三相电路分析，而不对称短路采用对称分量法分析，即把一组不对称的三相量分解成三相对称的正序、负序和零序分量来分析研究。在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。3.2 短路电流计算的目的计算短路电流的目的是为了正确

39、选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为达到上述目的，需计算出下列各短路参数：IK（3）三相短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验ish冲击电流，用来校验电气设备和母线的动稳定。Ish三相短路稳态有效值，用来校验电气设备和母线的热稳定。S稳态三相短路容量，用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据采用标幺制计算时，其计算公式为：3.3 短路电流计算点的确定通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。按三相短路进行短路电流计算，可

40、能发生最大短路电流的短路电流计算点有个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。见图3-1所示。图3.1 系统等值电路3.4 短路电流计算方法和步骤在本设计中将系统看成无穷大容量，采用标幺值法进行短路电流计算。其步骤如下1、绘制计算电路图。将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，选基准: =100MVA = 2、由变电站主接线图画出其等值电抗图如图3-2所示。X1X2X3X4X8X9X7X5X6K1K2K3K4110KV侧35KV侧0.4KV侧10KV侧图3.2 等值电抗3、计算短路电抗值（1）系统视为无限大容

41、量电源，则系统阻抗为0（2）线路阻抗： X1=0.19； X2=0.036（3）三绕组变压器阻抗：Us(1-2)%=6.5% Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=17.5 % XT1= 1/2 (10.5%+17.5%-6.5%)=10.75%XT2= 1/2 (17.5%+6.5%-10.5%)=6.75%XT3= 1/2 (10.5%+6.5%-17.5%)=0XT1*=（XT1/100）（SB/Se）=(10.75/100)x(100/40)=0.27XT2*=（XT2/100）（SB /Se）=(6.75/100)x(100/40)=0.17X3=X4=0.27 X5=X

42、6=0.17 X8=X9=0（4）站用变压器阻抗：X7=(%/100)x(SB /S站)= (4/100)x(100/0.063)=63.4924、计算短路电流（1）最大运行方式下：等值电抗图如图10-1所示K1点短路：K1点的短路总阻抗X=X1/X2=（1/0.19）+（1/0.036）=0.0303Us=110KV =110（1+5%）=115Us*= Us/=110/115=0.96= Us* /X=0.96/0.0303=31.683=31.683(100/115)=15.906KA=1.815.06=40.49KA=1.5115.06=24.018KA=10031.683=3168.

43、3MVAK2点短路：X10=X7+（X5/X6）=63.492+（1/0.17）+（1/0.17）=63.577X11=（X1/X2）+（X3/X4）=0.0303+（1/0.27）+（1/0.27）=0.1653K2点的短路总阻抗X=X10/X11=（1/63.577）+（1/0.1653）=0.165Us=38.5KV =35（1+5%）=37KVUs*= Us/=38.5/37=1.041= Us* / X=1.041/0.165=6.309=6.309(100/37)=9.845KA=1.89.845=25.061KA=1.519.845=14.866KA=1006.309=630.9

44、MVAK3点短路：X12=（X1/X2）+（X3/X4）+（X5/X6）=0.0303+0.135+0.085=0.2503K3点的短路总阻抗X=X7/X12=（1/63.492）+（1/0.2503）=0.249Us=11KV =10（1+5%）=10.5KVUs*= Us/=11/10.5=1.048= Us* / X =1.048/0.249=4.209=4.209(100/10.5)=23.143KA=1.823.143=58.912KA=1.5123.143=34.946KA=1004.029=420.9MVAK4点短路：K4点的短路总阻抗X=X7+X12=63.492+0.0.25

45、03=63.742Us=0.4KV =0.38（1+5%）=0.399Us*= Us/=0.4/0.399=1.003= Us* / X =1.003/63.742=0.0157=0.0157(100/0.399)=2.272KA=1.82.272=5.784KA=1.512.272=3.431KA=1000.0157=1.57MVA（2）最小运行方式下：等值电抗图如图3.3所示。K1K2K3K4110KV侧35KV侧10KV侧0.4KV侧X1X5X3X8X7 图3.3 等值电抗图K1点短路：K1点的短路总阻抗X=X1 =0.19Us=110KV =110（1+5%）=115Us*= Us/=

46、110/115=0.96= Us* /X=0.96/0.19=5.053=5.053(100/115)=2.537KA=1.82.537=6.458KA=1.512.537=3.831KA=1005.053=505.3MVAK2点短路：X13=X1+X3 =0.19+0.27=0.46X14=X6+X7=0.17+63.492=63.662K2点的短路总阻抗X=X13/X14=（1/0.46）+（1/63.662）=0.457Us=38.5KV =35（1+5%）=37KVUs*= Us/=38.5/37=1.041= Us* /X=1.041/0.457=2.278=2.278(100/37

47、)=3.555KA=1.83.555=9.05KA=1.513.555=5.368KA=1002.278=227.8MVAK3点短路：X15=X1+X3+X6=0.19+0.27+0.17=0.63K3点的短路总阻抗X=X7/X15=（1/63.492）+（1/0.63）=0.624Us=11KV =10（1+5%）=10.5Us*= Us/=11/10.5=1.048= Us* /X=1.048/0.624=1.679=1.679(100/10.5)=9.232KA=1.89.232=23.501KA=1.519.232=13.94KA=1001.679=167.9MVAK4点短路：K4点的

48、短路总阻抗X=X7+X15=63.492+0.63=64.122Us=0.4KV =0.38（1+5%）=0.399Us*= Us/=0.4/0.399=1.003= Us* /X=1.003/64.122=0.0156=0.0156(100/0.399)=2.257KA=1.82.257=5.745KA=1.512.257=3.408KA=1000.0156=1.56MVA3.5 短路电流计算结果短路电流计算结果如表3-1所示：表3.1 短路电流计算结果列表运行方式最大运行方式最小运行方式计算项短路点K1点K2点K3点K4点K1点K2点K3点K4点（KA）15.9069.84523.1432

49、.2722.544.5389.2322.257（KA）40.4925.06158.9125.7846.4911.55223.5015.745（KA）24.01814.86634.9463.4313.846.85213.943.408（MVA）316.8630.9420.91.57505290.8167.91.56河南城建学院本科毕业设计（论文） 4配电装置及总平面布置设计4 配电装置及总平面布置设计4.1 配电装置的选择配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。按电器装设地点不同，可分为

50、屋内式和屋外式；按组装方式，又可分为装配式和成套式。4.1.1 各种配电装置的特点 1、屋内式配电装置的特点：占地面积小、室内进行不受气候影响、污秽空气影响小、房屋建筑投资较大。2、屋外式配电装置的特点：土建工作量和费用小，建设周期短、扩建方便、相邻设备之间距离大，便于带电作业、占地面积大、受外界环境影响，须加强绝缘、不良气候对设备维修和操作有影响。3、成套配电装置的特点是：（1）电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑（2）电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现成安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁（3）运行可靠性高，维护方便（4）耗用钢材较多，造价较

51、高4.1.2 配电装置的型式选择配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。当在污秽地区或市区建110KV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型。故此变电站110KV侧采用屋外式，35KV和10KV侧采用屋内式。屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。它又分为高型、普通中型、低型等类型。普通中型配电装置国内采用较多，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地