降压变电所电气部分设计

1、 目录摘 要5ABSTRACT5第1章 绪论61.1、变电所的发展历史6、城网变电所的发展61.2、本设计选题意义7第2章 电气主接线的设计72.1、变电所主接线设计的基本要求与设计原则8、变电所主接线设计的基本要求8、变电所主接线设计原则92.2、电气主接线的方案论证9、35kV侧主接线方案选取9、10kV侧主接线方案选取11、两种接线方案比较11第3章 变压器的选择133.1、变电所主变压器容量及台数的确定14、变电所主变压器容量的确定14、变电所主变压器台数的选择143.2、变电所主变压器型式及调压方式的选择14、主变压器型式的确定14、绕组连接方式确定15、调压方式的选择15第4章 短

2、路电流的计算164.1、 概述16、短路计算的目的17、计算短路电流的基本假定18、计算短路电流的基本步骤184.2、 等值电路图及其各元件电抗计算19、基准值计算19、各元件标幺值的计算19、等值电路简化194.3、三相短路电流的计算22概述22短路点的选取及计算23第 5章 电气设备的选择与校验265.1、电气设备选择的原则及条件26、电气设备选择的一般原则26、电气设备选择的一般条件275.2、载流导体的设计29、导体选型30、导体截面的选择与校验31、110侧主变压器引接线的选择34、35KV母线选择与校验35、35KV主变压器引接线的选择36、35KV出线的选择37、10KV母线的选

3、择38、10KV主变压器引接线的选择39、10KV电缆的选择395.3、断路器的选择与校验40、断路器种类和型式选择40、性能选择41、高压断路器的选择425.4、隔离开关的选择与校验51、隔离开关的主要用途51、隔离开关选择和校验原则51、110KV侧的高压隔离开关选择52、35kV主变侧隔离开关的选择52、35kV母线分段隔离开关的选择53、35kV出线隔离开关的选择54、10kV主变侧隔离开关的选择：54、10kV母线分段隔离开关的选择：55、10kV出线隔离开关的选择：555.5、互感器的选择57、互感器其作用是：58、电压互感器选择58、电流互感器的选择60、110KV进线电流互感器

4、的选择62、35KV主变侧电流互感器选择63、35KV母线分段电流互感器选择64、35KV出线的电流互感器选择64、10KV主变压器侧的电流互感器的选择65、10KV母线分段处的电流互感器的选择66、10KV出线的电流互感器的选择665.6、高压熔断器选择685.7、防雷保护设计68、雷电过电压的形成与危害69、电气设备的防雷保护69、避雷器的配置：70、避雷线的配置：70、避雷器的选择70第6章 无功功率补偿716.1、概述716.2、功率因数计算72、静电电容器的补偿72、静电电容器的补偿计算72第7章 继电保护747.1、概 述74、继电保护的任务：74、对继电保护装置的基本要求757.

5、2、主变压器的保护装置的配置757.2.1. 变压器保护装设的一般原则75、瓦斯保护75、纵联差动保护75、相间后备保护76、零序后备保护777.3、变压器保护的整定计算77、瓦斯保护的整定：77、BCH-2型差动继电器构成的纵联差动保护的整定计算77、变压器的过电流保护的整定计算79、复合电压起动的过电流保护81、过负荷保护整定计算81总结82致谢82参考文献83摘 要本次设计为110kV变电站的设计书，共分为任务书、说明书二部分，同时还附有3张图纸加以说明。该变电站有2台主变压器，分为三个电压等级：110kV、35kV、10kV，35kV、10kV均采用单母分段的主接线方式供电。本次设计中

6、进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等），并同时略带介绍了防雷保护、主变保护等相关方面的知识。关键词：110kV变电站、母线、变压器、短路电流、主变保护Abstract This paper is a 110kV substation design book，including assignment paper、explanation paper and three graphs. The substation have two primary transformers including 3 voltage degree：110kV、35

7、kV and 10kV. 35kV and 10kV adopted sectioned single bus primary connection model to supply power. In this paper, we have computed short-circuit current, designed and tested the primary electric equipments ( circuit breaker, isolation switcher、 current transfer、voltage transfer、bus etc ),at the same

8、time, we also introduced the prevent-thunder protection、primary protection and other knowledge relevant.Keyword: 110kV substation、short-circuit current 、bus、transformer、primary protection第1章 绪论1.1、变电所的发展历史由于现代科学技术的发展，电力系统容量的增大，电压等级的升高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂。除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所、小型化变电所和无人

9、值班变电所等。当前随着我国城乡电网建设与改造工作的发展，对变电所设计提出了更高、更新的要求，变电所分为系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三大类。本设计110kv降压变电所属于一般变电所。由于变电所设计与占地面积多少和加强网架可靠性直接相关，变电所的发展经过了一段发展历史。、城网变电所的发展我国常规城网变电所的主要问题是设备陈旧，占地面积大与现代化的城市建设不相适应，为了改变这种面貌，城网变电所已向小型化方向发展，开始采用全封闭组合电器，即GIS成套设备。全封闭组合电器（GIS）就是由于SF6气体的出现而发展的一种新型高压成套设备。它包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器

10、、霹雷器，母线、出现套管或电缆终端。这些设备按变电所主接线的要求依次连接组成一个整体，各元件的高压带电部位均封闭于接地的金属壳内，并充以SF6气体，作为绝缘的灭弧介质，称之为SF6气体绝缘变电站，简称GIS。目前，GIS的发展趋向，是将变压器一、二次开关全部合为一体，为气体绝缘组合的供电系统。今后其将向小型化、智能化、免维护、易施工的方向发展。（一）、农村变电所的发展建国以来，我国农电事业得到迅速的发展，随着改革开放的形势发展，现有农村电网已经适应不了农电负荷迅速增长的要求，二十年来，全国各地农网，特别是对农村变电所重点进行技术改造，取得了可靠的成绩。但，农村变电所仍存在一些问题。近年来，有关

11、科研设计单位和农电部门做了大量的工作，经过多次的论证与实践，确定了农村变电所的建设，应遵循“小容量、密布点、短半径”的原则和“户外式、小型化、造价化、安全可靠、技术先进”的发展方向。（二）、变电所综合自动化的发展自从计算机技术深入到电力系统以来，微机监测技术获得了迅速的发展。变电所综合自动化系统、集保护、远动、监控为遗体，是一种分布式的综合自动化装置，其把继电保护、远动技术、参数监测等各种功能分布在各个单片机上，而这些单片机通过计算机网络连接起来一个有机的自动化装置。（三）、无人值班变电所变电所实现无人值班是一项涉及面广，技术含量高，要求技术和管理工作相互配套的系统工程，它包括电网，一、二次部

12、分，变电所装备水平，通信通道建设，调度自动化系统的建立以及无人值班变电所的运行管理工作。1.2、本设计选题意义本设计110kv降压变电所属于一般变电所，是在校期间最后一个重要综合性实践教学环节，是全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能对实际问题进行设计的综合性训练。通过设计可以培养运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观念，以便更好的适应工作需要。通过毕业设计可以熟悉国家有关技术规程、规定等，树立工程设计必须安全、可靠、经济的观点；能巩固并充实所学基础理论和专业知识，能够灵活运用，解决实际问题；初步掌握电气工程专业工程的设计流程和方法，独立完成工程设计、工程计算、工程绘图等相关设

13、计任务；培养严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风。第2章 电气主接线的设计电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。2.1、变电所主接线设计的基本要求与设计原则、变电所主接线设计的基本要求（一）、可靠性保证必要的供电可靠性、要充分考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。供电可靠性是电力系统的首要要求，主接线首先应该满足这个

14、要求： 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 断路器检修或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回数和停运的时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 尽量避免变电所全部停运的可能性。（二）、灵活性： 调度时，应可以灵活的投入或切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故的运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。 检修时，可以方便地停运断路器，母线以及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的运行和对用户的供电。 扩建时，可以容易的从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新机组，变压器或线路而不相互干扰，并对一次或二次部分的改建工

15、作量最少。（三）、主接线应力求简单清晰，尽量节约一次设备的投资，节约占地面积，减少电能损失，即具有经济性： 主接线力求简单，以节省断路器，隔离开关，电流和电压互感器等一次设备。 要能使继电保护和二次设备不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。 要能限制断路电流，以便于选择廉价的电气设备和轻型电器。（四）、应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过度时，一次和二次设备所需的改造最小，即具有发展和扩建的可能性。、变电所主接线设计原则（1）、变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。（2）、

16、在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大地区，可采用双母线接线。（3）、在6-10kV配电装置中，线路回数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。（4）、110-220kV配电装置中，线路在回以上时，一般采用双母线接线。（5）、当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，

17、做到既有先进技术，又要经济实用。2.2、电气主接线的方案论证、35kV侧主接线方案选取根据任务书要求：40km架空出线6回，每回平均输送容量7MW。最大负荷 50MW，最小负荷 40MW，最大负荷运行时间Tmax=5500h，cos =0.85，一、二类负荷占55%。本设计提出两种方案进行经济和技术比较：单母线分段接线和双母线接线。（一）、单母线分段接线(如图2-1)（1）优点： 1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电；2、当一段母线发生故障，分断断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。（2）缺点：1、当一段母线或母线隔离开

18、关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；3、扩建时需向两个方向均衡扩建。（3） 适用范围：1、 610KV配电装置出线回路数为6回及以上时；2、 3563KV配电装置出线回路数为45回时；3、 110220KV配电装置出线回路数为34回时。1234WOQF图2-1 单母线分段接线（二）、双母线接线(如图22)TQF W1234图22双母线接线（TQF-母线联络断路器）双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并联运行，在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。如检修工作母线时其操

19、作步骤是：先合上母线断路器TQF两侧的隔离开关，再合上TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器TQF及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。1优点：（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约需要。(3)、扩建方便 向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两

20、组母线单位电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母线短时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。(4)、便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2 缺点：(1)、增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。(2)、当母线故障或检修是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,需要隔离开关和短路器之间装设连锁装置。3适用范围：当出线母线数式母线电源较多,输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：(1)、6220

21、KV配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时；(2)、3563KV配电装置,当出线回路数超过8回路或连接的电源较多负荷较大时；(3)、110220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110220KV配电装置，在系统中居重要地位出线回路在4回路以上时。、10kV侧主接线方案选取根据任务书要求：10kV侧进出线共计10回，均为电缆出线其中一、二类负荷占总最大负荷的45%。预选方案为：单母线接线、双母线接线。由于单母线接线、双母线接线第一节均已列出，故在此不再重复。、两种接线方案比较方案一：110KV电压等级采用双母线接线，10KV电压等级采用双母线接线。方案二：110KV电压等级采用单母

22、分段接线，10KV电压等级采用单母分段接线。表（2-1）两种方案进行比较：方案一方案二可靠性可靠性较高，双母线接线能满足这一要求。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；与方案一比起来，高压侧采用这种接法可靠性相对低一些。当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；灵活性调度灵活，操作方便。调度灵活，操作方便。经济性高压侧配电装置复杂，使建造费用增多，经济性不好。高压侧接线简单、清晰，采用设备少，经济性相对好一些。可扩建性便于扩建高压侧扩建不方便，要考虑平衡扩建。经过上述综合比较，作为一般的变电所，对可靠性要求不是很高，综合经济性及灵

23、活性，因此采用方案二。第3章 变压器的选择主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式选择。以下分别根据本次设计进行详细的阐述。3.1、变电所主变压器容量及台数的确定、变电所主变压器容量的确定主变压器的容量一般按变电所建成5-10年的规划负荷选取，并适当的考虑到远期10-20年的负荷发展。再者，可根据变电所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所，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷，一般性变电所，应能保证全部负荷的70%-80%。 根据设计任务：

24、 S=S35KV+S10KV =0.7×（50+20）÷0.85=57650（kVA）、变电所主变压器台数的选择选择主变压器台数应考虑下列原则：1、 应满足用电负荷对供电可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只用一台变压器，但在低压侧应敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源。2、 对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。综上所述，选用两台31500 kVA主变压器。当一台突然故障切除，在最大负荷情况下，另一台变

25、压器过负荷倍数70÷（0.85×31.5）=2.61允许过载时间接近2小时，在此时间处理事故，调整发电功率。3.2、变电所主变压器型式及调压方式的选择的确定、主变压器型式的确定变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的变电所均应选用三相变压器，对具有三种电压的变电所，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15以上时，采用三绕组变压器，本变电所变压器各侧绕组的功率均已达到了总容量的15，故选三相三绕组变压器。、绕组连接方式确定主变压器中性点接地方式选择：由设计规程知，中性点不接地方式最简单，单相

26、接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流，但由于过电压水平高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110KV及以上电网，在663KV电网中，则采用中性点不接地方式，但电容电流不能超过允许值，否则接地电弧不易自熄，易产生较高弧光间歇接地过电压，波及整个电网；中性点经消弧线圈接地，当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压；中性点直接接地，直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备须立即切除，增加了断路器负担，降低供电连续性。但由于过电压较低，绝缘水平下降，减少了设备造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著

27、。故适用于110KV及以上电网中。主变压器中性点接地方式，是由电力网中性点的接地方式决定。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星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定，我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接，35kV采用Y连接，35kV以下电压等级、变压器绕组都采用连接，所以本变电所主变压器绕组连接方式为Y0/Y/。、调压方式的选择普通型的变压器调压范围很小，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就无法满足要求，有载调压它的调整范围较大，一般在15以上，而且，既要向系统传输功率，

28、又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现。设置有载调压的原则如下： 对于220kv及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。 对于110kv及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。因此选用有载调压变压器。综上所述，选择SFSZL-31500/110型变压器型号含义如下：S三相 F风冷式 S三绕组Z有载调压 L绕组导线材料为铝 31500容量 110额定电压所选主变压器的特性数据如表（3-1）所示：型号额定容量（KVA）各侧容量比为：调压范围损耗（KW）阻抗电压（%）连接组别号空载损耗负

29、载损耗SFSZL731500/11031500100/100/50高压 1108×1.25%kV中压 38.52×2.5%kV低压 11kV50.3175高中：17.5高低：10.5中低：6.5Yn,yn0,d11第4章 短路电流的计算4.1、 概述所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接，在电力系统正常运行时，除中性点外，相与相或相与地之间是相互绝缘的。如果由于绝缘破坏而构成通路，电力系统就发生了短路故障。通常引起绝缘损坏的原因由：绝缘材料的自然老化，机械损伤，雷电造成过电压等。此外，运行人员的误操作，如带负荷拉隔离刀闸，设备检修后

30、遗忘拆除临时接地线而误合刀闸均克造成短路；另外，鸟兽跨接在裸露的载流部分以及风、雪、雹等自然灾害也会造成短路。在三相系统中，可能发生的短路由：三相短路（f(3)）、两相短路（f(2)）、两相短路接地（f(1,1)）、以及单相接地短路（f(1)）。三相短路时系统三相电路仍然是对称的，称为对称短路，其它几种短路均使三相电路不对称，称为不对称短路。电力系统短路故障大多数发生在架空部分。发生短路时，由于供电回路的阻抗减小以及突然短路时暂态过程，使短路点及附近电力设备流过的短路电流可能达到额定值的几倍甚至十几倍，从而引起导体及绝缘的严重发热甚至损坏。同时，在短路刚开始，电流瞬时值达到最大时，电力设备的导

31、体间将受到很大的电动力，可能引起导体或线圈变形以致损坏。在电流急剧增加的同时，系统中的电压突然降低，短路点附近电压下降得最多，这将影响用户用电设备得正常工作。为了减少短路故障对电力系统的危害，一方面必须采取限制短路电流的措施，合理设计电网；另一方面是迅速将发生短路的部分与系统其它部分隔离开来，使无故障部分恢复正常运行。这就要依靠继电保护装置检测除故障，并有选择地使最接近短路点的、流过短路电流的断路器断开。系统中大多数的电流都是瞬时性的，因此架空线路普遍采用自动合闸装置。在变电所可能发生的各种故障中，对系统危害最大，而且发生概率最高的是短路故障。，短路电流的计算是一个重要环节，我在设计时是按照三

32、相短路来计算的。、短路计算的目的1、在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案 ，确定某接线方案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，为了保证各种电气设备和导体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，这就需要用短路电流对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验；3、在选择继电保护方法和整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。为了达到上述目的，对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，算出下列各短路参数：I三相短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量。应采用继电保护安装处发生短

33、路的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。ish三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。Ish三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的的热稳定。Sd三相短路容量，用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值。Sj基准容量（MVA）。Uav所在线路的平均电压（kV）。、计算短路电流的基本假定为了简化短路电流计算的方法，在保证计算精度的情况下，忽略了一些次要因素的影响，作出如下规定：1、电源的电动势相位角相同，电流的频率相同，短路前，变电所的电势和电流是对称的。2、变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流大小发生变化。3、线路的分布电容略去不计，不计

34、磁路饱和，认为各元件为线性元件4、个电压级采用平均额定电压，这个规定在计算短路电流时，所造成误差很小。5、在短路电流计算中，由于短路电流比正常负荷电流大得多，多数情况下可不考虑负荷；6、忽略元件的电阻及并联支路，只考虑元件的感抗；7、系统中的短路为金属性短路，即过度电阻为零。8、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。9、考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。、计算短路电流的基本步骤1、照供电系统图绘制等效电路图，要求在图上标出各元件的参数，对复杂的供电系统，还要绘制出简化的等效图2、定基准容量和基准电压，并按照公式求出基准电流和基准电抗3、出供电系统中各元件电抗标幺值4、制相应的短路电流计算阻抗

35、图；5、出由电源至短路点的总阻抗X*5、根据需要取不同的短路电点进行短路电流计算；6、列出短路电流计算结果图。4.2、 等值电路图及其各元件电抗计算、基准值计算高压供电系统通常采用标幺值的方法来计算短路电流，所以，应求出供电系统中各元件的电抗标幺值。为了计算方便，取基准容量Sd=100MVA，基准电压Uav一般取用各级的平均额定电压.基准容量Sd（MVA）和基准电压Ud（KV）选定以后，基准电流Id（KA）和基准电抗Xd（欧姆）便可用下式决定：基准电流 IdSd/Ud基准电抗 XdUd/Id、各元件标幺值的计算在用标幺值（相对值）进行计算时，电路中全部元件的电抗，必须换算到选定的基准容量下的标

36、幺值，标幺值某电气量的实际值同单位同电气量的基准值。对于不同电量，计算公式如下：电压标幺值 Ud*UUd 容量标幺值 Sd*=SSd电流标幺值 Id*=IId =I×UdSd电抗标幺值 Xd*=XXd、等值电路简化为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的等值网络，常常采用的方法有：网络等值变换、利用网络的对称性简化并联电源支路的合并和分布系数法四种。根据本次设计所选主接线方式和长期运行方式（两台主变压器并联运行），对网络图进行简化。选取基准容量为Sj=100MVA Uj= Uav 变压器电抗的计算：X*= Ud1%Sj/100 Sje根据所选主变压器型

37、号，查表得：阻抗电压分别为：U13%=18 U12%=10.5 U23%=6.5US1%=( U12+ U13- U23)/2=(10.5+186.5)/2=11US2%=( U12+ U23- U13)/2=(10.5+6.518)/2=0US3%=( U13+ U23- U12)/2=(18+6.510.5)/2=7式中 Uk变压器短路电压的百分数（）； Se最大容量绕组的额定容量（MVA）； Sj基准容量（MVA）：阻抗的标幺值：X*1= =0.55X*2=0X*3=0.35由于是本次设计是两台变压器并联运行，所以：X*1=X*2=0.55/2=0.275X*3= X*4=0X*5= X

38、*6=0.35/2=0.175在没有选择线路的情况下，各类元件可以取电抗平均值：架空线:X=0.4/Km电缆线：X=0.08/Km线路电抗的计算：X*=X*7= X*8= =0.39X*9= =1.17X*10= =0.8绘制网络等值电路如下：图（4-1）X*11= X*12=0.04X*13= =0.22X*14= =0.14X*15= =0.09X*16= =0电路图化简为：图（4-2）4.3、三相短路电流的计算概述本变电所可以考虑成为无限大容量供给的短路电流计算，其实无限大容量是个相对概念，它是指电源距短路点较远时，电源的额定容量远大于系统供给短路点功率。所以，在短路过程中认为电源电压不

39、变，也就是说电源的内阻为零。但实际上电源的阻抗仍有一定数值，只要电源的阻抗不超过短路回路总阻抗的10%时，就可以忽略电源的阻抗。为了设计需要共选5个短路点，即：d1 、d 2 、d 3 、d4 、d5，如图所示。以下不考虑短路电流周期分量的衰减，所以只算It时刻短路电流周期分量的起始值 因此对于无限大容量系统：Ij= (基准电流) E=1I= I=； I0秒短路电流周期分量的标幺值；X电源对短路点的等值电抗标幺值；I时间为短路电流周期分量的标幺值。短路冲击电流：ish=Ksh·I 在使用计算中，当短路发生在发电厂高压侧母线时，取Ksh=1.85。因此，在本设计中可取Ksh=1.8，所

40、以ish=2.55I 短路点的选取及计算（一）、d1点短路：Up=115kV等值电路如图：图（4-3）d1点转移阻抗：S1对d1点总的转移阻抗：X*d1=X13=0.22Ij= = =0.502短路电流标么值：I*d1=1/ X*d1=1/0.2=4.55有名值：Id1= =2.28KA冲击值：ich=Ksh Id1=×1.8×2.28=5.8KA短路容量：Sd1=Up Id1=×115×2.28=454MVA全电流最大有效值：Ich=1.52 Id1=1.52×2.28=3.47KA（二）、d2点短路：Up=37 kV等值电路如图：图（4-3

41、）d2点的转移阻抗：S1对d2点：X*13+ X*14 + X*16=0.22+0.14+0=0.36I2= = =1.56短路电流标么值：I*d1=2.77有名值：Id2= =4.32KA冲击值：ich=Ksh Id1=×1.8×4.32=11KA短路容量：Sd1=Up Id1=×37×4.32=277MVA全电流最大有效值：Ich=1.52 Id1=1.52×4.32=6.6KA（三）、d3点短路：Up=10.5 kV等值电路如图：图（4-4）d3点的转移阻抗：S1对d3点：X*d3=X*13+ X*14 +X*15=0.22+0.14+0

42、.09=0.45I3= = =5.5短路电流标么值：I*d1=2.22有名值：Id2= =12.2KA冲击值：ich=Ksh Id1=×1.8×12.2=31.1KA短路容量：Sd1=Up Id1=×10.5×12.2=232.8MVA全电流最大有效值：Ich=1.52 Id1=1.52×12.2=18.5KA(四)、d4点短路：Up=37 kV等值电路如图：图（4-5）d4点的转移阻抗：S1对d4点：X*d4=X*13+ X*14 +X*16+X*9=0.22+0.14+0+1.17=1.53I4= = =1.56短路电流标么值：I*d1=0

43、.65有名值：Id2= =1.01KA冲击值：ich=Ksh Id1=×1.8×1.01=2.57KA短路容量：Sd1=Up Id1=×37×1.01=64.7MVA全电流最大有效值：Ich=1.52 Id1=1.52×1.01=1.54KA(五)、d5点短路：Up=10.5kV 等值电路如图：X10图（4-6）d5点的转移阻抗：S1对d5点：X*d4=X*13+ X*14 +X*15+X*10=0.22+0.14+0.09+0.8=1.25短路电流标么值：I*d1=0.8有名值：Id2= =4.4KA冲击值：ich=Ksh Id1=×

44、;1.8×4.4=11.2KA短路容量：Sd1=Up Id1=×10.5×4.4=80MVA全电流最大有效值：Ich=1.52 Id1=1.52×4.4 =6.69KA对所有计算结果统计如下：短路电流计算结果表(4-1)（Sj=100MVA）短路形式三相短路电流短路点编号d1d2d3d4d5基准电流0.5021.565.51.565.5基准电压1153710.53710.5计算电抗全标么值0.220.360.451.531.25短路电流计算有名值(KA)2.284.3212.201.014.40短路电流计算标幺值4.552.771.220.650.80短

45、路冲击电流（ich）(KA)5.801131.12.5711.2全电流最大有效值(KA)3.476.618.51.546.69短路容量（MVA）454227232.864.780第 5章 电气设备的选择与校验5.1、电气设备选择的原则及条件、电气设备选择的一般原则1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；2、应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致；3、为了选择导线时应尽量减少器种；4、所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、贯穿以铝铜、节约占地等国策。选用新产器应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。5、在选择导体和电器时，

46、应按正常工作条件进行选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。6、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。7、所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。“按正常运行条件进行选择，按短路条件进行校验”是选择电气设备的一般原则。、电气设备选择的一般条件本设计涉及的电气设备主要指的是断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、熔断器、避雷器等。各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作所以

47、在选择时必然有相同的基本要求。在正常工作时必需保证工作安全可靠，运行维护方便时，投资经济合理。在短路情况下，能满足动稳定和热稳定要求。（一）、按正常工作条件，选择时要根据以下几个方面：1、环境 产品制造上分户内型和户外型，户外型设备工作条件较差，选择时要注意。此外，还应考虑防腐蚀、防爆、防尘、防火等要求；2、电压 选择设备时应使装设地点和电路额定电压UN小于或等于设备的额定电压UN。et，即：UN。etUN但设备可在高于其铭牌标明的额定电压1015%情况下安全运行；3、电流 电气设备铭牌上给出的额定电流是指周围空气温度为时电气设备长期允许通过的电流.选择设备或载流导体时应满足以下条件：IN。e

48、tIg。max式中 IN。et该设备铭牌上标出的额定电流;Ig·max该设备或载流导体长期通过的最大工作电流。4、按断流能力选择 设备的额定开断电流Ico或断流容量SOC不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值Ik或短路容量SK，即：IcoIkSocSk（二）、按短路情况下进行动稳定和热稳定的校验：1、短路情况下的动稳定所谓动稳定校验是指在冲击电流作用下，断路器的载流部分所产生的电动力是否能导致断路器的损坏。为防止这种破坏，断路器极限电流必须大于三相短路时通过断路器的冲击电流，即以制造厂的最大试验电流幅值与短路电流的冲击电流相比 且 ietish式中， iet额定动稳定电流，用来表征断路

49、器和承受短路电流电动力的能力，用来选择断路器时的动稳定校验。ish 冲击电流。短路电流的冲击电流相比， 且 ietish(3)式中， iet额定动稳定电流，用来表征断路器和承受短路电流电动力的能力，用来选择断路器时的动稳定校验。ish(3) 冲击电流。2、 短路情况下的热稳定所谓热稳定校验是指稳态短路电流I在假象时间内通过短路器时其各部分的发热量不会超过规定的最大容许温度。可以采取两种方法进行校验：（1）热稳定应满足 I2ttI2tjxIt短路电流瞬时值（kA）； t短路电流热效应计算时间（s）；I时间为短路电流周期分量； tjx短路电流的假想时间；tjxtjtdl0.05（s）； tj继电保

50、护整定时间（s）；tdl断路器动作时间（s）； 0.05考虑短路电流非周期分量热稳定的等效时间。（2）按下式进行校验： I2ttQd式中，Qd=Qp+Qnp；Qp交流分量的热效应；Qp =（I2+10I2ft/2+ I2ft）tf/12+ I2×TQnp直流分量的热效应； Qnp = I2×TIft为短路切除时（时刻）短路电流的交流分量；Ift/2为tf/2时刻的短路电流交流分量；T为直流分量等效时间，查表可得。直流分量等效时间表（5-1）短路点 T/s td0.1s td0.1s发电机出口及母线0.15 0.2发电厂升高电压母线及出线；发电机电压电抗器后 0.08 0.1

51、变电站各级电压母线及出线 0.05热稳定电流Ite是断路器能承受短路电流热效应的能力。按照国家标准规定，断路器通过热稳定电流在4S时间内,温度不超过允许发热温度,且无触头熔解和妨碍其正常工作的现象,则认为断路器是热稳定的。通常Ite=Ibre。对于ts内的热稳定电流Itet=Ite对电流互感器则满足下面的热稳定关系：（KtIN1·TA）2I2或 KtIN1·TA式中，Kt由产品目录给定的热稳定倍数；IN1·TA电流互感器一次侧额定电流；t由产品目录给定的热稳定时间；tj短路电流的假想时间；Qd热效应通常分为短路电流交流分量有关的热效应Qp，和与直流分量有关的热效应

52、Qnp两部分。5.2、载流导体的设计由电气设备选择的基本原则可以看出：要正确选择电气设备需要计算出各回路的最大工作电流。下面计算出各回路最大持续工作电流：110KV侧主变压器回路：Ig·max110=1.05×=1.05×=173.6A35KV侧主变压器回路：Ig·max135=1.05×=1.05×=545.6A10KV侧主变压器回路：Ig·max10=1.05×=1.05×=1910A10KV侧出线：Ig·max10=1.05×=1.05××= 1426A35K

53、V侧出线：Ig·max35=1.05×=1.05××=1019A 、导体选型（一）导体材料的基本特性导体通常由铜、铝、铝合金及钢材料制成，各种导体材料的基本特性不同，载流导体一般使用铝或者铝合金材料。纯铝的成型导体一般为矩形、槽形和管形。由于纯铝的管形导体强度稍低，110KV及以上的配电装置不宜采用。铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管形。铝锰合金导体载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金导体机械强度大，但载流量小，主要缺点是焊接困难，因此使用受到限制。铜导体一般在下列情况下使用：位于化工厂附近的屋外配电装置、发电机出线端子处位置特别狭窄以及铝排截面太大穿过套管有困难时、持续工作电流在4000A以上的矩形导体，由于安装有要求且采用其它型式的导体有困难时。（二）导体型式及适用范围我国目前常用的硬导体型式有矩形、槽形和管形等。单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简章、连接方便等优点，一般适用于工作电流I2000A的回路中。多片矩形导体集肤效应系数比单片矩形导体的大，所以附加损耗增大。因此载流量不是随导体片数增加而成倍增加的，在工程实用中多片矩形导体适用于工作电流I4000A的回路。槽形导体的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比，其优点是散热条件好、机械强度高、安装也