变电所电气一次初步设计-计算书

1、第一章 短路电流计算一、 主接线的等值电路图及各元件参数的计算1.变压器容量的选择已知所选型号SFS-63000查表得Us(1-2)%=17.5%; Us(2-3)%=6.5%; Us(3-1)%=10.5%Us1=1/2(Us(1-2)%+Us(3-1)%-Us(2-3)%)=1/2(17.5%+10.5%-6.5%)=10.75%Us2=1/2(17.5%+6.6%-10.5%)=6.75%Us3=1/2(6.5%+10.5%-17.5%)=02各元件参数表么值 取基准容量 Sb=100MVA; 基准电压Ub=Up 归算后： Xt1* =Us1%/100×Ub²/Sn&

2、#215;Sb/Ub²=10.75/100×115²/63×100/115²=0.171Xt2* =Us2%/100×Ub²/Sn×Sb/Ub²=6.75/100×115²/63×100/115²=0.1133. 主接线的等值电路图 方案二等值电路图1 / 58二、短路点的短路电流计算 本站短路故障最严重的情况是发生在110KV内桥，35KV母线和10KV母线及其附近，设短路点d1,d2,d3 .1. d1点发生三相短路 I*=I*=1/XI*=1/0.26=3.8

3、46I=I=I*×Sj/3 Uj=3.846×100/3×115=1.931 最大冲击电流：ich=2KimpI=2×1.8×1.931=4.916KAIch=I1.51=1.931×1.51=2.916KA短路容量： S=3IUn=3×1.931×110=367.905MVA2. d2点发生三相短路X*=Xs*+(Xt1*+Xt2*)/2=0.26+(0.171+0.113)/2=0.402I*=1/X*=1/0.435=2.488I= I*×Sj/3 Uj=2.3×100/3×38

4、.5=3.731最大冲击电流：ich=2KimpI=2×1.8×3.731=9.498Ich=I1.51=3.731×1.51=5.634短路容量： S=3IUn=3×35×3.731=226.180MVA3. d3点发生三相短路X*=Xs*+Xt1*/2=0.26+0.179/2=0.350I*=1/X*=1/0.35=2.857I= I*×Sj/3 Uj=2.857×100/3×10.5=15.709最大冲击电流：ich=2KimpI=2×1.8×15.709=39.989Ich=I1.51

5、=15.709×1.51=23.721短路容量： S=3IUn=3×15.709×10=272.088MVA第二章 设备的选择与校验过程一110KV侧1. 确定各回路持续工作电流 主变回路：Igmax=1.05×63000/3×110=347.196A 母线回路：Igmax=63000/3×110=330.664A 馈线回路：Igmax=63000/3×110×2=165.332A2. 设备的选择与校验原则：按正常工作选择，按短路情况校验 断路器的选择与校验a. 类型：SF6断路器运行经验丰富，易维护，可靠。b.

6、按额定电压选择：UnUns=110KVc. 按额定电流选择：InIgmax=347.196A 综合考虑选LW30-126d. 动稳定校验：imax=80KAich=4.916KA所以满足e. 热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=31.5KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=31.5²×4 =3969KA².SI² tdz=1.846²×3.45=11.757KA².SI² tdz It².t所以

7、满足要求f. 开断电流容量的校验Sbrn:断路器额定断流容量；Sbrn=3500MVAS:短路容量；S=367.905MVASbrnS所以，满足 隔离开关的选择与校验a. 按额定电压选择：UnUns=110KVb. 按额定电流选择：InIgmax=347.196A 综合考虑选GW4-110 In=1250Ac. 动稳定校验：imax=50KAich=4.916KA所以满足d. 热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=20KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=20²×4

8、 =1600KA².SI² tdz=1.931²×3.45=12.864KA².SI² tdz It².t所以满足要求 电压互感器的选择a. 型式：电容式b. 按一次电压选：0.8Un110KV1.2Unc. 准确级：选0.2/0.5/3P级查手册选TYD-110/3-0.02H 电流互感器的选择与校验a. 按额定电流选择Igmax=(50/0.85+10/0.8)×1.01/3/110/2=189.048A所以选LCWB6-110技术参数表额定电压Un1101S热稳定倍数45额定电流比2*400/5动稳定倍数11

9、5b. 动稳定校验2In1 Kd=2×0.6×115=97.58KAich=4.916KAc. 热稳定校验=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，查表得tz=0.7s所以，tdz=0.7+0.05×1²=0.75s(In1.Kr)² ×1=(0.6 ×45)² ×1 =729KAI² tdz=1.846²×0.75=2.556KA².SI² tdz (In1.Kr)² ×1所以满足要求母线的选择与校验a. 类型：钢芯铝绞线

10、b. 按最大持续工作电流：Igmax=330.664A按经济电流密度选择：Tmax=(50×5000+10×4500)/60=4916.667 年最大负荷利用小时数为3000-5000，取J=1.15A/mm² S=Igmax/J=330.664/1.15=287.534 所以选LGJ-400c. 热稳定校验 公式SSmin=I×tdz/c 查手册得，热稳定系数C=87 Smin= I×tdz/c=1.931×10³×3.45/87=41.226S=400mm² 所以满足二35KV侧1.确定各回路持续工作

11、电流 主变回路：Igmax=63000/38.5/3=944.75A 母线回路：Igmax=944.75A 馈线回路：Igmax=50000/38.5/0.85/3/6=147.021A2.设备的选择与校验原则：按正常工作选择，按短路情况校验 路器的选择与校验a. 类型：真空断路器b. 按额定电压选择：UnUns=35KVc. 按额定电流选择：InIgmax=944.75A 综合考虑选ZW30-40.5/1600d. 动稳定校验：imax=63KAich=9.498KA所以满足e. 热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=25KA查表得tz=3.4s所以，tdz

12、=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=25²×4 =2500KA².SI² tdz=3.731²×3.45=48.025KA².SI² tdz It².t所以满足要求f. 开断电流容量的校验Sbrn:断路器额定断流容量；Sbrn=1000MVAS:短路容量；S=226.180MVASbrnS所以，满足 馈线处断路器的选择与校验a. 类型：真空断路器b. 按额定电压选择：UnUns=35KVc. 按额定电流选择：InIgmax=185.246A 综合考虑选ZW30-4

13、0.5/1600d. 动稳定校验：imax=63KAich=9.498KA所以满足e. 热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=25KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=25²×4 =2500KA².SI² tdz=3.731²×3.45=48.025KA².SI² tdz It².t所以满足要求f. 开断电流容量的校验Sbrn:断路器额定断流容量；Sbrn=400MVAS:短路容量；S=226.1

14、80MVASbrnS所以，满足母线处隔离开关的选择与校验a. 按额定电压选择：UnUns=35KVb. 按额定电流选择：InIgmax=944.75A 综合考虑选HGW5-35 In=1250Ac. 动稳定校验：imax=80KAich=9.498KA所以满足d. 热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=31.5KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=31.5²×4 =3969KA².SI² tdz=3.731²×3.45=48.

15、025KA².SI² tdz It².t所以满足要求出线处隔离开关的选择与校验a. 按额定电压选择：UnUns=35KVb.按额定电流选择：InIgmax=185.246A 综合考虑选HGW5-35 In=630Ac.动稳定校验：imax=50KAich=9.498KA所以满足d.热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=20KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=20²×4 =1600KA².SI² tdz=3.731&

16、#178;×3.45=48.025KA².SI² tdz It².t所以满足要求 电压互感器的选择与校验 ：a.35/3/0.1/3/0.1/3/0.1/3KVb.：浇注式c.按一次电压选：0.8Un35KV1.2Und.准确级：选0.2/0.5/6Pe.手册选JDZX6-35电流互感器的选择与校验（主变和母线处）a. 按额定电流选择Igmax=944.75A技术参数表LB6-35额定电压Un351S热稳定倍数40额定电流比1200/5动稳定倍数102b. 动稳定校验2In1 Kd=2×1×102=141.421KAich=9.498

17、KAc. 热稳定校验=1 tdz=tz+0.05²当t=1s时，查表得tz=0.7s所以，tdz=0.7+0.05×1²=0.75s(In1.Kr)² ×1=(1×40)² ×1 =1600KAI² tdz=3.731²×0.75=10.44KA².SI² tdz (In1.Kr)² ×1所以满足要求LBZZJ-40.5额定电压Un351S热稳定倍数63额定电流比1200/5动稳定倍数130d. 动稳定校验2In1 Kd=2×1

18、5;130=183.848KAich=9.498KAe. 热稳定校验=1 tdz=tz+0.05²当t=1s时，查表得tz=0.7s所以，tdz=0.7+0.05×1²=0.75s(In1.Kr)² ×1=(1×40)² ×1 =1600KAI² tdz=3.731²×0.75=10.44KA².SI² tdz (In1.Kr)² ×1所以满足要求出线处电流互感器的选择与校验a. 按额定电流选择Igmax=185.246A所以选LZZBJ4-40

19、.5技术参数表额定电压Un351S热稳定倍数21额定电流比200(300.400)/5动稳定倍数52.5f. 动稳定校验2In1 Kd=2×0.6×52.5=44.548KAich=9.498KAg. 热稳定校验=1 tdz=tz+0.05²当t=1s时，查表得tz=0.7s所以，tdz=0.7+0.05×1²=0.75s(In1.Kr)² ×1=(0.6×21)² ×1 =158.76KAI² tdz=3.731²×0.75=10.44KA².SI

20、78; tdz (In1.Kr)² ×1所以满足要求母线的选择与校验a. 类型：矩形铝母线b. 按最大持续工作电流：Igmax=944.75A按经济电流密度选择：Tmax=(50×5000+10×4500)/60=4916.667 年最大负荷利用小时数为3000-5000，取J=1.15A/mm² S=Igmax/J=944.75/1.15=820.870 所以选80×10(单条竖放)截面积800mm²载流量1535A,截面系数1.33,惯性半径0.289c. 热稳定校验 公式SSmin=I×tdz/c 查手册得，

21、热稳定系数C=87 Smin= I×tdz/c=3.731×10³×3.45/87=79.655S=800mm² 所以满足d. 电晕校验UcrUg a=50cm r=0.289Ucr=84.K.Mr.r(1+0.301/r)50/0.289=84×0.96×0.85×0.955×0.289(1+0.301/0.955×0.289) 50/0.289=66.598KV UcrUg=35KV 所以满足e. 动稳定校验共振校验 单位长度质量 m=h×b×w=0.01×0.

22、08×2700=2.16(kg/m) 导体断面二次距 I=bh³/12=0.01×0.08³/12=4.26×10-7(m4)为了避免导体产生共振，单条导体固有频率应在35-135HZ内取f1=135HZ因为 f1=NfEI/m/L²所以共振允许绝缘子跨距Lmax=Nf/f1EI/m =3.56/1357×10-10×4.26×10 /2.16 =1.76m其中，Nf两端简支多跨距取3.56 E铝的弹性模量7×10单位长度短路电动力 max铝 a=0.5m W=1.33×10 m

23、79; =1 max=1.73ich²L²×10 =1.73×9498²×1.76²×10 /0.5/1.33/10=7.14×10 Pa 铝同时满足 跨距可取1.7米三 10KV侧1.确定各回路持续工作电流 主变回路：Igmax=63000/10.5/3=3637A 线回路：Igmax=3637A 馈线回路：Igmax=10000/10.5/0.8/3/12= 57.277A 2.设备的选择与校验原则：按正常工作选择，按短路情况校验 主变和母线处断路器的选择与校验a. 类型：真空断路器b. 按额定电压选

24、择：UnUns=10KVc. 按额定电流选择：InIgmax=3637A 综合考虑选ZN65-10 4000Ad. 动稳定校验：imax=100KAich=39.989KA所以满足e. 热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=20.2KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=40²×4 =6400KA².SI² tdz=15.709²×3.45=851.366KA².SI² tdz It².t所以满足要

25、求f. 开断电流容量的校验Sbrn:断路器额定断流容量；Sbrn=350MVAS:短路容量；S=272.088MVASbrnS所以，满足 出线处断路器的选择与校验a. 类型：真空断路器b. 按额定电压选择：UnUns=10KVc. 按额定电流选择：InIgmax=57.277A 综合考虑选ZN65-10 1250Ad. 动稳定校验：imax=80KAich=39.989KA所以满足e. 热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=20.2KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=31.5

26、8;×4 =3969KA².SI² tdz=15.709²×3.45=851.366KA².SI² tdz It².t所以满足要求f. 开断电流容量的校验Sbrn:断路器额定断流容量；Sbrn=300MVAS:短路容量；S=272.088MVASbrnS所以，满足母线处隔离开关的选择与校验a. 按额定电压选择：UnUns=10KVe. 按额定电流选择：InIgmax=687.321A 综合考虑选：GN30-10 In=4000Af. 动稳定校验：imax=125KAich=39.989KA所以满足g. 热稳定校验：

27、=1 tdz=tz+0.05²当t=4s时，It=31.5KA查表得tz=3.4s所以，tdz=3.4+0.05×1²=3.45sIt².t=50²×4 =10000KA².SI² tdz=15.709²×3.45=851.366KA².SI² tdz It².t所以满足要求出线处隔离开关的选择与校验a. 按额定电压选择：UnUns=10KVb.按额定电流选择：InIgmax=57A 综合考虑选CN30-10 In=1250Ac.动稳定校验：imax=100KAic

28、h=39.989KA所以满足d.热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=5s时，It=40KA查表得tz=4.4s所以，tdz=4.4+0.05×1²=4.45sIt².t=40²×4 =6400KA².SI² tdz=15.709²×4.45=1098.138KA².SI² tdz It².t所以满足要求 PT隔离开关的选择与校验a. 按额定电压选择：UnUns=10KVb.按额定电流选择：InIgmax=57A 综合考虑选:GN30-10 In=630A

29、c.动稳定校验：imax=100KAich=39.989KA所以满足d.热稳定校验：=1 tdz=tz+0.05²当t=5s时，It=40KA查表得tz=4.4s所以，tdz=4.4+0.05×1²=4.45sIt².t=40²×4 =6400KA².SI² tdz=15.709²×4.45=1098.138KA².SI² tdz It².t所以满足要求电压互感器的选择与校验 ：a.10/3/0.1/3/0.1/3/0.1/3KVb.：浇注式c.按一次电压选：0.8

30、Un10KV1.2Und.准确级：选0.2/6Pe.手册选JDZX-10电流互感器的选择与校验（主变和母线处）a. 按额定电流选择Igmax=3637A所以选LZZBJ9-10技术参数表额定电压Un101S热稳定倍数40额定电流比4000/5动稳定倍数100b. 动稳定校验2In1 Kd=2×0.8×100=113.137KAich=39.989KAc.热稳定校验=1 tdz=tz+0.05²当t=1s时，查表得tz=0.7s所以，tdz=0.7+0.05×1²=0.75s(In1.Kr)² ×1=(0.8×40)

31、² ×1 =1024KAI² tdz=15.709²×0.75=185.08KA².SI² tdz (In1.Kr)² ×1所以满足要求出线处电流互感器的选择与校验a. 按额定电流选择Igmax=57A所以选LZZBJ9-10技术参数表额定电压Un101S热稳定倍数90额定电流比400/5动稳定倍数160b.动稳定校验2In1 Kd=2×0.2×160=45.25KAich=39.989KAc.热稳定校验=1 tdz=tz+0.05²当t=1s时，查表得tz=0.7s所以，t

32、dz=0.75+0.05×1²=0.8s(In1.Kr)² ×1=(0.2×90)² ×1 =324KAI² tdz=15.709²×0.8=197.418KA².SI² tdz (In1.Kr)² ×1所以满足要求母线的选择与校验a. 类型：矩形铝母线b. 按最大持续工作电流：Igmax=3637A按经济电流密度选择：Tmax=(50×5000+10×4500)/60=4916.667 年最大负荷利用小时数为3000-5000，取J=

33、1.15A/mm² S=Igmax/J=3637/1.15=3162.607 所以选2*（125*10） 2500 mm² 载流量3282A, 公式SSmin=I×tdz/cc. 热稳定校验 公式SSmin=I×tdz/c 查手册得，热稳定系数C=87 Smin= I×tdz/c=23.7703×10³×4.45/87=576.36S=2500mm² 所以满足d. 动稳定校验共振校验 单位长度质量 m=h×b×w=0.125×0.01×2700=3.25(kg/m)

34、 导体断面二次距 I=bh³/12=0.01×0.125³/12=1.44×10*-6(m4)为了避免导体产生共振，单条导体固有频率应在35-135HZ内取f1=135HZ因为 f1=NfEI/m/L²所以共振允许绝缘子跨距Lmax=Nf/f1EI/m =3.56/1357×10*10×1.8×10*-6 /3.24 =2.157m其中，Nf两端简支多跨距取3.56 E铝的弹性模量7×10单位长度短路电动力 max铝 a=0.3m Fd=1.73×10*-7 铝 =70×10*6PaF

35、d= 1.73×10*-7×60509.3²/0.3=2111.393N/mW=0.01²×0.12/6=2×10*-6Fd*l²/10w铝Lmax=0.814同时满足 跨距可取0.81米 穿墙套管的选择与校验a. 按额定电压 UnUns=10KVb. 按额定电流 Igmax=687.322A综合考虑选户内CLB-10/1000,套管长度520mm,破坏负荷750c. 热稳定校验 It².t=120²×5 =72000KA².SI² tdz=15.709²×

36、;4.45=1098.138KA².SI² tdz It².t所以满足要求d. 动稳定校验Fmax0.6FyFmax=1.73×(0.52+0.87)/2×39989²×10 /0.3=640.9Fmax0.6Fy=0.6×750×9.8=4410牛第三章 防雷保护计算1. 避雷针高度的确定：当D=8pha时，保护范围一侧最小宽度bx=0,所以要D7pha,当h30m,p=1,D按较长的针距取为D=83.74m。则避雷针有效高度 ha=D/7p=83.74/8=10.47m已知最高设备hx=10m,所以避

37、雷针高度h=hx+ha=10+10.47=20.47m取避雷针高度为30m,拟定四针之间的距离：D1-2=60m;D2-3=51.6mD3-4=60.5m;DD1-4=51.1m 在h高度上保护半径为： rx=1.6ha/(1+hx/h) =25m 两针联合保护宽度为：bx1-2=12.1m;bx2-3=14mbx3-4=12m;bx1-4=14.1m2. 避雷器选择 110KV侧a. 型式：金属避雷器b. 持续运行电压：UbyUxg=63.5KV（相电压 ）c. 额定电压：Uhe Ugd. 直流1mA参考电压：（1.2-1.4）U=132-154 由以上各项可选:HY5WZ -102/266 参