电气工程及自动化毕业设计定稿

1、南 昌 工 程 学 院本 科 毕 业 设 计 论 文电气与电子工程 系 电气工程及自动化 专业毕业设计题目 江西洪都钢厂110kV变电站电气部分设计姓 名 朱鑫明 班 级 07级电气工程及自动化 学 号 077114632131 指 导 教 师 赵 志 英 完 成 日 期 2009 年 9 月 12 日南昌工程学院修水函授站电气工程及自动化本科毕业设计论文 江西洪都钢厂110kV变电站电气部分设计总计 毕业设计 （论文） 52 页表 格 10 个插 图 6 幅I南昌工程学院修水函授站电气工程及自动化专业（本科）毕业设计论文目录摘 要根据设计任务书所给系统与线路及所有负荷的参数以及原始资料，分析

2、负荷发展趋势。并通过对负荷资料的分析，从安全，经济及可靠性方面考虑，确定本次设计的变电站为110kV的地区降压变电站,有110kV、10kV两个电压等级。通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，即一次性建成投产2台变压器，预留一台变压器的发展空间。最后，根据短路计算的计算结果，对断路器、高压熔断器，隔离开关，母线，电压互感器，电流互感器进行了选型，本次设计的主要内容是针对变电所的电气部分（主要是一次部分）进行设计。全论文共分九章，其主要内容为接入系统方案的选择；主变容量形式及台数的选择；电气主接线方案论证,并通过技术比较，合理确定主接线的方案，保证主接线满足供电可靠性、电能质量要

3、求；短路电流计算，通过计算，可靠地选择导体和电器相关设备；一般电气设备选择；主变压器继电保护设计；变压器容量的选择与计算、无功补偿计算； 10kV高压开关柜的选择；降压变电站的控制、信号系统设计。设计的原则是充分考虑设计的合理性和规范性，满足供电可靠性的要求；满足电能用户对电压和频率等质量的要求；满足工作人员的人身安全以及设备的安全。同时使供电系统的投资减少，运行费用降低，并尽可能地节约电能，以达到安全性，可靠性，经济性，优质性等要求。关键词：变电站 电气部分 设计目 录摘要 0前言 1第一章 接入系统方案 21.1 方案拟定 21.2 投资分析 21.3 技术条件比较 31.4 10kV供电

4、方案 4第二章 主变容量、形式及台数的选择 52.1 主变台数的选择 52.2 主变压器容量的选择 52.3 主变压器形式的选择 62.3.1 主变相数的选择 6 2.3.2 绕组数的选择 6 2.3 3 主变调压方式的选择 72.3.4 连接组别的选择 72.3.5 容量比的选择 72.3.6 主变冷却方式的选择 8第三章 电气主接线形式的选择 9第四章 短路电流计算114.1 短路电流计算的目的124.2 短路电流计算条件14第五章 电气设备的选择175.1 导体和电气设备选择的一般条件175.2 断路器的选择195.3 隔离开关的选择205.4 高压熔断器的选择215.5 互感器的选择2

5、55.6 母线的选择27第六章 主变压器的保护306.1 主变压器的主保护306.2 主变压器的后备保护316.3 主变压器的过负荷保护32第七章 所用电变压器容量的选择的计算、无功补偿计算34第八章 10kV高压开关柜的选择35第九章 降压站的控制、信号系统设计409.1断路器的控制、信号回路设计原则409.2 降压站的控制主要是对断路器的控制，其基本要求41结语42参考文献43致谢440南昌工程学院修水函授站电气工程及自动化专业（本科）毕业设计论文前 言电力已成为现代化生产的动力.电能是现代社会中最重要,也是最方便的能源.由于电能具有输送方便,易于集中及分散,可简捷地转变成其它形式的能量等

6、优点,而且用电可以进行控制,容易实现自动化和远动化.因此，电力工业在国发经济中占有十分重要的地位。随着社会的进步，科学的发展，我国电力工业了得到了迅速的发展。特别是近年来，我国电力工业已实现了自动化且正逐年提高，已有许多电厂实现了集中控制和采用计算机控制，电网也实现了分级集中调度。我国电力工业将跨入世界先进水平行列。变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，是电力系统中电能传输必不可少的环节，起着桥梁的作用。110kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。本次所设计的电网变电所是整个电力系

7、统中不可分割的一部分。这里只对变电站的电气部分进行了设计。其内容主要有主变的选择；电气主接线形式选择的技术方案的经济比较、确定；短路电流计算及主要电气设备的选择等。此次毕业设计目的是通过变电所设计实践，综合应用所学理论知识，根据国家电力行业相关规范，理论联系实际，开拓思路，锻炼独立分析问题及解决问题的能力2009年9月1南昌工程学院修水函授站电气工程及自动化专业（本科）毕业设计论文第一章 接入系统方案1.1 方案拟定从洪钢变在系统中所处的地理位置来看，距离洪钢变较近的220千伏变电所只有双港变和盘龙山变，其中距离双港变1.3公里，距离盘龙山变也只有3.0公里。在南昌供电区电网规划的基础上，从供

8、电的合理性、减少网损、节省一次投资且又能满足洪钢用电的要求出发，洪钢变应就近接入盘龙山变或双港变供电，为此方案拟定如下。方案1洪钢变最终以2回110千伏线路接入到双港变，本期先建设1回；方案2洪钢变最终以2回110千伏线路接入到盘龙山变，本期先建设1回；方案3洪钢变最终以2回110千伏线路接入系统，本期1回线路先接入到盘龙山变，远期再建1回线路接入双港变，两回线路采用一主一备的运行方式。1.2 投资分析从一次投资来看，方案1双港变扩建2个110千伏间隔，投资约2×90万元。方案2由于盘龙山变只有1个110千伏备用间隔，另1个间隔需拆围墙、征用土地、拆除多栋民房等，投资需增加，经初步估

9、算，盘龙山变扩建2个110千伏间隔，投资约1×90+1×140万元；方案3盘龙山变扩建1个110千伏间隔90万元，双港变扩建1个110千伏间隔90万元。由投资比较结果可知，方案1投资最小。1.3 技术条件比较 从供电的合理性来看，方案1离双港变较近，线损及压降较小，供电合理；方案2、方案3（本期）离盘龙山变较远，线损及压降相对较大，供电合理性相对较差。从网络及主变供电能力来看，方案2、方案3（本期）洪钢从盘龙山变供电，而盘龙山变为南昌供电区的枢纽变，网络供电能力较强，但盘龙山变（2×120兆伏安主变）目前最高供电负荷已达150兆瓦左右，负荷较重，考虑近一、二年所带

10、负荷增长后，盘龙山变两台主变再供洪钢就颇感紧张，甚至有可能过载，造成盘龙山变需更换大容量主变；方案1洪钢从双港变供电，而双港变目前最大供电负荷只有25兆瓦，主变富裕容量较多，因此双港变主变供洪钢用电应该没有问题。从网络供电能力来看，双港变通过2回220千伏线路从盘龙山变取得电源，再通过2回220千伏线路转供晨鸣纸业变，由于盘龙山双港220千伏双回线路导线截面均为2×LGJ-300型导线，该线路经济输送容量为262兆伏安，40时的持续极限输送容量为439兆伏安，因此线路供电能力也是足够的。·从供电可靠性来看，由于盘龙山变为两台主变且110千伏母线为双母线带专用旁路接线，因而方

11、案2、方案3（本期）供电可靠性较高；由于双港变为1台主变且110千伏母线为单母线接线，一旦双港变主变和110千伏母线正常检修或故障停运时，洪钢将全厂停电，因而方案1供电可靠性较低。·从实施条件来看，方案2由于盘龙山变110千伏出线间隔不够，扩建间隔时，需拆除围墙、拆迁多栋民房并征用土地，实施难度大，涉及到的外界不定因素较多，同时盘龙山变110千伏出线走廊拥挤并涉及到间隔的调整，因而实施条件复杂，难度较大；方案3虽不存在拆除围墙、拆迁多栋民房并征用土地问题，但存在盘龙山变110千伏出线走廊拥挤及间隔的调整，实施起来也存在一定的难度；方案1相对来看，实施条件较好。综上技术经济比较可知，方

12、案1无论从投资、供电的合理性、实施条件，还是从网络及主变供电能力来看，都具有一定的优势，唯一不足的是双港变为1台主变且110千伏母线为单母线接线，一旦双港变主变和110千伏母线正常检修或故障停运时，洪钢将全厂停电，因而对洪钢的供电可靠性较低，其次是方案3，较差的是方案2。因此，本设计着重从节省投资，从供电的合理性、实施条件及220千伏双港变主变供电能力裕度来看，方案1都具有一定的优势，因此选择方案1为江西洪都钢厂110千伏变电所接入系统方案，即洪钢变主供电源从双港220千伏变电所过来，本期以1回110千伏线路接入双港变运行，待2号主变上来后，再新建1回110千伏线路接入双港变；另外，从供电区域

13、来看，洪钢变也位于南昌经济技术开发区电力有限公司双港变的供电营业区内。需要指出的是：洪钢变按方案1接进双港变供电后，为保证洪都钢厂的供电可靠性，避免出现全厂停电事故，要求双港变2号主变（120兆伏安）扩建及110千伏母线完善（由目前单母线接线发展为双母线接线）尽可能与洪都钢厂期工程同步建成投产。1.4 10千伏供电方案根据洪钢变的供电范围及洪钢一、二、三期的供电计划，10千伏出线本期考虑10回，其中无缝2回，冷带2回，热带2回，焊管2回，其它2回，远期再出线10回。43第二章 主变容量、形式及台数的选择变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器

14、升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷的增长速度等方面，并根据电力5-10年发展规划，综合分析，合理选择。2.1 主变台数的选择由原始资料可知，我们本次设计的变电站是一个位于市郊区的110kV降压变电站，主要是接受110kV的功率，通过主变向10kV线路输送，是一个一般的地区变电站。由于出线中有多回I类负荷，停电会对生产造成重大的影响。因此选择主变台数时

15、，要确保供电的可靠性。为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器。互为备用，可以避免因主变故障或检修而造成对用户的停电，若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合远期负荷的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可带动全部负荷的70%，能保证正常供电，故可选择两台主变压器。2.2 主变压器容量的选择主变压器容量一般按变电所建成后5-10年规划负荷选择，并适当考虑到远

16、期10-20年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应与城市规划相结合，该变电站本期和远期负荷都已给定，所以，应按本期和远期总负荷来选择主变容量。根据变电站所带负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电站应考虑当一台主变压器停用时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电站当一台主变压器停用时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70-80%。该变电所的主变压器是按全部负荷的70%来选择，因此装设两台变压器后的总的容量为Se=2×0.7×Pm=1.4Pm。当一台变压器停运时，可保证对70%负荷的供电。考虑到变压器

17、的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电。因为该变电所的电源引进线是110kV侧引进，而高压侧110kV母线负荷不需要经过主变倒送，低压侧全部负荷需经主变压器传输出至各母线上。计算如下：110kV侧负荷由洪都钢厂负荷预测可知，2007年46月洪钢一、二、三期达到规模后，负荷达25.16兆瓦， 功率因素取0.9,主变容量按10kV侧总负荷的70%来选择S本=P本/ cos=25.16/0.9=27.96（MVA）S=S本×70%=27.96×70%=19.57（MVA）S四=P四/ cos=9.5/0.9=10.56（MVA）S=S四×70%=10.56&#

18、215;70%=7.39（MVA）总负荷达35兆瓦，S总=P总/ cos=35/0.9=38.89（MVA）S总= S总×70%=38.89×70%=27.22（MVA）因此本期选择1台31.5兆伏安主变可满足供电要求；四期上来后，新增负荷9.5兆瓦，扩建2号20兆伏安主变便可满足要求。2.3 主变压器形式的选择2.3.1 主变相数的选择主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素,特别是大型变压器尤其需要考虑其运输可能性保证运输尺寸不超过遂洞、涵洞、桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力，当不受运输条件限

19、制时，在330kV及以下的变电站均应选用三相变压器。 本次设计的变电站是一个110kV变电站，位于市郊，交通便利，不受运输条件限制，故可选择三相变压器，减少了占用稻田、丘陵的面积；而选用单相变压器相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及继电保护和二次接线比较复杂，增加了维护及倒闸操作的工作量。2.3.2 绕组数的选择 在具有二种电压等级的变电站中，如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，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用双绕组变压器。 在生产及制造中双绕组变压器有自耦变压器、分裂变压器以及普通双绕组变压器。自耦变压器与同容量的普通变

20、压器相比具有造价低有功和无功损耗小，效率高，但是在某些运行方式下，自耦变压器的传输容量不能充分利用，而在另外一些运行方式下，又会发现过负荷。当低压侧负荷都较大时，不宜采用自耦变压器。分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%。在分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也应增大。普通双绕组变压器价格在自耦变压器和分裂变压器之间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的要求，又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动，它的供电可靠性也高。则本次设计的变电所选择普通双绕组变压器。2.3.3 主变调压方式的选择 变压器

21、的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换称为无激磁调压，调整范围通常在±5%以内。另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%。对于110kV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，所以本次设计的变电站选择有载调压方式。2.3.4 连接组别的选择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Y和。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0 连接，35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且零序阻抗较大，对限制单相短

22、路电流皆有利，同时也便于接入消弧线圈，但是由于全星形变压器三次谐波无通路，因此将引起正弦波电压的畸变，并对通讯设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。如果影响较大，还必须综合考虑系统发展才能选用。采用接线可以消除三次谐波的影响。本次设计的变电所的两个电压等级分别为：110kV和10kV，所以选用主变的接线级别为Y/-12-11接线方式。2.3.5 容量比的选择根据原始资料计算可知，10kV侧负荷容量都比较大，所以容量比选择为100/100。2.3.6 主变冷却方式的选择主变压器一般采用冷却方式有自然风冷却（小容量变压器）、强迫油循环风冷却（大容量变压器）、强迫油循环水冷却、强

23、迫导向油循环冷却。在水源充足，为了压缩占地面积的情况下，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却方式的。强迫油循环水冷却方式散热效率高，节约材料，减少变压器本身尺寸，其缺点是这样的冷却方式要在一套水冷却系统和有关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量大。而本次设计的变电所位于郊区，对占地要求不是十分严格，所以应采用强迫油循环风冷却方式。故选择主变型号为：SFSZ9-31500/110 容量比（高/低%）：100/100 电压分接头：110±8×1.25%/10.5kV 阻抗电压（高低）：10.5% 联结组别：YN，d11扩建2号20兆伏安主变型号为：SFSZ9-20000/1

24、10 容量比（高/低%）：100/100 电压分接头：110±8×1.25%/10.5kV 阻抗电压（高低）：10.5% 联结组别：YN， d11第三章 电气主接线形式的选择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所本身运行的可靠性、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

25、足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。（1）可靠性。它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。（2）灵活性。主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（3）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。投资省 占地面积小 电能损失少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。本次所设计的变电所110kV进出线有4回，10kV出线有10回，所以采用有母线的连接。现在分别对110kV、10kV侧接线方式进行选择。一、11

26、0kV侧。110kV侧出线2回，选用以下几种接线方案：（1）单母线分段接线。母线分段后重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，一段母线故障，另一段母线仍可正常供电。单母线分段接线，它投资少，在110kV配电装置中它基本可以满足可靠性要求。如图1-1：图1-1单母分段接线图（2）带旁路母线的单母线分段接线。母线分段后提高了供电可靠性，加上设有旁路母线，当任一出线断路器故障或检修时，可用旁路断路器代替，不使该回路停电。如图1-2图1-2带旁路母线的单母线分段接线图（3）双母线接线。采用双母线接线后，可以轮流检修一组母而不致使供电中断，检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与

27、隔离开关相连的该组母线，其它电路均可通过另一组母线继续运行。如图1-3：图1-3 双母线接线图（4）三者之间的优缺点比较如下表1-1 表1-2：表1-1 单母接线和单母分段接线比较方案项目方案I 单母分段方案II 单母接线可靠性用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠。灵活性和可靠性差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所连接的电源，与之相连的所有电力装置在整个检修期间均需停止工作。此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的供电。灵活性当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。表1-2 单母分段接

28、线和双母接线比较方案项目方案I 单母分段方案II 双母接线可靠性用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠。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时，只需断开此隔离开关所属的一条回路和与此隔离开关相连的该组母线，其它回路均可通过另外一组母线继续运行。灵活性当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电。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。根

29、据以上综合分析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，110kV侧采用单母线分段接线。二、10kV侧。10kV侧出线10回，为I类负荷，选用以下几种接线方案：（1）单母线分段接线，它投资少，在10kV配电装置中它基本可以满足可靠性要求。如图1-4图1-4单母分段接线图（2）单母线分段带旁路母线，这种接线方式虽然提高了供电可靠性，但增大了投资。如图1-5图1-5单母线分段带旁路母线接线图由于类负荷出线采用双回路供电，可以分别接于两段母线上，而两段母线同时发生故障的几率很低，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侧采用单母线分段接线。第

30、四章 短路电流计算在电力系统中运行的电气设备，在其运行中都必须考虑到发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种形式的短路。因为它们会破坏对用户正常供电和电气设备的正常运行，使电气设备受到破坏。短路是电力系统的严重故障。所谓短路是指一切不属于正常运行的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的有对称的三相短路和不对称的两相短路、两相接地短路和单相接地短路。在各种类型的短路中，单相短路占多数，三相短路几率最小，但其后果最为严重。因此，我们采用三相短路（对称短路）来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。4.1 短路电流计算的目的在发电厂

31、和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面：（1）为了进行电气主接线的选择；在选择电气主接线时，为了比较各种接线 方案，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）选择导体和电气；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。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地 的安全距离。（4）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。（5）选择继电保护装置和整定计算；接地装置的设计，也需用

32、短路电流。4.2 短路电流计算常用的方法有（1）为保证变电所所选用的电器设备，在短路故障状态时的安全，采用三相短路时的电流进行校验。（2）三相短路电流的计算，采用标幺值和运算曲线，分别计算0秒、0.1秒、4秒时的值，并进而计算短路电流的最大值ich、0.1秒短路容量Sd(0.1s)和4秒短路容量Qd(4s)作为电气设备动稳定、切断容量、热稳定的校验。4.3对于1000V 以下低压网络的短路电流计算，还应考虑以下特点：（1）可按无穷大容量供电的计算短路电流方法进行计算；（2）因电阻值较大，感抗值较小，所以短路电流中各元件的有效电阻，包括开关和电器触头的接触电阻均应计入；（3）多匝电流互感器的阻抗

33、，仅当三相都装有同样互感器时，才予考虑；（4）低压电器元件的电阻多以m计因而短路电流一般采用有名值计算比较方便。4.4 短路电流计算条件1、基本假定（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位相角相同；（3）电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；（4）短路发生在短跑电流为最大值的瞬间；（5）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（6）除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；（7）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（8）输电线路的电容忽略不计。2、一般规定（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流挪用的短路电流

34、，应根据本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；（2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点；（4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。计算如下：1、取； 图（4-1）短路计算电路电力系统的电抗标么值 线路电抗标么值 变压器的电抗标么值 图（4-2）短路等效电路图（标么制法）k-1点短路总电抗标么值 三相短路电流周期分量有效值因短路发生在变电站110kV侧母线上，故取其它三相短路电流三相短路

35、容量k-2点短路总电抗标么值 三相短路电流周期分量有效值其它三相短路电流三相短路容量 短路计算表，如表（4-1）表（4-1）短路计算表相关参数 短路点基准电压 （kV）短路电流有名值 （kA）短路电流最大有效值 （kA）短路电流冲击值 （kA）短路容量 （MVA）d1115 38.70558.44598.6977710.1d210.524.6637.23762.883448.43第五章 电气设备的选择51 导体和电气设备选择的一般条件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

36、节约投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中电气设备的作用和条件不一样，具体选择方法也不相同，但对它们的具体要求是一样的。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。一、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，并考虑远景发展的需要；2、应按当地环境条件校验；3、应力求技术先进和经济合理；4、选择导体时应尽量减少品种；5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；6、选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。二、技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。（一）、长期工作条件1、电压选用电器

37、允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，即 （5-1）2、电流选用的电器额定电流不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流,即 （5-2）由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。（二）、短路稳定条件1校验的一般原则1、电器在选定后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。2、用熔断器保护的电器可不验算热稳定。3、短路的热稳定条件 或 （5-3）式中-在计算时间tjs秒内，短路电流的

38、热效应(kA2.S) -t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）t-设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间tjs按下式计算： tjs=tb+td （5-4）式中tb-继电保护装置后备保护动作时间（s）td-断路器全分闸时间（s）、短路动稳定条件 （5-5） （5-6）式中-短路冲击电流峰值（kA）-短路全电流有效值（kA）-电器允许的极限通过电流有效值（kA）（三）、绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器内、外绝缘保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合

39、计算，选用适当的过电压保护设备。三、环境条件环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、温度、污秽、拔、地震。由于设计时间仓促，所以在设计中主要考虑温度条件。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40时，每增加1建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。52 断路器的选择电力系统中，断路器具有完善的灭弧性能，正常情况下，用来接通和开断负荷电流，在某些电器主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器还常在继电保护的配合使用下，断开短路电流，切断

40、故障部分，保证非故障部分的正常运行。由于SF6断路器灭弧性能好，维护工作量小，故110kV一般采用SF6短路器。（1）按开断电流选择。高压断路器的额定开断电流（高压断路器触头实际开断瞬间的短路电流周期分量有效值）。（2）短路关合电流的选择。断路器的额定关合电流应不小于短路电流最大冲击值。即（3）开关合闸时间的选择。开关合分闸时间,对于110kV以上的电网,当电力系统稳定要求快速切除故障，分闸时间不宜大于0.04-0.06s。计算如下：1.110kV侧断路器(1)额定电压选择: =1.15Un=1.15×110=126.5(kV):为最高允许工作电压 :为电网最高运行电压(2)额定电流

41、选择: :额定电流 :最大工作电流考虑到变压器在电压降低5%时,出力保持不变,故相应回路的=1.051N(3)按开断电流选择 =38.705kA :额定开断电流(4)按断路关合电流选择 =98.697kA :额定断路关合电流 :断路电流最大冲击电流据以上数据,可以初步选择LW36-126型六氟化硫断路器,参数如下: 额定电压:110kV 最高工作电压:126kV 额定电流:3150A 额定开断电流:40kA 动稳定电流(峰值):100kA 热稳定电流(3s有效值):40kA 额定开合电流(峰值):100kA 全开断时间:50ms(5)校验热稳定 :计保时间 :断路器的开断时间:继保动作时间,取

42、后备保护时间为2s=0.05+2=2.05s因1s导体的发热主要由周期分量来决定,则:=38.712×2.05=3071.9(kA2.S) =402×3=4800(kA2.S)即: 满足热稳定要求(6)动稳定校验=39.38kA=100kA估选择LW36-126型六氟化硫断路器能满足要求,由上述设计可列表（5-1）: 表（5-1）126kV126.5 kV110 kV110 kV3150A173.6A100kA98.697kA40kA38.705kA100kA98.697kA4800kA2S3071.9 kA2.S满足动稳定要求.53 隔离开关的选择隔离开关配置在主接线上，

43、保证了线路及设备检修时形成明显的断口与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序，即送电时，首先合上母线侧隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。隔离开关的配置：(1) 断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口与电源隔离。(2) 中性点直接接地的普通变压器，均应通过隔离开关接地。(3) 在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设1-2组接地刀闸。(4) 接在变压器引出线或中性点的避雷器可不装设隔离开关。(5) 当馈电线路的用户侧没有电源时，断

44、路器通往用户的那一侧可以不装设隔离开关。但为了防止雷电过电压，也可以装设。选择如下：1 110kA隔离开关（1） 额定电压 =110kV（2） 额定电流根据以上数据，可以初步选择GW4-110型户外隔离开关，其技术参数如下： 额定电压：110kV 动稳定电流峰值：100kA 额定电流：2500A 热稳定电流（4s）：40kA （3） 热稳定校验 =2.05s =3071(kA2.S) =402×4=4800(kA2.S)即： 满足热稳定要求。（4） 动稳定校验=98.697kA<=100kA满足动稳定要求。故选择GW5-110型户外独立式隔离开关能满足要求，由上述设计可列表（5

45、-2）：表（5-2）设备项目 GW5-110产品数据计算数据110kV110kV2500A173.6A100kA98.697kA4800kA2S3071.9kA2S54 高压熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器。它用来保护电器免受过载和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电器，配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。（1）额定电压选择。对于一般高压熔断器，其额定电压要大于或等于电网额定电压，另外，对于填充石英沙用限流作用的熔断器，则只能用于其额定电网电压中，因为这种类型的熔断器能在电流达到最大值之前就将电流切断，致使熔断器熔断时产生过电压。（2）额定电流选择。

46、熔断器的额定电流选择，为了保证熔断器不致损坏，高压熔断器的熔断额定电流应大于或等于熔体的额定电流（3）熔断器开断电流检验，对于保护电力互感器的高压熔断器只需按规定电压及断流量来选择。55 互感器的选择互感器是变换电压、电流的电气设备。它包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，分别向两侧提供电压、电流信号以及反映一次系统中电气设备的正常运行和故障情况。互感器作用：（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准的低电压和小电流。（2）将二次设备和高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人生安全。电流互感器的特点：（1）一次绕组串联在电路中，并且匝数少，故一次绕

47、组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。（2）互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以在正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。电压互感器的特点：(1)容量很小，结构上要求有较高的安全系数。(2)二次侧所接仪表和继电器的电压线圈阻抗很小，互感器在近于空载状态下运行。电压互感器的配置原则： 应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压，同期两侧都能方便的取压。电流互感器的配置原则：每条支路的电源都应装设足够数量的电流互感器，供支路测量、保护使用。一、电流互感器的选择 （1）电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，使一次电流I

48、1与-I2在数字和相伴上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器，应根据测量时误差的大小和标准度来选择。 （2）额定容量。保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量，即： () （5-7）-测量仪表电流线圈电阻 -继电器电阻-连接导线电阻 -接触电阻，一般取0.1（3）按一次回路额定电压和电流选择当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表得到最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。电流互感器的一次额定电流和电压必须满足： （5-8） （5-9）为了确保所供仪表的准确度，互感器的工作电流应尽量接近此额

49、定电流。-电流互感器的一次所在的电网额定电压、电流互感器的一次额定回路最大动作电流 （4）热稳定校验。电流互感器常以允许通过一次额定电流Ie1的倍数Kr故热稳定应按下式校验： （5-10）（5）动稳定校验。电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数-动力稳定电流倍数，表示其内部稳定能力，故内部稳定可按下式校验：。 短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其相邻之间电流的相互作用使绝缘瓷帽受到力的作用。在满足额定容量的情况下，选择二次连接导线的允许最小截面为： （5-11）计算如下：1、110kV侧（1）额定电压=110kV（2）额定电流根据以上数据，可以初步选择LB7-110型

50、户外独立式电流互感器，其技术参数如下：额定电流比：1000/5A IS热稳定倍数：75 动稳定倍数：150（3）热稳定效验、=2.05s =3071.9（kA2.S） ×1=（75×1000×1000）2×1=5625（kA2.S）>满足热稳定要求（4）动稳定效验=98.697kA=150××1000×10-3=212.1（kA）>满足动稳定要求。故选择 LB7-110型户外独立式电流互感器能满足要求，由上述设计可列表（5-3）：表（5-3）设备项目LB7-110产品数据计算数据110kV110kV1000A17

51、3.6A212.1kA98.697kA×1>5625kA2.S3071.9kA2.S二、电压互感器的选择（1）一次回路电压选择。为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.1-0.9）范围内变动.（2）按二次回路电压选择。电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准,仪表的要求.（3）按容量的选择.互感器的二次容量(对应所要求的准确级)Se2应不小于互感器的二次负荷S2,即:Se2S2。电压互感器应接一次回路电压、二次回路，安装地点和使用条件，二次负荷及准确级要求进行选择。选择如下：1、110kV侧电压互感器(1) 母线侧电压互感器选用JDCF-110型电压互感器,它是单相、四绕组、串级式绝缘、陶瓷、“分”列式（有测量和保护“分”开的二次绕组）户外安装油浸式全密封型互感器，适用于