35kV变电所电气部分设计

1、35kV变电所电气部分设计目录摘要： iAbstract: 21引言 32 原始资料 42.1电力系统接线图 42.2系统情况 42.3 10kV负荷情况 42.4本地区气象条件 53 负荷统计和无功补偿的计算 53.1 负荷分析 53.2负荷计算 63.3无功补偿 63.3.1 无功补偿概述 63.3.2 无功补偿的计算 73.3.3 无功补偿装置 7并联电容器装置的分组 8并联电容器装置的接线 94 主变压器的选择 94.1规程中的有关变电所主变压器选择的规定 94.2主变台数的确定 104.3主变容量的确定 104.4主变形式的选择 115 电气主接线设计 125.1 电气主接线概述 1

2、25.2主接线的设计原则 125.3主接线设计的基本要求 125.4主接线设计 125.4.1 35kV 侧主接线设计 135.4.2 10kV 侧主接线设计 13主接线方案的比较选择 136 短路电流计算 156.1 概述 156.1.1 产生短路的原因和短路的定义 156.1.2 短路的种类 15短路电流计算的目的 156.2短路电流计算的方法和条件 166.2.1 短路电流计算方法 166.2.2 短路电流计算条件 166.3短路电流的计算 186.3.1 10kV侧短路电流的计算 186.3.2 35kV侧短路电流的计算 196.3.3 三相短路电流计算结果表 207 电气设备的选择

3、207.1电气设备选择的一般条件 207.1.1 电气设备选择的一般原则 207.1.2 电气设备选择的技术条件 217.1.3 环境条件 237.2断路器隔离开关的选择 247.2.1 35kV侧进线断路器、隔离开关的选择 247.2.2 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择 257.2.3 10kV侧断路器、隔离开关的选择 267.2.4 选择的断路器、隔离开关型号表 277.3母线的选择及校验 277.3.1 母线导体选择的一般要求 277.3.2 35kV 母线的选择 287.3.3 10kV母线的选择 307.3.4 母线选择结果 307.4互感器的选择 307.4.1 电流互感

4、器的选择 307.4.2 电压互感器的选择 327.5熔断器的选择 337.5.1 熔断器概述 337.5.2 35kV侧熔断器的选择 337.5.3 10kV侧熔断器的选择 337.6配电装置的选择 347.6.1 配电装置概述 347.6.2 35kV屋外配电装置 34763 10kV高压开关柜 348 继电保护的设置 368.1 电力变压器保护 368.1.1 电力变压器保护概述 368.1.2 电力变压器纵差保护接线 36纵差动保护的整定计算 378.1.4 变压器瓦斯保护 388.1.5 过电流保护 388.2母线保护 399 变电所的防雷保护 399.1变电所防雷概述 399.2

5、避雷针的选择 409.3 避雷器的选择 40结论 42致 43参考文献 44摘要：随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固 性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电 所的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35kV降压变电站，此变电站有两个电压等级，一个是 35kV, 个是10kV。同时对于变 电站的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如 断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装 置等等也按照具体要求进行选型、设

6、计和配置，力求做到运行可靠，操作简 单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其 更加贴合实际，更具现实意义。关键词35kV变电所设计Abstract : Along with the continuous development of electric industry, people requireincreasinglydemandof power supply, especially thestability, reliability and continuity of it. While the stability, reliability and contin

7、uity of power grid is determined by the rationaldesign and configurationof substation. A typicalsubstati on n eeds the reliable and flexibleoperati on, the econo micrati on alityand freeexpa nsion of the equipme nts. For thecon sideratio n of these aspects, the paper desig ns a tran sformer substati

8、on of 35kV which has tow level of voltage, one is 35kV, and the other is 10kV. At the same time, choose the rational selection as to the main equipments in substation. This design chooses two main tran sformers. As to other equipme nts such as Circuit Breaker, Isolat ing switch, Curre nt Tran sforme

9、r, Voltage Transformer, Reactive power compensation device, Protective Relay and so on are to be selected, desig ned,and con figured inaccordanee with specific requirements. In order to make it reliable to operate, easy and simple to man ipulate, econo mical, with the possibility of expansion and fl

10、exibility of changing its operation. As to make it more actual and practical significant.Key words 35kV substation design1引言电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能 的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满 足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因 此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。变电所作为变电站作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的 安全与经济运行，是联

11、系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。 对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有 效地减少投资和资源浪费。本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括负荷统计，主变选择，主 接线选择，短路电流计算，设备选择和校验，继电保护，防雷措施等几大块。并依 据相关规定和章程设计其中个个步骤，所以能满足一般变电所的需求。根据我国变电所目前现有电气设备状况以及今后发展趋势，应选用新型号、低 损耗、低噪声的电力变压器及性能好、时间长、免维护的SF6断路器及高压开关柜为此新的设备选择也在设计中得以体现。由于时间仓促和自身知识的局限，导致在 设计中难免有遗漏和错误之

12、处，望读者予以批评指正。2原始资料2.1电力系统接线图待设计变电所进线如图1所示:A变电所B变电所5km20km待设计变电所图2.1变电所进线示意图2.2系统情况待设计变电所通过一条架空线路由正西方向 5km处的一座110kV变电所A送电, 回路最大传输功率不大于11.7MWA变电所系统容量为3000MW西北方向20km处一 座35kV变电所B通过一条架空出线与待设计变电所联系， 平时本所与B变电所有少 量功率交换。本所投运后功率因数要求到达 0.9。2.3 10kV负荷情况10kV负荷情况如表1所示表2.1 10kV负荷分布情况负荷名称最大负荷(kW)回路数供电方式功率因数视在功率(kVA)

13、1#出线15001架空0.852#出线8001架空0.853#出线8001架空0.84#出线10001架空0.855#出线15001架空0.96#出线12001架空0.85电容器回路210kV侧负荷同时率：0.85 ; 10kV侧最小负荷是最大负荷的45%;10kV侧最大负荷利用小时数Tmax=4800H待设计变电所年负荷增长率为 5%2.4本地区气象条件最高气温max 41 C ；最低气温min 12 C ；年平均气温avy 16.4 C ；最热月平均最高温度avm 26 C o3负荷统计和无功补偿的计算3.1负荷分析根据用电的重要性和突然中断供电造成的损失程度可以将负荷分为以下三类：1 一

14、类负荷一类负荷，又称为一级负荷，是指突然中断供电将造成人身伤亡或引起对周围 环境的严重污染，造成经济上的巨大损失。如重要大型设备损失、重要产品或重要 原料生产的产品大量报废、连续生产过程被打乱且需要长时间才能恢复、造成社会 秩序严重混乱或产生政治上的重大影响、重要的交通和通讯枢纽中断、国际社交场 所没有照明等。2二类负荷二类负荷，又称为二级负荷，是指突然中断供电会造成经济上的较大损失。如 生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产、连续生产过程需要较长时间才能恢复、 造成社会秩序混乱、在政治上产生较大影响、交通和通讯枢纽以及城市供水中断、 广播电视、商贸中心被迫停止运营等。3三类负荷三类负荷，又称

15、为三级负荷，是指不属于以上一类和二类负荷的其他用电负 荷。对于这类负荷，供电所所造成的损失不大或不会直接造成损失。用电负荷的分类，其主要目的是确定供电工程设计和建设的标准，保证建成投 入运行工程供电的可靠性，能满足生产或社会安定的需要。对于一级负荷的用电设 备，应有两个及以上的独立电源供电，并辅之一其他必要的非电保安设施。二级负 荷应由两回线供电，但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线 路供电。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。这 次设计的变电所所带的负荷均为三级负荷，因此可以用单回线路供电。3.2负荷计算10k V侧的负荷计算P 1.5+0.8+

16、0.8+1+1.5+1.2=6.8MWQ 1.5*0.62+0.8*0.62+0.8*0.75+1*0.62+1.5*0.48+1.2*0.62=4.11MVarS . (P)2 (Q)2(3-1)=6.824.112 =7.95MVA功率因数cos =0.863.3无功补偿无功补偿概述电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机、感应炉等。都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机 约占全部负荷的50沖上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的无功电源，才 能维持一定的电压水平，满足系统安全稳定运行的要求。电力系统中的无功电源由三部分组成：1发电机可

17、能发出的无功功率（一般为有功功率的40%50）2无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率。3 110kV及以上电压线路的充电功率。电力系统中如无功功率小，将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压 值时，将使发电、送电、变电设备均不能达到正常的出力，电网的电能损失增大， 并容易导致电网震荡而解列，造成大面积停电，产生严重的经济损失和政治影响。 电压下降到额定电压值的60%70时，用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁。 所以 进行无功补偿是非常有必要的。无功补偿的计算补偿前cos 1 =0.86，求补偿后达到0.9。因此可以如下计算: 设需要补偿XMva的无功cos(3-2)PS6.

18、8 =0.9.6.82 (4.11 X)2解得 X=0.82MVar无功补偿装置无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分 为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无 级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电 网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高 系统稳定性。静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗 器可吸收无功功率，根据电压需要，向电网提供快速无级连续调节的容性和感性的 无功，降低电压波动和波形畸

19、变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提 高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小，能做到分相补 偿，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。但 设备造价太高，本设计中不宜采用。电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可 分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置，并且 采用集中补偿的方式。334并联电容器装置的分组1分组原则（1）对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器 装置，不必分组，可直接与该设备相连接，并与该设备同时投

20、切。（2）配电所装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数。此 时，为保证一定的功率因数，各组应能随负荷的变化实行自动投切。负荷变化不大 时，可按主变压器台数分组，手动投切。（3）终端变电所的并联电容器装置，主要是为了提高电压和补偿主变压器的无 功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电 压波动不应超过2.5%。2分组方式并联电容器的分组方式主要有等容量分组、等差级数容量分组、带总断路器的 等容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。这几种方式中等容量分组方式，分 组断路器不仅要满足频繁切合并联电容器的要求，而且还要满足开断短路的要求， 这种分组方式应用

21、较多，因此采用等容量分组方式。335并联电容器装置的接线并联电容器装置的接线基本形式有星形和三角形两种。经常采用的还有由星形 派生出的双星形，在某种场合下，也有采用由三角形派生出的双三角形。从电力工程电气设计手册（一次部分）502页表917可比较得出，应采用 丫形接线，因为这种接线适用于6kV及以上的并联电容器组，并且容易布置，布置清 晰。并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为了 在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。选用BFM1 500 3型号的高压并联电容器2台。额定电压11kV。额定容量500 kVar。4主变压器的选择4.1规程中的有

22、关变电所主变压器选择的规定1主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ161-85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事 故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%在计及过负荷能力后的允许时间，应保证用户的一级和二级负荷。若变电所所有其他能源可保证在主变停 运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。2与电力系统连接的220330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压 器。3根据电力负荷的发展及潮流的变化， 结合系统短路电流、系统稳定、系统继电 保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。4在2203

23、30kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该 变压器额定容量的15%上,或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。5主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ161的有关规定。4.2主变台数的确定为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对 大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装 24台主变。本次设计的变电所没有一级负荷，所以采用两台主变。4.3主变容量的确定主变容量的确定应根据电力系统 510年发展规划进行。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量

24、的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的6075%由3.2的负荷计算得知10kV侧的负荷总量为7.95MVA考虑5% 勺年负荷增长率，5年规划年限计算负荷可表示为:nn(4-1 )(4-2)S S i(1 i) 1 (1)Sc 和(1 i)1 i式中S,第一年的负荷；年负荷增长率；n 规划年数；i 年利率。带入 i=0.1 ，n=5，=5% S“=7.95MVA得 Sc=11.98MVA再考虑同时系数时，可按下式算：S KSc式中K。一负荷同时系数带入 K 0=0.85 得 S=10.18MVA对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定:Se

25、=0.7S =0.7*10.18=7.13MVA总安装容量为2* (0.7 S) =1.4 S如此当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40%则可保证98的负荷供电所以应选容量为7500kVA的变压器。4.4主变形式的选择主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220kV的变电所中，可采用单相变压器组。当今社会科技日新月异，制造运输以不成问题，因此采用三 相变压器。在关于绕组上，只有220330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕 组的功率均达到该变压器额定容量的15%上,或者第三绕组需要装设无功补偿设备 时，均宜采用三绕组变压器。此次设计的变电所只有 35kV和10kV

26、两个电压等级， 所以采用双绕组变压器。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用丫0连接；35kV亦采用丫连接，其中 性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用连接。因此 35kV 侧采用丫连接，10kV侧采用接线。根据上述的讨论选用35kV铝线双绕组电力变压器，该变压器的型号为 SJL! 7500/35.具体技术数据如下表：表4.1变压器技术参数型号SJL1 7500/35额定容量(kVA)7500额疋电压(kV)高压35低压10.5损耗(KW)空载9.6短路57短路电压(%)7.5空载电流(%)0.95电气主接线设计5.1电气主接线概述发电厂和变电所中的一次设备、按一定要

27、求和顺序连接成的电路，称为电气主 接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种 一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电 气主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统 得安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继 电保护和控制方法的拟定将会长生直接的影响。5.2主接线的设计原则1发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用；2发电厂、变电所的分期和最终建设规模；3负荷大小和重要性；4系统备用容量大小；5系统专业对电气主接线提供的具体资料。5.3主接线设计的基本要求根据我国能源部关于22

28、0500kV变电所设计技术规程SDJ 2-88规定：“变电 所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中地位，变电所的规划容量、负荷性质、 线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行 灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。”因此对主接线的设计要 求可以归纳为以下三点。1可靠性；2灵活性；3经济性。5.4主接线设计电气主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。大致分为有汇流母线和无汇流母线两大类。其中有汇流母线的接线形式 可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形 接线、角形接线和单元接线。54

29、1 35kV侧主接线设计35k V侧进线一回，由于使用两台变压器并且还和另一座变电所联络，所以出线 三回。由电力工程电气设计手册第二章关于单母线接线的规定：“3563kV配电装置的出线回数不超过3回”故35kV侧应采用单母线接线。542 10kV侧主接线设计10kV侧出线6回，终期出线8回。由电力工程电气设计手册第二章规定：610kV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母线分段接线，当短路电流过大、出线需要带电抗器时，也可采用 双母线接线。主接线方案的比较选择由上可知，此变电所主接线的接线有两种方案。方案一图：进线进线JJII-I-图5.1电气主接线方案一图图5.2电器主接线方案二图方案一

30、35kV侧采用的单母线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩 建和采用成套配电装置。10kV采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两 个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不 间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。方案二图:进线进线方案二10kV侧通过双母线虽然可以使供电更可靠，调度更加灵活，但每增加 一组母线就使每回路需要增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时，隔离开关 作为倒换操作电器，容易误操作。并且，带设计边变电所的负荷均每什么一类、二 类负荷，没必要增加投资选择双母线接线。综合考虑：方案一：35kV侧采用单母线接线，10

31、kV侧采用单母线分段。方案二：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用双母线接线。通过比较可以得知还是选方案一比较合适，即35kV侧采用单母线接线，10kV侧 采用单母线分段6短路电流计算6.1概述产生短路的原因和短路的定义产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设 备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输 电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电弧或其 它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还 指单相和多相接地。短路的种类三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地

32、短路、和两相 接地短路。三相短路时对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是 对称的。只是线路中电流增大、电压降低而已。除了三相短路之外，其它类型的短 路皆系不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相 角也不同。运行经验表明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占 短路故障的6570%两相短路约占1015%两相接地短路约占1020%三相短路约 占5%短路电流计算的目的1电气主接线比选；2选择导体和电器；3确定中性点接地方式；4计算软导体的 短路摇摆；5确定分裂导线间隔棒的间距；6验算接地装置的接触电压和跨步电压； 7选择继电保护装置和进行整定计

33、算。6.2短路电流计算的方法和条件短路电流计算方法电力系统供电的工业企业部发生短路时，由于工业企业所装置的元件，其容量 比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的 电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统 是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变， 短路电流的周期分量不衰减。当然，容量所以们在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的， 其步骤如下：1对各等值网络进行化简，求出计算电抗；2求出短路电流的标么值；3归算到各电压等级求出有名值。短路电流计算条件1短路电流实用计算中，采用

34、以下假设条件和原则：（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角相同；（3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差120度电气角度；（4）电力系统中的各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流 大小发生变化；（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上， 50%负荷接在系统侧；（6） 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（9）除计算短路电流的衰减时间

35、常数和低压网络的短路电流外，元件的都略去不计;（10）元件的计算参数均取为额定值，不考虑参数的误差和调整围；（11）输电线路的电容略去不计；（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。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，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。3计算容量应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4短路点的种类一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦 变压器的回路中发生单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重 情况的时候进行计算。5短路点位置的选择短路电流的计算，为选择电

36、气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况 下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。为了保证 选择的合理性和经济性，不考虑极其稀有的运行方式。取最严重的短路情况分别在 10kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路情况（点 a和点b发生短路）。则选择这 两处做短路计算。brXa1c 图6.1短路点选择图6.3短路电流的计算6.3.1 10kV侧短路电流的计算图中a点短路，由于A,B系统短路容量都很大，可以近似都看作为无穷大系统 电源系统。取 S=100M，Uji=37kV, S=10.5kV。由公式(6-1)求的 Iji=1.56kA，Ij2=5.50kA。线路等效图如

37、下图所示：E1X1E2X2XT?XT-a L_图6.2 10kV侧短路等效图线路1 XXlLb(6-2)=0.4*5*100/37 2 =0.1461=0.4*20*100/37 2 =0.5844(6-3)变压器X 丁=匕鱼100 S 变=0.075*100/7.5=1取E仁E2=1简化后等效电路图如下图所示:aX12=XJ/X 2=0.1461/0.5844=0.1169X =X12 +0.5*X t =0.1169+0.5* 1=0.6169三相短路电流周期分量有效值(3)=K1 _乜=5.50/0.6169=8.9155kAX三相短路冲击电流最大值(6-4)sh=2.55*(3)K1=

38、2.55*8.9155=22.7346kA(6-5)短路冲击电流有效值sh=1.51* I=1.51*8.9155=13.4625kA1三相短路容量(6-6)SK=、3Uav I(3)K1=1.732*10.5*8.9155=162.1429MVA(6-7)bX12AAA6.3.2 35kV侧短路电流的计算等效电路图如下图所示:E1图6.4 35kV侧短路等效简化图X=X12 =0.1169三相短路电流周期分量有效值1=丄 =1.56/0.1169=13.3447kA2 X三相短路冲击电流最大值i sh=2.55* I K3) =2.55*13.3447=34.0291kA2短路冲击电流有效值

39、Ish=1.51* I K3)=1.51*13.3447=20.1506kA2三相短路容量Sk= 3*Uav I 7 =1.732*37*13.3447=855.1843MVA2三相短路电流计算结果表表6.1三相短路电流计算结果表短路点编 号短路点额 定电压平均工作 电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流短路容量有效值最大值Un /kVUav/kVI /kAI /kAIsh/kAish /kASk/MVAa1010.58.91558.915513.462522.7346162.1429b353713.344713.344720.150634.0291855.18437电气设备的选择7.1电气

40、设备选择的一般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应按当地环境条件校核；3应力求技术先进和经济合理；4与整个工程的建设标准应协调一致；5同类设备应尽量减少品种；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。在特殊情况 下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。电气设备选择的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。1长期工作条件（1）电压选用的电器允许最高工作电压 Umax不得低于该回路的最高运行电压 Ug,即Umax Ug（2）电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种

41、可能运行方式下的持续工作 电流Ig，即Ie Ig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，所以在选择其 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。（3）机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。2短路稳定条件（1）校验的一般原则 电器在选定后应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，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接 地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重情况 校验。 用熔

42、断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可 不验算动、热稳定（2）短路的热稳定条件(7-1)It2t Qk式中Qk 在计算时间t s秒，短路电流的热效应（kA2 *S）;I t t秒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）o（3）短路的动稳定条件i sh i df（ 7-2 ）1sh 1 df（ 7-3 ）式中ish 短路冲击电流峰值（kA）；Ish 短路全电流有效值（kA）;idf 电器允许的极限通过电流峰值（kA）;I df 电器允许的极限通过电流有效值（kA）。3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的、外绝缘应保证必要的可靠

43、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，应通过绝缘配合计算，选用适当的 过电压保护设备。表7.1选择高压电器应校验的项目表项目电1电i断流短路电流校验压流容量动稳定热八、稳定断路器负荷开关隔离开关熔断器电抗器电流互感器电压互感器支柱绝厶耳-z 缘子母线消弧线圈避雷器表中为应进行校验的项目环境条件按交流高压电器在长期工作时的发热（GB763-74的规定，普通高压电器在 环境最高温度为+40 C时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高 于+40 C （但不高于+60 C ）时，每增高1 C，建议额定

44、电流减少1.8%;当低于+40 C 时，每降低1 C，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% 普通高压电器一般可在环境最低温度为 -30 C时正常运行。在高寒地区，应选择能 适应环境温度为-40 C的高寒电器。在年最高温度超过 40 C，而长期处于低湿度的 干热地区，应选用型号带“ TA字样的干热带型产品。本次设计的变电所所在地区最高气温询乂41 C ；最低气温min 12 C ；年平均气温avy 16.4 C ；最热月平均最高温度avm 26 C。对于屋外安装场所的电器最高温度选择年最高温度，最低温度选择年最低温度，可见最高气温为+41 C，由规定知在选择电器设备时

45、额定电流应减少1.8%,最低温度为-12 C，电器设备可正常运行。7.2断路器隔离开关的选择7.2.1 35kV侧进线断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流I max(2Sn)/ .3Un = 2 7500心3 35)247.44A(7-4)额定电压选择UnUg35kV额定电流选择I NI max247.44A开断电流选择iNbrI(3K13.3447KA本设计中35kV侧采用SF6断路器，因为与传统的断路器相比，SF6断路器米用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，这种断路器具有断口耐压高，允许的开断次数多，检修 时间长，开断电流大，灭弧时间短，操作时噪声小，寿命长等优点。因此

46、可选用LW835A型户外高压SF6断路器。选用的断路器额定电压为 35kV,最高工作电压为40.5kV，系统电压35kV满足 要求。选用的断路器额定电流1600A去除1.8%的温度影响为1571A,大于最大持续工 作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流31.5kA，大于短路电流周期分量有效值13.3447kA，满足要求。动稳定校验。i sh =34.0291kA idf =80kA，满足要求。热稳定校验。由电力工程电气设计手册电气一次部分表 65知，选用高速 断路器，取继电保护装置保护动作时间 0.6S，断路器分匝时间0.03S，则校验热效 应计算时间为0.63S （后面热稳定校验时间

47、一样）。因此 Qk=I 2t =13.34472 0.63=112.19 （ kA）2S。电气设备 l：t=31.52 4=3969（ kA）2S。 满足要求。表7.2 LW8 35A具体参数比较表计算数据LW8- 35AUg35kVUn35kVI max247.44AI N1600AI31 (k)13.3447kAI Nbr31.5kAi sh34.0291kAi df80kAQk2112.19（ kA）SIt3969 （ kA）2S隔离开关选择GW135/630型号隔离开关选用的隔离开关额定电压为35kV,系统电压35kV满足要求。选用的断路器额定电流630A,去除1.8%的温度影响为61

48、8.7A，大于最大持续工 作电流，满足要求。动稳定校验ish=34.0291kAvidf =40kA,满足要求。热稳定校验 Q=112.19（ kA）2S，设备 It2t=162 4=1024（ kA）2S，满足要求。表7.3 GW1435/630具体参数比较表计算数据GW135/630Ug35kVUn35kVI max247.44AI N630Ai sh34.0291kAidf40kAQk2112.19（ kA）SIt21024 （ kA）S7.2.2 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流Imax （1.05 Sn）/.3Un =1.05 7500/

49、（ 3 35） =129.90A（7-5）额定电压选择UnUg35kV额定电流选择InImax129.90A开断电流选择扁IK3）13.3447kA由上面表格知LW 35A型断路器和GW1 35/630型隔离开关同样满足主变侧 断路器和隔离开关的要求，动、热稳定校验也一样，所以选择同样的型号。这也满 足了选择设备同类设备应尽量较少品种的原则。723 10kV侧断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流lmax (2 Sn)/.3Un=2 7500/( 3 10) =866.03A额定电压选择UnUg10kV额定电流选择lNlmax866.03A开断电流选择扁IK3)8.915

50、5kA10kV侧选用真空XGN10开关柜中的ZN28-10型真空断路器选用的断路器额定电压为10kV，最高电压11.5kV，系统电压10kV满足要求。选用的断路器额定电流1600A,去除1.8%的温度影响为1571A,大于最大持续工 作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流 20kA,大于短路电流周期分量有效值 8.9155kA, 满足要求。动稳定校验。i sh =22.7346kA idf =50kA，满足要求。热稳定 校验。Q= l2t =8.915520.63=50.08/ kA) 2S。电 气设备l；t=20 4=1600 / kA) 2S。满足要求。表7.4 ZN28 10具体

51、参数比较表计算数据ZN28-10Ug10kVU n10kVl max866.03Al N1600AI 3l (k)8.9155kAl Nbr20kAi sh22.7346kAidf50kAQk2 50.08 / kA) Slt2t21600 / kA) S隔离开关选择GN210型隔离开关选用的隔离开关额定电压10kV,最高工作电压11.5kV系统电压10kV,满足要 求。选用的隔离开关额定电流2000A,去除1.8%的温度影响为1964A大于最大持续 工作电流，满足要求。动稳定校验。i sh =22.7346kA idf =100kA,满足要求。热稳定 校验。Qk= I2t =8.915520

52、.63=50.08( kA) 2S。电 气设备I t2t =4(0 4=6400 (kA) %。满足要求。表7.5 GN25 10具体参数比较表计算数据GN25-10Ug10kVU N10kV1 max866.03A1 N2000Aish22.7346kAi df100kAQk250.08 ( kA) SI26400 (kA) S724选择的断路器、隔离开关型号表表7.6断路器-隔离开关选择一览表断路器隔离开关35kV进线侧LW8- 35AGW1 35/63035kV主变侧LW8- 35AGW1 35/63010kV 侧ZN28-10GN25-107.3母线的选择及校验母线导体选择的一般要求1

53、 一般要求裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验:（1）工作电流；（2）经济电流密度；（3）电晕;（4）动稳定或机械强度；（5）热稳定。裸导体尚应按下列使用环境条件校验：（1）环境温度；（2）日照；（3）风速；（4）海拔高度。2按回路持续工作电流1 XU 1 gIg 导体回路持续工作电流，单位为A；Ixu 相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量， 单位为A。3按经济电流密度选择一般母线较长，负荷较大，在综合考虑减少母线的电能损耗。减少投资和节约 有色金属的情况下，应以经济电流密度选择母线截面。可按下式计算，即I p Sj-（ 7-6）J其中Sj 经济截面，单位为mmI-回路持续工作电流，单位为 A； J 经