工学电气工程设计课程设计

1、华侨大学厦门工学院电气工程设计（课程设计）题 目：3×120MVA闽北220kV变电站初步设计 （电气主接线及所用电设计部分）队长：廖斌队员：黄宇鸿、李智灵专业系别：电气工程与自动化年 级：2009级指导教师：（签名）2012 年 11 月 26 日3×120MVA闽北220kV变电站初步设计电气主接线及所用电设计部分摘要根据任务书设计邵武220kV变电站。该变电站主要是缓解邵武地区电网压力。本设计的重点是220kV变电站的电气一次部分。本设计主要分成电气主接线的设计，短路电流的计算以及电气设备的选择。电气主接线部分是设计的基础部分，本部分通过对任务书的分析确定了变电所主变

2、压器台数、容量、型式，然后通过综合比较各种接线方式的特点、各自的优缺点，在可靠性、灵活性等技术比较后初步确定两种较优的接线方式再经过综合投资和年运行费用的经济比较选择最终的接线方式。变电所所用电设计主要是确定所用电电压等级，变电所主变压器台数、容量与型式，设计变电所所用电接线方式并对所用电接线方式进行说明。短路电流的计算是很重要的一个部分，它为选择断路器，隔离开关等电气设备做准备；电气设备的选择是根据短路电流的计算结果选择线路，电流互感器，电压互感器，断路器，熔断器，避雷器等电气设备并进行校验。关键词：220kV变电站，电气主接线，短路电流，选择，校验 3 × 120MVA Nort

3、h Fujian preliminary design of 220 kV SubstationMain Electrical wiring design and the design of the electricityAbstractAccording to the task of designing Shaowu 220 kV substation. The substation is the main regional power grid Shaowu ease the pressure.The focus of this design is 220 kV electrical su

4、bstation.this design is generally divided into two main electric cable design, calculation of the current short-circuit electrical equipment and the choice.Electrical wiring the main part of the design is the basis of this part of the mission through the analysis of the main transformer substation o

5、f Taiwan, capacity, form, and then passed through a comprehensive comparison of various characteristics of the connection mode, their respective advantages and disadvantages, reliable , Flexibility, and other technical comparison of the two preliminary determine the optimum connection mode again aft

6、er the comprehensive investment and operating costs in the economy is relatively select the final connection mode.By the main electricity substation design is determined by the voltage of electricity, the main transformer substation of Taiwan, capacity and form, designed by the electricity substatio

7、n connection mode and the electricity wiring that way.Short-circuit current calculation is a very important part of it for the selection of circuit breakers, switches and other electrical equipment isolation to prepare for the equipment or the technical requirements put forward; electrical equipment

8、 choice was based on the results of short-circuit current choice of routes, current transformers, Voltage transformers, circuit breakers, fuses, surge arresters and other electrical components and calibration. Keywords: 220 kV substation, the main electrical wiring, short-circuit current, selection,

9、 validation目 录中文摘要Abstract目录1第1章设计内容21.1设计的依据21.2电力系统概况2第二章电气主接线32.1电气主接线设计的基本要求和基本原则32.2变电所主变压器台数、容量、型式的选择32.3电气主接线方案拟定及技术经济比较6第三章所用电接线的设计173.1变电所所用电电压等级确定173.2变电所所用变压器台数、容量选择173.3变电所所用电接线方式183.4 变电所所用电源的引接18第四章短路电流的计算194.1短路电流计算的目的和条件194.2计算步骤及计算结果20第五章电气设备选择275.1母线的选择285.2220kV与110kV电气设备选择325.310

10、kV设备选择41第六章电气设备布置446.1变电所电气总平面布置设计要求446.2配电装置设计的基本要求446.3配电装置的分类446.4变电所总平面布置44小结46致谢47参考文献48附录49第1章 设计内容1.1 设计的依据根据毕业设计任务书设计邵武220kV户外变电站。1.2 电力系统概况1.2.1电力系统部分概况变电站是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，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。近年来邵武地区工农业发展飞速负荷增长快，由于闽北地区电力网络早期规划欠缺，致使邵武地区变电站电力负荷过重，为了满足负荷发展及电网电力交换的需要，本设计

11、拟建一个3×120MVA、220kV变电站，以缓解邵武地区电网压力。1.2.2 变电所建设规模：（1）近期规模：主变：一台 无功补偿容量：20Mvar各电压等级出线：220kV出线：3回 110kV出线：5回 10kV出线：10回（2）远期规模：主变：三台 无功补偿容量：60Mvar各电压等级出线：220kV出线：6回 110kV出线：12回10kV出线：30回第2章 电气主接线2.1电气主接线设计的基本要求和基本原则2.1.1电气主接线设计的基本要求(1)保证必要的供电可靠性和电能质量(2)具有一定的供电灵活性和方便性灵活性：不仅在正常安全地供电，并且能满足系统在事故，检修及特殊运

12、行方式下的调度和要求，能灵活地进行运行方式的转换。方便性：力求接线简单、清晰、明了，使运行人员操作，检修方便，以避免误操作。（3）具有经济性投资省：节约一次设备的投资；节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择轻型，价格合理的电器设备。占地面积小：电气主接线设计要节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用；在运输条件许可的地方采用三相变压器。电能损耗少、经济合理地选择主变压器的型式，容量和台数。（4）具有扩建和发展性不仅要考虑近期建设的需要，而且要考虑远景规划。主接线设计要留有余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能。在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最

13、少。2.2 变电所主变压器台数、容量、型式的选择2.2.1 主变压器选择的原则：（1）主变压器台数在有一、二级负荷的变电所，为保证供电的可靠性，变电所宜装设两台主变压器。当只有一个电源或变电所可由低压电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装24台变压器。（2）主变压器容量主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对重要变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷允许时间内，应满足一类，二类负荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的65%。2

14、.2.2 主变台数及容量选择（1）主变压器台数与容量的选择 根据规程规定在变压站一般装设两台主变压器。在本变电站中，根据510年的发展规划及变压器正常运行和事故时过负荷能力，根据原始资料预测邵武2010年最大负荷176.9MW,按规程规定选择两台主变的情况下,当一台主变压器停运时,另一台变压容量应满足全部负荷的65%,即:S=0.65×Sn=0.65×176.9=114.99MW所以变压器容量应大于114.99,取120MW。根据原始资料预测2012年邵武最大负荷为205.8MW,当变压器正常运行时两台变压器容量2×120MW可满足最大负荷要求,但当其中一台变压器

15、停运时,另一台变压器必须满足全部负荷的65%,即:S=0.65×Sn=0.65×205.8=133.77MW120MW,即当其中一台变压器停运时另一台变压器无法满足负荷要求，可以增加一台变压器。 校验：当一台变压器停运时，其余两台变压器总容量为2 ×120MW，即：S=0.65×Sn=0.65×205.8=133.77MW2 ×120MW，即当其中一台变压器停运时另两台台变压器可以满足负荷要求，所以选择三台变压器。（2）主变压器型式选择相数：容量为300MW及以下机组单元接线的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压

16、器。因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂、增加了维修工作量。所以本变电站选用三相变压器。绕组数：电力变压器按每相绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式低压绕组分裂式等型式。规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。所以本变电站选择三绕组变压器。绕组连接方式：变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位相一致，否则，不能并列运行。电力系统绕组的连接方式只有星形和三角形两种。我国110kV及以上电压，变压器三绕组都采用YN连接；

17、35kV及以下电压，变压器三相绕组都采用D连接。变电站中，考虑到系统或机组的同步并列要求以及限制三相谐波对电源的影响因素，主变连接组别一般都选用YN，D11常规接线。调压方式：为了保证发电厂或变电站的供电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现变压调整。切换方式有两种：1、不带电切换，称无载调压，调整范围通常在±2×2.5%以内。2、带负荷切换，称有载调压，调整范围可达30%，其结构较复杂，价格较高。有载调压变压器的优点：保持电压稳定变压器存在阻抗, 在功率传输中, 将产生电压降, 并随着用户侧负荷的变

18、化而变化。系统电压的波动加上用户侧负荷的变化将引起电压较大的变动。在实现无功功率就地平衡的前提下, 当电压变动超过定值时, 有载调压变压器在一定的延时后会动作, 对电压进行调整, 并保持电压的稳定。保证电压质量。变压器不但向负荷提供有功功率, 也往往同时提供无功功率, 而且一般短路阻抗也较大。随着地区负荷变化, 如果没有配置有载调压变压器, 供电母线电压将随之变化。此外, 有载调压变压器可以保持电网运行在较高的电压水平, 优化了无功功率, 从而降低了线损, 提高了电网经济效益。无载调压和有载调压区别在于无励磁调压开关不具备带负载转换档位的能力，因为这种分接开关在转换档位过程中，有短时断开过程,

19、断开负荷电流会造成触头间拉弧烧坏分接开关或短路，故调档时必须使变压器停电。因此一般用于对电压要求不是很严格而不需要经常调档的变压器。而有载分接开关则可带负荷切换档位，因为有载分接开关在调档过程中，不存在短时断开过程，经过一个过渡电阻过渡，从一个档转换至另一个档位，从而也就不存在负荷电流断开的拉弧过程，一般用于对电压要求严格需经常调档的变压器。根据原始资料本电站为枢纽变电站，如果选用无载调压变压器在调压过程中必须使变压器停电，将会造成大面积停电，这是不允许的。而选用有载调压变压器，在调压过程中不存在停电过程。所以，本变电站选用有载调压变压器。冷却方式的选择：电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量

20、不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。自然风冷却及强迫风冷却适用于中、小型变压器；大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。综上所述选取三台型号为SFPSZ9-120000/220三相强迫油循环风冷却、有载调压。技术参数如下：表2-1 SFPSZ9型主变压器技术参数表额定容量（KVA）容量分配联结组标号Ud%高-低高-中中-低120000100/100/50YN0，yn0

21、,d112514.78.7额定电压（kV）损耗(kW)外形尺寸（mm）长×宽×高高压中压低压空载损耗负载损耗220+8× 1.2512110.596.04328500×6500×6900型号中各符号表示意义：S：三相 F：风冷却 P：强迫油循环 S：三线圈 Z：有载调压 9：设计序号120000：额定容量（KVA） 220：电压等级（kV）2.3 电气主接线方案拟定及技术经济比较2.3.1 各级电压接线方案的拟定原则（1）610kV线路宜采用单母线接线或单母线分段接线，当采用单母线分段接线时，每段容量应小于25MW。对于610kV屋内配电装置一

22、般不设旁路母线。（2）35220kV线路超过两回时，宜采用单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路接线。110kV线路为6回以上，220kV线路为4回以上时，宜采用双母线接线。当不允许停电检修设备时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，宜采用带专用旁路短路器的旁路母线。2.3.2 各级电压接线方案的拟定 根据电气主接线设计的基本要求和原则，依据变电所设计规程规定，对该变电所电能资料进行分析，拟订以下接线方案：（1）220kV电压母线接线方案拟定双母线接线图2-1 双母线接线双母线分段接线图2-2 双母线分段接线双母线带旁路接线图2-3 双母线带旁路接线一台半断路器接线图

23、2-4 一台半断路器接线（2）110kV电压母线接线方案拟定双母线接线 图2-5 双母线接线双母线分段接线图2-6 双母线分段接线 双母线带旁路接线 图2-7 双母线带旁路接线一台半断路器接线图2-8 一台半断路器接线（3）10kV电压母线接线方案拟定单母线分段接线图2-9 单母线分段接线单母线分段带旁路 图2-10单母线分段带旁路2.3.3 本变电所可能电气主接线方案拟定表2-2 变电所电气主接线方案 方 案电压等级方案一方案二方案三方案四方案五方案六220kV110kV10kV2.3.4 本变电所可能电气主接线方案技术比较（1）双母线接线优点：供电可靠性好。通过两组母线隔离开关的倒换操作，

24、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； 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，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要； 扩建方便。像双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。缺点：倒闸操作比较复杂，在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作；当母线出线故障时，须短时切换较多电源和负荷，当检修出线断路器时，仍然会使该回路停电；配电装置复杂，投资较多，经济性差。（2）双母线分段接线优点：具有双母线接线的各种优点，任何时候都有备用母线，有较高的可

25、靠性和灵活性。缺点：具有双母线接线的各种缺点，以双母线接线比较增加了母联断路器和分段断路器的数量，配电装置复杂，投资比双母线接线大，经济性更差。（3）双母线带旁路接线优点：接线清晰；每一进出线各自接一组断路器，互不影响；一组母线及所连接设备故障，不影响另一组母线供电，运行灵活可靠；两组母线可根据各线路负荷情况，通过切换，达到两组母线的负荷大致平衡；任一组母线及所联设备检修，不影响供电；扩建方便；断路器检修时，可切换到旁路母线运行，线路可不停电，两组母线也无需解列运行。缺点：隔离开关数量多，切换母线操作过程比较复杂，容易造成误操作；继电保护复杂不利于实现自动化和远动化；增加设备和投资，增大布置面

26、积；母联断路器故障时，需短时全厂停电，检修时两组母线解列或按单母线运行。（4）单母线分段接线优点：接线简单清晰；每一进出线回路各自连接一组断路器，互不影响；正常运行操作由断路器进行，便于实现自动化远动化，隔离开关只作为断路器或线路及母线检修时隔离用，减少误操作的可能性；进出线回路可不相对应，电能由母线集中分别向各出线回路供电，配置灵活；母线及所连接设备检修或故障，只影响一段母线及所联设备的回路停电。缺点：断路器检修，所连接回路需停电；分段断路器故障，暂时全厂停电，拉开隔离开关后，解列运行。（5）单母线分段带旁路接线优点：具有单母线分段接线优点，又具备旁路母线和专门的旁路断路器，在出线断路器检修

27、时，由旁路代替，满足供电连续性的要求，增加了供电可靠性和灵活性。缺点：母线及所连接设备检修或故障，一段母线停电；分段断路器故障，暂时全厂停电，拉开隔离开关后，两段母线解列运行，检修时也可解列运行；隔离开关切换工作量大，继电保护复杂不利于实现自动化，同时增加设备和投资，增大布置面。（6）一台半断路器接线具有较高的供电可靠性和运行调度灵活性。即使母线发生故障，也只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路均不停电。正常运行时两组母线和全部断路器都闭合，形成多环行供电，且隔离开关不作为操作电器，只承担隔离电压的任务，减少误操作的几率。对任何断路器检修都不用断电，所以操作检修方便。这种接线的缺点是设备较多

28、，特别是断路器和电流互感器，投资大，二次控制接线和继电保护装置都比较复杂。（7）从以上分析可以看出，单母线分段接线断路器检修时，所连接回路需停电；分段断路器故障，暂时全厂停电，拉开隔离开关后，解列运行；线路故障时需停相应的变压器，可靠性差，因此110kV侧与220kV侧不使用单母线分段接线方式。 本变电站是为了满足该地区负荷的增长，对可靠性和灵活性要求高。双母线接线供电可靠性好。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; 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，能灵活的适应系统

29、中各种运行方式调度和潮流变化的需要。单母线分段接线具有单母线接线的所有优点，与单母线接线相比单母线分段接线对重要用户可从不同段引出馈线，当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，仅停该段母线，非故障段母线仍可继续工作。经比较本变电站采用单母线分段接线方式。双母线带旁路接线每一进出线各自接一组断路器，互不影响；一组母线及所连接设备故障，不影响另一组母线供电，运行灵活可靠；两组母线可根据各线路负荷情况，通过切换，达到两组母线的负荷大致平衡；任一组母线及所联设备检修，不影响供电；断路器检修时，可切换到旁路母线运行，线路可不停电，两组母线也无需解列运行。双母线接线可以轮流检修母线，不致中断用户的供电；一组

30、母线故障后可将接在其上的回路倒闸到另组母线上，从而恢复供电，减少停电时间；检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路和此隔离开关相连的母线，其他回路均可通过另一组母线继续运行，该隔离开关即可停电检修；可用母联断路器代替任一回路的需要检修断路器，而只需短时停电。 综上比较双母线接线，双母线带旁路接线，双母线分段接线方式都可以满足本变电站的要求，所以采用方案二与方案三进行经济比较。2.3.5 待选电气主接线方案经济比较（1）电气设备数目及配电装置比较：表2-3电气设备数目及配电装置比较表方 案项 目方案2方案310kV侧接线单母线分段单母线分段110kV侧接线双母线双母线分段220kV侧接线双母

31、线双母线带旁路220kV进线回路数66 110kV进线回路数1212220kV侧断路器(每台50.5万元)10台11台110kV侧断路器(每台22.2万元)16台16台220kV侧隔离开关(每组4.1万元)31台43台110kV侧隔离开关(每组1.9万元)49台49台220kV电流互感器(每台4.2万元)6台6台110kV电流互感器(每台1.6万元12台12台220kV电压互感器(每台4.1万元)6台6台110kV电压互感器(每台2.6万元)12台12台10kV电压互感器(每台1.6万元)30台30台220kV避雷器(每组7.2万元)6台6台110kV避雷器(每组3.96万元)12台12台10

32、kV避雷器(每组1.5万元)30台30台10kV侧开关柜(每台11.1万元)30台30台主变压器(每台600万元)3台3台设备总投资（万元）3452.523552.22综合总投资（万元）5869.2846038.774（2）综合投资计算综合总投资 （万元） 公式（2-1） 公式（2-2）方案2：主变： =3×600=1800万元220kV断路器: =10×50.5=505万元220kV隔离开关: =31×4.1=127.1万元220kV CT,PT, 避雷器投资：Z =6×4.2+6×4.1+6×7.2=93万元110kV断路器: =

33、16×22.2=358.4万元110kV隔离开关: =49×1.9=93.1万元110kV CT,PT, 避雷器投资：Z=12×1.6+12×2.6+12×3.96=97.92万元10kV侧开关柜:Z=11.1×30=333万元10kV避雷器:1.5×30=45万元220kV总投资：=505+127.1+93=725.1万元110kV总投资：=358.4+93.1+97.92=549.42万元10kV总投资:=333+45=378万元设备总投资投资Z=1800+725.1+549.42+378=3452.52万元不明显的附加

34、比例系数(a):220kV取70综合投资： 方案3： 主变： =3×600=1800万元220kV断路器: =11×50.5=555.5万元220kV隔离开关: =43×4.1=176.3万元220kV CT,PT, 避雷器投资：Z =6×4.2+6×4.1+6×7.2=93万元110kV断路器: =16×22.2=358.4万元110kV隔离开关: =49×1.9=93.1万元110kV CT,PT, 避雷器投资：Z =12×1.6+12×2.6+12×3.96=97.92万元10k

35、V侧开关柜:Z=11.1×30=333万元10kV避雷器:1.5×30=45万元220kV总投资：=555.5+176.3+93=824.8万元110kV总投资：=358.4+93.1+97.92=549.42万元10kV总投资:=333+45=378万元设备总投资投资Z=1800+824.8+549.42+378=3552.22万元不明显的附加比例系数(a):220kV取70综合投资：（3）运行期的年运行费用比较 公式（2-3）检修维护费率，取0.0220.042折旧费率,取0.0050.058损耗电能的电价,元/(kW·h)变压器年电能损耗，kW·h

36、 公式（2-5） 公式（2-6）变压器容量分配为100/100/50=0.858() =0.5×0.858=0.429()=2×0.858=1.716()由得 公式（2-7）所以:=210.969(kW)=105.485(kW)=421.938 (kW) 即:=2188320+1033748.8=3222068.8 (kW·h)所以万元万元 （4）经济比较综以上计算可得:Z方案三>Z方案二，方案三不论是运行期的年运行费用，还是综合总投资都比方案二大。根据原始资料，通过比较对供电可靠性要求较高，应选用技术比较好的可靠性较高的方案，再通过经济比较方案二投资比方案

37、三省，故选择方案二。第3章 所用电接线的设计3.1 变电所所用电电压等级确定3.1.1 所用电电压等级的确定变电所的所用电负荷，一般都比较小，其可靠性要求不如发电厂那样高。变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵）、直流系统中的充放电装置、空气压缩机、油处理设备、检修工具及采暖、通风、照明及供水等。根据规程规定，本变电所的所用电压等级确定为380/220V。3.2 变电所所用变压器台数、容量选择3.2.1 所用变压器台数选择根据规程规定，为保证供电可靠性，应设置两台所用变压器，互为备用。3.2.2 所用变压器容量，型号选择所用电率为:Ky=0.1%主变压器容量:为Se=3&

38、#215;120=360MVA所用电负荷为：Sj=Ky×Se=0.1%×360000=360kVA按规程规定选择两台主变的情况下,当一台主变压器停运时,另一台变压容量应满足全部负荷的65%,即:S=0.65×Sn=0.65×360=234 kVA所以变压器容量应大于234 kVA,取250kVA。所用变压器选用2台，型号为S9-250/10变压器。技术参数如下：表3-1 S9-250/10变压器技术参数表额定容量（KVA）分接电压（%）联结组标号250±2×2.5%Yyn0额定电压（KV）损耗（W）Ud%I0%高压低压P0P6.3&#

39、177;5%0.4590295041.2453.2.3 所用电接说明：本变电所，设置两台所用变压器，采用型号为S9-250/10变压器变压器。所用电源分别从10kV侧母线上引接，低压侧电压等级确定为380/220V,采用动力和照明混合供电方式。重要负荷分别接在两段母线上，以保证供电可靠性。两台所变正常时同时供电分列运行，互为备用（暗备用）。3.3 变电所所用电接线方式3.3.1 所用电接线基本要求：（1）所用电接线应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求。（2）应尽量缩小所用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全所停电事故。（3）充分考虑变电所正常、事故、检修等运行方

40、式下的供电要求。（4）应便于分期扩建或连续施工，要结合远景规模统筹安排。3.3.2所用电接线根据规程规定，本变电所应采用两台所用变压器，采用单母线分段接线方式，宜同时供电分列运行，以限制故障的范围，提高供电可靠性。3.4 变电所所用电源的引接3.4.1所用电源的引接方式（1）工作电源根据规程规定，本所采用两台所用变，工作电源引自主变低压侧10kV母线上，低压侧采用单母线分段，母线分为三段每两段间由分段断路器连接，两台所用变接在左右两边的母线上，中间母线不接所用变。如下图所示：图3-1 单母线分段接线（2）备用电源备用电源有明备用和暗备用两种方式。明备用设有专用的备用变压器，经常处于备用状态，当

41、工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全所负荷。暗备用不设专用的备用变压器，而将每台工作变压器，相互备用。本设计所用变采用两台工作电源同时供电，分列运行，互为备用（暗备用）。当其中任一台变压器因故退出运行时，该台变压器所承担负荷由另一台变压器供电。 第4章 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的和条件短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，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）电气主接线的比较。（2）选择导体和电器。（3）在设计屋外高型配电装置时，需要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

42、行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需要用短路电流。短路电流计算条件（1）基本假定：正常工作时，三相系统对称运行；所有电源的电动势相位相角相同；电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；短路发生在短路电流为最大值的瞬间；不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；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；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；输电线路的电容忽略不计。（2）一般规定：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，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；选择导体和电器用的短路电流，在

43、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；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；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。4.2计算步骤及计算结果4.2.1计算步骤在工程计算中，短路电流的计算常采用实用曲线法。其计算步骤如下：（1）选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值； （2）画等值网络图；（3）选择短路点；（4）按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；（5）利用实用曲线算出短路电流。在短路计算的基本假设前提下，选取基准容量SB = 100MVA，UB 为各级电压平均

44、值（230，115，10.5kV）。短路点分别选取变电站的三级电压汇流母线：220kVK1，110kVK2，10kVK3。系统等值网络图如下图4-1 系统等值网络图4.2.3绘制出等值电抗图： 图4-2 等值电抗图4.2.3 220kV侧短路点短路电流计算图4-3 K1点等值电抗图当220kV母线发生三相短路时即K1点短路时,220kV侧阻抗：X12=X1X2X3= 0.11670.11670.1167 =0.0389总的阻抗：公式(4-1)=（1） 短路电流有名值: 公式(4-2)=101.01×0.25=25.25kA（2）短路电流全电流最大有效值: 公式(4-3)=37.875

45、kA（3）不计周期分量衰减的短路冲击电流: 公式(4-4)=64.08kA（4）短路容量: 公式(4-5)=10058MVA4.2.4 110kV母线上发生三相短路时图4-4 K2点等值电抗图当110kV母线发生三相短路时即K2点短路时,110kV侧阻抗：X12 = X1X2 X3 =0.0389总的阻抗：（1）短路电流有名值:（2）短路电流全电流最大有效值:（3）不计周期分量衰减时短路冲击电流:（4）短路容量:4.2.5 10kV侧分列运行时 ，母线侧发生三相短路 图4-5 K3点等值电抗图10kV侧加装10%的电抗器，三段分列运行总阻抗：10kV侧分列运行时 ，母线侧发生三相短路即K2点短

46、路:（1）短路电流有名值:（2）路电流全电流最大有效值:（3）不计周期分量衰减时的短路冲击电流:（4）短路容量:4.2.6 10kV母线侧并列运行时 ，母线侧发生三相短路图4-6 K4点等值电抗图10kV侧加装10%的电抗器，并列运行：总阻抗：, 10kV母线侧并列运行时 ，母线侧发生三相短路即K4点短路:（1）短路电流有名值:（2）路电流全电流最大有效值:（3）不计周期分量衰减时短路冲击电流:（4）短路容量:4.2.7 主变和10kV侧加装的电抗器之间发生短路，主变和10kV侧加装的电抗器之间发生短路即K5点短路:（1）短路电流有名值:（2）短路电流全电流最大有效值:（3）不计周期分量衰减时

47、短路冲击电流:（4）短路容量:表4-1短路电流计算汇总表短路点的编号基准电压U（kV）额定电流IjIn（kA）短路电流标么值I*短路电流有名值Ik(kA)稳态短路电流标有名Ik(kA)值短路电流冲击值ich(kA)短路全电流最大有效值ich(kA)短路容量S.(MVA)K12300.25101.01 25.2525.2564.0837.87510058K21150.5 22 16.510.6527.031598211882K310.55.53.3918.6418.6547.3327.98338.78K410.5 5.5 7.842.9642.96109.0364.44781K510.55.56

48、.334.6534.6587.9452630从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。第5章 电气设备的选择导体和电器的选择，必须做到技术先进，安全可靠，运行方便，经济合理，并留由适当的发展余地，以满足电力系统安全经济的需要。电气设备的选择主要包括：母线、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、限流电抗器、避雷器等的选择。选择的电气设备，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。在正常工作条件下所选的导体和电气设备允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压即 ；选用的

49、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；考虑周围环境因素的影响，即考虑环境温度修正系数。电气设备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。短路电流的热效应： 公式（5-1）2短路的热稳定条件：，短路电流产生的热效应短路时导体和电器允许的热效应t秒内允许通过的短时热电流校验短路热稳定所用的计算时间即等效发热时间按下式计算：式中继电保护装置后备保护动作时间（s）断路器全分闸时间（s）短路动稳定条件，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峰值（kA）电器允许的极限通过电流有效值（kA）5.

50、1 母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：选择母线的材料，结构和排列方式；选择母线截面的大小；检验母线短路时的热稳定和动稳定；对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。考虑环境温度修正系数：公式（5-2） 最大负荷持续工作电流: 公式(5-3)由于电压等级为220kV，易在天气环境恶劣时发生电晕。而电晕现象是否容易发生和导体的外形是否光滑密切相关。因此，在电压等级大于或等于110kV时宜采用外形为圆形的导线。但是，若采用管型母线则要考虑动稳定是否满足要求，而且安装也不方便。经过选择，220kV和110kV侧采用LGJ钢芯铝绞线。5.1.1

51、 主母线的选择（1）220kV: 工作电流校验：最大负荷持续工作电流:通过计算结果,查变电站设计手册可选择2×LGJ-400型钢芯铝绞线，长期允许载流量为1902A，即=1920A，最高允许温度为70，导体截面S =501.2mm2。 =1902×0.894 =1700.3A >=949.99A所以，2×LGJ-400型钢芯铝绞线满足长期工作发热要求。热稳定校验：= + =0.15+0.05=0.2S运行时导体最高温度：公式(5-4)=34+(70-34)(949.99/1700)2=45.28查表得C=97，短路时发热的最小导体截面： 公式(5-5) =

52、小于所选导体截面S=948.89 mm2即能满足要求电晕电压校验由规程可知,可不进行电晕校验的钢芯铝绞线最小导体型号为LGJ-300。现采用的钢芯铝绞线型号为LGJ-400，因此可不进行电晕电压校验。（2）110kV:工作电流校验：最大负荷持续工作电流通过计算结果,查变电站设计手册可选择2×LGJ-800/100型钢芯铝铰线，长期允许载流量为1402A，即=1402A,最高允许温度70，导体截面S=896.051mm2。=2×1402×0.894 =2506kA >=1900A所以，2×LGJ-800/100型钢芯铝绞线满足长期工作发热要求。热稳定

53、校验：= + =0.15 +0.05 =0.2S运行时导体最高温度：=34+(70-34)(1897/2506)2= 54.25查表得C=93，短路时发热的最小导体截面：电晕电压校验由规程可知,可不进行电晕校验的钢芯铝绞线最小导体型号为LGJ-300。现采用的钢芯铝绞线型号为LGJ-800/100，因此可不进行电晕电压校验。（3）10kV:工作电流校验：最大负荷持续工作电流通过计算结果,查变电站设计手册可选择选择双槽型铝母线,长期允许载流量为7550A，即=7550A,最高允许温度70，导体截面S=6870mm2。>3464.20A所以，双槽型铝母线满足长期工作发热要求。热稳定校验：= + =0.15 +0.05 =0.2S查表得C=87，短路时发热的最小导体截面：动稳定校验计算条间应力： 取衬垫距离Lt=0.5m,条间应力：相间允许应力:取母线相间距=70cm,母线共振校验 已知铝导体共振最大允许跨距为 =1.47（m）绝缘子间距不得超过1.47m。取1.00m即满足动稳固性要求。5.1.2 馈线的选择(1)220kV:工作电流校验：长期允许电流：通过计算结果,查变电站设计手册可选择LGJ-500型钢芯铝绞线，长期允许载流量为945A，即=945A, 最高允许温度70，导体截面