毕业设计（论文）10kv变电所电气部分初步设计（含图纸）

1、广西电力职业技术学院电力工程系毕业设计说明书题 目: 10KV变电所电气部分初步设计 专 业: 发电厂及电力系统 班 级: 电力904班 学 号: 姓 名: 指导老师: 如需图纸，联系QQ153893706 2011年11月18日前 言毕业设计是高等工程教育最重要的实践性教学环节，它是由我们独立完成的一项综合性、创造性、设计性的大型作业。开展毕业设计课题至关重要并具有深远的意义，不仅培养我们分析和解决各种实际问题的能力，也进一步巩固、深化和扩展所学的理论知识。 我们这次设计的主要内容是对某110kV降压变电站的电气部分进行初步设计,包括了：负荷统计分析、主变的选择、电气主接线方案选择、短路电流

2、的计算、电气设备的选择和校验、防雷设施以及继电保护的选择等内容。经过五个星期的努力，我终于完成了这次毕业设计。在此过程中，我从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究， 我有了不少的收获： 巩固了以前学的专业知识，并在以前的基础上理解的更加透彻，掌握的更加熟练；锻炼了自己的实际应用能力，将课本上学到的理论知识和实际生产联系了起来；增强了自己独立解决问题的能力以及团队合作精神，培养实事求是、全面科学、严肃认真的工作作风，为今后从事本专业工作打下坚实牢固的基础。 但由于时间和水平的局限，设计中难免会有不妥之处，敬请老师多批评指导。 2011年11月18日目 录 TOC o 1-3 h z u HYPE

3、RLINK l _Toc282594523 前 言 HYPERLINK l _Toc282594524 第1章 原始材料 PAGEREF _Toc282594524 h 1 HYPERLINK l _Toc282594525 1.1 变电站基本资料 PAGEREF _Toc282594525 h 1 HYPERLINK l _Toc282594526 1.2 变电站负荷情况 PAGEREF _Toc282594526 h 1 HYPERLINK l _Toc282594528 2.1 负荷的概述1 HYPERLINK l _Toc282594529 2. 负荷分类 PAGEREF _Toc28

4、2594529 h 2 HYPERLINK l _Toc282594535 第2章 主变压器的选择 PAGEREF _Toc282594535 h 3 HYPERLINK l _Toc282594536 2.1 概述 PAGEREF _Toc282594536 h 3 HYPERLINK l _Toc282594537 2.2 主变压器台数的原则及选择 PAGEREF _Toc282594537 h 3 HYPERLINK l _Toc282594538 2.3 主变压器容量的选择 PAGEREF _Toc282594538 h 4 HYPERLINK l _Toc282594539 2.3

5、主变压器形式的选择 PAGEREF _Toc282594539 h 5 HYPERLINK l _Toc282594540 第3章 电气主接线选择 PAGEREF _Toc282594540 h 6 HYPERLINK l _Toc282594541 3.1 概述 PAGEREF _Toc282594541 h 6 HYPERLINK l _Toc282594542 3.2 电气主接线的基本要求 PAGEREF _Toc282594542 h 6 HYPERLINK l _Toc282594543 3.3 变电站主接线基本接线方式 PAGEREF _Toc282594543 h 7 HYPER

6、LINK l _Toc282594544 3.4 变电站主接线选择 PAGEREF _Toc282594544 h 8 HYPERLINK l _Toc282594545 3.4.1 110kV侧主接线选择方案 PAGEREF _Toc282594545 h 8 HYPERLINK l _Toc282594546 3.4.2 35kV侧主接线方案选择 PAGEREF _Toc282594546 h 9 HYPERLINK l _Toc282594547 3.4.3 10kV侧主接线方案选择 PAGEREF _Toc282594547 h 10 HYPERLINK l _Toc282594548

7、 3.4.4 变电站主接线图 PAGEREF _Toc282594548 h 10 HYPERLINK l _Toc282594549 3.4.5 变电站的站用电 PAGEREF _Toc282594549 h 11 HYPERLINK l _Toc282594550 3.4.6 最终电气主接线方案 PAGEREF _Toc282594550 h 12 HYPERLINK l _Toc282594551 第4章 短路电流的计算 PAGEREF _Toc282594551 h 13 HYPERLINK l _Toc282594552 4.1 概述 PAGEREF _Toc282594552 h

8、13 HYPERLINK l _Toc282594553 4.2 目的 PAGEREF _Toc282594553 h 13 HYPERLINK l _Toc282594554 4.3 方法 PAGEREF _Toc282594554 h 13 HYPERLINK l _Toc282594555 4.4 基本假定 PAGEREF _Toc282594555 h 14 HYPERLINK l _Toc282594556 4.5 短路电流的计算步骤 PAGEREF _Toc282594556 h 14 HYPERLINK l _Toc282594557 4.5.1 短路点的选择 PAGEREF _

9、Toc282594557 h 14 HYPERLINK l _Toc282594558 4.5.2 元件电抗 PAGEREF _Toc282594558 h 15 HYPERLINK l _Toc282594559 4.5.3 三相短路电流计算 PAGEREF _Toc282594559 h 16 HYPERLINK l _Toc282594560 第5章 电气设备的选择与校验 PAGEREF _Toc282594560 h 21 HYPERLINK l _Toc282594561 5.1 电气选择的一般条件 PAGEREF _Toc282594561 h 21 HYPERLINK l _To

10、c282594562 5.2 断路器的选择和校验 PAGEREF _Toc282594562 h 22 HYPERLINK l _Toc282594563 5.2.1 对断路器的基本要求 PAGEREF _Toc282594563 h 22 HYPERLINK l _Toc282594564 5.6.2 断路器选择 PAGEREF _Toc282594564 h 22 HYPERLINK l _Toc282594565 5.3 隔离开关的选择 PAGEREF _Toc282594565 h 25 HYPERLINK l _Toc282594566 5.3.1 隔离开关的作用 PAGEREF _

11、Toc282594566 h 25 HYPERLINK l _Toc282594567 5.3.2 隔离开关的选择 PAGEREF _Toc282594567 h 26 HYPERLINK l _Toc282594568 5.4 熔断器的选择 PAGEREF _Toc282594568 h 28 HYPERLINK l _Toc282594569 5.5 高压开关柜的选择 PAGEREF _Toc282594569 h 29 HYPERLINK l _Toc282594570 5.6 架空导线、母线和电缆的选择 PAGEREF _Toc282594570 h 30 HYPERLINK l _T

12、oc282594571 5 选择原则 PAGEREF _Toc282594571 h 30 HYPERLINK l _Toc282594572 5110kV架空导线选择 PAGEREF _Toc282594572 h 31 HYPERLINK l _Toc282594573 5.6.3 10kV侧母线的选择 PAGEREF _Toc282594573 h 32 HYPERLINK l _Toc282594574 5.6.4 10kV侧电缆的选择 PAGEREF _Toc282594574 h 33 HYPERLINK l _Toc282594575 5.7 电气设备汇总表 PAGEREF _T

13、oc282594575 h 34 HYPERLINK l _Toc282594576 第6章 互感器配置 PAGEREF _Toc282594576 h 34 HYPERLINK l _Toc282594577 6.1 概述 PAGEREF _Toc282594577 h 34 HYPERLINK l _Toc282594578 6.2 互感器的配置要求 PAGEREF _Toc282594578 h 35 HYPERLINK l _Toc282594579 6.3 电流互感器配置原则 PAGEREF _Toc282594579 h 35 HYPERLINK l _Toc282594580 6

14、.4 电压互感器配置原则 PAGEREF _Toc282594580 h 35 HYPERLINK l _Toc282594581 6.5 配置的结果 PAGEREF _Toc282594581 h 36 HYPERLINK l _Toc282594582 6.5.1 电流互感器 PAGEREF _Toc282594582 h 36 HYPERLINK l _Toc282594583 6.5.2 电压互感器 PAGEREF _Toc282594583 h 36 HYPERLINK l _Toc282594584 第7章 变电站的防雷保护 PAGEREF _Toc282594584 h 36 H

15、YPERLINK l _Toc282594585 7.1 防雷保护的必要 PAGEREF _Toc282594585 h 36 HYPERLINK l _Toc282594586 7.2 变电站的直击雷保护 PAGEREF _Toc282594586 h 37 HYPERLINK l _Toc282594587 7.3 变电站入侵波的保护 PAGEREF _Toc282594587 h 37 HYPERLINK l _Toc282594588 7.4 变电站的进线段保护 PAGEREF _Toc282594588 h 38 HYPERLINK l _Toc282594589 第8章 继电保护的

16、配置 PAGEREF _Toc282594589 h 38 HYPERLINK l _Toc282594590 8.1 概述 PAGEREF _Toc282594590 h 38 HYPERLINK l _Toc282594591 8.2 继电保护的重要性 PAGEREF _Toc282594591 h 38 HYPERLINK l _Toc282594592 8.3 继电保护的基本要求 PAGEREF _Toc282594592 h 39 HYPERLINK l _Toc282594593 8.4 本变电站的保护配置 PAGEREF _Toc282594593 h 39 HYPERLINK

17、l _Toc282594594 8.4.1 变压器保护配置 PAGEREF _Toc282594594 h 39 HYPERLINK l _Toc282594599 8.4.2 母线保护 PAGEREF _Toc282594599 h 40 HYPERLINK l _Toc282594604 8.5 输电线路的保护装置 PAGEREF _Toc282594604 h 41 HYPERLINK l _Toc282594608 8.6 自动装置 PAGEREF _Toc282594608 h 41 HYPERLINK l _Toc282594610 参考文献 PAGEREF _Toc2825946

18、10 h 43 HYPERLINK l _Toc282594611 致 谢 PAGEREF _Toc282594611 h 44 HYPERLINK l _Toc282594612 附录1 变电站主接线图45第1章 原始材料1.1 变电站基本资料本变电所建成后主要向本地用户供电，预计变电所今后不再扩建；本变电所与电力系统连接情况：本变电所需设110/35/10KV三个电压等级。（1）110KV侧：设有两回架空线路与110KV系统相连；110KV系统可以视为无限大电源。（均已归算至110KV），35KV系统发电机主要为水轮发电机。，年最低气温为；海拔高度为80.6米；年平均雷暴日数位77.5日/

19、年。变电所在系统中的地理位置如图所示：1.2 变电站负荷情况1、35KV侧有两回架空线路给某城镇变电站供电，最大负荷为12.5MW，且该变电站无其他电源。2、10KV侧有26回电缆出线，电缆长度为170km，最大综合用电负荷为35MW。正常运行时，预计有穿越功率最小为10MW，最大为13MW，由110KV系统送入 35KV电网。2.1 负荷的概述由于电能的生产、输送和使用本身所固有的特点，以及保证连续不断地为用户提供电能。对用户的分析及计算是必要的，是选择变压器、电气主接线、计算短路电流等提供依据。2. 负荷分析表2-1 负荷统计表电压等级负荷(MW)110KV1335KV10KV35汇总注：

20、以上负荷的统计是根据第一章的原始资料来汇总。负荷统计分析： 根据以上的得出结果，若中断供电，可能影响人身或设备安全，使变电站无法正常运行或发电量大幅度下降，必须保证用户供电可靠性，所以要求有两个及两个以上独立电源供电，当任何一个电源失去后，能保证全部负荷不间断供电。第2章 主变压器的选择2.1概述主变压器的选择与变压器的台数、形式、连接组别、电压等级、调压等级、冷却方式、运输条件以及变电站的容量有关。它的确定除了依据基本原始资料外，还应根据电力系统510年的发展规划，输送功率大小、馈线回路数、电压等级及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。根据变电站所带负荷性质和电网结构来确定主变

21、压器的容量。 在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电站的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择变压器。 选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电站的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。2.2主变压器台数的原则及选择1、选择原则（1）对于供电负荷较大的城市变电站或有一类负荷的变电站，应选用两台相同容量的主变压器。（2）对大城市郊区的一次变电站，如果中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台为宜，对于地方性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性；对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器的基础宜按大于变压器容量的12级设计。2、主变压器台

22、数的选择根据原始资料，有两回架空线路与110KV系统相连，还有两回架空线路与35KV系统相连，所以选择两台变压器。2.3主变压器容量的选择变压器容量选择原则（1）只有一台主变压器的变电站，选择主变容量SNT应大于总视在计算容量，即STS。（2）对装有两台主变压器的变电站，任一台主变单独运行时，应满足全部总计算负荷70%的需要，即ST。2、主变压器容量的确定（1）主变压器容量一般按变电站内建成后5-10年的发展规划负荷选择，本变电站主变压器容量应留有10%的裕度，以备加接临时负荷之用。（2）容量计算过程：式中 变电站计算负荷(kw)； 平均功率因数，取0.85。（选自发电厂变电站电气设备，P31

23、5页）考虑负荷的发展，留有10%的裕度，则有任一台主变单独运行时，应满足全部总计算负荷70%的需要按单台变压器容量选择为ST=63MVA验证：因为此变电站主变选择是两台变压器,单台变压器容量按一台主变压器停运时,其余变压器容量不应小于70%的全部负荷或全部重要负荷大于,满足了任一台主变单独运行时，应满足全部总计算负荷70%的需要，则单台变压器容量的选择为63MVA。2.4主变压器形式的选择1、主变相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料及设计变电所的实际情况来选择。本次设计的变电站，考虑运输的条件和占地面积，选用三相变压

24、器。2、主变绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电站，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上的主变宜采用三绕组变压器。 本次所涉及的变电站具有三种电压等级，且通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，所以选用三绕组变压器。3、主变调压方式的选择 为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头开关切换，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：不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%,但其结构复杂、价格较贵。 对于110kV及以下的变压器，宜考

25、虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式，所以本变电站采用有载调压方式。4、主变连接组别的选择变压器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型和三角型。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用星型连接；35kV亦采用星型连接，其中性点多通过消弧线圈接地，故本变电站110kV侧采用星型接线，35kV侧采用星型连接，10kV侧采用三角型接线。即可确定本110kV降压变电站所选择变压器绕组接线方式为Ynyn0d11接线。5、主变冷却方式的选择自然风冷却，一般适用于7500kVA以下小容量变压器。（2）强迫风冷却，适用于容量大于等于8000kVA的变压器。

26、（3）强迫油循环水（风）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。（4）油浸风冷，适用于容量在8000kVA以上的变压器。根据待设计变电站主变的容量为63000kVA，为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，又简单、经济，所以选用油浸风冷却方式。综上可得该变电站的主变压器型号及相关参数如下表所示表3-1 主变压器型号及相关参数变压器型号额定容量 (KVA)额定电压（KVA)空载损耗KW负载损耗（KW）阻抗电压(%)空载电流（%）高压中压低压高中高低中低高中高低中低SFSZ9-63000/110630001

27、1081.25%38.522.5%降压型高中：高低：中低：(选自电力系统P269附表B-4）注：该型号变压器为三绕组有载调压变压器，在电网电压波动时，它能在负荷运行条件下自动或手动调压，保持输出电压的稳定，从而提高供电质量。第3章 电气主接线及设计3.1概述发电厂、变电站的电气主接线是由发电机、变压器、断路器等一次设备按其功能要求，通过连接线连接而成的用于表示电能的生产、汇集和分配的电路，通常也称之为一次接线或电气主系统。电气主接线中一次设备的数量、类型、电压等级、设备之间的相互连接方式，以及电力系统的连接情况，反应出该电厂或变电站的规模和在电力系统中的地位。电气主接线直接影响系统运行的可靠性

28、、灵活性、经济性。3.2 电气主接线的基本要求电气主接线应满足一下基本要求：保证必要的供电可靠性。具有一定的灵活性。保证维修及检修似的安全、方便。尽量减少一次投资和降低年运行费用。必要时能满足扩建的要求。3.3变电站主接线基本接线方式表4-1 主接线常用基本接线方式接线方式优点缺点适用范围单母线接线 接线简单清晰，设备少，操作方便，投资少，便于扩建。 供电可靠性和灵活性较差，在母线及母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作需使整个配电装置停电；引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。 适用于对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。单母线分段接线（1）当母线发生故障时，仅故障母线段

29、停止工作，另一段母线仍继续工作。（2）两段母线可看成是两个独立的电源，提高供电可靠性，可对重要用户供电。（1）当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，停电范围教大。（2）任一支路断路器检修时，该支路必须停电。(1) 610kV，出线6回以上，每段母线容量不超过25MW；（2）3563KV,出线回路数为48回为宜。（3）110220KV配电装置的出线回路数为34回为宜。单母线分段带旁路母线接线与单母线分段相比，唯一的好处是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。（1）增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。（2）旁路断路器代替个回路断路器的倒闸

30、操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。（3）保护及二次回路接线复杂。用于电压为610KV出线较多且对重要负荷供电的装置中；35KV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。双母线接线（1）可靠性高。（2）灵活性好。（3）扩建方便。（1）检修出线断路器时该支路仍然会停电。（2）设备较多、配电装置复杂，运行中需要用隔离开关切换电路，容易引起误操作；同时投资和占地面积较大。（1）电压为610kV短路容量大、有出线电抗器的装置。（2）电压为3560kV出线超过8回或电源较多、负荷较大的装置。（3）电压为110kV220kV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置出线为4回及以上的装置。双母线分段接线 大

31、大提高了主接线系统的工作可靠性。 增加母联断路器和分段断路器数量，配电装置投资较大。 用于220KV线路4回及以上出线或者110KV线路有6回及以上出线的场合桥形接线桥形接线配电装置的结构比较简单，造价便宜，运行中具有一定的可靠性、灵活性、便于扩展。（1）内桥接线正常运行时变压器操作复杂。同时，出现断路器故障或检修时，造成该回路停电。(2) 线路投入与切除时，操作复杂。在具有两台主变压器的双回线路中变电站中得到广泛应用。（参照发电厂变电站电气设备。）3.4 变电站主接线选择3.4.1 110kV侧主接线选择方案当有两台主变压器和两回线路时可采用桥式接，桥式接线可分为内桥接线和外桥接线，以后随着

32、发展，过渡到单母线分段和双母线接线。本变电站110kV侧有两回进线，初步拟定方案为桥式接线,即有内桥和外桥接线两种方案。图4-1 方案1内桥接线 图4-2 方案2 外桥接线方案1内桥接线特点：(1)线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。(2)正常运行时变压器操作复杂。(3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出现断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。内桥接线使用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换的运行方式的变电站中。方案2外桥接线

33、特点：变压器操作方便。线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电。桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电，在实际接线中可采用设内跨条来解决这个问题。外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的变电站中。两种方案均具有接线简单清晰、设备少、造价低、易于发展成为单母线分段或双母线接线，为了节省投资，变电站建设初期，可先采用桥形接线，并预留位置，随着发展逐步建成单母线分段或双母线接线。根据综上所述，110kV

34、侧采用方案2外桥接线方式。3.4.2 35kV侧主接线方案选择根据实际情况初步拟定三种方案，如下各图所示：表4-2 主接线方案比较接线方式单母线分段接线（方案1）单母线接线（方案2）单母分段带旁路接线（方案3）优、缺点(1)一段母线故障停止工作，另一段母线仍可工作。两段接线可提高供电可靠性。(2)当一段母线故障时，该母线上所有支路必须断开，停电范围较大；任一支路断路器检修时，该支路必须停电(1) 单母线接线简单、清晰，采用设备少，操作方便，投资少，便于扩建。 (2)可靠性和灵活性较差。在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都停电，引出线的断路器检修时，该支路要停电。(1)单母线分段相比，唯一

35、的好处是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。(2)增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。(3)旁路断路器代替个回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。(4)保护及二次回路接线复杂。技术比较二次保护一般简单复杂维护性较好较差较好灵活性较好较差较好可靠性较好较差高经济比较略有增加投资少投资大通过以上的比较，单母线分段接线方式与单母线接线方式在可靠性和灵活性方面比单母线较好，维护方便性好。经济方面有点增加，但不起主导地位；单母线分段接线方式与单母分段带旁路接线相比，在可靠性、灵活性和维护方面都差不多，但是单母分段带旁路接线增加了配电装置的设备，增加

36、了占地，也增加了工程投资。所以综合考虑，选择单母线分段接线（方案1）较为合理。3.4.3 10kV侧主接线方案选择10kV侧主接线方案选择的分析过程同35kV侧主接线方案选择相同，故选择单母线分段接线比较合理。3 变电站主接线图 根据以上分析结果得出变电站主接线图4-6所示: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）之间的非正常连接。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。选择电气设备时，通常用三相短路电流；校验继电保护动作灵敏度时用两相短路、单相短路电流或或单相接地电流。工程设计中主要计算三

37、相短路电流。4.2 目的短路电流计算主要是为了解决以下几个问题：电气设备的选择。电力系统中的设备在短路电流的作用下会发热，会受到电动力的冲击，为此必须计算短路电流，以校验设备的动、热稳定性，并保证所选择的设备在短路电流热效应和力效应作用下不受到损坏。继电保护的设计和整定。电力系统中应配置什么样的保护，以及这些保护装置应如何整定，都需要对电力网中发生的各种短路进行分析和计算。在这些计算中要知道故障支路的短路电流值，还要知道短路电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。接线方案的比较和选择。在设计电力网的接线图和发电厂以及变电所的电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是

38、否增加限制短路电流的设备等，都必须进行短路电流计算。此外，在分析输电线路对通信线路的干扰时，必须进行短路电流计算。4.3 方法1、有名值法2、标幺值法3、短路功率法结合本设计的实际情况，采用标幺值法进行计算较为方便，即标幺值=实际有名值基准值（与实际有名值同相量）。4.4 基本假定短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：1、正常工作时，三相系统对称运行。2、所有的电源的电动势相位角相同。3、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。5、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。6、输电线路的电容略去不计。4.5 短路电流的计算步骤4短路点

39、的选择一般发生在母线上的短路电流较大，故短路点选择在各侧的母线上。然而当母连开关闭合时短路电流最大，如图5-1所示： 图5-1 标幺值等效电路图4元件电抗1、求各元件的电抗标幺值： 。由于选择的变压器型号为SFSZ963000/110,查表可得： 110KV线路电抗： (电力系统P41)变压器高压侧电抗：变压器中压侧电抗：变压器低压侧电抗：35KV线路电抗：2、求各短路点在t等于零和无穷大时的短路电流、短路冲击电流等值。（1）当短路点发生在K1时，如图52所示：图52 K1的短路点35KV系统本身电抗标幺值：（电力系统P36页）110KV侧：35KV侧： 因为110KV系统可视为无限大电源，3

40、5KV系统发电机主要为水轮发电机，由电力系统P22表图D8可查t=0时,当时，由表图D9可查，当t=0时，稳态短路电流短路冲击电流：短路电流最大有效值：短路容量：当时，稳态短路电流短路冲击电流：短路电流最大有效值：短路容量：（2）当短路点发生在K2时，如图53所示：图53 K2的短路点110KV侧：35KV侧：因为110KV系统可视为无限大电源，35KV系统发电机主要为水轮发电机，由电力系统P277图D8可查。当t=0时，。当时，。当t=0时,稳态短路电流短路冲击电流：短路电流最大有效值：短路容量：当时，稳态短路电流。短路冲击电流：短路电流最大有效值：短路容量：（3）当短路点发生在K3时，如图

41、54所示：图54 K3的短路点110KV侧：35KV侧：因为110KV侧可视为无限大电源，35KV系统发电机为水轮发电机，由电力系统P275图D9可查，当t=0时，。当时,由表D6可查。当t=0时，稳态短路电流短路冲击电流：短路电流最大有效值:短路容量：当时,稳态短路电流短路冲击电流：短路电流最大有效值：短路容量：综上所得三相短路电流计算结果如下 表5-1 三相短路电流计算值短路点编号短路点额度电压（KV)短路点平均电压（KV)短路电流周期分量有效值（KA)短路冲击电流（KA)短路容量（MVA)t=0t=0t=0K1110115K23537K310结论 经过以上表格的对比，从中可得当时三相短路

42、电流值最大，所以根据时的三相短路电流值来选择并校验电气设备。第5章 电气设备的选择与校验5.1 电气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，并注意节约投资，选择合适的电气设备。按正常工作条件选择电气设备 (1)额定电压； （2）额定电流。按短路状态校验 （1）短路热稳定校验； （2）动稳定校验。5.2断路器的选择和校验5 对断路器的基本要求1、工作可靠。断路器应能在规定的运行条件下长期可靠地工作，并能在正常和故障情况下准确无误的完成关合和开断电路的指令，其拒动或误动

43、都将造成严重的后果。2、具有足够的开断能力。断路器的开断能力是只能够安全切断最大短路电流的能力，它主要决定于断路器的灭弧性能，并保证具有足够的热稳定和动稳定。3、具有自动重合闸性能、输电线路的短路故障大多都是临时性的。为了提高电力系统运行的稳定性和供电可靠性，线路保护多采用自动重合闸方式。4、结构简单，经济合理。在满足安全、可靠的同时，还考虑到经济性，故要求断路器的结构力求简单、尺寸小、重量轻、价格合理。5.2.2 断路器选择1、110KV侧最大持续工作电流110kV侧电压等级下的三相短路电流周期分量有效值为，冲击电流最大值为 。根据电流值查附表初步选型号为LW25-126的断路器，其技术参数

44、如下表：表6-1 110kV侧的断路器参数表(选自发电厂变电站电气设备P333页）型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流（A）额定开断电流（KA）额定短时耐受电流KA（4s）额定峰值耐受电流（KA）额定关合电流（KA）额定合闸时间（s）全开断时间（s）LW25-12611012612508080（1）断路器最高工作电压126kV大于系统额定电压110kV；（2）断路器额定电流IN=1250A最大持续持续工作；（3）断路器额定开断电流三相短路周期分量有效值（4）动稳定校验额定峰值耐受电流 ，短路冲击电流最大值，即满足要求。（5）热稳定校验设,其中(为保护动作时间，t0为断路器分闸时间。

45、)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值，则有It2t= Ike224=3969(kA2s)时间内短路电流的热效应则It2t ，即满足要求。故LW25-126的断路器，可满足技术条件要求。2、 35kV侧断路器选择35kV侧最大持续工作电流35kV侧电压等级下的三相短路电流周期分量有效值为，冲击电流最大值为。根据电流值查附表初步选型号为的断路器，其技术参数如下:表6-2 35kV侧的断路器参数表(选自发电厂变电站电气设备P333页）型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流（A）额定开断电流（KA）额定短时耐受电流KA（4s）额定峰值耐受电流（KA）额定关合电流（KA）额定合闸时间（s

46、）全开断时间（s）35160025256363断路器最高工作电压40.5kV大于系统额定电压35kV；（2）断路器额定电流IN=1600A最大持续持续工作；（3）断路器额定开断电流三相短路周期分量有效值（4）动稳定校验额定峰值耐受电流 ，短路冲击电流最大值，即满足要求。（5）热稳定校验设,其中(为保护动作时间，t0为断路器分闸时间。)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值，时间内短路电流的热效应则It2t ，即满足要求。故的断路器，可满足技术条件要求。3、10kV侧断路器选择10kV侧最大持续工作电流10kV侧电压等级下的三相短路电流周期分量有效值为，冲击电流最大值为 。根据电流值查附表初步

47、选型号为ZN18-12的断路器，其技术参数如下表:表6-3 10kV侧的断路器参数表(选自发电厂变电站电气设备P334页）型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流（A）额定开断电流（KA）额定短时耐受电流KA（4s）额定峰值耐受电流（KA）额定关合电流（KA）额定合闸时间（s）全开断时间（s）ZN18-12101212508080（1）断路器最高工作电压12kV大于系统额定电压10kV；（2）断路器额定电流IN=1250A最大持续持续工作；（3）断路器额定开断电流三相短路周期分量有效值；（4）动稳定校验：额定峰值耐受电流 ，短路冲击电流最大值，即满足要求。（5）热稳定校验：设,其中(为

48、保护动作时间，t0为断路器分闸时间)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值It2t= Ike224=3969(kA2s)；时间内短路电流的热效应。则It2t ，即满足要求，故ZN18-12的断路器符合要求。5.3 隔离开关的选择5隔离开关的作用隔离电源。倒换线路或母线。关和与开断小电流电路。12KV的隔离开关，容许关和和开断5km以下的空载架空线路；40.5KV的隔离开关，容许关合和开断10km以下空载架空线路和110KVA以下的空载变压器；126KV的隔离开关，容许关合和开断320KVA以下的空载变压器。5 隔离开关的选择1、110kV侧隔离开关的选择110kV侧三相短路电流周期分量有效值

49、，冲击电流。根据电流值查附表初步选型号为GW5-110D(W)的隔离开关。其技术参数如下表：表6-4 110kV侧的隔离开关参数表(选自发电厂变电站电气设备P335页）型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定试验电流KA（4s）操动机构GW5-110D(W)1101266305020V形（1）隔离开关额定电压110kV等于系统额定电压110kV；（2）隔离开关额定电流IN=630A最大持续持续工作；（3）动稳定校验动稳定电流 ，短路冲击电流最大值，即满足要求。（4）热稳定校验：设,其中(为保护动作时间，t0为断路器分闸时间)时间内电气设备允许通过的热稳定电

50、流有效值；时间内短路电流的热效应。则It2t ，即满足要求，故GW5110D(W)的断路器符合要求。2、 35kV侧隔离开关选择35kV侧最大持续工作电流35kV侧三相短路电流周期分量有效值，冲击电流根据电流值查附表初步选型号为GW4-35的隔离开关，其技术参数如下表：表6-5 35kV侧的隔离开关参数表(选自发电厂变电站电气设备P335页）型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定试验电流KA（4s）操动机构GW4-35356305020双柱式（1）隔离开关额定电压35kV等于系统额定电压35kV；（2）隔离开关额定电流IN=630A最大持续持续工作；（3

51、）动稳定校验动稳定电流 ，短路冲击电流最大值，即满足要求。（4）热稳定校验：设,其中(为保护动作时间，t0为断路器分闸时间)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值；时间内短路电流的热效应。则It2t ，即满足要求，故GW435的断路器符合要求。3、10kV侧隔离开关选择10kV侧最大持续工作电流10kV侧三相短路电流周期分量有效值，冲击电流。根据电流值查附表初步选型号为GN2210的隔离开关，其技术参数如下表：表6-6 10kV侧的隔离开关参数表(选自发电厂变电站电气设备P335页）型号额定电压(KV)最高工作电压(KV)额定电流（A）动稳定电流（KA）热稳定试验电流KA（4s）操动机构GN

52、22-101011.5200010040（1）隔离开关额定电压10kV等于系统额定电压10kV；（2）隔离开关额定电流IN=2000A最大持续持续工作；（3）动稳定校验动稳定电流 ，短路冲击电流最大值，即满足要求。热稳定校验：设,其中(为保护动作时间，t0为断路器分闸时间)时间内电气设备允许通过的热稳定电流有效值；时间内短路电流的热效应。则It2t ，即满足要求，故GW2210的断路器符合要求。5.4熔断器的选择高压熔断器按额定电压、额定电流、额定开断电流和选择性等项来选择和校验。1、额定电压的选择:额定电压必须大于等于电网的额定电压UNS2、额定电流的选择:熔断器开断电流校验: 3、熔断器选

53、择性校验：对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。表6-7 高压熔断器选择结果表(选自发电厂变电站电气设备P336页）型号额定电压（KV）额定电流（KA）断流容量S（MVA）备注RN2-10101000保护户内电压互感器用RW9-35352000保护户外电压互感器用3、高压熔断器的校验（1）开断电流的校验 1) 35kV侧冲击电流的有效值=14.59(KA),熔断器开断电流 所以,满足条件。2)10kV侧冲击电流的有效值=（kA）熔断器开断电流所以，满足条件。5.5高压开关柜的选择1、高压开关柜的选择对于110kV变电站，其10kV侧通常采用室内布置形式。在这里选

54、用了GFC-10型手车式开关柜，操作方便，断路器维修方便，具有一定的限制故障扩大的能力。开关柜配装ZN18真空断路器，与之前所选的10kV侧断路器型号匹配，其技术参数如下表：表6-8 开关柜技术参数表型号GFC10额定电压10kV最高工作电压12kV额定电流2000A额定开断电流操作方式弹簧2、高压开关柜的校验由于对10kV测高压开关柜只对断路器进行校验，其情况如下：（1）对电压：最高工作电压；12kV10kV 符合条件；（2）对电流：最大持续工作 额定电流；即2000A1060.88A ，符合条件；（3）热稳定电流；额定开断电流, 符合条件。故选用了GFC10型固定式开关柜。5.6 架空导线

55、、母线和电缆的选择5 选择原则1、母线及电缆的选择 敞露母线一般按下列各项进行选择和校验：导体材料、类型和敷设方法；导体截面；机械强度；电晕；热稳定；动稳定。电缆则按额定电压、电晕导体材料、类型和敷设方法、导体截面及允许的电压降选择和校验。2、敞母线及电缆的选择35kV及以下，一般用三相铝芯电缆；110kV及以上采用单相充油电缆；直埋地下，一般选用钢带铠装电缆；敷设在高差较大地点，应采用不滴流或塑料电缆。3、 母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导线按长期发热允许电流选择外，其余导体截面一般按经济电流密度选择。部分导体的经济电流密度,见下表:表6-9 导线、母线及电缆的经济电流密度（

56、）导体材料最大负荷年利用小时数3000以下300050005000以上铝裸导线及母线铝芯电缆表6-10 温度校正系数K值实际环境温度（）母线最高允许温度（70）-505101520253035404550K1.15. 表6-11 母线、电缆线、导线的热稳定系数C值（Amm2）母线材料最大允许温度（）C值铜 320175铝22097不直接与设备连接42066直接与设备连接32062注：以上表格出自变电所及电力网设计与应用-中国电力出版社导体的经济截面由决定，正常工作是的最大持续工作电流。 110kV架空导线选择110kV进线为双回路，按经济电流密度选择其截面：式中 -指变电站总负荷容量，MVA。

57、根据本变电站负荷的性质，经查阅电力系统P68页可得变电站最大负荷利用小时数为5000h以上，经查表6-9得导线经济电流密度J，即 J=0.9Amm。经查电气系统P266页，可知选择LGJ-240，正常环境温度为+25时的安全电流为610A，该变电所的历年平均最高气温为38.5。经查电力系统附表266页得电流修正系数表得修正系数K=0.81，事故系数K1=1.2(温度最高为90)，则安全电流为:(1)机械强度的校验：，满足要求；（2）发热条件的校验：，满足要求；（3）电晕损耗的条件：240mm250mm2,晴天下不会发生全面电晕（电力系统P24页；（4）电压损耗的校验：不必校验。故110kV进线

58、选LGJ-240，满足要求。5.6.3 35kV侧母线的选择5.6.4 10kV侧电缆的选择5.7 电气设备汇总表根据以上选择结果，汇总得出所选设备总表如下：表6-18 高压电气设备选择一览表序号设备名称额定电压（KV）选择设备型号数量（台）1电力变压器1103510SFSZ9-6300011022高压断路器110ZN25-1263510LW18-123高压隔离开关110GW5110D(W)35GW43510GN22104熔断器35RW9-3510RN2-105高压开关柜10GFC106架空导线110LGJ-2407母线10LMJ-8088电缆10ZRYJL24-103185第6章 互感器配置

59、6.1互感器的配置要求1、为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；2、在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；3、对直接接地系统，一般按三相配制。对三相不直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；4、6220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；5、当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。6.2 电流互感器配置原则1、为了满足测量和保护装置的需要，发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器，旁路断路器等回路中均没有电流互感器，对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接

60、地系统，依具体情况二相或三相配置。2、保护用电流互感器的装设低点应按分量消除主保护装置的死区来设置。如有两组电流互感器，应尽可能设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。3、为了防止电流互感器套管闪络造成的母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧，即尽可能不在紧靠母线侧装设电流互感器。6 电流互感器在110kV侧每条进线路上和变压器110kV侧与断路器之间装设四组三相电流互感器，一组用于测量，一组用于计量，一组用于保护，另一组备用。在变压器35kV侧及其每条出线路上和母联断路器分别装设三组电流互感器，一组用于测量，一组用于保护，另一组计量。在变压器10kV侧及其每条线路和母联断