西南交大网络学院毕业设计(电气工程)

页第1章牵引变电所总体分析1.1牵引变电所总体分析 1.1.1设计依据根据毕业设计牵引变电所任务书的规定及《铁路电力牵引供电设计规范》和《35～110KV变电所设计规范》（1）本规范适用于电压为35～110KV，单台变压器容量为5000KVA及以上新建变电所的设计。其中电力牵引为一级负荷，牵引变电所应由两路独立电源供电，两路电源互为热备用，电源电压等级采用110kV。当其中任一路发生故障时，另一路应仍能正常供电。（2）变电所的设计应根据工程的5～10年发展规划进行，做到远（2030年）、近期（2015-2020年）结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。（3）牵引变电所的设计，必须坚持节约用地、安全可靠的原则。（4）牵引变电所设计除应执行本规程外，尚应符合现行国家有关标准和规范的规定。1.1.2建牵引变电所的必要性铁路作为交通运输的大动脉，为适应社会经济的迅速发展，技术、装备水平大幅度提高。连续六次铁路干线提速成为铁路技术革新进步的最直接体现。电力牵引的电气化铁道得到了迅猛的发展，运营里程和运行速度同步提高。随着西部大开发的深入，南疆电气化（吐库二线电气化）时代的带来，牵引变电所的新建已成必然。本所就是位于南疆即将建成的吐库电气化线路上。1.1.3规模其电压等级为110/35/10KV，工程分两期进行。线路回路数为：110KV近期2回，远景发展2回；35KV近期4回，远景发展2回；10KV近期9回，远景发展2回。1.1.4所址特点牵引变电所是向电气化铁路供电的电源点，必须沿铁路线设置。新建各牵引变电所应便于架空线路的引入和引出；尽量不占或少占农田；具有适宜的地质条件及地基承载力，并避开不良地质地带；牵引变电所所址场坪标高在百年一遇的洪水位以上,为了交通运输和日常运行检修的方便，牵引变电所均采用公路引入，有条件的变电所与接触网工区相邻建设，靠近地势平坦的车站附近。牵引变电所的设置特点是根据供电计算来确定的，一般只能在相邻车站做个别的调整。若要做较大调整，可能影响到整个牵引变电所的布点方案。因此，牵引变电所的场地选择要比电力系统中一般变电所的场地选择困难的多。牵引变电所的场地占用面积，本文采用的是带回流线的直接供电方式，直接供电方式约为3500㎡。根据要求，对所址进行考察，在有关部门的大力配合下，发现NJ望布满足建所要求。1.1.5对电力系统影响及对策负序电流、高次谐波对电力系统影响的程度，涉及电力系统的电网分布情况，待下一阶段在外部供电方案确定过程中，配合电力部门进行负序电流、高次谐波影响计算。为了减少谐波对电力系统的影响，本文设计的望布牵引变电所设置兼具滤除部分3次谐波的并联电容补偿装置，在起滤波作用的同时又改善了功率因数。装置的参数选择以滤去3此谐波为主，一般感抗容抗比取0.12～0.14，来滤去部分3次谐波。需用功率及年用电量如下表:需用功率及年用电量项目设计年度用电量（万度/年）需用功率（万千瓦）初期（2015年）460317.67近期（2020年）585399.76远期（2030年）7281912.14为有效的减少负序电流、谐波对电力系统的影响，可采用导线采用防腐型线材；接触线采用温度张力性能好的铜合金导线等来提高供电可靠性措施，本文设计的望布牵引变电所就是采用此种措施来减小对电系统的的影响。1.2牵引变电所的类型：牵引变电所牵引变电所单相变电所工频单相交流变电所低频三相交流变电所低频单相交流变电所直流变电所回转变流机组半导体整流器电动发电机组离子变流器三相变电所三相—两相变电所交流变电所三相Ｖ，Ｖ结线三相十字交叉结线三相ＹＮ，ｄ１结线三相不等容量ＹＮ，ｄ１结线能供应地区动力的三相三绕组结线单相Ｖ，Ｖ结线单相结线离子变流器回转变相变频机组斯科特结线ＹＮ，阻抗匹配平衡结线非阻抗匹配ＹＮ，平衡结线ＹＮ，平衡结线伍德布里接线列布兰接线本文设计的望布牵引变电所即是采用三相V，v结线牵引变电所，一台运行，另一台固定备用。三相V，v接线牵引变压器是近年来新研制的产品，它是将两台容量相等或不相等的单相变压器器身安装于同一油箱内组成的。其原理电路如图1—1所示。ACB图a，三相V，v变压器二次侧绕组以正“ACB图a，三相V，v变压器二次侧绕组以正“V”方式联结ABCTTRRACB图b，三相V，v变压器二次侧绕组以正“V”方式联结ABCTTRR图1—1三相V，v结线牵引变电所RT第2章负荷分析计算与主变选择2.1负荷分析计算2.1.1负荷分析我国电气化铁路（接触网）采用单相工频交流制，额定电压未25KV。牵引变电所的除以将110KV（或220KV）三相交流高压电变换为27.5（或55）KV的电压等级向牵引网供电，包括一、二、三级负荷外，还以10KV电压供给站区、居民点的生活商业用电，因此该所在电力系统中对于保证区域性供电质量、供电安全有重要作用。2.1.2计算2.1.2.1主变容量选择条件（KVA或MVA）；——综合最大计算负荷2.1.2.2校核条件2.1.2.310KV负荷分析近期远期2.1.2.435KV负荷分析近期远期2.1.2.5110KV负荷分析近期远期2.1.2.6校验考虑到建牵引变电所的近期目标与远景规划，选取主变容量时应满足近期及远景目标，综合以上数据，按照《牵引供电系统及主要技术装备》设计计算资料，经过负荷计算，可选取型号SFSZ9—25000/110，2台校核①合适②满足2.2主变容量与台数选择2.2.1选择依据根据《牵引供电系统及主要技术装备》和《电力系统设计规程》(1)降压变电所变压器的容量、台数、相数、绕组数及阻抗等主要规范的选择应根据电力负荷发展及潮流变化，结合系统短路电流。系统稳定、系统断电保护，对通讯线路的危险影响，调相调压设备制造及运输等具体条件进行。(2)同级电压的单台降压变容量的级别不宜太多，应从全网出发、推行系列化标准化。根据《35~110KV牵引变电所设计规程》3.1节主变规定[3.1.1~5](1)牵引变压器的容量、台数取决于各供电臂的负荷电流。各供电臂的负荷电流主要取决与电力机车类型、牵引定数、牵引方式、线路坡道、行车量和线路通过能力等，即主要由牵引计算结果、行车量及线路通过能力等条件综合考虑确定。主变的台数和容量，应根据投入运行的电力牵引列车供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。(2)在有一、二级负荷的牵引变电所中易安装两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。(3)装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于全部负荷的60%，并应保证用户的一、二级负荷。(4)具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的25%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。(5)电力潮流变化大和电压偏移大的变电所，如经计算普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。该牵引变电所位于南疆吐库二线上，有较多的一、二类负荷，根据上述规定，应选用2台变压器。2.2.2主变容量考虑到建站的近期目标与远景规划，选取主变容量时应满足近期及远景目标，综合以上数据，按照《牵引供电系统及主要技术装备》设计计算资料，经过负荷计算，可选取单台主变容量为25MVA。2.2.3台数对规划只装两台变压器的牵引变电所，其变压器基础易按大于变压器容量的1～2级设计，以便负荷变动发展时变换变压器容量。本次望布牵引变电所设计选择2台主变，单台容量为25MVA。2.3变压器型号选择2.3.1相数当不受运输条件限制时，在330KV及以下的前一变电所均用三相变压器。2.3.2绕组型式和连接方式110KV采用Y接线；35KV采用Y接线，中性点多采用消弧线圈接地；10KV采用△接，抵消三次谐波。2.3.3主变阻抗的选择各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑。由于本所是电力牵引变电所，以向机车供电为主，若采用升压结构35KV则短路电流过大，因此采用降压结构。2.3.4容量比容量组合共三种100/100/100、100/100/50、100/50/50，由于该牵引变电所主要负荷在35KV和10KV侧，且一侧停电后，另一侧继续带负荷，所以选100/100/100组合。2.3.5冷却方式《设计手册》小容量变压器一般采用自然风冷。本次设计的牵引变电所所主变采用油循环强迫风冷。2.3.6调压方式《设计手册》对于110KV及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式，故选用有载调压。2.3.7是否自耦变由于自耦变高中低压侧有电和磁的联系，高中低的压侧中性点直接接地，本所35KV采用小电流接地；另外自耦变保护也较复杂，所以采用普通变压器。综上所述，所选变压器型号及参数如表2.1表2.1变压器型号及参数产品型号电压组合联接组别损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压（%）SFSZ9-25000/110高中低YNyn0d11空载负载0.85高-中：0.5高-低：17-18中-低：6.5110±8×.25%38.5±2×2.5%1132.0130第3章电气主接线设计3.1电气主接线设计3.1.1总述电气主接线设计应满足的基本要求：可靠性、灵活性、经济性、可扩建可能性及国家政策方针。3.1.2依据《35—110KV牵引变电所设计规范》（1）牵引变电所的主接线，应根据牵引变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。（2）当能满足运行要求时，牵引变电所高压侧宜少采用或不用断路器接的线。（3）35~110KV线路为两回及以下时，宜采用桥形线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母线分段接线。35~63KV线路为8回及以上时，宜采用双母线接线。110KV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。（4）在采用单母线、单母线分段或双母线的35~110KV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110KV线路为6回及以上，35~63KV线路为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器35~110KV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。（5）当牵引变电所装有两台主变压器时，6~10KV侧宜采用单母线分段。线路为12回及以上时，宜采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当6~35KV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。（6）当需限制牵引变电所6~10KV线路的短路电流时，可采用下列措施之一：一、变压器分裂运行；二、采用高阻抗变压器；三、在变压器回路中装设电抗器。3.1.3电气主接线（1）110kV主接线采用线路“分支”接线，双回110kV电源引入，两回电源进线间设置带两组隔离开关分段的跨条，110kV进线隔离开关的线路侧配置手动接地刀闸。（2）在110kV进线隔离开关内侧设置三相电压互感器，用于牵引变电所的保护、计量。（3）27.5kV侧采用单母线隔离开关分段接线。（4）改变运行方式的隔离开关及与断路器实现联动的隔离开关采用电动操作,为检修而设置的隔离开关采用手动操作。27.5kV馈线隔离开关采用电动操作,并配置手动接地刀闸。（5）在110kV跨条两侧，牵引变压器27.5kV侧、27.5kV各段母线、电容补偿装置均设置避雷器，作为过电压保护。为防止雷电波的入侵，在27.5kV馈线首端装设避雷器。（6）根据供电要求，牵引变电所设置并联电容无功补偿装置。3.1.4电气主接线设计中考虑的基本问题3.1.4.1牵引变电所在系统中的地位和作用该牵引变电所为NJ望布牵引变电所，它向NJSS7型电力机车、车站居民点商业、生活及农业用户供电，属于新建牵引变电所。3.1.4.2分期和最终建设规模牵引变电所根据5~10年电力发展规划进行设计，应安装两台主变压器；3.1.4.3考虑电压等级和出线回路数电压等级110/35/10KV，线路回数：110KV近期2回，远景发展2回；35KV近期4回，远景发展2回；10KV近期9回，远景发展2回。3.1.4.4本所采用双电源供电方式，可靠性高，任一电源停电、检修时仍可正常投入运行。3.1.4.5位于车站，土地价格处于上升趋势，所以牵引变电所造价较高，又由于处于公路附近，交通便利。3.1.5电气主接线设计步骤3.1.5.1110KV主接线设计，近期2回，远期2回。根据以上分析及6~220KV高压配电装置的基本接线及适用范围可知，110KV电压级应选用单母线分段接线形式的电气主接线。比较单母线分段接线与双母线接线：表3.1单双母线的特性比较特性及适用范围单母分段双母线可靠性对不同用户可从不同回路引两个回路，可靠性高，当一段母线故障时，分段隔离开关自动将故障段隔离，保证正常段不间断供电，但故障段所带负荷失去电源。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，只停该回路灵活性接线简单清晰；当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线在检修期间内停电；出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。各个电源和各回路负荷可以分配到某一母线上；可以向双母线左右任意方向扩建；双回路时，可以顺序布置，不会出现交叉跨越；倒换操作时，容易误动作。经济性设备少，投资小。增加一组母线和使用每回路就需增加一组母线隔离开关。使用范围6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，35～63KV配电装置出现回路数为4～8回时，110～220KV配电装置出线回路数为3～4回时。6～10KV配电装置，当短路电流较大，出线需带电抗时时；35～63KV配电装置当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110～220KV配电装置出线回路数为5回及以上时，或110～220KV配电装置在系统中居重要地位时，出线回路为4回及以上时。3.1.5.235KV电压级近期4回，远期2回，出现回路数较多，可采用单母分段或双母线接线，两者比较见110KV比较；本设计采用单母分段。3.1.5.310KV电压级近期9回，远期2回，10KV采用全室内配电装置，加装小车式开关，可不设旁母；单母分段与双母比较见110KV；本次设计最终采用单母分段。3.2电力线路影响电气化的处理3.2.1迁改范围2、临时、过渡工程的电力线路拆迁不属于本设计范围。3.2.2迁改原则1、为了保证本工程建设和运营安全，电气化工程与路内、外既有电力线路交叉跨越和平行接近铁路的安全距离，不符合有关技术规程规范规定要求以及影响铁路施工的电力线路均需进行迁改。2、依据“在电气化区段，严禁10kV及以下电线路、通信线、广播电视线交叉跨越和搭挂”的规定：10kV及以下电力线路，由地下穿过铁路，严禁跨越电气化铁路。3、在进行电力线路迁改施工时，应按照电气化铁路的技术要求一次迁改到位，避免二次迁改及产生废弃工程。4、迁改后的电力线路应满足国家、行业现行有关规程规范和南疆二线吐库段电气化工程要求。3.2.3执行的主要技术标准1、《110kV～500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T5092—1999)；2、《66kV及以下架空电力线路设计规范》(GB50061-97)；3、《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）；4、《铁路电力设计规范》(TBl0008-99)；5、《35kV及以下架空电力线路施工及验收规范》（GB50173-92）；6、《110kV～500kV架空送电线路施工及验收规范》（GBJ233-90）；7、《电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）；8、《接地装置施工及验收规范》（GB50169-92）；9、铁道部办公厅文件《转发国务院安全生产委员会办公室关于对电力线通信线广播电视线交越和搭挂进行安全整治的通知》（办运发[2003]25号）；10、国家、行业其他有关技术标准。3.1.5.4迁改要求1、架空电力线路跨越铁路时，最大弧垂时导线至接触网承力索或附加导线的垂直距离应不小于下列要求：330kV线路：5m，110kV及以下线路：3m。2、架空电力线路与铁路交叉或平行时，杆塔外缘至最外侧轨道中心的最小水平距离应满足下列要求：架空电力线路与铁路交叉时，35kV及以上：30m，10kV及以下：11m。架空电力线路与铁路平行时，不少于最高杆（塔）高度加3m。3、架空电力线路不宜在车站出站信号机内跨越。4、新建架空电力线路杆(塔)、导线及金具和电缆等应采用国家检验合格的产品。5、架空电力线路跨越电气化铁路，跨越档电杆应全部更换，不得戴铁帽，跨越档导线支持方式应采用双固定，且跨越挡内导线不应有接头。6、架空电力线路跨越铁路时，跨越档两侧杆(塔)均按规程规范要求进行接地，接地电阻≤30Ω。7、电缆线截面应大于原架空线导线截面一级，电缆终端杆应采用预应力混土电杆，其电杆外缘至最外侧轨道中心的最小水平距离应满足本节第2条要求。8、电缆与铁路交叉时，应穿保护钢管（钢管内径不小于电缆外经的1.5倍）,管长伸出铁路路基两侧各2.0m。电缆引出地面时，地下0.3m至地上2.0m的引上电杆应穿钢管保护。直埋电缆埋深不小于最大冻结深度，铺沙盖砖及标桩埋设按符合规程规范要求。9、电缆按全长予留1.0～1.5%的裕度并做波浪状敷设。10、铁路两侧电缆终端杆按规程规范要求设置避雷器并接地，接地电阻≤30Ω。第4章短路电流计算4.1短路电流计算的目的在选择电器主接线时，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。4.1.1在选择电器设备时，为了保证设备在正常运行和故障下都能安全、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，以便对所选择的电气设备进行动稳定和热稳定校验。4.1.2在设计户外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。4.1.3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。4.1.4接地装置需根据短路电流进行设计。4.2短路电流计算说明本设计只按三相短路进行短路电流计算，并选择在本牵引变电所110KV、35KV、10KV母线上3个短路点，3个短路点分别为d1（3）、d2（3）、d3（3）。考虑到系统牵引变电所是2台主变，既可以并列运行也可以分裂运行，系统有最大和最小运行方式二种。在本次计算短路电流时，只计算系统在最大运行方式的短路电流，以Max表示最大运行方式。4.3短路电流的计算（采用标幺值法）4.3.1基准电压和电流的计算和基准容量的选择4.3.1.1基准电压的计算4.3.1.2基准电流的计算4.3.1.3基准容量的选择4.3.2变压器电抗的计算4.3.2.1有名值阻抗的计算查表得：4.3.2.2阻抗的标么值计算X1*＝＝＝0.42X2*＝＝＝0X3*＝＝＝0.264.3.3线路电抗计算：X1*=0.4×12×100/1152=0.0363：X2*=0.4×30×100/1152=0.0907：X3*=0.4×25×100/1152=0.0756、：X4*=X5*=0.4×80×100/1152=0.24204.3.4等值电路见下图4-1（系统最大运行方式，以Max表示）图4-1系统运行方式的等值电路图4-1系统运行方式的等值电路4.3.5d1(3)点110KV母线短路电流计算（系统最大运行方式下）d1(3)转移阻抗为：s1对d1(3)点阻抗为：0.8+0.0363//(0.0907+0.0756)=0.8298s2对d1(3)点阻抗为：0.6+0.121+(0.0907+0.0363)//0.0756=0.7684s1、s2对d1(3)点总的转移阻抗为：0.8298//0.7684=0.399d1(3)点短路电流标幺值：I1(3)*Max==2.507d1(3)点短路电流有名值：I1(3).Max==1.259KA短路电流冲击值：i(3)sh.1.Max=2.55×1.259=3.2079KA冲击电流有效值：I(3)sh.1.Max=3.2079/1.686=1.903KAS(3)1.Max=2.507×100=250.7MVA4.3.6d2(3)点35KV母线短路电流计算（系统最大运行方式下）d2(3)转移阻抗为：s1对d2(3)点阻抗为：0.8+0.0363//(0.0907+0.0756)+0.21=1.0398s2对d2(3)点阻抗为：0.6+0.121+(0.0907+0.0363)//0.0756+0.21=0.9784s1、s2对d2(3)点总的转移阻抗为：1.0398//0.9784=0.5041d2(3)点短路电流标幺值：I2(3)*Max==1.9838D2(3)点短路电流有名值：I2(3).Max==3.0947KA短路电流冲击值：i(3)sh.2.Max=2.55×3.0947=7.8915KA冲击电流有效值：I(3)sh.2.Max=7.8915/1.686=4.6806KAS(3)2.Max=1.9838×100=198.38MVA4.3.7d3(3)点10KV母线短路电流计算（系统最大运行方式下）d3(3)转移阻抗为：s1对d3(3)点阻抗为：0.8+0.0363//(0.0907+0.0756)+0.21+0.13=1.1698s2对d3(3)点阻抗为：0.6+0.121+(0.0907+0.0363)//0.0756+0.21+0.13=1.1084s1、s2对d3(3)点总的转移阻抗为：1.1698//1.1084=0.5691d3(3)点短路电流标幺值：I3(3)*Max==1.7572D3(3)点短路电流有名值：I3(3).Max==9.6619KA短路电流冲击值：i(3)sh.3.Max=2.55×9.6619=24.6379KA冲击电流有效值：I(3)sh.3.Max=24.6379/1.686=14.6132KAS(3)3.Max=1.7572×100=175.72MVA4.3.8短路电流的计算结果见表4.1短路电流计算结果表短路形式三相短路备注短路点编号d1(3)MaxD2(3)MaxD3(3)Max基准电压Uj（kV）1153710.5基准电流（kA）0.5021.565.4986计算电抗标幺值0.3990.50410.5691短路电流计算标幺值2.5071.98381.7572短路电流计算有名值（KA）1.2593.09479.6619短路电流冲击值（KA）3.2077.891524.6379全电流最大有效值（KA）1.9034.680814.6132短路容量（MVA）250.7198.38175.72第5章电气设备的选择、计算与校验5.1电气设备选择的一般条件正确地选择电气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。在进行电气设备选择时，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，选择合适的设备。5.1.1按正常工作条件选择电气设备110kV侧电气设备的选型及校验如下表：选择与校验断路器隔离开关电流互感器电压互感器选择与校验断路器隔离开关电流互感器电压互感器按工作电压选择按工作电流选择按热稳定校验\Ua1m——设备最高工作电压（kV）；Usm——回路工作电压（kV）；IN——设备额定电流（A）；Imax——回路持续工作电流（A）；ies——动稳定额定电流（kA）；——回路短路电流最大冲击值（kA）；I2t——设备在ts内热稳定额定电流（kA）；I∞——回路中最大稳态短路电流值（kA）；tj——短路电流计算时间（s）；t——热稳定电流允许的作用时间（s）；[计算]：110kV进线三相短路I∞===5.25kAI”=1.05I∞=1.055.25=5.51kAI”——短路起始次暂态电流（kA）；ish=KchI”=1.95.51=14.8kAKch——短路电流冲击系数，取Kch=1.9；5.1.1.1额定电压和最高工作电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备的允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压的条件选择，即电气设备额定电压不低于装置点电网额定电压选择，即5.1.1.2额定电流电气设备的额定电流是指在额定周围环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流即5.1.1.3按当地环境条件校核在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施，确保安全。5.1.2按短路情况校验5.1.2.1短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定的条件为、电气设备允许通过的热稳定电流和时间；、短路稳态电流和短路电流假想时间。5.1.2.2电动力稳定和校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为或、短路冲击电流峰值及其有效值；、电气设备允许通过的动稳定电流的峰值及其有效值。5.1.2.3短路电流计算条件为使所选用的电气设备有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。5.1.2.3.1容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后5—10年）；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。5.1.2.3.2短路种类一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。5.1.2.3.3计算短路点选择通过电气设备的短路电流为最大的那些点为短路计算点。5.1.2.4短路计算时间校验电气设备的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即而断路器全开断时间；后备保护动作时间；断路器固有分闸时间；断路器开断时电弧持续时间。对SF6和真空断路器约为0.02—0.04S。5.2高压断路器的选择和校验5.2.1高压断路器的选择条件5.2.1.1高压断路器种类和型式的选择按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式的不同，可分为多油、少油、SF6和真空短路器等，按安装使用地点可分为室外型和室内型等。本文设计中采用的是SF6—110KV，1250A的室外型断路器。5.2.1.2额定电压选择5.2.1.3额定电流选择5.2.1.4开断电流选择高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即5.2.1.5短路关合电流的选择为保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定关合电流应小于短路电流最大冲击值，即5.2.2高压断路器的校验条件5.2.2.1热稳定校验5.2.2.2动稳定校验或5.2.3校验结果设备型号及参数：ZF4-110IN=1250Aies=100kAI2t=40kAt=4s动稳定校验：：动稳定校验合格；热稳定校验：tj=2s=5.25=3.71kA：热稳定校验合格。5.3隔离开关的选择和校验隔离开关也是发电厂和变电所中常用的电气设备，它需要与断路器配套使用。但其无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。5.3.1隔离开关的主要用途5.3.1.1隔离电压在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。5.3.1.2倒闸操作投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。5.3.1.3分、合小电流因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：5.3.1.3.1分、合避雷器、电压互感器和空载母线；5.3.1.3.2分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；5.3.1.3.3关合电容电流不超过5A的空载线路。5.3.2隔离开关的选择和校验5.3.2.1隔离开关的选择条件5.3.2.1.1种类和型式的选择隔离开关的型式较多，按安装地点不同可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。选型时应根据配电装置特点和使用要求及技术经济条件来确定。5.3.2.1.2额定电压选择5.3.2.1.3额定电流选择5.3.2.1.4隔离开关的校验条件5.3.2.1.5热稳定校验5.3.2.1.6动稳定校验或5.3.2.1.7校验结果本文设计采用的是GW4-110KV，1250A隔离开关，设备型号及参数：ZF4-110IN=1250Aies=63kAI2t=25kAt=4s动稳定校验：：动稳定校验合格；热稳定校验：tj=4s=5.25=5.25kA：热稳定校验合格。5.4互感器的选择和校验互感器（包括电流和电压互感器）是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。5.4.1互感器的作用5.4.1.1将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（100V）和小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。5.4.1.2使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。5.4.2电流互感器的选择和校验5.4.2.1电流互感器的选择条件5.4.2.1.1一次回路额定电压和电流的选择5.4.2.1.2二次额定电流的选择二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用A，强电系统用5A。当配电装置距离控制室较远时，为能使电流互感器多带二次负荷或见效电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。5.4.2.1.3电流互感器种类和型式的选择在选择时，应根据安装地点和安装方式选择型式。选择母线型式应注意校核窗口尺寸。5.4.2.1.4电流互感器准确级和额定容量的选择为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定其准确级。为保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷应不大于该准确级所确定的额定容量，即≥=5.4.2.2电流互感器的校验条件5.4.2.2.1热稳定校验或5.4.2.2.2动稳定的校验或5.4.2.2.3校验结果本文设计中采用的LB6-110W2电流互感器，设备型号及参数：ZF-110ies=80kAI2t=31.5kAt=4s根据主变进线电流（考虑过负荷倍数）Ib1=511.74(A)选择：计量、测量用：2×500/5保护用：2×600/5准确度等级配合：0.2s/0.5/10P/10P动稳定校验：ish=2.5×I∞=2.55.25=13.125kA：动稳定校验合格；热稳定校验：tj=4s=5.25=5.25kA：热稳定校验合格。5.4.3电压互感器的选择电压互感器应按下列技术条件选择。5.4.3.1一次回路电压的选择为确保电压互感器安全和在规定的准确度等级下运行，其一次绕组所接电网电压应在（0.8—1.2）内变动，即0.8〈〈1.25.4.3.2性能参数本文设计采用的是JDCF-110W2电容式电压互感器，型号：ZF-110压互各线圈额定电压等级组合：准确度等级组合：0.2/0.5/3P5.4.3.2二次回路电压的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。5.4.3.3种类和型式的选择电压互感器种类和型式的选择应根据装设地点和使用条件进行选择。5.4.3.4容量和准确级选择首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。5.5电气设备选择计算、说明、一览表和校验5.5.1电气设备选择计算5.5.1.1母线最大负荷电流（按1.05In考虑）5.5.1.1.1110KVImax==137.78A5.5.1.1.235KVImax==433.01A5.5.1.1.310KVImax==1515.54A5.5.2电气设备选择说明5.5.2.1主变各侧和35KV、10KV线路侧断路器、隔离开关的选择依据主变侧额定工作电流，考虑了5%的余度，计算出各侧最大工作电流，结合各型号产品性能和使用经验，根据组合电器的技术参数要求，选择主变110KV、35KV侧10KV侧断路器、隔离开关设备。根据各35KV和10KV线路最大负荷计算，选择设备线路侧断路器和隔离开关。考虑到可靠性、经济性，方便运行维护和实现变电所设备无油化目标，110KV、35kV侧采用六氟化硫室外型断路器，隔离开关同样选择户外型。考虑到10KV采用开关柜室内操作控制，所以断路器、隔离开关选择屋内型的。5.5.2.2电流互感器和电压互感器的选择配置由于本次设计为初步设计，所以不考虑额定容量的选择，也不进行截面计算。110KV、35KV互感器选择室外型的，10KV选择室内型的。准确度等级均为计量0.2级、监控0.5级别的。5.5.3电气设备选择一览表型号额定电压（KV）最高工作电压（KV）额定短路开断电流（KA）额定短路关合电流（KA峰值）动稳定电流峰值（KA）热稳定电流（KA）备注LW29-110/315011012640（有效值）1008031.5(4s)主变110KV侧和母线分段用GW4-110/1250110126--6325(4s)表5.1110KV断路器和隔离开关选择一览表表5.235KV断路器和隔离开关选择一览表型号额定电压（KV）最高工作电压（KV）额定短路开断电（KA有效值）额定短路关合电流（KA峰值）动稳定电流峰值（KA）热稳定电流（KA）备注LW16-35/20003540.531.5（有效）636325(4s)主变35侧和母线分段用GW4-35/12503540.5--5020(4s)LW16-35/16003540.531.5（有效）636325（4S）各35KV出线用GW4-35/6303540.5--5020(4s)表5.310KV断路器和隔离开关选择一览表型号额定电压（KV）最高工作电压（KV）额定短路开断电流（KA有效值）额定短路关合电流（KA峰值）动稳定电流峰值（KA）热稳定电流（KA）备注ZN28-10/315010124010010040（4S）主变10侧和母线分段用GN30-10/20001012--10040（2S）ZN28-10/1250101231.5638031.5（4S）各10KV出线用GN30-10/10001012--8031.5（4S）表5.4电流互感器选择一览表型号额定电流比动稳定电流（峰值）短时热电流（有效值）备注LB6-110W22X75/540KA15.8KA110侧用LB1-1102X75/550KA11KA母联用LRD-3550-500/580KA50KA（3S）35KV用LMZ-102000/5100KA40KA主变侧、母联用LFC-10100-300/575（倍）165（倍）10KV各分路用表5.5电压互感器选择一览表电压型号变比各准确度等级下的额定容量（VA）最大容量（VA）0.2级0.5级1.0级110kVTYD2—0.02H110000/10050150300100035KVJDX-3535000/1007575150150010KVJSZGF-1010000/10015024012005.5.4断路器开关的校验本次校验选择系统最大运行方式下的参数进行。5.5.4.1110KV断路器的校验5.5.4.1.1按额定电压选择选择的断路器额定电压为110KV，和工作电压一致，其最高工作电压126KV>110KV，电压选择合格。5.5.4.1.2按额定电流选择选择的断路器额定工作电流为3150A，最大持续工作电流为137.78A，3150A>137.78A电流选择合格。5.5.4.1.3按额定开断电流选择断路器的额定开断电流为40KA，短路电流周期分量为1.259KA，40KA>1.259KA开断电流选择合格。5.5.4.1.4按额定短路关合电流选择断路器的额定短路关合电流为100KA，短路冲击电流为3.207KA，100＞3.207关合电流选择合格。5.5.4.1.5动稳定校验选择断路器的动稳定电流峰值为80KA，短路电流的冲击值为3.207KA，80KA>3.207KA，满足动稳定条件。5.5.4.1.6热稳定校验,因此不计入非周期分量作用时间。热稳定校验合格经上述校验，110KV断路器选择正确，完全满足要求。5.5.4.235KV断路器的校验5.5.4.2.1按额定电压选择选择的断路器额定电压为35KV，和工作电压一致，其最高工作电压40.5KV>35KV，电压选择合格。5.5.4.2.2按额定电流选择选择的断路器额定工作电流为2000A，最大持续工作电流为433.01A，2000A>433.01A电流选择合格。5.5.4.2.3按额定开断电流选择断路器的额定开断电流为31.5KA，短路电流的周期分量为3.0947KA，31.5KA>3.0947KA开断电流选择合格。5.5.4.2.4按额定短路关合电流选择断路器的额定短路关合电流为63KA，短路冲击电流为7.8915KA，63＞7.8915关合电流选择合格。5.5.4.2.5动稳定校验选择断路器的动稳定电流峰值为63KA，短路电流的冲击值ish为7.8915KA，63KA>7.8915KA，满足动稳定条件。5.5.4.2.6热稳定校验,因此不计入非周期分量作用时间。热稳定校验合格经上述校验，35KV总门断路器选择正确，完全满足要求。同样的道理可对35KV各分路断路器进行校验，但tpr取值为0.5S，短路电流相关数据也将相应变化。5.5.4.310KV断路器的校验5.5.4.3.1按额定电压选择选择的断路器额定电压为10KV，和工作电压一致，其最高工作电压12KV>10KV，电压选择合格。5.5.4.3.2按额定电流选择选择的断路器额定工作电流为3150A，最大持续工作电流为1515.54A，3150A>1515.54A额定电流选择合格。5.5.4.3.3按额定开断电流选择断路器的额定开断电流为40KA，短路电流的周期分量为9.6619KA，40KA>9.6619KA开断电流选择合格。5.5.4.3.4按额定短路关合电流选择断路器的额定短路关合电流为100KA，短路冲击电流为24.6379KA，100＞24.6379关合电流选择合格。5.5.4.3.5动稳定校验选择断路器的动稳定电流峰值为100KA，短路电流的冲击值为24.6379KA，100KA>24.6379KA，满足动稳定条件。5.5.4.3.6热稳定校验,因此计入非周期分量作用时间。热稳定校验合格经上述校验，10KV总门断路器选择正确，完全满足要求。同样的道理可对10KV各分路断路器进行校验，但tpr取值为0.1S，短路电流相关数据也将相应变化。5.5.5隔离开关的校验5.5.5.1110KV隔离开关的校验5.5.5.1.1按额定电压选择选择的隔离开关额定电压为110KV，和工作电压一致，其最高工作电压126KV>110KV额定电压选择合格。5.5.5.1.2按额定电流选择选择的隔离开关额定工作电流为1250A，最大持续工作电流为137.78A，1250A>137.78A电流选择合格。5.5.5.1.3动稳定校验选择断路器的动稳定电流峰值为63KA，短路电流的冲击值ish为3.207KA，63KA>3.207KA，满足动稳定条件。5.5.5.1.4热稳定校验,因此不计入非周期分量作用时间。热稳定校验合格经上述校验，110KV隔离开关选择正确，完全满足要求。5.5.5.235KV隔离开关的校验5.5.5.2.1按额定电压选择选择的隔离开关额定电压为35KV，和工作电压一致，其最高工作电压40.5KV>35KV电压选择合格。5.5.5.2.2按额定电流选择选择的隔离开关额定工作电流为1250A，最大持续工作电流为433.01A，1250A>433.01A电流选择合格。5.5.5.2.3动稳定校验选择隔离开关的动稳定电流峰值为50KA，短路电流的冲击值为7.8915KA，50KA>7.8915KA，满足动稳定条件。5.5.5.2.4热稳定校验It2t=202×4=1600tJ=tpr+tab=tpr+tin+ta=1.0+0.06+0.04=1.1StJ=1.1S＞1s,因此不计入非周期分量作用时间。I∞2tj=(3.0947)2×1.1=10.535=1600＞I∞2tj=10.535热稳定校验合格经上述校验，35KV总门隔离开关选择正确，完全满足要求。同样的道理可对35KV各分路隔离开关进行校验，但取值为0.5S，短路电流相关数据也将相应变化。5.5.5.310KV隔离开关的校验5.5.5.3.1按额定电压选择选择的隔离开关额定电压为10KV，和工作电压一致，其最高工作电压12KV>10KV，电压选择合格。5.5.5.3.2按额定电流选择选择的断路器额定工作电流为2000A，最大持续工作电流为1515.54A，2000A>1515.54A额定电流选择合格。5.5.5.3.3动稳定校验选择隔离开关的动稳定电流峰值为100KA，短路电流的冲击值24.6379KA，100KA>24.6379KA，满足动稳定条件。5.5.5.3.4热稳定校验=402×2=3200,因此计入非周期分量作用时间。热稳定校验合格经上述校验，10KV总门隔离开关选择正确，完全满足要求。同样的道理可对10KV各分路隔离开关进行校验，但tpr取值为0.1S，短路电流相关数据也将相应变化。5.5.6电流互感器的校验本次设计，电流互感器的校验，其一次额定电压和电流的选择均符合条件要求，这里不再进行叙述，只对动稳定和热稳定进行校验。5.5.6.1110KV电流互感器的校验110KV选择2×75/5LB6-110W2系列电流互感器。热稳定校验：I∞2tj≤It2t热稳定校验合格。动稳定校验：动稳定校验合格。所以110KV总门电流互感器选择合格，同样可以对该电压级下的其它电流互感器进行校验，证明选择合格。5.5.6.235KV电流互感器的校验35KV总门选择LRD-35500/5电流互感器。热稳定校验：=502×3=7500（KA）2.S=（3.0947）2×1.1=10.535（KA）2.S7500（KA）2.S≥10.535（KA）2.S热稳定校验合格。动稳定校验：=80KA≥=7.8915KA动稳定校验合格。所以35KV总门电流互感器选择合格，同样可以对该电压级下的其它电流互感器进行校验，但短路电流值和短路电流假想时间要做相应的变化，经过校验证明选择合格。5.5.6.310KV电流互感器的校验35KV总门选择LMZ-102000/5电流互感器。热稳定校验：=40²×1=1600（KAS）=（9.6619）²×0.705=65.813（KA）S1600（KA）2.S≥65.81（KA）S热稳定校验合格。动稳定校验：=100KA≥=24.6379KA动稳定校验合格。所以10KV总门电流互感器选择合格，同样可以对该电压级下的其它电流互感器进行校验，但短路电流值和短路电流假想时间要做相应的变化，经过校验证明选择合格。第6章母线的校验计算6.1母线材料和截面形状的选择说明母线是用来汇集和分配电能的，母线类型分硬母线与软母线。常见的母线导材料一般有铜和铝。铜的电阻率低，抗腐蚀性强，机械强度大，价格贵。铝的电阻率虽为铜的1.7-1.2倍，但其密度只为铜30%，重量较铜轻，且价格较低。目前变电所的母线除大电流用铜外，一般尽量采用铝材料。硬母线的截面形状：矩形、槽形、管形。矩形母线在支柱绝缘子上的放置方式：竖放、平放两种，平放：稳定性好。三相母线的布置方