某冶金机修厂厂用变电所配电设计

PAGEIII某冶金机修厂厂用变电所配电设计摘要降压变电所电气的初步设计是网络规划中的一个基本设计，通过设计，认识到降压变电所的供配电设计的重要意义，巩固所学的理论知识，掌握现代变电所供配电设计的基本方法，在今后工作中分析问题、解决问题打下良好的基础。关键词：某冶金机修厂；降压变电所；供配电；110kV电气

ABSTRACTStep-downsubstationelectricalpreliminarydesignisabasicofnetworkplanningdesign,bydesign,torealizestep-downsubstationpowersupplydesign,theimportanceofconsolidatelearningtheoryknowledge,masterthebasicmethodsofmodernsubstationpowersupplydesign,analyzeandsolveproblemsinthefutureworktolayagoodfoundation.Firstlyexpoundsthenecessityofbuildingthesitefromtheaspectsofloadgrowth,andthenbasedontheproposedgeneralizationofsubstationandlinedirection,andthroughtheanalysisofloaddata,safety,economyandreliabilityintoconsideration,themaintransformerwasdeterminedbytheloadcalculationandpowersupplyscopesets,capacityandmodel,andthenconfirmedthe35kv,10kvmainwiringform,determinetheshapeofreactivepowercompensationdevice,capacity,model.Finally,accordingtothecalculationresultsofmaximumcontinuousworkingcurrentandshortcircuit,theselectionofcircuitbreaker,disconnectingswitch,busbar,arrester,voltagetransformer,currenttransformerandswitchcabinetiscarriedout,soastocompletepartofthedesignof10kVelectrical.Keywords:ametallurgicalmachineshop;Step-downsubstation;Powersupply;110kvelectrical

目录1绪论 12负荷分析及变压器选择 22.1设计的原始资料 22.2负荷计算 22.2.135kV负荷计算 32.2.210kV负荷计算 32.3负荷分析 32.4无功补偿的形式及容量确定 52.4.1无功补偿容量的计算 52.4.2无功补偿装置的比较 62.4.3无功补偿装置的选择 62.5变压器台数、容量、及形式的确定 82.5.1变电所主变压器台数的确定 82.5.2变电所主变压器容量的确定 92.5.3主变压器绕组数的确定 102.5.4主变压器的绕组连接方式 102.5.5变压器型号和相关参数 102.6电气主接线设计 112.6.135kV电气主接线 112.6.210kV电气主接线 133短路电流计算 153.1关于短路基本知识 153.1.1短路电流计算 153.1.2短路电流计算点的确定和短路电流计算 163.1.3短路点的确定 163.2短路阻抗计算 173.335kV侧短路电流计算 183.410kV侧短路电流计算 204主要电气设备选择 224.1电气设备选择的一般原则 224.2额定参数 224.3高压断路器的选择 234.3.1形式选择 234.3.2技术条件 234.4高压隔离开关选择 244.5电流互感器的选择 254.7开关柜的选择 264.7.135kV开关柜的选择 264.7.210kV开关柜的选择 294.8各级电压母线的选择 315防雷与接地 335.1变压器中性点避雷器的选择 335.2各电压等级避雷器的选择 33结论 35致谢 36参考文献 37PAGE331绪论变电所及配电所在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源，其自动化程度的高低直接反映了配电自动化的水平。1995年，国家调度中心要求现有35kv-110kv变电站在有条件时逐步实现无人值守，新建变电站可根据调度管理规划的要求进行设计。欲实现无人值班变电所，其中变电所的综合自动化程度很重要。自建国以来，国内外电网35kV变电所有两种布置方式，即户内和户外。早期采用敞开式常规设备的变电所多采用户外布置的方式，占地面积较大。采用户内布置与户外布置变电所相比，其优点是显而易见的：占地面积小；设备安装运行条件良好；控制电缆长度短；与周围环境的协调性较好。对于户内型布置的变电所，由于设备布置紧凑，因而不如户外布置通风散热效果好，一旦发生火灾时，波及面较大。伴随着国家的快速发展，国民经济的不断提高，人们的生活水平的不断提高，无论是城市还是农村居民，对电力的需求字不断地增加，同时，对供电的可靠性和稳定性也提出了新的要求。近年来，许多新的变电站已经建成。然而，由于土地资源有限的土地不能满足各方面的需求同时,因此,在城市土地资源稀缺和电源迫在眉睫,如何减少所占据的区域的变电站和降低过高的成本造成的变电站征地和拆迁已成为首要任务。

2负荷分析及变压器选择2.1设计的原始资料该冶金机修厂变电所的电压等级为110/35/10kV。变电所由两个系统供电，系统S1为1000MVA，容抗为0.04，另有四台机组，总装机容量为800MW，电抗为0.167.线路1为80km,线路2为75km,线路3为30km。图2-1系统设计情况2.2负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。（2-1）－－同时系数，取0.8无功功率计算公式：（2-2）无功同时系数，取0.85－－总的无功负荷（2-3）--正切角视在功率计算公式：（2-4）2.2.135kV负荷计算（2-5）=其中，，，所以：==32828.8KVA2.2.210kV负荷计算=0.8*（1000*3+800*2+700+800*2+600+700+800*2）=7840kW=0.85*4930.8=4191.18kVar==8890kVA总负荷S=S35+S10=32828.8+8890=41718.8kVA2.3负荷分析整个地区提高电力系统的安全运行水平，就为保证对用户的不间断供电创造了基本的条件。根据用户对供电可靠性的不同要求，目前我国将负荷分为以下三级。第一级负荷：对这一级负荷中断供电的后果是极为严重的。例如，可能发生危及人身安全的事故；使工业生产的关键设备遭到难以修复的损坏，以致生产秩序长期不能回复正常，造成国名经济的重大损失；使市政生活的重要部门发生混乱等。第二级负荷：对这一级负荷中断供电将造成大量减产，使城市生活中大量居民的正常活动受到影响等。第三级负荷：不属于第一、第二级的，停电影响不大的其他负荷都属于第三级负荷，如工厂的附属车间，小城镇和农村的公共负荷等。对这一级负荷的短时供电中断不会造成重大的损失。针对以上描述，根据上述条件，将110kV变电所的负荷等级划分如下：表2-1第一级负荷负荷名称每回最大负荷（kW）功率因数回路数供电方式线路长度（km）市镇变160000.91架空15市镇变270000.921架空8煤矿变45000.852架空9表2-2第二级负荷负荷名称每回最大负荷（kW）功率因数回路数供电方式线路长度（km）化肥厂43000.882架空7冶金机修厂8000.892电缆6纺织厂17000.891电缆3纺织厂28000.882架空7农药厂6000.881架空4表2-3第三级负荷负荷名称每回最大负荷（kW）功率因数回路数供电方式线路长度（km）砖厂50000.851架空11面粉厂7000.91架空5耐火材料厂8000.92架空2所以：一级负荷总有功功率：P1=6000+7000+4500*2+1000*3=25000kW二级负荷总有功功率：P2=4300*2+700+800*2+600+1600=13100kW一二级总有功负荷P=P1+P2=25000+13100=38100kW=0.8*P=0.8*38100=30480kW一级负荷总无功功率：二级负荷总无功功率：Q2=4300*2*0.54+700*0.512+800*2*0.54+600*0.54=6190.4kVar一二级负荷总无功功率Q=Q1+Q2=12918+6190.4=19108.4kVar=0.85*Q=0.85*19108.4=16242.14kVar系统总一二级负荷：34895.8KVA2.4无功补偿的形式及容量确定电力系统的无功功率损耗非常大,从变电站到冶金机械修理厂用户，通过多级变压器在中间,虽然一些变压器无功功率损失只是每个变压器容量的百分之十几，但无功功率损失的总和在多级变压器电力系统是相当大的。从发电厂到用户，中间要经过多级变压，无功损耗可达用户负荷的50%-70%。此外输电线上还有较大的无功损耗。若只有发电厂的发电机作为无功电源来供给，是不能保证电力系统无功平衡的。所以，一般电力系统都需要设置其他无功电源进行无功补偿。又根据《电气设计手册》第九章补偿装置的用户允许最低功率因数表确定该变电所的功率因数。表2-4该冶金机修厂允许最低功率因数表用户性质高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整装置的电力用户100kVA（KW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站趸售和农业用电允许的功率因数0.90以上0.85以上0.80该变电所的电压最高电压等级为110kV，且用户属于高压供电的工业用户，故做无功补偿时至少应将功率因数补偿到0.90以上，本次设计选择的功率因数是0.94。2.4.1无功补偿容量的计算补偿前最大功率因数角：（2-6）将功率因数角补偿到0.94，查表知每KW有功负荷所需补偿的容性无功量为0.17（）。负荷所需补偿的最大容性无功量为：（2-7）--母线上的最大有功负荷=28480+7840=36320KW=36320*0.17=6174.4Kvar2.4.2无功补偿装置的比较无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。并联补偿装置有包括并联电容补偿装置、静补偿装置、并联电抗补偿装置及超高压并联电抗器四种补偿装置。无功补偿装置一般设置在发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站。它们中的大多数都与这些电站的母线相连。有些补偿装置是并联或串联的。在中低压电网中，串联电容器可提高电压，主要依靠补偿线路电抗，并与负荷的功率因数有关；并联电容器提高电压，主要依靠提高功率因数，并与线路电抗有关.如果在同一线路上同时应用并联补偿和串联补偿，两者的作用将部分的被相互抵消。如果调压箱，串联电容器的容量一般需要比并联电容器的容量小一半，则电容器通常不受额定电压的影响，并能自动连续调节电压，优于并联电容器的电压调节需要变频运行。因此，总的来说，如果以调节为目的，串联补偿装置具有良好的技术经济指标；若以减少线损为目的，则应该选用并联补偿装置。2.4.3无功补偿装置的选择在设置补偿装置时，应由系统专业根据电网电压、系统稳定性、有功平衡、调相调压，以及限制谐波电压、暂时过电压等因素来确定补偿装置的设置地点、种类、型式、容量和电压等级。电气专业要从安装地点的自然环境条件，装置的接线方式、布置型式、控制保护方式，设备的技术条件，以及避免或限制补偿装置引起操作过电压和谐振过电压等角度出发，予以配合。装设地点：为了使无功补偿完全满足整个系统的要求，所以将无功补偿装置安装在10kV侧。根据本电网中负荷的容量及性质，应选择并联补偿装置。并联补偿装置有电容器、调相机、静止补偿器，查《电气设计手册》知其技术性能如下：表2-5技术性能表主要技术参数调相机断路器投切的并联电容补偿装置可控硅投切的并联电容补偿装置静补偿装置相控电抗器型自饱和感性无功器型直流励磁饱和电抗器型无功调节范围1---0.51--01--0容性和感性无功可任意调节容性和感性无功可任意调节容性和感性无功可任意调节对系统短路电流的影响增加增加增加容性无功设备增加短路电流容性无功设备增加短路电流容性无功设备增加短路电流端电压下降时，无功功率减少程度电压下降5%--10%，无功输出不变，电压下降10%以上，无功输出与电压成正比例下降.无功输出与电压平方成正比无功输出与电压平方成正比容性无功输出与电压平方成正比.感性无功输出与可控硅开放角成非线形关系容性无功输出与电压平方成正比，感性无功输出与电压近似成线形关系容性无功输出与电压平方成正比，感性无功输出与电压近似成线形关系除电气专业外的附属设备的多少多，有油、水系统无少，有可控硅冷却系统少，有可控硅冷却系统无无装置的特殊问题噪音大，有失步及自励磁危险无噪音但存在合闸涌流及操作过电压小噪音，存在合闸涌流问题电容器无噪音，但电容器组操作机会少电容器无噪音，但电容器组操作机会少电容器无噪音，但电容器组操作机会少运行、维护、检修的难易度复杂最简单较简单较简单简单较简单根据本电网中负荷的容量及性质，应选择并联补偿装置。根据并联补偿装置中各补偿器的技术性能等比较，选择并联电容补偿装置作为本变电所的无功补偿装置。综合上面的分析，查阅《电气设备手册》选择的无功补偿装置为：TBB11-6300-3W。所选的无功补偿装置型号及主要技术数据如下：表2-6无功补偿装置型号及主要技术数据表型号系统额定电压（kV）额定电压（kV）额定容量（kVar）额定电流（kA）电容器型号放电线圈型号电抗器型号避雷器型号TBB11-6300-3W10116300330.7BWFH11/-6300-3WFD2-2.5/10CKS-378/10Y5W4-12.7/442.5变压器台数、容量、及形式的确定2.5.1变电所主变压器台数的确定A、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。B、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压器，但一般不超过两台。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2-4台主变。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一及负荷或为变电所全部负荷的60%-75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。C、变压器形式的选择：(1)变压器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。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%时，可不装设备用相。(2)当系统有调压要求时，应选用带负荷变压器。对于新建变电站，应从网络经济运行的角度认真选择有负荷的变压器。项目的额外成本通常可以在短时间内收回。(3)两个中性点直接接地系统连接的变压器，除降压负荷较大或与高、中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。(4)具有三种电压的变电所，例如220kV，110kV，35kV一般采用三绕组变压器。D、主变容量的确定(1)为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并以曲线得出的变电所的年、日最高负荷和平均负荷。(2)主变容量的确定：凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内应保证用户的一级和二级负荷。即满足SN≥0.7PZMAX。(PZMAX为综合最大负荷)(3)应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择。2.5.2变电所主变压器容量的确定（1）主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷的供电，对一般性变电所停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷70～80%。S=41718.8kVA由于上述条件所限制。当一台停运时，另一台则承担70%×41718.7=29203.09kVA，80%×41718.7=33374.96kVA；除此之外，变压器还应满足一二级负荷不断电，所以变压器容量应大于34859.8KVA故选两台40000kVA的主变压器就可满足负荷需求。2.5.3主变压器绕组数的确定在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变电所容量的15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。该变电所有三个电压等级：110kV、35kV、10kV，因此该变电所应选用三绕组变压器。2.5.4主变压器的绕组连接方式我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。所以最后变压器的连接方式为：YN、、yn0、d112.5.5变压器型号和相关参数根据以上主变选择的一般原则，选择本变电所的主变压器：本变电所为地方一次变电所，可以选择两台主变。因本地区交通方便，所以选择三相变压器。因为新建变电所，而且低压负荷较大，所以选择有载调压变压器。容量的确定：P1=20000+10000+20000+5000=55000kwP2=20000+5000=25000kwPmax1=P1*Kp*1.05=49087.5kwPmax2=P2*Kp*1.05=22312.5kwS1=Pmax1/cosφ1=49087.5/0.95=51671.1KVAS1=Pmax2/cosφ2=21250/0.9=24791.7KVAS=(S1+S2)*0.7=76462.8*0.7=53523.9KVA总安装容量为53523.9kVA根据以上计算可选择两台型号为SFPZ4-63000/220的有载调压变压器。其参数如表2-7：表2-7所选SFPZ4—63000/220变压器的主要参数型号额定容量额定电压(kV)连接组别损耗阻抗电压空载电流冷却方式(kW)（%）（%）SFP-240000/220(kVA)高压Yn,d11空载P0=7813.40.9强迫油循环风冷63000低压负载Pk=290662.6电气主接线设计主接线应满足的基本要求电气主接线代表了发电厂或变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电器选择、配电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。电气主接线的确定必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济论证后方可确定。根据电力工业设计经验的积累和发电厂、变电厂实际运行的经验，为满足电力系统的需要，对电气主接线提出了一下基本要求：1.运行的可靠：断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2.具有一定的灵活性：主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3.操作应尽可能简单、方便：主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4.经济合理：主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行成本小，占地面积最少，使其充分发挥经济效益。5.应具有扩建的可能性：由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。另外，变电所电气主接线的选择，主要决定于变电所在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.6.135kV电气主接线35kV侧负荷有7回，且在电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图3.3及图3.4所示。图2-1单母线分段接线图2-2双母线接线对图2-1及图2-2所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。见表2-8表2-835KV主接线方案比较项目方案方案Ⅰ单母线分段方案Ⅱ双母线接线技术①简单清晰、操作方便、易于发展②不会造成全所停电调度灵活③保证对重要用户的供电④任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济①设备少、投资小②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资设备多、配电装置复杂投资和占地面大经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性；对于35kV的重要负荷两回的可分别接在两段母线上，且此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ作为35kV主接线的最终方案。2.6.210kV电气主接线10kV侧出线回路为12回，根据《电气设备手册》6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。且对于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合可采用双母线接线。根据以上分析，10kV可选择以下两种方案如图2-3及图2-4所示。图2-3单母线分段接线图2-4双母线接线对图2-3及图2-4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表2-9表2-9主接线方案比较项目方案方案Ⅰ单母线分段方案Ⅱ双母线接线技术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作①供电可靠②调度灵活③扩建方便④便于试验易误操作经济占地少设备少①设备多、配电装置复杂②投资和占地面大经过综合比较：方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案Ⅰ作为10kV主接线最终方案。经上述各种接线方案的比较，则110kV采用内桥接线，35kV和10kV均采用单母线分段接线。

3短路电流计算3.1关于短路基本知识3.1.1短路电流计算（1）确定标幺值基准=100MVA,=10.5kv===5.5KA（2）求变电站自用电进线三相短路电流和短路容量10Kv系统电抗（断路器）：=（3-1）三相短路电流周期分量有效值=（3-2）其它三相短路电流值：==（3-3）=2.55（3-4）=1.51（3-5）三相短路容量：=（3-6）3.1.2短路电流计算点的确定和短路电流计算短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障会降低系统电压，大大增加电路电流，不仅影响用户的正常供电，还会破坏电力系统的稳定性，损坏电气设备。因此，在发电厂变电所以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。3.1.3短路点的确定确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，且在选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，也应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。一般三相短路最为严重，且发生在母线上。因此，可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个，即110KV母短路（f1点），35KV母线短路（f2）点，10KV母线短路（f3点）。等效电路图图3-1网络图3.2短路阻抗计算图3-2短路阻抗计算各元件电抗的标幺值（基准容量SB=1000MVA;UB=UAV）200MW发电机的电抗为Xd*=0.167，系统电抗标幺值XC=0.04每Km线路电抗。240MVA双绕组变压器参数如下：表3-1240MVA双绕组变压器参数表型号额定容量/kVA额定电压（高压）额定电压（低压）短路电压/%SFP-240000/22024000024222.5%15.7514120MVA三绕组变压器参数如下：表3-2120MVA三绕组变压器参数型号额定容量/kVA额定电压/kV短路电压/%高压中压低压高中高低中低SSPSL-120000/2201200022012110.514.5223.277.27待建40MVA变压器参数如下：表3-3待建40MVA变压器参数型号电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组别高压中压低压高-中高-低中-低1．3YN，yn0，d11SFSZQ7-40000/110110±8×1.25%38．5±5%10．56.310.517．56.5等值系统电抗X1=0.0480km架空线路X2=X×L×SB/UN2=0.4×80×1000/2302=0.6发电机X3=X*×SB/SN×1/4=0.167×1000/200/0.86×1/4=0.172双绕组变压器X4=Uk%/100×SB/SN=14/100×1000/240×1/4=0.14675kkm架空线路X5=X×L×SB/UN2=0.4×75×1000/2302=0.567220kV三绕组变压器高压侧X6=X9=1/2（U12%+U13%-U23%）×1/100×SB/SN=1/2（14.52+23.27-7.27）×1/100×1000/120=1.272220kV三绕组变压器中压侧X7=X10=1/2（U12%+U23%-U13%）×1/100×SB/SN=1/2（14.52+7.27-23.27）×1/100×1000/1200220kV三绕组变压器低压侧X8=X11=1/2（U13%+U23%-U12%）×1/100×SB/SN=1/2（23.27+7.27-14.52）×1/100×1000/120=0.66830km线路电抗标幺值X12=X13=X×L×SB/UN2=0.4×30×1000/1152=0.907110kV变压器高压侧X14=X17=1/2（(U12%+U13%-U23%）×1/100×SB/SN=1/2（10.5+17.5-6.5）×1/100×1000/40=2.688110kV变压器中压侧X15=X18=1/2（U12%+U23%-U13%）×1/100×SB/SN=1/2（10.5+6.5-17.5）×1/100×1000/400110kV变压器中压侧X16=X19=1/2（U13%+U23%-U12%）×1/100×SB/SN=1/2（17.5+6.5-10.5）×1/100×1000/40=1.693.335kV侧短路电流计算等值电路图如下：图3-4等值电路图X23=1/2×X14=1/2×2.688=1.344X24=X22+X23=1.089+1.344=2.433系统到短路点f2的转移电抗X1f=X20+X24+X20×X24/X21=0.64+2.433+0.64×2.433/0.8854.832发电机到短路点的转移电抗X2f=X21+X24+X21×X24/X20=0.885+2.433+0.885×2.433/0.646.682系统在f2点提供的短路电流周期分量的有效值：IP*=1/X1f=1/4.832有名值：Ip1=IP*×SB/Uav=1/4.832×1000/（×37）=3.23KA短路点远离发电厂，因此取冲击系数为1.80.则短路冲击电流：ich=2.55Ip1=2.55×3.23=8.236KA短路全电流最大有效值；Iim=1.52Ip1=1.52×3.23=4.9KA对于系统，在0s,0.1s,0.2s中的各短路电流值均相同.发电机在f2点提供的短路电流计算：计算电抗XJ=X2f×SG/SB=6.682×800/0.86/1000=6.216查表知，该发电机可看成无穷大电源；IP*=1/X2f=1/6.682IP2=IP*×SB/Uav=1/6.682×1000/（×37）=2.335KA短路冲击电流：ich=2.55×IP2=2.55×2.335=5.96KA短路全电流最大值：Iim=1.52IP2=1.52×2.335=3.56KA对于无穷大电源，在0s,0.1s,0.2s中的各短路电流值均相同.则：流过f2点的短路电流为Ip=Ip1+Ip2=3.23+2.335=5.535KAICh=2.55Ip=2.55×5.535=14.11KAIim=1.52Ip=1.52×5.535=8.41KA3.410kV侧短路电流计算图3-5等值电路图X25=1/2×X16=1/2×1.69=0.845X26=X24+X25=2.433=0.845=3.278系统到短路点f3的转移电抗X1f=X20+X26+X20×X26/X21=0.64+3.278+0.64×3.278/0.8856.29发电机到短路点的转移电抗X2f=X21+X26+X21×X26/X20=0.885+3.278+0.885×3.278/0.648.7系统在f3点提供的短路电流周期分量的有效值：IP*=1/X1f=1/6.29有效值：Ip1=IP*×SB/Uav=1/6.29×1000/（×10.5）=8.742KA短路点远离发电厂，因此取冲击系数为1.80.则短路冲击电流：ich=2.55Ip1=2.55×8.742=22.29KA短路全电流最大有效值；Iim=1.52Ip1=1.52×8.742=13.29KA对于系统，在0s,0.1s,0.2s中的各短路电流值均相同.变电所发电机在f3点提供的短路电流计算：计算电抗XJ=X2f×SG/SB=8.7×800/0.86/1000=8.09查表知，该发电机可看成无穷大电源；IP*=1/X2f=1/8.7IP2=IP*×SB/Uav=1/8.7×1000/（×10.5）=6.32KA短路冲击电流：ich=2.55×IP2=2.55×6.32=16.12KA短路全电流最大值：Iim=1.52IP2=1.52×6.32=9.6KA对于无穷大电源，在0s,0.1s,0.2s中的各短路电流值均相等.则：流过f3点的短路电流为Ip=Ip1+Ip2=8.742+6.32=15.052KAICh=2.55Ip=2.55×15.052=38.383KAIim=1.52Ip=1.52×15.052=22.88KA表3-4短路点表Ip（kA）ich（kA）Iim（kA）短路点f1（110kV）3.4388.7675.226短路点f2（35kV）5.53514.118.7短路点f3（10kV）15.05238.38322.88

4主要电气设备选择4.1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）应满足安装地点和当地环境条件校核。（3）应力求技术先进和经济合理。（4）同类设备应尽量减少品种。（5）与整个工程的建设标准协调一致。（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格，特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。4.2额定参数1.额定电压选用的隔离开关允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug2.额定电流选用的隔离开关额定电流Ie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Ig，即Ie>Ig校验原则：1.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最严重情况的短路电流。2.短路的热稳定校验，校验热稳定的条件：断路器允许的最大短路热效应不小于短路热效应，即：（4-1）3.动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：（4-2）上式中——短路冲击电流幅值及其有效值——允许通过动稳定电流的幅值和有效值4.3高压断路器的选择4.3.1形式选择选择高压断路器的形式与安装场所、配电装置的结构等条件有关，同时还应考虑开断时间、频度、使用寿命等救赎参数。根据我国目前高压断路器生产的情况，一般配置中6—35kV选用真空断路器，35kV也可选用SF6断路器；在110kV及以上选用SF6断路器。4.3.2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。110KV回路最大持续工作电流的计算（4-3）--最大持续电流SN额定容量UN--额定电压有公式可知：额定参数：（1）额定电压选用的断路器的额定电压UdN不小于电器装社地点电网的额定电压UN,即，UdN110KV（4-4）（2）额定电流选用的断路器额定电流IN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Igmax，即IN>0.22KA（3）额定开断电流断路器额定开断电流不小于断路器触头刚刚分开时所通过的短路电流，有第四章短路电流计算可知：短路全电流有效值Iim=5.2261KA，即Iekd>5.226KA根据以上条件选出来断路器型号和基本参数为：表4-1断路器型号和基本参数电压等级型号额定电压额定开断电流动稳定电流峰值热稳定电流（3S）110kVLW11-110110kV31．5KA80kA31.5kA校验：（1）动稳定校验由于断路器的动稳定电流峰值idw=80KA大于最大短路冲击电流ich=8.767kA，故动稳定满足要求。（1）热稳定校验①短路热效应Qd=I2d·td=3.4382×0.2=2.36kA2·S②断路器3S允许热效应Ir2·t=31.52×3=2976.75kA2·S由于Qd<Ir2·t，所以断路器热效应满足要求。故，所选断路器满足要求。4.4高压隔离开关选择高压隔离开关应按下列项目进行选择与校验（1）根据配电装置的特点，选择隔离开关的类型（2）根据安装地点选用户内式或户外式110KV回路最大持续工作电流的计算（4-5）（4-6）--最大持续电流SN额定容量UN--额定电压有公式可知：额定参数（1）额定电压选用的隔离开关的额定电压UdN不小于电器装社地点电网的额定电压UN,即，UdN110kV（2）额定电流选用的隔离开关额定电流IN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Igmax，即IN>0.22kA。所以根据以上数据选择的隔离开关的类型为：表4-2隔离开关的类型选择电压等级型号额定电压热稳定电流（4S）动稳定电流主刀闸接地刀闸形式110kVGW4-110/600110kV16kA50kACJ5DSW2-12-220户外校验：（1）动稳定校验由于隔离开关的动稳定电流峰值idw=50kA大于最大短路冲击电流ich=8.767kA，故动稳定满足要求。（2）热稳定校验①短路热效应Qd=I2d·td=3.4382×0.2=2.36kA2·S②隔离开关4S允许热效应Ir2·t=162×4=1024kA2·S由于Qd<Ir2·t，所以隔离开关热效应满足要求。故，所选隔离开关满足要求。4.5电流互感器的选择电流互感器应按以下条件进行选择：（1）形式的选择根据电流互感器安装的场所和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构、安装方式、结构形式等。一般6-20kV户内配电装置中的电流互感器多采用户内式瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构；6-20kV户内配电装置中额定电流大于2000kA的电流互感器多采用母线形式；35kV及其以上的电流互感器多采用油浸式或油浸瓷箱式瓷绝缘结构。（2）110KV回路最大持续工作电流的计算（4-7）（4-8）--最大持续电流SN额定容量UN--额定电压由公式可知：额定参数（1）额定电压选用的断路器的额定电压UdN不小于电器装社地点电网的额定电压UN,即，UdN110kV。（2）额定电流选用的断路器额定电流IN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Igmax，即IN>0.22kA。根据以上条件选择电流互感器为：LVQB-126W型SF6气体绝缘倒立式电流互感器电流互感器的技术数据如下：表4-3电流互感器的技术数据表技术数据系统额定电压设备最高电压额定一次电流额定二次电流测量准确级保护准确级LVQB-126WkVkVAA1101262×50-2×3000/50-60005/10.1/0.2s/0.5s/0.2/0.55P/10P短时热电流额定动稳定值额定绝缘水平产品介质损耗因数无线电干扰水平产品适应海拔范围kA/SkAkVuvm50-60/3125-160126/230/550<5<250<3500校验：（1）动稳定校验由于电流互感器的动稳定电流峰值范围是125-160kA大于最大短路冲击电流ich=8.767kA，故动稳定满足要求。（2）热稳定校验①短路热效应Qd=I2d·td=3.4382×0.2=2.36kA2·S②电流互感器的短时热效应为：50-60/3kA/s由于Qd<Ir2·t，所以电流互感器热效应满足要求。故，所选电流互感器满足要求。4.7开关柜的选择4.7.135kV开关柜的选择35kV侧最大持续工作电流（4-9）（4-10）--最大持续电流SN额定容量UN--额定电压所以35kV母线侧最大持续工作电流：选用35kV侧的最大负荷来计算最大持续工作电流，就可以保证整个负荷侧设备的选择。35kV负荷侧最大持续工作电流GBC-35型手车式高压开关柜GBC-35型手车式高压开关柜系三相交流50HZ单母线系统的户内保护型成套装置。作为接受和分配35KV的网络电能之用。（1）使用条件①海拔高度不得超过1000m②周围介质温度不高于+40℃，不低于-5℃③相对湿度不超过85%④没有导电尘埃及足以腐蚀金属盒破坏绝缘的气体场所⑤没有爆炸的危险的场所⑥没有剧烈震动和颠簸及垂直斜度不超过5°的场所（2）技术数据该型高压开关柜所配置的一次元件包括少油断路器、六氟化硫断路器、操动机构、电流互感器、熔断器、避雷器、电力变压器、隔离开关等，在本产品的装置条件下，仍满足各自产品的技术特性。GBC-35型手车式高压开关柜技术数据：表4-4高压开关柜技术数据表名称参数名称参数额定电压（kV）35最大关台电流（峰值）（kA）42最高工作电压（kV）40.5极限通过电流（峰值）（kA）42最大额定电流（A）10002S热稳定电流（有效值）（kA）16额定断开电流（kA）16外形尺寸（宽×深×高）（mm）1800×2000×2500额定断流容量（MVA）1000质量（油断路器）（Kg）1600（其中油断路器手车重620）根据计算数据以及查阅电气设备手册，35kV负荷侧开关柜为：GBC-35型手车式高压开关柜。GBC-35型手车式高压开关柜一次线路方案应选04号方案该方案主要数据有：表4-5GBC-35型手车式高压开关柜一次线路方案主要数据主要电气设备台数一次线路方案SN10-35型少油断路器1CD10型电磁操动机构1LCZ-35电流互感器3ZN-35/1000A-12.5KA型真空断路器1CD10I型电磁操动机构1LN2-35SF6/1250型六氟化硫断路器1CT12-2型弹簧操动机构1备注柜后架空出线35KV母线侧开关柜为：GBC-35型手车式高压开关柜GBC-35型手车式高压开关柜一次线路方案应选16号方案表4-6GBC-35型手车式高压开关柜一次线路方案主要电气设备主要电气设备台数一次线路方案SN10-35型少油断路器1CD10型电磁操动机构1ZN-35/1000A-12.5KA型真空断路器1CD10I型电磁操动机构1LN2-35SF6/1250型六氟化硫断路器1CT12-2型弹簧操动机构1备注电缆进出线校验：由于35KV母线侧和负荷侧选用的是同一类型开关柜，所以只需校验一次即可。（1）动稳定校验由于开关柜的动稳定电流峰值idw=42kA大于最大短路冲击电流ich=14.11kA，故动稳定满足要求。（2）热稳定校验①短路热效应Qd=I2d·td=5.5352×0.2=6.14kA2·S②开关柜2S允许热效应Ir2·t=162×2=512kA2·S由于Qd<Ir2·t，所以开关柜热效应满足要求。故，所选开关柜满足要求。4.7.210kV开关柜的选择10kV侧最大持续工作电流（4-11）（4-12）--最大持续电流SN额定容量UN--额定电压所以35kV母线侧最大持续工作电流：选用35KV侧的最大负荷来计算最大持续工作电流，就可以保证整个负荷侧设备的选择10kV负荷侧最大持续工作电流GFC-15、15Z型手车式高压开关柜GFC-15、15Z型手车式高压开关柜，用于3-10kV三相交流50HZ系统中，作为发电厂、变电所中控制发电机、变压器、受电、馈电以及厂用电的主要用柜，亦适用于各工矿企业作为大型高压电动机的启动和保护之用。（1）使用条件①海拔高度不得超过1000m②周围介质温度不高于+40℃，不低于-5℃③相对湿度不超过85%④没有导电尘埃及足以腐蚀金属盒破坏绝缘的气体场所⑤没有爆炸的危险的场所⑥没有剧烈震动和颠簸及垂直斜度不超过5°的场所（2）GFC-15、15Z型手车式高压开关柜的技术数据表4-7GFC-15、15Z型手车式高压开关柜的技术数据表名称参数额定电压（kV）3、6、10额定电流（A）600、1000、1250、2000、3000断流容量（kV/MVA）10/300、10/500、10/750操作方式电磁操动机构、弹簧操动机构母线系统单母线外形尺寸（宽×深×高）（mm）700×1250×2000根据最大工作持续电流的计算，可知该型号开关柜满足条件。根据查阅电气设备手册以及设计要求10KV母线侧应选用的一次线路方案为：GFC-15、15Z型手车式高压开关柜21号一次线路方案表4-8GFC-15、15Z型手车式高压开关柜21号一次线路方案主要电气设备主要电气设备台数一次线路方案SN10-10C型断路器1CD10型操动机构1LZX-10电流互感器3RN2-10/0.5型熔断器3JDZ型电压互感器JDZJ型电压互感器3备注当选用CT8型时，CZ0-40型以及RL1-60型不用单独使用的架空电缆混合进出线带计量，柜体700mm×2000mm×1850mm根据查阅电气设备手册以及设计要求10KV负荷侧应选用的一次线路方案为：GFC-15、15Z型手车式高压开关柜23号一次线路方案。表4-9GFC-15、15Z型手车式高压开关柜23号一次线路方案主要电气设备主要电气设备台数一次线路方案SN10-10C型断路器1CD10型操动机构1LZX-10电流互感器2RN2-10/0.5型熔断器3JDZ型电压互感器JDZJ型电压互感器3备注当选用CT8型时，CZ0-40型以及RL1-60型不用单独使用的架空电缆混合进出线带计量，柜体700mm×2000mm×1850mm校验：由于10kV母线侧和负荷侧选用的是同一类型开关柜，所以只需校验一次即可。且因为所选的开关柜技术数据中没有校验需要的相关数据，所以按照开关柜中的断路器进行校验。SN10-10C型断路器的主要参数如下表：表4-10SN10-10C型断路器的主要参数类型额定电压（kV）额定电流（kA）额定开断电流（kA）极限通过电流峰值（kA）热稳定电流有效值（kA）（4s）额定断流容量（MVA）SN10-10C型断路器100.343.313043.3750（1）动稳定校验由于开关柜的动稳定电流峰值idw=130kA大于最大短路冲击电流ich=38.383kA，故动稳定满足要求。（2）热稳定校验①短路热效应Qd=I2d·td=15.0522×0.2=45.31kA2·S③开关柜2S允许热效应Ir2·t=43.32×4=7499.56kA2·S由于Qd<Ir2·t，所以开关柜热效应满足要求。故，所选开关柜满足要求。4.8各级电压母线的选择（1）选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：①选择母线的材料，结构和排列方式；②选择母线截面的大小；③检验母线短路时的热稳定和动稳定；④对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕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。（2）母线的截面形状主要有：矩形母线、圆形母线及槽形母线。在35kV以上的户外配电装置中，为防止产生电晕，一般采用圆形截面母线。在110kV以上的户外配电装置中，采用钢芯铝绞线和管形母线。在35kV及以下的户内配电装置中，一般采用矩形截面，其散热条件较好，集肤效应较小。且在35kV及以下的户内配电装置中，一般采用钢芯铝绞线，可使母线的结构简单化，投资降低。因此，110kV选择圆形截面的钢芯铝绞线作为母线，35kV和10kV选择矩形截面的钢芯铝绞线作为母线。（3）选择母线的型号按最大工作电流选择母线截面：InyImaxIny=（4-13）--环境温度校正系数（25度时其值为1）；IN环境温度为25度时母线的长期允许电流.110KV最大工作电流：Iny0.22kA根据数据查《变电所电气设备》附表知110kV母线可选LGJ-70型钢芯铝绞线.各参数如表：表4-11LGJ-70型钢芯铝绞线参数表型号载流量（A）LGJ-70275A35KV最大工作电流：根据数据查《变电所电气设备》附表知35KV母线可选如下尺寸的矩形母线10kV最大工作电流：表4-1235KV矩形母线参数表导体尺寸（mm×mm）单条允许载流量/A50×5竖放692A根据数据查《变电所电气设备》附表知10KV母线可选如下尺寸的矩形母线表4-1310KV母线矩形母线参数表导体尺寸（mm×mm）双条允许载流量/A125×6.3竖放2446

5防雷与接地5.1变压器中性点避雷器的选择变压器中心点应选用氧化锌避雷器，变压器中性点选用氧化锌避雷器有以下优点：在正常运行时，变压器中性点电压位移小，氧化锌避雷器的荷电率极低，大大延长了使用寿命；不必担心灭弧问题；通过氧化锌避雷器的雷电流较小。综上，在变压器中心点应选用氧化锌避雷器。型号为：Y10WS-100/285，主要技术数据如下：表5-1氧化锌避雷器参数表型号避雷器额定电压有效值（kV）系统额定电压有效值（kV）持续运行电压有效值（kV）直流1mA参考电压有效值（kV）8/20us雷电冲击波残压峰值不大于（kV）Y10WS-100/285100110731503005.2各电压等级避雷器的选择阀式避雷器由火花间隙和阀片两个基本部件串联而成。由于其间隙的电场比较均匀，因而具有较平的伏秒特性，同时由于间隙击穿后母线并不直接接地，而是相当于在母线与地之间接入了一个非线性电阻，既避免了高幅值截波产生，也减小了流过间隙的工频电流，提高了灭弧能力。与排气式避雷器相比，它的保护性能得到了重大改进。阀式避雷器分为普通型和磁吹型两