220kV變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計論文

1、東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告220kv變電所電氣部分設(shè)計摘要隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為保證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。本文針對猇亭220kv變電所的特點，闡述了220kv變電所的設(shè)計思路、設(shè)計步驟，并進行了相關(guān)的計算和校驗。本文以猇亭220kv變電所為例，其中著重分析研究了變電所主變和主接線形式的選擇，電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇校驗以及短路電流計算的目的與方法等, 主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，母線，變電所主變壓器等。本次設(shè)計的變電所分220 kv、110 kv、10 kv三種電壓等級，220 kv是

2、本變電所的電源電壓，110 kv和10 kv是二次電壓。本篇文章的重點分四個部分：第一個部分是變電所主接線形式的確定。第二個部分是變電所主變的選擇。第三個部分是短路電流計算。第四個部分是電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇校驗。關(guān)鍵詞：變電所 主變壓器 主接線 電氣設(shè)備 短路計算目錄第一部分 設(shè)計說明書第一章 前言11.1設(shè)計任務(wù)11.2畢業(yè)設(shè)計原始資料1第二章 電氣主接線選擇42.1 概述42.2 主接線的接線方式5第三章 主變壓器臺數(shù)、容量及型式的選擇63.1 概述 63.2 主變壓器臺數(shù)選擇63.3 主變壓器容量選擇63.4主變壓器型式選擇73.4.1主變壓器相數(shù)的選擇73.4.2主變壓器繞組數(shù)的選擇7

3、3.4.3主變壓器調(diào)壓方式的選擇 73.4.4主變壓器連接組別的選擇73.4.5主變壓器容量比的選擇73.4.6主變壓器冷卻方式的選擇8第四章 短路電流計算94.1 概述 94.2短路電流計算的目的和一般規(guī)定、假定條件及和計算步驟 94.2.1電力系統(tǒng)中短路電流計算的主要目的和一般規(guī)定： 94.2.2短路電流實用計算中的假設(shè)條件和原則: 104.2.3短路電流計算步驟： 10第五章 電氣設(shè)備選擇 125.1 概述 125.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則 125.1.2 電氣設(shè)備技術(shù)條件 125.1.3 電氣設(shè)備環(huán)境條件 135.2 斷路器的選擇和校驗 145.3 隔離開關(guān)的選擇和校驗 155.

4、4 互感器的選擇和校驗 165.4.1電流互感器的選擇和校驗 165.4.2電壓互感器的選擇 195.4.3 互感器的配置205.5 10kv母線的選擇22第二部分 設(shè)計計算書第六章 變電所主變?nèi)萘坑嬎?25第七章 短路電流計算 267.1 元件參數(shù) 267.2 等值電路 277.3 各短路點短路電流計算 287.3.1 220kv側(cè) 287.3.2 110kv側(cè) 297.3.3 10kv側(cè)33第八章 電氣設(shè)備選擇計算 358.1 斷路器的選擇與校驗 358.1.1 220kv側(cè)斷路器選擇與校驗358.1.2 110kv側(cè)斷路器選擇與校驗368.1.3 10kv側(cè)斷路器選擇與校驗388.2 隔

5、離開關(guān)的選擇與校驗 398.2.1 220kv側(cè)隔離開關(guān)選擇與校驗398.2.2 110kv側(cè)隔離開關(guān)選擇與校驗408.2.3 10kv側(cè)隔離開關(guān)選擇與校驗418.3 10kv母線選擇與校驗 42致謝 45參考文獻（references） 4646第一章 前言本設(shè)計為東南大學(xué)成賢學(xué)院2007級電氣工程及自動化專業(yè)的電力系統(tǒng)方向的畢業(yè)設(shè)計，設(shè)計題目為：220kv猇亭變電所電氣部分設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計選題背景：隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為保證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。本文針對猇亭220kv變電所的特點，闡述了220kv變電所的設(shè)計思路、設(shè)計

6、步驟，并進行了相關(guān)設(shè)備的計算和校驗。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運行質(zhì)量、維護條件和供電可靠性。熟悉變電所的設(shè)計要求和設(shè)計過程，對從事電力工程設(shè)計，故障分析和判斷是非常有益的。畢業(yè)設(shè)計選題意義：將在學(xué)校所學(xué)各部分專業(yè)課程理論知識有機的組合起來，形成一個完整的體系，并應(yīng)用到實踐環(huán)節(jié)，此課題主要是針對220kv降壓變電所電氣部分的設(shè)計，進一步增強對電力專業(yè)課程知識綜合運用能力，真正地實現(xiàn)學(xué)以致用，實現(xiàn)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求。1.1設(shè)計任務(wù)根據(jù)電力發(fā)展規(guī)劃，需建一座猇亭220kv變電站，有220kv、110kv、10kv三個電壓等級，將220kv轉(zhuǎn)換為110kv

7、、10kv為用戶供電，完成變電所電氣部分設(shè)計,包括變電所電氣主接線的設(shè)計、變電所主變的選擇、斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗、互感器的選擇等等。1.2畢業(yè)設(shè)計原始資料一、 待建220kv降壓變電所基本資料1、設(shè)計變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負荷。2、確定本變電所的電壓等級為220 kv/110 kv /10kv，220kv是本變電所的電源電壓，110kv和10kv是二次電壓。3、待設(shè)計變電所的電源，由對側(cè)220kv系統(tǒng)雙回線路及發(fā)電廠雙回線路送到本變電所；在中壓側(cè)110kv母線，送出2回線路至煉鋼廠；在低壓側(cè)10kv母線，送出12回線路至地區(qū)負荷。4、該變電所的所址

8、，地勢平坦，交通方便。5、該地區(qū)年最高氣溫40，最熱月平均最高氣溫30。二、用戶負荷統(tǒng)計資料1、 110kv用戶負荷統(tǒng)計資料如下：表1.1 110kv用戶負荷統(tǒng)計資料用戶名稱最大負荷（kw）回路數(shù)重要負荷百分數(shù)（%）煉鐵廠550000952682、10kv用戶負荷統(tǒng)計資料如下： 表1.2 10kv用戶負荷統(tǒng)計資料序號用戶名稱最大負荷（kw）回路數(shù)重要負荷百分數(shù)（%）1礦機廠26000952602機械廠10000. 902653汽車廠18000.942634電機廠23000.952625煉油廠26000.922656飼料廠9000.85250最大負荷利用小時數(shù)= 4800 h，同時率取 0.9

9、，線路損耗取 5 %。三、變電所與電力系統(tǒng)的連接情況圖1-1 待設(shè)計變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖第二章 電氣主接線的選擇2.1概述電氣主接線是變電所電氣設(shè)計的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路間的相互關(guān)系。變電所電氣主接線設(shè)計是依據(jù)變電所最高電壓等級和變電所的性質(zhì)，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。它對變電所內(nèi)電氣設(shè)備選擇、布置，繼電保護及自動裝置的設(shè)計，變電所總平面布置的設(shè)計，都起著決定性作用。電氣主接線直接影響變電所乃至相關(guān)電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、靈活的運行，因此，必須科學(xué)合理地設(shè)計電氣主接線。對變電所電氣主接線的設(shè)計一般從可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面進行評價

10、。一、可靠性根據(jù)變電所的性質(zhì)和在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電所主接線可靠性有不同的要求。主接線屬于可修復(fù)系統(tǒng)，可靠性用可靠度表示，即主接線無故障工作時間所占的比例。主接線可靠性的具體要求：1、斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。2、斷路器或母線故障，以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時，盡量減少停運的出線回路數(shù)和停運時間，并保證對、類負荷的供電。3、盡量避免變電站全部停運的可能性。4、對裝有大型機組的發(fā)電廠及超高壓變電所，應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。二、靈活性主接線的靈活性主要體現(xiàn)在正常運行或故障情況下都能迅速改變接線方式，具體情況如下：1、應(yīng)能靈活地投入或切除機組、變壓器或線路，靈活地調(diào)配電源和負荷，

11、滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的要求。2、滿足輸電線路、變壓器、開關(guān)設(shè)備停電檢修或設(shè)備更換方便靈活的要求。3、主接線設(shè)計時應(yīng)留有余地，為擴建提供方便。三、經(jīng)濟性1、采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。2、年運行費要小。年運行費包括電能損耗費、折舊費及大修理費、日常小維護費。3、在選擇接線方式時，要考慮設(shè)備布置的占地面積大小，要力求減少占地。4、在可能的情況下，應(yīng)采用一次設(shè)計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。變電所電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性是一個綜合概念，不能單獨強調(diào)其中的某一種性能，也不能忽略其中某一種性能。但根據(jù)變電所的性質(zhì)和在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電

12、所主接線性能要求也有不同的側(cè)重。例如，系統(tǒng)中的超高壓、大容量樞紐變電所，因停電會對系統(tǒng)和用戶造成重大損失，故對其可靠性要求就特別高。2.2電氣主接線形式的選擇變電所的電氣主接線由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的重要組成部分。它與電源回路線、電壓等級和負荷的大小、級別以及所用變壓器的臺數(shù)、容量等有關(guān)。主接線的基本形式可分為有匯流母線和無匯流母線兩類。有匯流母線的主接線主要有單母線接線、雙母線接線、一臺半斷路器接線、4/3臺斷路器接線、變壓器母線組接線。而無匯流母線的主接線主要有單元接線、橋形接線、角形接線。這些主接線方式都有各自的優(yōu)缺點，

13、根據(jù)實際設(shè)計要求合理選擇主接線是一項重要任務(wù)。根據(jù)該設(shè)計數(shù)據(jù)和規(guī)劃，可以發(fā)現(xiàn)本所屬于地區(qū)變電所，該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。該所只擔任該地區(qū)的負荷并且考慮到220kv側(cè)沒有功率穿越，220kv電壓等級有四回出線，其中兩回與系統(tǒng)相連，故要考慮有母線連接，因此該所電氣主接線應(yīng)考慮為雙母線接線，裝設(shè)母聯(lián)斷路器。它具有供電可靠、運行方式靈活、擴建方便及可完成一些特殊的功能等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。對110kv側(cè)的接線方式，出線僅為兩回，按照規(guī)程要求，宜采用橋型接線。以兩回出線向煉鐵廠供電，考慮到主變不會經(jīng)常投切，和對線路操作和檢修的方便性，采用內(nèi)橋式接線。對10kv

14、側(cè)的接線方式，出線為12回，按照規(guī)程要求，采用單母線分段接線，采用手車式斷路器，故不設(shè)旁路母線。變電所電氣主接線圖見圖紙。第三章 主變壓器臺數(shù)、容量及型式的選擇3.1 概述變電所中，用于向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)。主變的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度等因素，并應(yīng)考慮510年的發(fā)展需要。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、

15、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。主變壓器的的選擇除臺數(shù)和容量外，還要選擇主變的型式，要從變壓器的相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、結(jié)構(gòu)型式、調(diào)壓方式、冷卻方式六個方面綜合考慮選擇出最佳的主變壓器型式。3.2 主變壓器臺數(shù)選擇由原始數(shù)據(jù)可知，本次所設(shè)計的變電所是市郊區(qū)220kv降壓變電所， 220kv是本所的電源電壓。接收功率通過主變傳輸至110kv及10kv母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個下級用戶的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺

16、主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護的復(fù)雜性，以及帶給維護和倒閘操作等更多復(fù)雜。同時該變電所在系統(tǒng)中的地位屬于地區(qū)變電所，是沒有必要裝設(shè)三臺及三臺以上的主變的。考慮到兩臺主變壓器同時發(fā)生故障的機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。3.3 主變壓器容量選擇變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷考慮，并適

17、當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展，并應(yīng)按照其中一臺主變停用時其余變壓器能滿足變電所最大負荷的6070（35110kv變電所為60，220500kv變電所為70），或全部重要負荷（當、類負荷超過上述比例時）選擇。變電所的最大負荷： （3-1） 主變?nèi)萘浚?（3-2）由于該所屬于220kv變電所，所以其中一臺主變停用時其余變壓器能滿足變電所最大負荷的70。3.4主變壓器型式的選擇 變電所主變壓器型式的選擇要從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、結(jié)構(gòu)型式、調(diào)壓方式、冷卻方式六個方面進行選擇確定。3.4.1主變壓器相數(shù)的選擇當不受運輸條件限制時，在330kv及以下的變電所中一般都選擇三相變壓器。因為一臺三相式較

18、同容量的三臺單相式投資少、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行維護較方便。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電站的實際情況來選擇。本次設(shè)計的變電所，位于市郊區(qū)，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計的變電所選用三相變壓器。3.4.2主變壓器繞組數(shù)的選擇在有三種電壓等級的變電所中，如變壓器各側(cè)繞組通過的容量均達到該變壓器容量的15%以上及以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但需要在該側(cè)裝設(shè)無功補償設(shè)備時，宜采用三繞組變壓器。當變壓器主要與110kv及以上的兩個中性點直接接地系統(tǒng)相連接時，可優(yōu)先選用自耦變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對

19、的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。普通三繞組變壓器，價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。3.4.3主變壓器繞組接線組別的確定變壓器的繞組連接方式必須使得其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運行（yn，yn0，d11）。3.4.4主

20、變壓器結(jié)構(gòu)型式的選擇根據(jù)設(shè)計資料判斷，本所屬于降壓變電所，因此要選擇降壓型變壓器。降壓型的繞組排列為：鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，高、低壓繞組間相距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。3.4.5主變壓器調(diào)壓方式的選擇變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。無勵磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍只有10（22.5），且分接頭必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變壓器分接頭較多，調(diào)壓范圍可達30，且分接頭可在帶負荷的情況下調(diào)節(jié)，但其結(jié)果復(fù)雜、價格貴，在下述情況下采用較為合理。1、出力變化較大，或發(fā)電機經(jīng)常在低功率因數(shù)運行的發(fā)電廠的主變壓器。2、具有可逆工作特點的聯(lián)絡(luò)

21、變壓器。3、電網(wǎng)電壓可能有較大變化的220kv及以上的降壓變壓器。4、電力潮流變化大和電壓偏移大的110kv變電所的主變壓器。根據(jù)上述說明本次設(shè)計主變壓器宜選擇有載調(diào)壓方式。3.4.6主變壓器冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量不同而異，冷卻方式有以下幾種類型：自然風(fēng)冷、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷。自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強迫空氣冷卻：簡稱風(fēng)冷式，在冷卻器間加裝數(shù)臺電風(fēng)扇，使油迅速冷卻，額定容量在8000kva及以上。強迫油循環(huán)水冷卻：散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要

22、求高，維護工作量較大。由于銅管質(zhì)量不過關(guān)，國內(nèi)已很少應(yīng)用。強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻：利用外置冷卻風(fēng)機的冷風(fēng)和主變熱油流的加強對流，提高主變油散熱速度，散熱效率高，無需增加太多的附件，因此，推薦強迫油循環(huán)強迫風(fēng)冷卻。注：經(jīng)過計算，一臺主變應(yīng)帶的負荷為43316.69kva,故選用兩臺63000kva的變壓器。因為變壓器的額定容量大于一臺主變應(yīng)帶的負荷，所以不需要進行過負載能力校驗。選用sfpsl-63000/220三繞組變壓器，其技術(shù)參數(shù)見下表：表3.1 變電所主變技術(shù)參數(shù)型號sfpsl-63000/220繞組接線組別yn，yn0，d11空載電流（%）1.25空載損耗(kw)94短路損耗(kw)高中高

23、低中低337.1460.04252.06額定電壓(kv)高壓中壓低壓22012111容量比（%）11011050短路電壓百分數(shù)（）高中高低中低15.1525.88.77第四章 短路電流計算4.1 概述電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種形式的短路，因為它們會對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行造成破壞。短路是電力系統(tǒng)中嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系

24、統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，卻其情況較嚴重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。為了限制短路時所造成的危害和故障的范圍的擴大，需要進行短路電流計算，以便校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性、選擇和整定繼電保護裝置、確定限流措施及主接線方案。4.2短路電流計算的目的和一般規(guī)定、假定條件及和計算步驟4.2.1電力系統(tǒng)中短路電流計算的主要目的和一般規(guī)定一、短路電流計算的主要目的：1、選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備；2、電網(wǎng)

25、接線和發(fā)電廠、變電所電氣主接線的比較、選擇；3、選擇繼電保護裝置和整定計算；4、驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；5、為確定送電線路對附近通信線路電磁危險的影響提供計算資料。二、短路電流計算的一般規(guī)定：1、驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2、在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3、選擇導(dǎo)體和電器時，對

26、不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4、導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。4.2.2短路電流實用計算中的假設(shè)條件和原則 1、正常工作三相系統(tǒng)對稱運行；2、所有電源的電動勢相位角相同；3、系統(tǒng)中的同步電機和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體的肌膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子繞組三相結(jié)構(gòu)完全相同，空間角為120度；4、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和；5、電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50負荷接在高壓母線上；6、同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；7、短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間；

27、8、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；9、除技術(shù)短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻均略去不計；10、元件的參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；11、輸電線路的電容略去不計；12、用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線；4.23短路電流計算步驟現(xiàn)在，電力設(shè)計部門對復(fù)雜電力系統(tǒng)及發(fā)電廠，變電所短路電流的計算幾乎都在計算機上進行。但作為單元的發(fā)電廠、變電所，對設(shè)計驗算、設(shè)備改造等需進行短路電流計算時，有時進行手算會更方便，概念更清楚。介紹短路電流計算的基本數(shù)據(jù)準備、短路電流計算阻抗圖繪制和計算步驟如下:1、 計算各元件電抗標幺值，并折算到同一基準容量下；2、 繪制相

28、應(yīng)的電力系統(tǒng)等值電路；3、 確定與短路電流有關(guān)的運行方式，選擇短路點；4、 對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，本供電系統(tǒng)不可看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值；根據(jù)需要取不同的短路點進行短路電流計算；5、 計算短路容量，短路電流沖擊值；6、 列出短路電流計算結(jié)果表； 實際短路電流計算情況要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計情況進行。注：高壓斷路器的全分閘時間計為0.1s。在這里短路的持續(xù)時間以最長的過電流保護的動作時間來計算的，顯然，如果用主保護的動作時間或主保護存在動作死區(qū)時用后備保護的動作時間一定能滿足要求。各電壓等級下短路電流持續(xù)時間最大時間見表4.1。

29、表4.1 短路電流的持續(xù)時間的最大值（s）220 kv側(cè)110 kv側(cè)10 kv側(cè)3.63.12.1注：經(jīng)過計算得出各種情況下短路電流結(jié)果匯總見下表：表4.2 短路電流計算結(jié)果表短 路地 點系 統(tǒng)電 廠有名值短路電流沖擊值計 算電 抗有名值計算電抗有名值220 kv側(cè)兩條線路同時運行0.017414.4150.2602.85417.26940.036一條線路運 行0.2878.7460.2602.85411.32728.883110 kv側(cè)兩臺主變同時運行0.2152.3353.2000.7393.0747.839一臺主變退出運行0.4131.2156.1360.3851.6004.08010

30、 kv側(cè)兩臺主變同時運行0.41413.2796.1226.12217.49444.610一臺主變退出運行0.5569.8928.0803.20913.10133.408第五章 電氣設(shè)備選擇5.1 概述電氣設(shè)備的選擇是變電站設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。電氣設(shè)備要能可靠

31、的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路情況來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。5.1.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 1、應(yīng)力求技術(shù)先進，安全適用，經(jīng)濟合理； 2、應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展（510年）； 3、應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核； 4、應(yīng)與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致； 5、選擇的導(dǎo)體品種不宜太多； 6、選用新品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格；5.1.2電氣設(shè)備技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。一、長期工作條件 1、電壓：電氣設(shè)備

32、的允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓； 電纜和一般電器，較高10%15%，即=（1.11.15）； 對于電網(wǎng)，電網(wǎng)的最高運行電壓通常不超過電網(wǎng)額定電壓的10%； 2、電流：選用導(dǎo)體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流（應(yīng)考慮各種可能的運行方式）；3、機械允許荷載：在正常運行和短路時，電器引信的最大作用力不應(yīng)大于電器端子的荷載；二、短路穩(wěn)定條件1、校驗的一般原則：（1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路和中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應(yīng)按嚴重情況考

33、慮。（2）用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。除用有限流作用的熔斷器保護的除外，裸導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定仍應(yīng)校驗。2、短路的熱穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定就是要求所選的電氣設(shè)備能承受短路電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，在電流通過時，電氣設(shè)備各部分的溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。（1）導(dǎo)體和電纜滿足熱穩(wěn)定的條件為： （5-1）（2）電器滿足熱穩(wěn)定的條件為： （5-2） 3、短路動穩(wěn)定條件見式： （5-3）式中： 短路沖擊電流峰值，ka； 短路全電流有效值，ka； 電器允許的極限通過電流峰值，ka； 電器允許的極限通過電流有效值，ka； 5.1.3電氣設(shè)備環(huán)境條件我國規(guī)定電氣設(shè)備的一般額定環(huán)境條件為：額定環(huán)境溫度（又稱計算

34、溫度或基準溫度），裸導(dǎo)體和電纜的為25，斷路器、隔離開關(guān)、穿墻套管、電流互感器、電抗器等電器的為40；無日照；海拔高度不超過1000m。當實際環(huán)境條件不同于額定環(huán)境條件時，電氣設(shè)備的長期允許電流應(yīng)作修正。經(jīng)綜合修正后的長期允許電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即 （5-4）式中：k綜合修正系數(shù)，為有關(guān)修正系數(shù)的乘積； 電氣設(shè)備所在回來的最大持續(xù)工作電流，a； 當僅計及環(huán)境溫度修正時，k值的計算如下。對于裸導(dǎo)體和電纜： （5-5） 對于電器： 4060，k=1-(-40)0.018 040,k=1+(40-)0.005 0時，k=1.2式中： 實際環(huán)境溫度，。裸導(dǎo)體或電

35、纜芯正常允許溫度，。裸導(dǎo)體的一般為70；電纜芯的與電纜結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在5090間。5.2 斷路器的選擇和校驗高壓斷路器是電力系統(tǒng)最重要的控制和保護設(shè)備。它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負荷電流，在某所電氣主接線中，還擔任改變主接線的運行方式的任務(wù)，故障時，斷路器通常繼電保護的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高壓斷路器按滅弧介質(zhì)及滅弧原理可分為六氟化硫（sf6）斷路器、真空斷路器、油斷路器（又分多油、少油斷路器）、空氣斷路器。由于真空斷路器、sf6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故352

36、20kv一般采用斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10kv電壓等級，10kv采用真空斷路器。一、種類和型式的選擇高壓斷路器種類及型式的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件、使用技術(shù)條件及各種斷路器的不同特點進行選擇。二、按額定電壓選擇額定電壓應(yīng)滿足要求： （5-6）三、按額定電流選擇額定電流應(yīng)滿足要求： （5-7）式中： k溫度修正系數(shù)。四、額定開斷電流選擇為了保證斷路器可靠地開斷短路電流，一般情況下，原則上額定開斷電流不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路全電流有效值，即 （5-8）五、額定關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，不會引起觸頭熔接和遭到電動力的損壞，應(yīng)滿足： （5-9）六、熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定應(yīng)滿足要求

37、： （5-10）七、動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定應(yīng)滿足要求： （5-11） 注：通過計算選擇各電壓等級配置的斷路器型號見下表5.1。表5.1 各電壓等級配置的斷路器型號電壓等級220kv110kv10kv配置斷路器型號戶外lw6220型sw4110型zn510型5.3 隔離開關(guān)的選擇和校驗隔離開關(guān)作用是：在檢修電氣設(shè)備時用來隔離電壓，使檢修的設(shè)備與帶電部分之間有明顯可見的斷口，在改變設(shè)備運行狀態(tài)時用來配合斷路器協(xié)同完成倒閘操作，用來關(guān)、合小電流等。隔離開關(guān)的選擇方法與斷路器相同，但隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不承擔接通和斷開負荷電流和短路電流的任務(wù)，因此，不需要校驗額定開斷電流和關(guān)合電流。一、種類和型式的選擇

38、高壓斷路器種類及型式的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件、使用技術(shù)條件及各種斷路器的不同特點進行選擇。二、按額定電壓選擇 額定電壓應(yīng)滿足要求： （5-12）三、按額定電流選擇額定電流應(yīng)滿足要求： （5-13）式中： k溫度修正系數(shù)。四、熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定應(yīng)滿足要求： （5-14）五、動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定應(yīng)滿足要求： （5-15）注：通過計算選擇各電壓等級配置的隔離開關(guān)型號見下表5.2。表5.2 各電壓等級配置隔離開關(guān)型號電壓等級220kv110kv10kv配置隔離開關(guān)型號gw7220（d）型gw13110型gn2410d/1000型5.4 互感器的選擇和校驗互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件?；ジ衅鲗儆谔胤N

39、變壓器，其作用如下：1、將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏?，使測量儀表和保護裝置標準化和小型化。 2、使二次回路可采用低電壓、小電流控制電纜，實現(xiàn)遠方測量和控制。3、使二次回路不受一次回路的限制，接線靈活，維護、調(diào)試方便。4、使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身安全。注意：為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時的安全，互感器二次繞組必須接地。 5.4.1電流互感器的選擇和校驗一、形式選擇 電流互感器的形式應(yīng)根據(jù)安裝地點和安裝方式來選擇。610kv屋內(nèi)式電流互感器，采用穿墻式和澆注式；35kv及以上屋外用電流互感器，采用支柱式和穿墻式。二、額定電

40、壓選擇 電流互感器的額定電壓不小于安裝處的電網(wǎng)的額定電壓，即： （5-16）式中： 電流互感器的額定電壓；電流互感器安裝點的電網(wǎng)的額定電壓；三、按一次額定電流選擇電流互感器的一次額定電流應(yīng)不小于流過它的最大長期工作電流，即 （5-17）式中： 電流互感器一次額定電流，a； 通過電流互感器一次繞組的最大長期工作電流，a；四、準確度等級準確級是根據(jù)所供儀表和繼電器的用途考慮?；ジ衅鞯臏蚀_級不得低于所供儀表的準確級；當所供儀表要求不同準確級時，應(yīng)按其中要求準確級最高的儀表來確定電流互感器的準確級。1、用于測量精度要求較高的大容量發(fā)電機、變壓器、系統(tǒng)干線和500kv級的電流互感器，宜用0.2級；2、供

41、重要回路（如發(fā)電機、調(diào)相機、變壓器、廠用饋線、出線等）中的電能表和所有計費用的電能表的電流互感器，不應(yīng)低于0.5級；3、供運行監(jiān)視的電流表、功率表、電能表的電流互感器，用0.51級；4、供估計被測數(shù)值的儀表的電流互感器，可用3級；5、供繼電保護用的電流互感器，應(yīng)用d級或b級（或新型號p級、tpy級）。至此，可初選出電流互感器的型號，查得其在相應(yīng)準確級下的二次負荷額定阻抗、熱穩(wěn)定倍數(shù)和動穩(wěn)定倍數(shù)。五、按二次負荷選擇作出電流互感器回路的接線圖，列表統(tǒng)計其二次側(cè)每相儀表和繼電器負荷，確定最大相總負荷。應(yīng)滿足 （5-18）而,即應(yīng)滿足 （5-19）由于儀表和繼電器的電流線圈及連接導(dǎo)線的電抗很小，可以忽

42、略，只需計及電阻，即 （5-20）式中：二次側(cè)負荷最大相的儀表和繼電器電流線圈的電阻，可由其功率 求得，即 ，；儀表和繼電器至互感器連接導(dǎo)線的電阻，；接觸電阻，由于不能準確測量，一般取0.1。將式（5-7）代入式（5-8）得 (5-21) (5-22) (5-23)式中：連接導(dǎo)線的電阻率,銅為，鋁為，；連接導(dǎo)線的計算長度，與儀表到互感器的實際距離（路徑長度）及互感器的接線方式有關(guān)，單相接線方式，星形接線方式不完全星形接線方式，；在滿足式（5-1）的條件下，二次連接導(dǎo)線的允許截面積，。選擇稍大于計算結(jié)果的標準截面。為滿足機械強度要求，當求出的銅導(dǎo)線截面小于時，應(yīng)選；鋁導(dǎo)線截面小于時，應(yīng)選。六、熱

43、穩(wěn)定校驗電流互感器的熱穩(wěn)定能力通常以1s熱穩(wěn)定倍數(shù)表示，因此，校驗熱穩(wěn)定應(yīng)滿足 （5-24）式中： 電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)，； t電流互感器的熱穩(wěn)定時間，t=1s；七、動穩(wěn)定校驗1、電流互感器的內(nèi)部動穩(wěn)定能力，常以允許通過的動穩(wěn)定電流或?qū)σ淮晤~定電流的倍數(shù)表示，故按下式校驗： （5-25）短路電流不僅在電流互感器內(nèi)部產(chǎn)生作用力，而且由于其鄰相之間短路電流的相互作用使絕緣帽上受到外力的作用。因此需要外部動穩(wěn)定校驗。 2、瓷絕緣型電流互感器的外部動穩(wěn)定有兩種校驗方法（1）當產(chǎn)品目錄給出其瓷帽端部的允許力時，其校驗方法如下: （5-26） （2）有的產(chǎn)品目錄未標明允許力，而只給出。一般是在相距a=0

44、.4m，計算跨距=0.5m的條件下取得。故其校驗為： （5-27）5.4.2電壓互感器的選擇一、形式選擇電壓互感器的形式應(yīng)根據(jù)用途和使用條件來選擇。澆注式電壓互感器適用于335kv屋內(nèi)配電裝置；油侵式電壓互感器適用于10kv以上的屋外配電裝置，其中普通式油侵互感器適用于35kv配電裝置，110kv以上的配電裝置，用電容式或串級電磁式電壓互感器。二、額定電壓選擇要求電壓互感器的一次額定電壓與所接入的電網(wǎng)電壓相適應(yīng)，即： 式中： 1.1、0.9允許的一次電壓的波動范圍。三、準確級選擇電壓互感器準確級的選擇原則，參照電流互感器的準確級選擇。用于繼電保護的電壓互感器不應(yīng)低于3級。四、按二次負荷選擇1、

45、作出測量儀表（或繼電器）與電壓互感器 的三相接線圖，并盡可能將負荷均勻分配在各相上。2、列表統(tǒng)計其二次側(cè)“各相間（或相）負荷分配”，據(jù)各儀表（或繼電器）的技術(shù)數(shù)據(jù)（、）及接線情況，算出其在各相間（或相）的有功功率和無功功率，并求出各相間（或相）的總有功功率和總無功功率。3、求出各相間（或相）的總視在功率和功率因數(shù)角 (5-28) (5-29)4、將三相接線圖與表5.3對照（、相當于求表中的、或、等），然后用相應(yīng)公式計算出互感器每相繞組的有功、無功及視在功率。5、將最大相的視在功率與互感器一相的額定容量比較，若滿足,則所選擇的互感器滿足要求。當發(fā)電廠、變電所的同一電壓等級有多條母線時，應(yīng)考慮到各

46、段電壓互感器互為備用，即，當某臺互感器因故退出時，運行中的互感器應(yīng)能承擔（通過二次側(cè)并列）全部二次負荷。表5.3 電壓互感器二次繞組負荷計算公式接線接線uuvvvww5.4.3 互感器的配置一、電流互感器的配置1、凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器；在變壓器的中性點和橋形接線的跨條上，也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、繼電保護和自動裝置的要求。2、測量儀表、繼電保護和自動裝置一般均由單獨的電流互感器供電或接于不同的二次繞組，因為其準確度要求不同，同時為了防止儀表開路時引起保護的不正確動作。3、110kv及以上大接地短路電流系統(tǒng)的各個回路，一般應(yīng)按三相配置；35kv及以下小接地短路電流

47、系統(tǒng)的各個回路，據(jù)具體要求按兩相或三相配置。4、保護用電流互感器的配置應(yīng)盡量消除保護裝置的不保護區(qū)。例如，若有兩組電流互感器或同一組互感器有幾個二次繞組，應(yīng)使它們之間的部分處于交叉保護范圍之中。5、為了防止支持式電流互感器的套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在線路斷路器的出線側(cè)或變壓器斷路器的變壓器側(cè)。二、電壓互感器的配置1、母線。一般各段工作母線及備用母線上各裝一組電壓互感器，必要時旁路母線也裝一組電壓互感器；橋形接線中橋的兩端應(yīng)各設(shè)一組電壓互感器。用于供電給母線、主變壓器和出線的測量儀表、保護、同步設(shè)備、絕緣監(jiān)察裝置（635kv系統(tǒng)）等。6220kv母線在三相上裝設(shè)。其中，620kv

48、母線上的電壓互感器，一般為電磁型三相五柱式；35220kv母線上的電壓互感器，一般由三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成，35kv為電磁式，110220kv為電容式或電磁式（為避免鐵磁諧振，以電容式為主）。2、主變壓器回路。主變壓器回路中，一般低壓側(cè)裝一組電壓互感器，供發(fā)電廠與系統(tǒng)在低壓側(cè)同步用，并供電給主變壓器的測量儀表和保護。3、線路。當對端有電源時，在出現(xiàn)側(cè)上裝設(shè)一組電壓互感器，供監(jiān)視線路有無電壓、進行同步和設(shè)置重合閘用。35220kv線路在一相上裝設(shè)。注：根據(jù)設(shè)計需要各電壓等級配置互感器情況見表5.4表5.4 互感器的選擇情況設(shè)備名稱安裝地點型 號額定變比（電流比）電壓互感器220kv母線三相tyd-220/-0.0075，0.5級單相tyd-220/-0.0075，0.5級110kv橋斷路器tyd110/-0.015，0.2級10kv母線jsjw-10,0.5級電流互感器220kv線路lcw-220,0.5/d級4300/5110kv線路lcwb4-110，0.5/b1級2300/5110kv橋斷路器lcwb4-110，0.5/