110kv變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 鄭州大學(xué)本科自考助學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 110kV降壓變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)院 校 專 業(yè) 學(xué)生姓名 準(zhǔn)考證號(hào) 指導(dǎo)教師（本科） 指導(dǎo)教師（專科） 2012年 月 日110kV變電站電氣設(shè)計(jì)摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對(duì)供電設(shè)計(jì)也有了更高、更完善的要求。設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響基建投資，也會(huì)反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取

2、得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場(chǎng)所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的發(fā)展趨勢(shì)。110kV變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定用戶無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計(jì)算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計(jì)包括了：（1）總體方案的確定;（

3、2）負(fù)荷分析;（3）短路電流的計(jì)算;（4）高壓電氣設(shè)備的選型和校驗(yàn)；（5）繼電保護(hù)配置;（6）防雷與接地保護(hù)等內(nèi)容；（7）變電站造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用。關(guān)鍵詞：變電站；負(fù)荷；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)29目 錄摘 要II第1章 變電站負(fù)荷原始資料11.1 原始數(shù)據(jù)11.2 10kV負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料3第2章 主接線的設(shè)計(jì)42.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則42.2 對(duì)電氣主接線的基本要求42.3 主接線選擇42.3.1 110kV側(cè)接線的選擇42.3.2 10kV側(cè)接線選擇72.3主變壓器的選擇8第3章 短路電流的計(jì)算103.1短路計(jì)算的基本知識(shí)和目的103.1.1 短路計(jì)算的基本知識(shí)103.1.2計(jì)算短路電流的目的103

4、.2短路電流計(jì)算113.2.1系統(tǒng)接線圖與系統(tǒng)阻抗圖113.2.2短路電流計(jì)算12第4章 設(shè)備的選擇與校驗(yàn)164.1設(shè)備選擇的原則和規(guī)定164.2 導(dǎo)體的選擇和檢驗(yàn)174.2.1匯流母線184.2.2分段回路194.2.3主變引下線214.2.4負(fù)荷出線224.2.5所用變回路234.3斷路器的選擇234.3.1 110kV側(cè)斷路器的選擇234.3.2 10kV側(cè)斷路器的選擇244.3 隔離開關(guān)的選擇254.3.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇264.3.2 10kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇27主要參考文獻(xiàn)資料29致 謝30 第1章 變電站負(fù)荷原始資料1.1 原始數(shù)據(jù) 1.1.1 建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模本所位于

5、市區(qū)。向市區(qū)工業(yè)、生活等用戶供電，屬新建變電所。電壓等級(jí)： 110/10kV線路回?cái)?shù)： 110kV：近期2回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回； 10kV：近期12回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回。1.1.2 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖 附注：1.圖中，系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運(yùn)行方式；2.最小運(yùn)行方式下：S1=1300MVA，XS1=0.65；S2=170MVA，XS2=0.75。1.1.3 負(fù)荷資料（10kV負(fù)荷的同時(shí)率kt取0.85）負(fù)荷資料表電壓等級(jí)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(MW)穿越功率(MW)負(fù)荷組成（%）自 然力 率Tmax(h)線長(zhǎng)(km)近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級(jí)二級(jí)110kV市系線101810市甲線101810備用110備用2

6、1210kV棉紡廠122.520%40%0.7555003.5棉紡廠222.520%40%0.7555003.5印染廠12330%40%0.7850004.5印染廠22330%40%0.7850004.5毛紡廠22.520%40%0.7550002.5針織廠11.520%40%0.7545001.5柴油機(jī)廠13425%40%0.840003柴油機(jī)廠23425%40%0.840003橡膠廠11.530%40%0.7245003市區(qū)11.5220%40%0.825002市區(qū)21.5220%40%0.825002食品廠1.21.515%30%0.840001.5備用11.50.78備用21.50.7

7、81.1.4 所址條件1地理位置示意圖如上所示2地形、地質(zhì)、水文、氣象條件 所址地區(qū)海拔200米，地勢(shì)平坦，非強(qiáng)地震地區(qū)。年最高氣溫+40C，年最低氣溫-20C，年平均溫度+15C，最熱月平均最高溫+32C。最大覆冰厚度 b=10mm。最大風(fēng)速25m/s,，屬于我國(guó)第六標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。線路從系統(tǒng)2（S2）110KV母線出發(fā)至變電所南墻止。全長(zhǎng)10km。在距離系統(tǒng)2北墻0.25、5、8、9.98km處轉(zhuǎn)角、四次進(jìn)入變電所。全線為黃土層地帶，地耐力2.4kg/cm，天然容重=2g/。內(nèi)摩擦角，土壤電阻率100cm，地下水位較低，水質(zhì)良好，無(wú)腐蝕性。土壤熱阻系數(shù)=120Ccm/wm。土溫20C。1.2

8、10kV負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料1.2.1 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算式中 Pimax各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； cosi各出線的自然功率因數(shù)； Kt同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越 小，一般在0.80.95之間； %線損率，取5%。 =0.8542.51.05% =37.9MVA1.2.2 、類負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 考慮同時(shí)率取0.85，線損率取5% =0.859.11.05% =8.1MVA =0.8515.31.05% =13.7MVA第2章 主接線的設(shè)計(jì)2.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則為：以下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、符合國(guó)情”的電力建設(shè)與發(fā)展的

9、方針，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實(shí)際的具體特點(diǎn)，準(zhǔn)確地掌握原始資料，保證設(shè)計(jì)方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。2.2 對(duì)電氣主接線的基本要求變電所主接線選擇的主要原則有以下幾點(diǎn)：（1）供電可靠性：如何保證可靠地（不斷地）向用戶供給符合質(zhì)量的電能是發(fā)電廠和變電站的首要任務(wù)，這是第一個(gè)基本要求。（2）靈活性：其含義是電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行方式（包括正常、事故和檢修運(yùn)行方式）并能方便地通過(guò)操作實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的變換而且在基本一回路檢修時(shí)，不影響其他回路繼續(xù)運(yùn)行，靈活性還應(yīng)包括將來(lái)擴(kuò)建的可能性。（3）操作方便、安全：主接線還應(yīng)簡(jiǎn)明清晰、運(yùn)行維護(hù)方便、使設(shè)備切換所需的操作步驟少，盡量避免用隔離開關(guān)操作電

10、源。（4）經(jīng)濟(jì)性：即在滿足可靠性、靈活性、操作方便安全這三個(gè)基本要求的前提下，應(yīng)力求投資節(jié)省、占地面積小、電能損失少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、電器數(shù)量少、選用輕型電器是節(jié)約投資的重要措施。根據(jù)以上的基本要求對(duì)主接線進(jìn)行選擇。2.3 主接線選擇2.3.1 110kV側(cè)接線的選擇方案(一) 單母線分段接線圖2-3-1-1 單母分段接線優(yōu)點(diǎn)：（1）母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。（）對(duì)雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對(duì)重要用戶的供電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路

11、供電的用戶停電方案（二）: 橋形接線圖2-3-1-2 內(nèi)橋接線110kV側(cè)以雙回路與系統(tǒng)相連，而變電站最常操作的是切換變壓器，而與系統(tǒng)聯(lián)接的線路不易發(fā)生故障或頻繁切換，因此可采用內(nèi)橋式線，這也有利于以后變電站的擴(kuò)建。優(yōu)點(diǎn)：高壓電器少，布置簡(jiǎn)單，造價(jià)低，經(jīng)適當(dāng)布置可較容易地過(guò)渡成單母線分段或雙母線分接線。缺點(diǎn)：可靠性不是太高，切換操作比較麻煩。方案（三）：雙母線接線圖2-3-1-3 雙母接線優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠，通過(guò)兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組的母線隔離開關(guān)時(shí)只停該回路。（2）擴(kuò)建方便，可向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建

12、，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷的平均分配，不會(huì)引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會(huì)如單母線分段那樣導(dǎo)致交叉跨越。（3）便于試驗(yàn)，當(dāng)個(gè)別回路需要時(shí)單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可將該架路分開，單獨(dú)接至一組母線上。缺點(diǎn)：（）增加一組母線和每回路需增加一組母線隔離開關(guān)，投資大。（2）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器容易誤操作，為了避免隔離開關(guān)誤操作需在隔離開關(guān)和斷路之間裝設(shè)連鎖裝置。對(duì)于110kV側(cè)來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗┙o較多的一類、二類負(fù)荷、因此其要求有較高的可靠性。對(duì)比以上三種方案,從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等多方面因素考慮，最佳設(shè)計(jì)方案為方案（一）母線分段接線。具有一定的可靠性和可擴(kuò)展性，而且比雙母線投

13、資小。110kV本期2回出線，每段母線各帶1回，其余2個(gè)間隔作為遠(yuǎn)期工程的備用出線間隔。2.3.2 10kV側(cè)接線選擇方案（一）：?jiǎn)文妇€接線圖2-3-2-1 單母接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建。缺點(diǎn)：可靠性、靈活性差、母線故障時(shí)，各出線必須全部停電。方案（二）：?jiǎn)文妇€分段接線優(yōu)點(diǎn)：（1）母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。（）對(duì)雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對(duì)重要用戶的供電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停

14、電。方案（三）：分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線分段圖2-3-2-2 分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：有較大的可靠性和靈活性，且檢修斷路器時(shí)合出線不中斷供電。缺點(diǎn)：投資增大、經(jīng)濟(jì)性能差。對(duì)比以上三種方案：?jiǎn)文妇€接線可靠性低，當(dāng)母線故障時(shí)，各出線須全部停電，不能滿足I、II 類負(fù)荷供電性的要求，故不采納；將 I、II 類負(fù)荷的雙回電源線不同的分段母線上，當(dāng)其中一段母線故障時(shí)，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性；雖然分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線分段也能滿足要求，但其投資大、經(jīng)濟(jì)性能差，故采用方案（二）單母線分段接線。10kV遠(yuǎn)期共12回出線，每段母線各帶7回。圖2-3-2

15、-3 主接線示意圖2.3主變壓器的選擇主變壓器是發(fā)電廠和變電站中最主要的設(shè)備之一,它在電氣設(shè)備的投資中所占的比例較大,同時(shí)與之相配的電氣裝置的投資也與之密切相關(guān)。因此，對(duì)變壓器的臺(tái)數(shù)，容量和型式的選擇是至關(guān)重要的，它對(duì)發(fā)電廠變電站的技術(shù)經(jīng)濟(jì)影響很大時(shí)，它也是主接線方案確定的基礎(chǔ)。一、主變臺(tái)數(shù)的確定本期工程負(fù)荷總量較大，為提高供電可靠性，設(shè)主變兩臺(tái)，互為備用。二、主變壓器容量的選擇容量選擇的要求：站用變電站的容量應(yīng)滿足正常的負(fù)荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時(shí)負(fù)荷之用。主變壓器容量的確定(1)主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇,并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展.對(duì)于

16、城郊變電所,主變壓器容量應(yīng)于城市規(guī)劃相結(jié)合.(2)同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多,應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā),推行系列化,標(biāo)準(zhǔn)化.2.3.1 選擇條件（按遠(yuǎn)景負(fù)荷選擇）所選擇的n臺(tái)主變壓器的容量nSN ，應(yīng)該大于等于變電所的最大綜合計(jì)算負(fù)荷Smax ，即 nSNSmax 2SN37.9MVA SN19.0MVA2.3.2 校驗(yàn)條件（按遠(yuǎn)景負(fù)荷校驗(yàn)）裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部I類負(fù)荷SI和大部分II類負(fù)荷SII（ 220kV及以上電壓等級(jí)的變電所，

17、在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負(fù)荷SI和II類負(fù)荷SII）即 (n-1)SN(0.60.7)Smax SN0.637.9=22.7MVA和(n-1)SN SI+ SII SN8.1+13.7=21.8MVA 為提高供電可靠性，本期設(shè)兩臺(tái)主變，當(dāng)一臺(tái)主變故障或者檢修停運(yùn)時(shí)，另外一臺(tái)主變還能承擔(dān)60%負(fù)荷，或者全部的I、II類負(fù)荷。單臺(tái)主變變壓器的容量選擇為25000kVA。 根據(jù)容量以及查閱相關(guān)的規(guī)程選擇SSZ9-25000/110型號(hào)的變壓器， 變壓器的選擇如表2-4：表2-5 主變壓器參數(shù)型號(hào)及容量(kVA)連接組別容量比空載電流(%)投資(萬(wàn)元)SSZ9-25000/110

18、Yn/100/1000.6250x2電壓組合及分接范圍（kV）損耗（kW）阻抗電壓（%）高壓低壓空載負(fù)載高-低1108x1.25%10.524.2110.710.5第3章 短路電流的計(jì)算3.1短路計(jì)算的基本知識(shí)和目的3.1.1 短路計(jì)算的基本知識(shí)所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。供電系統(tǒng)應(yīng)該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞，多數(shù)是由短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運(yùn)行時(shí)的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安培。變電所設(shè)計(jì)中不能不全面地考慮短路故障的各種影響。變電所中的各種電氣設(shè)備必

19、須能承受短路電流的作用，不致因過(guò)熱或電動(dòng)力的影響造成設(shè)備損壞。例如：斷路器必須能斷開可能通過(guò)的最大短路電流；電流互感器應(yīng)有足夠的過(guò)電流倍數(shù)；母線要校驗(yàn)短路時(shí)承受的最大應(yīng)力；接地裝置的選擇也與短路電流大小有關(guān)等。短路電流的大小也是比較主接線方案，分析運(yùn)行方式時(shí)必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時(shí)還會(huì)出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點(diǎn)處尤為嚴(yán)重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護(hù)設(shè)備安全，繼電保護(hù)裝置整定必須在主回路通過(guò)短路電流時(shí)準(zhǔn)確動(dòng)作。由于上述原因，短路電流計(jì)算成為變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。選擇電氣設(shè)備時(shí)，通常用三相短路電流；校驗(yàn)繼電保護(hù)動(dòng)作靈敏度時(shí)用兩相短路、單相短路電流或或單相接地電流

20、。工程設(shè)計(jì)中主要計(jì)算三相短路電流。3.1.2計(jì)算短路電流的目的短路故障對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大，所造成的后果也十分嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后腰盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無(wú)論從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)檢修等各方面來(lái)說(shuō)，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計(jì)算短路電流的方法。短路電流計(jì)算具體目的是；選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備，如開關(guān)電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗(yàn)是以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)的。（1） 繼

21、電保護(hù)的配置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護(hù)以及繼電保護(hù)裝置的參數(shù)整定，都必須對(duì)電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析，而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，還要計(jì)算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種運(yùn)行方式的短路計(jì)算。（2） 電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電所的主接線設(shè)計(jì)中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當(dāng)改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經(jīng)濟(jì)的方案，因此，在比較和評(píng)價(jià)方案時(shí)，短路電流計(jì)算是必不可少的內(nèi)容。（3） 通信干擾。在設(shè)計(jì)110kV及以上電壓等級(jí)的架空輸電線時(shí)，要計(jì)算短路電流，以確定

22、電力線對(duì)臨近架設(shè)的通信線是否存在危險(xiǎn)及干擾影響。（4） 確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距。在500kV配電裝置中，普遍采用分裂導(dǎo)線做軟導(dǎo)線。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，分裂導(dǎo)線在巨大的短路電流作用下，同相次導(dǎo)線間的電磁力很大，使導(dǎo)線產(chǎn)生很大的張力和偏移，在嚴(yán)重情況下，該張力值可達(dá)故障前初始張力的幾倍甚至幾十倍，對(duì)導(dǎo)線、絕緣子、架構(gòu)等的受力影響很大。因此，為了合理的限制架構(gòu)受力，工程上要按最大可能出現(xiàn)的短路電流確定分裂導(dǎo)線間隔的安裝距離。（5） 短路電流計(jì)算還有很多其他目的，如確定中性點(diǎn)的接地方式，驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺，輸電線路分裂導(dǎo)線間隔棒所承受的向心壓力等。3.2短路電流計(jì)算

23、3.2.1系統(tǒng)接線圖與系統(tǒng)阻抗圖與待設(shè)計(jì)變電所連接的對(duì)側(cè)電源的110kV母線視為無(wú)窮大電源系統(tǒng)。按本期2條110kV線路并列、兩臺(tái)主變中低壓并列運(yùn)行的最大運(yùn)行方式，進(jìn)行短路電流計(jì)算,系統(tǒng)等值電路圖如下圖所示：圖3-2-1 系統(tǒng)阻抗圖3.2.2短路電流計(jì)算 3.2.2.1 各參數(shù)標(biāo)幺值 系統(tǒng)1：系統(tǒng)阻抗，從基準(zhǔn)容量為1700MVA換到100MVA =0.61/（100/1700）=0.036系統(tǒng)2：系統(tǒng)阻抗，從基準(zhǔn)容量為250MVA換到100MVA =0.73/（100/250）=0.292線路： 變壓器： 3.2.2.2 110kV側(cè)三相短路當(dāng)在D1處發(fā)生三相短路時(shí)，電源點(diǎn)和短路點(diǎn)之間的阻抗如

24、圖3.2.2.2。圖3.2.2.2.1 110kV側(cè)三相短路阻抗圖阻抗XL1*與XL2*、XL3*與XL4*為串聯(lián)相加關(guān)系，化簡(jiǎn)得圖3.2.2.3。圖3.2.2.2.2 串聯(lián)化簡(jiǎn)后阻抗圖 阻抗XL12*、XL34*、XL5*之間可以通過(guò)Y變換，得圖3.2.2.2.3圖3.2.2.2.3 Y變換后阻抗圖電源至短路點(diǎn)的總電抗的標(biāo)么值為： 短路電流周期分量的有名值沖擊電流短路全電流最大有效值短路容量算法3.2.2.3 10kV側(cè)三相短路當(dāng)在D2處發(fā)生三相短路時(shí)，如圖3.2.2.3。 圖3.2.2.3 10kV側(cè)三相短路阻抗圖電源至短路點(diǎn)的總電抗的標(biāo)么值為： 短路電流周期分量的有名值沖擊電流短路全電流

25、最大有效值短路容量算法表3-2-2 短路電流計(jì)算結(jié)果表電壓等級(jí)短路點(diǎn)短路電流周期分量有名值（kA）沖擊電流（kA）全電流（kA）短路容量S（MVA）110kVD15.1011.487.07101610kVD217.8640.1926.97325第4章 設(shè)備的選擇與校驗(yàn)4.1設(shè)備選擇的原則和規(guī)定 導(dǎo)體和設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)，應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 一、一般原則 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。2）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。3）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種。4）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。5）擴(kuò)

26、建工程應(yīng)盡量使新老電器型號(hào)一致。6）選用的新產(chǎn)品，均應(yīng)有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。二、有關(guān)規(guī)定1、技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓過(guò)電流的情況下保持正常運(yùn)行。1）長(zhǎng)期工作條件 a電壓：選用的電器允許的最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓，即UmaxUg，當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15UN。額定電壓與設(shè)備最高電壓受電設(shè)備或系統(tǒng)額定電壓供電設(shè)備額定電壓設(shè)備最高電壓1010.511.5110121126 b電流：選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即IeIg。由于高壓電器沒有明顯的過(guò)載能力，所以在選擇其

27、額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種方式下回路持續(xù)工作電流。c機(jī)械負(fù)荷：所選電器端子的允許負(fù)荷，應(yīng)大于電器引下線在正常運(yùn)行和短路時(shí)的最大作用力。2）短路穩(wěn)定條件 校驗(yàn)的一般原則 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的短路電流，一般取三相短路時(shí)的短路電流。 短路的熱穩(wěn)定條件：It2tQdt Qdt在計(jì)算時(shí)間tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（kA2.S） Itt秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（kA） T設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（S） 短路的動(dòng)穩(wěn)定條件 ichidf IchIdf ich短路沖擊電流峰值（kA） idf短路全電流有效值 Ich電器允許的極限通過(guò)電流峰值（kA） Idf

28、電器允許的極限通過(guò)電流有效值（kA） 絕緣水平 在工作電壓和過(guò)電壓下，電氣的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過(guò)絕緣配合計(jì)算選用適當(dāng)?shù)碾妷罕Ｗo(hù)設(shè)備。 2、環(huán)境條件 選擇導(dǎo)體和電阻時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 原始資料提供環(huán)境條件如下： 年最高溫度+40，最低氣溫-20，當(dāng)?shù)乩妆┤諗?shù)40日/年。4.2 導(dǎo)體的選擇和檢驗(yàn) 載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料比較經(jīng)濟(jì)，110kV及以上高壓配電裝置一般采用軟導(dǎo)線，當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選用較大截面的導(dǎo)線。矩形導(dǎo)線一般只用于35kV及以下

29、，電流在5000A及以下時(shí)；槽形導(dǎo)體一般用于50008000A的配電裝置中；管形導(dǎo)體用于8000A以上的大電流母線。1、按回路最大持續(xù)工作電流選擇： IxuIg.max 其中Ig.max導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流（A） Ixu相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運(yùn)行溫度、環(huán)境條件下長(zhǎng)期允許工作電流（A） 若導(dǎo)體所處環(huán)境條件與規(guī)定載流量計(jì)算條件不同時(shí)，載流量應(yīng)乘以相應(yīng)的修正系數(shù)。 2、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 SjIg.max/j 其中Sj按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算得到體截面（mm2） j經(jīng)濟(jì)電流密度（A/ mm2） 以下分別對(duì)各電壓等級(jí)的導(dǎo)線進(jìn)行計(jì)算選擇。4.2.1匯流母線110kV主母線：1）選型 =542A由于t=5000，查L(zhǎng)

30、GJ鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第377頁(yè))，得j=1.1（A/mm2）所以Sj= Ig.max/J=542/1.1=492(mm2)查表得LGJ-300/30型導(dǎo)線(長(zhǎng)期允許最大載流量707A)，滿足要求2） 校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 87； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮SF6斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間110kV 取4s =4.09S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =5.10kA Smin = =118.6mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。10kV母線：

31、1）選型 =1443.4A由于t=5000，查鋁排的經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第336頁(yè))，得j=0.78（A/mm2）所以Sj= Igmax/J=1443.4/0.78=1850.5(mm2)查表得選擇兩條鋁排豎放，2LYM-12510型導(dǎo)線(長(zhǎng)期允許最大載流量3230A)，滿足要求2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 87； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮真空斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間10kV 取2s =2.09S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =17.86kA Smin = =

32、296.8mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。4.2.2分段回路110kV分段：1）選型 =416.7A由于t=5000，查L(zhǎng)GJ鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第377頁(yè))，得j=1.1（A/mm2）所以Sj= Ig.max/J=416.7/1.1=378.8(mm2)查表得LGJ-300/30型導(dǎo)線(長(zhǎng)期允許最大載流量707A)，滿足要求2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 87； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮SF6斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間110kV 取4s =4.09

33、S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =5.10kA Smin = =118.6mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。10kV分段：1）選型 =1154.7A由于t=5000，查鋁排的經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第336頁(yè))，得j=0.78（A/mm2）所以Sj= Igmax/J=1154.7/0.78=1480.4(mm2)查表得選擇兩條鋁排豎放，2LYM-12510型導(dǎo)線(長(zhǎng)期允許最大載流量3230A)，滿足要求2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 87； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮真空斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)

34、作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間10kV 取2s =2.09S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =17.86kA Smin = =296.8mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。4.2.3主變引下線主變110kV引下線：1）選型 =131.8A由于t=5000，查L(zhǎng)GJ鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第377頁(yè))，得j=1.1（A/mm2）所以Sj= Ig.max/J=113.8/1.1=103.5(mm2)查表得LGJ-185/30型導(dǎo)線(長(zhǎng)期允許最大載流量518A)，滿足要求2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 8

35、7； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮SF6斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間110kV 取4s =4.09S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =5.10kA Smin = =118.6mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。主變10kV引下線：1）選型 =1443.4A由于t=5000，查鋁排的經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第336頁(yè))，得j=0.78（A/mm2）所以Sj= Igmax/J=1443.4/0.78=1850.5(mm2)查表得選擇兩條鋁排豎放，2LYM-12510型導(dǎo)線(長(zhǎng)期允許最大載流量3230A)，滿足要求2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)

36、定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 87； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮真空斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間10kV 取2s =2.09S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =17.86kA Smin = =296.8mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。4.2.4負(fù)荷出線10kV供電負(fù)荷出線（按最大負(fù)荷4MW）：1）選型 =462.9A由于t=5000，查銅芯交聯(lián)聚乙烯鎧裝電纜經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第336頁(yè))，得j=1.75（A/mm2）所以Sj= Igmax/J=462.9/1.75=26

37、4.5(mm2)查表選擇YJV-3300三芯電纜，長(zhǎng)期允許最大載流量430A，滿足要求2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 87； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮真空斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間10kV 取2s =2.09S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =17.86kA Smin = =296.8mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。4.2.5所用變回路10kV站用變（按50kVA）：1）選型 =3.6A由于t=5000，查銅芯交聯(lián)聚乙烯鎧裝電纜經(jīng)濟(jì)電流密度表(電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)第336

38、頁(yè))，得j=1.75（A/mm2）所以Sj= Igmax/J=3.6/1.75=2.1(mm2)查表選擇YJV-3300三芯電纜，長(zhǎng)期允許最大載流量430A，滿足要求2）校驗(yàn) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),應(yīng)滿足 SSmin = 其中 ：C為熱穩(wěn)定系數(shù)，鋁母線時(shí)C = 87； 為短路電流發(fā)熱等值時(shí)間，考慮真空斷路器的燃弧時(shí)間為 0.04s，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間取0.05s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間10kV 取2s =2.09S I為穩(wěn)態(tài)三相短路電流，由以上算得I =17.86kA Smin = =296.8mm2 Smin S 熱穩(wěn)定校驗(yàn)符合要求。4.3斷路器的選擇一般10kV側(cè)配電裝置采用XGN-12交流金屬封閉固定式開關(guān)

39、柜，配備真空斷路器，具有五防功能.35500kV宜選用SF6斷路器，本變電站設(shè)計(jì)中110kV采用SF6斷路器，SF6高壓斷路器具有安全可靠，開斷電流性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡寸小，質(zhì)量輕，檢修維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。4.3.1 110kV側(cè)斷路器的選擇（1）預(yù)選LW6-110/1250的斷路器表4-3-1 LW6-110/1250斷路器參數(shù)型號(hào)項(xiàng)目LW6-110計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV）110126額定電流（A）131.8（416.7）1250動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）11.4880熱穩(wěn)定電流（kA）5.10(4.09S)31.5(3S)額定開斷電流（kA）5.1031.5 （2）額定電壓的選擇為：（3）主變

40、110kV引下線額定電流的選擇為： =131.8A,故: 110kV分段額定電流的選擇為： =416.7A,故:（4）額定開斷電流的檢驗(yàn)條件為： It = I= (5)動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件：kA(6)熱穩(wěn)定的校驗(yàn) 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間4.09s110kV側(cè)短路電流熱穩(wěn)定電流為： 故： LW6-110/1250的斷路器，可滿足技術(shù)條件要求4.3.2 10kV側(cè)斷路器的選擇（1）預(yù)選VBD1-12的斷路器表4-3-2 VBD1-12真空斷路器參數(shù)型號(hào)項(xiàng)目VBD1-12計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV）1012額定電流（A）1443.4（462.9）2500（630）動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）40.1980熱穩(wěn)定

41、電流（KA）17.86(2.09S)31.5(4S)額定開斷電流（KA）17.8631.5 （2）額定電壓的選擇為：（3）主變10kV引下線額定電流的選擇為： =1443.4A,故: 10kV負(fù)荷出線額定電流的選擇為： =462.9A, 故:（4）額定開斷電流的檢驗(yàn)條件為： It = I= (5)動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件：kA6)熱穩(wěn)定的校驗(yàn) 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間2.09s10kV則短路電流熱穩(wěn)定電流為： 故： VBD1-12的斷路器，可滿足技術(shù)條件要求4.3 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的主要用途：（1）隔離電壓，在檢修電氣設(shè)備時(shí)，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。（2）倒閘操作，

42、投入備用母線或旁路母線以及改變運(yùn)行方式時(shí)，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來(lái)完成。（3）分、合小電流。 隔離開關(guān)的型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，再根據(jù)其校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果后確定。隔離開關(guān)選擇的技術(shù)條件: 1）、電壓 UgUe 2）、電流 IgMAXIe 3）、動(dòng)穩(wěn)定 ichiMAX 4）、熱穩(wěn)定 ItdzIt2t4.3.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇（1）110kV隔離開關(guān)的工作條件如下表所示 表4-3-1-1 110kV隔離開關(guān)工作條件: 序號(hào)項(xiàng)目?jī)?nèi)容符號(hào)單位數(shù)值備 注1電網(wǎng)工作電壓UgkV1102最大工作電流IgMAXA131.8（416.7）3最大暫態(tài)

43、短路電流IdtkA5.104動(dòng)穩(wěn)定電流ichkA11.485熱穩(wěn)定電流IkA5.10（2）預(yù)選GW61101250的隔離開關(guān)表4-3-1-2 GW61101250的隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)項(xiàng)目GW61101250計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV）110126額定電流（A）131.8（416.7）1250動(dòng)穩(wěn)定電(kA)11.4850熱穩(wěn)定（kA）5.10（4.09s）20(4S) （2）額定電壓的選擇為：（3）主變110kV引下線額定電流的選擇為： =131.8A,故: 110kV分段額定電流的選擇為： =416.7A,故:(4)動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件：kA(5)熱穩(wěn)定的校驗(yàn) 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間4.09s110kV側(cè)短路電流熱穩(wěn)