220kV變電站設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 電氣與電子信息學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書題 目 220kV降壓變電站電氣一次部分設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電氣工程與自動化年 級： 2013級學(xué) 生： 學(xué) 號： xxxxxxxxx指導(dǎo)教師： 王萌 完成日期： 2017 年 5 月 25 日專心-專注-專業(yè)220kV變電站電氣部分設(shè)計(jì) 摘 要： 本文是對220kV變電站進(jìn)行電氣部分的總體設(shè)計(jì)與綜合規(guī)劃。分析了相應(yīng)的原始資料后，整理其相關(guān)數(shù)據(jù)，分別確立了220Kv，110kV以及10kV電壓側(cè)的主接線形式，使其滿足電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的基本條件。再根據(jù)負(fù)荷的數(shù)據(jù)確定其主變壓器型號，臺數(shù)與容量等。得到各元件的參數(shù)之后，再進(jìn)行相應(yīng)的

2、網(wǎng)絡(luò)簡化，選擇各電壓側(cè)的短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，再根據(jù)最終的計(jì)算結(jié)果來選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備。同時本次設(shè)計(jì)簡單的進(jìn)行了相應(yīng)的防雷接地設(shè)計(jì)以及配電裝置的設(shè)計(jì)，最后再繪制了電氣主接線圖關(guān)鍵詞: 220kV，變電站，電氣主接線，電氣設(shè)備選擇 Abstract：This paper is the overall design and comprehensive planning of the electrical part of the 220kV substation. The raw data were analyzed to extract the relevant data needed for

3、the design, confirmed the main connection form of 220kV,110kV,35kV and the electrical substation main connection to meet the requirements of reliability, flexibility and economy. According to the load data, it determines the units, capacity and the model of the main transformer and the parameters of

4、 each element. By the equivalent network simplification, choice the points of short-circuit and calculate the current of short-circuit, the calculation results as a basis for selection of circuit breaker, transformer, bus and other electrical equipment; This paper has carried on the simple introduct

5、ion and the analysis to the lightning protection grounding and the distribution unit, finally has carried on the electrical main wiring diagram drawing.Keywords：220kV, substation, electrical main wiring, electrical equipment selection目 錄 附錄1. 外文資料翻譯1.前言1.1選題背景從改革開放至今，在我國綜合國力不斷提高的背景下，整個城鎮(zhèn)居民的生活質(zhì)量也越發(fā)提高

6、，隨之其城鎮(zhèn)地區(qū)的人均用電量也是在不停地迅猛增長中。我國初期所建設(shè)成的變電站的總體容量早已不能適應(yīng)如今飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)狀況所導(dǎo)致的電能需求的大幅度增量。為解決供電量的問題，其重要的針對方法便是新建變電站。本課題所擬建的220kV變電站將會為所建地云南元陽帶來積極的經(jīng)濟(jì)增長。在居民以及企業(yè)電能需求如此大的情況下，做到讓電能能夠有效安全的傳輸，供電質(zhì)量的提高以及大電網(wǎng)的并列運(yùn)行進(jìn)行電能輸送，以及對于自動化技術(shù)的進(jìn)一步提升的空間都是如今建設(shè)變電站所需要一步步考慮的問題。因此，如何合理的設(shè)計(jì)一個在技術(shù)和管理上能同時適應(yīng)電力市場化體制和競爭需要的變電站，是這次設(shè)計(jì)的主要目的。所以，我借助于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)

7、會，選擇220kV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)這個課題作為研究方向，不管是對我個人還是社會都具有非常重大的意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究動態(tài)現(xiàn)階段而言，對于變電站典型方案的總體設(shè)計(jì)與規(guī)劃是我國研究的主要方向。在研究的過程中，對于以往已經(jīng)建成的變電站進(jìn)行評估與類比，在進(jìn)行組合，最后制作出典型方案，并且進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化項(xiàng)目，最后能夠滿足整個電網(wǎng)的總體建設(shè)水平與供電能力。對于標(biāo)準(zhǔn)化的較高要求，將其典型設(shè)計(jì)與我國如今的技術(shù)與管理相互結(jié)合，統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與工程的流程，一邊降低建設(shè)成本，一邊加快建設(shè)的總體進(jìn)度，提高了工程的總體效應(yīng)。全國統(tǒng)一的聯(lián)合電網(wǎng)是我國今后發(fā)展的目標(biāo)。1.2.2國外研究動態(tài)在國外，

8、有一些國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直處于一種十分緩慢的進(jìn)程，其中的一部分原因與電能的極度緊張是密不可分的。電力資源的緊張使得工廠企業(yè)的生產(chǎn)變得緩慢，也就阻礙了總體經(jīng)濟(jì)的增長。因此為了滿足國民用電的需求，這些國家采用各種方式例如提高電壓來降低電能的損耗。而一些發(fā)達(dá)國家正是由于對于電能的高度重視，不斷的提高電能的質(zhì)量以及輸送能力，不斷地提高變電站的靈活性，其經(jīng)濟(jì)也隨之發(fā)展迅速。1.3本文研究內(nèi)容本文基于擬建于云南元陽的220kV變電站向城市近郊供電的原始資料，著重對電氣一次部分進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)重點(diǎn)在以下幾個方面:（1）選擇變電所主變的相關(guān)類型。 （2）繪制適合實(shí)際的變電所的電氣主接線方案，并選擇一個較佳方

9、案。 （3）進(jìn)行短路電流計(jì)算。 （4）根據(jù)短路計(jì)算得出的結(jié)果所需的電氣設(shè)備和導(dǎo)線進(jìn)行選型和校驗(yàn)。 （5）進(jìn)行配電裝置的相關(guān)設(shè)計(jì)。 （6）進(jìn)行防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)以及接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本課題的框架結(jié)構(gòu)，見圖1.1。圖1.1本論文的整體研究思路2原始資料2.1站址地理位置介紹擬建的220kV變電站位于云南元陽，建成后主要為開發(fā)區(qū)綠春縣，元陽縣提供電力供應(yīng)。對元陽地方經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生積極作用。本工程區(qū)屬于南陽地區(qū)的淺丘地貌，地勢較為平坦，交通較為方便。2.2建設(shè)性質(zhì)和規(guī)模.待建的云南元陽的220kV變電站的電源，是有由雙回的220kV線路送到變電站；在本所的220kV側(cè)母線，向負(fù)荷處輸送出3回線路。110k

10、V側(cè)母線共向負(fù)荷輸送出2回線路；10kV側(cè)母線共向負(fù)荷處輸送出12回線路。電壓等級：220/110/35kV 2.3負(fù)荷側(cè)預(yù)測表 表2.1 110KV用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料負(fù)荷最大負(fù)荷（ ）回路數(shù)同時率煉鋼廠400000.9520.85表2.2 10KV用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料負(fù)荷最大負(fù)荷（ ）回路數(shù)同時率生活園區(qū)27000.9520.85商業(yè)街10000.9520.85汽車廠23000.9520.85自來水廠27000.9520.85煉油廠13000.9520.85飼料廠37000.9520.85 3電氣主接線3.1主接線設(shè)計(jì)原則電氣主接線方案的設(shè)計(jì)與選擇是變電站電氣設(shè)計(jì)所需要考慮的首要部分，同時也是電力

11、系統(tǒng)正常運(yùn)行不可缺少的關(guān)鍵階段。在設(shè)計(jì)電氣主接線時，待建的變電站在電網(wǎng)中的主要作用和綜合性的地位是需要在建設(shè)變電站前所要思考的，而變電站整體的建設(shè)規(guī)模將決定變電站以后多年的供電效應(yīng)與可提高的能力，設(shè)計(jì)時也需要考慮到變電站的重要負(fù)荷與本身所帶的負(fù)荷、系統(tǒng)備用容量大小、甲方對乙方的相關(guān)技術(shù)要求等，然后基于這幾點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)判定。參照變電站所在地區(qū)電力系統(tǒng)未來510年發(fā)展規(guī)劃以及該變電站未來所接負(fù)荷的特性，按照業(yè)主提供電力系統(tǒng)接線圖進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。 一、主接線設(shè)計(jì)依據(jù)1.變電站的相關(guān)分類變電站按其重要性可分為三類。（1）系統(tǒng)樞紐變電站。其電壓等級通常為330kV500kV，在一般情況下有多個大型電源。

12、（2）地區(qū)重要變電站。其電壓等級通常為220kV330kV。（3）一般變電站。此類的變電站電壓等級通常為110kV。一般為分支變電站。2.變電站的整體建設(shè)規(guī)模變電站的整個建設(shè)的規(guī)模的設(shè)計(jì)與論證主要是參考其所在地區(qū)電力系統(tǒng)的510年相關(guān)的發(fā)展規(guī)劃。在考慮到該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)因素的前提條件下，一般將裝設(shè)兩臺主變壓器。而裝設(shè)34臺主變壓器一般用于330kV500kV系統(tǒng)樞紐變電。3系統(tǒng)備用容量大小對于有裝設(shè)了多臺主變壓器而共同運(yùn)行的變電站而言，當(dāng)其中一臺發(fā)生事故被繼電保護(hù)裝置切除或周期性停運(yùn)檢修時，剩下的主變壓器容量可以至少承擔(dān)該站所接負(fù)荷的70%，在計(jì)及整個變電站發(fā)生隨機(jī)事故概率的情況下都必須保證對類負(fù)

13、荷的供電和盡可能保障類負(fù)荷的電力供應(yīng)。3.2主接線設(shè)計(jì)的基本要求一、可靠性在電能生產(chǎn)、傳輸和分配的整個流通環(huán)節(jié)中首先應(yīng)當(dāng)滿足供電的可靠性，這是變電站是否正常的安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件。主接線可靠性的具體要求為：（1）盡量能夠避免變電站全部停運(yùn)解列這種惡性事故發(fā)生。（2）檢修時能保證電力供應(yīng)。二、靈活性主接線的設(shè)計(jì)所要求的靈活性是指在變電站建成之后能夠更為便捷方便的對它進(jìn)行周期性檢修。同時，能夠滿足為增加當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長而必要的擴(kuò)建計(jì)劃。（1）檢修必須安全迅速的停運(yùn)相關(guān)的電氣設(shè)備，同時依然保證對當(dāng)?shù)剡M(jìn)行安全穩(wěn)定的電力供應(yīng)，使得當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展不會因此受到影響。（2）能夠完成靈活調(diào)度。保證安全快速的投入或切除

14、相關(guān)的電氣設(shè)備。同時能夠按照基本要求或者計(jì)劃迅速的使變壓器進(jìn)入到另一運(yùn)行狀態(tài)。（3）能夠安全的過渡到最終的接線設(shè)計(jì)方案。在不增加停電時間或不影響對負(fù)荷的連續(xù)供電情況下，投入新的變壓器。同時，在工程結(jié)束后還應(yīng)做到新的電力網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并且能夠在擴(kuò)建的整個過程中盡可能的縮小相關(guān)人員的工作量。三、經(jīng)濟(jì)性主接線在滿足相對較高的可靠性和靈活性的前提下，盡量做到具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約建設(shè)施工成本以及后期的擴(kuò)建成本，力爭做到經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。3.3電氣主接線的選擇比較方案一：側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線；和側(cè)采用單母線分段接線。其主要優(yōu)點(diǎn)是：雙母線接線易于變電站相關(guān)負(fù)荷側(cè)的平衡擴(kuò)建，并且可以采用成套的配電裝置

15、，外帶旁路母線極大的提高了供電可靠性，能保證在220kV側(cè)停電或檢修的時候能夠保證持續(xù)供電。而剩余的兩個電壓等級側(cè)的接線方式能夠保證在檢修而導(dǎo)致行相關(guān)電氣設(shè)備停運(yùn)時有持續(xù)的電能供應(yīng)，使得云南元陽附近的城鎮(zhèn)內(nèi)的重要負(fù)荷能夠持續(xù)供電，同時在發(fā)生故障的時候，能迅速的恢復(fù)持續(xù)的供電狀態(tài)，保證周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不會因此受到影響。其缺點(diǎn)是：220kV側(cè)的雙母線接線待旁路母線的安裝，維修，維護(hù)的費(fèi)用過高，操作較為復(fù)雜，投資過大。而110kV側(cè)的單母線分段接線的維修和投資也比較大，后期不易擴(kuò)展。方案一簡圖，如圖3.1。圖3.1 主接線方案一方案二：側(cè)采用雙母線接線；和側(cè)采用單母線分段接線。其主要優(yōu)點(diǎn)是：220kV

16、運(yùn)行過程過程供電較為單母線接線可靠，調(diào)度較為靈活，即為一組母線運(yùn)行時另一組母線備用。而剩余的兩個電壓等級側(cè)的接線方式的優(yōu)點(diǎn)如方案一所訴。其主要缺點(diǎn)依然是是：其安裝，維修，維護(hù)的費(fèi)用過高操作較為復(fù)雜，投資過大。方案二簡圖，如圖3.2。圖3.2 主接線方案二方案三：采用雙母線帶旁路母線接線；110kV側(cè)采用單母線帶旁路母線接線，側(cè)采用單母線分段接線。其220kV側(cè)以及10kV側(cè)的電氣主接線方案的選擇的主要的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如方案一和方案二所訴。110kV側(cè)的接線方案的優(yōu)點(diǎn)在方案一中對于單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)再加上能夠極大的提高了供電可靠性，能極大的保障周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展必要的電力供應(yīng)。而其缺點(diǎn)也很明顯，在經(jīng)濟(jì)建

17、設(shè)這個角度而言依然是需要考慮的，如方案一和方案二指出的一樣，對于外帶旁路母線的設(shè)計(jì)，其安裝維修的投資與費(fèi)用都很大，檢修的過程也是比較復(fù)雜。方案三簡圖，如圖3.3。圖3.3 主接線方案三方案四：側(cè)為雙母線接線帶旁路母線；側(cè)采用單母線帶旁路母線接線；側(cè)采用單母線分段接線。其主要的優(yōu)缺點(diǎn)如方案一，方案二以及方案三所訴。方案四簡圖，如圖3.4。 圖3.4 主接線方案四3.4電氣主接線的最終方案選擇通過方案一，方案二以及方案三和方案四的優(yōu)缺點(diǎn)比較，在考慮云元陽擬建的變電站的基本要求和相關(guān)設(shè)計(jì)說明以及地理?xiàng)l件。以及此次設(shè)計(jì)的220kV變電站在云南元陽起著地區(qū)重要變電站的作用，為保證能夠積極促進(jìn)云南元陽周邊

18、的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與相關(guān)的城鎮(zhèn)建設(shè)等，其220kV側(cè)應(yīng)該保證有著較高的可靠性和靈活性，便于今后的擴(kuò)展。而110kV和10kV側(cè)也應(yīng)保持一定的可靠性和靈活性，但是有些其負(fù)荷不需要24小時持續(xù)供電。在故障時近幾件不會因?yàn)楣╇娭袛嗟脑蚨鴮ζ浣?jīng)濟(jì)的建設(shè)與發(fā)展造成相應(yīng)的損失。因此此次云南元陽的220kV變電站的電氣主接線采用方案一，即為220kV側(cè)為雙母線接線帶旁路母線，110kV和10kV側(cè)采用單母線分段接線。4.主變壓器的選擇4.1主變壓器的選擇原則為了能夠有效減少電能在傳輸過程中的損耗，提高電壓等級是一個很好的解決方案，而變壓器就很好地扮演了電壓等級變化這一角色。一、主變壓器容量的選擇（1）主變壓器容量

19、一般按待建變電站所在地區(qū)電網(wǎng)對于未來510年的負(fù)荷規(guī)劃進(jìn)行選擇，同時應(yīng)適當(dāng)估算未來1020年后當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展情況以及與之對應(yīng)的電能需求。（2）變電站所要選擇的容量很大程度上是由采用該主變壓器的變電站并入系統(tǒng)中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來決定的。在由多臺變壓器共同工作的正常供電狀態(tài)下，當(dāng)其中的一臺變壓器因?yàn)槭鹿驶蛘邫z修而停運(yùn)時，為保證該地區(qū)的正常的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此在此運(yùn)行狀態(tài)下，變電站的容量能滿足所有接入該系統(tǒng)的負(fù)荷對于電能至少的需求。（3）維修是否方便，用品與備件是否適用，標(biāo)準(zhǔn)化以及系列化是否符合要求也是主變壓器容量的選擇必須要考慮的方向。二、主變壓器臺數(shù)的選擇（1）對大城市郊區(qū)的變電站，在中、低壓側(cè)已

20、經(jīng)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站的臺數(shù)選為兩臺最為合適。（2）對于地區(qū)孤立的變電站或者大型工業(yè)專用變電站，在考慮主變臺數(shù)時，應(yīng)評估裝設(shè)三臺的可能性。（3）對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變的變電站，其容量應(yīng)按大于變壓器容量的12級進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，以便在負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 4.2主變壓器的確定（1）變壓器臺數(shù)的確定首先根據(jù)上面所述的關(guān)于主變壓器臺數(shù)的選擇原則，然后對原始的負(fù)荷側(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測分析，并且已知本文所設(shè)計(jì)的220kV變電站為地區(qū)重要變電站。通過綜合性的分析，此次所設(shè)計(jì)變電站應(yīng)裝設(shè)兩臺主變壓器。（2）變壓器容量的確定最大綜合負(fù)荷的計(jì)算公式： （4-1）式中， 各電壓側(cè)的最大負(fù)荷預(yù)測； m 出線回

21、路數(shù)； 各出線的自然功率因數(shù)；同時系數(shù)，一般取值是在0.80.95之間。根據(jù)原始數(shù)據(jù)，同時率取0.85；線損率，取5%。 由原始資料的負(fù)荷預(yù)測表可知：110kV側(cè): 35kV側(cè): 則總的負(fù)荷 則最大綜合計(jì)算負(fù)荷 考慮到此次設(shè)計(jì)的變電站應(yīng)該考慮到5年的規(guī)劃，其年負(fù)荷規(guī)劃公式： 式中，規(guī)劃的年數(shù)，此處取值為5；因此考慮到此變電站的五年內(nèi)的規(guī)劃要求可得 根據(jù)變壓器選擇對于容量的要求，考慮到該地區(qū)的負(fù)荷對于電能的愿景需求，則可以求出其最后的容量： （3）主變壓器相數(shù)的選擇 本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器。三相變壓器能夠達(dá)到高度隔離，同時擁有容易轉(zhuǎn)換的電壓抽頭，從該地的經(jīng)濟(jì)建設(shè)考慮，為達(dá)到穩(wěn)定的電能供應(yīng)，故采

22、用三相變壓器（4）主變壓器繞組數(shù)的選擇由于此次云南元陽待建的變電站有三個電壓等級220kv/110kv/35kv，因此本次設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)選擇三繞組變壓器。（5）主變壓器繞組連接方式的選擇由電力工程設(shè)計(jì)手冊可知，主變壓器繞組的連接方式分為兩種。即為星形連接以及三角形連接。在考慮主變壓器的連接方式時，其變電站的電力系統(tǒng)要求所接入的電網(wǎng)必須和該變電站的連接方式保持一致。4.3主變壓器的型號參數(shù)根據(jù)上述分析結(jié)果以及最后的條件計(jì)算結(jié)果，查閱電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）可得，負(fù)荷條件的主變壓器型號為：SFPSZ10-50000/220 技術(shù)參數(shù)如表4.1所示: 表4.1 主變壓器SFPSZ10-5000

23、0/220參數(shù)表型 號 SFPSZ10-50000/220容 量（kVA）50000額定電壓（kV）高壓 220±8*1.25%中壓 121低壓 11聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 YN，yn0,d11損 耗(kW)空載 46.2負(fù)載 212.0空載電流 0.26%阻抗電壓高-中14%高-低24%中-低9%4.4站用變壓器的選擇站用電的負(fù)荷通常在無特殊要求的情況下應(yīng)該按照0.2%的變電站的總?cè)萘亢妥儔赫久總?cè)的總負(fù)荷來確定，通常設(shè)置2臺站用變壓器相互備用。已知總負(fù)荷為： 由于本次設(shè)計(jì)變電站最低電壓等級為10kV，所以可通過一級電壓降落選用2臺站用變壓器。查電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分，所選站用變壓器

24、的型號為SL7-400/10。技術(shù)參數(shù)如下:表4.2 站用變壓器SL7-400/10參數(shù)表型 號 SL7-400/10容 量（kVA）400額定電壓(Kv)高壓 10低壓 0.4聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 YN，yn0損 耗(W)空載 980負(fù)載5800空載電流 3.2%阻抗電壓 4% 5.短路電流計(jì)算5.1短路的類型在電力系統(tǒng)中的一般簡單的短路故障可以分為四種類型：三相短路、兩相短路、兩相短路接地以及單相接地短路。在實(shí)際運(yùn)行中得出結(jié)論，單相接地短路發(fā)生的可能性是最大的，大概占了70%左右；而兩相短路相對少一點(diǎn)，三相短路發(fā)生的概率是最少的，但是三相短路發(fā)生的概率雖然是最少的，但是其后果卻很嚴(yán)重，所以應(yīng)該要有足

25、夠的重視。5.2短路電流計(jì)算目的（1）通過其計(jì)算結(jié)果可以進(jìn)行高壓電器的選擇。（2）短路電流計(jì)算得出的計(jì)算結(jié)果和結(jié)論是進(jìn)行繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)的必要數(shù)據(jù)。（3）確定中性點(diǎn)接地方式。（4）通過最終的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，可以得到限制短路電流的相應(yīng)措施以及電氣設(shè)備的保護(hù)措施。5.3短路電流計(jì)算方法短路電流的相關(guān)計(jì)算主要是進(jìn)行三相短路的計(jì)算。導(dǎo)體以及電氣設(shè)備的選型也是通過三相短路電流計(jì)算的結(jié)果所得的。在進(jìn)行短路電流計(jì)算時，先假設(shè)個電壓等級側(cè)發(fā)生三相短路，用符號d在相應(yīng)的位置進(jìn)行標(biāo)注。同時在選取基準(zhǔn)值之后對電氣設(shè)備進(jìn)行正序阻抗的計(jì)算，整個過程均采用標(biāo)幺值的標(biāo)注方式，并且繪制出簡化的正序電抗圖以用來使計(jì)算更為簡便

26、。然后以每個標(biāo)注d點(diǎn)處單獨(dú)發(fā)生短路故障作為前提條件按照各個元件的正序阻抗計(jì)算公式進(jìn)行最核心的計(jì)算步驟。最終將得到每個短路點(diǎn)相應(yīng)的短路電流以及沖擊電流。 5.4云南元陽擬建變電站的短路電流計(jì)算書5.4.1 變電站短路電流計(jì)算條件基本假定（1）系統(tǒng)發(fā)生短路的過程中各個電機(jī)之間不發(fā)生搖擺。對于短路點(diǎn)，其計(jì)算所得出的電流數(shù)值稍稍偏大些。（2）在相應(yīng)的短路電流計(jì)算過程中，視各元件的參數(shù)保持不變，便于計(jì)算。 （3）在實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行時，每相之間存在過度電阻。在此次的短路電流計(jì)算過程中，把這種過渡電阻等于0。 （4）在整個短路電流計(jì)算過程中，需要進(jìn)行計(jì)算的元件或設(shè)備只需要考慮它本身的阻抗，忽略其他設(shè)備對它

27、產(chǎn)生的影響。并且用于計(jì)算的元件或設(shè)備用純電阻表示。5.4.2 基準(zhǔn)值選取查閱電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊可知不同電壓等級下常用基準(zhǔn)值如表5.1和5.2所示。 由表5.1、5.2可知，選取的基準(zhǔn)容量=100MW；選取的基準(zhǔn)電壓=230kV、=115kV、=10.5kV表5.1常用基準(zhǔn)值（常用基準(zhǔn)值=100MW）基準(zhǔn)電壓（kV）3.156.310.515751837基準(zhǔn)電流 （kA）18.339165.503.673.211.56基準(zhǔn)電抗（）0.09920.3871.102.483.2413.7表5.2常用基準(zhǔn)值（常用基準(zhǔn)值=100MVA）基準(zhǔn)電壓（kV）63 115162230345525基準(zhǔn)電流 （k

28、A）0.9160.5020.3560.2510.1670.11基準(zhǔn)電抗（）39.7132262529119027565.6.3 短路等值網(wǎng)絡(luò)繪制擬建的云南元陽220kv變電站的系統(tǒng)接線圖如下圖5.1所示。圖5.1 原始資料系統(tǒng)接線圖 根據(jù)云南元陽的系統(tǒng)接線圖可以得到相應(yīng)的短路等值正序電抗圖。如圖5.2所示。圖5.2 短路等值正序電抗圖其中，為電源的正序阻抗；為架空線路的正序阻抗；為雙繞組變壓器的正序阻抗；, 為三繞組變壓器的正序阻抗；d1點(diǎn)為220kV側(cè)短路點(diǎn)，d2點(diǎn)為110kV側(cè)短路點(diǎn)，d3點(diǎn)為10kV側(cè)短路點(diǎn)。分別對d1,d2,d3點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算。5.6.4各元件參數(shù)標(biāo)幺值計(jì)算（1）架

29、空線路：其線路的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式： (5-1）當(dāng)計(jì)及80kM的線路時，故同時，?。灰虼?同理可推得 ； ；（2）發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式： (5-2） 當(dāng)計(jì)及60WM的發(fā)電機(jī)容量時，?。灰虼?同理可推得 ；（3）雙繞組變壓器雙繞組變壓器電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式： (5-3）當(dāng)計(jì)及65WM的變壓器容量時，??；因此 同理可推得 ；（4）三繞組變壓器 三繞組變壓器的參數(shù)公式為： (5-4）根據(jù)所選的主變壓器型號SFPSZ10-50000/220，可知通過上述公式可得出：三繞組變壓器的電抗標(biāo)幺值計(jì)算依然可根據(jù)公式(5-3)可求出： 由上述計(jì)算已經(jīng)得到各個電氣元件相應(yīng)的電抗標(biāo)幺值，故作出帶標(biāo)幺值數(shù)值

30、的正序阻抗圖，如圖5.3所示 圖5.3短路等值正序電抗圖5.6.5 220kV母線短路電流計(jì)算當(dāng)220kV側(cè)的d1點(diǎn)發(fā)生三相短路后，其化簡的正序阻抗圖如圖5.4所示。 圖5.4 正序阻抗圖（1）將，通過星形與三角形之間的變換后，網(wǎng)絡(luò)化簡后得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)移電抗，其最后得出的短路阻抗圖如下圖5.5所示。 圖5.5正序阻抗圖由圖可知，；（2）在求得其轉(zhuǎn)移阻抗后，需要求得計(jì)算220kV側(cè)的短路電流所需的各個電源的轉(zhuǎn)移阻抗，其通過計(jì)算阻抗獲得轉(zhuǎn)移阻抗的公式為： (5-4） 通過（1）求出的轉(zhuǎn)移阻抗值可以得出：；（3）查詢計(jì)算曲線數(shù)字表，等到相應(yīng)的短路周期電流的標(biāo)幺值。查表過程中，本次云南元陽擬建的變電站所

31、涉及到的三個電源均由汽輪機(jī)進(jìn)行供電。通過電力系統(tǒng)分析理論（第二版）的附錄，將查表結(jié)果做表5.3。表5.3 汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線數(shù)字表0.41312.6172.0832.1720.66691.4931.5501.7440.48092.2011.9192.055（4）計(jì)算短路電流有名值。首先先計(jì)算短路電流的基準(zhǔn)值。計(jì)算過程如下所示： 由于汽輪機(jī)的短路周期電流成衰減趨勢，因此沖擊電流以及最大短路容量都應(yīng)該考慮0S的時刻。因此可求出0S時的短路電流有名值為 根據(jù)所求出的0S時刻的短路電流有名值，可以通過相應(yīng)的公式求出沖擊電流和短路容量。其公式如下： (5-5） (5-6）可計(jì)算出相應(yīng)的結(jié)果：，其中取值為

32、1.85.6.6 110kV母線短路電流計(jì)算當(dāng)110kV側(cè)的d2點(diǎn)發(fā)生三相短路時，其化簡的正序阻抗圖如圖5.6所示 圖5.6 正序阻抗圖 （1）將，通過星形與三角形之間的變換后，將得到的和合并得到新的電抗。再將和以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡后得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)移電抗，其最后得出的短路阻抗圖如下圖5.7所示。 圖5.7正序阻抗圖 由圖可知，； （2）在求得其轉(zhuǎn)移阻抗后，如220kV側(cè)短路一樣需要計(jì)算其轉(zhuǎn)移阻抗，通過計(jì)算轉(zhuǎn)移阻抗的公式(5-4）可以得出： ； 當(dāng)時，可以近似的認(rèn)為其短路電流的周期幅值已經(jīng)不隨時間的變化而變化，因此可以直接運(yùn)用短路周期電流的標(biāo)幺值。其計(jì)算過程如下：（3）先計(jì)算110kV側(cè)的短路電流的基

33、準(zhǔn)值。計(jì)算過程如下所示： 然后對短路電流周期分量的有名值計(jì)算： 根據(jù)求出的短路電流有名值，對其進(jìn)行短路沖擊電流和短路容量的計(jì)算，根據(jù)公式（5-5）以及（5-6）可得：5.6.7 10kV母線短路電流計(jì)算當(dāng)10kV側(cè)的d3點(diǎn)發(fā)生三相短路時，其化簡的正序阻抗圖如圖5.8所示:圖5.8正序阻抗圖（1）整個計(jì)算過程與110kV側(cè)的短路電流計(jì)算方法與步驟一致，通過對電抗圖的網(wǎng)絡(luò)化簡得到計(jì)算的最終結(jié)果： ；計(jì)算轉(zhuǎn)移阻抗的結(jié)果：；（2）當(dāng)時，可以近似的認(rèn)為其短路電流的周期幅值已經(jīng)不隨時間的變化而變化，因此可以直接運(yùn)用短路周期電流的標(biāo)幺值。其計(jì)算過程如下：（3）先先計(jì)算10kV側(cè)的短路電流的基準(zhǔn)值。計(jì)算過程如

34、下所示： 然后對短路電流周期分量的有名值計(jì)算：關(guān)于其相對應(yīng)的短路沖擊電流和短路容量的計(jì)算，根據(jù)公式（5-5）以及（5-6）可得：5.8 短路電流計(jì)算結(jié)果本變電站短路電流計(jì)算結(jié)果表，如表5.4所示。表5.4 短路電流計(jì)算結(jié)果表短路電流點(diǎn)（kA）（kA）（kA）（kA）（kVA）d115.814.015.140.26294.3d23.53.53.58.9697.2d326.126.126.166.4474.46.導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇在本次云南元陽擬建的220kV的變電站的設(shè)計(jì)中，對導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇是對提升云南元陽的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個系統(tǒng)工程，也是電氣總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。變電站的可靠運(yùn)行，電網(wǎng)的對用

35、戶的提供的電能質(zhì)量的保證以及電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性都取決于導(dǎo)體的電氣設(shè)備的有關(guān)選擇。為了讓所選的電氣設(shè)備與導(dǎo)體能夠長期處于正常的安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，其選型必須具備擁有較高的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。在通過額定電壓，額定電流以及環(huán)境因素對其設(shè)備等選型結(jié)束后，必須對三相短路條件下的校熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。此次擬建的220kV變電站設(shè)計(jì)中的導(dǎo)體和電氣設(shè)備選型包括：高壓斷路器和隔離開關(guān)的選型、電流和電壓互感器的選型，導(dǎo)體的選型。并對所選導(dǎo)體和部分電氣設(shè)備進(jìn)行校熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性校驗(yàn)。6.1高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)高壓斷路器以及隔離開關(guān)對于電力網(wǎng)或者電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行而言，都是主系統(tǒng)中及其重要的開關(guān)電

36、器。在對高壓斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行設(shè)備選型的時候，所選設(shè)備應(yīng)滿足平時正常運(yùn)行、周期性檢修維護(hù)、發(fā)生事故短路以及出現(xiàn)過電壓情況的各種運(yùn)行要求，同時應(yīng)結(jié)合該地區(qū)環(huán)境條件和遠(yuǎn)景規(guī)劃綜合考慮。最終所選擇的高壓電器應(yīng)是便于安裝調(diào)試和維護(hù)，且具有較好的經(jīng)濟(jì)性。給出相對應(yīng)的技術(shù)條件，根據(jù)電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）以及所搜集的近期一些220kV變電站設(shè)計(jì)資料，對高壓斷路器以及隔離開關(guān)進(jìn)行選擇并進(jìn)行相對應(yīng)的校驗(yàn)。高壓斷路器選擇的技術(shù)條件：（1）額定工作電壓 (6-1)（2）額定工作電流 (6-2)（3）額定開斷電流 (6-3)（4）額定關(guān)合電流 (6-4)（5）熱穩(wěn)定校驗(yàn) (6-5)（6）動穩(wěn)定校驗(yàn) (

37、6-6)式中電網(wǎng)的額定電壓；電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流；短路電流有名值；短路沖擊電流； 隔離開關(guān)由于不具備滅弧裝置，故不能用來開斷和接通負(fù)荷電流以及短路電流。因此，不對開斷電流和關(guān)合電流進(jìn)行校驗(yàn)，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定校驗(yàn)和斷路器一致。6.1.1 220kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)一、斷路器的選擇和校驗(yàn)（1）斷路器的選擇 變電站220kV側(cè)的為變壓器的總量總和，故故流過斷路器的最大持續(xù)電流 故額定工作電壓額定工作電流 額定開斷電流額定關(guān)合電流 根據(jù)上述計(jì)算比較結(jié)果，查電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分），選擇滿足要求的高壓斷路器的型號為LW12-220，技術(shù)參數(shù)如下表

38、6.1：表6.1 LW12220技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kV）額定工作電流（A）額定開斷電流（kA）額定閉合電流（kA）LW12-220220200040100型號熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）額定開斷時間（s）固有分閘時間（s） 4SLW12-220401000.030.03（2）斷路器的校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)主保護(hù)動作時間 ，后備保護(hù)動作時間。同時根據(jù)表6-1數(shù)據(jù)，得額定開斷時間 ，固有分閘時間。故短路時間 因?yàn)椋?因此不計(jì)非周期熱效應(yīng)。則短路電流的熱效應(yīng) 等于周期分量的熱效應(yīng)。其周期分量熱效應(yīng)的公式為 (6-7)根據(jù)公式（6-7）可得：同時根據(jù)表6-1數(shù)據(jù)，得 因?yàn)椋?所以滿足熱穩(wěn)

39、定校驗(yàn)。動穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)表6.1數(shù)據(jù)得。由擬建的變電站的220kV側(cè)的短路計(jì)算結(jié)果得。因?yàn)椋?所以滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)。二、隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)（1）隔離開關(guān)的選擇流過斷路器的最大持續(xù)電流故額定工作電壓 額定工作電流 根據(jù)以上條件，選擇滿足要求的隔離開關(guān)的型號為GW4220，其技術(shù)參數(shù)如下表6.2：表6.2 GW4220技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kA）額定工作電流（A）熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA） 4SGW42202206001450（2）隔離開關(guān)的校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 根據(jù)表6-2數(shù)據(jù)，得 因?yàn)椋?所以滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)表6.2數(shù)據(jù)，同時可知 所以滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)。6.1.2 1

40、10kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)（1）斷路器的選擇 變電站110kV側(cè)的應(yīng)取該側(cè)的負(fù)荷綜合，根據(jù)原始資料，其負(fù)荷總和為40000kW，因此。故流過斷路器的最大持續(xù)電流額定工作電壓 額定工作電流 額定開斷電流額定關(guān)合電流 根據(jù)上述計(jì)算比較結(jié)果，查電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分），選擇的滿足要求的高壓斷路器的型號為LW11-110，技術(shù)參數(shù)如下表6.3：表6.3 LW11110技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kV）額定工作電流（A）額定開斷電流（kA）額定閉合電流（kA）LW11-110110160031.580型號熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）額定開斷時間（s）固有分閘時間（s） 3

41、SLW11-11031.5800.050.04 （2）斷路器的校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)主保護(hù)動作時間 ，后備保護(hù)動作時間。同時根據(jù)表6.3數(shù)據(jù)，得額定開斷時間 ，固有分閘時間。 故短路時間 因?yàn)?，因此不?jì)非周期熱效應(yīng)。則短路電流的熱效應(yīng) 等于周期分量的熱效應(yīng)。其周期分量熱效應(yīng)為 同時根據(jù)表6.3數(shù)據(jù)，得 因?yàn)椋?所以滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)表6.3數(shù)據(jù)得。由擬建的變電站的110kV側(cè)的短路計(jì)算結(jié)果得。因?yàn)椋?所以滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)。二、隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)（1）隔離開關(guān)的選擇流過斷路器的最大持續(xù)電流 故額定工作電壓 額定工作電流 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的隔離開關(guān)的型號為GW4110，

42、其技術(shù)參數(shù)如下表6.4：表6.4 GW4110技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kA）額定工作電流（A）熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA） 4SGW41101106302050（2）隔離開關(guān)的校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 根據(jù)表6.4數(shù)據(jù)，得 因?yàn)椋?所以滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)表6.4數(shù)據(jù)得。同時可知 所以滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)。6.1.3 10kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)（1）斷路器的選擇 擬建的變電站10kV側(cè)的也應(yīng)取該側(cè)的負(fù)荷綜合，根據(jù)原始資料負(fù)荷側(cè)統(tǒng)計(jì)，其負(fù)荷總和為40000kW，因此。故流過斷路器的最大持續(xù)電流額定工作電壓 額定工作電流 額定開斷電流額定關(guān)合電流 根據(jù)上述計(jì)算比較結(jié)果，查電力

43、工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分），選擇的滿足要求的高壓斷路器的型號為ZN-10/1250-31.5，技術(shù)參數(shù)如下表6.5：表6.5 ZN-10/1250-31.5技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kV）額定工作電流（A）額定開斷電流（kA）額定閉合電流（kA）ZN-10/1250-31.510125031.580型號熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）額定開斷時間（s）固有分閘時間（s） 2SLW11-11031.5800.30.06 （2）斷路器的校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)主保護(hù)動作時間 ，后備保護(hù)動作時間。同時根據(jù)表6.5數(shù)據(jù)，得額定開斷時間 ，固有分閘時間。 故短路時間 因?yàn)椋?因此不計(jì)非周期熱效應(yīng)。

44、則短路電流的熱效應(yīng) 等于周期分量的熱效應(yīng)。其周期分量熱效應(yīng)為 同時根據(jù)表6.5數(shù)據(jù)，得 因?yàn)椋?所以滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)表6.3數(shù)據(jù)得。由擬建的變電站的10kV側(cè)的短路計(jì)算結(jié)果得。因?yàn)椋?所以滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)。二、隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)（1）隔離開關(guān)的選擇流過斷路器的最大持續(xù)電流 故額定工作電壓 額定工作電流 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的隔離開關(guān)的型號為CN2-10/110，其技術(shù)參數(shù)如下表6.6：表6.6 CN2-10/110-220技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kA）額定工作電流（A）熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流峰值（kA） 5SCN2-10/1101010004080（2）

45、隔離開關(guān)的校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn) 根據(jù)表6.6數(shù)據(jù)，得 因?yàn)椋?所以滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。動穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)表6.6數(shù)據(jù)得同時可知 所以滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)。6.2 電流互感器、電壓互感器的選擇與校驗(yàn)互感器是屬于電力系統(tǒng)中的一種傳感器，它主要是在電力系統(tǒng)之中通過測量儀表，繼電保護(hù)設(shè)備等二次設(shè)備來獲取電氣一次回路的信息。互感器將大電壓以及大電流按照比例轉(zhuǎn)換成低電壓以及小電流?；ジ衅鞯囊淮蝹?cè)接在一次系統(tǒng)，而它的二次側(cè)則接在測量儀表和機(jī)電保護(hù)裝置上。互感器的每一個二次繞組都必須存在一個較為可靠的接地，通過此來防止繞組間絕緣損壞而造成的二次部分長期存在的電壓，并一次可靠的接地來保證工作人員在進(jìn)行相應(yīng)的測量工作或者接觸機(jī)電保

46、護(hù)設(shè)備時的安全?；ジ衅髦饕娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢悺Ｋ鼈冊诮Y(jié)構(gòu)上主要都是電磁式的，在電力系統(tǒng)中被廣泛的采用。電流互感器的選擇：（1）瓷絕緣或者樹脂澆筑絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器適用于320kV的屋內(nèi)配電裝置；油浸磁箱式的絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立電流互感器適用于35kV及以上的配電裝置。（2）當(dāng)一次側(cè)的電流比較小（400A以下）宜優(yōu)先采用一次繞組多匝式；220kV及以上電壓等級其二次側(cè)的額定電流宜采用1A。強(qiáng)電系統(tǒng)二次側(cè)的額定電流均采用5A。（3）其一次側(cè)的額定工作電壓和額定工作電流滿足：； （4） 關(guān)于準(zhǔn)確度等級和額定容量的選擇。首先，互感器的準(zhǔn)確度等級不得低于其所供測量儀表的準(zhǔn)確度等級。其0.2級準(zhǔn)確度適用于大容量發(fā)電機(jī)和變壓器或電網(wǎng)以及供電企業(yè)之間的電能交換等。0.2 0.5級的準(zhǔn)確度適用于裝于重要回路中的互感器；0.51級一般用于小容量的負(fù)荷或者100MW以下發(fā)電機(jī)組的廠用電。 電流互感器校驗(yàn)的技術(shù)條件： ；電壓互感器