變電所畢業(yè)設(shè)計論文

1、110kv變電所畢業(yè)設(shè)計論文 作者：沈重簡介： 我國大部分農(nóng)村電網(wǎng)薄弱，變電所數(shù)量少，供電半徑長，線路損耗大，致使線路末端用戶電壓過低，影響人民正常的生活和生產(chǎn)，為了達(dá)到迅速改變我國農(nóng)村電網(wǎng)目前的狀況，滿足人民生活用電兼顧工農(nóng)業(yè)發(fā)展，本變電所屬于中小型變電所，進(jìn)線端電壓為110kV變電所。本次設(shè)計的變電所位于城市的工業(yè)區(qū)附近。其變電所電氣一次部分主要采用110kV進(jìn)線兩回，10kV出線五回，35kV出線四回。由于此變電所所在位置交通便利,且為330kV以下,所以應(yīng)選用三相變壓器。本次設(shè)計最重要的任務(wù)是一次系統(tǒng)中的接線形式、變壓器、母線和電器設(shè)備的選擇；變壓器出線的繼電保護(hù)等主要內(nèi)容。設(shè)計以電力

2、供應(yīng)和傳輸安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)為原則。其中主變壓器容量的選擇是根據(jù)所帶負(fù)荷多少，并考慮到10年規(guī)劃和線損，采用兩臺變壓器SFSL1-25000/110。二次側(cè)則采用目前較為先進(jìn)的微機(jī)型繼電保護(hù)技術(shù)，PCS2630變電所自動化系統(tǒng)選用為本次設(shè)計的繼電保護(hù)裝置20。 關(guān)鍵字： 電氣一次部分；電氣二次部分；電氣設(shè)備；微機(jī)型繼電保護(hù) 關(guān)鍵字：電力系統(tǒng) 目 錄前 言第一章 電氣主接線選擇第二章 變壓器的選擇第三章 短路電流計算第四章 電氣設(shè)備選擇第五章 所用電的選擇第六章 防雷規(guī)劃第七章 直流系統(tǒng)第八章 繼電保護(hù)配置第九章 電纜基礎(chǔ)設(shè)施第十章 工程投資估算第十一章 參考文獻(xiàn)第十二章 英文資料翻譯附圖1

3、：電氣主接線圖附圖2：繼電保護(hù)配置圖前 言本畢業(yè)設(shè)計為蘭州理工大學(xué)二二級電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)（?？疲┊厴I(yè)設(shè)計，設(shè)計題目為：110KV變電站（電氣部分）設(shè)計。此設(shè)計任務(wù)旨在體現(xiàn)我們小組對本專業(yè)各科知識的掌握程度，培養(yǎng)我們小組各成員對本專業(yè)各科知識進(jìn)行綜合運(yùn)用的能力，同時檢驗(yàn)本專業(yè)學(xué)習(xí)四年以來的學(xué)習(xí)結(jié)果。首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢。從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺

4、數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設(shè)計。設(shè)計小組共有19人組成，在設(shè)計過程中，各成員進(jìn)行了分工共同學(xué)習(xí)，分工協(xié)作，查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，經(jīng)多次修改，形成設(shè)計稿。小組設(shè)計學(xué)員有：。一、主要設(shè)計技術(shù)原則本次110KV變電站的設(shè)計，經(jīng)過四年的專業(yè)課程學(xué)習(xí)，在已有專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，了解了當(dāng)前我國變電站技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨向，按照現(xiàn)代電力系統(tǒng)設(shè)計要求，確定設(shè)計一個110KV綜合自動化變電站，采用微機(jī)監(jiān)控技術(shù)及微機(jī)保護(hù)，

5、一次設(shè)備選擇增強(qiáng)自動化程度，減少設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作量，突出無油化，免維護(hù)型設(shè)備，選用目前較為先進(jìn)的一、二次設(shè)備。將此變電站做為一個樞紐變電站考慮，三個電壓等級，即110KV/35KV/10KV。設(shè)計中依據(jù)變電所總布署設(shè)計技術(shù)規(guī)程、交流高壓斷路器參數(shù)選用導(dǎo)則、交流高壓斷路器訂貨技術(shù)條件、交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合、火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計技術(shù)規(guī)程、高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程、110KV-330KV變電所計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程及本專業(yè)各教材。二、設(shè)計任務(wù)：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長需要，迫切要求增長供電容量，擬新建武南變電所。1. 實(shí)測待建的變電所各電壓級負(fù)荷數(shù)據(jù)，回路數(shù)，

6、同時率見表4，武南變電所每年負(fù)荷增長率5%，需考慮五年近期發(fā)展計劃。變電所總負(fù)荷：S110=Ki（S35+S10）（1+5%）52. 電力系統(tǒng)各廠、所、輸電線等主設(shè)備的技術(shù)參數(shù)見表1、2、3、5。三、其它原始資料：所址地形地勢平坦，土石方開挖較少，土壤電阻率為1.5X104歐姆.厘米，地處海拔1600米，高于百年一遇最高洪水位。該地區(qū)氣候，平均氣溫15 。C最高氣溫35。C，最低氣溫-20。C。交通，新建武南變電所西側(cè)有一條國家二級公路，進(jìn)所公路為0.4公里。水源：新建武南變電所附近有河流，供水方便，水量充足。1、 設(shè)計內(nèi)容：a) 變電所接入系統(tǒng)及用戶供電線路設(shè)計：根據(jù)待建變電所供用電用戶總負(fù)

7、荷、用電用戶對變電所供電可靠性要求與系統(tǒng)接入點(diǎn)的距離，確定待建變電所接入系統(tǒng)的方式、線路電壓等級、回路數(shù)、導(dǎo)線規(guī)格。分析各用戶對供電不中斷可靠性的要求，確定各用戶供電線路方案：回路數(shù)、導(dǎo)線規(guī)格。b) 變電所電氣主接線和所用電設(shè)計擬定滿足供電可靠性，運(yùn)行靈活性要求的主變比較，確定待建變電所的主變方案。對技術(shù)上滿足要求的主變方案通過經(jīng)濟(jì)比較，確定待建變電所的主變方案。根據(jù)所確定的主變方案和進(jìn)出線回路數(shù)，通過技術(shù)比較，論證，確定待建變電所各電壓等級的主接線方式。確定待建變電所所用電方案所用變壓器臺數(shù)、型號、容量和所用電接線方式（所用電負(fù)荷按0.1%變電所容量計）。2、短路電流計算（1） 為保證變電所

8、所選用的電器設(shè)備，在短路故障狀態(tài)時的安全，采用三相短路時的電流進(jìn)行校驗(yàn)。（2） 三相短路電流的計算，采用標(biāo)幺值和運(yùn)算曲線，分別計算0秒、0.1秒、4秒時的值，并進(jìn)而計算短路電流的最大值ich、0.1秒短路容量Sd(0.1s)和4秒短路容量Qd(4s)作為電氣設(shè)備動穩(wěn)定、切斷容量、熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。3、選擇變電所電氣設(shè)備選擇變電所110KV、35KV、10KV的斷路器、隔離開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器避雷器及中性點(diǎn)接地設(shè)備。4、配置變電所保護(hù)方式。四、設(shè)計要求1 設(shè)計及計算說明書（1）說明書要求書寫整齊，條理分明，表達(dá)正確、語言正確。（2）計算書內(nèi)容：為各設(shè)計內(nèi)容最終成果的 確定提供依據(jù)進(jìn)行的

9、 技術(shù)分析、論證和定量計算，如供電線路導(dǎo)線的選擇、短路電流的計算、電氣設(shè)備選擇、及繼電保護(hù)的配置等。（3）計算書要求：計算無誤，分析論證過程簡單明了，各設(shè)計內(nèi)容列表匯總。2圖紙（1） 繪制變電所電氣主接圖一張（A1紙）和變電所繼電保護(hù)配置圖2張（A4紙）。（2） 圖紙要求：用標(biāo)準(zhǔn)符號繪制，布置均勻，設(shè)備符號大小合適，清晰美觀。表1發(fā)電機(jī)主要參數(shù)廠名機(jī)號型號P0（MW）U0（KV）COSXd*南營火電站#1-2QFS-50-25010.50.80.226劉沛火電站#1-2QFQ-50-25010.50.80.199大河火電站#1-2QFS-50-25010.50.80.226系統(tǒng)表2(a)主變壓

10、器主要技術(shù)參數(shù)廠所名臺數(shù)型號容量比(MVA)短路電壓百分比空載電流(%)U-(%)U-(%)U-(%)南營火電站2SSPL1-60/1106010.50.85涼州變1SSPLQ1-60/11060/60/3017.510.56.50.8發(fā)放變2OSFPSL-120/220120/120/608.42918.40.178劉沛火電站2SSPL1-60/1106010.50.8武威變2SSPL-60/11060/60/3017.510.56.50.8大河火電站2SSPL1-60/1106010.50.85黃羊變1SSPL1-60/11060/60/3017.510.56.50.8武南變2自選表2(b

11、) 主變壓器主要技術(shù)參數(shù)廠所名稱損耗（KW）110KV側(cè)空載高-低中-低高-低總計最大負(fù)荷最小負(fù)荷南營火電站130310是最大負(fù)荷的80%涼州變5335025530050+j24發(fā)放變130746525827690+j75劉沛火電站130310武威變5335025530090+j72大河火電站130310黃羊變5335025530045+j35表3主變壓器高壓側(cè)實(shí)際電壓發(fā)電廠名稱110KV側(cè)實(shí)際電壓UmaxUmin南營火電站115110劉沛火電站115110大河火電站113112系統(tǒng)（發(fā)放變220KV）230220表4待建武南變電所各電壓級負(fù)荷數(shù)據(jù)電壓等級線路標(biāo)號最大負(fù)荷（MW）功率因數(shù)負(fù)荷級

12、別甲乙丙丁35KVA所1514131450.852同時率K1=0.9Tmax=5000小時B所1151211120.82C所1010870.82造紙廠885890.81化工廠151511100.81醫(yī)院11512450.85110KV站甲213220.91同時率K1=0.85Tmax=3500小時站乙1519231.70.92毛紡廠108091.10.92水泥廠121091.30.92紡織廠0808080.90.92水廠215192.20.91方案分配方案1234567835KV甲乙丙丁甲乙丙丁10KV甲乙丙丁丁丙乙甲表5線路參數(shù)起址廠所長度（Km）型號黃-大70LGJ-240黃-城50城-涼

13、60城-發(fā)50涼-南50LGJ-150涼-發(fā)55LGJ-240發(fā)-武60LGJ-185武-劉80LGJQ-300發(fā)-系統(tǒng)100LGJ-400第一章電氣主接線選擇現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線應(yīng)合理。一、主接線的設(shè)計依據(jù)：1 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2 變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模。3 負(fù)荷的大小和重要性，一級負(fù)荷必須設(shè)兩個獨(dú)立電源供電；二級負(fù)荷一般也設(shè)兩個獨(dú)立電源供電；三級負(fù)荷一般只設(shè)一個電源供電。4

14、 系統(tǒng)備用容量大小。5 系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。二、主接線的設(shè)計原則：1 接線方式。2 主變壓器的選擇。3 斷路器的設(shè)置。三、主接線設(shè)計的基本要求：1 運(yùn)行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。2 具有一定的靈活性主接線正常運(yùn)行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。3 操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接

15、線不僅不便于操作，還往往會造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。4 經(jīng)濟(jì)上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。5 應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。四、高壓配電裝置的基本接線及適用范圍1單母接線的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套

16、配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任意元件故障或檢修，均須使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部母線仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)和一臺主變壓器以下三種況：1）、6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回； 2）、35-63KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回；3）、110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回。2、單母分段接線的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）、用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同斷引出兩個回路由兩個電源供電。2）、當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分開母聯(lián)斷路器，自動將故障隔離，保證正常段母線不間

17、斷供電和不致使重要用戶停電。缺點(diǎn)：1）、當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2）、當(dāng)出現(xiàn)為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。3）、擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：1）、6-10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。2）、35-63KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時。3）、110-220KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時。3、雙母線接線優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）、供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)得到換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。2）、調(diào)度靈活。各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某

18、一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3）、擴(kuò)建方便。向雙母線的任何一個方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當(dāng)有雙架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。4）、便于試驗(yàn)。當(dāng)個別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時，可將該回路斷開，單獨(dú)接至一組母線上。缺點(diǎn)：1）、增加一組母線時每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。2）、當(dāng)母線故障或檢修時，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)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。適用范圍：當(dāng)出線回路數(shù)和母線上的電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障

19、后要求迅速恢復(fù)供電、母線或母線設(shè)備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時采用，各級電壓采用的具體條件如下：1）610KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時。 2）3563 KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時；或連接的電源較多、負(fù)荷較大時。3）110220 KV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時；或當(dāng)110220 KV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時。4帶旁路母線的單母線分段接線優(yōu)缺點(diǎn)：當(dāng)檢修短路器時，將迫使用戶停電。尤其是電壓為35KV以上的線路輸入電功率較大，短路器檢修需要時間較長，會帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，為此可增設(shè)旁路母線，可以保證

20、重要用戶的供電。適用范圍：當(dāng)110KV出現(xiàn)在6回及以上時，220KV在4回及以上時，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線，在不允許停電檢修斷路器的殊殊場合下設(shè)置旁路母線。五經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析根據(jù)以上經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析：（1）110KV母線選擇雙母線接線。由于所共35KV和10KV都為、類負(fù)荷供電要求高，為了保證供電的可靠性和靈敏性所以選擇雙母線接線形式；（2）35KV選擇單母分段接線。對于35KV電壓側(cè)，因?yàn)榇ㄗ冸娝?5KV有、類負(fù)荷。類負(fù)荷50%，類負(fù)荷50%，供電可靠性要求很高，同時全部采用雙回線供電，為滿足供電的可靠性和靈活性，應(yīng)選擇單母分段接線形式；（3）10KV選擇單母線分段接線。因?yàn)榇ㄗ冸娝?

21、0KV出線有、類負(fù)荷。類負(fù)荷33%，類負(fù)荷67%，供電可靠性要求較高，同時負(fù)荷采用雙回線供電且采用手車式開關(guān)柜，所以單母分段接線可以滿足要求，為滿足供電的可靠性和靈活性，應(yīng)選擇單母分段接線形式。根據(jù)設(shè)計資料提供的電力系統(tǒng)接圖1，選擇由發(fā)放變接引110KV兩回主供線路供電，同時由110KV黃羊變和110KV涼州變分別接引110KV備用線路一回。當(dāng)發(fā)放變故障時可投入110KV黃羊變或110KV涼州變線路，從而提高本變電站的供電可靠性。第二章 變壓器的選擇一、 主變壓器選擇1選擇原則1） 為保證供電可靠性，在變電所中，一般裝設(shè)兩臺主變壓器；2） 為滿足運(yùn)行的靈敏性和可靠性，如有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)選

22、擇兩臺三繞組變壓器，選用三繞組變壓器占的面積小，運(yùn)行及維護(hù)工作量少，價格低于四臺雙繞組變壓器，因此三繞組變壓器的選擇大大優(yōu)于四臺雙繞組變壓器；3） 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故后其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%以上，并保證用戶的一級和二級全部負(fù)荷的供電。2.變電所主變壓器臺數(shù)的確定主變臺數(shù)確定的要求：1）.對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。2）.對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性?？紤]到該變電站為一重要中間變電站，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用雙母線接線的

23、方式。故選用兩臺主變壓器，并列運(yùn)行且容量相等。3.變電所主變壓器容量的確定主變壓器容量確定的要求：1）.主變壓器容量一般按變電站建成后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。35KV系統(tǒng)10KV系統(tǒng)S甲 = 86.81MVAS甲 = 9.44MVAS乙 = 87.47MVAS乙 = 8.11MVAS丙 = 67.51MVAS丙 = 9.78MVAS丁 = 70.41MVAS丁 = 13.43MVA故35 KV選擇S丙方案,10KV選擇S乙方案。變電所總負(fù)荷：S110= Ki（S35+ S10）（1+5%）5=（0.967.5+0.85 8.11）（1+5%）5=86.57

24、MVA主變?nèi)萘? S總 = 86.5770%=60.6MVA2）.根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在設(shè)計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷：對一般性變電站停運(yùn)時，其余變壓器容量就能保證全部負(fù)荷的6070%。S總=60.6MVA由于上述條件所限制。故選兩臺63000KVA的主變壓器就可滿足負(fù)荷需求。4.變電站主變壓器型式的選擇具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時，主變壓器采用三饒組。而有載

25、調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電站采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y0連接；35kV采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。故主變參數(shù)如下：型號及容量(KVA)額定電壓高/中/低(KV)連接組別損耗(KW)阻抗電壓U(%)空載電流(%)重量(t)空載短路高中高低中低84.7高中高低中低SFSZ7-6300011081.25%/38.5/11Y0/ Y0/-12-1135030025510.517.56.51.240.5第三

26、章 短路電流計算短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴(yán)重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行中，都必須對短路電流進(jìn)行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進(jìn)行有關(guān)的校驗(yàn)。按三相短路進(jìn)行短路電流計算?？赡馨l(fā)生最大短路電流的短路電流計算點(diǎn)有3個，即110KV母線短路（K1點(diǎn)），35KV母線短路（K2）點(diǎn)，10KV母線短路（K3點(diǎn)）。一110KV短路電流計算X1* = Xd*(Sj/PN)COS= 0.199(1000.8)/100 = 0.1592X2* = X

27、3* = (UK1%/100)(Sj/SN) = (10.5100)(10060) = 0.175X4* = X5* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.480(100/1152) = 0.242X6* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.460(100/1152) = 0.181X7* = Xd*(Sj/PN)COS = 0.226(1000.8)/100 = 0.181X8* = X9* = (UK1%/100)(Sj/SN) = (10.5100)(10060)= 0.175X10* = X11* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.450(1001152) = 0.151X12*

28、 = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.455(1001152) = 0.166X13* = X14* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.4100(1002302) = 0.0756X15* = 1/200(UdI-UdI-Ud-)100/120= 1/200(8.42918.4) = 0.0792X16* = 1/200(UdI-Ud-UdI-)100/120= 1/200(8.418.529)100/120 = 0X17* = X18* = 0.4L1(Sj/Uj2) = 0.450(1001152) = 0.151 X19* = X20* = 1/200(UdI-Ud-UdI-)10

29、0/63 = 1/200(17.5+6.5-10.5) 100/63 = 0.107X21* = X22* = 1/200(UdI-UdI-Ud-)100/63= 1/200(17.5+10.5-6.5) 100/63 = 0.1706X23* = X24* = 1/200(Ud I-Ud-UdI-)100/63= 1/200(10.5+6.5-17.5) 100/63 = 0X1*= X1*X2*X3* +X4*X5*+X6*= 0.1592+0.175/2+0.242/2+0.181 = 0.5487X2*= X7*X8*X9* +X10*X11*+X6*= 0.181+0.175/2+0

30、.151/2+0.166 = 0.51X3* = X13*X14* +X15*= 0.0756/2+0.0792 = 0.117 X4* = X17*X18* = 0.151/2 = 0.0755X*= X1*X2* = 0.54870.51/(0.5487+0.51) = 0.264X*= X*+ X4*+ X*X4*/ X3*= 0.264+0.0755+0.2640.0755/0.1117 = 0.51X* = X3*+X4*+ X3*X4*/ X*= 0.117+0.0755+0.1170.0755/0.264= 0.226110KV當(dāng)d1點(diǎn)短路時：(1).系統(tǒng)短路計算: I*= 1/

31、Xjs = 1/ X* = 1/0.226 = 4.42KAI= I= I*.Ij = 1/ Xg*(Sj/3 Uj )= 4.42(100/3115)= 2.22KA(2).有限系統(tǒng)：將轉(zhuǎn)移電抗變?yōu)橛嬎汶娍筙js*Xjs* = X*(SN/Sj) = 0.51(2100/1000.8) = 1.28由Xjs*查運(yùn)算曲線，電流為標(biāo)幺值：I*（0）= 0.81；I*（0.1）= 0.77；I*（4）= 0.85d1短路時的總電流：Id（0）= II*（0）(SN/3 Uj )= 2.220.81(2100/3115COS)= 2.220.81(2100/31150.8)= 3.237KAId（0

32、.1）= II*（0.1）(SN/3 Uj )= 2.220.77(2100/3115COS)= 2.220.77(2100/31150.8)= 3.186KA Id（4）= II*（4）(SN/3 Uj )= 2.220.85(2100/3115COS)= 2.220.85(2100/31150.8)= 3.287KA0秒時的沖擊電流：ich(0) = 2KchId（0） =21.83.327=8.24(KA)01秒時的短路容量：Sd（0.1） = 3 Uj Id（0.1） =31153.186=634.6(MVA)4秒時的短路熱容量：Qd（4） = QpQNP = tk/12(Id10 I

33、d（0.1）Id（4）)TI= 4/12（3.237103.1863.287）0.12.237= 40.911.048= 41.96 KA.S二35KV短路電流計算35KV當(dāng)d2點(diǎn)短路時：Xa* = X21*/2=0.1706/2=0.0855Xb* = X23*/2=0/2=0Xc* = X19*/2=0.107/2=0.0535Xab*= Xa*Xa*=0.08550=0.0855Xf* = X* + Xab* + X*Xab* / X* = 0.51+0.0855+0.510.0855/0.226= 0.7884Xg* = X* Xab* X* Xab*/ X* = 0.226+0.08

34、55+0.2260.0855/0.51= 0.3494(1).系統(tǒng)短路計算: I*= 1/Xjs = 1/ Xg* = 1/0.3494 = 2.862KAI= I = I*.Ij = 1/ Xg*(Sj/3 Uj )= 2.862(100/337) = 4.466KA(2).有限系統(tǒng)：將轉(zhuǎn)移電抗變?yōu)橛嬎汶娍筙js*Xjs* = Xf*(SN/Sj) = 0.7884(2100/1000.8) = 1.971由Xjs*查運(yùn)算曲線，電流為標(biāo)幺值：I*（0）= 0.52 ；I*（0.1）= 0.49 ；I*（4）= 0.53d1短路時的總電流：Id（0）= II*（0）(SN/3 Uj )= 4.

35、4660.52(2100/337COS)= 4.4660.52(2100/3370.8)= 6.495KAId（0.1）= II*（0.1）(SN/3 Uj )= 4.4660.53(2100/337COS)= 2.220.77(2100/3370.8)= 6.378KAId（4）= II*（4）(SN/3 Uj )= 4.4660.53(2100/337COS)= 4.4660.53(2100/3370.8) = 6.534KA0秒時的沖擊電流：ich(0)= 2KchId（0）= 21.86.495 = 13.466KA01秒時的短路容量：Sd（0.1）=3 Uj Id（0.1）=3376

36、.378 = 408.73(MVA)4秒時的短路熱容量：Qd（4）= QpQNP= tk/12(Id10 Id（0.1） Id（4）)TI= 4/12（6.495106.3786.534）0.16.495= 163.8894.22= 168.11 KA.S三10KV短路電流計算：10KV當(dāng)d3點(diǎn)短路時：Xac* = Xa*Xc* = 0.08550.0535 = 0.139Xm* = X*+ Xac* + X* Xac* / X*= 0.51 0.139 0.51 0.139/0.226= 0.963Xn* = X*Xac* X* Xac*/ X*= 0.2260.1390.2260.139/

37、0.51= 0.427(1).系統(tǒng)短路計算: I*= 1/Xjs = 1/ Xn* = 1/0.427 = 2.342KAI= I = I*.Ij = 1/ Xg*(Sj/3 Uj )= 2.342(100/310.5) = 12.878KA(2).有限系統(tǒng)：將轉(zhuǎn)移電抗變?yōu)橛嬎汶娍筙js*Xjs* = Xm*(SN/Sj)= 0.963(2100/1000.8) = 2.41由Xjs*查運(yùn)算曲線，電流為標(biāo)幺值：I*（0）= 0.42；I*（0.1）=0.41；I*（4）=0.52d1短路時的總電流：Id（0）= II*（0）(SN/3 Uj )= 12.8780.42(2100/310.5CO

38、S)= 12.8780.42(2100/310.50.8)= 18.65KAId（0.1）= II*（0.1）(SN/3 Uj )= 12.8780.41(2100/310.5COS)= 12.8780.41(2100/310.50.8) =18.51KA Id（4）= II*（4）(SN/3 Uj )= 12.8780.42(2100/310.5COS)= 12.8780.42(2100/310.50.8)= 18.65KA0秒時的沖擊電流：ich(0) =2KchId（0） =21.818.65 = 47.47KA01秒時的短路容量：Sd（0.1）=3 Uj Id（0.1）=310.518

39、.51 = 336.63(MVA)4秒時的短路熱容量：Qd（4）= QpQNP= tk/12(Id10 Id（0.1） Id（4）)TI= 4/12（18.651018.5118.65）0.118.65= 1373.9534.78= 1408.73 KA.S110KV變電所兩臺變壓器并列運(yùn)行時母線發(fā)生三相短路參數(shù)短路點(diǎn)支路名稱基準(zhǔn)電壓(KV)短路電抗(標(biāo)幺值)Id（0）(KA)Id（0.1）(KA)Sd（0.1）(MVA)Sd（0.1）(MVA)Qd（4）(KA.S)Ich(KA)無窮大系統(tǒng)有限系統(tǒng)(Xjs)d1110KV1150.2260.513.2373.1863.287634.641.9

40、68.24d235KV370.34940.78846.4956.3786.534408.73168.1113.47d310KV10.50.4270.13918.6518.5118.65336.631408.7347.47第四章 電氣設(shè)備選擇一、電氣設(shè)備選擇的一般原則由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：1.應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2.應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。3.應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)

41、合理。4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5.與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。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(yùn)行。1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug,即，UmaxUg2.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校驗(yàn)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(jìn)行動熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。2.用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)

42、熱穩(wěn)定。3.短路的熱穩(wěn)定條件Qdt在計算時間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S）Itt秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）T設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計算時間Ts按下式計算t=td+tkd式中td 繼電保護(hù)裝置動作時間內(nèi)（S）tkd斷路的全分閘時間（s）4.動穩(wěn)定校驗(yàn) 電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：上式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值5.絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。由

43、于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。二、按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器1.按工作電壓選擇:選用的電器允許最高工作電壓不能低于該回路的最高運(yùn)行電壓,即:Umax Ug式中：Umax 電器允許最高工作電壓；Ug 回路的最高運(yùn)行工作電壓；一般電器允許的最高工作電壓:當(dāng)額定電壓在220KV及以下時為1.15UN； 額定電壓在330500KV時為1.1UN。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Un一般不超過1.1 UNS,故選擇電器時,一般可按照電器的額定電壓U

44、N不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇。即: UN UNS2.按工作電流選擇: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。由于高壓電器沒有連續(xù)過載能力，在選擇其額定電流IN時,應(yīng)不小于在各種合理運(yùn)行方式下該回路的最大持續(xù)工作電流Imax即: Imax Ig三、電氣設(shè)備的選擇原則1.高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：1）.在合閘運(yùn)行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過

45、短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。2）.在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。3）.應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。4）.應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體小、重量輕、安裝維護(hù)方便。斷路器選擇的具體技術(shù)條件：1）、電壓：Ug（電網(wǎng)工作電壓） Un；2）、電流：Igmax（最大持續(xù)工作電流） In；由于高壓開斷器沒有連續(xù)過載的能力，在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，及取最大持續(xù)工作電流Igmax.。3）、開斷電流（開斷容量）：Idt Ibr(或Sdt Sbr)式中：Idt 斷路器實(shí)際開斷時間t秒的短路電流周期分量；Ibr 斷路器t

46、秒的開斷容量；Sdt 斷路器的額定開斷電流；Sbr 斷路器額定開斷容量。 4）、動穩(wěn)定ich imax式中：ich 三相短路電流沖擊值imax 斷路器極限通過電流峰值。5）、熱穩(wěn)定Itdz Itt式中：I 穩(wěn)態(tài)三相短路電流；tdz 短路電流發(fā)熱等值時間（又稱假想時間）；It 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流。2.隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：1）.隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。2）.隔離開關(guān)斷開點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而

47、危及工作人員的安全。3）.隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。4）.隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5）.隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。6）.帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。隔離開關(guān)選擇的具體技術(shù)條件1）、電壓：Ug（電網(wǎng)工作電壓） Un2）、電流：Igmax（最大持續(xù)工作電流） In由于高壓開斷器沒有連續(xù)過載的能力，在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，及取最大持續(xù)工作電流Igmax.3）、動穩(wěn)定ich imax式中：ich 三相短路電流沖擊值im

48、ax 斷路器極限通過電流峰值4）、熱穩(wěn)定Itdz Itt式中：I 穩(wěn)態(tài)三相短路電流；tdz 短路電流發(fā)熱等值時間（又稱假想時間）；It 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流3.各級電壓母線的選擇選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容：1）、選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式；2）、選擇母線截面的大??；3）、檢驗(yàn)?zāi)妇€短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；4）、對35kV以上母線，應(yīng)檢驗(yàn)它在當(dāng)?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈；5）、對于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動，為避免共振，應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率。裸導(dǎo)體選擇的具體技術(shù)條件：1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料。對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出線端部

49、，或采用硬鋁導(dǎo)體穿墻套管有困難時，以及對鋁有較嚴(yán)重的腐蝕場所，可選用銅質(zhì)材料的硬導(dǎo)體?；芈氛９ぷ麟娏髟?0008000A時，一般選用槽型導(dǎo)體。110KV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。2）按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面SIgmax KIy式中：Iy 相應(yīng)于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為+25時的導(dǎo)體長期允許載流量；K 溫度修正系數(shù)；3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為：S Smin（Itdz）/ C （mm）式中：Smin 根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小允許載截面（mm）C 熱穩(wěn)定系數(shù)I 穩(wěn)態(tài)短路電流（KA）tdz 短路電流等值時間（S）4）動穩(wěn)定校驗(yàn)： max y 式中：y 母線材料的允許應(yīng)

50、力（硬鋁y為69106 Pa, 硬銅y為137106 Pa，鋼y為157106 Pa）；max 作用在母線上的最大計算應(yīng)力。4. 絕緣子和穿墻套管的選擇在發(fā)電廠變電站的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來實(shí)現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、耐潮濕。選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時使用，635KV為瓷絕緣，60220KV為油浸紙絕緣電容式。5.電流互感器的配置和選擇1）、正常工作條件一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側(cè)負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級，2）、短路穩(wěn)定性動穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)3）、承受過電壓能力絕緣水平，泄露比4）、環(huán)