精品資料（2021-2022年收藏）某110kV降壓變電站電氣部分設(shè)計

1、摘 要 此次設(shè)計的題目是“南苑 110kV 降壓變電站電氣部分設(shè)計” 。主要任務(wù)是根據(jù)變電所運行要安全、可靠的要求，確定主接線方案，根據(jù) 35kV 側(cè)和 10kV 側(cè)的負荷選擇主變壓器；畫出短路圖，經(jīng)過計算列出短路計算表；計算各回路的最大持續(xù)工作電流，選擇斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、熔斷器、母線等設(shè)備，并通過短路計算結(jié)果校驗所選的設(shè)備符合要求；配電裝置的設(shè)計應滿足安全可靠的要求，在本次設(shè)計中，配電裝置選用已經(jīng)長期運行檢驗合格的配電裝置；防雷接地的計算，在變電所外按配置原則裝設(shè)四支高度為 30 米等高避雷針，計算所裝設(shè)的避雷針可以保護全所的范圍；利用 WBZ-500H 微機

2、型變壓器保護裝置對所設(shè)計的變電所主變壓器進行保護。使變壓器安全、穩(wěn)定的運行。關(guān)鍵詞：主接線 ；短路電流計算； 設(shè)備選擇與校驗 ；微機保護AbstractMy graduation thesis topic is:The electric section design of Nanyuan 110kV step-down station , The main task of this graduates design is ensure the plan of electric main line by way of the regular that power system operate s

3、afty and stability . Draw a chart about short-circuit; Lay out the chart of short-circuit result;To computate ;Choose the main electric appliance equipments;For example :bus bar maxgI、 interrupter 、disconnect switch、 current transformer、 potential transformer、 lightning arresters 、fuse and so on.che

4、ck the electric equipments by way of short-circuit calculation ;The design of distribution install should operate safty and reliablely ;In this design ,we chose the installs which operate many years. The calculation about Lighting Grounding,we plan install four lightning conductor and check four con

5、ductor can protect station very well ; we use WBZ-500H Protection to protect transformer and ensure the safty of transformer .keywords:keywords: electric main line; short-circuit calculation; check and choose electric appliance equipments; protection目 錄引 言.1第一章 110KV 變電站電氣主接線設(shè)計.21.1 原始資料.21.1.1 變電所規(guī)

6、模及其性質(zhì).21.1.2 負荷分析.21.1.3 對配電裝置選擇的初步分析.21.2 主接線設(shè)計的原則.21.2.1 設(shè)計主接線的要求.21.2.2 設(shè)計步驟.31.2.3 本變電所主接線方案的確定.3第二章 主變壓器選擇.72.1 原始資料.72.2 主變壓器選擇.72.2.1 臺數(shù)的選擇.72.2.2 主變壓器型式的選擇.72.2.3 本變電所主變壓器的確定.72.2.4 電抗器的選擇.9第三章 短路計算.113.1 短路計算的規(guī)定和步驟.113.1.1 短路電流計算的目的.113.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定.113.1.3 計算步驟.123.2 相關(guān)參數(shù)計算.123.2.1 變壓器參

7、數(shù)的計算.133.2.2 發(fā)電機參數(shù)的計算.163.2.3 線路參數(shù)的計算.183.3 等值網(wǎng)絡(luò)的化簡.193.4短路點的選擇.213.4 短路計算.2243.4.1 短路點 d-1 處 .223.4.2 短路點 d-2 處 .233.4.3 短路點 d-3 處 .233.4.4 短路點 d-4 處 .24第四章 主要電氣設(shè)備選擇.254.1 電氣設(shè)備選擇的基礎(chǔ)知識.254.1.1 一般原則.254.1.2 技術(shù)條件.254.1.3 環(huán)境條件.274.2 斷路器的選擇與校驗.284.3 隔離開關(guān)的選擇與校驗.344.4 電流互感器的選擇與校驗.384.5 電壓互感器的選擇.434.6 電抗器的

8、校驗.454.7 熔斷器的選擇.474.8 母線的選擇.484.8.1 10kV 側(cè)母線的選擇與校驗.514.8.2 110kV 和 35kV 裸導體的選擇與校驗.534.9 避雷器的選擇與校驗.54第五章 配電裝置設(shè)計.575.1 配電裝置的特點.575.1.1 屋內(nèi)配電裝置.575.1.2 屋外配電裝置.575.1.3 成套配電裝置.585.1.4 配電裝置應滿足以下基本要求.585.4 屋外配電裝置安全凈距.595.3 本變電所的配電裝置.59第六章 防雷接地的計算.606.1 接地裝置.606.1.1 一般規(guī)定和要求.606.1.2 接地范圍.6056.1.3 接地電阻值.616.1.

9、4 本變電所的接地.616.2 防雷保護.636.2.1 變電所的防雷保護對象.636.2.2 直擊雷保護措施.636.2.3 防雷保護設(shè)計原則.636.2.4 避雷針的保護范圍.63第七章 繼電保護整定的計算.677.1 變壓器保護.677.1.1 變壓器保護的配置原則.677.1.2 變壓器相間后備保護配置原則及接線.687.2 WBZ-500H 型微機變壓器保護.687.2.1 WBZ-500H 型微機變壓器保護的介紹.687.2.2 變電所的主保護及后備保護.697.2.3 變壓器的保護計算.72結(jié) 論.75參 考 文 獻.76附 錄 A.77附 錄 B.78附 錄 C.79謝 辭.8

10、0符號說明 常用符號：-電流 -額定電流 基值電流（KA） InIBI基值電壓（KV） -額定電壓（一次側(cè)） （KV） BUnU-二次側(cè)額定電壓（V） 電網(wǎng)工作電壓（KV）2nUgU-電壓 -電抗 -電阻 UXR-容量 -負荷 -能量 SPW電勢 -系統(tǒng)基準容量（MVA） -變壓器額定容量EBSnS專用符號- 勵磁電流 -短路電流沖擊值（KA）fIchI-最大持續(xù)工作電流 -穩(wěn)態(tài)三相短路電流max.gII-0S短路電流周期分量(標幺值) -0S短路電流周期分量（有名值）*I I -斷路器的額定開斷路器（KA） -斷路器極限通過電流峰值brImaxI（KA）-斷路器實際開斷時間 t 秒的短路電流

11、周期分量（KA）dtI-斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 -短路容量（MVA） tIS -支路計算電抗（標幺值） -支路轉(zhuǎn)移電抗（標幺值）jsXfsX-短路電流發(fā)熱等值時間（又稱假象時間） （S）dzt-固有分閘時間（S） -熱穩(wěn)定系數(shù)kdtC特殊符號 C-熱穩(wěn)定系數(shù) -振動系數(shù) 材料系數(shù) W-母線截面系數(shù) J-經(jīng)濟電流密度 k0-溫度修正系數(shù)y-母線材料的允許應力 1引 言隨著現(xiàn)代化進程的快速推進，電力工業(yè)發(fā)展水平和電氣化程度是國家國民經(jīng)濟發(fā)展的重要標志。我國的電力工業(yè)已經(jīng)進入了大機組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、自動化、信息化發(fā)展的新時期。隨著人們對電能的需求量日益增加，電能由發(fā)電廠發(fā)出要經(jīng)過變壓器變

12、壓供給用戶，這時變電所就成為了發(fā)電廠到用戶的媒介。這樣就必須合理的規(guī)劃變電所，以保證向用戶可靠、安全的供電。本次設(shè)計題目為“南苑 110kV 降壓變電站電氣部分設(shè)計” ，包括：110kV 降壓變電站電氣主接線設(shè)計；選擇確定主變壓器的型號、容量；短路電流計算；主要電器設(shè)備選擇、校驗（包括母線，斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，避雷器，熔斷器等。 ） ；配電裝置的設(shè)計；防雷接地的計算；變壓器保護。為了使變電所順利完成變電、輸配電任務(wù)，主接線設(shè)計要滿足供電可靠性、運行的靈活性和經(jīng)濟性、先進性等項基本要求。 根據(jù)負荷的大小確定既經(jīng)濟又實用的變壓器，通過進行變電所短路電流計算，有助于我們選擇能安

13、全、可靠工作又經(jīng)濟的電氣設(shè)備，也有助于設(shè)計和選擇屋內(nèi)、屋外配電裝置。當變電所在運行時出現(xiàn)故障時而不間斷地對、類負荷供電，就要對變電所的設(shè)備，尤其是對主要設(shè)備進行相應的保護，對變電所進行防雷接地計算和利用 WBZ-500H 微機型變壓器保護裝置對變壓器進行相應的保護計算，從而保證變電所安全、經(jīng)濟地供電。2第一章 110kV 變電站電氣主接線設(shè)計1.1 原始資料1.1.1 變電所規(guī)模及其性質(zhì)（1）電壓等級 110/35/10 kV 的降壓變電站線路回數(shù)110kV兩回進線。35kV 四回出線。 10kV十回出線。本站靠近負荷中心，人少地多，交通方便，有出線走廊。（2）110kV 側(cè)情況： 兩回進線。

14、（3）35kV 側(cè)負荷情況：三回 4MW,一回 4.7MW，共四回出線。（4）10kV 側(cè)負荷情況： 五回 0.8MW，三回 1MW， 兩回 1.5MW， 共十回出線（5）自然條件：自然條件：典型類氣象區(qū);污穢等級為 0 級;站址海拔 800 米;土壤電阻率：1104cm; 地震烈度：3 級; 當?shù)乩妆┤?30 日/年；相對濕度： 65；（6）變電站在系統(tǒng)中的位置，以及系統(tǒng)的容量詳見附錄 C。1.1.2 負荷分析（1）110kV 側(cè) 進線 2 回，在 110kV 及以上電壓等級的供電要求有一定的可靠性。（2）35kV 側(cè) 4 回出線，總負荷為 P=34+4.7=16.7（MW）（3）10kV

15、側(cè) 10 回出線，總負荷為 P=50.8+31+21.5=10(MW)1.1.3 對配電裝置選擇的初步分析典型類氣象區(qū);污穢等級為 0 級；站址海拔 800 米；當?shù)乩妆┤?30 日/年；氣象條件一般，根據(jù)電力工程設(shè)計手冊故選用配電裝置時不做特殊地區(qū)加以考慮，選擇普通的配電設(shè)備即可。對電氣主設(shè)備的選擇也沒有任何特殊條件加以限制，選擇普通型的設(shè)備即可。1.2 主接線設(shè)計的原則1.2.1 設(shè)計主接線的要求 電氣主接線是我這次設(shè)計變電所電氣部分的主體，它表明了發(fā)電機、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式、各設(shè)備的作用、連接方式和回路之間的相互關(guān)系。因此，主接線的設(shè)計是

16、一個綜合性的問題。電氣主3接線直接關(guān)系著全所的電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。結(jié)合到該變電所在電力系統(tǒng)中的作用和地位、近期和遠期的發(fā)展規(guī)模，以及負荷的重要分級。在電力系統(tǒng)中類負荷在任何時間都不能停電，類負荷僅在必要時可短時停電，而經(jīng)過對原始材料的分析該變電站的、類負荷占 65%，且靠近負荷中心。在設(shè)計電氣主接線兼顧上述原則的同時，也要使其滿足供電可靠性、運行的靈活性和經(jīng)濟性、先進性等項基本要求。 （1）可靠性:供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。電氣主接線也必須滿足這個要求。衡量主接線運行可靠性的標志是:1) 斷路器檢修時，能否不影響供電。2) 線路、斷路器或母線故

17、障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電范圍的大小和時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。3) 變電所全部停電的可能性（應盡量避免） 。（2）靈活性:1) 調(diào)度靈活，操作簡便。 2) 檢修安全。 3) 擴建方便。（3）經(jīng)濟性:1) 投資省，主接線應簡單清晰，以節(jié)約一次設(shè)備投資為主。2) 占地面積小。3) 電能損耗少。1.2.2 設(shè)計步驟設(shè)計步驟:（1）擬定可行的主接線方案：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，初步對各方案的優(yōu)、缺點進行比較，淘汰一些較差的方案，保留兩個相對較好的方案。（2）對 2 個較好的方案進行技術(shù)比較計算，從中選擇出最佳的主接線方案。1.2.3 本變電所主接線方案的確定110

18、kV 降壓變電所屬重要變電所，降壓變電所多為終端變電所或分支變電所，降壓供電給附近用戶。為保證供電可靠性，該變電站設(shè)計裝設(shè)兩臺三繞組變壓器。根據(jù)主接線的各項要求，結(jié)合我們設(shè)計的具體情況，設(shè)計出以下兩種方案進行比較，選出最合理的作為本次設(shè)計的主接線圖。兩種方案如圖 1-1、1-2 所示：4方案一：圖 11 主接線圖方案二：圖 12 主接線圖5（1）110kV 側(cè)主接線設(shè)計：110kV 側(cè)的主接線的接線方式有：不分段單母線、分段單母線、雙母線、分段單母線帶旁路、雙母線帶旁路。兩個方案 110kV 側(cè)一種采用外橋接線，一種采用分段單母線。下面我就我選擇的兩種接線方式做簡單分析。外橋接線：圖 13 外

19、橋接線圖當有兩臺變壓器和兩條線路時適宜采用橋形接線，該接線在四條線路中使用三個斷路器，所用斷路器數(shù)量較少。外橋接線適用于像變電所線路長度較短的場所和變壓器要按經(jīng)濟運行方式需經(jīng)常投、切及穿越功率較大的小容量配電裝置中。采用外橋接線時，其中一回線路檢修或故障時，有一臺變壓器短時停運，操作較復雜。變壓器切除、投入或故障時，不影響其余部分的聯(lián)系，操作較簡單。穿越功率經(jīng)過斷路器 QF3，所造成的斷路器故障、檢修及系統(tǒng)開環(huán)的幾率小。變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。橋連斷路器檢修時也會造成開環(huán)，可增設(shè) QS2、QS3 解決。由于橋形接線造價低，并且容易發(fā)展成為單母線分段接線，因此為了節(jié)省投資，在

20、配電裝置中建造初期，負荷較小，出線回路數(shù)不多的小變電站，可采用橋形接線。分段單母線： 6圖 14 單母線分段接線分段單母線的接線如圖 1-4 所示，兩母線段可并列運行也可分裂運行，重要用戶可以用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電，任一母線或隔離開關(guān)檢修時，只停該段，他段可繼續(xù)供電，縮小停電范圍，對于用分段斷路器的 QFd 分段，如果QFd 在正常運行時接通，當某段母線故障時，繼電保護使 QFd 及故障段的斷路器自動斷開，只停該段；如果 QFd 在正常運行時斷開，當某段電源回路故障和其它斷路器斷開時，備用電源自動投入裝置使 QFd 自動接通，可保證全部出線繼續(xù)供電。缺點：分段單母線接線增加了分

21、段設(shè)備的投資和占地面積；某段母線故障或檢修仍會有停電問題。適用范圍：6-10KV 配電裝置，出線回路數(shù)為 6 回及以上時；35-63KV 配電裝置，出線回路數(shù)為 4-8 回時；110-220KV 配電裝置，出線回路數(shù)為 3-4 回時。（2）35kV 側(cè)主接線的設(shè)計：35kV 側(cè)的主接線的接線方式有：不分段單母線、分段單母線、雙母線、分段單母線帶旁路?？紤]到 35kV 側(cè)有兩回進線，四回出線我們采用分段單母線。（3）10kV 側(cè)主接線10kV 側(cè)的主接線的接線方式有：分段單母線、雙母線?？紤]到 10kV 側(cè)有兩回進線， 610kV 側(cè)宜采用單母線分段。根據(jù)變電站的規(guī)模和性質(zhì)。110kV 側(cè)采用少

22、油斷路器。35kV 和 10kV 側(cè)采用真空斷路器。兩種電氣主接線形式，方案一，方案二差別在 110kV 處，一為單母線分段的接線形式，一為外橋形接線形式。110kV 處為兩回進線，兩回出線，該變電所應用兩臺降壓變壓器，宜選用外橋形接線，在配電裝置的綜合投資，包括控制設(shè)備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上，橋形接線比單母線分段接線有很大的靈活性，所以經(jīng)過技術(shù)及經(jīng)濟上的比較，外橋形接線比單母線分段接線形式少一組斷路器且較適合本變電所，所以我們選擇方案二。7 8第二章 主變壓器選擇2.1 原始資料（1）35kV 側(cè)負荷情況：總負荷為 P=43+4.7=16.7(MW)（2）10kV 側(cè)負荷情

23、況：總負荷為 P=50.8+13+21.5=10（MW）（3）由本期負荷確定主變壓器容量?？傌摵蔀?P=16.7+10=26.7（MW） ，功率因數(shù) COS=0.92.2 主變壓器選擇2.2.1 臺數(shù)的選擇（1） 主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等綜合因素考慮確定。（2） 主變壓器容量一般按變電所、建成后 510 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期的負荷發(fā)展。對于城網(wǎng)變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結(jié)合。（3） 在有一、二級負荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。（4） 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時

24、，其余主變壓器的容量不應小于 70%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。（5）當一臺事故停用時，另一臺變壓器事故過負荷能力查表得出過負荷倍數(shù)為1.3，允許時間為 2 小時。按照上述原則我設(shè)計的變電所應裝設(shè)兩臺降壓變壓器。2.2.2 主變壓器型式的選擇（1） 當不受運輸限制時，在 330kV 級以下的變電所應選擇三繞組變壓器。（2） 具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的 15%以上，主變壓器宜采用三繞組變壓器。按照以上原則的二，結(jié)合我設(shè)計的變電所實際情況我選擇三繞組變壓器。2.2.3 本變電所主變壓器的確定對于使用兩臺變壓器的變電所，其額定容量可按下式確

25、定變壓器的額定容量：1)7 . 06 . 0(nPSMAXe式中 ：變電所最大負荷。n 為變壓器臺數(shù)。MAXP9總安裝容量為： MAXMAXNPPS3 . 165. 02 )(28.1967.2965. 0cos65. 0MWPSMe系數(shù)選擇為 0.65，按變電所建成后 5-10 年的規(guī)劃負荷考慮，并應按照其中一臺變壓器停運時，其余變壓器能滿足變電所最大負荷 SMAX 的 60%-70%。35kV-110kV 變電所為 60%，但應保證、類負荷不停電，此變電所的、類負荷為65%。所以系數(shù)選擇 0.65。通過以上計算，我選擇變壓器的容量為 20000kVA。查參考文獻 4 表 2-5，選擇三繞組

26、變壓器。如表 2-1 所示：表 21 110kV 三繞組變壓器技術(shù)參數(shù)額定電壓損耗阻抗電壓型號額定容量MVA高壓側(cè)kV中壓側(cè)kV低壓側(cè)kV連接方式空載功率P0短路功率Ps空載電流Io高中u12%高低u13%中低u23%總體質(zhì)量SFS7-20000/1102000012122.5%38.522.5%10.533.01251.110.517-186.550.0SFSQ7-20000/1102000012122.5%38.522.5%10.533.01251.110.517-186.5SFSZ7-20000/1102000011081.25%38.522.5%10.535.81251.510.517

27、-186.559.8SFSZ7-20000/1102000012122.5%38.522.5%10.535.81251.510.517-186.550.3SFSL1-20000/1102000012138.51150.21254.11810.56.532.8SFSLQ1-20000/1102000012138.511YN ，yn0，d11Y0Y0341251.21710.56備注：第一部分：S：三相 第二部分：F: 風冷 第三部分：S：三繞組 第四部分： Q：全絕緣 Z：帶負荷調(diào)壓 對表 2-1 中的變壓器在以下方面進行詳細選擇：（1）相數(shù)的確定：在 330kV 及以下的變電所中，一般選用三相

28、變壓器，一10臺三相式較同容量的三相單相式投資小，占地小，耗損小。同時配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行維護較方便。（2）繞組數(shù)的確定：有三種電壓等級的變電所宜采用三繞組變壓器。（3）繞組接線組別的確定：110kV 及以上電壓均采用“YN”及中性點引出并直接接地；35kV 以下的電壓，變壓器繞組都采用連接；35kV 作為高、中壓側(cè)時都可能采用“Y”形接線，其中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地。（4）結(jié)構(gòu)形式的比較：變電所的三繞組變壓器，以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主，向低壓側(cè)供電為輔，則選降壓型。降壓型的繞組排列為：鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠，阻抗較大，傳輸功率時損耗較大。（5）冷卻方式的選擇

29、：電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量不同而異，選擇普通型強迫空氣冷卻的變壓器（風冷式） ，所以選擇 SFSL1-20000/110。 通過對變壓器的相數(shù)，繞組數(shù)，繞組接線組別，結(jié)構(gòu)形式，冷卻方式的比較，我們選擇三相風冷三繞組鋁芯普通型變壓器。表 22 110kV 三繞組變壓器技術(shù)參數(shù)額定電壓損耗阻抗電壓型號額定容量MVA高壓側(cè)kV中壓側(cè)kV低壓側(cè)kV連接方式空載功率P0短路功率Ps空載電流Io高中u12%高低u13%中低u23%總體質(zhì)量SFSL1-20000/1102000012138.511Y0/Y0/50.2 125 4.118 10.5 6.5 32.82.2.4 電抗器的選擇10kV

30、 單母分段中加限流電抗器，10kV 出線側(cè)加裝限流電抗器。10kV 單母分段中加裝電抗器的選擇應考慮到一臺變壓器停運，另外一臺變壓器承擔 10kV 側(cè)的負荷運行，母線分段的電抗百分數(shù)為 12%，在此我們選擇 10%，10kV 出線的電抗器應該以一條帶最大負荷的線路所流經(jīng)的電流來計算，出線處電抗器的電抗百分數(shù)不宜超過 6%，在出線處我們選擇電抗器的電抗百分數(shù)為 6%。 已知 10kV 側(cè)有兩回出線為 1.5MWP=1500kVA cos3UIP AUIPI2278.969 . 010732. 11500cos311在發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料中 62 頁選擇型號為 NkL-10-150-6

31、的限流電抗器。已知 10kV 側(cè)總負荷為 10MW，則一半的負荷為 10/2=5（MW） ，所選變壓器的型號為 SFSL1-20000P=5000kVA cos3UIP AUIPI7596.3209 . 010732. 15000cos3在發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料中 62 頁選擇型號為 NkL-10-1500-10 的限流電抗器。10kV NkL 型鋁電纜水泥電抗器技術(shù)參數(shù)其技術(shù)參數(shù)見表 2-3：表 23 10kV NkL 型鋁電纜水泥電抗器技術(shù)參數(shù)型號額定電流（A）額定電壓（kV）通過容量（kVA）無功容量（kVar）額定電抗（%）一相中75時的損耗（W）動穩(wěn)定（A）IS 熱穩(wěn)定（A）

32、參考價格(元)NkL-10-150-61501038665262500637592805900NkL-10-1500-10150010323023110680010200153008400 依據(jù)黃純?nèi)A編寫的發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料第 64 頁表 310 中查表可知 NkL-10-150-6，NkL-10-1500-10 的電抗標幺值分別為：X1* =2.09。X2* =0.34912第三章 短路計算3.1 短路計算的規(guī)定和步驟3.1.1 短路電流計算的目的變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面：（1） 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或

33、確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。（2） 在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。（3） 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。（4） 在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。3.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定（1） 計算的基本情況1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負載下運行。2） 短路發(fā)生在短路電流為最大值時的瞬間。3） 所有電源的電動勢相位角相等。（2） 接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)

34、生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式） ，不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（3） 計算容量：應按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮工程建成后 510 年） 。（4） 短路種類：一般按三相短路計算。（5） 短路計算點：在正常接線方式中，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。13選擇導體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。3.1.3 計算步驟（1） 選擇并標示設(shè)計中計算的短路點。（2） 畫等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖：繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。（3） 化簡等值網(wǎng)絡(luò)，為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為

35、中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗 Xnd。（4） 求計算電抗 Xjs（5） 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值。（6） 計算無限大容量(或 Xjs=3)的電源供給的短路電流周期分量。（7） 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。（8） 計算短路電流沖擊值。（9） 計算異步電動機供給的短路電流。（10） 繪制短路電流計算結(jié)果表。3.2 相關(guān)參數(shù)計算表 3-1 常用基準值電氣量關(guān)系式基準值Sb(MAV)100(或 1000,或某元件的額定容量)Ub(kV)3.156.310.5 15.7537115230345Ib(kA)Ib=Sb/(Ub)318.

36、39.16 5.53.661.56 0.5020.2510.167Xb()Xb=Ub/(Ib)=Ub2/Sb30.099 0.397 1.10 2.4913.7 1325301190短路電流計算利用標幺值來進行計算。選擇基準容量為Sb=100MVA，各電壓等級的平均額定電壓取為基準電壓即 Ub=Uav=1.05Un則有：(kV)5 .1005. 1)10(NBUU(kV)3705. 1)35(NBUU(kV)11505. 1)110(NBUU根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中確定或推薦的系統(tǒng)接線圖，求出各元件(發(fā)電機,變壓器,線路等)的阻抗值,(高壓短路電流計算一般只計及各元件的電抗)，為了計算方便,一般

37、均計算成“標幺值” ，通常取用基準容量基準電壓一般取各級的額定MVASB10014平均電壓計算基本關(guān)系如下： （31）3BB BSU I （32）3BBBSIU （33）3BBBUZI （34）avBUU式中：-基準容量(MVA)BS-基準電壓(kV)BU-電網(wǎng)各級平均額定電壓(kV)avU-基準電流(kA)BI-基準阻抗BZ表 32 常用設(shè)備電抗換算公式：設(shè)備名稱廠家所給參數(shù)有名值（）標幺值（以 Sb、Ub為基準）發(fā)電機XF.n (標幺值)NFNNFXSUX.2NBFnbFFSSXXXX.*變壓器Ub (%)=Ud(%)NNdBSUUX100%2NBdbBBSSUXXX100%*線路Xo(/

38、km)l(km)Xl=X0L20*BBlbllUSXXXX3.2.1 變壓器參數(shù)的計算近似計算變壓器的標幺值計算公式為： （35）2*1000NBKTSSPR （36）NBKTSSUX100%*式中 Pk- 變壓器負載損耗Uk%- 阻抗電壓百分值15SN-額定容量。SB-基準容量。在原始資料中，所給的變壓器，變壓器技術(shù)參數(shù)均摘自電工手冊第二分冊第90 頁。如表 3-3 所示：表 33 變壓器參數(shù)列表 變壓器參數(shù)T1T2T3T4T5T6額定容量（MVA）31500315003150015000315008000高壓121（110）121(110)121(110)38.5121(110)38.5中

39、壓38.538.5額定電壓(kV)低壓10.5（11）10.510.5(11)116.36.3連接組標號YN，yn,d11YN,d11YN,yn0,d11YN,d11YN,yn0,d11YN,d11空載損耗（kV）4638.54638.54611.5空載電流% 1.00.81.00.81.00.8負載損耗（kW）17514817514817545高中17(10.5)17(10.5)17(10.5)高低10.5(17)10.510.5(17)810.5(17)7.5阻抗電壓%中低6.56.56.5變壓器 T2： SN=31.5MVA015. 0)5 .31(1000100148100022*2N

40、BKTSSPR333. 05 .311001005 .10100%*2NBKTSSUX變壓器 T4： SN=15MVA041. 0)15(100010092100022*4NBKTSSPR16533. 0151001008100%*4NBKTSSUX變壓器 T6： SN=8MVA070. 0)8(100010045100022*6NBKTSSPR9375. 081001005 . 7100%*6NBKTSSUX三繞組變壓器的參數(shù)計算：（1） 電阻的計算： 變壓器容量比為 100/100/100 時，每一個繞組電阻的標幺值： （37）2*)100(100021NBKMAXTSSPR PkMAX-

41、 最大負載損耗 最大負載損耗是指兩個 100%容量的繞組中通有額定電流，第三個繞組空載時損耗。當有容量為 50%的繞組時，該繞組電阻標幺值： （38）*)100(*)50(2TTRR（2）等值電抗的計算： 各繞組電抗百分數(shù)為： U1%=0.5(U12%+U13%-U23%) （39） U2%=0.5(U12%+U23%-U13%) （310） U3%=0.5(U13%+U23%-U12%) （311）U12%、U13%、U23%分別為高、中、低壓繞組間的阻抗電壓百分值。 各繞組等值電抗的標幺值： （312）NBTSSUX100%1*1 （313）NBTSSUX100%3*3 （314）NBTS

42、SUX100%2*217則變壓器 T1、T3、T5 的電阻標幺值為：其容量為 31.5MVA009. 0)5 .31(10001001752110002122*)100(NBKMAXTSSPR變壓器 T1(升壓變壓器)：U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5（17+10.5-6.5）=10.5U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5 (17+6.5-10.5) = 6.5U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5 (10.5+6.5-17) =0 333. 0)5 .31(1001005 .10100%1*1NBTSSUX206. 05 .311001

43、005 . 6100%2*2NBTSSUX0100%3*3NBTSSUX變壓器 T3、T5 為降壓變壓器。各繞組電抗百分數(shù)為：U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5（10.5+17-6.5）=10.5U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5（10.5+6.5-17）=0U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5（17+6.5-10.5）=6.5 333. 0)5 .31(1001005 .10100%1*1NBTSSUX0100%2*2NBTSSUX206. 05 .311001005 . 6100%3*3NBTSSUX在所設(shè)計的變電所中所選擇的變壓器

44、：各繞組電抗百分數(shù)為：U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5（18+10.5-6.5）=11U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5（18+6.5-10.5）=7 U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5（10.5+6.5-18）=0.50 55. 0)20(10010011100%1*1)8(7NBTSSUX35. 0201001007100%2*2)8(7NBTSSUX0100%3*3)8(7NBTSSUX3.2.2 發(fā)電機參數(shù)的計算在原始資料中的發(fā)電機，發(fā)電機技術(shù)參數(shù)均摘自電工手冊第二分冊如表 3-4 所18示：表 34 發(fā)電機參數(shù)列表發(fā)電機項

45、目TQT1.5-4-6300（TH）QF-6-2QF2-12-2QF2-25-2額定容量(MVA)1.561225額定電壓（kV）6.36.36.3(10.5)6.3(10.5)額定電流（A）1726881375(825)2860(1716)功率因數(shù)（cos）0.81.80.80.8效率（%）95.596.497.497.4(97.5)同步電抗（xd）154.3%205.9%190.1%(212.7%)190.72%(225.16%)瞬變電抗（xd）38%19.9%20%（23.25%）19.72%(21.6%)超瞬變電抗（xd”）18.4%12.39%12.21%(14.26%)12.22%

46、(13.6%)負序電抗（x2）15.1%14.9%(17.35%)14.9%(16.6%)零序電抗（x0）6.24%6.37%(6.84%)6.37%(8.69%)定子接線YYYYY(Y)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，依據(jù)表 32 中的公式對原始材料中所給的發(fā)電機進行標幺值的計算：25MW 的發(fā)電機： 59976. 0316. 025)5 .10(2.2)25(NFNNFXSUX544. 025100136. 0.)*25(NBFnbFFSSXXXX12MW 的發(fā)電機：31. 11426. 012)5 .10(2.2)12(NFNNFXSUX 18833. 1121001426. 0.)*12(NBFnbFF

47、SSXXXX6MW 的發(fā)電機：8196. 01239. 06)3 . 6(2.2)6(NFNNFXSUX19 065. 261001239. 0.)*6(NBFnbFFSSXXXX1.5MW 的發(fā)電機：8686. 4184. 05 . 1)3 . 6(2.2)5 . 1(NFNNFXSUX267.125 . 1100184. 0.)*5 . 1(NBFnbFFSSXXXX3.2.3 線路參數(shù)的計算線路標幺值及有名值計算： Xl=X0L （315） （316）20*BBbllUSLXXXXX0-每千米線路所給的阻抗，取 0.4。L-線路公里數(shù)。168kM 線路參數(shù)計算：Xl=X0L=0.4168

48、=67.250812. 0)115(1002 .67220)*168(BBbllUSLXXXX78kM 線路參數(shù)計算：Xl=X0L=0.478=31.22539. 0)115(1002 .31220)*78(BBbllUSLXXXX26kM 線路參數(shù)計算：Xl=X0L=0.426=10.407863. 0)115(1004 .10220)*26(BBbllUSLXXXX18kM 線路參數(shù)計算：Xl=X0L=0.418=7.25259. 0)37(1002 . 7220)*18(BBbllUSLXXXX14kM 線路參數(shù)計算：20Xl=X0L=0.414=5.607863. 0)115(1006

49、 . 5220)*14(BBbllUSLXXXX12kM 線路參數(shù)計算：Xl=X0L=0.412=4.803629. 0)115(1008 . 4220)*12(BBbllUSLXXXX5kM 線路參數(shù)計算：Xl=X0L=0.45=214609. 0)37(1002220)*5(BBbllUSLXXXX2kM 線路參數(shù)計算：Xl=X0L=0.42=0.805844. 0)37(1008 . 0220)*2(BBbllUSLXXXX3.3 等值網(wǎng)絡(luò)的化簡根據(jù)前面一節(jié)對發(fā)電機、變壓器、線路的電抗標幺值的計算值，我們對原始材料中所給的系統(tǒng)圖進行化簡，其中有對 LQ 廠、YM 廠、HLR 廠、YkS

50、廠的化簡如下： LQ 廠有兩臺 25MW 和一臺 12MW 的發(fā)電機圖 31 網(wǎng)絡(luò)化簡圖 2213. 0188. 11544. 01544. 011*1XYM 廠有兩臺 25MW 的發(fā)電機21圖 32 網(wǎng)絡(luò)化簡圖272. 0544. 01544. 011*2XHLR 廠只有一臺 12MW 的發(fā)電機X3*=1.188 圖 33 網(wǎng)絡(luò)化簡圖YkS 廠有兩臺 1.5MW 的發(fā)電機和一臺 6MW 的發(fā)電機圖 34 網(wǎng)絡(luò)化簡圖 5451. 1065. 21267.121267.1211*4X22 圖 35 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化簡圖LQ 線路：89592. 050812. 02333. 02213. 022)*16

51、8(*13*11*1*LTTLQXXXXXYM 線路：48084. 004234. 02333. 0272. 02)*14(*2*2*LTYMXXXXHLR 線路：20042. 2333. 01469. 0533. 018833. 1)*5(*31*32*4*3*LTTTHLRXXXXXXYkS 線路：23344. 352184. 12333. 05415. 122*52*51)*18()*2(*6*4*TTLLTYKSXXXXXXX此時網(wǎng)絡(luò)圖化簡為： 圖 36 網(wǎng)絡(luò)化簡圖235098. 02359. 02739. 01111)*78(*3LHLRYMLQXXXXX5170. 00786. 0

52、2814. 2111)*26(*2*4LYKSXXXX3.4短路點的選擇對電抗值進行重新標示如圖 3-7：d-1 點為 110kV 進線側(cè)短路。d-2 點為 35kV 母線處短路。d-3 點為 10kV 母線（單母分段處）短路。d-4 點為 10kV 出線處短路。圖 37 網(wǎng)絡(luò)化簡圖3.4 短路計算按近期最大運行方式所給參數(shù)進行短路計算： IB1=SB/UB1=100/115=0.502(KA)33IB2=SB/UB2=100/37=1.560(KA)3324IB3=SB/UB3=100/10.5=5.4987(KA) 333.4.1 短路點 d-1 處 8595. 010025.166517

53、0. 0*1)1(bnjsdSSXX圖 38 短路計算圖3.4.2 短路點 d-2 處圖 39 短路計算圖3167. 16625. 1)275. 05170. 0()111(*5*2*1)2(bnjsdSSXXXX253.4.3 短路點 d-3 處 圖 310 短路計算圖7291. 16625. 104009. 1)111(*6*5*8*3*2*1)3(bnjsdSSXXXXXXX3.4.4 短路點 d-4 處 圖 311 短路計算圖2038. 56625. 113009. 3)111(*10*6*5*8*3*2*1)4(bnjsdSSXXXXXXXX短路電流表見附錄 A。26第四章 主要電氣

54、設(shè)備選擇110kV 降壓變電站為終端變電站，要求容量大，占地小。所以在選擇設(shè)備時要注意滿足設(shè)備無油化小型化等要求，尤其 35kV 側(cè)設(shè)備，要滿足這些要求。導體和電器的選擇設(shè)計，同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并應做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便和適當留有發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。4.1 電氣設(shè)備選擇的基礎(chǔ)知識4.1.1 一般原則（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景的發(fā)展。（2）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。（3）應力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。（4）與整個工程的建設(shè)標準應協(xié)調(diào)一致。（5）同類設(shè)備應盡量減少品種。（6）選用的新產(chǎn)品均應具有可靠的試驗數(shù)

55、據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。4.1.2 技術(shù)條件選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓和過電流的情況下保持正常運行。（1）長期工作條件1）電壓：選用的電器在允許最高工作電壓 Umax不低于該回路的最高運行電壓 Ug,即 UmaxUg （41） 2）電流：選用的電器額定電流 In不得低于所在回路在各種可能方式下的持續(xù)工作電流Ig.max, InIgmax （42）高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選電器時，額定電流應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)的工作電流的要求。各回路持續(xù)工作電流的計算見表 4-1：27表 41 各回路持續(xù)工作電流 Igmax回路名稱計算公式發(fā)電機或同期調(diào)相機回路Igmax

56、=1.05In=1.05Pn/(3UnCosn)三相變壓器回路Igmax=1.05In=1.05Pn/(3UnCosn)母線分段斷路器或母聯(lián)斷路器回路Igmax 為該母線上最大一臺發(fā)電機或一組變壓器的持續(xù)工作電流母線分段電抗器回路Igmax 為該母線上事故切除最大一臺發(fā)電機時，可能能過電抗器的電流計算。一般取該臺發(fā)電機 5080%In分裂電抗器回路Igmax 一般按發(fā)電機或主變壓器額定電流的 70%計算主母線按潮流分布情況計算饋電回路Igmax=2P/(3UnCOS) 注：PN、UN、IN等都為設(shè)備本身的額定值。 各標量的單位為：I（A） 、U（kV） 、P（kW） 、S（kVA） 。 （2）

57、 短路穩(wěn)定條件1）校驗的一般原則電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流， 用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定。用熔斷器保護的電壓互感器，可不驗算動、熱穩(wěn)定。2）短路的熱穩(wěn)定條件：IttItdz （43）It -t 秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值(kA)t-設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間(s) 校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間 tdz按下式計算：tdz=tb+td tb-繼電保護裝置后備保護動作時間（s）td-斷路器全分閘時間（s）28注：驗算導體和 110kV 以下電纜適中熱穩(wěn)定時，用的計算時間釆用主保護

58、的動作時間加相應的斷路器全分閘時間。3） 短路的動穩(wěn)定計算： imax ich （44）ich- 短路沖擊電流峰值（kA）imax-電器允許的極限通過電流峰值（kA）表 42 導體和電器的選擇與校驗項目正常工作條件短路條件環(huán)境條件項目電器額定電壓（kV）額定電流 （A）開斷容 量（kVA）準確等級二次負荷動穩(wěn)定熱穩(wěn)定溫度海拔高度其他斷 路 器負荷開關(guān)隔離開關(guān)熔斷器電 抗 器電流互感器電壓互感器支持絕緣子穿墻套管導 線電 纜用于切斷長線時應校驗過電壓選擇保護熔斷特性選擇電抗百分值電暈及允許電壓校驗允許電壓校驗294.1.3 環(huán)境條件 選擇電器設(shè)備時，由于安裝場所的不同，電器的環(huán)境要求也不一樣，例

59、如：在屋外環(huán)境溫度最高為年最高溫度，最低為年最低溫度等等。電器設(shè)備對日照、風速、冰雪、溫度、污穢、海拔和地震方面都有要求，所以對電器設(shè)備的選擇也要看具體的環(huán)境因素去選擇。4.2 斷路器的選擇與校驗對所選主接線的斷路器進行標示如下：圖 41 斷路器標示圖斷路器的主要功能：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運行起著控制作用；當設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。本站斷路器的裝設(shè)：除需滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。在本變電站中 110kV 裝設(shè)戶外少油斷路器，它開斷性能好，結(jié)

60、構(gòu)簡單，制造方便，具有耗鋼，耗油量小，體積和質(zhì)量較小，價格較低等優(yōu)點。但油易凍結(jié)和劣化，不適用在嚴寒地帶。35kV 和 10kV 側(cè)斷路器采用真空斷路器。真空斷路器具有開斷能力強，滅弧迅速，觸頭不易氧化，30運行維護簡單，滅弧室不需檢修，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，噪聲低，壽命長，無火災和爆炸危險等優(yōu)點；但制造工藝，材料和密封要求高，開斷電流和斷口電壓卻不能做的很高。斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：（1）電壓：Ug Un Ug-電網(wǎng)工作電壓（2）電流：Ig.max In Ig.max-最大持續(xù)工作電流（3）開斷電流：Ip.t Inbr （45）式中：Ipt-斷路器實際開斷時間 t 秒的短路電流周期