1、 东北电力学院毕业设计论文设计计算书短路电流计算1、计算电路图和等值电路图 则 ， 设， ）（）（）（ MVA10S8%U2314%UB3-2k-1k2-k 5.4-23-2-1S ）（）（ ）（）（）（ 3-1k3-2k-1k2 ）（）（ ）（）（）（ .81-2UU-3-3S ）（）（ ）（）（）（4.0x* 1.0215.S%NB1*32* *7.4.0Ux .0125.8S1NB3*1-1、 d 短路时等值阻抗图东北电力学院毕业设计论文18.2304.1IS*-d*1- SX折算到 220kV 短路容量有名值 MVA.*1-d-j折算到 220kV 短路电流有名值 k97.52301*
2、8.U3SIBj*1-d- 根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数 K ，当不计.81ch周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值 kA01.97.51-.82I1-K2I 2-d2chch ）（）（冲击电流 i1-1-2、d 点短路时的等值阻抗图，2 1.0247.1.04.2)/()(X*1*2*12*1*2-d XXSS0.I*2-d2-d*-折算到 110kV 短路容量有名值 MVA1S*2-d- j折算到 110kV 短路电流有名值 k02.530UIBj*2-d- 根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数 K ，当不计.81ch周期分量的衰减时，短路电流全电
3、流最大有效值东北电力学院毕业设计论文 kA58.720.1-.82I1-K2I2-dchch ）（）（冲击电流 5i-1-3、 点短路时的等值阻抗图，3d 1375.02.1.04.2)/()(X*31*3*13*1*3-d XXSS27.5.0I*2-d2-d*-折算到 35kV 短路容量有名值 MVA17.S*3-d- j折算到 35kV 短路电流有名值 k34.0*2.UIBj*3-d- 根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数 K ，当不计.81ch周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值 kA12.734.1-.82I1-K2I 23-d2chch ）（）（冲击电流 9i
4、-短 路 点的 编 号基 准电 压（BU短 路电 流标 么 短 路电 流有 名 短 路 电流 冲 击值 hci短 路 全电 流 最大 有 效 短 路容 量 ( S东北电力学院毕业设计论文Kv） 值（ k*IA）值（ KA）(KA) 值 chI(KA)MVA)表达 式平 均值X1N*I5.2I1U3Bd1 230 23.81 5.97 15.22 9.01 2381d2 115 10 5.02 12.801 7.58 1000d3 37 7.27 11.34 28.917 17.12 727电气设备的选择与校验一、1、220kV 侧 GIS 组合电器选择选择 ZF11-252 型 GIS 组合电
5、器。ZF11 型 GIS 共用的技术参数如下表。表 5.1 GIS 通用部分的技术参数项 目 单位 参数值额定电压 kV 252额定电流 A 1250额定频率 Hz 50额定峰值耐受电流 kA 63额定短时耐受电流（3s） kA 31.5局部放电 pC 35相对地 断口间 相间 1 min 工频耐受电压 kV230 275 3451.2/50s 额定雷电冲击耐受电压kV 550 650 550断路器（含 CT）气室其它气室 额定 SF6 气体压力（表压 20）0.6 0.4最低功能压力（表压 20） 0.50.015 0.330.015补气压力（表压 20） MPa0.520.015 0.35
6、0.015东北电力学院毕业设计论文SF6 气体年漏气率 1%断路器（含CT） 、快速隔离开关、快速接地开关气室其余气室出厂前150出厂前250 SF6 气体水分含量 ppm运行中300运行中50011 断路器ZF11-252 内部断路器参数如下：额定电压 220kV 最高工作电压 252kV 额定电流 1250A额定开断电流 31.5kA 额定短路关合电流 63kA 3s 热稳定电流 31.5kA额定闭合时间 0.09s 固有分闸时间 0.028s 燃弧时间 0.05s（1）额定电压选择： kV253.120UNs（2）额定电流选择： A61.03S5.1IBmax .k437.09*2359
7、.UPI7kA .026U3SI BSsBcyc A， 选 择 。最 大 ， 所 以 额 定 电 流 按中、因 为 maxmaxscymax III k61.0IN（3）开断电流选择： 7kA9.5I1dNBr（4）短路关合电流选择： 2ichl（5）热稳定校验，取短路电流持续时间 ：s3td78.05.0tgbkd 2178hs skA9.63.tIQ22ds2551rd（6） 动稳定校验： kA63ik2.1iNclch东北电力学院毕业设计论文故此断路器符合要求。由于每回出线的各项指标都比 220kV 侧总负荷低，因此选择此断路器也合适。1.2、隔离开关及接地开关ZF11-252 内部隔离
8、开关参数如下：额定电压 220kV 最高工作电压 252kV 额定电流 1250A额定短路关合电流 63kA 3s 热稳定电流 31.5kA（1）额定电压选择： kV253.120UNs（2）额定电流选择： A61.03S5.1IBmax .k437.09*2359.UPI7kA .026U3SI BSsBcyc A， 选 择 。最 大 ， 所 以 额 定 电 流 按中、因 为 maxmaxscymax III k61.0IN（3）热稳定校验，取短路电流持续时间 ：s3td78.025tgbkd178.0hsskA963.tIQ22ds25.51rd（4） 动稳定校验： kA63ik2.1iN
9、clch故此隔离开关符合要求。由于每回出线的各项指标都比 220kV 侧总负荷低，因此选择此隔离开关也合适。接地开关盒隔离开关参数一致也满足要求。1.3、电流互感器该电流互感器在线路正常运行状态和过载状态以及短路故障时，测量电流，给测量仪表和继电保护装置提供电流参量。该 CT 为穿心式结构，即原边仅有主回路导体一匝，二次线圈绕制完成后把它们放置在金属壳体内，内充 0.45MPaSF6 气体作为绝缘介质，一般一个筒体内可装 14 只二次线圈，一般一只线圈配一个接线座。接线座上的端子编号与二次线圈的出线头编号完全一致。金属壳体外有明显的极性标牌。表 5.2 电流互感器元件额定技术参数参 数 名 称
10、 单位 数 值系统额定电压 kV 220额定一次电流 A 1200东北电力学院毕业设计论文额定二次电流 A 5仪表保安系数 5,10标准准确级 0.2 ,0.5测量用额定输出 VA 30准确限值系数 20，30标准准确级 5P保护用额定输出 VA301s 热稳定倍数 60动稳定倍数 60（1）额定电压选择： kV253.120UNs（2）额定电流选择： A61.03S5.1IBmax .k437.09*2359.UPI7kA .026U3SI BSsBcyc A， 选 择 。最 大 ， 所 以 额 定 电 流 按中、因 为 maxmaxscymax III k61.0IN（3）热稳定校验： s
11、2kA9.106QskA5184602KI k22tm ）（）（4）动稳定校验： 5i.shdw故此电流互感器也满足要求。1.4、电压互感器电压互感器也是 GIS 标准之一，采用的是 JDQX 型 SF6 绝缘的电磁式电压互感器，独立气室，内充 0.45MPaSF6 气体，壳体上装有密度继电器、吸附剂、充放气接头等附件，可为用户提供三线圈和四线圈两种规格的品种。具有变比及精度可按用户主接线要求确定。其参数如下表。表 5.3 电压互感器元件额定技术参数项 目 技 术 参 数额定一次电压 （kV） 220/ 3额定二次电压 （kV） 0.1/剩余电压绕组额定电压（kV） 0.1额定输出 （VA）
12、75/120/300标准准确级 0.2/3P/3P东北电力学院毕业设计论文额定 SF6气压 （表压 20） 0.45 MPa1.5、避雷器避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电压能量的接受器，它与别保护设备并联运行，当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压，保护电气设备。本 GIS 组合电器内带氧化锌避雷器，主要安装在变电站的进线侧，用于保护 GIS 的电气设备绝缘免受雷电和操作过电压的损害，为独立气室，内充 0.4MPaSF6 气体。其标准放电流分5KA、10KA 两种。该产品系无间隙氧化锌避雷器，芯体是氧化锌阀片，其非线性电阻特性比碳化硅优异，在运行电压下阻
13、性泄露电流约 0.1 mA 以下，无串联火花放电间隙，不存在续流和放电迟延问题。表 5.4 避雷器参数工 频 放 电 电 压 kV额 定电压 kV灭 弧电压 kV 冲 击放 电 电 压kV灭 弧 电 压 选择 kV220 252 503 580 710 2200.8 1761.6、出线套管出线套管是 GIS 的一个标准元件，供架空线与 GIS 连接使用，该套管为穿心式结构，导流杆从中央通过，上部接接线板，下部装电联接和 GIS 主回路连通，内充 0.45MPaSF6 气体。该瓷套为防污型：海拔高度分 1000、2000m 两种；爬电比距分 25mm/kV，31mm/kV 两种，以满足、级污秽地
14、区的要求，其余技术参数如下：工频耐压：395KV雷电冲击： 950KV无线电干扰电压：500V瓷套弯曲负荷：4000N主回路电阻：80安全系数：3.5 倍2、220kV 侧母线和连接线选择2.1 220kV 侧母线回路最大持续工作电流为： kA61.02305.1U305.1.BNmax SIIe修 正 系 数 K 为 8.7401a1maxI按 最 大 持 续 工 作 电 流 选 择 查 设 备 手 册 选 型 铝 锰 合 金 管 形 导 体 。72801LF其 标 称 截 面 积 为 ， +70 允 许 的 最 大 热 稳 定 工 作 电 流 为 1900A。2954电 流 校 验 ： A
15、KIa15898.1max东北电力学院毕业设计论文热 稳 定 校 验 ： fdwhfdmin KQ1AKQSC+70 时 ， =87 C1f代 入 计 算 的 满 足 要 求 。226min 954.1309.328mS 2.1 变压器 220kV 侧引接线的选择按 经 济 电 流 密 度 选 择 导 体 截 面 积 ：查 经 济 电 流 密 度 曲 线 ， 当 时 ， 经 济 电 流 密 度 ， 则 ：h50Tmax 2A1.mJ2maxj 1.9601JIS查 阅 资 料 选 取 LGJ-800/100 钢 芯 铝 绞 线 ， 其 标 称 截 面 积 为 ， +70 允28许 的 最 大
16、热 稳 定 工 作 电 流 为 2400A。电 流 校 验 ： KIa1968.1max热 稳 定 校 验 ： =87 Cf226min 804.1309.312mS 满足要求。3、110kV 侧 GIS 组合电器的选择由条件初步选择 ZF12-126 型组合电器。表 5.5 GIS 通用部分的技术参数项 目 单位 参数值额定电压 kV 126额定电流 A 1250额定频率 Hz 50额定峰值耐受电流 kA 63额定短时耐受电流（3s） kA 31.5局部放电 pC 351 min 工频耐受电压 kV 相对地 断口间 相间东北电力学院毕业设计论文230 275 3451.2/50s 额定雷电冲
17、击耐受电压 kV 550 650 550断路器（含 CT）气室 其它气室额定 SF6 气体压力（表压 20）0.6 0.4最低功能压力（表压 20） 0.50.015 0.330.015补气压力（表压 20） MPa0.520.015 0.350.015SF6 气体年漏气率 1%断路器（含 CT） 、快速隔离开关、快速接地开关气室其余气室出厂前150 出厂前250SF6 气体水分含量 ppm运行中300 运行中5003.1 断路器ZF12-126 内部断路器参数如下：额定电压 110kV 最高工作电压 126kV 额定电流 1250A额定开断电流 31.5kA 额定短路关合电流 63kA 3s
18、 热稳定电流 31.5kA额定闭合时间 0.09s 固有分闸时间 0.028s 燃弧时间 0.05s 额定电压选择： .5kV12610UNs 额定电流选择： A.03.S5.IBmax 开断电流选择： kA02.dNBr 短路关合电流选择： 18ichl 热稳定校验，取后备保护时间 ：s5t.035.0tgbkd 218hs skA923IQds2d40t2rd东北电力学院毕业设计论文 动稳定校验： kA10ikA7.9iNclch故此断路器符合要求。由于每回出线的各项指标都比 110kV 侧总负荷低，因此选择此断路器也合适。而对于母线断路器，由于只有在一台主变故障时才会闭合，而故障容量也不
19、会超过进线容量，因此选择此断路器也符合要求。3.2 隔离开关与接地开关ZF12-126 内部隔离开关参数如下： 额定电压选择： .5kV12610UNs 额定电流选择： kA6103S5.Ijmax 热稳定校验，取后备保护时间 ：s10th8.35.0tgbkd28hs skA923IQds2d40t2rd 动稳定校验： k10ik8.12iNclch故此隔离开关符合要求。由于每回出线的各项指标都比 110kV 侧总负荷低，因此选择此隔离开关也合适。而对于母线隔离开关，由于只有在一台主变故障时才会闭合，而故障容量也不会超过进线容量，因此选择此隔离开关也符合要求。接地开关和隔离开关参数一致，也满
20、足要求。3.3 电流互感器ZF12-126 型三相共箱 SF6 气体绝缘金属封闭开关设备采用一次穿心式电流互感器。这种电流互感器在线路正常运行或过载状态或短路故障时测量电流，给测量仪表和继电器保护提供电流参量。每只电流互感器内可装 2-3 只二次线圈。二次线圈分为测量和保护两种。其主要参数如表 5.6 所示。表 5.6 电流互感器元件额定技术参数参 数 名 称 单位数 值东北电力学院毕业设计论文系统额定电压 kV110额定一次电流 A 2000额定二次电流 A 5仪表保安系数 5,10标准准确级 0.2 ,0.5测量用额定输出 VA30准确限值系数 20，30标准准确级 10P保护用额定输出
21、VA301s 热稳定倍数 75动稳定倍数 135 额定电压选择： kV10UNS 额定电流选择： kA61.01325.IjmaxN 热稳定校验： s35QskA）720（）K（ 2k22tm 动稳定校验： kA7.01i.85I shdw 故此电流互感器也满足要求。3.4 电压互感器ZF12-126 型 SF6 气体绝缘金属封闭开关设备用电压互感器。采用电磁式电压互感器（ PT） ，供额定频率为 50Hz 的额定电压为 110kV 电力系统作为电气测量和保护用。其参数如下：表 5.7 电压互感器元件额定技术参数项 目 技 术 参 数额定一次电压 （kV） 110/ 3额定二次电压 （kV）
22、0.1/剩余电压绕组额定电压（kV） 0.1额定输出 （VA） 75/120/300东北电力学院毕业设计论文标准准确级 0.2/0.5/3P额定 SF6气压 （表压 20） 0.40 MPaSF6气体最低功能压力（表压 20） 0.33 MPa3.5 避雷器ZF12-72.5/126（L）型三相共箱 SF6 气体绝缘金属封闭开关设备采用 Y10WF-100/260 型无间隙金属氧化物避雷器作为该 GIS 的保护元件，它用于保护 GIS 的电气设备绝缘免受雷电和部分操作过电压的损害。该避雷器主绝缘为六氟化硫气体，芯体是氧化锌阀片，其非线性电阻特性比碳化硅优异。在运行电压下阻性泄漏电流小，没有串联
23、火花放电间隙，不存在续流和放电迟延问题。其接地端子经放电记录器和短路片（供测量泄漏电流用）再接地。避雷器在正常运行电压下，基本上处于绝缘状态，仅流过数百微安的泄漏电流，其中大部分是容性电流。当过电压侵入时，避雷器工作在伏安特性的低阻区域，放电电流经过避雷器泄入大地。过电压过后，避雷器又恢复到正常运行电压下的工作状态。其参数如下表所示。表 5.8 避雷器参数名 称 单位 技术参数避雷器额定电压（有效值） kV 100标称放电电流（8/20s） （峰值） kA 101/5s 陡波冲击电流残压（峰值） kV 291避雷器持续运行电压（有效值） kV 788/20s 雷电冲击电流残压（峰值） kV 2
24、6030/60s 操作冲击电流残压（峰值） kV 221直流 1mA 参考电压 kV 1452ms 方波电流冲击 18 次 A 6004/10s 大电流冲击 2 次 kA 65额定雷电冲击耐受电压（峰值） kV 550内绝缘额定耐受电压(0.33 MPa ) 额定工频 1min 耐受电压（有效值） kV230（对地）345（相间）SF6气体水分含量10 -6（体积分数） 250SF6气体额定压力 （表压 20） MPa 0.40SF6气体报警压力 （表压 20） MPa 0.35SF6气体最低功能压力 （表压 20） MPa 0.333.6 出线套管本 GIS 带的出线套管参数如下：表 5.9
25、 出线套管参数额定电压 （kV） 72.5/126东北电力学院毕业设计论文1min 工频耐压（kV） (干试、湿试) 2301.2/50s 雷电冲击耐受电压（kV） （峰值） 550爬电比距 （mm/ kV） 31主回路电阻 （） 80SF6额定气压（MPa）20表压 0.4额定电流（A） 2000/3150SF6年漏气率（） 1SF6气体水分含量（ppm） 250无线电干扰电压 （V） 2500瓷套弯曲耐受负荷 （N） 25004、110kV 侧母线及连接线选择4.1 110kV 侧母线选择回路最大持续工作电流为： kA61.01325.US5.01Ijmax 修正系数为： 285704K0
26、1amxI按 最 大 持 续 工 作 电 流 选 择 查 设 备 手 册 选 型 铝 锰 合 金 管 形 导 体 。647021LF其 标 称 截 面 积 为 ， +70 允 许 的 最 大 热 稳 定 工 作 电 流 为 1200A。2631m电 流 校 验 ： A1028.KI1max a热 稳 定 校 验 ： fkwhfkKQCAQSmin+70 时 ， =87 C1Kf代 入 计 算 的 满 足 要 求 。226min 63159.103.5S m42 变压器 110kV 侧引接线选择按经济电流密度选择导体截面积：查经济电流密度曲线，当 时，经济电流密度 ，则：yhT/360max23
27、.1J2maxj .458316JIS东北电力学院毕业设计论文查阅资料选取 LGJ-800/100 钢芯铝绞线，其标称截面积为 ，+70允许的最大热稳定280m工作电流为 2400A。电流校验： A1962408.1max aKI热稳定校验： =87 Cf226min 80596.103.5871S m满足要求。5、35kV 高压器件及母线选择5.1 35kV 高压开关柜选择本次设计选择 KYN61-40.5 型铠装一开始交流金属封闭开关设备。本产品特点：1、 采用热缩绝缘材料及环氧涂覆绝缘工艺，优化电极形状，柜体结构紧凑，缩小占地面积；2、 开关柜柜体选用优质冷轧钢板经数控钣金加工成型后，通
28、过高强度螺栓螺母和铆螺母连接而成，构件表面采用喷塑或镀锌工艺；3、 可配用国产 ZN85-40.5(3AV3)真空断路器和法国施耐德 SF1、SF2 型及阿尔斯通 FP 系列六氟化硫断路器，以满足不同用户的需求；4、 开关柜各功能小室均采用金属隔板封隔，并设有独立的压力释放通道；5、 断路器、接地开关等操作均可在开关柜门关闭情况下进行，即可实现关门操作；6、 开关柜的结构适应性强，主接线方案可达到 198 种以上，能满足不同用户的需要；7、 手车、断路器、接地开关和后柜门之间设有防止误操作的机械连锁装置， “五防”功能齐全，安全可靠。其技术参数如下表：表 5.10 开关柜技术参数项目 单位参数
29、额定电压 kV 40.5额定频率 Hz 50主母线额定电流 A 1250分支母线额定电流 A 630相间、相对地一次隔离端口1min 贡品耐受电压（有效值）95 115雷电冲击耐受电压kV185 215额定绝缘水平辅助控制回路 1min 工频耐受电压 V 2000额定短路开断电流 kA 25,31.5额定短路关合电流（峰值） kA 63，80东北电力学院毕业设计论文额定短时耐受电流（4s） kA 25，31.5额定峰值耐受电流 kA 63，80辅助控制回路额定电压 V 110，-110，220，-220防护等级 外壳 IP4X 隔室间，断路器室门打开时 IP2X外形尺寸（宽 深 高）mm 14
30、00 2800 28005.2 断路器本开关柜采用 ZN85-40.5（3AV3）真空断路器，其技术参数如下：表 5.11 ZN85-40.5（3AV3）真空断路器技术参数项目 单位 参数额定电压 kV 40.5额定频率 Hz 50工频耐受电压（有效值） 95额定绝缘水平 雷电冲击耐受电压（峰值）kV185额定电流 A 1250额定短路开断电流 kA 25额定短路关合电流（峰值） kA 63额定短时耐受电流（4s） kA 25分闸时间 ms 40合闸时间 ms 601. 额定电压选择： kV5.240135UNs2. 额定电流选择： A.6.S.0IBmax3. 开断电流选择： kA34.1I
31、3dNbr4. 短路关合电流选择： 97.28ichl5. 热稳定校验，设短路电流持续时间为 =3s。dst9.045.0tgbkds2.19ths kA7384.IQ2ds2502rd6. 动稳定校验： kA63i17k9.28iNclch东北电力学院毕业设计论文故此断路器满足要求。5.3 电流互感器本开关柜选择 LZZB9-35 型电流互感器，其参数如下：表 5.12 LZZB9-35 型电流互感器技术参数相应准确级下的额定输出（VA）额定一次电流（A）准确及组合0.2 0.5 10P10 10P15 10P20额定短时耐受电流（1s 有效值） （kA）额定峰值耐受电流（峰值） （kA）1
32、500 0.5/10P20 30 30 30 30 20 54.5 801. 额定电压选择： kV35UNs2. 额定电流选择： 4kA0.16.S.01IBmax3. 热稳定校验： s79.583Qsk5.297.54I 2d22t 4. 动稳定校验： 1.8iA80iches故此电流互感器满足要求。5.4 35kV 侧母线电压互感器采用 JDJJ-35 型电压互感器，其参数如下：表 5.18 JDJJ-35 型电压互感器参数额定电压（kV） 二次绕组额定容量（VA）型号一次绕组 二次绕组 辅助绕组 0.2 0.5 1 3最大容量（VA）JDJJ-35 353.10.10150 250 60
33、0 12005.5 接地开关选择本开关柜选择 JN22-40.5/31.5 型接地开关，其技术参数如下表：表 5.13 JN22-40.5/31.5 型接地开关技术参数名称 单位 参数额定电压 kV 40.5雷电冲击耐压（峰值） 95额定绝缘水平 1min 工频耐受电压kV85额定短时耐受电流（4s） kA 31.5额定峰值耐受电流（峰值） kA 80额定短路关合电流（峰值） kA 801 额定电压选择： kV35UNs2 额定电流选择： kA04.16.S.01IBmax东北电力学院毕业设计论文3 热稳定校验：短路电流持续时间为 =3sdst9.045.0tgbkd s2.19thskA73
34、84.IQ2ds26952rd4 动稳定校验： kA80ik917.28iNclch故此接地开关满足要求。5.6 35kV 侧母线选择35kV 的长期工作持续电流 k4.01356.US5.IBmax35kV 主母线一般选用矩形的硬母线，选择 LMY100 6 立放矩形铝母线 时最高允许C70温度为 1371A，热稳定要求最小截面积 。2m0.6825704K01a电 流 校 验 ： A2.14378.KI1mxa热 稳 定 校 验 ： fkwhfkKQCAQSmin+70 时 ， =87 C1Kf代入计算的 满足要求。226min 0.687.509.35S m5.7 35kV 侧避雷器选择（1）按额定电压选择 35kV 系统最高电压 40.5kV，相对地电压为 40.5/ =23.4kV，避雷器3相对地电压为 1.25U=1.25 40.5=50.6kV，取避雷器额定电压为 53kV。（2）按持续运行电压选择 35kV 系统相电压 23.4kV,选择氧化锌避雷器持续运行电压40.5kV，此值大于 23.4kV。（3）标称放电电流的选择 35kV 氧化锌避雷器标称放电电流选择 5A。由上述条件，选择 HY5WZ2-52/134 型避雷器。东北电力学院毕业设计论文
