1、I摘要本次毕业设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷的发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 220KV、110KV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器的台数，容量及类型，同时也确定了站用变压器的容量及型号。最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器，隔离开关，母线，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了220KV 电气一次部分的设计。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接
2、线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域。关键词 ：变电站 电气主接线 一次部分 电气设备 II目录摘要 I设计任务书 III设计课程设计指导书 .V第一章 电气主接线设计 71.1 电气主接线选择原则依据 71.2 常用电气主接线 8单母线接线 8单母线分段接线 8双母线接线 8双母线分段接线 91.3 220 kV 、110 kV、10 kV 电气主接线的确定 101.4 所用电接线 .121.4.1 所用电压等级的确定 .121.
3、4.2 所用电接线基本要求 121.4.3 所用电接线形式 .12第二章 负荷计算及变压器选择 142.1 主变负荷、厂用负荷的计算 142.2 主变压器台数、容量和型式的确定 .142.2.1 主变压器台数的选择 .142.2.2 主变压器容量的选择 .152.2.3 变压器型式的选择 .152.2.4 调压方式的选择 .162.2.5 冷却方式的选择 162.3 所用变台数、容量和型式的确定 17第三章 最大持续工作电流及短路计算 193.1 各回路最大持续工作电流 .193.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 .203.2.1 短路计算的目的及假设条件 213.2.2 短路电流计
4、算的一般规定 .223.2.3 短路计算基本假设 .223.2.4 短路电流计算的步骤 23第四章 主要电气设备选择 244.1 高压断路器的选择说明 244.2 隔离开关的选择说明 .254.3 母线的选择说明 .264.4 互感器的配置说明 .274.4.1 电流互感器的选择 .284.4.2 电压互感器的选择 .30第五章 短路电流计算书 325.1 系统最大运行方式接线及等值电路 325.2 220kv 母线（d1 点）短路计算 .34III5.3 110KV 母线（d2 点）短路计算 .365.4 10KV 母线（d3 点）短路计算 .385.5 短路点短路电流表 .41表 5.2
5、短路点短路电流表 41第六章 电气设备选择计算 426.1 高压断路器的选择计算 .426.1.1 220KV 侧断路器 426.1.2 110KV 侧断路器 436.2 隔离开关的选择计算 .456.2.1 220KV 侧隔离开关 456.2.2 110K 侧隔离开关 .466.3 母线的选择计算 .476.3.1 220KV 侧母线的选择 476.3.2 110KV 侧母线的选择 496.3.3 10KV 侧母线接线选择 50总结 51参考文献 52附图 53IV设计任务书设计题目：220kV 变电所电气一次部分初步设计设计内容：根据所给定的设计资料，设计一个 220kV 变电所的电气一次
6、部分，包括：1. 确定电气主接线；2. 确定主变压器的台数、容量和型式；3. 确定所用电接线、所用变压器的台数、容量和型式；4. 确定各电压级的配电装置型式；5. 确定电压互感器和电流互感器的配置；6. 选择各电压级各主要电气设备。设计要求：1. 编写技术设计说明书，包括：a) 主接线和所用电接线设计；b) 负荷计算说明及主变压器和所用变压器的台数、容量和型式的确定；c) 各回路最大持续工作电流及有关短路电流计算说明和计算结果表；d) 主要电气设备选择说明及结果表。2. 编写技术设计计算书，包括：a) 负荷计算及变压器容量选择；b) 短路电流计算书；c) 主要电气设备选择计算书。3. 绘制图纸
7、，包括：电气主接线简图参考资料：1. 发电厂电气部分 熊信银2. 发电厂变电所课程设计指导书3. 发电厂变电所电气接线和布置4. 电力工程设计手册 （1、3 册）5. 电力工程电气设计手册 （电气一次部分）6. 电力工程电气设备手册 （电气一次部分）V设计课程设计指导书一、设计题目：220KV 变电所电气一次部分初步设计二、设计资料：1）建所目的由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座 220kV 变电所，向该地区用110kV 和 10kV 两个电压等级供电。2）拟建变电所概况 L120kVSXcSc31(预 留 ） 拟 建 变 电 所系统与线路参数表系统 1 系统 2 线路参数S1(MV
8、A) xc1 S2(MVA) xc2 L1(kM) L2(kM) L3(kM)第 1 组 1800 .38 2200 .41 60 70 74第 2 组 1850 .36 1950 .42 40 65 68第 3 组 1780 . 42 2150 .43 50 55 65第 4 组 1860 .40 2050 .41 55 65 563）地区自然条件年最高气温 40 年最低气温 5 年平均气温 18 4）出线方向220kV 向北 110kV 向西10kV 向东南三、负荷资料1）220kV 线路 3 回，另预留 1 回备用。架空线路型号选用 LGJQ-300。2）110kV 线路 8 回，其中
9、2 回留作备用。架空。110kV 线路 负荷资料最大负荷（MW）名称1、2 组 3、4 组 cos 回路数VIA 厂 36 38 09 2B 厂 33 35 09 2A 变电所 28 26 09 1B 变电所 28 30 09 1C 变电所 26 32 085 1D 变电所 27 24 085 1上表中各负荷间的同时系数为 09。3）10kV 线路 12 回，另有 2 回备用。架空。10kV 线路负荷资料名称 最大负荷（MW ） cos 回路数a 厂 4 0.85 1b 厂 3 0.85 1c 厂 3.5 0.85 1d 厂 3.2 0.85 1e 厂 3.4 0.85 1f 厂 5.6 0.
10、85 2g 厂 2.8 0.85 1a 变电所 3 0.9 1b 变电所 3 0.9 1c 变电所 3 0.9 1d 变电所 3 0.9 1上表中各负荷间的同时系数为 0.85。4）110kV 各负荷与 10kV 各负荷间的同时系数为 09。5）所用电负荷统计名称 容量 (kW) 备注主变风扇 2660.15 连续、经常主充硅 20 连续、不经常浮充硅 14 连续、经常蓄电池通风 1.4 连续、不经常蓄电池排风 1.7 连续、不经常锅炉房水泵 1.7 连续、经常空压机 222 短时、经常载波室 1.7 连续、经常220 kV 配电装置电源 20 短时、不经常110 kV 配电装置电源 20 短
11、时、不经常220 kV QF 冬天加热 1 连续110 kV QF 冬天加热 1 连续室外配电装置照明 20 连续室内照明 10 连续7第一章 电气主接线设计1.1 电气主接线选择原则依据电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。变电所主接线选择的主要原则。1.应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，也可在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得
12、采用分支接线。2.在具有两台主变压器的变电所中，当 35220kV 线路为双回时，若无特殊要求，该电压等级的主接线均采用桥形接线。3.在 35、60kV 配电装置中，当线路为三回变电所的高压侧接线及以上时，一般采用单母线分段接线。若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。4.在 110、220kV 配电装置中，当线路为 34 回时，一般采用单母分段接线；若为枢纽变电所，线路在 4 回及以上的，一般采用双母接线。5.如果断路器不允许停电检修，则应增加相应的旁路设施，其原则基本同前。6.变电所主变压器的 110、220kV 侧断路器常接入旁路母线。7.当采用六氟化硫等可靠
13、、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。8.在 610kV 配电装置中，线路回路数不超过 5 回时，一般采用单母线接线方式，线路在 6 回及以上时，一般采用单母分段接线，当短路电流较大、出线回路多、功率较大等情况时，可采用双母线接线方式。9.我国 330、500kV 变电所的主接线，根据目前设备的制造运行水平，采用的接线方式有：一个半断路器接线，双母线多分段带旁路母线接线，多角形接线等。81.2 常用电气主接线单母线接线优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置
14、停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围：6-10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回；35-63KV 配电装置出线回路数不超过 3 回；110-220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉
15、跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时；35KV 配电装置出线回路数为 4-8 回时；110-220KV 配电装置出线回路数为 3-4 回时。双母线接线优点：1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的9电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4）便于试验。当个别回路需要单独进行
16、试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：6-10KV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV 配电装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV 配电装置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110-220KV 配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为 4 回及以上时。双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接
17、到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在 11回及以下时，母线不分段。内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。外桥形接
18、线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。10缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。一台半接线优点：（1）可靠性高:每回出线由两台断路器供电一母线故障由令一条母线供电。（2）运行方式灵活。（3）操作检修方便：隔离开关只做检修时隔离电压，没有复杂的倒闸操作；检修任意母线和短路器时进出线回路都不需要切换操作。 缺点：（1）断路器多，投资大。（2）继电保护和二次回路的设计、调整、检修等比较的复杂。适用范围：在超高压电网中得到了广
19、泛的应用，在 330-500kv 电压当进出线为 6 回及以上，配电装置在系统中有重要地位时一般宜采用一台半断路器接线。1.3 220 kV 、110 kV、10 kV 电气主接线的确定由原始材料可知，220KV 线路 3 回，另预留 1 回备用。220KV 采用双母接线方式，它具有供电可靠，调度灵活，扩建方便等特点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路短路器时，装设“跨条” ， 可通过“跨条”来向用户供电。11图 1.1 220KV 双母线接线图由原始材料可知，110KV 线路 8 回，其中 2 回备用。110KV 采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功率
20、较大，母线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不致中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。图 1.2 110KV 双母线接线图由原始材料可知，10KV 线路 12 回，另预留 2 回备用。10KV 采用单母线分段方式，可保证所用电及重要负荷的供电可以从不同分段出线上取得，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。12图 1.3 10KV 单母线分段接线图1.4 所用电接线1.4.1 所用电压等级的确定因为所用负荷中最大负荷最大负荷为 20Kw，小于 100Kw。所以只需 380V 电压等级就足够了。
21、变电所的所用电负荷，一般都比较小，其可靠性要求不如发电厂那样高。变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵） 、直流系统中的充放电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具及采暖、通风、照明及供水等。根据规程规定，本变电所的所用电压等级确定为 380/220V,采用动力和照明混合供电方式。1.4.2 所用电接线基本要求1、所用电接线应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求。2、应尽量缩小所用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全所停电事故。3、充分考虑变电所正常、事故、检修等运行方式下的供电要求。134、应便于分期扩建或连续施工，要结合远景规
22、模统筹安排。1.4.3 所用电接线形式根据规程规定，本变电所应采用两台所用变压器，采用单母线分段接线方式，宜同时供电分列运行，以限制故障的范围，提高供电可靠性。根据所用电压的等级的确定，从 10KV 母线上分段引接。采用单母线分段接线，可以使重要负荷及所用电的供电从不同的母线分段取得。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。图 1.4 所用电接线图14第二章 负荷计算及变压器选择2.1 主变负荷、厂用负荷的计算2.2 主变压器台数、容量和型式的确定2.2.1 主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区 220KV 降压变电所，它是以 2
23、20KV 受功率为主。把所受的功率通过主变传输至 110KV 及 10KV 母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同15时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担 7
24、0%-80%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.2.2 主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510 年规划负荷选择，并适当考虑远期 1020 年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量。考虑将来的负荷可能会超出本来的预算，为了有所发展的余地，选择的主变压器的容量为 240MVA。2.2.3 变压器型式的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变
25、宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。自耦变压器:它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于
26、自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。16由于本次设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为8%，故不选择自耦变压器。分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵 20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流
27、去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。2.2.4 调压方式的选择选择无激
28、励磁调压方式。通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节电机励磁来实现调节电压。当大型发电机出口装设有断路器时，主变压器兼作厂用的启动、备用电源。由于大容量机组厂用高压变压组多为/接线方式，在接线方式下调压技术比较复杂，可靠性差，因而为确保系统电压变动时，保证厂用电系统电压在允许范围内，在国内外均有采用主变压器为有载调压的工程实例。2.2.5 冷却方式的选择选择强迫油循环导向冷却。容量在 350MVA 及以上的特大变压器一般采用强迫油循环导向冷却。它是17以强迫油循环的方式，使冷油沿指定路径通过绕组内部以提高散热效率的冷却方式。综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据
29、如表 2.1 所列。表 2.1 主变压器参数型号 SFPSZ9-240000/220联接组标号 YN，yn，d11空载电流% 0.56空载损耗(kw) 156高压 中压 低压额定电压(KV)22081.25% 121 10.5额定容量 MVA 240 240 72高中 高低 中低阻抗电压39.1 20.5 18.6采用两台变压器接在 220KV 电压母线上2.3 所用变台数、容量和型式的确定系统正常运行时，备用电源不工作，称为明备用；系统正常运行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用，暗备用实际上是两个工作电源的互为备用。在大中型发电厂特别是大型火电厂中，由于没台机组机炉的厂用负荷很大，为了不使
30、每台厂用变压器的容量过大，一般均采用明备用方式。所用变压器台数的选择根据主接线的接线方式，适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台所用变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。所用变容量的选择18该变电所为中型变电所，且 I、II 类负荷所占比重为 57.1%，因此应装设两台站用变压器，分别接在变电所低压母线的不同分段上。所用总负荷为135.465KVA,通过两台站用变压器来传送。所用变压器负荷计算P=2*66*0.15+20+14+1.4+1.7+1.7+2*0.5*22+1.7+20+1+1+10=114.3KW调压方
31、式的选择, 选择有载调压方式。对于 220kv 及以上的降压变压器，仅在电网电压有较大变化的情况时使用有载调压，一般均采用无励磁调压。110KV 及以下变压器应至少有一级电压的变压器采用有载调压。冷却方式的选择,选择强迫油循环风冷却。容量在 31.5MVA 及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。由此可得单台所变最小容量为 147.92KVA，所选变压器容量应大于147.92KVA。故选择型号为 S9-160/10,容量为 160KVA 的双绕组变压器。表 2.2 所用变压器参数型号 S9-160/10联接组标号 Yyno空载电流 % 1.7空载损耗(kw) 0.42高压 低压额定电压(
32、KV)105% 0.4额定容量 MVA 160阻抗电压 4短路损耗 2.10采用两台变压器分别接在 10KV 电压母线不同分段上。19第三章 最大持续工作电流及短路计算3.1 各回路最大持续工作电流110KV 侧各回路最大持续工作电流10KV 侧各回路最大持续工作电流20maxaxmaxax3310()()()() 92.46.NbcdCOSUPIIII A变 变 变 变站用负荷电流max 14.() 6.330NPI AUCOS站 用 负 荷3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果图 3.1 系统最大运行方式电气接线图21图 3.2 系统最大运行方式等值电路图在电力系的电气设备，在其运
33、行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生短路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我
34、们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.2.1 短路计算的目的及假设条件短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。其计算目的是：1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要22采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）按接地装置的设计，也需用短路电流。3.2
35、.2 短路电流计算的一般规定1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年） 。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。3.2.3 短路计算基本
36、假设1）正常工作时，三相系统对称运行。2）所有电源的电动势相位角相同。3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响。236）系统短路时是金属性短路。3.2.4 短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下。2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。 标幺值：Id* = 有名值：Idi = Id*Ij1
37、X*di5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：S = VjI 短路电流冲击值：Icj = 2.55I36）列出短路电流计算结果 表 3.1 短路点短路电流表短路冲击电流（KA）短路最大冲击电流（KA）短路点编号基准电压KV基准电流KA额定电流KA t=0 t=2 t=4 t=0 t=2 t=4d1 230 0.25 0.25 3.12 1.63 1.55 4.47 2.48 2.36d2 115 0.5 0.5 4.6 3.0 2.98 7 4.56 4.53d3 10.5 5.5 5.5 14 33.85 33.34 21.3 51.5 50.6824第四章 主要电气设备选择导体和电器的
38、选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发
39、展的需要；2）应按当地环境条件校核；3）应力求技术先进和经济合理；4）选择导体时应尽量减少品种；5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。4.1 高压断路器的选择说明变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6 断路器比少油断路器，
40、可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故 35220KV 一般采用 SF6 断25路器。真空断路器只适应于 10KV 电压等级，10KV 采用真空断路器。高压断路器的额定开断电流 Iekd 应不小于其触头开始分离瞬间（td）的短路电流的有效值 Ie(td)。即：IekdIz（KA）Iekd 高压断路器额定开断电流（KA）Iz 短路电流的有效值（KA）在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿） ，更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电
41、流，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流 ieg 不应小于短路电流最大冲击值。即：iegicj 或 idwicjieg 断路器额定关合电流idw 额定动稳定电流icj 短路冲击电流对于 110KV 及以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于 0.045s，用于电气制动回路的断路器，其合闸时间大于 0.04 0.06s。其选择具体过程见计算说明书。表 4.1 高压断路器的选择结果电气设备 高压断路器220 SW6-220/1200110 SW2-110III10 4.2 隔离开关的选择说明隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电
42、部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开26关时，必须遵循倒闸操作顺序。1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设 12 组接地刀闸或接地器。63KV 及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，
43、但如费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。表 4.2 隔离开关的选择结果电气设备 隔离开关220 GW-220D110 GW4-110D10 GN30-10-31504.3 母线的选择说明母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。敞露母线一般按导体材料、类型和敷设方式、导体截面、电晕、短路稳定、共振频率等各项进行选择和校验。裸导体应根据具体使用情况按下列条件选择和校验（1）型式：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作
44、电流较大且位置特别狭窄的发电机，变压器出线端部，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。27回路正常工作电流在 400A 及以下时，一般选用矩形导体。在 4008000A时，一般选用槽形导体。（2）配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导体的截面和导体的结构型式。（3）当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对 220KV 及以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电流选择外，其余导体截面，一般按经济电流密度选择。按导体长期发
45、热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流 Igmax应不大于导体长期发热的允许电流 Iy。即：IgmaxkIy按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数 Tmax 将有一个年计算费用最低的电流密度经济电流密度（J） ，导体的经济截面可由下式：S = J 取 0.9A/MM2IgmaxJ表 4.3 母线的选择结果电气设备 母线220 LMY 型管型铝线110 LMY 型管型铝线10 LMY 型槽型铝线4.4 互感器的配置说明互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电
46、压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用有：281）将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量。仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。电流互感器的特点：1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关。2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电压互感器的特点：1）容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全
47、系数。2）二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态运行，即开路状态。互感器的配置：1）为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器。2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点。3）对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制。4）6220KV 电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。5）当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。4.4.1 电流互感器的选择电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响：使一次电流 I1 与-29I2 在数值和
48、相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷 S2 应不大于该准确级所规定的额定容量 Se2。即：Se2 S2 = Ie22z2fz2f = Vy + Vj + Vd + Vc（）Vy 测量仪表电流线圈电阻Vj 继电器电阻Vd 连接导线电阻Vc 接触电阻一般取 0.1电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大 1/3 左右以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：VeVew Ie1Igmax，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。
49、Vew 电流互感器所在电网的额定电压Ve Ie1 电流互感器的一次额定电压和电流Igmax 电流互感器一次回路最大工作电流种类和型式的选择选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。热稳定检验电流互感器热稳定能力常以 1s 允许通过一次额定电流 Ie1 的倍数 Kr 来表示，即：（Kr Ie1）2 I2tdz（或Qd） 。动稳定校验电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（ Ie1）的倍数 kd动 2稳定电流倍数，表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验：Ie1kdicj 2短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其邻相之间电流的30相互作用使绝缘帽上受到外力的作用。因此需要外部动稳定校验，即：Fy0.51.73icy2 10-7NL对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如 LMC 型）可按下式校验Fy1.73iy2 10 -7NLjs在满足额定容量的条件下，选择
