110kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)題 目 110kv變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別電力工程系專業(yè)班級(jí) 電氣專業(yè)#班學(xué)生姓名 #指導(dǎo)教師 #二一三年六月110kv變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)對(duì)變電站的要求也越來(lái)越高。人們對(duì)電能的依賴程度的也不斷加強(qiáng)，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來(lái)越高的要求。為了保證供配電要求，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要越來(lái)越全面、系統(tǒng)，而供電系統(tǒng)的核心部分是變電所，因此設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所是極為重要的。本設(shè)計(jì)討論的是 110kv 變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。本變電站設(shè)計(jì)除了注重變電站

2、設(shè)計(jì)的基本計(jì)算外，對(duì)于主接線的選擇與論證等都作了充分的說(shuō)明，其主要內(nèi)容包括：變電站主接線方案的選擇，進(jìn)出線的選擇；變電站主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定；短路點(diǎn)的確定與短路電流的計(jì)算，電氣設(shè)備的選擇（斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器，電流互感器，避雷器）；配電裝置設(shè)計(jì)和總平面布置；防雷保護(hù)與接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)論文是以我國(guó)現(xiàn)行的各有關(guān)規(guī)范規(guī)程等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，所設(shè)計(jì)的是一次初步設(shè)計(jì)，根據(jù)任務(wù)書提供原始資料，參照有關(guān)資料及書籍，對(duì)各種方案進(jìn)行比較而得出。文中介紹的110kv變電站的設(shè)計(jì)方法、思路及新技術(shù)的應(yīng)用可以作為相關(guān)設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。關(guān)鍵字：變電站；短路計(jì)算；電氣主接線；配電裝置 ii a de

3、sign of eletric systemfor 110kv terminal transformer substationabstractwith the development of science and technology in china, particularly computing technology has advanced, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to

4、live. in order to guarantee the power supply requirements,the design of the power supply system should become more and more completely and systematic. because the power supply system，s hard core is a transformer substation, designing and constructing a security and economical transformer substation

5、is great importance.the design is refer to the part of 110kv electrical substation de sign. besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design makes satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. the main content of this design in

6、clude the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, vol

7、tage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. this basis of the design is our country present technical standards and each related standard regula

8、tions and so on, designs is a preliminary design, provides the firsthand information according to the project description, the reference pertinent data and the books, carries on the comparison to each kind of plan to obtain.the text introduces the design method on way of thinking and new technique o

9、f the 220 kv substations which can be the theories of related design.keywords: substation；short circuit calculation；electrical main wiring; supply and distribution electricity 目錄摘 要iabstractii1 前言12 變電站電氣主接線設(shè)計(jì)22.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求22.1.1 可靠性22.1.2 靈活性22.1.3 經(jīng)濟(jì)性22.2 主接線方案的選擇、比較、確定32.2.1 對(duì)原始資料的分析32.2.2主接線方案初

10、步擬定33 主變壓器的選擇73.1 主變壓器選擇的規(guī)定73.2 主變器選擇的一般原則與步驟73.2.1 主變臺(tái)數(shù)的確定原則73.2.2 主變形式的選擇原則73.2.3 主變?nèi)萘康拇_定原則73.3 主變壓器的計(jì)算與選擇83.3.1容量計(jì)算83.3.2主變型號(hào)選擇84 短路電流計(jì)算104.1 短路計(jì)算的目的及假設(shè)104.1.1 短路電流計(jì)算的目的104.1.2 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)104.1.3 基準(zhǔn)值104.2 變壓器及電抗器的參數(shù)計(jì)算104.2.1 主變參數(shù)計(jì)算104.3 網(wǎng)絡(luò)等值變換與簡(jiǎn)化114.3.1 短路點(diǎn)d1短路計(jì)算（主變110kv側(cè)）114.3.2 短路點(diǎn)d2短路計(jì)算（35kv母線

11、）124.3.3 短路點(diǎn)d3短路計(jì)算（35kv出線）124.3.4 短路點(diǎn)d4短路計(jì)算（10kv母線）124.3.5 短路點(diǎn)d5短路計(jì)算（10kv出線）135 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)155.1 斷路器的選擇及校驗(yàn)155.1.1 主變110kv側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)165.1.2 35kv母線斷路器的選擇及檢驗(yàn)165.1.3 35kv出線斷路器的選擇及校驗(yàn)175.1.4 10kv母線斷路器的選擇及校驗(yàn)185.1.5 10kv出線斷路器的選擇及校驗(yàn)195.2 隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)195.2.1 主變110kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇及檢驗(yàn)205.2.2 35kv母線隔離開關(guān)的選擇及檢驗(yàn)205.2.3 35kv

12、出線隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)215.2.4 10kv母線隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)215.2.5 10kv出線隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)225.3 電流互感器的選擇及校驗(yàn)225.3.1 變壓器110kv側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)235.3.2 35kv出線電流互感器的選擇及校驗(yàn)235.3.3 變壓器35kv側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)245.3.4 10kv出線電流互感器的選擇及校驗(yàn)255.3.5 變壓器10kv側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)255.4 電壓互感器的選擇及校驗(yàn)265.4.1 110kv側(cè)電壓互感器的選擇265.4.3 10kv母線電壓互感器的選擇275.5 母線的選擇及校驗(yàn)275.5.1 110kv進(jìn)線的

13、選擇及校驗(yàn)275.5.2 35kv母線的選擇及校驗(yàn)285.5.3 35kv出線的選擇及校驗(yàn)295.5.4 10kv母線的選擇及校驗(yàn)305.5.5 10kv出線的選擇及校驗(yàn)315.6 避雷器的選擇及校驗(yàn)315.6.1 110kv側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn)325.6.2 35kv側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn)325.6.3 10kv側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn)336 主接線方案的經(jīng)濟(jì)比較346.1 方案三與方案四的綜合投資346.2 方案1與方案3的年運(yùn)行費(fèi)用346.3 最終方案確定367 變電站配電裝置的設(shè)計(jì)377.1 配電裝置的分類：377.2對(duì)配電裝置基本要求：377.3配電裝置的設(shè)計(jì)377.4電氣設(shè)備的配置377

14、.4.1隔離開關(guān)的配置：377.4.2接地刀閘的配置：387.4.3電壓互感器的配置：387.4.4電流互感器的配置：387.4.5避雷器的配置：388 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)398.1避雷針的作用398.2避雷針的配置398.2.1避雷針的配置原則：398.3防雷保護(hù)方案398.4保護(hù)全面積的校驗(yàn)41結(jié)論42參考文獻(xiàn)43致謝44 1 前言能源是社會(huì)生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來(lái)越多，在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很大的變化。人類對(duì)能源質(zhì)量也要求越來(lái)越高。電力是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點(diǎn)。電能也是發(fā)展國(guó)民經(jīng)

15、濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無(wú)形的、不能大量存儲(chǔ)的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同時(shí)瞬間完成的，須隨時(shí)保持功率平衡。要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。而變電站在改變或調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。它承擔(dān)著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的責(zé)任。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步鞏固和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)能力，達(dá)到理論與實(shí)際相結(jié)合，使所學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)具體化、形象化。本次設(shè)計(jì)可作為對(duì)所有專業(yè)課程的一次綜合能力考核。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為110kv地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并根據(jù)變電所設(shè)計(jì)的基本原理，務(wù)求

16、掌握變電站電氣一次系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)對(duì)原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計(jì)算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗(yàn)、電氣主接線圖的繪制以及避雷器、避雷針的選擇及防雷保護(hù)設(shè)計(jì)等步驟、最終確定了110kv變電站的主要電器設(shè)備、主接線圖、變電站防雷保護(hù)方案以及配電裝置的設(shè)計(jì)。2 變電站電氣主接線設(shè)計(jì)2.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。2.1.1 可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。2.1.1.1 研究主接線可靠性應(yīng)注意的問(wèn)題（1） 應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行德爾實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析。主接線可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，至于可靠性的定量

17、分析由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及計(jì)算方法尚不完善，計(jì)算結(jié)果不夠準(zhǔn)確，因而目前進(jìn)作為參考。（2） 主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。（3） 主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性，采用可靠性高的電氣設(shè)備可以簡(jiǎn)化接線。（4） 要考慮所涉及發(fā)電廠、變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2.1.1.2 主接線可靠性的具體要求（1） 斷路器檢修時(shí)，不宜影響系統(tǒng)的供電。（2） 斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。（3） 盡量避免發(fā)電廠、變電站全部停運(yùn)的可能性。（4） 大機(jī)組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要

18、求。2.1.2 靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建的靈活性。（1） 調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)要求。（2） 檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及基點(diǎn)保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。（3） 擴(kuò)建時(shí)，可以容易的從初期接線過(guò)渡到最終的接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且一次和二次部分的擴(kuò)建工作量最少。2.1.3 經(jīng)濟(jì)性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。2.1.3.1 投資?。?） 主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，

19、以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。（2） 要能使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。（3） 要能使限制短路電流，以便于選擇廉價(jià)的電氣設(shè)備和輕型電器。（4） 如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求，110kv及以下終端或分支變電站可采用簡(jiǎn)易電器。2.1.3.2 占地面積小主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積少。2.1.3.3 電能損失少經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡(jiǎn)化主接線，發(fā)電廠、變電站接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不超過(guò)兩種。2.2 主接線方案的選

20、擇、比較、確定變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、變電站的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路，變壓器連接組件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等要求。并應(yīng)綜合考慮供電的可靠、運(yùn)行靈活、操作方便、投資節(jié)約和便于過(guò)度或擴(kuò)建等的要求。所以，本設(shè)計(jì)主接線的確定不僅對(duì)變電站本身電氣設(shè)備的選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定密切相關(guān)，而且對(duì)電力系統(tǒng)整體運(yùn)行可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性有較大影響。所以，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，最終得出合理的主接線方案。2.2.1 對(duì)原始資料的分析 (1) 110kv進(jìn)線2回，歸算至此110kv母線的系統(tǒng)短路電抗為0.2，基準(zhǔn)電壓取平均電壓，基準(zhǔn)功率取100mva

21、; (2) 35kv出線10回，最大負(fù)荷80mw，最小負(fù)荷60mw，功率因數(shù)0.85，最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)5000； (3) 10kv出線10回，最大負(fù)荷30mw,最小負(fù)荷203wm，功率因數(shù)0.8，最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)4500； (4) 所用電2%； (5) 環(huán)境條件，同本地環(huán)境條件。2.2.2主接線方案初步擬定方案一如圖2-1所示，35kv側(cè)采用單母線帶旁路接線，雖可靠性提高，但增加了斷路器和隔離開關(guān)數(shù)目，接線復(fù)雜，投資很大配電裝置占地面積增大。方案二如圖2-2所示，110kv、35kv側(cè)均采用雙母線接線，雖可靠性很好，但操作復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作，檢修任意回路時(shí)，該回路仍需停電或短時(shí)停電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投

22、資大，占地面積大。方案三如圖2-3所示，110kv側(cè)采用單母線分段能滿足可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)35kv、10kv側(cè)均采用單母線分段接線，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便。方案四如圖2-4所示，110kv側(cè)采用外橋接線，操作簡(jiǎn)單，在線路故障或切除、投入時(shí)，不影響其余回路工作。35kv采用雙母線接線可靠性較強(qiáng)。方案五如圖2-5所示，110kv、35kv側(cè)采用雙母線接線，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大，占地面積大，10kv側(cè)采用單母線接線，可靠性差。綜上所述，選用方案三、方案四進(jìn)行短路計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性比較。 3 主變壓器的選擇變壓器是主要電氣設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。卻低昂合理變壓器容量是變電站安

23、全運(yùn)行、可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。我國(guó)當(dāng)前的能源政策是開發(fā)與節(jié)約并重。所以，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的經(jīng)濟(jì)容量，提高網(wǎng)絡(luò)的、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。3.1 主變壓器選擇的規(guī)定（1）主變?nèi)萘亢团_(tái)數(shù)的選擇。凡有兩臺(tái)及以上主變的變電站，其中一臺(tái)事故停運(yùn)后，其余主變的容量應(yīng)保證該站全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷。（2）根據(jù)電力負(fù)荷的發(fā)展和潮流的變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護(hù)、對(duì)通信線路的影響、調(diào)壓和設(shè)備制造等條件允許時(shí)，應(yīng)采用自耦變壓器。（3）主變調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程sdj161的有關(guān)規(guī)

24、定。3.2 主變器選擇的一般原則與步驟3.2.1 主變臺(tái)數(shù)的確定原則（1）對(duì)于大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，變電站裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜4。（2）對(duì)于地區(qū)孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器可能性 4。（3）對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電站，其變壓器宜按大于變電器容量的1-2級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量 4。3.2.2 主變形式的選擇原則（1）110kv一般采用三相變壓器。（2）當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓方式時(shí)，宜采用有載調(diào)壓。對(duì)新建變電站，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮，應(yīng)采用有載調(diào)壓。（3）有三個(gè)電壓等級(jí)的變電站，一般采用三繞組變壓器。3.2.3 主

25、變?nèi)萘康拇_定原則（1）為準(zhǔn)確選擇主變?nèi)萘?，要繪制變電站的年及日負(fù)荷曲線，可從該曲線得出變電站年、日最高負(fù)荷和平均符合。（2）主變?nèi)萘看_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。（3）變壓器最大負(fù)荷按負(fù)荷下式確定： （3-1）式中符合同時(shí)系數(shù)；按負(fù)荷等級(jí)統(tǒng)計(jì)的綜合用電負(fù)荷。對(duì)于兩臺(tái)變壓器的變電站，其變壓器容量可以按下式計(jì)算: （3-2）如此，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)，考慮變壓器的過(guò)負(fù)荷能力為40%，則可保證84%的負(fù)荷供電。3.3 主變壓器的計(jì)算與選擇3.3.1容量計(jì)算在電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電站中，當(dāng)斷開一臺(tái)主變時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)能保證用戶的以及和二級(jí)負(fù)荷，其主變壓器

26、容量應(yīng)滿足“不應(yīng)小于70%80%的全部負(fù)荷”。已知35kv側(cè)最大負(fù)荷80mw，10kv側(cè)最大負(fù)荷30mw，由，所以?？紤]到在實(shí)際運(yùn)行生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)、規(guī)范，便于維護(hù)、調(diào)試以及安裝檢修，本所選擇相同型號(hào)的2臺(tái)主變壓器，單臺(tái)變壓器的容量為6.6mw。3.3.2主變型號(hào)選擇（1）相數(shù)的選擇查閱電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)，在330kv及以下的變電站，應(yīng)選用三相變壓器。（2）繞組數(shù)量根據(jù)電氣工程電氣設(shè)備電氣一次部分在具有三中電壓的變電站中，如通過(guò)主變壓器個(gè)側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，主變壓器宜采用三繞組變壓器，所以，本站采用三繞組變壓器。(3）繞組連接方式110kv、35kv側(cè)采用y型接線，中性線直接接地

27、；10kv側(cè)采用型接線。綜合以上分析，根據(jù)設(shè)計(jì)理論原則，本站采用的變壓器為調(diào)壓三繞組變壓器，設(shè)計(jì)計(jì)算容量為66000kva.。確定主變型號(hào)如下：sfpsz7-75000/110變壓器參數(shù)如下表3-1：表3-1 主變壓器參數(shù)型號(hào)額定容量，kva額定電壓，kv空載損耗，kw負(fù)載損耗，kw高壓中壓低壓高-中高-低中-低sfpsz7-75000/110 7500011538.510.5 80.0 90 90 90 續(xù)表3-1 主變壓器參數(shù) 阻抗電壓，% 空載電流，% 連接組別 綜合投資，萬(wàn)元高中高低中低 1.3 yn,yno,d11 50.0722.5 13 8 4 短路電流計(jì)算在變電站的電氣設(shè)計(jì)中，

28、短路電流計(jì)算是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為保證在正常運(yùn)行和故障下都能安全、可靠的工作，需要進(jìn)行全面的短路電流將計(jì)算。 短路電流計(jì)算的步驟為（1） 根據(jù)已知條件和計(jì)算目的畫出計(jì)算電路并作出等值電路（2） 化簡(jiǎn)電路（3） 計(jì)算短路電流4.1 短路計(jì)算的目的及假設(shè)4.1.1 短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算是變電站電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)其計(jì)算目的是：（1） 在選擇電氣主接線時(shí)，為比較個(gè)接線方案或確定一接線是否需要采取限制短路電流措施，都需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。（2） 在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為保證電氣設(shè)備在正常運(yùn)行和故障下都能安全、可靠的工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就要求進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算

29、。（3） 在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置是，需按短路條件檢驗(yàn)導(dǎo)線相間和相對(duì)地的安全距離。（4） 按接地裝置設(shè)計(jì)時(shí)，需用短路電流。4.1.2 短路電流計(jì)算的基本假設(shè)（1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；（2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；（3）電力系統(tǒng)各組件的磁路不飽和，及鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流變化；（4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器勵(lì)磁電流；（5）組件電阻略去，輸電線路電容略去不計(jì)，也不計(jì)負(fù)荷的影響；（6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。4.1.3 基準(zhǔn)值高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算組件電抗，采用標(biāo)幺值計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：基準(zhǔn)電壓：（kv） 10.5 37 1154.2 變壓器及電抗

30、器的參數(shù)計(jì)算4.2.1 主變參數(shù)計(jì)算由變壓器原始數(shù)據(jù)計(jì)算得， （4-1） （4-2） （4-3）于是， （4-4） （4-5） （4-6）4.3 網(wǎng)絡(luò)等值變換與簡(jiǎn)化 方案三與方案四短路計(jì)算系統(tǒng)化簡(jiǎn)阻抗圖及各阻抗值，短路點(diǎn)均一樣。4.3.1 短路點(diǎn)d1短路計(jì)算（主變110kv側(cè)）基準(zhǔn)電壓=115kv，系統(tǒng)為無(wú)窮大系統(tǒng)，發(fā)生短路時(shí)，有原始資料可知：系統(tǒng)短路電抗：=0.2網(wǎng)路化簡(jiǎn)如圖所示： idz*=i”*=i*=i0.2* =5.0 （4-7） ib=0.502ka （4-8）i”= i= i0.2=ib= i*ib= i0.2* ib=5.00.502=2.5105 ka （4-9）ich=2.

31、55i=2.552.5105 =6.4012 ka （4-10）ioh=1.52i=1.522.5105 =3.8160 ka （4-11）s=iuav=2.5105115=500.056 mva （4-12）4.3.2 短路點(diǎn)d2短路計(jì)算（35kv母線） d2x1x2x2x1d2x4x4ssd2x5ssd2圖4-3圖4-4圖4-6圖4-5xsxsxsx6x4 =x1+x2=0.183+0.117=0.3x5=x4 / x4=0.15x6=x5 + xs=0.15+0.033=0.35xd*= x6=0.35所以idz*=i”*=i*=i0.2*=2.8571ib=1.56 kai”= i=

32、i0.2=ib= i*ib= i0.2* ib=2.85711.56=4.4571 kaich=2.55i=2.554.4571=11.3657kaioh=1.52i=1.524.4571=7.638 kas=iuav=4.457137=285.6308mva4.3.3 短路點(diǎn)d3短路計(jì)算（35kv出線） 短路點(diǎn)d3的計(jì)算與短路點(diǎn)d2的計(jì)算完全相同，結(jié)果也完全相同，故這里不再重復(fù)計(jì)算。4.3.4 短路點(diǎn)d4短路計(jì)算（10kv母線） d4x1x3x1d4x7ssd4x8ssd4圖4-7圖4-8圖4-10圖4-9xsxsxsx9x3x7網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)如圖4-7至圖4-10所示x7=x1+x3=0.214

33、-0.01=0.173x8=x7x7=0.206/2=0.0869x9=xs+x8=0.2+0.0869=0.2865xd*=x9=0.2865所以idz*=i”*=i*=i0.2*=3.4904ib=5.4986 kai”= i= i0.2=ib= i*ib= i0.2* ib=3.49865.4986=19.1923 kaich=2.55i=2.5519.1923 =48.9404kaioh=1.52i=1.5219.1923 =29.1723kas=iuav=19.192310.5=349.0414 mva4.3.5 短路點(diǎn)d5短路計(jì)算（10kv出線）由于短路電流過(guò)大，需要裝設(shè)限流電抗器

34、。限流電抗器的選擇：（1） 電壓： =10kv，=10kv，（2） 電流： =0.173ka（3） 初選型號(hào)：nkl-10-300（4） 選擇電抗值：設(shè)加電抗器后將短路電流限制到i=5ka （4-13）取=4%，選nkl-10-300-4.其參數(shù)如下表4-1：表4-1 電抗器參數(shù) 型號(hào)額定電壓，kv額定電流，a電抗率，%動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，ka1s熱穩(wěn)定電流，ka nkl-10-300-4 10300 4 19.1 17.45 （5)電壓損失與殘壓校驗(yàn)加電抗器后網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)如圖所示 xrssd5圖4-12圖4-11x9x10d5電抗表幺值：xd*=x10=1.0725所以idz*=i”*=i*=i0.

35、2*=0.9324ib=5.4986 kai”= i= i0.2=ib= i*ib= i0.2* ib=0.93245.4986=5.1269 kaich=2.55i=2.555.1269=13 kaioh=1.52i=1.524.648=8.9726kas=iuav=8.972610.5=107.3551 mva 5 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 各回路最大持續(xù)工作電流一覽表表5-1 最大持續(xù)工作電流表回路名稱計(jì)算公式及結(jié)果主變110kv側(cè)35kv母線35kv出線10kv母線10kv出線5.1 斷路器的選擇及校驗(yàn) 高壓斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)，用它來(lái)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行

36、，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或電路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，能起保護(hù)作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點(diǎn)是能斷開電路中負(fù)荷電流和短路電流。按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、sf6斷路器等。斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和維護(hù)，并以技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確認(rèn)。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）斷開電流：idt inbridt- 斷路器實(shí)際斷開時(shí)間t秒的

37、短路電流周期分量inbr-斷路器額定斷開電流（4）動(dòng)穩(wěn)定： ich imaximax-斷路器極限通過(guò)電流峰值ich- 三相短路電流沖擊值（5）熱穩(wěn)定：itdzitti- 穩(wěn)態(tài)三相短路電流tdz - 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間it- 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流其中tdz=tz+0.05，tz由 =i /i和短路電流計(jì)算時(shí)間t決定，從發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料p112，圖51查出短路電流周期分量等值時(shí)間tz，從而可計(jì)算出tdz。5.1.1 主變110kv側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=110kvun=110kv所以u(píng)g= un（2）電流： ig.max=0.413ka413a選出斷路器型號(hào)為sw

38、41101000型如下表5-2：表5-2 110kv側(cè)斷路器參數(shù) 型號(hào)額定電壓，kv額定電流，a額定開端電流，ka動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，ka4s熱穩(wěn)定電流，ka價(jià)格，元sw4-110110100018.455 21 47600因?yàn)閕n=1000aig.max=413a所以ig.max in（3）斷開電流：idtinbr 因?yàn)閕dt=2.5105kainbr=18.4ka所以idtinbr（4）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =6.4012kaimax=55ka所以ich1s所以tdz=tz=4.4s因?yàn)閕tdz=2.510524.4=27.7315(ka)2.sitt=18.425=1692.8(

39、ka)2.s所以itdzitt經(jīng)以上校驗(yàn)此斷路器滿足各項(xiàng)要求。5.1.2 35kv母線斷路器的選擇及檢驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=35kvun=35kv所以u(píng)g= un（2）電流：ig.max=1.299ka1299a選出斷路器型號(hào)為sw2351500型，如下表5-3：表5-3 35kv母線斷路器參數(shù)型號(hào)額定電壓，kv額定電流，a額定開端電流，ka動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，ka4s熱穩(wěn)定電流，ka價(jià)格，元sw2-3535150024.863.424.812200因?yàn)閕n=1500aig.max=1299a所以ig.max in（3）斷開電流：idtinbr因?yàn)閕dt=2.8571kainbr=24.8ka所

40、以idtinbr（4）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =11.3657kaimax=63.4ka所以ich1s所以tdz=tz=3.4sitdz=2.857123.4=27.7543(ka)2.sitt=24.824=2420.48(ka)2.s所以itdzitt經(jīng)以上校驗(yàn)此斷路器滿足各項(xiàng)要求。5.1.3 35kv出線斷路器的選擇及校驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=35kvun=35kv所以u(píng)g= un（2）電流：ig.max=0.132ka132a選出斷路器型號(hào)為sw2351500型，如下表5-4：表5-4 35kv出線斷路器參數(shù)型號(hào)額定電壓，kv額定電流，a額定開端電流，ka動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，ka

41、4s熱穩(wěn)定電流，ka價(jià)格，元sw2-3535150024.863.424.812200因?yàn)閕n=1500aig.max=1299a所以ig.max in（3）斷開電流：idtinbr 因?yàn)閕dt=2.8571kainbr=24.8ka所以idtinbr（4）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =11.3657kaimax=63.4ka所以ich1s所以tdz=tz=3.4sitdz=2.857123.4=27.7543(ka)2.sitt=24.824=2420.48(ka)2.s所以itdzitt經(jīng)以上校驗(yàn)此斷路器滿足各項(xiàng)要求。5.1.4 10kv母線斷路器的選擇及校驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=1

42、0kvun=10kv所以u(píng)g= un（2）電流： ig.max=2.625ka2625a選出斷路器型號(hào)為sn410g5000型，如下表5-5：表5-5 10kv母線斷路器參數(shù)型號(hào)額定電壓，kv額定電流，a額定開端電流，ka動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，ka5s熱穩(wěn)定電流，ka價(jià)格，元sw4-10g10500010530012015500因?yàn)閕n=5000aig.max=2625a所以ig.max in（3）斷開電流：idtinbr因?yàn)閕dt=19.1923kainbr=105ka所以idtinbr（4）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =48.9404kaimax=300ka所以ich1s故tdz=tz=4

43、.4sitdz=19.192324.4=1620.7153(ka)2.sitt=30025=450000(ka)2.s所以itdzitt經(jīng)以上校驗(yàn)此斷路器滿足各項(xiàng)要求。5.1.5 10kv出線斷路器的選擇及校驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=10kvun=10kv所以u(píng)g= un（2）電流： ig.max=0.173ka173a選出斷路器型號(hào)為sn910400型，如下表5-6：表5-6 10kv出線斷路器參數(shù)型號(hào)額定電壓，kv額定電流，a額定開端電流，ka動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，ka4s熱穩(wěn)定電流，ka價(jià)格，元sw9-101060014.436.814.41100因?yàn)閕n=600aig.max=173a所以ig

44、.max in（3）斷開電流：idtinbr因?yàn)閕dt=5.1269kainbr=14.4ka所以idtinbr（4）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =15kaimax=36.8ka所以ich1s故tdz=tz=3.4sitdz=5.126923.4=118.4744(ka)2.sitt=14.424=829.44(ka)2.s所以itdzit經(jīng)以上校驗(yàn)此斷路器滿足各項(xiàng)要求。 5.2 隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，不能用來(lái)接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。隔離開關(guān)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等要素，進(jìn)行綜

45、合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器的選擇的技術(shù)條件相同。隔離開關(guān)的類型很多，按安裝地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。它對(duì)配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型時(shí)應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)確定。本設(shè)計(jì)110kv、35kv側(cè)為屋外布置，10kv為屋內(nèi)布置。隔離開關(guān)的技術(shù)條件與斷路器相同。5.2.1 主變110kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇及檢驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=110kvun=110kv所以u(píng)g= un（2）電流： ig.max=0.175ka175a選出gw2110600型，如下表5-7：表5-7 110kv側(cè)隔離開關(guān)參

46、數(shù)型號(hào)額定電壓,kv額定電流,a動(dòng)穩(wěn)定電流,ka熱穩(wěn)定電流,s,ka價(jià)格元gw21101106005014(5)2720因?yàn)閕n=600aig.max=413a所以ig.max in（3）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =6.4012kaimax=50ka所以ichimax（4）熱穩(wěn)定：itdzittitdz=2.510524.4=27.7315(ka)2.sitt=1425=980(ka)2.s所以itdzitt5.2.2 35kv母線隔離開關(guān)的選擇及檢驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=35kvun=35kv所以u(píng)g= un（2）電流： ig.max=0.546ka546a選出gw4352000型，

47、如下表5-8：表5-8 35kv母線隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓,kv額定電流,a動(dòng)穩(wěn)定電流,ka熱穩(wěn)定電流,s,ka價(jià)格，元gw4353520005015.8(4)2000因?yàn)閕n=2000aig.max=1299a所以ig.max in（3）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =11.3657kaimax=50ka所以ichimax（4）熱穩(wěn)定：itdzittitdz=4.457124.4=67.5435(ka)2.sitt=15.824=998.56(ka)2.s所以itdzitt5.2.3 35kv出線隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)（1）電壓：因?yàn)閡g=35kvun=35kv所以u(píng)g= un（2）電流： ig.max=0.132ka132a選出gw235600型，如下表5-9：表5-9 35kv出線隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓,kv額定電流,a動(dòng)穩(wěn)定電流,ka熱穩(wěn)定電流,s,ka價(jià)格，元gw235356005014(5)1200因?yàn)閕n=600aig.max=132a所以ig.max in（3）動(dòng)穩(wěn)定：ichimax因?yàn)閕ch =11.3657kaimax=50ka所以ichimax（4）熱穩(wěn)定：itdzittitdz=4.457124.4=87.4093(ka)2.sitt=142