110 35 10KV变电所一次系统设计 毕业论文.doc

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1、毕业设计任务书 一、毕业设计题目：110/35/10kv 变电所电气一次系统设计 二、毕业设计工作起止时间：2012.6.112012.9.02 三、毕业设计的内容要求： 设计内容要求： 1 根据原始资料选择 5-7 种合理的电气主接线 2 进行初步技术，经济比较，选择两种较好的电气主接线 3 选择主变压器的容量和型号 4 计算两种主接线的短路电流 5 根据短路电流计算结果选择电器设备 6 通过技术经济比较确定最佳方案 7 防雷及接地系统设计 8 屋内外配电装置设计和总平面布置 9 绘制图纸:电气主接线，电器总平面布置，防雷与接地各一张，配电装置断面图 3-4 张 设计成果： 1 收设计说明书

2、一份 2 计算书一份（短路电流，设备教研，运行费，防雷校验等计算） 3 图纸 5-7 张( 电气主接线图，电气总平面布置图，屋外配电装置断面图，屋内配电 装置配置图，防雷校验图等) 四、原始数据和参考资料 ： 原始资料： 1 变电所类型：110kv 降压变电所 2 电压等级：110/35/10kv 3 负荷情况： 35kv 侧：最大负荷 25MW,最小负荷 18MW,Tmax=5300 小时，cos=0.85 10kv 侧：最大负荷 18MW,最小负荷 12MW,Tmax=5300 小时，cos=0.85 负荷性质：工农业生产及城乡生活用电 4 出现情况： 110kv 侧：2 回（架空线）LG

3、J-185/25km 35kv 侧：4 回（架空线） 10kv 侧：10 回（电缆） 5 系统情况： 系统经双回线给变电所供电 2 系统 110kv 母线短路电流标幺值为 25(Sb=100MVA) 6 环境条件 最高温度 40，最低温度-25，年平均温度 20 土壤电阻率 400 欧米 当地雷暴日 40 日/年 参考资料： 1 发电厂电气部分（第二版） 四川联合大学 2 发电厂电气部分课程设计参考资料 天津大学 3 电力工程设计手册（1、3、4 分册） 东北西北电力设计院 4 发电厂变电所电气主接线和布置 西北电力设计院 5 发电厂变电所电气主接线设计 西安交通大学 摘 要 3 本文首先根据

4、任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发 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 110kV，35kV，10kV 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台数，容量及型号，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 高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感 器进行了选型，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。 关键词：变电站 变压器 接线 目 录 4 前言 第一章 电气主接

5、线的设计 . 7 11 主接线的设计原则与要求 . 7 12 接线方式分析 . 8 13 主接线的选择与确定 . 16 第二章 主变压器的确定 . 21 第三章 短路电流计算 . 22 31 短路电流计算概述 22 32 短路电流的计算 . 24 第四章 设备的选择与校验 . 28 41 设备选择的原则和规定 . 28 42 导线的选择和检验 . 29 43 断路器的选择和校验 . 31 44 隔离开关的选择和校验 . 33 45 互感器的选择及校验 . 36 46 避雷器的选择及校验 . 38 第五章 屋内外配电装置设计 . 40 51 配电装置的设计要求 . 40 52 配电装置的选型、布

6、置 . 41 第六章 防雷及接地系统设计 . 42 61 防雷系统 . 42 62 变电所接地装置 . 43 第七章 变电所总体布置 . 44 结论 . 45 致谢 . 46 附录 . 47 参考文献 . 49 前 言 5 毕业设计和毕业论文是函授本科生培养方案的重要环节，学生通过毕业设计，旨在 培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力，提高学员实际操作的技 能以及分析思维能力，使学员能够掌握文献检索、研究分析问题的基本方法，提高学员 阅读外文本书刊和进行科学研究的能力，在完成毕业论文的过程中，所学知识得到疏理 和运用，它即是一次检阅，又是一次锻炼。 我毕业设计的题目是110/3

7、5/10kv 变电所电气一次系统设计 。电能生产的特点是发 电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，具有同时性。110kv 降压变电站作为供用网 络中重要的变电一环，它设计质量的好坏直接关系到该地区的用电的可靠性和地区经济 的发展，同时也影响到该地区的用电可靠性和地区的经济发展，以及工农业生产和人民 生活。本次设计根据有关规定，依据安全、可靠、优质、经济、合理等的要求，为保证 对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。 因时间紧迫，且水平有限，设计中存在着许多不足和失误，敬请各位老师批评指正， 谢谢！ 康艺兵 2012 年 8 月 第一章 电气主接线设计 现代电力系统是一个巨大的、严密

8、的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力 6 系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系 统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。 11 主接线的设计原则与要求 电气主接线代表了变电站电气部分的主体结构，起着汇集电能和分配电能的作用， 是电力系统网络结构的重要组成部分。电气主接线形式对电气设备选择、配电装置布置、 继电保护与自动装置的配置起着决定性的作用，也将直接影响系统运行的可靠性、灵活 性、经济性。 11.1 电气主接线的设计原则： 在进行主接线方式设计时，应考虑以下几点： 变电所在系统中的地位和作用。 近期和远期的发展规模。 负荷的重要性分级和出

9、线回数多少对主接线的影响。 主变压器台数对主接线的影响。 备用容量的有无和大小对主接线的影响。 11.2 电气主接线的设计要求： 电气主接线应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求，其具体要求如下： 1、可靠性： 断路器检修时,能否不影响供电。 线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时间的长短，以及能否保 证对重要用户的供电。 变电所全部停电的可能性。 满足对用户的供电可靠性指标的要求。 2、灵活性： 调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系 统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。 检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备

10、进行安全检修，使其 在各种故障和设备检修时，尽快推出设备，是停电时间最短、影响范围最小，并且保证 人员的安全。同时不影响对及户的供电。 扩建要求。应留有发展余地，便于扩建。 3、经济性： 投资省，尽量通过节约一次设备、简化二次部分、限制短路电流以及采用简易 电器以节约一次投资和降低年运行费用； 占地面积小，主接线应力求简单，节省设备投资； 7 电能损失小，合理选择变压器的种类，容量、数量，避免因为二次变压而导致 电能损耗增加。 12 接线方案分析 12.1 单母线接线 图 1-1 单母线接线方式 1、优点 接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不担 任其它任何操作

11、，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。 2、缺点 不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔 离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线 分开后才能恢复到非故障段的供电。 3、适用范围 一般只适用于一台变压器的以下三种情况： 1） 6220KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回； 2） 3563KV 配电装置的出线回路不超过 3 回； 3） 110220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。 12.2 单母线分段接线 8 图 1-2 单母线分段接线 1 优点： 1、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两

12、条回路，有两个电源供电； 2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电 和不致使重要用户停电。 2、缺点： 1）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； 2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越； 3） 、扩建时需向两个方向均衡扩建。 3、 适用范围： 1、 610KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时； 2） 3563KV 配电装置出线回路数为 48 回时； 3） 110220KV 配电装置出线回路数为 34 回时。 12.3 双母线接线 1 2 3 4 W OQF 9 TQF W 1 2 3 4 图 13 双母线

13、接线（TQF-母线联络断路器） 双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联络路断路器并 联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，按一般回路母 线连接的方式运行。 注意：在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通 后断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器 TQF 两侧的隔离开关，再合 上 TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线 上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器 TQF 及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 1、优点 1）供电可靠

14、通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组 母线故障后，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一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配，不 会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母线段 时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 4) 便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组 母线上。 2、缺点 1) 增加一组母线和使每回路

15、就需要加一组母线隔离开关。 10 2) 当母线故障或检修是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,需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 3、适用范围 当出线母线数或母线电源较多,输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电， 系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下： 1）6220KV 配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时； 2）3563KV 配电装置,当出线回路数超过 8 回路或连接的电源较多负荷较大时； 3）110220KV 配电装置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110220KV 配电装置， 在系统中居重要地位出线回路

16、在 4 回路及以上时。 12.4 双母线分段接线 图 1-4 双母线分段接线 220KV 进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是： 1、当进线回路数为 1014 时,在一组母线上用断路器分段； 2、当进线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用断路器分段； 3、在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器； 4、为了限制 220KV 母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段。 12.5 增设旁路母线或旁路隔离开关的接线 为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置,在进出断路器检修时(包括其保护装 11 置的检修和调试),不中断对用户供电,可增设旁路母线或旁路隔离开关。 12.5

17、.1 旁路母线的三种接线方式 一、有专用旁路断路器(如图 2-5) 进出线断路器检修时，由专用旁路断路器代替,通过旁路母线供电,对双母线的运行 设有影响。 1 2 3 BQF QS1 QF QS2 BQS W BW 4 电源侧 出线侧 图 1-5 带旁路母线的单母线接线 二、母线断路器兼作旁路断路器(如图 2-6) TQF（BQF） 图 1-6 母线断路器兼作旁路断路器 不设专用旁路断路器而以母联断路器兼作旁路断路器用。 1）优点:节约专用旁路断路器和配电装置间隔。 2）缺点:当进出线断路器检修时，就要用母联断路器代替旁路断路器。双母线成单 母线，破坏了双母线固定接线的运行方式，增加了进出线回

18、路母线隔离开关的倒闸操作。 12 三、 分段断路器兼作旁路断路器（如图 1-7） BW BQS QS3 OQF QS1 W QS5 QS4 QS2 3 4 1 2 如图 1-7 分段断路器兼作旁路断路器 对于单母线分段接线,可采用如图 2-7 所示的以分段断路器兼作旁路断路器的常用 接线方案。两段母线均可带旁路，正常时旁路母线不带电。 12.5.2 旁路母线或旁路隔离开关的设置原则 1、110220KV 配电装置 110220KV 线路输送功率较多，送电距离较远，停电影响较大，并且 110KV 及 220KV 少油断路器平均每台每年检修时间均需 5 天及 7 天,停电时间较长。因此，一般需 设

19、置旁路母线或旁路隔离开关。 2、 610KV 配电装置一般不设旁路母线，也不设旁路隔离开关。 当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种接 线。 12.6 桥形接线 当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种接 线。 12.6.1 内桥形接线 1、优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 2、缺点： 1）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。 2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。 13 3）出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常断开运 行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔

20、离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。桥连 断路器检修时，也可利用此跨条。 3、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，故障率较高情况。 12.6.2 外桥形接线 1、优点：同内桥形接线 2、缺点： 1）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。 2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。 3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正 常断开运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。 3、适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路短时，故 障率较少情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外

21、桥形接线。 1 2 QF1 QF2 TQF BQS1 BQS2 T1 T2 外桥式内桥式 桥形接线(如图 1-8) 12.7 角形接线 多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器 检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用 35 角形接线为宜，并且变 压器与出线回路宜对角对称分布，如图 2-9 所示。 1、优点 14 1） 投资少，平均每回只需装设一台断路器。 2） 没有汇流母线，在接线的任意段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的 元件，对系统运行的影响较小。 3） 接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性灵活性较高。 4） 每回路由两台断路器供电，任一

22、台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设 施。隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作的可能性。 5） 占地面积少。多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的 40% ，对 地形狭窄地区和地下洞内布置较合适。 2、缺点： 1） 任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。因此，断路器 数量不能多，即进出线回路数受到限制。 2） 每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路， 从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。 3） 对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开停机需由发电机 出口断路器承担，由此需要增设发电机出口断路器，并增加了变

23、压器空载损耗。 3、适用范围 适用于最终进出线为 35 回路的 110KV 及以上配电装置。不宜用于有再扩建可能的 发电厂，变电所中。 三角形接 线 四角形接 线 角形接线如图 1-9 13 主接线的选择与确定 15 13.1 主接线方案的选择 【原始资料： 1 负荷情况： 35kv 侧：最大负荷 25MW,最小负荷 18MW,Tmax=5300 小时，cos=0.85 10kv 侧：最大负荷 18MW,最小负荷 12MW,Tmax=5300 小时，cos=0.85 负荷性质：工农业生产及城乡生活用电 2 出线情况： 110kv 侧：2 回（架空线）LGJ-185/25km / 35kv 侧：

24、4 回（架空线）/10kv 侧：10 回（电缆） 3 系统情况：系统经双回线给变电所供电 】 结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主 接线方式列出： 1、110KV 作为降压变电所只有两回进线， 110KV 侧无交换潮流，两回线路都可向变 电所供电，亦可一回向变电所供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来 定，110KV 部分适用的接线方式为内桥接线和单母线分段两种。 2、35KV 部分可选单母线分段及单母线分段兼旁路两种。 3、10KV 部分定为单母线分段。 这样，拟定两种主接线方案： 方案 I：110KV 采用内桥接线，35KV 采用单母线分段接

25、线，10KV 为单母线分段接线。 方案 II：110KV 采用单母线分段接线，35KV 采用单母线分段兼旁路接线，10KV 为单 母线分段接线。 绘出方案 I、方案 II 的单线图。 16 方案 I 图 110 17 方案 II 图 111 13.2 主接线方案的比较 13.2.1 可靠性比较： 110KV 侧： 方案 I：采用内桥接线，当一条线路故障或切除时，不影响变压器运行，不中断供电； 桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失电的 18 可能性小，但变压器二次配线及倒闸操作复杂，易出错。 方案 II：采用单母线分段接线，任一台变压器或线路故障或停运时，不影

26、响其它回路 的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误 操作。 35KV 侧： 方案 I：单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时， 两段母线需解列运行，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 段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运。 方案 II：单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当 任一母线故障检修时，旁路断路器只可代一回线路运行，本段母线上其它线路需停运。 10KV 侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。 13.2.2 灵活性比较 110KV 侧： 方案 I：操作时，主变的切除和

27、投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的 投入和切除比较方便。 方案 II：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。 35KV 侧： 方案 I：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当开关或二次检修时线路 要停运，影响供电。 方案 II：运行方式复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能 满足在事故运行方式，检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。 10KV 侧：两方案相同。 13.2.3 主接线方案的经济性比较 将两方案主要设备比较列表如下： 项目 方案 主变压器 （台） 110KV 断 路器（台） 110KV 隔离 开关（组） 35KV

28、 断路 器（台） 35KV 隔离 开关（组） 10KV 设备 I 2 3 8 7 14 相同 II 2 5 10 7 23 相同 从上表可以看出，方案 I 比方案 II 少两台 110KV 断路器、两组 110KV 隔离开关，13 19 组 35KV 隔离开关，方案 I 占地面积相对少一些（35KV 侧无旁路母线） ，所以说方案 I 比方案 II 综合投资少得多。 13.3 主接线方案的确定 对方案 I、方案 II 的综合比较列表，对应比较一下它们的可靠性、灵活性和经济性， 从中选择一个最终方案（因 10KV 侧两方案相同，不做比较） 。 方案 项目 方案 I 方案 II 可 靠 性 简单清晰

29、，设备少 35KV 母线故障或检修时， 将导致该母线上所带 3 回出线全 停 任一主变或 110KV 线路停 运时，均不影响其它回路停运 各电压等级有可能出现全 部停电的概率不大 操作简便，误操作的机率 小 简单清晰，设备多 35KV 母线检修时，旁路断 路器要代该母线上的一条线路， 给重要用户供电，任一回路断路 器检修，均不需停电 任一主变或 110KV 线路停 运时，均不影响其它回路停运 全部停电的概率很小 操作相对简便，误操作的 机率大 灵 活 性 运行方式简单，调度灵活 性强 便于扩建和发展 运行方式复杂，操作烦琐， 特别是 35KV 部分 便于扩建和发展 经 济 性 高 压 断 路

30、器 少 ， 投 资 相 对 少 占地面积相对小 设备投资比第 I 方案相对 多 占地面积相对大 通过以上比较，经济性上第 I 方案远优于第 II 方案，在可靠性上第 II 方案优于第 I 方案，灵活性上第 I 方案远不如第 II 方案 该变电所为降压变电所，110KV 母线无穿越功率，选用内桥要优于单母线分段接线。 又因为现在 35KV 及 10KV 全为 SF6 或真空断路器，停电检修的几率极小，再加上电网越 来越完善，N+1 方案的推行、双电源供电方案的实施，第 I 方案在可靠性上完全可以满足 要求，第 II 方案增加的投资有些没必要。 经综合分析，决定选第 I 方案为最终方案，即 110

31、KV 系统采用内桥接线、35KV 系统 采用单母分段接线、10KV 系统为单母线分段接线。 20 第二章 主变压器的确定 21 主变压器台数的确定： 为了保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变压器。 22 调压方式的确定： 据设计任务书中：系统 110KV 母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电 压必须维持在允许范围内，保持电压的稳定，所以应选择有载调压变压器。 23 主变压器容量的确定： 主变压器容量确定的要求： 1.主变压器容量一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年的负荷发展。 2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于

32、有重要负荷的 变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许 时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能 保证全部负荷的 6070%。 考虑变压器的事故过负荷能力 40%。由于一般电网变电所大约有 25%为非重要负荷， 因此，采用 Sn=0.6 SM 确定主变是可行的。 由原始资料知： 35KV 侧 Pmax=25MW，cos=0.85 10KV 侧 Pmax=18MW，cos=0.85 所以，在其最大运行方式下： Sn=0.6*(25+18)/0.85=30.353(MVA)=30353KVA 故选择两台 40MVA 的主变压器

33、就可满足符合需求。 24 主变压器型式的选择确定 具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器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，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三 饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规 定 对电力系统一般要求 10kV 及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器 选用有载三圈变压器。我国 110kV 及以上电压变压器绕组都采用 Y 连接；35kV 采用 Y 连0 接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用 连接。 根据设计要求变压器要满足常调压要求，所以选择 11

34、0KV 三绕组有载调压电力变压 器（参数 Sj=100MVA） 21 故选择主变压器的型号为：SFSZ940000/110 其主要参数如下： 第三章 短路电流的计算 31 短路电流计算概述 3 1.1 短 路 计 算 的 意 义 在 供 电 系 统 中 ， 危 害 最 大 的 故 障 就 是 短 路 。 所 谓 短 路 就 供 电 系 统 是 一 相 或 多 相 载 流 导 体接 地 或 相 互 接 触 并 产 生 超 出 规 定 值 的 大 电 流 。 造 成 短 路 的 主 要 原 因 是 电 气 设 备 载 流 部 分 的 绝缘 损 坏 、 误 操 作 、 雷 击 或 过 电 压 击 穿

35、 等 。 由 于 误 操 作 产 生 的 故 障 约 占 全 部 短 路 故 障 的70%在 短 路 回 路 中 短 路 电 流 要 比 额 定 电 流 大 几 倍 甚 至 大 几 十 倍 ， 通 可 达 数 千 安 ， 短 路 电 流 通 过 电 气 设 备和 导 线 必 然 要 产 生 很 大 的 电 动 力 ， 并 且 使 设 备 温 度 急 剧 上 升 有 可 能 损 坏 设 备 和 电 缆 。 在 短 路点 附 近 电 压 显 著 下 降 ， 造 成 这 些 地 方 供 电 中 断 或 影 响 电 机 正 常 ， 发 生 接 地 短 路 时 所 出 现 的 不对 称 短 路 电 流

36、， 将 对 通 信 工 程 线 路 产 生 干 扰 ， 并 且 短 路 点 还 可 使 整 个 系 统 运 行 解 列 。 31.2 短路电流计算的目的 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采取限 制短路电流的措施等，需要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，需要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 型号 SFSZL740000/110 额定容量（KVA） 40000 高 110 中 38.5 主接头额定电压 （KV）

37、 低 6.3，6.6，10.5，11 高-中 10.75 高-中 17.5 阻抗电压（%） 中-低 6.5 绕组连接方式 YN，yn0,d11 空载损耗（kv） 36.6 空载电流（%） 0.36 22 离。 4、设计接地装置时，需用短路电流。 5、在选择继电保护和整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 31.3 短路电流计算的一般规定 1、计算的基本情况 a系统中所有电源均在额定负荷下运行。 b短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 c所有电源的电动势相位角相同。 d应考虑对短路电流值有影响的所有元件。 2、接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是最大运行方式，不能用仅在切换过程中可能

38、 并列运行的接线方式。 3、计算容量 按该设计规划容量计算。 4、短路种类：均按三相短路计算。 5、短路计算点 在正常运行方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。 31.4 基本假定 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、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。 五、短路计算的方法 对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算， 求得 I、i sh、I sh值。 I三相短路电流； ish三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。 Ish三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导

39、体的的热稳定。 Sd三相短路容量，用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值，作为 选择限流电抗的依据。 23 3. 2 短路电流的计算 已知： （1）系统电压等级为 110kV、35kV、10kV，基准容量 Sj=100MVA，系统 110kV 母线 系统短路容量为 2500MVA，110kV 侧为双回 LGJ-185/(25+25)KM 架空线供电。 （2）视系统为无限大电流源，故暂态分量等于稳态分量，即 I=I，S= S （3）主变为 SFSZ10-50000 型变压器，基准容量 Sj=100MVA 基准电压 Uj=1.05 Ue =115 kV 基准电流 Ij= Sj/ 3 Uj

40、=100/(115 3 ) =0.502 kA 基准电抗 Xj=Uj/ 3 Ij= Uj2/ Sj=1152/100=132 对侧 110kV 母线短路容量 Skt的标幺值为 Skt*= Skt/Sj=2500/100=25 对侧 110kV 母线短路电流标幺值 Ikt*= Skt*=25 对侧 110kV 系统短路阻抗标幺值 xs*=1/ Ikt*=1/25=0.04 查电力工程电气设计手册第 189 页对于 LGJ-185 线路 X=0.395/KM X S*=0.04+(0.39526)/132/(0.39522)/132=0.076 d1,d2,d3 点的等值电抗值计算公式： x1=1

41、/2U （1-2） %+ U（1-3） %- U（2-3） % x2=1/2U （1-2） %+ U（2-3） %- U（1-3） % x3=1/2U （1-3） %+ U（2-3） %- U（1-2） % 其中：U （1-2） %变压器高压与中压绕组间短路电压 U（1-3） %变压器高压与低压绕组间短路电压 U（2-3） %变压器中压与低压绕组间短路电压 由变压器参数表得知，绕组间短路电压值分别为： U（1-2） %=17.5% U（1-3） %=10.5% U（2-3） %=6.5% 主变额定容量 SN=50MVA 所以 x1=1/2(17.5+10.5-6.5)=10.75 x2=1/2

42、(17.5+6.5-10.5)=6.75 x3=1/2(10.5+6.5-17.5)= - 0.25 标么值: x 1*= x1 /100( Sj / SN)=10.75/100(100/50)=0.215 x2*= x2 /100( Sj / SN)=6.75/100(100/50)=0.135 x3*= x3 /100( Sj / SN)=-0.25/100(100/50)= -0.005 已知 110kV 系统折算到 110kV 母线上的等值电抗 Xs*=0.076 24 当 d1 点短路时 XS d1 I d*1=1/ Xs*=1/0.077=12.987 Ij=Sj / 3Uj=10

43、0/( 3115)=0.502 kA I d1= I d*1Ij=12.9870.502=6.519 kA I d1=I Ich=1.8 2 I d=1.8 26.519=16.595 kA S = 3UjI = 31156.519=1298.5 MVA 其中 Id：短路电流周期分量有效值 Id ： 起始次暂态电流 I ：t=时稳态电流 S ：短路容量 当 d2 点短路时 0.077 0.215 0.215 0.077 0.252 0.135 0.135 0.175 d2 d2 d2 I d*2=1/ X d*2=1/0.252=3.968 Ij=Sj /( 3 Uj)=100/( 337)=

44、1.56 kA I d2= I = I d*2Ij =3.9681.56=6.19 kA Ich =1.8 2I d2=1.8 2 6.19=15.76 kA S2 = 3UjI = 3376.19=396.69 MVA 25 当 d3 点短路时 0.077 0.077 0.215 0.215 0.187 0.11 -0.005 -0.005 d3 d3 d3 I d*3=1/ X d*3=1/0.187=5.348 Ij =Sj / ( 3 Uj )=100/( 310.5)=5.5 kA I d3= I = I d*3Ij=5.3485.5=29.414 kA Ich3=1.8 2I d3

45、=1.8 229.414=74.88 kA S3 = 3 Uj3I = 3 10.529.414=534.94 MVA 额定电流计算 因 IN=IjSN /Sj (SN =50MVA，S j=100MVA，I j1=0.502kA，I j2=1.56kA，I j3=5.5kA) 所以 IN1=0.50250/100=0.251 kA IN2=1.5650/100=0.78 kA IN3=5.550/100=2.75 kA 26 短路电流计算结果表 公式 短路点 Uj=Up 基准电压 (kV) 115 37 10.5 Sj/3Uj 基准电流 (kA) 0.502 1.56 5.5 电压等级 (k

46、V) 110 35 10 计算电抗 0.077 0.252 0.187 IjSN/Sj 额定电流 (kA) 0.251 0.78 2.75 I* 标么值 12.98 3.968 5.348 I*IjT=0 时刻短路电流周期 分量 有名值(kA) 6.519 6.19 29.414 I* 标么值 12.98 3.968 5.348 I*Ij稳态短路电 流 有名值(kA) 6.605 6.215 29.568 2.55I 短路电流冲击值(kA) 16.595 15.76 74.88 1.52I 最大电流有效值(kA) 9.89 9.39 44.63 3IUj 短路容量(kVA) 1298.5 39

47、6.67 534.93 27 第四章 设备的选择与校验 41 设备选择的原则和规定 导体和设备的选择设计，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。 41.1 一般原则 1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 2）应力求技术先进和经济合理。 3）选择导体时应尽量减少品种。 4）应按当地环境条件校核。 5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致。 6）选用的新产品，均应有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 41.2 有关规定 1、技术条件： 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

48、正常运 行。 1）长期工作条件 a电压：选用的电器允许的最高工作电压 Umax 不得低于该回路的最高运行电 压，即 UmaxUg，当额定电压在 220kV 及以下时为 1.15UN。 额定电压与设备最高电压 受电设备或系统额定 电压 供电设备额定 电压 设备最高电 压 10 10.5 11.5 35 38.5 40.5 110 121 126 b电流：选用的电器额定电流 Ie 不得低于所在回路在各种可能运行方式下的 持续工作电流 Ig，即 IeIg。由于高压电器没有明显的过载能力，所以在选择其额定电 流时，应满足各种方式下回路持续工作电流。 28 c机械负荷：所选电器端子的允许负荷，应大于电器引下线在正常运行和短路时的 最大作用力。 2）短路稳定条件 校验的一般原则 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定检验，检验的短路电 流，一般取三相短路时的短路电流。 短路的热稳定