110KV终端变电所 毕业设计.doc

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1、摘 要 I 摘 要 变电所是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是发电厂和用户联系的中间环 节。变电所按照其升降电压的不同分为升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所 是为了减少电能在运输过程中的损耗，将发电的电升压后输送到远方，这种变电所通 常与发电厂联系在一起；降压变电所与负荷中心比较靠近，将高压电通过变电器转变 为适合的低压电。 本设计一个 110KV 终端变电所，首先根据各个电压等级的负荷进行计算变压器的 容量，选取主变压器的台数型号及其容量等各个参数。其次根据主接线的可靠性及 其运行的灵活性，选择各个电压等级的的接线方式。并从经济和技术方面进行比较， 选取最优接线方式。再次,根据主接

2、线选择短路点，并画出等值网络图进行短路计算， 根据各短路点计算出三相短路电流，短路容量，短路冲击电流的值。最后根据短路计 算选取各个电压等级的母线，断路器，隔离开关，电流、电压互感器，避雷器，并进 行校验,同时还做了变压器的继电保护;并简单的做了防雷保护。 关键词：主接线；短路电流；电气设备选择；继电保护；防雷 Abstract II Abstract Power substation is pooled, and longing voltage electricity distribution sites, power paints and users linked to the inter

3、mediate links, substation in accordance with its movements into different voltage substation and Boost Substation two categories. Boost substation is to reduce the reduce the power in the transport process of loss, power plants will boost the electricity transmitted to the remote post, This substati

4、on is usually linked with the power; Substation with a load center near ,through high-voltage transformer will be amenable to changes in a low-voltage electricity. This design is the construction of a 110 KV substations terminal buck, first of all based on the reliability of the main cable and run t

5、he flexibility to choose various voltage levels of the connection mode. And from the economic and technical aspects to compare, select the optimal connection mode. Second according to various levels of load voltage transformer to calculate the capacity to select the main transformer of Taiwan and it

6、s capacity, and other models various parameters. Once again, according to choose the main form of short-circuit wiring, paint and network equivalent to short-circuit, according to calculate the three-phase short circuit, short circuit current, short-circuit capacity, short-circuit the impact of curr

7、ent value. According to select the final calculation of the various short-circuit the bus voltage, circuit breakers, switches isolation, current, voltage transformers, arresters, and check to see whether the appropriate selection of devices, and also done a transformer relay . Key words: main electr

8、ical connection; short circuit current; choice of main electrical equipment; relay protection; anti-lightning 目 录 1 目 录 摘 要 .I AbstractII 1 引言1 1.1 毕业设计的目的、意义.1 1.2 电气设计的地位和作用.1 1.3 设计的基本程序.1 2 原始资料2 2.1 毕业设计的技术背景和设计依据.2 2.2 毕业设计的任务.2 2.3 毕业设计的主要内容、功能及技术指标.2 3 电气主接线3 3.1 变电所主接线设计的基本要求.3 3.2 主接线的设计依据

9、.4 3.3 变电所主接线设计原则.5 3.4 配电装置的基本接线及适用范围.5 3.4.1 单母线接线 5 3.4.2 单母线分段接线 5 3.4.3 双母线接线 6 3.4.4 双母线分段接线 6 3.5 方案的确定.6 3.6 主接线的设备配置.7 3.6.1 隔离开关的配置 7 3.6.2 电压互感器的配置 7 3.6.3 电流互感器的配置 7 目 录 2 3.6.4 避雷器的配置 8 4 主变压器台数和容量的选择9 4.1 主变压器台数的选择.9 4.2.主变压器容量的选择.9 4.3.各电压等级容量计算.10 4.4 主变压器型号的选择.11 4.5 无功补偿并联电容器容量的选择.

10、12 4.6 主变压器的中性点接地.12 4.7 所用变压器的选择.13 4.7.1.所用变数量确定 13 4.7.2 所用容量的确定 13 5 短路电流计算14 5.1 绘计算电路图.14 5.1.1 绘制计算电路图 14 5.1.2 短路类型 14 5.1.3 短路计算点 14 5.2 绘制等值网络图.14 5.3 短路计算.15 5.4 三相短路计算的数据.18 6 高压电气设备的选择19 6.1 选择电气设备的一般条件.19 6.1.1 按正常工作条件选择 19 6.1.2 按短路条件校验热稳定和动稳定 20 6.2110KV 侧电气设备的选择 .21 6.310KV 侧电气设备的选择

11、 .22 6.4380V 侧电气设备的选择 24 7 导线的选择25 目 录 3 7.1 母线的选择与检验.25 7.2 母线截面的选择与校验.25 7.2.1380V 母线截面的选择 .25 7.2.210KV 侧母线选择及校验 27 7.2.3110KV 侧进线选择及校验 28 7.3 架空线的选择.30 7.4 电缆截面的选取.30 8 电流互感器、电压互感器选择与校验32 8.110KV 侧互感器选择与校验 .32 8.2380V 侧互感器选择与校验 32 8.3110KV 侧互感器选择与校验 .33 9 主变压器继电保护的整定及仪表配置35 9.1 主变压器继电保护.36 9.1.1

12、 纵联差动保护 36 9.1.2 瓦斯保护 37 9.1.3 外部相间短路时应采用的保护 37 9.1.4 变压器的电流速断保护 38 9.1.5 外部接地保护是应采用的保护 39 9.1.6 过负荷保护 39 9.1.7 过励磁保护 39 9.1.8 微机保护装置 39 9.2 主变压器继电保护整定计算.41 9.2.1 纵差保护的整定计算 41 9.2.2 纵差保护动作灵敏系数的校验 42 9.2.3 变压器过电流保护的整定计算 43 9.3 仪表的主要配置.44 10 防雷保护45 10.1 防雷保护.45 10.2 防雷装置.45 目 录 4 10.3 变电所的防雷保护.46 10.4

13、 设备的接地.49 总结.50 致谢.51 参考文献.52 附 录.53 1 1 引言 毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的重要教学环节，是培养学生综合素质 和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能 力具有深远的影响。 1.1 毕业设计的目的、意义 通过毕业设计的进一步系统学习，可以进一步巩固和扩大对电气工程及其自动化 专业四年函授学习所掌握的相关理论知识。课本基础理论、方法是树立正确设计思想 和设计方法的基本依据，电气设计手册、设计规程、典型的电气工程设计实例资料等 是设计过程中必不可少的辅助资料。 经过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，这

14、将使自己所学的 理论知识提升到一定的运用层次，为完成实际工程设计奠定扎实的基本功和基本技能。 最终达到学以致用的目的。 1.2 电气设计的地位和作用 电气设计在发变电工程设计的各个阶段中都起着主导作用，是工程建设的关键环 节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠 性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。电气一次设 计的最后方案是安排工程建设项目和组织施工安装的重要依据。 1.3 设计的基本程序 设计要执行国家规定的基本建设程序。工程进入施工阶段后，设计工作还要配合 施工、参加工程管理、试运行和验收，最后进行总结，从而完成设计工作的全过程

15、。 2 2 原始资料 2.1 毕业设计的技术背景和设计依据 毕业设计是学生在校期间最后一个重要的综合性实践数学环节，是学生全面运用 所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合性训练。本设计题 目涉及学生所学过的电力工程 、 电力系统自动化 、 电机学 、 电路等课程。 其设计依据是电力工程电气设计手册通过毕业设计，使学生在发供电方面受到一 次综合训练。 2.2 毕业设计的任务 1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献 2、完成电气一次主接线形式比较、选择 3、完成主变压器和所用变的容量计算、台数和型号的选择 4、进行短路计算以完成电气设备的选择 5、完成主变压器保护设计 6、采取必要

16、的防雷保护措施 7、撰写设计说明书，绘制图纸 2.3 毕业设计的主要内容、功能及技术指标 1、毕业设计的主要内容 设计一个地方降压变电所的电气一次部分，其电压等级为 110kV/10kV/0.38kV；系 统情况为：（1）系统经双回线给变电所供电；（2）系统 110kV 母线短路容量为 600MVA；（3）系统 110kV 母线电压满足常调压要求。 2、设计实现的主要功能 将 110KV 电压降低后，给 10KV、0.38KV 的一、二类负荷供电。 3、主要技术指标 出线回路：110kV 侧 2 回（架空线） 10kV 侧 4 回电缆线 0.38kV 侧 20 回电缆线 负荷情况：主要为一级负

17、荷 0.38kV 侧:功率因数 cos=0.85，变电所 110KV 侧的功率因数为 0.9。 3 3 电气主接线 变电所主接线设计，必须从全局出发，统筹兼顾，并根据本变电所在系统中的地 位、进出线回路数、负荷情况、工程特点、周围环境条件等，确定合理的设计方案。 电气主接线设计，一般分以下几步： 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟 定出若干可行方案，内容包括主变压器型式、台数和容量，以及各电压级配电装置的 接线方式等。 经济比较：依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘汰一 些较差的方案，保留 23 个技术上相当的较好方案，进行计算，选择出经

18、济上的最佳 方案后，确定最优主接线方案。 短路计算：依据所确定的主接线，进行短路计算。 设备选择：依据短路计算结果，选择设备。 绘制电气主接线单线图。电气主接线一般按正常运行方式绘制，采用全国通用的 图形符号和文字代号，并将所用设备的型号、发电机主要参数、母线及电缆截面等标 注在单线图上。单线图上还应示出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及 其一次接线方式，以及主变压器接线组别和中性点的接地方式等。 3.1 变电所主接线设计的基本要求 1.可靠性要求： 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。对可靠 性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性

19、分析。主接线 可靠性的衡量标准是运行实践。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部 分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采 用可靠性高的电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电所在电力系统中的地位和作 用。主接线可靠性的具体要求如下： 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证 对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求 2.灵活性要求： 4 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 调度时，应可以灵活

20、地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在 事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致 影响电力网的运行和对用户的供电。 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间 最短的情况下，投入新装机组、变压气或线路而不互相干扰，并且对一次和二次的改 建工作量最少。 3.经济型要求： 1、主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。 主接线应力求简单，以节省短路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一 次设备。 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制

21、电缆。 要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV 及以下终端或分支变电所可采用简 易电器。 占地面积小：主接线设计要为配置布置创造条件，尽量使占地面积减少。 电能损失少 经济合理地选择变压器的种类（双绕组、三绕组或自藕变压器） 、容量、数量，要 避免因两次变压而增加电能损失。在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽， 为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。 3.2 主接线的设计依据 在选择电气主接线时应以下列各点作为设计依据: 1.考虑变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接

22、线的主要因素。 2.考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行，一般设两台主变压器。 3.考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 (1)对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一 级负荷不间断供电。 (2)对于二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分 二级负荷供电。 5 4.考虑主变台数对主接线的影响 对大型变电所，由于其传输容量大，对主接线的可靠性，灵活性的要求高。而容 量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性，灵活性要求低。 5.考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量

23、是为了保证可靠供电，适应负荷突增，设备检修，故障停 运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。 3.3 变电所主接线设计原则 1、变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满 足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采 用分支界线。 2、当采用 SF6 等性能可靠、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。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规 程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术， 又要经济实用。 3.4 配电装置的基本接线及适用范

24、围 3.4.1 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（母线及母线隔离开关）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，全部回路仍需短 时停电，在用隔离开关将故障母线段分开才能恢复非故障段的供电。 3.4.2 单母线分段接线 1.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： 当一段母线或母线隔离开关发生故障该母线的回路都要在检修期间内停电。

25、 6 当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 3.4.3 双母线接线 双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，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，一般某一回路定与某一组母线连接， 以固定连接的方式运行。 1.优点： 供电可靠。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；检修任一回路的隔离开关，只停该回 路。 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的适系统 中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 扩建方便。向双母线的左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀 分配

26、。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，以致连接不 同的母线段时不会向单母线分段那样导致出线交叉跨越。 便于试验。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： 增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关。 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，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 3.4.4 双母线分段接线 不分段的双母线接线在母线联络断路器故障或一组母线检修时，另一组运行母线 故障时，有可能造成严重的或全厂停电事故，难以满足大型电厂对主接线可靠性的要 求。 3.5 方案的确定 从可靠性方面：

27、 1.简单清晰、设备少，设备本身故障率小。 2.重要用户可从不同母线上分别引出两回馈线向其供电，保证不中断供电。 3.每一种电压级中，均有两台变压器联系，保证了在变压器检修或故障时不致使 各级电压解列，提高了供电的可靠性灵活性，经济性方面综合考虑，辩证统一，确定 7 采用单母线分段。 从灵活方面： 1.运行方式相对简单，调度灵活，检修相对灵活。 2.扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线。 从经济方面： 1.设备相对较少，投资小。 2.占地相对少。 单母线分段接线简单，控制简单，有利于变电站的运行。从可靠性，灵活性，经 济性方面综合考虑，辩证统一，确定选择单母线分段接线方案。 3.6 主接线

28、的设备配置 3.6.1 隔离开关的配置 (1)在出线上装设电抗器的 10KV 配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用同 一台断路器和一组电抗器时，每回线上装设出线隔离开关。 (2)接在母线上的避雷器和电压互感器可以合用一组隔离开关。 (3)桥形接线中跨条宜用两组隔离开关串联，以便于进行不停电检修。 (4)断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修是隔离电源。 (5)中性点接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。 3.6.2 电压互感器的配置 (1)电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并满足测量，保护，同期和自动 装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压。

29、 (2)6220KV 电压等级的每组主母线上的三相上装设电压互感器。 (3)当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应安装电压互感器。 (4)当需要在 330KV 及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式 套管上的电压抽取装置。 3.6.3 电流互感器的配置 (1)凡装有断路器的回路均应安装电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自 动装置。 (2)在未装设断路器的变压器的中性点、变压器出口桥形接线的跨条上也装设电流 互感器。 8 (3)对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或 三相配置。 3.6.4 避雷器的配置 (1)配电装置的每相母线上，

30、应装设避雷器，但进出线都装设避雷器是除外。 (2)220KV 及一线变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设 避雷器。 (3 直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且安装有隔离开关时，变压器中性 点应装设避雷器。 4 主变压器台数和容量的选择 4.1 主变压器台数的选择 9 由于待建变电所拥有一、二级负荷，根据电力工程电气设计手册的要求，并 结合本电所的具体情况，宜选用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时， 另一台变压器能对一、二级负荷继续供电以满足用电负荷对供电可靠性的要求。 4.2.主变压器容量的选择 考虑到对拥有两台主变的变电所，其中一台主变的容量应大于等于 70

31、%的全部负荷 或全部重要负荷，且任意一台变压器单独运行是应满足全部一、二级负荷的需要。考 虑到变压器每天的负荷不是均衡的，计及欠负荷期间节省的使用寿命，可用在过负荷 期间的消耗，故可先选择较小容量的主变作为过负荷能力计算，以节省主变投资。 4.3.各电压等级容量计算 工厂各车间 380V 低压负荷情况 车间变电所 序号 车间名称 设备容量 （KW） 常用系数 计算负荷 10 (1)10KV 电压等级 最大负荷下:20MW/cos=15/0.78=25.64MVA 最小负荷下:15.75MW/cos=30/0.87=18.10MVA (2)变压器的最大负荷为： 最大负荷下：25.46MVA 最小

32、负荷下:18.10MVA S=2.564MVAS=S70%=17.95MVA 考虑到五年发展规划: S 总=KiS(1+5%)5=0.91.7941.3=20.00MVA 因此主变压器容量选取为 20000KVA。 （3）380V 电压等级 主变压器容量选取为 100KVA。 4.4 主变压器型号的选择 1.相数的选择 Kd cos tan Pc Qc Sc 1 高炉炼钢车 间 4530 0.3 0.65 1359 883.35 1620.86 2 高炉炼铁车 间 4580 0.7 0.65 3206 2083.9 3823.751 3 初轧车间 4550 0.6 0.7 2730 1911

33、3332.39 4 大型车间 4580 0.5 0.5 2290 1145 2560.29 5 中型车间 3320 0.4 0.5 1328 664 1484.74 6 中板车间 3400 0.5 0.6 1530 918 1784.27 7 管材车间 3250 0.8 0.75 2437.5 1828.1 3046.87 8 机修车间 3360 0.3 0.5 1008 504 1126.97 9 锅炉房 151 0.8 0.8 113.25 90.6 145.030 10 化验室，办 公室 50 0.6 0.6 30 18 34.9857 合计 0.8 16031.7 18960.1 11

34、 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器制造条件，可靠性要求及运输条件 等因素，特别是在 330KV 及以下的变电所均应采用三相变压器。 2.绕组数量和联结方式的选择 (1)主变压器绕组数量 选择四台双绕组的变压器 (2)主变压器联结方式的选择 我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用星型接地连接；35KV 以下变压器绕组 都采用三角形连接。综合考虑各种因素，宜选两台 110KV 的双绕组主变压器，型号为 SF10-20000/110， 4.5 无功补偿 根据设计技术指标二：变电所功率因数为 0.9。对原始资料分析， 380v 侧的功率因数为 0.85，需要加补偿置补偿无功功率。 1.

35、无功功率的人工补偿装置 工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。并联电容器的补偿方 式有以下三种： 1.低压分散补偿 电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联，电容器组多采用三角形接线。如 图 4-1 示。 图 4-1 低 压 电 容 器 分 散 补 偿 的 接 线 2.高压集中补偿 电容器装设在变电所的高压电容器室，与高压母线相连，如图 4-2 示。高压电容 器宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地电网中，星形接线电容器组 中的中性点不应接地 12 图 4-2 高压电容器集中补偿的接线图 4-3 低电容器集中补偿的接线 3.低压集中补偿 电容器装设在变电所的低压配电室或

36、单独的低压电容器室内与低压母线相联。低 压电容器足可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式。如图 4-3 所示。 4.5 无功补偿并联电容器容量的选择 用户无功补偿并联电容器的容量根据用户自身的功率因数计算。 )tan(t21SQc 式中:S工厂的有功计算负荷(单位 KW); 对应于原来的功率因数( =0.85);1tan1cos 对应于需补偿到功率因数( =0.9);2 2 (1)380V 电压等级:其中 5, ,S=16031.75KW10.80.9 Qc=16031.75*（0.619-0.484）=2164.286 若选型号 TBB102000/100 的并联电容器，则根据公式 N

37、= =2164/2000=1.082; cQq 则无功补偿中并联电容器的个数为 3。 4.6 主变压器的中性点接地 电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。 (1)主变压器的 110500KV 侧采用中性点直接接地方式。 (2)终端变电所的变压器中性点一般不接地。 (3)所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地 点。 (4)选择接地点时应保证任何故障形式都不使电网解列成为中性点接地。 (5)主变压器 663KV 侧采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于 13 30A(610KV)或 10A（2063KV）时，中性点应经消弧线圈接地。 4.7 所用

38、变压器的选择 4.7.1.所用变数量确定 枢纽变电所、总容量为 60MVA 及以上的变电所、装有水冷却或强迫油循环冷却的 主变压器以及装有同步调相机的变电所，均装设两台所用变压器。我们要保证所用变 压器的可靠性,因此我们选在 10KV 侧接两台所用变压器以提高所用变压器的可靠运行。 4.7.2 所用容量的确定 根据设计要求，所用电负荷可按 0.1%变电所容量考虑，根据前面计算，最后选两 台型号为 S11-100/10 的变压器。 5 短路电流计算 14 在变电所的设计中，不仅要考虑正常状态，还要考虑到可能发生的故障以及不正 常运行情况。对供电系统危害最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和

39、发热 效应以及电压的降低。因此短路电流计算是电气主接线的方案比较，电气设备及载流 导体的选择，接地计算及继电保护选择和整定的基础。 5.1 绘计算电路图 5.1.1 绘制计算电路图 计算电路图上应将短路计算中需要即如的所有电路元件的额定参数都表出来，并 将各个元件依次编号。 5.1.2 短路类型 短路计算应选择需要进行短路校验的电气元件由最大可能的短路电流通过。 一般按三相短路计算，但当其他类型的短路电流较三相短路严重时，则应按最严 重的那种短路来验算。 5.1.3 短路计算点 应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。 根据本次任务书要求选择 110KV 进线处(K1、 )

40、、10KV 母线（K2、K5） 、380V 所4K 用变(0.4KV)(K3、K6)四个点作为短路计算 电力系统短路数据 母线电 压 短路容量（MV.A）电源编 号 电源来源 U(kV) max3kSmin3kS 距离 l(km) 继电保护整定时 间 top(s) A 区域变电 所 110 600 280 8 1.8 5.2 绘制等值网络图 15 5.3 短路计算 K1 点短路计算:等值网络图如图 5-3 所示 图 5-3K1 点 等 值 网 络 图 电力系统的电抗： 60 1socBSX 16 电力线路的电抗： 02.1583.012avBrUSlxX 6011rskX K1 点短路电流为:

41、 7826.40151* KfXEI 化为有名值: *3BffSI KAU 二相短路电流: (2) 2.40.79ffII 短路容量: 315.8.6favfSMVA 短路冲击电流: 2.24.109shMfiKI K K2 点短路计算:图 5-4K2 点等值网络图 变压器的电抗： 25.015.4101NBUTSXk .2.12 rskX K2 点短路电流为 KAXEIkf 24.5.012 化为有名值: USIBff 313 17 二相短路电流: KAIIff 67.1032.23 短路容量: MVUSfavf 5.4.5 短路冲击电流: AIKifMsh 36.12.812 K3 点短路

42、计算:等值网路图如图 5-6 所示 图 5-8 变压器的电抗： 41.01022 NBUTSXK 等效总电抗为： 625.425.0213 Tkkk X K3 点短路电流为: KAXEIkf .6.45.0383 化为有名值: USBff 9.2.1 二相短路电流: KAIIff 50.8.232 短路容量: MVSfavf .9.4032 短路冲击电流: AIKifMsh 31.58.21 5.4 三相短路计算的数据 18 表 5-1 三 相 短 路 计 算 的 数 据 短 路 点 110KV 进 线 处 （ k, ）4 10KV 母 线 上 （ ,3k 0.4KV 所 用 变 （ ）3k

43、三 相 短 路 电 流 (KA) 2.40f I12.325fI2.89fI 二 相 短 路 电 流 (KA) 2.079 ()f 10.67()f 2.509()f 短 路 容 量 (MVA) 478.26f S224.05fS2.00fS计算 值 短 路 冲 击 电 流 (KA) sh i6.11 shi31.36 shi5.31 6 高压电气设备的选择 19 6.1 选择电气设备的一般条件 由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法 也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作， 为此，它们的选择都有一个共同的原则。 电气设备选

44、择的一般原则为： 1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并虑远景发展 2.应满足安装地点和当地环境条件校核。 3.应力求技术先进和经济合理。 4.同类设备应尽量减少品种。 5.与整个工程的建设标准协调一致。 6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未 经正式鉴定的新产品应经上级批准。 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正 常运行。 6.1.1 按正常工作条件选择 (1)额定电压 电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压。另为，电气设备有一个最高工 作电压，即允许长期运行的最高电压，一般不得超过其额定电压的 1

45、0%15%。在选择时， 电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压，即 NseU 式中， 电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV） ；e 电网额定工作电压（KV） 。s (2)额定电流 在额定周围环境条件下，导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工 作电流，即 maxwNI 式中， 电气设备铭牌上所标示的额定电流（A） 回路中的最大工作电流（A）ax (3)按当地环境条件校核 气象资料。年最高气温 35，年平均气温 25，年最低气温-5，年最热月平 均最高气温 30，年最热月地下 0.7 至 1m 处平均温度 20，常年主导风向为南风。 20 年雷暴日 18 天。 地质水文资料。平

46、均海拔 400m，地层以沙质黏土为主，地下水位 35m,地耐压 力为 20t/。 6.1.2 按短路条件校验热稳定和动稳定 1.短路热稳定校验 热稳定是指电气设备承受短路电流热效应而不损坏的能力。热稳定校验的实质是 使电气设备承受短路电流热效应时的短时发热最高允许温度。对于导体通常按最小截 面发校验热稳定。电器的热稳定是由热稳定电流及其通过时间来决定的，满足热稳定 的条件为： KtQI2 式中 短路电流热效应; 所选用电器 t（单位为 s）时间内允许通过的热稳定电流。t 2.短路动稳定校验 动稳定是指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏的能力。部分电气 设备动稳定按应力和电动力校验。电

47、器满足动稳定的条件为 shei 式中 电器允许通过的动稳定电流幅值，生产厂家用此电流表示电器的动稳 定特性，在此电流作用下电器能继续正常工作而不发生机械损坏； 短路冲击电流的幅值， = ，其中， 为 0s 钟短路电流周期分shi shi “2IKsh“I 量有效值； 为冲击系数，远离发电机取 1.8。shK 3.短路计算时间 计算短路电流热效应时所用的短路切除时间 等于继电保护动作时间 与相应断Kt prt 路器的全开断时间 之和，即abt = +Ktpr 断路器的全开断时间 等于断路器的固有分闸时间 与燃弧时间 之和，即abt intat = +abtinat 验算导体的短路热稳定时间时，

48、宜采用主保护时间，如主保护有死区时，则采prt 用能对该死区起保护作用的后备保护动作时间；验算电器的短路热稳定时， 宜采用prt 后备保护时间。少油断路器的燃弧时间 为 0.040.06s， 断路器的燃弧时间 为at 6SFa 0.020.04s。 6.2110KV 侧电气设备的选择 21 10KV 可选择的断路器有少油断路器、六氟化硫断路器和空气断路器，少油断路器 由于制造简单，价格便宜，维护工作量少，所以 6220KV 电网一般选用少油断路器。 110KV 及以上的电网要求快速切除故障，分闸时间不宜大于 0.04s。 1、110KV 侧进线处的选择： 110KV 侧的短路电流： 104.7

49、832.435BfBfavSI KAU 短路冲击电流： 2679shmfBiKI 交流分量热效应： 222 2/(10)/1.59(0.5)1.8()pftftQII KAS 直流分量热效应： 3npQT 热效应： 21.68035.1()fpn S 母线最大工作电流： max70.43avSI KAU 断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较，如下表 6-1 和 6-2 所示 表 6-1LW14-110/1250 型 断 路 器 计 算 数 据 LW14-110/1250 型 断 路 器 额 定 电 压 110KVNS 110KVN 额 定 电 流 0.413KAIMAX1.25KAI 额 定 开 断 电 流 2.40KA 31.5KANbr 额 定 关 合 电 流 6.279KAish 80KAIcl 热 稳 定 校