220kv变电所 毕业论文.doc

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1、 摘 要 变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经 济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气 主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着变电所电气 设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部 分投资大小的决定性因素。 本次所设计的课题是某 220kV 变电所电气初步设计，该变电所是一个地区性 重要的降压枢纽变电所，它主要担任 220kV 及 100kV 两电压等级功率交换，把 接受功率全部送往 110kV 侧线路。本所位于市中部，所址工程情况良好，处于 地区网络枢纽点上，具有 220kV、110k 两

2、个电压等级，220kV 侧以接受功率为 主，110kV 主要用于所用电以及变电站近区负荷。为保证正常的供配电要求， 各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对 220kV 降压变电所的特点，阐述 了 220kV 降压变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关的计算和校验。文 中介绍的 220kV 降压变电所的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设 计的理论指导。 关键词：变电站 ，主接线，主变压器，电气设备，配电装置 Abstract Electricity substation is an important component of the system, it has a direct

3、impact on the entire power systems security and economy, users are connected power plants and the intermediate links, transformation and distribution of electric energy to play the role. Electrical wiring is the main power plants in the main link in Substations, the main electrical wiring directly r

4、elated to the development of the electrical substation equipment selection and distribution equipment layout, protection devices and automatic identification, electrical substation is part ofthe investment size The decisive factor. This topic is designed by a 220 kV electrical substation preliminary

5、design, the substation is an important regional hub for the buck substation, as its main 220 kV and 100 kV two voltage power exchange, to acceptdelivery of all power 110 kV line to the side. By the city in the central part of the site works well, a regional network hub points, with 220kV,110k two vo

6、ltage levels, 220 kV side to accept the power- based, 110 kV and mainly used by the electricity substation near load. To ensure a normal power supply requirements, are built around a series of power supplydevices. In this paper, 220 kV substation buck to the characteristics ofrelief on the 220 kV su

7、bstation design, design steps, and the relevantcalculation and validation. In this paper, the buck 220 kV substation design, ideas and new technology applications related to the design can beused as the theoretical guidance. Keywords： Substation, the main connection, the main transformers, electrica

8、l equipment, power distribution equipment 目 录 1 绪论 1.1 建设本变电所的意义 1.1.1 建设本变电所的必要性 1.1.2 建设本变电所的可能性及特点 1.2 本变所电源与负荷的调查与统计 1.2.1 设计的原始资料及任务 1.2.2 变电所的电源情况 1.2.3 变电所的负荷情况 2 主变压器的选择 2.1 主变压器概述 2.2 主变压器台数及容量的选择 2.2.1 主变压器台数的选择 2.2.2 主变压器容量的选择 2.3 主变压器型式的选择 2.3.1 主变压器相数及绕组数的选择 2.3.2 主变调压方式的选择 2.3.3 连接组别的选

9、择 2.4 主变压器容量的确定计算 3 变电所所址选择 3.1 所址选择的总体要求 3.2 所址选择的具体条件 3.2.1 位置的确定 3.2.2 位置条件的选择 4 变电所电气主接线选择 4.1 电气主接线的选择 4.1.1 概述 4.1.2 设计主接线的原则 4.2 方案的拟订 5 变电所短路电流计算 5.1 概述 5.2 短路计算的目的及假设 5.2.1 短路电流计算目的 5.2.2 短路电流计算的一般规定 5.2.3 短路电流计算基准值 5.2.4 短路电流计算的步骤 5.3 短路电流计算 5.3.1 短路计算的基本假设 5.3.2 计算参数 5.4 等值网络简化及计算 5.4.1 2

10、20kV 母线发生三相短路 5.4.2 110kV 母线上发生三相短路 5.4.3 10kV 母线值发生三相短路 . 6 变电所电气设备的选择与校验 6.1 概述 6.1.1 电气设备的选择原则 6.1.2 电气设备选择的技术条件 6.2 断路器的选择 6.2.1 断路器的选择方法 6.2.2 220kV 侧断路器 6.2.3 110kV 侧断路器 6.2.4 10kV 侧断路器 . 6.3 隔离开关的选择 6.3.1 220kV 侧隔离开关 6.3.2 110kV 侧隔离开关 6.3.3 10kV 侧隔离开关 . 6.4 高压熔断器的选择 6.5 互感器的选择 6.5.1 电流互感器的选择依

11、据 6.5.2 220kV 侧电流互感器 6.5.3 110kV 侧电流互感器 6.5.4 10kV 侧电流互感器 . 6.6 电压互感器的选择 6.6.1 220kV 侧电压互感器 6.6.2 110kV 侧电压互感器 6.6.3 10kV 侧电压互感器 . 6.7 避雷器的选择 6.7.1 避雷器的选择的具体技术条件 6.7.2 220KV 避雷器 6.7.3 110KV 避雷器 6.7.4 10KV 避雷器 . 6.8 母线的选择 6.8.1 母线及电缆截面的选择 6.8.2 220kV 侧母线的选择 6.8.3 110kV 侧主母线选择 6.8.4 10kV 侧母线选择 . 6.9 无

12、功补偿及补偿装置的选择 6.9.1 概述 6.9.2 补偿装置容量的选择 7 变电所配电装置的选择 7.1 配电装置概述 7.2 高压配电装置的选择 7.3 电气总平面布置 . 7.3.1 电气总平面布置的要求 7.3.2 电气总平面布置 8 变电所主变压器继电保护 8.1 主变压器保护 8.1.1 概述 8.1.2 主变压器的主保护 8.1.3 主变压器的后备保护 8.1.4 过负荷保护 8.2 限流电抗器的选择 8.2.1 额定电压和额定电流的选择 8.2.2 电抗器百分数的选择 8.2.3 热稳定和动稳定的检验 9 变电所综合自动化系统 9.1 变电所的综合自动化系统的意义 9.2 综合

13、自动化系统的实现 10 变电所的防雷与接地 . 10.1 概述 . 10.2 本 220kV 变电站基本情况 . 10.3 避雷针的装设方案 . 10.3.1 按内部面积全保护条件确定避雷针的高度 . 10.3.2 校验避雷针的外保护范围 . 10.3.3 校验避雷针高度 . 11 结束语 . 12 谢 辞 . 13 参考文献 . 附 录 1 变电所主接线图 2 变电所平面布局图 3 变电所防雷图 1 绪论 1.1 建设本变电所的意义 1.1.1 建设本变电所的必要性 近年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的 重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电所的规划、设计

14、与运行的 根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用 最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠 和质量合格的电能。这里所指的“充足” ，从国民经济的总体来说，是要求变电 所的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活 增长的需要，并留有适当的备用。变电所由发、送、变、配等不同环节以及相 应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展， 又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有 各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个 有关阶段，都要制订相应的

15、专业技术规程和一些技术规定。但现代变电所是一 个十分庞大而又高度自动化的系统，在各个专业系统之间和各个环节之间，既 相互制约又能在一定条件下相互支持和互为补充。为了适应我国国民经济的快 速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后， 需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的 220kV/110kV 变电所，用 以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效 益。 1.1.2 建设本变电所的可能性及特点 随着现代科技的发展及人们对能源资源的需求，建设一座既先进又节能的 220kV 大型变电所已成为可能。 此次设计具有如下的特点： （1） 采用了最

16、新的工程实际中运用的电力成套设备， 使整个变电站的设计， 安装和维护变得更加简单。 （2） 在设计重统筹兼顾了无人值班和有人值班两种方式，为的是提高变电 站的安全性；一旦远程控制失败，工程师可以就地采取措施。 （3） 设置了视频监控系统，增强了变电站的安全性。视频监控的信息一般 传送到集控中心，当需要就地处理时也可以在本地观察到整个变电站的设备运 行情况。 1.2 本变所电源与负荷的调查与统计 1.2.1 设计的原始资料及任务 本设计为 220kV 变电所的初步设计，要求 220kV 侧为电源侧，有四路进线， 其中有两路电源进线，两路联络线。110kV 侧，10kV 侧为负载侧，有六路出线，

17、其中 2 路到下级变电所，2 路到大型企业配电，还有 2 路备用。 另外，变电所能实现无人值守，达到最大可能的自动化，本变电所为枢纽 变电所，要尽量建在负荷中心附近。 1.2.2 变电所的电源情况 该 220kV 枢纽变电的电源来自两个不同的发电厂 A、B，还有来自 C,D 的两 路进线作为联络线。变电所电源采用单回线的供电方式，输电距离为 150km， 电源为无穷大系统，每个电源容量都能达到 500MVA，在最大运行方式下阻抗看 似为零。 1.2.3 变电所的负荷情况 经原始资料分析，220kV 降压站有六路出线，其中 110kV 侧有 6 路，10kV 侧主要用于变电所用电。所用电主要负荷

18、表 1-1 所示： 表 1-1 变电所主要负荷分布表 名称 容量 功率因数 备注 下级变电所（一） 80MVA 0.85 经常性 下级变电所（二） 60MVA 0.85 经常性 大型企业（一） 900kVA 0.85 周期性 大型企业（二） 600kVA 0.85 周期性 备用 20MVA 0.85 特殊 110kV 侧 备用 200kVA 0.85 特殊 照明 20kVA 0.8 经常性 变电所无功补偿及 其他用电 20kVA 0.8 经常性10kV 侧 2 主变压器的选择 2.1 主变压器概述 在各电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，它担 任着向用户输送功率，或者在两种

19、电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼 顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统 510 年的发展规划综合分析，合 理选择。否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量过大，台数过 多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且还会增加损耗，给运行和检修带来不 便，设备也未必能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负 荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此确定合理的变压器 容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。 选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变 压器的台数及容量 1。 2.2 主变压器台数及容量的选择 2.2.1 主变压器台数的选择 由

20、原始资料可知，本次所设计的是 220kV 降压变电所，它是以 220kV 输出 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，因此选择主变压 器台数时，要确保供电的可靠性。 根据以上准则和现有的条件确定选用 2 台主变为宜。 选择的条件 2SeSjs(MVA) n=2 2.2.2 主变压器容量的选择 变压器的确定条件： （1）主变压器容量一般按变电所建成近期负荷，510 年的规划负荷选择， 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

21、给定，所以应按近期和远期总的负荷来 选择主变压器的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的 容量。 （2）对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器 容量在过负荷能力允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变 电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的 70%80%。 （3） 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推 行系列化、标准化。 该变电所是按 70%全部负荷来选择。因此装设两台变压器以供变电所用。 当一台变压器停运时，可保证对 60%负荷的供电 。 2.3 主变压器型式的选择 2.3.1 主变压器相数及绕组数

22、的选择 (1) 相数的确定 当不受运输条件限制时，在 330kV 以下的变电所均应选择三相变压器。而 选择主变压器的相数时，应根据变电所的基本数据以及所设计变电所的实际情 况来选择。 单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以 及继电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。 本次设计的变电所，位于市郊区，交通便利，不受运输等条件限制，所址 建在平原地区，故本次设计的变电所应选用三相变压器。 (2)绕组数的确定 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

23、压器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 中安装调试灵活，操作上满足各种继电保护的需求，工作量少及占地面积小， 价格适宜等因素，故本次设计的变电所选择三绕组变压器 1。 2.3.2 主变调压方式的选择 为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220kV 及以上网络电压应符合 以下标准： （1）枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置 及电网电压降而定，可为电网额定电压的 11.3 倍，在日负荷最大、最小的情 况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过 10%

24、，事故后不应低于电网额 定电压的 95%。 （2）电网中任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变 电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的 95%100%。 调压方式分为两种，一种是不带负荷切换,称为无载调压，调整范围通常在 5%以内；另一种是带负荷切换,称为有载调压，调整范围可达 30%。 由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。 2.3.3 连接组别的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。 全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且全星形接法，零序电 流没有通路，相当于与外电路断开，即零序阻抗相当于无穷大

25、，对限制单相及 两相接地短路都有利，同时便于接消弧线圈限制短路电流。但是三次谐波无通 路，将引起正弦波的电压畸变，对通讯造成干扰，也影响保护整定的准确度和 灵敏度。如果影响较大，还必须综合考虑系统发展才能选用。我国规定 110kV 以上的电压等级的变压器绕组常选用中性点直接接地系统，而且还要考虑到三 次谐波的影响，会使电流、电压畸变。采用三角形接法可以消除三次谐波的影 响。所以应选择 YN/YN0/接线方式，即 Ynynod11。 2.4 主变压器容量的确定计算 根据变电所的基本数据可得： 110kV 侧最大负荷：近期为 200MW，同时率为 0.9，其中一台事故停用后， 其余主变压器的容量应

26、保持该所全部负荷的 70以上。由以下公式： （2211cosKPS 1） 其中：P各部分负载容量； 负载同时率系数；1 主变压器的负荷率。2K)(2.1487.085.9cos11 MVAPS 因选择两台主变压器，选择型号为：SFP10 150000/220 W2, 其主要技术 参数如下： 表 2-1 主变压器技术参数 主变 额定 电压 连接组别 空载 电流 空载损 耗 负载损 耗 短路阻 抗 高-中 8-10%SFP10 150000/220 W2 231/121/10.5 Ynynod11 0.13% 99.9kW 485kW 高-低 28-34% 外形尺寸：9200mm*6300mm*7

27、000mm 中-低 18-24% 3 变电所所址选择 3.1 所址选择的总体要求 首先考虑变电所所址的标高，历史上有无被洪水浸淹历史；进出线走廊应 便于架空线路的引入和引出，尽量少占地并考虑发展余地；其次列出变电所所 在地的气象条件：年均最高、最低气温、最大风速、覆冰厚度、地震强度、年 平均雷暴日、污秽等级，把这些作为设计的技术条件。 3.2 所址选择的具体条件 3.2.1 位置的确定 本 220kV 枢纽变电所的位置必须要选在离负荷中心最接近的地方，才能达 到最理想的效果，降低损耗。 3.2.2 位置条件的选择 （1）节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地； （2）与城乡或工矿企业规划相

28、协调，便于架空和电缆线路的引入和引出； （3）交通运输方便； （4）周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小 处； （5）具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、塌陷区、 溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所） ，所址宜避免选在有重要文 物或开采后对变电所有影响，的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意； （6）所址标高宜在 50 年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措 施或与地区（工业企业）的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位； （7）应考虑职工生活上的方便及水源条件； （8）应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响 2。 4 变电所电气主接线选择

29、 4.1 电气主接线的选择 4.1.1 概述 主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组 成的汇集和分配电能的电气主回路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的 确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关， 并且对电气设备的选择、配电装置、继电保护和控制方式的选定有较大影响。 因此，必须正确处理好各方面的关系。 我国变电所设计技术规程SDJ279 规定：变电所的主接线应根据变电 所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足 运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建 2。 （1）可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务

30、，保证供电可靠和电能质量 是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。 （2）灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 （3）经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理 3。 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互 感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节 约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设 备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器； 占地面积小：主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构 架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可下，都采用

31、三相变压器， 以简化布置。 电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次 变压而增加电能的损失 8。 4.1.2 设计主接线的原则 采用分段单母线或双母线的 110220KV 配电装置，当断路点不允许停电检 修时，一般需设置旁路母线。对于屋内配电装置或采用 SF6 全封闭电器的配电 装置，可不设旁母。 拟定可行的主接线方案 23 种，内容包括主变的形式，台数以及各级电压 配电装置的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的 优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案 1。 主接线的方案有：单母线接线 , 单母线分段, 单母线分段带旁路, 桥式接 线, 3/2 断

32、路器接线, 双母线接线, 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，两个元件可以完 全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的 1。 综上几种主接线的优缺点和可靠性及经济性，根据设计的原始资料可知该 变电所选择双母线接线方式。 4.2 方案的拟订 主接线应通过原始资料分析结合实际情况来设计，主接线的设计还应该满 足可靠性、 灵活性、经济性。通过查阅设计手册，对各电压等级可有如下接线形式: （1）对于 220kv 可采用单母线分段形式；当可靠性要求高时可采用双母线形式；出线为 2 回时还可采用桥形。 （2）对于 110kv 一般采用单母分段或者双母线；

33、对于本题有重要负荷的还可采用带旁路的 形式。 （3）对于 10kv 一般采用单母线分段形式。 通过个电压等级的可能接线形式，我对本变电所的主接线形式初定两个方 案 对本变电所的主接线形式初定两个方案 方案一: 220kv:单母分段 110kv：双母带旁路 10kv:单母分段 其中 220kv 侧的单母线分段带旁路示意图如图 4-1： 2 2 0 k V 2 2 0 k V 电源 A 电源 B W L 1 W L 2 旁路 图 4-1 220kv 侧的单母线分段带旁路示意图 方案二: 220kv: 双母带旁路 110kv：双母带旁路 10kv:单母分 段 其中 110kV 主接线形式如图 4-2

34、： WL1 WL2 WL3 WL4 图 4-2 110kV 主接线形式图（双母带旁路） 10kV 接线形式图 4-3： 图 4-3 10kV 主接线形式图( 单母分段) 以上两种方案的优缺点如表 4-1 所示： 表 4-1 两个方案的比较 方案一 方案二 比较结果 可 靠 性 220kv 侧采用单母分段可靠性 较高。 110kv 侧采用双母带旁路接线 形式，保证了重要负荷供电的可靠性。 10kv 侧采用单母分段可靠性 较高。 220kv 侧采用双母接线可 靠性进一步提高。 110kv 侧采用双母带旁路 接线形式，保证了重要负荷供电 的可靠性。 10kv 侧采用单母分段可靠 性较高。 方案二略

35、优于方案 一 灵 活 性 220kv 侧采用单母分段检修及 维护时倒闸操作较为简单方便 110kv 侧采用双母带旁路接线 形式，可靠性提高但倒闸操作较为复 杂。 10kv 侧采用单母分段倒闸操 作较为简单。 220kv 侧采用双母接线检 修及维护时倒闸操作较为简单方 便。 110kv 侧采用双母带旁路 接线形式，可靠性提高但倒闸操 作较为复杂。 10kv 侧采用单母分段倒闸 操作较为简单。 方案一明 显高于方 案二 经 济 性 通过接线形式分析，方案一所用 断路 器隔离开关等设备较方案二少， 更经济。 由于方案二的 220kv 侧采用 双母接线，虽然提高了可靠性， 但是所用断路器和隔离开关明显

36、 增多，不经济。 方案一明 显高于方 案二 综上所述，方案一在总体上优于方案二，故选用方案一为本变电所的主接 线形式。 5 变电所短路电流计算 5.1 概述 电力系统的电气设备在其运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 会破坏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）发生通路的情况。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

37、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。 5.2 短路计算的目的及假设 5.2.1 短路电流计算目的 短路电流计算目的是： （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 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。

38、（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。 5.2.2 短路电流计算的一般规定 短路电流计算的一般规定是： （1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流，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， 而不应按只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

39、用的异步电动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时，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。 5.2.3 短路电流计算基准值 高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了 计算方便由公式 5-1 选取如下基准值： （5-bbU SI3 1） 表 5-1 系统标幺值的选取 基准容量 （MVA）bS基准电压 （KV）/基准电流 （KA）bbI 10.5 115 230100 5.499 0.502 0.251 5.2.4 短路电流计算的步骤

40、（1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下； （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，把供电系统看成为无限大系统，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，并计算短路电流的标幺值、有 名值； 标幺值： （5-*1idXI 2） 有名值： （5-bdII 3） (5)计算短路容量、短路电流冲击值； 短路容量： （5-“3IUSbf 4） 短路电流冲击值： （5-“5.2cj 5） (6)列出短路电流计算并得出结果 4。 5.3 短路电流计算 5.3.1 短路计算的基本假设 110kV 10kV 220kV 图 5-1 系统阻抗图 选取 =

41、100MVA， = 230kV，系统阻抗归算到基准容量： = 100MVA，bSbUbS 由变电所的基本数据及短路点的开断能力取 220kV 侧系统阻抗为 0.0328，110kV 侧系统阻抗为 0.0502，即系统如图 5-1： 5.3.2 计算参数 所选择变压器的参数如表 5-2: 表 5-2 变压器的参数 阻抗电压 高一中 中一低 高一低 % 810 1824 2834 各绕组等值电抗 取 10， 取 20， 取 30(12)Vs(23)Vs(31)Vs 其中 1 代表高压端，2 代表中压端。3 代表低压端。则： %)132()13()2( ssss = （10+3020）= 10 12

42、 )(%13()32()12 ssss VV = （10+ 2030）=0 12 %)(21()13()33 ssss = （20 + 3010）=20 12 各绕组等值电抗标么值为： 0.08315010%NbsSVX 02s 0.16715013NbsS 5.4 等值网络简化及计算 5.4.1 220kV 母线发生三相短路 当 220kV 母线发生三相短路时，即 d1 点短路时 10kV 母线侧因没有电源， 无法向 220kV 侧提供短路电流，即可略去不计。网络简化如图 5-3： 把 计为 ，即：321/X6 = =0.083/0.083/0.083=0.028321/X 把 计为 ，即：

43、65756 + =0.2+.8 =0.72165.3.174*1 Id 图 5-3 220kV 母线发生三相短路网络简化图 换算到 220kV 短路电流有名值为： 取 8.1chK 短路电流全电流最大有效值为： “2“2 51.)8.1()1( IIKIUch 1.5110.39=16.29kAchI 当不计周期分量衰减时冲击电流为： “7.IIichc = 2.55 = 2.5510.86 = 27.69（kA） 短路容量为： = 23010.86 = 4326.2（MVA）“3IUSb3 5.4.2 110kV 母线上发生三相短路 当 110kV 母线上发生三相短路时，即 d2 的等值网络

44、简化如图 5-4:028.3./3216 XX 把 ,即：764X 0.0328+0.028=0.060864 =52.16068.152.75*2XId 换算到 110kV 的短路电流有名值为： kAUSIbd 1.531.3*2“ 短路电流全电流最大有效值为： IIch .98.26.5.“ 短路电流的冲击值为： kAc 7.1.2“ 短路容量为： MVIUSb 5.248.653“ 图 5-4 110kV 母线发生三相短路网络简化图 5.4.3 10kV 母线值发生三相短路 当 10kV 母线值发生三相短路，即 d3 的等值网络简化如图 5-5: 把 ， 9321/X10654/X28.

45、3./21 576540 0608.971 X 把 , , 星形变换成三角形，即：8X10 184.0052.76857.6101012XX152.0068.5727.10810813XX1.2.84.*3dI 图 5-5 10kV 母线发生三相短路网络简化图 换算到 10kV 侧有名值： kAUSIbd 04.65.130.23*“ 短路电流全电流最大有效值及冲击值： IIch 72.9.5.1.“ ki 8 短路容量： MVAISb 0.14.603“ 则系统短路点的各个值如表 5-3: 表 5-3 短路电流 短 路 点 的 编 号 基准电 压 （kVBU ） 基准电流 （kA）Ij 额定

46、电流 （kA）Ij 短路电流标 幺值 (kA) *I短路电流有 名值 (kA) I稳态短路电流标幺值 d1 230 0.25 0.25 43.28 10.86 43.28 d2 115 0.5 0.5 52.16 26.18 52.16 d3 10.5 5.5 5.5 12.01 66.04 12.01 续： 表 5-3 短路电流 短 路 点 的 编 号 稳态短路电流有名 值 Ich()kA 短路电流冲击值 chi()kA短路全电流最大有效值 (kA)chI d1 10.86 27.69 16.29 d2 26.18 66.76 39.53 d3 66.04 168.4 99.72 6 变电所

47、电气设备的选择与校验 6.1 概述 导体和电器的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 工程的实际情况，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、过电流的情况下都能保持正常

48、运行。 6.1.1 电气设备的选择原则 电气设备选择的一般原则是： （1）应满足导体和电器正常运行、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）应按当地环境条件校验； （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 【6】 。 6.1.2 电气设备选择的技术条件 （1）按正常工作条件选择导体和电器 电压： 所选电器和电缆允许最高工作电压 不得低于回路所接电网的最高运行maxyU 电压 ,即：maxgU (6-1)maxyaxg 电流： 导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度 下，导体和电器的长期0Q 允许电流 应不