220KV变电站的电气部分设计 供电毕业论文.doc

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1、- 目 录 绪 论 .1 第 1 章 变电站类型及负荷情况 .2 1.1 概述 .2 1.2 变电站的作用和主要设备组成 .2 1.3 变电站的种类 .3 1.4 负荷分析 4 第 2 章 主变压器容量台数及形式的选择 .5 2.1 概述 .5 2.2 主变压器的选择 5 第 3 章 主接线设计 9 3.1 概述 9 3.2 电气主接线的一般要求和主要原则 9 3.3 主接线方案设计 10 第 4 章 短路电流计算基础 16 4.1 概述 .16 4.2 短路电流的计算 16 第 5 章 电气设备的选择 .19 5.1 概述 .19 5.2 电气设备的选择和校验 19 5.3 断路器的选择 .

2、21 5.4 互感器的选择 .25 5.5 熔断器的选择 .27 第 6 章 配电装置和总平面布置设计 29 6.1 概述 .29 6.2 配电装置设计 .30 6.3 总平面布置设计 31 第 7 章 防雷保护设计 33 7.1 概述 .33 7.2 防雷保护 33 第 8 章 结 论 37 致 谢 .38 参考文献 .39 - 1 绪 论 随着经济的发展和现代工业的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统， 工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提 高，因此也对供电设计有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响 基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也

3、会反映在供电的可靠性和安全生产 方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。 变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接 线方式所构成它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送和保护等功能， 然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传 输与输送的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现在电力系 统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。 变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电站的结 构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。 本次设计主要是电气部分的初步设计，它主要包括变电所类型，负荷情况分 析，主变容量

4、、台数和型号选择，主接线选择，短路电流的计算，电气设备的选 择，配电装置布置、防雷保护设计等。在主接线设计中，在 220KV 侧我们把两种 接线方式在经济性，灵活性，可靠性三个方面进行比较，最后选择 220KV 侧选用 双母线带旁路母线，在 110KV 侧我们选用单母线分段接线。 - 2 第 1 章 变电站类型及负荷情况 1.1 概述 该变电站除供地区负荷外,还承担邻近变电所能量传输。根据电力系统技 术规程中的有关部分，特别是： 第 1.0.2 条：系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期 电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案； 应合理利用能源，

5、合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调， 并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。 设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合 格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。 第 1.0.6 条：系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应 对过度年进行研究（五年内逐年研究） ，远景水平可为第十年至第十五年的某一 年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制， 但有重大变化时，应及时修改。 该变电站是枢纽变电站，与系统联系较为紧密，在整个系统中占有重要地位。 1.2 变电站

6、的作用和主要设备组成 水力、火力以及和核能等发出的电能，由于经济上的原因把电压升高，用输 电线送到变电站，在这里将电压降低，用输电线再送到其它变电站，或通过输电 线和配电线路送到用户。这样，在变电站除了把输电线送来的电压和电流进行变 换，集中和分配外，为了使电能的质量良好以及设备安全，还要进行电压调整电 力潮流控制以及输配电线和变电站的保护。 一、 变电站主要设备 变电站为了起到电能再分配的作用，有主变压器、母线、开关设备、控制装 置、互感器、避雷器、调相器设备和其它设备组成。 (1)变压器 主变压器是变换电压的主要设备。一般在变电站用于降低电压。变压器由单 相变压器和三相变压器。一般使用经济

7、上有利的三相变压器，单相变压器仅在高 电压、大容量的 500 KV 变电站等由于受到搬运上的限制而被采用。 - 3 (2)输电线和开关设备 在变电站内汇集着许多集中和分配电力的输配电线，与主变压器一起接在母 线上，在每一条线路的引出口除装设断路器和隔离开关。断路器通常用于电路的 送出、停止或切换，当输、配电设备发生事故时则用来自动切断。 隔离开关用于输、配电线路时，变压器和断路器等进行保护，检修时把他们 从回路中断开，有时用来切换母线环。 (3)控制装置与互感器 控制装置是变电站的中枢神经，通过它值班员监视设备的运行状态，根据需 要进行设备的操作以及联合互感器进行电压、电流和功率的测量。 互感

8、器主要测量于仪器：将高电压、大电流转换成低电压、小电流进行测量。 (4)避雷器 避雷器是把系统中如雷电和操作过电压之类的异常电压抑制在规定值以内， 从而保护以主变压器为主的机器设备。 (5)其它设备 变电站内除上述设备外，还有接地、屏蔽装置、站内电源蓄电池和照明设备 等其它各种设备。 1.3 变电站的种类 变电站是电力系统的中间环节，根据在电力系统的地位和作用，可分为以下 几类： 一、 枢纽变电站 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为 330KV 以上，联系多个 电源，出线回路多，变电容量大，全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解，枢 纽变电站对电力系统的运行稳定和可靠性起着重要作用。

9、 二、 中间变电站 中间变电站位于系统主干环形线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般 在 330KV220KV 汇集处，23 个电源和若干干线路，高电压侧的穿越功率为主， 同时降压向地区用户供电，电站停电后，将引起区域电网的瓦解。 三、地区变电站 地区变电站是一个地区和一个中小城市的主要变电站，电压等级一般为 220KV，全站停电后将造成该地区和城市供电的紊乱。 四、 企业变电站 - 4 企业变电站是大中型企业的专用变电站，电压一般在 35KV220KV，12 回 进线。 根据电力系统规划，本变电所的规模如下:电压等级：220/110KV。线路回数： 220KV 8 回出线，110KV2 回

10、出线，最终发展 4 回出线。该变电站除供地区负荷外， 还承担临近变电站能量传输，根据以上原始资料分析，我们确定该变电站类型为 枢纽变电站。 1.4 负荷分析 由原始资料分析可得出负荷情况如下表： 表 1-1 负荷分析 季节名称 最大负荷 MVA 最小负荷 MVA 最大负荷 功率因数 最小负荷 功率因数 （hmaxT ） 夏季 140 110 0.79 0.8 5400 冬季 120 100 0.85 0.85 5400 - 5 第 2 章 主变压器容量台数及形式的选择 2.1 概述 在各级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，其担 任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换

11、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。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不 仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦 未能充分发挥效益；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，确定合理的变压器的容量是变电所 安全可靠供电和网络经济运行的保证。 在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变 压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足 可靠性的前提下，要考虑到经济性来

12、选择主变压器。 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。 2.2 主变压器的选择 2.2.1 主变压器台数的选择 由原始资料可知，我们本 220KV 受功率为主。把所受的功率通过主变传输至 110KV 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，要确保供电的可靠性。 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

13、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。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远 - 6 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 70%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 （一）主变压器选择的原则 (1)主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考 虑远期 1020 年的负荷发展。 (2)根据变电所带负荷的性质和电网结构来器确定主变压器的容量，对于有 重要的负荷的变电所，应当考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在 过

14、负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所， 当一台主变停运时，其他变电器容量应能保证全部负荷的 70%80%。该变电 所是按 70%全部负荷来选择。 (3)为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变压器，有条件的应考虑 装设三台主变压器的可能性。 (4)变电所一般应优先考虑采用三相绕组变压器，因为一台三绕组变压器的 价格及所用的控制电器和辅助设备较相应的两台绕组变压器要少的多。 （二）主变容量的确定 根据选择原则确定所选主变的台数为二台，每台主变额定容量为 Sn。当 一台主变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证 用户的一级和二级负荷。 220KV 侧

15、负荷的最大容量计算： S1max=140/0.8=175MVA 110KV 侧负荷的最大容量计算： S2max=120/0.85=141.2MVA 通过变压器容量计算： Sn=150MVA 2.2.3 主变压器型式的选择 一 、主变压器相数的选择 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，应根据原始资料以及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，同时配电装置以及断电保 - 7 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。故本次设计的变电 所选用三相变压器。 二、绕组数的选择 由于题中给出变压

16、器高压侧 220KV，低压侧 110KV,由于找不出这样电压等级 的变压器，所以我们可以预订符合要求的变压器。 三、 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%，事故后不应低于电网额定电 压的 95%。 (2)电网任一点的运行电压，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%。

17、 调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，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。 四、 连接组别的选择 变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。 电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D” 在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制 3 次谐波 对电源等因素。根据以上原则，主变一般是 Y，d11 常规接线。双绕组变压器的 接线组别一般为 Y0，d11 和 Yn，d11 由以上综合分析可确定本次设计变压器绕组的接线方式采用 Yn, d11

18、。 五、主变压器冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油 循环水冷却。 自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。 强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。 但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量 较大。所以，选择强迫油循环风冷却。 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，220KV 变 电所中一般装设两台或两台以上主变压器。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，配电设备，用电保护较复杂，且投资增大。 考虑到两台主变同时发生故障机率小，因此可采用两台，

19、选择容量时应满足当一 - 8 台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担 70%的负荷保证全变电所的 正常供电。 六、变压器的技术参数 根据以上条件选择，可以选择主变压器型号为 SFPSZ7-120000/220 的 220KV 双绕组电力变压器，变压器具体参数如下 ： 表 2-1 变压器的技术参数 型号 SSPL2-120000/220 联接组标号 Yn，d11 空载电流% 0.8 额定电压(KV) 高压 低压 额定容量 MVA 22081.25% 102.5 % 阻抗电压 14 型号中个符号表示意义： 从左至右 S：三相 S:双绕组 P：强迫油循环 L：有载调压 2：性能水平号 120

20、000：额定容量 220：电压等级 七、电抗器的选择 电抗器是电力系统中用于限制短路电流、无功补偿和移相等的电感性高压 电器。按其绕组内有无主铁心分为铁心式电抗器和空心式电抗器。当电路中发生 短路时会产生很大的短路电流，对电气设备会产生危害。因此，为减小其对设备 的危害，应在电路中加入电抗器，以增大阻抗，减小短路电流。按其作用可分为： 限 流 电 抗 器 。 串 联 于 电 路 中 ， 以 限 制 短 路 电 流 的 数 值 。 并 联 电 抗 器 。 一 般 接 在 超 高 压 输 电 线 的 末 端 和 地 之 间 ， 起 无 功 补 偿 作 用 。 通 信 电 抗 器 。 又 称 阻 波

21、 器 。 串 联 在 兼 作 通 信 线 路 用 的 输 电 线 路 中 ， 用 以 阻 挡 载 波 信 号 ， 使 之 进 入 接 收 设 备 。 消 弧 电 抗 器 。 又 称 消 弧 线 圈 。 接 于 三 相 变 压 器 的 中 性 点 与 地 之 间 ， 用 以 在 三 相 电 网 的 一 相 接 地 时 供 给 电 感 性 电 流 ， 以 补 偿 流 过 接 地 点 的 电 容 性 电 流 ， 使 电 弧 不 易 起 燃 ， 从 而 消 除 由 于 电 弧 多 次 重 燃 引 起 的 过 电 压 。 滤 波 电 抗 器 。 用 于 整 流 电 路 中 减 少 直 流 电 流 上 纹

22、 波 的 幅 值 ； 也 可 与 电 容 器 构 成 对 - 9 某 种 频 率 能 发 生 共 振 的 电 路 ， 以 消 除 电 力 电 路 某 次 谐 波 的 电 压 或 电 流 。 经 分 析 ， 本 设 计 应 用 变低出线电抗器的型号为 XKGKL-10-3500-10。 第 3 章 主接线设计 3.1 概述 变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择 出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线 是电力系统接线的重要部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路 、 无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所

23、内各种 电气设备之间的连接方式。 电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统 的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高 ，设计主接线的观念 也应与时俱进、不断创新。 变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择 出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线 是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、 无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电 气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧 以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同

24、，进出线回路数不同，其接线方 式也不同。 3.2 电气主接线的一般要求和主要原则 3.2.1 电气主接线的一般要求 (1)应按电源情况、负荷性质、容量大小及邻近变配电所联系等因素确定主 接线型式。力求简单可靠，维护方便，使用灵活，便于发展。 (2)架空进线避雷器设在靠近变压器的架空进线处；电缆进线的避雷器设在 进线开关后的母线上。 (3)一段母线设一组电压互感器。当分段的单母线在正常运行时不为分段， - 10 亦可仅设一组电压互感器。 (4)设在母线上的电压互感器及避雷器可合用一组隔离开关。 (5)按电业局要求必须设置高压计费时，则必须在计费处装设电流互感器及 电压互感器专柜。 (6)在所以进

25、出线回路上按指示计量、继电保护的要求装设电流互感器。 (7)单电源的主接线，可以仅在断路器靠电源侧、装设隔离开关或隔离触头。 (8) 在电源进线上应装设带电指示装置。若采用真空断路器时，为防止操作 过电压，应在供电变压器的 1035KV 线路上装设阻容吸收器或氧化锌避雷器。 另外，对电气主接线还要求可靠性、灵活性、经济性，这三者是一个综合概 念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。但根据变 电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。 例如，系统中的超高压、大容量枢纽变电所，因停电会对系统和用户造成的损失 较小，故对其主接线的经济性就特别重视。

26、3.2.2 主接线选择的主要原则 (1)变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。根据变电所在 系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。 (2)变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求，还应满足电网出 故障时应处理的要求。 (3)各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进 出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。 (4)近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。 (5)在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。 3.3 主接线方案设计 3.3.1 方案拟定及技术比较 一、单母线分段 优点:母线经断路器分段后，对

27、重要用户可以从不同段引出两个回路，有两 个供电电源，一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可 继续工作。 - 11 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出 线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。 通过该接线优缺点的分析,可见,方案一中 35KV 采用此接线方式，其优点是 当一母线发生故障时,分段断路器能自动把故障切除,保证正常段母线不间断供电 和不至于造成用户停电。缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,接 在该母线上的回路都要在检修期间停电,所以,该接线方式对于 35KV 侧可以考虑。 另一方面是考

28、虑到地区性一般变电所对经济性的考虑。 二、双母线接线 优点:供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后， 能迅速恢复供电;调度灵活;扩建方便。 缺点:接线复杂,设备多,母线故障有短时停电。 通过该接线优缺点的分析,可见,在方案一和方案二中的应用此接线方式,主 要是因为它对供电可靠性的保证.也就是说,当一母线故障或检修的时候，由母联 断路器向另一母线充电,直到完成母线转换过后，在断开母联断路器,使原工作母 线退出运行。缺点是当母线故障或检修的时候,会有短时停电，但是对于方案中 的用户侧是可以考虑的。 三、双母线带旁路母线 优点：供电性高，运行的灵活性高。 缺点：所选用的设备较

29、多，占地面积大，经济性较差。 通过该接线优缺点的分析,可见,在方案一应用此接线方式,主要是因为它对 供电可靠性的保证.即是说,如果两条母线都发生故障或需要检修时，由旁路母线 充当电源，直到完成母线转换过后，在断开母联断路器,使原工作母线退出运行. 缺点是所选用的设备较多，占地面积大，经济性较差，但是对于方案中的用户侧 是可以考虑的。 表 3-1 方案一与方案二的比较 方案 220KV 110KV 主变台数 方案一 双母线带旁路母线 单母线分段 2 方案二 双母线分段 双母线 2 - 12 方案一: 图 3-1 方案一主接线 方案二: - 13 图 3-2 方案二主接线 3.3.2 方案的经济性

30、比较 一、从电气设备的数目及配电装置上进行比较 表 3-2 电气设备的比较 方 案 项 目 方案一 方案二 220KV 侧 双母线带旁路母线 双母线分段 110KV 侧 单母线分段 双母线 主变台数 2 2 220KV 7 9断路器的 数目 110KV 10 10 220KV 24 22隔离开关 的数目 110KV 18 18 二、 计算综合投资 （1）Z (1 ) (元)01a 式中: 为主体设备的综合投资,包括变压器高压断路器高压隔离开0 关及配电装置等设备的中和投资; - 14 为不明显的附加费用比例系数,一般 220 取 70,110 取 90.a （2）主体设备的综合投资如下 主变的

31、详情 主变容量 （MVA） 每台主变的参考价格(万元/台) 变压器的投资(万元) 240 820 28201640 220KV 侧 型断路器206SW 每台断路器的参数价格 (万元/台) 方案一断路器投资 (万元) 方案二断路器的投资 (万元) 105 7105735 9105945 220KV 侧 型隔离开关 80124DG 每台隔离开关的参数价格(万元/ 台) 方案一隔离开关投资 (万元) 方案二隔离开关的投资 (万元) 5.5 245.5132 225.5 121 110KV 侧 型断路器106SW 每台断路器的参数价格 (万元/台) 方案一断路器投资 (万元) 方案二断路器的投资 (万

32、元) 65 1065650 1065650 110KV 侧 型隔离开关104GW 每台隔离开关的参数价 格( 万元/台) 方案一隔离开关投资 (万元) 方案二隔离开关的投资 (万元) 2.5 182.545 182.545 每台隔离开关的参数价 格( 万元/台) 方案一隔离开关投资 (万元) 方案二隔离开关的投资 (万元) 1.7 161.727.2 271.745.9 配电装置 接线方式 单母分段 双母线 双母线 双母分段 - 15 带旁路母线 投资( 万元) 560 940 1800 1200 综合投资 方案一 方案二 主体设备总 投资 (万元) 2820735 132650Z 04518

33、005605562 2820945 12165045 12000Z 9405541 综合投资 (万元) Z (1 )01a 5562 (1+0.7)=9455.4Z (1 )01a5541（10.7）9419.7 三、计算年运行费用 U: UaA (万元)12 又 112005Z294.7 在正常情况下,两台相同型号的,正常的变压器所消耗的电能损耗 aA 应 差不多,总体来说, 略大于 ,在此情况下,我们应该优先选用安全可靠,便于1U2 检修的方案,所以我们还是选用方案一. - 16 第 4 章 短路电流计算基础 4.1 概述 短路电流计算在变电所的电气设计中是一个非常重要的环节，计算短路电流

34、 是合理选取各种电气设备的前提条件。 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。 4.2 短路电流的计算 4.2.1 选择继电保护装置和整定计算 在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算 短路故障支路内的三相短路

35、电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅 要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式 下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路 电流或根据需要计算单相接地电流等。 4.2.2 短路电流计算的内容 (1) 短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。 (2) 短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算 短路电流的时间。 (3) 短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小 短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计 算条件，取决于计算短路电流的目的 。 - 17 4.2

36、.3 短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源 的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。 一、标幺值法 标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准 值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。由于电力系统有 多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气参量的 折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。 二、有名值法 有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于 1KV 以下低压供电系统短路电流的计算。 其短路电流计算结果为： 表 4-1 短路

37、电流计算结果 计算参数 短路点 短路电流有名值 （KA） 冲击电流（KA） 220KV 2.79 7.11 110KV 3.35 8.52 4.2.4 短路电流的计算 短路电流的计算通常采用近似标幺值计算。取 =100MW，220kv 级的BS ，110 级的 。1230BUKV215BUKV 计算各元件参数标幺值，作出等值电路，由第二章所选主变压器（双绕组） 可得，其阻抗电压百分比为 14。 变压器绕组对应的标幺值： 1*%4*10.20SBTNX 有题已知条件可知系统电抗： *.9 - 18 系统的等值电路图如下所示： 图 4-1 系统等值电路图 （1） 点短路时，等效电路图为：1d 图

38、4-2 d1 短路点等效电路 则次暂态电流标幺值为 *1.10.9IX 次暂态电流有名值为： 1*.2.79330BSI KAU 则冲击短路电流为： 2.51shdII （2） 点短路时，系统的等效图为：2d 图 4-3 d2 短路点电路等效图 则总电抗 *1*0.690.15TX 则次暂态电流标幺值为 *1.7.5I 次暂态电流有名值为： 106.3.531BSKAU 则冲击短路电流为： 2.5.58.4shdII - 19 第 5 章 电气设备的选择 5.1 概述 电气设备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导线 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

39、据工程实际情 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 合理的电气设备。 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、 过电流况下保持正常运行。 5.2 电气设备的选择和校验 5.2.1 按正常工作条件选择电气设备 一、一般原则 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 应按当地环境条件校核； 应力求技

40、术先进和经济合理； 选择导体时应尽量减少品种； 扩建工程应尽量使新老电器的型号一致； 选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 二、 额定电压 电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定 电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。 - 20 因此，在电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压 不低于装置地点电网UN 额定电压 的条件选择。即NSU NUS 三、 额定电流 电气设备的额定电流 是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。NI 应不小于该贿赂在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 ，即： NI maxINImax 四

41、、环境条件对设备选择的影响 当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震 烈度和覆水度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。 五、机械荷载 所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 5.2.2 电气设备校验 一、一般原则 (1)电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。校验的短 路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接 接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应 按严重情况校验。 (2)用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验 算动稳定。用熔断器保

42、护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 二、短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。 满足热稳定条件: tI 2kQ 式中： 短路电流产生的热效应k - 21 、t电气设备允许通过的热稳定的电流和时间I 三、电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定 的条件为： esich 式中： 短路冲击电流幅值chi 电气设备允许通过的动稳定电流幅值 esi 四、短路计算时间 验算热稳定的短路计算时间 为继电保护动作时间 和相应断路器的全开断kt prt 时间 之和，即：brt ktprbt 一般取保护装置的后备保护动作

43、时间 五、 绝缘水平 在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电 器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。 但所选电器的绝缘水平低于国家规定的 标准数值时，应通过绝缘配合计算，选 用适当的过电压保护设备。 5.2.3 断路器、隔离开关的选择 表 5-1 断路器隔离开关的选择条件 项目 参数 正常工作条件 电压电流频率机械荷载 电路稳定性 动稳定电流热稳定电流和持续时间 承受过电压能力 对地和断口间的绝缘水平泄漏比距 技 术 条 件 操作性能 开断电流短路关合电流操作循环操作次数操作相 数分合时间及周期性对过电压的限制某些的开断电流 操作机

44、构 - 22 环境 环境温度日温差最大风速相对湿度污秽海拔高度 地震强度 环 境 条 件 环境保护 噪声电磁干扰 5.3 断路器的选择 5.3.1 断路器种类 采用的灭弧介质可分为油断路器（多油、少油） 、 断路器、真空断路器、6SF 压缩空气断路器等。选用少油断路器，是因为运行经验丰富，易于维护，噪声低。 5.3.2 额定电压和额定电流 ，NSUmaxNI 由下式确定:maxImax3MAXNI 各母线的最大电流如下表： 表 5-2 母线的最大电流 母线 220KV 110KVmaxI （A） 12031.23MAXVIK12062.435MAXVIK 式中： ， 分别为电气设备和电网的额定电压，KV ， 分别NUS NImax 为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流 A 由此可以初步选定： 表 5-3 所选断路各参数 - 23 电压等 级 断路器型 号 额定电流 (A) 额定开断电 流(KA) 动稳定电流 峰值(KA) 热稳定电 流峰值 （KA） 额定闭 合电流 （KA） 220K V LW2- 220 2500 31.5