发电厂电气部分课程设计资料.pdf

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1、发电厂电气设备课程设计 500kV 变电站电气部分 学院：交通学院 专业：能源与动力工程 班级： 学号： 姓名： 指导老师：马万伟 日期: 2015年 12 月 课程设计任务书 一、课程设计的内容 本课程设计是发电厂电气设备课程后的一门设计性实践课程。其目的 是使学生掌握火力发电厂及变电站电气一次部分设计的基本方法；培养严肃认真 的工作作风和严谨的科学态度； 培养学生独立解决问题的能力。 具体内容如下 : 1. 对发电厂及变电站在系统中的地位和作用及所供用户的分析； 2. 选择发电厂及变电站主变压器的台数、容量、型式； 3. 分析确定各电压侧主接线形式及采用配电装置型式； 4. 分析确定厂（站

2、）用电接线形式； 5. 进行选择设备和导体所必须的短路电流计算； 6. 选择变压器高、中、低压侧的断路器、隔离开关； 7. 选择 10kV硬母线； 8. 选择配电装置型式及设计； 9. 用 AutoCAD绘制发电厂及变电站电气主接线图。 二、课程设计的要求与数据 1、根据电力系统的发展规划，拟在某地区新建一座装机容量为200MW 的凝汽式 火力发电厂，发电厂安装2 台 100MW 机组，发电机端电压为10.5kV。电厂建成 后以 10kV 电压供给本地区负荷 , 其中有钢厂、毛纺厂等，最大负荷为68MW ，最 小负荷为 34MW ，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷 不

3、等，但平均在 4MW 左右，送电距离为 36km 。并以 35kV电压供给附近的水泥 厂用电，其最大负荷为58MW ，最小负荷为32MW ，最大负荷利用小时数为4500 小时。负荷中 I 类负荷比例为 30% ，II类负荷为 40% ，III类负荷为 30% 。 2、计划安装两台 100MW 的汽轮发电机组，功率因数为0.85 ，厂用电率为 6% ，机 组年利用小时 Tmax=5800小时。 3、按负荷供电可靠性要求及线路传输能力已确定各级电压出线列于下表： 10kV 35kV 名称回路数名称回路数 钢厂4 水泥厂2 毛纺厂2 市区4 预留2 预留2 合计12 合计4 4、厂址条件：周围地势平

4、坦。 5、气象条件：绝对最高温度为35；最高月平均温度为25；年平均温度为 12.7 ；风向以西北风为主 . 6、以 100MVA 为基准值，母线上阻抗为1.95 ，Qk=165kA 2s，未知系数 0.8-1.2. ， 三相短路电流 =4.5kA，短路电压 =6KV ，Sj=100MV.A,Uj=10.5kv. 三、课程设计应完成的工作 1、设计说明书、计算书一份； 2、主接线图一张； 四、课程设计进程安排 序号设计各阶段内容地点起止时间 1 发电厂电气主接线的设计南校实验楼12.21 2 短路电流计算南校实验楼12.22 3 主要电气设备选择南校实验楼12.22 4 配电装置规划及设计南校

5、实验楼12.23 5 撰写课程设计说明书并绘图南校实验楼12.24 6 设计成果南校实验楼12.25 五、应收集的资料及主要参考文献 1、姚春球 . 发电厂电气部分 . 中国电力出版社 3、郭琳主编 . 发电厂电气部分课程设计. 中国电力出版社 . 目录 前言 1 1. 变压器的设计 2 1.1 主变压器的选择 . 2 1.2 所用变压器的选择 . 3 1.2.1 所用变压器的选择 . 4 1.2.2 所用变压器低压侧接线 5 2. 电气主接线的设计 5 2.1 电气主接线的设计要求 5 2.2 电气主接线方案的确定 5 2.2.1 10KV侧 2 种接线方案的比较 . 5 2.2.2 10K

6、V侧电气主接线的选择 . 6 2.2.3 35KV侧 3 种接线方案的比较 . 7 2.2.4 35KV侧电气主接线的选择 . 8 2.3 500kV 侧电气主接线的选择 9 2.3.1 500kV侧 3 种接线方案的比较 . 9 2.3.2 500kV侧电气主接线的选择 . 10 3. 短路电流计算 11 3.1 短路电流计算的目的 11 3.2 短路电流计算的一般规定 11 3.3 短路电流计算条件 11 3.4 短路电流计算方法与步骤. 12 3.4.1 方法 12 3.4.2 短路电流计算的步骤 12 3.5 短路电流的计算 12 4. 电气设备选择 . 14 4.1 电气设备选择的原

7、则 . 14 4.2 电气设备选择的一般要求 15 4.3 电气设备选择的技术条件 15 4.4 主要电气设备的选择 . 16 4.4.1 500kV 侧断路器和隔离开关的选择 16 4.4.2 10KV侧断路器和隔离开关的选择. 18 4.4.3 35kV 侧断路器和隔离开关的选择 19 5.电气主接线图 （附录图纸 ) . 22 总 结 . 23 参考文献 ： . 24 1 前言 电力工业是能源工业、 基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重 要的位置， 是时间国家现代化的战略重点。电能是一种无形的、 不能大量储存的 二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随

8、时保 持功率平衡。 要满足国民经济发展的要求就必须加强电网建设，而变电站建设就 是电网建设中的重要一环。在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务 于工业生产， 又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作， 就 达到以下基本要求： 安全在变电过程中，不发生人身事故和设备事故。 可靠所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求。 优质所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。 经济变电站的投资要少， 输送费用要低， 并尽可能地节约电能、 减少有色 金属的消耗量和尽可能地节约用地面积。 110kV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分 析变电所担负的任务及用

9、户负荷等情况， 选择所址，利用用户数据进行负荷计算， 确定用户无功功率补偿装置。 同时进行各种变压器的选择， 从而确定变电站的接 线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选 择变电站高低压电气设备， 为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设 计包括了：（1）总体方案的确定（ 2）负荷分析（ 3）短路电流的计算（ 4）高低 压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（ 6）防雷与接 地保护等内容。 随着电力技术高新化、 复杂化的迅速发展， 电力系统在从发电到供电的所有 领域中，通过新技术的使用， 都在不断的发生变化。 变电所作为电力系统中一个 关

10、键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 2 1. 变压器的设计 1 .1 主变压器的选择 （1）主变压器台数的选择 根据资料分析以及线路来看， 为保障、 类负荷的需要， 以及扩建的可能 性，至少需要安装两台主变压器以保证供电的可靠性，以便当其中一台安装主编 电器故障或检修时，另一台能继续供电约为1.2 倍最大负荷的容量。 （2）主变压器的容量选择 最小负荷：MWP m 66 最大负荷：MWP m126 用电负荷的总视在功率为 m S MWPS mm 24.14885.0/126cos/ 主变压器的总容量应满足：MVAMVA2001002 MVASSkS mn 14095.0/24.148

11、9.0/ (k 为同视率，根据资料取0.9 ，线损 5% ） 满载运行且留裕 10% 后的容量： MVASS n 64.63%)101 (2/ 变电所有两台主变压器， 考虑到任意一台主变压器停运或检修时，另一台都 要满足容量：MVASn98%70140 所以选每台主变压器容量：MVASn98 为了满足系统要求，以及通过查表，确定每台主变压器的装机容量为： 100MVA 总装机容量为： 考虑周围环境温度的影响：85.18)7.1225(2/)( minmaxp 123.11100/)7.1225(K 根据MVAKSkS mn 28.71123.1/24.1489.06. 0/6. 0 即MVAM

12、VAS n 28.71100满足要求。 （3）主变压器形式的选择 相数的选择： 电力系统中大多数为三相变压器，三相变压器较之于同容量的单相变压器 组，其金属材料少2025% 。运行电能损耗少1215% ，并且占地面积少，因此考 虑优先采用。本变电所在地势平坦处， 不受运输条件限制， 所以采用三相变压器。 3 绕组的确定： 自耦变压器一般用在220kV以上的变电所中，所以这里选择自耦变压器 绕组接线方式的选择： 变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致，否则不能进行 并联运行。我国 110kV及以上变压器绕组都选用Y连接， 35KV及以下电压绕组 都选择连接方式，所以该变电所的两台主

13、变压器，高压侧（500kV）采用 Y连 接，低压侧（ 10kV）采用连接方式。 根据 500kV变电所设计指导， 以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台 相同的变压器同时投入时，可选型号为：ODFPS2-250000/500 的主变压器，技术 参数如下： 表 1 主变压器的技术参数 型号高压低压空载电流空载损耗负荷电流阻抗电压连接阻别 ODFPS2- 250000/5 00 550/3 35 144 38.2 YNaod11 1.2 所用变压器的选择 1.2.1 所用变压器的选择 根据500kV及以上变电所设计规范规定，在有两台及以上主变压器的变 电所中，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变

14、压器，分别接到母线的不同分 段上。 变电所的所用负荷， 一般都比较小， 其可靠性要求也不如发电厂那样高。变 电所的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处 理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量都不太大，因 此变电所的所用电压只需0.4kV 一级，采用动力与照明混合供电方式。380V 所 用电母线可采用低压断路器 （即自动空气开关） 或闸刀进行分段， 并以低压成套 配电装置供电。 本变电所所用容量为100kVA ，选用两台型号为S9-100/10 的三相油浸自冷 式铜线变压器，接入低压侧, 互为暗备用。 参数如下表： 4 表 2 站用电变压器参数表

15、产品 型号 额定容 量 (kVA) 高压侧 (kV) 低压侧 (kV) 接线组 方式 短路损 耗(W) 短路电 压(%) 空载损 耗(W) 空载电 流(%) S9-100 /10 100 10 0.4 Y,yn0 1500 4 290 1.6 1.2.2所用变压器低压侧接线 所用电系统采用380/220V 中性点直接接地的三相四线制， 动力与照明合用 一个电源，所用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行， 以限制故障范围，提高供电可靠性。380V所用电母线可采用低压断路器（即自 动空气开关）或闸刀进行分段。 5 2. 电气主接线的设计 2.1 电气主接线的设计要求 变电所主接线须

16、满足以下基本要求： （1）运行可靠性 断路器检修时是否影响供电，设备和线路故障检修时，需要停电的用户数 目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 （2）具有灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的 目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的退出设备，切出故障、停电时间 最短，影响范围最小，并且在检修时可以保证检修人员的安全。 （3）操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰，操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌 握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的失误而造成事故。但 接线方式过于简单， 可能会不满足运行方式的需求， 而且也

17、会给运行造成不便或 造成不必要的停电。 （4）经济上合理 主接线在保证安全可靠，操作灵活方便的基础上，还应该使投资和年运行 费用减少，占地面积最小，使其尽可能发挥最好的经济效益。 （5）应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此在选择主接线时还 需要考虑到具有扩建的可能性。 变电所电气主接线的选择， 主要决定于变电所在电力系统中的地位、环境、 负荷的性质，出线数目的多少，电网的结构等。 2.2 电气主接线方案的确定 由于类、类负荷居多（将近60% ） ，为了安全可靠起见，保留3 种方案。 2.2.1 10kV侧 2 种接线方案的比较 表 3 接线方案 单母分段带旁路

18、单母分段比较结果 可 靠 性 比不带旁路稳定可靠 比纯粹单母线高，但 是整体稳定性不算高 在保障安全，灵活的前提下，选择 占地和资金少的线路，且安全性和 灵活性要高。变电所在10KV侧为 居民供电系统中，所以选择单母线 分段接线。 灵 活 性 倒闸操作简单 简单、方便、易于扩 建 经 济 性 设备增多，投资增大， 占地面积也相应增大 具有单母线接线经济 的特点 6 图5-4 单母线分段带旁路母线接线 QFd 电源 段 QSa1 WB QFa WBa L1 段 电源 QSa2 L2 单母线分段接线 2.2.2 10kV侧电气主接线的选择 由上表可以得到10kV侧接线方式选择， 我们要选择占地和资

19、金少的线路， 但是必须在保障安全，灵活的前提下，资金和占地相差不是多，而安全性和灵 活性提高很多。 可见，变电所在 10kV侧为居民供电系统中， 应该选择单母线分 段接线。 经比较 10kV侧选择单母分段接线。如下图所示 10kV侧电气主接线图 7 2.2.3 35kV侧 3 种接线方案的比较 表 4 接线方案 单母分段 单母分段带旁 路 双母线接线 比较结果 可 靠 性 比纯粹单母线 高，但是整体稳 定性不算高 比不带旁路稳 定可靠 可靠性较高 综上比较， 在 35kV 时选用可靠 性、灵活性及经济性更优的双 母线接线。 灵 活 性 简单、方便、易 于扩建 倒闸操作简单运行灵活度高、 经 济

20、 性 具有单母线接 线经济的特点 设备增多， 投资 增大， 占地面积 也相应增大 设备投资小 图5-2 单母线分段接线 电源 段 WB 电源 QFd 段 QSB L1L2L3 QSL QF L4 图5-4 单母线分段带旁路母线接线 QFd 电源 段 QSa1 WB QFa WBa L1 段 电源 QSa2 L2 8 双母线接线 2.2.4 35kV侧电气主接线的选择 由上表可以得到在35kV侧接线方式的选择上， 在可靠性与灵活性差不多的 情况下我们要优先选择占地面积少设备投资小的方案，所以我们确定选取双母 线接线方案。 经比较 35kV 侧选择双母线接线。如下图所示 35kV侧电气主接线图 9

21、 2.3 500kV 侧电气主接线的选择 2.3.1 500kV侧 3 种接线方案的比较 表 5 接线方案 双母分段双母带旁母接线 一台半断路器接 线 比较结果 可靠 性 具有较高的供电 可靠性 比双母分段高 具有高度的供电 可靠性 综合比较500kV 选用一 台半断路器接线方式输 出。 灵活 性 较灵活、 有倒闸操 作 倒闸操作复杂 运行调度灵活、 操 作检修方便 经济 性 增加了母联和断 路器，增加了投资 和占地面积 设备增多， 投资增 大，占地面积也相 应增大 设备减少， 投资降 低，经济性好 QFj1 图5-9 双母线分段接线 段 段 电源 L1L2 电源 L3L4 QFj2 图5-1

22、0 双母线带旁路接线 电源 段 段 电源 ( a)标准接线 (a) L1L2L3 WB WBa QFa 10 一台半断路器接线 2.3.2 500kV侧电气主接线的选择 由上表可以得到在500kV 侧接线方式的选择上，一台半断路器接线方式具 有更高的供电可靠性且无倒闸操作并考虑经济性优良的情况下我们要优先选择 一台半断路器接线方案。 经比较高压侧选择一台半断路器接线。如下图所示 500kV电气主接线图 11 3.短路电流计算 3.1 短路电流计算的目的 （1）在设计电气主接线时，为了比较各种方案，确定某种接线方式是否有必要 才去限制断流的措施等，需要进行短路电流计算。 （2）在进行电气设备和载

23、流导体的选择时，为了保证各种电气设备和导体在进 行正常运行时和故障情况下度能安全、可靠地工作， 同时又要力求节约、 减少投 资，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。 （3）在选择继电器保护装置及进行整定计算时，必须一各种不同类型短路时的 短路电流作为依据。 （4）设计屋外高压配电装置时，要按短路条件校验软导线的相同、相对地安全 距离等。 （5）设计接地装置。 （6）电力系统运行及故障分析等。 选择电气设备时，只需近似地计算出通过所选设备可能出现的最大三相短路电 流值。设计继电器保护和系统故障分析时，要对各种短路情况下各支路的短路电 流和各母线残余电压进行计算。 在现代电力系统的实际

24、情况下， 要进行丝毫不差 的短路计算是相当困难的，甚至是不可能的。同时，对大部分工程实际问题，也 并不要求有丝毫不差的计算结果。因此，为了简化和便于计算， 工程实际中多采 用近似计算。 3.2 短路电流计算的一般规定 （1）验算导体和电器的动、 热稳定及电器开关电流所用的短路电流，应按工程 的设计手册规划的容量计算，并考虑电力系统105年的发展。 (2)接线方式应按可能发生最大短路电流和正常接线方式，而不能按切换中可 能出现的运行方式。 （3）选择导体和电器中的短路电流时，在电气连接的电网中应考虑电容补偿装 置的充放电电流影响。 （4）选择导体和电器时， 对不带电抗回路的计算短路点应选择，在正

25、常接线方 式时有最大短路电流的短路点；对带电抗器的kV106出线应计算两点， 即电抗 器前和电抗器后的短路电流。 (5)短路时，导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流一般按三相电流验 算，若有更严重的情况按更严重的条件计算。 3.3 短路电流计算条件 （1）因为系统电压等级较高，输电导线的截面积较大，电阻较小，电抗较大， 因此在短路电流的计算过程中忽略R及 X。 （2）计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接 线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 （3）计算容量按无穷大系统容量进行计算。 （4）短路种类一般按三相短路进行计算。 （5）

26、短路计算点如下： a. d-1-500kV母线短路时短路计算点 12 b. d-2-两台主变电器并列运行时35kV母线短路时计算点 c. d-3-10kV母线短路时的计算点 3.4 短路电流计算方法与步骤 3.4.1 方法 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用运算曲线法。 3.4.2 短路电流计算的步骤 选择计算短路点； 画出等值网络（次暂态网络）图 a. 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机用 次暂态电抗 Xd ”； b. 选取基准容量Sj和基准电压 Uj（kV） （一般取各级的平均电压） ，计算基 准电流 Ij= Sj/ 3Uj（kA） ； c.计算各元件换算为

27、同一基准值的标么电抗； d. 绘制等值网络图，并将各元件统一编号，分子标各元件编号，分母标各 元件电抗标么值； 化简等值网络图 a. 为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为 中心的辐射形的等值网络； b. 求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd； 求计算电抗Xjs，即将各转移电抗换算为各电源容量（等值发电机容量）为 基准的计算电抗Xjs1，Xjs2； 由 Xjs1，Xjs2值从适当的运算曲线中查出各电源供给的短路电流周期分量 标么值（运算曲线只作到Xjs=3） ； 计算无限大容量（ Xjs3）的电源供给的短路电流周期分量； 计算短路电流周期分量有名值和短路容量；

28、 计算短路电流冲击值； 绘制短路电流计算结果表。 3.5 短路电流的计算 根据本变电所与电力系统的连接情况，将计算短路点确定为500kV 母线、 35kV母线、 10kV母线。 选取基准容量Sb=100MVA 500kV级基准电压 Vb=525kV ， 基准电流 Ib=kA11. 05253/100 10KV级基准电压 Vb=10.5kV， 基准电流 Ib= 5.103/100 =1.14kA 35KV级基准电压 Vb=37.5kV, 13 基准电流 Ib=5.373/100=1.54kA 各回路最大持续工作电流 根据公式 Smax =3 U eIg max 式中 Smax - 所统计各电压侧

29、负荷容量 U e - 各电压等级额定电压 I g max - 最大持续工作电流 Smax =3 U eIg max I gmax = Smax / （3 U e ） 则：10kV I gmax =80MVA/ （3100）kV =0.4619kA 35kV I gmax =68.24MVA/（3100）kV =0.394kA 短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和 回路电流大大增加， 它不仅会影响用户的正常供电， 而且会破坏电力系统的稳定 性，并损坏电气设备。 因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中， 都必须对短路电流进行计算。 短路电流计算的目的是为了

30、选择导体和电器，并进行有关的校验。 按三相短 路进行短路电流计算。 可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3 个， 即 500kV 母线短路， 10kV母线短路 ,35kV 母线短路。 14 4. 电气设备选择 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：按正常工作状态选择； 按短路状态校验。 4.1 电气设备选择的原则 按正常工作条件选择导体和电器 1. 额定电压和最高工作电压 选用的电器和电缆允许最高工作电压 maxW U不得低于所接电网的最高

31、运行 电压 maxs U，即 maxmaxWs UU 一般电缆和电器允许的最高工作电压: 额定电压在220kV 及以下时为 1.15 Ns U；额定电压为 300500kV时为 1.1 Ns U。而实际电网运行的电压 sr U一般 不超过 1.1 Ns U。因此在选择设备时，一般可按照电器和电缆的额定电压等于或 大于装设点电网的额定电压 Ns U的条件选择，即 NNs UU 2. 额定电流 所选电气设备的额定电流 N I或载流导体的长期允许电流 al I不得小于其装设 回路的最大持续工作电流 maxW I，即 maxWN II 由于设备的额定电流 N I，指在额定周围环境温度 N 下，导体和电

32、器的长期 允许电流。而环境温度对电气设备的长期允许电流影响很大，当设备使用的环境 温度不等于额定环境温度 N时，其额定电流应按下式修正 NNalalN N KIII/ Nalal K/ 式中 N I温度修正后的额定电流； K温度修正系数； al 电气设备的长期允许发热温度； N 额定环境温度，对裸导体为25，对断路器、隔离开关、电抗器 等电气设备为 40； 所选电气设备使用的环境温度。 15 4.2 电气设备选择的一般要求 (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。 (2) 应满足安装地点和当地环境条件（如海拔、气温等）校核。 (3) 应力求技术先进和经济合理。

33、(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。在特殊情 况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。 4.3 电气设备选择的技术条件 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。 (1) 电压：选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电 压 Ug 。 (2) 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 。 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校验，校验的 短路电流一般取最严重情

34、况的短路电流。 用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 短路的热稳定条件 Qd I rt 2 Qdt在计算时间 ts 内，短路电流的热效应（ KA2S ） It t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S ） T设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间Ts 按下式计算 t=td+tkd td 继电保护装置动作时间内（S） tkd 断路的全分闸时间（ s） (4) 动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动 稳定的条件是： ii dwch tdtd td QQd III 222“ 2/10 12 16 II dwch 上式中ichI

35、ch 短路冲击电流幅值及其有效值 idwI dw 允许通过动稳定电流的幅值和有效值 (5) 绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水 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。由于变压器 短时过载能力很大， 双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流 应根据实际需要确定。 高压电器没有明确的过载能力， 所以在选择其额定电流时， 应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。 4.4 主要电气设备的选择 4.4.1 500kV 侧断路器和隔离开关的选择 （1）500kV 侧断路器的选择 参数选择 按正常工作条件中额定电压，额定电流，

36、开断电流进行选择。 额定电压 kVU g 550 max , 故kVU550 max kVUnw500, 故kVUn500 额定电流 主变压器 500kV侧最大持续工作电流为： AUnSnI g 6 .1189)50073. 1(98000005.173.1/05.1 max 因此， 500kV侧断路器额定电流AIn6.1189 开断电流 Ikd 公式IdIkd Id 为短路电流周期分量，由于本变电所三相短路电流由无限大电源提供。因此， Id 就是等于 Id 就是等于 Id1 kAIkd65.775.0/98.1 因此， 500kV断路器额定开断电流kAIkd65.7。 型式选择 选用户外型

37、LW13-500的断路器。 17 表 6 断路器 LW13-500参数表 断路器型号额定电压 （kV） 额定电流（ A） 额定开断电流 (kA) 动稳定电流 (kA) 热稳定电流 （kA） （3S） LW13-500 500 2500 50 125 50 动稳定校验 因 Sd=181.18MVA,Ich=5.049kA 故 SkdSd,IdwIch 满足动稳定要求。 热稳定校验 去后备保护动作时间tb=4S,LW13-500 断路器全开断时间tkd=0.06S ，因此得计 算时间 tjs=tb+tkd=4.06S 因 tjs1S ，故不计非周期分量影响，1/ II查阅短路电流周期分量发热 等值

38、时间曲线，得： tz=3.4S. 等值时间Stztdz45.3105.04 .305.0 “ 短路电流热效应)2(52.1345.3982.1SKAtdzIQd 设备允许热效应)2(1000045022SKAtItQr 因此， QdQr满足热稳定要求。 （2）500kV隔离开关的选择 参数选择 额定电压kVUg52550015.1max, 故kVU525max kVUnw500, 故kVUn500 额定电流AIg6 .1189max 因此， 500kV隔离开关的额定电流AIn6.1189 型式选择 选用户外型 GW12-500 表 7 隔离开关GW11-500参数表 隔离开关型号额定电压（ k

39、V）额定电流（ kA） 动稳定电流 (kA) （4S） 额定短路电流峰 值 (kA) GW12-500 500 2500 50 125 18 3 秒热稳定电流 50kA带有接地刀闸。 动稳定校验 因 Ich=12.95kV, 故IchIdw满足动稳定要求。 热稳定校验 隔离开关与断路器的工作条件相同，即45.3tdz秒。 短路电流热效应SKAtdzQd25 .68845.3922.1321 设备允许的热效应SKAtItQr2750035022 因此QrQd满足热稳定要求。 4.4.2 10KV侧断路器和隔离开关的选择 （1）10kV低压侧断路器的选择 进线断路器的等级比主变高压侧大一级，而母线

40、分段断路器和进线断路器的 额定值相差不大，粗略计算，进线只取进线断路器。 假设两台主变同时并联投入运行时，10kV母线上发生短路， 短路电流有名值 Id1= 8.470（kA) 短路冲击电流有名值ish=2.55Id1=2.55 8.470=21.599( kA) 最大负荷电流 Imax=1.0525000/（310.5）=1445 (A) 额定电压 UNS=10kV 高工作电压Ualm Usm= 5001. 05=52.5(kV) 断路器额定电压 UNUNS 断路器额定电流 Ie Imax 按断开电流选择 INbrId1按短路电流计算 iNbaish 根据资料，可以知道内高压真空断路器ZN1

41、2-10满足要求，具体参数如下 : 表 8 ZN12-10真空断路器其主要参数 电压等级型号额定电压额定电流 I r （kA） 额定关合 电流 （kA） t I r 2动稳定电 流 10kV ZN12-10 12kV 2000A 50 140 140kA 19 （1）校验热稳定 450 22 tIQt D 10000（kA 2.S） 45.165.16 2 2 K Pt K tIQ 1089(kA 2.S) 即 D Q K Q 满足要求 ; （2）校验动稳定 140 2 1 93.212.1755.2 2 1 2sh i 即满足要求 ; （3）10KV高压隔离开关的选择 短路电流有名值 Id1

42、 = 8.4704 （kA) 短路冲击电流有名值ish=2.55Id1 =2.55 8.4704=21.5992(kA) 最大负荷电流 Imax=1445(A) 额定电压 UNS=10KV 高工作电压 UalmUsm=10 1.15=11.5(kV) 隔离开关额定电压 UNUNS 隔离开关额定电流 Ie Imax 根据资料，可以知道GN6-10T/1000 满足要求，具体参数如下 : 表 9 隔离开关GN6-10T/1000 参数表 隔离开关型号额定电压（ kV ）额定电流（ kA）动稳定电流 (kA) 热稳定电流 (kA) （10S） GN6-10T/1000 10 1000 52 20 热

43、稳定校验： It 2*t=20210=4000 (KA2S) QK= I 2t=8.4704210=717.476(KA2S) 因为 It 2*t QK ，所以满足热稳定要求 动稳定校验： 因为 ies=52 kA ish=21.5992kA 通过校验，所选隔离开关满足设计要求。 4.4.3 35kV侧断路器和隔离开关的选择 （1）35侧断路器的选择 参数选择 额定电压kVUg25.403515.1max, 故kVUg25.40max kVUnw35,G 故kVUn35 额定电流 变压器 35kV侧出口处最大工作电流： 20 AUnSnIg2 .16994)3573.1 (98000005.1

44、73.1/05.1max 因此 35kV侧断路器的额定电流AIn2.16994 开断电流 Ikd 由于主变 10kV出口处串联两台电抗器后，短路电流周期分量被限制到 kAId337.0“3，按技术规范：kAIdIkd337.0“3 关合电流 Igh 短路电流冲击值 Ich=0.3346kA 按技术规范kAIchIgh3346.0 型式选择 35kV 断路器主要用于开合武功补偿电力电容器，而电容性电弧的特点要求一种 灭弧能力强， 开合迅速的断路器， 真空断路器在开合电容性电流方面具有灭弧能 力强，重燃概率小的优点。 选用户内式 3API-FG-72.5 型真空断路器，其技术参数如下： 表 10

45、断路器 3API-FG参数表 动稳定校验： 因kAIch3346,故IchIdw满足动稳定要求。 热稳定校验： 取后备保护时间 tb=1S，tkd=0.06S.得： 计算时间tjs=tb+tkd=1.06S 因 tjs1S,故不计非周期分量影响，1/“II。查阅短路电流周期分量发热等 值时间曲线，得： tdz=0.85S. 短路电流热效应SKAtdzIQd23.6485.072.82 设备允许热效应SKAtItQr2102441622 因此，QrQd满足热稳定效应。 （2）35kV 侧隔离开关的选择 参数选择 额定电压kVUnwUn35kVUgU35maxmax 额定电流AIg6 .272ma

46、x 因此， 35kV 侧隔离开关额定电流AIn6 .272 电压等级型号 额定电 压 额定电流 I r （kA） 额定关合电流 （kA） 动稳定电 流 35kV 3API-FG 72.5kV 3150A 50 140 140kA 21 型式选择 选用户内 GW4-35D 型隔离开关，其技术参数如下： 表 11 隔离开关GN6-10T/1000 参数表 动稳定校验 短路冲击电流kAIch3346.0，故IchIdw满足动稳定要求。 热稳定校验 等值时间： tdz=0.85 秒 短路电流热效应：SAtdzQd 2 3.6485. 072. 821 设备允许的热效应：SkAtItQr 2 20005

47、2022 因此QrQd满足热稳定要求。 10KV母线侧的选择 10KV侧母线其最大持续工作电流应不大于当以台主变过负荷的工作 电流，所以母线最大持续电流： Imax=1.0525000/( 310.5)=1445 （A） 根据电力系统电气设备选择与使用计算可以知道： 经济电流密度 J=0.69(A/mm 2) S j=Imax/J=1821/0.69=1445 (mm 2) Sj为裸导体的载流截面 根据以上计算及设计任务要求，可选择三条矩型铝母线，进行平放， 其集肤效应 Kf=1.7，导体宽度 h 为 100mm ，导体厚度为 10mm ，最高允许温 度为 70，长期允许载流量为3284A.

48、即 Iy（0）=3284A，基准环境温度为 +25，S=3000mm 2 考虑环境的修正系数 K=)2570/()3970(=0.83 Iy（）=KIy（0）=0.833284=2725.7Igmax 所以满足要求 技术参数如下所示： 隔离开关型号额定电压（ kV）额定电流（ kA）动稳定电流 (kA) 热稳定电流 (kA) （10S） GN6-10T/1000 35 2 52 50 22 表 12 矩型铝母线参数表 截面尺寸mm 条数母线截面mm 2 集肤效应系数容许电流A 放置方式 h b 3 100 10 3000 1.7 3284 平放 5.电气主接线图（附录图纸) 23 总 结 本次设计是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所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， 确定了变电所的主接 线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器的台数，容量及型号， 同时 也确定了所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500kv 电气一次部分的设计。 通过这次设计，在获得知识之余， 还加强了个人的独立提出问题、 思考问题、 解决问题能力， 从中获得了