220KV降壓變電所電氣一次部分初步設計

1、電氣專業(yè)核心課綜合課程設計報告 題 目：220kv降壓變電所電氣一次部分初步設計 院 （系）： 機電與自動化學院 專業(yè)班級： 電氣工程 1004 學生姓名： 方 鑫 學 號： 20101131178 指導教師 胡 勝 20 13年 6月 16 日至20 13年 7 月 5 日華中科技大學武昌分校制目 錄課程設計任務書31 電氣主接線設計61.1 主接線設計要求61.2 主接線基本接線方式71.3 主接線的接線方案確定122 主變壓器選擇162.1 主變壓器的選擇原則162.2 主變壓器臺數(shù)的選擇162.3 主變壓器容量的選擇173 短路電流計算203.1 概述203.2 短路電流計算目的203

2、.3 短路電流計算基本假設203.4 各元件電抗標么值計算213.4.1 各電氣元件標幺值的計算213.4.2 線路標幺電抗總圖及化簡圖213.5 系統(tǒng)最大運行方式下短路電流計算233.5.1最大最小運行方式的含義233.5.2 220kv側短路計算233.5.3 110kv側短路計算253.5.4 10kv側短路計算274 主要電氣設備選擇304.1 概述304.1.1 按正常工作條件選電氣設備304.1.2 按短路狀態(tài)進行校驗314.2 高壓斷路器的選擇324.2.1 220kv側斷路器的選擇334.2.1 110kv側斷路器的選擇344.2.2 10kv側斷路器的選擇354.3 隔離開關

3、的選擇364.3.1 220kv側隔離開關的選擇374.3.1 110kv側隔離開關的選擇384.3.2 10kv側隔離開關的選擇3944 母線的選擇404.4.1 220kv側母線的選擇414.4.1 110kv側母線的選擇424.4.2 10kv側母線的選擇434.5 互感器的選擇494.5.1 電流互感器選擇依據(jù)504.5.2 電流互感器的選擇514.5.3電壓互感器的選擇依據(jù)544.5.4電壓互感器選擇555 防雷及接地體設計575.1 概述575.2防雷保護的設計575.3 接地裝置的設計585.4 主變壓器中性點間隙保護585.5 變電所防雷設計596. 設計總結60參考文獻61附

4、 錄1 主要設備選擇匯總表62成績評定表63課程設計任務書一、設計（調查報告/論文）題目220kv降壓變電所電氣一次部分初步設計二、設計（調查報告/論文）主要內容本設計只作電氣部分的初步設計，不作施工設計。主要設計內容：確定電氣主結線；確定電氣布置原則；短路電流計算，主導體和電氣設備的選擇，繼電保護配置方案；確定防雷和接地保護方案，所用電。 三、原始資料1、待建變電所基本資料 (1)設計變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠、化纖廠供電，在變電所附近還有10kv地區(qū)負荷。(2)本變電所的電壓等級為22011010kv，220kv是電源側電壓，110kv和10kv是二次負荷側電壓。(3)待設計的變電

5、所，220kv線路5回，其中2回與系統(tǒng)、2回與電廠相連、備用一回；110kv送出4回線路，備用一回；10kv送出12回線路；該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。2、110kv和10kv用戶負荷統(tǒng)計資料 110kv和10kv用戶負荷統(tǒng)計資料見下表。最大負荷利用小時數(shù)tmax5500h，同時率取0.9，線路損耗取6。 表一 110kv用戶負荷統(tǒng)計資料用戶名稱最大負荷(kw)cos 回路數(shù)線路全長（km)重要負荷百分數(shù) ()煉鋼廠 42000 0.95 250 65化纖廠 32000 0.9 280 70表二 10kv用戶負荷統(tǒng)計資料序號用戶名稱最大負荷 (kw)cos回路數(shù)重要負荷百分數(shù) ()1礦

6、機廠 1800095 2622機械廠 1900095 23汽車廠 1700095 24電機廠 2000095 25煉油廠 2200095 26飼料廠 800095 23、待設計變電所與電力系統(tǒng)的連接情況 待設計變電所與電力系統(tǒng)的連接情況如圖所示。可用參數(shù)：2 系統(tǒng)至本變電所220kv母線的標么電抗(sd=1oomva)為； 最高氣溫40、最低氣溫-20，主導風向冬季為西北風，夏季為東南風，最大風速25ms、海拔600m，最大凍土層厚0.6m，地震級為6度。四、要求的設計（調查/論文）成果(1)選擇本變電所主變的臺數(shù)、容量和類型。 (2)設計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進行技術經(jīng)

7、濟比較，確定一個較佳方案。 (3)進行必要的短路電流計算。 (4)選擇和校驗典型的電氣設備。 (5)設計和校驗母線系統(tǒng)。(6)進行繼電保護的設計。 (7)進行防雷保護規(guī)劃設計。（8）繪制變電所電氣主接線圖。五、進程安排內容時間下達課程設計任務書。講解課程設計的任務與要求、進度安排、指導時間、注意事項、提供參考資料。學生到實驗室熟悉實驗室平臺。1天搜集資料、方案論證、初步設計。3天系統(tǒng)設計、繪制系統(tǒng)接線圖及進行計算。7天方案優(yōu)化、總結完善、整理資料、撰寫課程設計報告3天答辯、課程設計總結。1天共計15天（3周） 1 電氣主接線設計1.1 主接線設計要求電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設備

8、以規(guī)定的圖形和文字符號，按電能生產、傳輸、分配順序及相關要求繪制的單相接線圖。主接線代表了變電站高電壓、大電流的電器部分主體結構，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的重要組成部分。它直接影響電力生產運行的可靠性、靈活性，同時對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式等諸多方面都有決定性的關系。因此，主接線設計必須經(jīng)過技術與經(jīng)濟的充分論證比較，綜合考慮各個方面的影響因素，最終得到實際工程確認的最終方案。電氣主接線設計的基本要求，概況地說應包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面。(1) 可靠性 安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求，而且也是電力生產和分配的首要要求。主接線可

9、靠性的基本要求通常包括以下幾個方面:斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)供電。線路、斷路器或母線故障時，以及母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運出線回路數(shù)和停電時間，并能保證對全部i類及全部或大部分ii類用戶的供電。盡量避免變電站全部停電的可能性。大型機組突然停運時，不應危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。(2) 靈活性電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換。靈活性包括以下幾個方面:操作的方便性：電氣主接線應該在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不至在操作過程中出差錯。調度的方便性：可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調配電源和

10、負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調度要求。擴建的方便性：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。(3) 經(jīng)濟性主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，并要適當采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。占地面積?。褐鹘泳€要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構架、導線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。電能損失少：在變電站中，電能損耗主要來自于變壓器，應經(jīng)濟合理的選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避

11、免兩次變壓而增加電能損耗。1.2 主接線的基本接線方式 主接線的基本接線形式就是主要電氣設備常用的幾種連接方式，以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用開關電器較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的變電站。有匯流母線的接線形式概括的可分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。(1) 單母線接線圖1.1單母線接線 如圖1.1 單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線回路。母線

12、既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應盡可能使負荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點： 可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。調度不方便。電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側發(fā)生短路時，有較大的短路電流。單母接線適用于：110220kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，610kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。故220kv可采用單

13、母接線。(2) 單母分段接線圖1.2 單母線分段接線如圖1.2所示單母線用分段斷路器進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時須向兩個方向均衡擴建。單母分段適用于：110220kv配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563kv配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610kv配電裝置的出線為6回及以上。故110kv和10kv可采用單母分段接線。(

14、3) 單母線分段帶旁路母線的接線圖1.3 單母線分段帶旁路母線如圖1.3 單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110kv的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。故110kv可采用單母線分段帶旁路接線，因出線為4回，可采用旁路斷路器兼做分段斷路器的接線。220kv也可采用此接線。(4) 雙母線接線圖1.4雙母線接線 如圖1.4 雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡，通過母

15、線聯(lián)絡斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調度靈活、擴建方便等特點。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的610kv 配電裝置；3560kv 出線數(shù)超過8 回，或連接電源較大、負荷較大時；110220kv 出線數(shù)為5 回及以上時。故10kv出線帶電抗器可采用雙母線接線,110kv、220kv也可以采用雙母線接線。(5) 雙母線分段接線圖1.5雙母線分段接線如圖1.5 為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當一段工作母

16、線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電。 雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在220550kv 大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。(6) 雙母線帶旁路母線的接線圖1.6雙母線帶旁路母線如圖1.6雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的

17、線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。(7) 橋型接線圖1.7 橋型接線如圖1.7 當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋型接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內橋和外橋接線:內橋接線：圖1.7左圖 適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除，采用內橋式接線。當變壓器故障時，需停相應的線路。外橋接線：圖1.7右圖 適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。當線路故障時需停相應的變壓器。所以，橋式接線雖然有使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點，但是可靠性較差。故220kv的系統(tǒng)可以采用外橋接線，因一般都有穿越功率。(8) 角

18、形接線圖1.8角形接線如圖1.8 多角形接線的各斷路器互相連接而成閉合的環(huán)形，是單環(huán)形接線。為減少因斷路器檢修而開環(huán)運行的時間，保證角形接線運行可靠性，以采用35角形為宜。優(yōu)點是：投資省，占地面積少，接線成閉合環(huán)形，可靠性靈活性較高。缺點是：任一臺斷路器檢修，都成開環(huán)運行，從而降低了接線的可靠性，不易于擴建等。適用于：回路數(shù)較少且能一次建成、不需要再擴建的110kv及以上的配電裝置中。故110kv和220kv可采用角形接線。(9) 單元接線圖1.9擴大單元接線如圖1.9 變壓器-線路單元接線最簡單、設備最少，不需高壓配電裝置，但線路故障或檢修時，變壓器停運，變壓器故障或檢修時，線路停運。適用于

19、只有一臺變壓器和一回線路時，故不采用。1.3 主接線的方案確定結合原始資料所提供的數(shù)據(jù)，和權衡上面各種接線方式的優(yōu)缺點，將各電壓等級使用的主接線方式列出：(1) 220kv線路5回進線（2回和系統(tǒng)，2回和電廠，一回備用），且為降壓變電所，有穿越功率，考慮到220kv線路的重要性，為保證其運行的穩(wěn)定性，適用的接線方式只有雙母線接線。單母線和角形接線可靠性不合理！(2) 110kv有4回出線（備用1回），適用的接線形式為單母分段接線、單母分段帶旁路接線（因進線數(shù)不足5回，裝設旁路斷路器兼作分段斷路器）、雙母線接線、角形接線。(3) 10kv有12回出線，帶電抗器限制短路電流，適用的接線形式為雙母接

20、線和雙母線分段接線,單母線分段。據(jù)此，擬定下面3種主接線方案：方案i如圖1.10，220kv采用雙母線接線，110kv采用雙母線接線，10kv采用單母線分段接線。圖1.10 220kv/110kv雙母,10kv單母分段方案ii如圖1.11 220kv采用雙母線接線，110kv單母線帶旁路母線線接線，10kv采用單母線分段接線。圖1.11 220kv雙母,110kv雙母分段,10kv單母分段方案iii如圖1.12 220kv采用雙母線接線，110kv采用單母線分段帶旁路接線，10kv采用雙母線接線。圖1.12 220kv/10kv雙母，110kv 雙母分段， 3種方案均采用三相三繞組變壓器，對3

21、種方案進行技術比較如下表：表1-1 主接線方案比較表 項目方案 可靠性靈活性經(jīng)濟性和實用性方案i:220kv采用雙母線接線，110kv采用雙母線接線，10kv采用單母線分段接線。1.220kv 110kv 接線簡單，設備本身故障率少；操作簡單2.故障時，能盡快恢復供電。1.220kv 運行方式相對簡單，靈活性一般；2.基本上能保證母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運出線回路數(shù)和停電時間，并能保證對全部i類及全部或大部分ii類用戶的供電1.10kv端12條回路不會彼此影響，能減小母線故障或檢修時的停電范圍！2.該接線方式整體操作較簡單，投資性價比高！方案ii：220kv采用雙母線接線，110k

22、v單母線帶旁路母線線接線，10kv采用單母線分段接線。1. 可靠性較高；特別是110kv電壓等級2. 220kv 10kv 端基本可以保證期正常運行1.各電壓級接線方式靈活性有所提高；2.220kv和110kv 電壓級接線易于擴建和實現(xiàn)自動化，方便變壓器的切換。1，投資相對較大，投資性價比相對比較小,2，類用戶實用性較大方案iii：220kv采用雙母線接線，110kv采用單母線分段帶旁路接線，10kv采用雙母線接線。1,110kv和10kv接線可靠性較高，故障時停電范圍小。2.有兩臺主變壓器工作，保證了在變壓器檢修或故障時，不致使該側不停電，提高了可靠性。1.220kv接線不易擴建；2.110

23、kv,10kv側易于擴建實現(xiàn)自動化。1，前期投資比較大，操作計較復雜但是系統(tǒng)相對最好！2，實用于對電力要求特別高的區(qū)域 通過對3種主接線可靠性，靈活性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第i方案為設計初選可靠方案方案i特點：220kv 110kv采用雙母線接線形式，調度靈活方便，而任一母線故障時，可通過另一母線供電。但。10kv采用單母線分段接線，由于雙母線故障機率較小，故不考慮，單母線相對而言的性價比最好，對穩(wěn)定性影響和方案相差不大！綜觀以上3種主接線的優(yōu)缺點，根據(jù)設計任務書的原始資料選擇方案i為最優(yōu)方案，滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求。 2 主變壓器選擇2.1 主變壓器的選擇原則 （1）主變容量

24、一般按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期1020 年的負荷發(fā)展。 （2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的級和級負荷，對于一般變電所，當一臺主變停運時，其他變壓器容量應能保證全部負荷的70%80%。 （3）為了保證供電可靠性，變電所一般裝設兩臺主變，有條件的應考慮設三臺主變的可能性。2.2 主變壓器臺數(shù)的選擇 （1） 對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。 （2） 對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專

25、用變電所，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。 （3） 對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電所，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。2.3 主變壓器容量的選擇 （1） 主變壓器容量一般按變電所建成后510 年的規(guī)劃負荷選擇，適當考慮到遠期1020 年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。 （2） 根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的70%80%。（3） 同級電壓的

26、單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化。這是任務設計書給的110kv和10kv用戶負荷統(tǒng)計資料 110kv和10kv用戶負荷統(tǒng)計資料見下表。最大負荷利用小時數(shù)tmax5500h，同時率取0.9，線路損耗取6。 表2.1 110kv用戶負荷統(tǒng)計資料用戶名稱最大負荷(kw)cos 回路數(shù)線路全長（km)重要負荷百分數(shù) ()煉鋼廠 42000 0.95 250 65化纖廠 32000 0.9 280 70表2.2 10kv用戶負荷統(tǒng)計資料序號用戶名稱最大負荷 (kw)cos回路數(shù)重要負荷百分數(shù) ()1礦機廠 1800095 2622機械廠 1900095 23汽車廠 17

27、00095 24電機廠 2000095 25煉油廠 2200095 26飼料廠 800095 2變壓器的最大負荷按下式確定： 式中負荷同時系數(shù),本次設計中取0.9 按負荷等級統(tǒng)計的綜合用電負荷對于兩臺變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定： 根據(jù)負荷及發(fā)展的要求，考慮負荷同時系數(shù)為0.9，線損率為6%，所以：變壓器的額定容量：故選擇變壓器的型號為sfpz763000/220雙繞組有載調壓變壓器。參數(shù)見表2.3表2.3 型變壓器參數(shù)如下額定容量(kva)63000容量分配100:100:50電壓組合及分接頭范圍高壓2208x1.25%中壓121低壓10.5連接組編號yn,a0,d11空載

28、損耗(kw)53負載損耗（kw）210空載電流（%）0.8阻抗電壓（%）高-中8-10高-低28-34中-低18-24注：上表信息來自電力工程專業(yè)設計指南第二版之繼電保護分冊p161由表所知： =根據(jù)教材電氣工程基礎p144面計算方法由此可計算出各繞組的等值電抗如下： 歸算到220kv側得：選取基準值,化為標幺值為：3 短路電流計算3.1 概述電力系統(tǒng)的電氣設備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種形式的短路，因為它們會破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于

29、中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。3.2 短路電流計算目的短路電流計算是變電站電氣設計中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算目的是： （1） 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方法或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措

30、施等，均需進行必要的短路電流計算。 （2） 在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。 （3） 在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對低的安全距離。 （4） 在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。（5） 接地裝置的設計，也需要短路電流。3.3 短路電流計算基本假設 （1） 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。 （2） 所有電源的電動勢相位角相同。 （3） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。 （4） 不考慮短路點的電弧阻抗和變

31、壓器的勵磁電流。 （5） 元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，不及負荷的影響。（6） 系統(tǒng)短路時是金屬性短路。3.4 各元件電抗標么值計算3.4.1各電氣元件的電抗標幺值計算選取,，計算如下：1、發(fā)電機g-1，g-2，g-3，g-4電抗參數(shù)：2、變壓器t-1, t-2, t-3, t-4電抗參數(shù):3、線路l-1， l-2， l-3， l-4，電抗參數(shù)：3.4.2線路標幺電抗的總圖及化簡由以上的計算可以得到系統(tǒng)的總接線圖如下圖3.1所示：圖3.1 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡圖 上圖中2,3,4,5,合并在和6串聯(lián)得到新阻抗15；由于兩個變壓器是一樣的所以可以進行等效7,9等效成新的16，8和10等效為17

32、,11和12等效為18，新的等值網(wǎng)絡圖如3.23.2系統(tǒng)等值網(wǎng)絡圖化簡圖3.5系統(tǒng)最大運行方式下短路電流計算3.5.1最大、最小運行方式的含義:通過保護裝置（斷路器）的短路電流為最大時的系統(tǒng)的運行方式為最大運行方式，此時的短路電流可作為高壓開關設備的選擇依據(jù)；當通過保護裝置的短路電流為最小時的系統(tǒng)運行方式為最小運行方式，此時的短路電流為最小，可作為檢驗繼電保護設備靈敏度及保護整定的主要依據(jù)。（二）最大運行方式的確定:由系統(tǒng)等值網(wǎng)絡圖可以看出，當系統(tǒng)中全部電源均投入使用時，為系統(tǒng)的最大運行方式。制定等值網(wǎng)絡圖如下（圖3.3）所示圖3.3各條母線等值網(wǎng)絡電抗化簡圖（三）最大運行方式下的短路電流計算

33、由于本設計之涉及電氣一次部分，所以不考慮最小運行方式下的短路電流。圖3.3所示，分別選取變壓器高、中、低三側為三個短路點、，所計算電流將作為選擇斷路器、隔離開關以及互感器等設備的依據(jù)及檢驗母線的依據(jù)。、3.5.2 220kv母線短路計算 （1）220kv母線短路電路等效圖如圖3.4圖3.4 220kv 母線短路圖(2)f1點短路的等效化簡電路見圖圖3.5圖3.5 220kv 母線短路化簡圖(3)有上圖可以算得各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗分別為： 等值發(fā)電機g 系統(tǒng)s (4) 求電源的計算電抗 (5) 查計算曲線數(shù)字表，求短路電流周期分量的標幺值，電廠查汽輪機計算曲線查的結果為: (6) 計算

34、短路電流有名值，歸算到至短路點電壓等級的各值電源的額定電流和基準值電流分別為： (7) 電流對應的有名值和短路點總電流為： (8) 沖擊電流：由于短路點出現(xiàn)在電廠的變壓器高壓側故沖擊系數(shù)，因此短路點的沖擊電流為： (9)短路容量為： (mva)3.5.3 110kv母線短路計算 （1）110kv母線短路電路等效圖如圖3.6圖3.6 110kv 母線短路等效圖 圖3.6中的16,17號阻抗進行串聯(lián)合并為19 (2)f2點短路的等效化簡電路見圖圖3.7 圖3.7 110 kv母線短路等效化簡圖圖3.7中是所以不計算他們之間轉換后的值！(3)有上圖可以算得各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗分別為： 等值

35、發(fā)電機g 系統(tǒng)s (5) 求電源的計算電抗 (6) 查計算曲線數(shù)字表，求短路電流周期分量的標幺值，電廠查汽輪機計算曲線查的結果為: (7) 計算短路電流有名值，歸算到至短路點電壓等級的各值電源的額定電流和基準值電流分別為： (8) 電流對應的有名值和短路點總電流為： (9) 沖擊電流：由于短路點出現(xiàn)在電廠的變壓器高壓側故沖擊系數(shù)，因此短路點的沖擊電流為： (9)短路容量為： (mva)3.5.4 10kv母線短路計算 （1）10kv母線短路電路等效圖如圖3.8圖3.8 10kv母線短路電路等效圖 圖3.8中的16,18號阻抗進行串聯(lián)合并為22 (2)f3點短路的等效化簡電路見圖圖3.9 圖3.

36、9 10kv 母線短路電路化簡圖圖3.9中是所以不計算他們之間轉換后的值！(3)有上圖可以算得各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗分別為： 等值發(fā)電機g 系統(tǒng)s (6) 求電源的計算電抗 （7） 當計算電抗時可以近似認為短路周期電流幅值不隨時間改變而改變，電流的標幺值為轉移電抗的倒數(shù)，故： (8) 計算短路電流有名值，歸算到至短路點電壓等級的各值電源的額定電流和基準值電流分別為： (9) 電流對應的有名值和短路點總電流為： (10) 沖擊電流：由于短路點出現(xiàn)在電廠的變壓器高壓側故沖擊系數(shù)，因此短路點的沖擊電流為： (9)短路容量為： (mva)有以上的計算我們可以得到各個短路點的額定電流，沖擊電流，

37、短路功率相關數(shù)據(jù)如下表2.4： 表2.4 各母線短路計算結果短路點的編 號基準電壓(kv）基準電流(ka）額定電流（ka）短路電流有名值短路電流沖擊值 短路功率sk（mva）公式電廠系統(tǒng)小計2300.250.251.0712.11013.18833.5665253.571150.50.50.4825.4935.97515.2081190.10110.55.55.50.95710.97211.92730.4052375.624 變電所電氣設備的選擇在各級電壓等級的變電所中，使用著各種電氣設備，諸如變壓器、斷路器、隔離開關、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、調相機等，這些設備的任務時保證變電所

38、安全、可靠的供電，因為選擇電氣設備時，必須考慮電力系統(tǒng)在正常運行和故障狀態(tài)下的工作情況。所謂電氣設備選擇，則是根據(jù)各種電氣設備在系統(tǒng)中所處的地位和完成的任務來確定它的型式和參數(shù)。電氣設備選擇的總原則是在保證安全、可靠工作的前提下，適當?shù)亓粲性６?，力求在?jīng)濟上進行節(jié)約。4.1 電氣設備選擇的一般原則盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件不同，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設備要能可靠的工作，必須按照正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來效驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。4.1.1 按正常工作條件選擇電氣設備1. 額定電壓電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調壓和負荷的變化，有時會高于電

39、網(wǎng)的額定電壓，故所選設備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設備允許的最高工作電壓為設備額定電壓的1.11.15倍，而電氣設備所在的電網(wǎng)運行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓un不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即2. 額定電流電氣設備的額定電流是指在額定溫度下，電氣設備的長期允許電流。通常應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即由于發(fā)電機、調相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的應為發(fā)電機、調相機和變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器可能過負荷運行時，應按

40、過負荷確定(1.32倍變壓器額定電流)。按交流高壓電器的長期工作時的發(fā)熱的規(guī)定，斷路器、隔離開關、電抗器等電器設備在環(huán)境最高溫度為+40時，允許按額定電流持續(xù)工作。當安裝地點的環(huán)境溫度高于+40而低于+60時，每增高1，建議額定電流減少1.8%；當?shù)陀?40時，每降低1，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。4.1.2 按短路狀態(tài)進行校驗當電氣設備和載流導體通過短路電流時，會同時產生電動力和發(fā)熱兩種效應，一方面使電氣設備和載流導體受到很大的電動力作用，同時又使它們的溫度急劇升高，這可能使電氣設備和載流導體的絕緣受到損壞。為此，在進行電氣設備和載流導體的選擇時，必須對短

41、路電流電動力和發(fā)熱計算，以驗算動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。1. 短路熱穩(wěn)定效驗短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度(或發(fā)熱效應)應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 式中 -短路電流的熱效應；-設備給定的ts內允許的熱穩(wěn)定電流有效值。2. 電動力穩(wěn)定效驗電動力穩(wěn)定效驗是電氣設備承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 式中 -短路沖擊電流的幅值； -設備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值。3. 短路電流計算的條件為使所選電氣設備和載流導體具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內適應電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應按下列條件確定。 容量和接線。按本工程設計最終容量計算，并考慮電

42、力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃（工程建成后510年）；其接線應采取可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。 短路種類。一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況驗算。 計算短路點。選擇通過電器設備的短路電流為最大的那些點為短路點。先考慮分別在電氣設備前后短路時的短路電流，同時要強調的是流過所要校驗設備內部的短路電流，而非流到短路點的總電流。4.2 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器是電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關電器。高壓斷路器的主要功能是：正常運行倒換運行方式，把設備或線路接入電網(wǎng)或退出運行，起控制作用，當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故

43、障回路，保證無故障部分正常運行，起保護作用。（1）型式。除滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮安裝調試和運行維護的方便。一般635kv選用真空斷路器，35500kv選用sf6斷路器。（2）額定電壓的選擇為。（3）額定電流的選擇為（4）額定開斷電流的檢驗為式中 -斷路器實際開斷時間ts的短路電流周期分量。實際開斷時間tk，為繼電保護主保護動作時間與斷路器固有分閘時間之后。（5）熱穩(wěn)定校驗應滿足（6）動穩(wěn)定校驗應滿足高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關電器。高壓斷路器的功能是：正常運行倒換運行方式，把設備和線路接入電網(wǎng)或退出運行，起控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路，

44、保證無故障部分正常運行，起保護作用。高壓斷路器是開關電器中最為完善的一種設備，其最大特點就是能斷開電器中負荷電流和短路電流。高壓斷路器的選擇除了應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮安裝調試和運行維護的方便。一般635kv選用真空斷路器，35500kv選用斷路器。4.2.1 220kv側斷路器的選擇（1） 額定電壓選擇： （2） 額定電流選擇： 為最大負荷之和：220kv母線的最大持續(xù)工作電流為：所以=490（a）（3） 按開斷電流選擇： = 13.188（ka） 即13.188（ka）（4） 動穩(wěn)定電流按大于短路沖擊電流選擇： = 33.566（ka） 即33.566（ka）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可

45、以初步選擇lw6220型sf6斷路器其參數(shù)如下：額定電壓220kv，最高工作電壓245kv，額定電流3150a，額定開斷電流40ka，短路關合電流55ka，動穩(wěn)定電流峰值55ka，4s熱穩(wěn)定電流40ka，固有分閘時間0.042s，合閘時間0.2s，全開斷時間0.075s。（5） 校驗熱穩(wěn)定（用等值時間法），取后備保護為5s，則：= 0.075 + 5 = 5.07（s） 因為1，故不考慮非周期分量，查周期分量等值時間曲線，查得= 4.3s=（5.075）+ 4.3 = 4.37（s）（ka2s）（熱效應qd）（ka2s）（允許最大熱效應）即滿足要求；(ka)40(ka)滿足要求。（6） 檢驗動

46、穩(wěn)定： = 33.566(ka)1，故不考慮非周期分量，查周期分量等值時間表，查得= 4.3s=（5.065）+ 4.3 = 4.36（s）（ka2s）（ka2s）即滿足要求。由以上計算表明選擇sfw110/2000路器能滿足要求，數(shù)據(jù)如下表4.2:表4.2 sfw110110/2000少油斷路器數(shù)據(jù)設備項目sfw110/2000產品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)126kv126.5kv2000a429a31.5ka5.975ka80ka15.208ka3969ka2.s155.65ka2.s4.2.3 10kv側斷路器的選擇由于10kv側裝設了電抗器，則可以選擇10kv戶內真空斷路器（1） 額定電壓： （2）

47、 額定電流： （3） 按開斷電流選擇： = 11.972（ka） （4） 按短路開斷電流選擇： = 2.5511.972 =30.53（ka） 即：30.53(ka)（5） 按短路容量選擇：s = = 10.511.972= 217.72（mva）即：選擇斷路器的短路容量應大于217.72mva。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇戶內zmd1112/250040a型真空斷路器，其參數(shù)如下：額定電壓10kv，額定電流2500a，額定開斷電流40ka，額定斷流容量727mva，極限通過電流峰值80ka，2s熱穩(wěn)定電流31.5ka，固有分閘時間0.06s。（6） 校驗熱穩(wěn)定，取后備保護為1s= 0.06 + 1 = 1.06（s） 因1，故不計非周期分量，查周期分量等值時間曲線得= 0.8s 40（ka2s）（ka2s） 滿足要求（7） 檢驗動穩(wěn)定： = 23.08 727mva217.72mva4.3 隔離開關的選擇隔離開關：配制在主接線上時，保證了線路或設備檢修時形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關時