牽引變電所主接線設(shè)計論文解讀.doc

1、北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書本任務(wù)書下達給： 2007 級電氣工程及自動化專業(yè)學(xué)生設(shè)計（論文）題目：牽引變電所主接線設(shè)計一、設(shè)計（論文）內(nèi)容：二、基本要求：三、重點研究的問題：四、主要技術(shù)指標(biāo)：五、其他要說明的問題下達任務(wù)日期：年月日要求完成日期：年月日答辯日期：年月日指導(dǎo)老師：開題報告題目：牽引變電所電氣主接線設(shè)計報告人：電氣工程及其自動化李倩2009年8月25日一、文獻綜述隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)水平的進步，人民生活水平的逐漸提高，電力系統(tǒng)在整個行業(yè)中占的比例逐漸增大。 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的嚴密的整體， 各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)，電力系統(tǒng)是國民經(jīng)

2、濟的主要能源部門，而變電站的設(shè)計是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個項目。由于變電站的設(shè)計內(nèi)容多、范圍廣，邏輯性強，不同電壓等級、不同類型、不同性質(zhì)負荷的變電站設(shè)計側(cè)重點不一樣的， 設(shè)計過程中要根據(jù)變電所的規(guī)模和形式， 具體問題具體分析。電氣主接線是牽引變電所設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電氣化電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)，它反映了變電所基本結(jié)構(gòu)和功能。 在運行中，它表明本變電所與高壓電網(wǎng)、 饋電線的連接方式以及相關(guān)一次設(shè)備的運行方式， 成為調(diào)度控制和設(shè)備實際操作的依據(jù)； 同時，電氣主接線對牽引供電和鐵路電力供電系統(tǒng)運行的可能性、 電能質(zhì)量、經(jīng)濟性和操作靈活性起著決定性作用；在設(shè)計中， 電氣主接線對變電所電氣設(shè)備選

3、擇、配電裝置布置、繼電保護方式及其配置與整定計算、自動裝置和控制方式選擇都有重大影響。二、選題的目的、意義隨著鐵路的高速建設(shè)和既有線路電氣化的大面積改造，電氣化鐵路在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的位置，牽引變電所是電氣化系統(tǒng)的重要組成部分。電氣主接線是發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中傳送電能的通路。 主接線是發(fā)電廠、變電所電氣部分的主體。變電所一次主接線直接決定著電力網(wǎng)的電壓變換和電能分配； 短路電流計算及設(shè)備選擇校驗保證了變電設(shè)備應(yīng)用的安全穩(wěn)定性及經(jīng)濟性。主接線的設(shè)計是否正確、對供電可靠性、運行靈活、檢修方便以及經(jīng)濟合理等起著決定性的作用。三、研究方案變電所的選擇應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的位置， 回路

4、數(shù)，設(shè)備的特點， 負荷的性質(zhì)以及系統(tǒng)原始資料確定，并且應(yīng)滿足安全的可靠性，靈活性，操作應(yīng)盡可能的簡單方便，經(jīng)濟應(yīng)合理等方面的要求。本畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容為 110KV降壓變電所一次系統(tǒng)設(shè)計， 主要內(nèi)容有：三個電壓等級主接線方式的選擇；主變的選擇、 短路電流計算； 一次設(shè)備的選擇與校驗； 室內(nèi)外配電裝置設(shè)計、防雷保護設(shè)計等內(nèi)容。本論文能較好的應(yīng)用變電所設(shè)計基本理論知識，針對 110KV高壓配電變電站的基本特征，分析原始資料，充分保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，著重應(yīng)用新技術(shù)和新產(chǎn)品， 實現(xiàn)變電站設(shè)計的合理，安全，經(jīng)濟，可靠。四、進度安排7月1日-9 月1日根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，收集資料，做好前期準備，撰寫開題報告

5、。9月 11日-9 月 30日開始撰寫論文。10 月 1 日-11 月 21日征求導(dǎo)師意見，修改畢業(yè)論文。11 月 24 日-25 日評閱論文及論文答辯。中期報告題目：牽引變電所電氣主接線設(shè)計報告人：電氣工程及其自動化李倩畢業(yè)設(shè)計的兩個月來，在導(dǎo)師的幫助以及自己努力下，我感覺自己真正學(xué)到了不少東西，畢業(yè)設(shè)計進展順利， 對牽引變電所以及電氣化供電系統(tǒng)有了更加深刻的了解。以下是畢業(yè)設(shè)計進展的一些概要介紹：一、總體設(shè)計本設(shè)計課分以下幾部分：1、電氣主接線設(shè)計2、主變壓器的確定3、短路電流計算4、設(shè)備的選擇與校驗5、室內(nèi)外配電裝置設(shè)計6、防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計7、變電所總體布置二、框架（框圖）摘要電力生產(chǎn)

6、發(fā)、送、變、用的同時性，決定了它每一個過程重要性。變電站作為電力生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 起著電壓變換和電能分配的樞紐作用。 電能在變電站匯集與分散， 能夠有利于潮流的合理分布及電能質(zhì)量的改善，提高供電可靠性。本畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容為 110KV降壓變電所一次系統(tǒng)設(shè)計， 主要內(nèi)容有：三個電壓等級主接線方式的選擇；主變的選擇、 短路電流計算； 一次設(shè)備的選擇與校驗； 室內(nèi)外配電裝置設(shè)計、防雷保護設(shè)計等內(nèi)容。變電所一次主接線直接決定著電力網(wǎng)的電壓變換和電能分配； 短路電流計算及設(shè)備選擇校驗保證了變電設(shè)備應(yīng)用的安全穩(wěn)定性及經(jīng)濟性；本論文較好的應(yīng)用了變電所設(shè)計基本理論知識，針對 110KV 高壓配電變電站的基本特征，

7、分析原始資料， 充分保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，著重應(yīng)用新技術(shù)和新產(chǎn)品， 實現(xiàn)了變電站設(shè)計的合理，安全，經(jīng)濟，可靠。關(guān)鍵詞： 110kV、變電站、主接線、設(shè)計目錄1.11.111.221.341.461.572.93.114.174.1174.2184.3224.4254.5274.6295.315.1315.2326.336.1336.2347.35363738110KV變電所一次系統(tǒng)設(shè)計1. 電氣主接線設(shè)計電氣主接線又稱一次接線， 它是發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中傳送電能的通路。主接線是發(fā)電廠、 變電所電氣部分的主體。 主接線的設(shè)計是否正確、 對供電可靠性、運行靈活、檢修方便以及經(jīng)濟合理等起著

8、決定性的作用。變電所的選擇應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的位置，回路數(shù)，設(shè)備的特點，負荷的性質(zhì)以及系統(tǒng)原始資料確定，并且應(yīng)滿足安全的可靠性，靈活性，操作應(yīng)盡可能的簡單方便，經(jīng)濟應(yīng)合理等方面的要求。1.1電氣主接線的設(shè)計原則與要求一、主接線的設(shè)計原則：在進行主接線方式設(shè)計時，應(yīng)考慮以下幾點：1）變電所在系統(tǒng)中的地位和作用。2）近期和遠期的發(fā)展規(guī)模。3）負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響。4）主變壓器臺數(shù)對主接線的影響。5）備用容量的有無和大小對主接線的影響。二、主接線的設(shè)計要求：1、可靠性： 斷路器檢修時 ,能否不影響供電。 線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和時間的長短，以及能

9、否保證對重要用戶的供電。 變電所全部停電的可能性。 滿足對用戶的供電可靠性指標(biāo)的要求。2、靈活性： 調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備進行安全檢修，且不影響對及戶的供電。 擴建要求。應(yīng)留有發(fā)展余地，便于擴建。3、經(jīng)濟性： 投資?。?占地面積??； 電能損失小。1.2電氣主接線的方案與種類主接線的基本形式，概括地可分為兩大類：有匯流母線的接線形式：單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)。無匯流母線的接線形式： 變壓器線路單元

10、接線、 橋形接線、角形接線等。接下來對以上幾種接線方式的優(yōu)、缺點及適用范圍簡單論述一下，看看是否符合原始資料的要求。1、單母線接線。優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備少，投資省，運行操作方便，且便于擴建。缺點：可靠性及靈活性差。適用范圍：只有一臺主變壓器，10KV出線不超過 5 回， 35KV出線不超過 3 回，110KV出線不超過 2 回。2、單母線分段接線。優(yōu)點： a用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。 b當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。缺點： a當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該母線的回路都要在檢修期間停電。 b當(dāng)

11、出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。C 擴建時需兩個方面均衡擴建。適用范圍：適用于 610KV 配電裝置出線 6 回及以下， 3560KV 配電裝置出線 48 回， 110220KV 配電裝置少于 4 回時。3、雙母線分段接線。由于當(dāng)進出線總數(shù)超過12 回及以上時，方在一組母線上設(shè)分段斷路器，根據(jù)原始資料提供的數(shù)據(jù)，此種接線方式過于復(fù)雜，故一般不作考慮。4、雙母線接線。優(yōu)點：供電可靠，調(diào)度靈活，擴建方便，便于檢修和試驗。缺點：使用設(shè)備多，特別是隔離開關(guān)，配電裝置復(fù)雜，投資較多，且操作復(fù)雜容易發(fā)生誤操作。適用范圍：出線帶電抗器的610KV 出線，3560KV 配電裝置出線超過8 回或連接電

12、源較多，負荷較大時，110KV220KV 出線超過 5 回時。5、增設(shè)旁路母線的接線。由于 610KV 配電裝置供電負荷小，供電距離短，且一般可在網(wǎng)絡(luò)中取得備用電源，故一般不設(shè)旁路母線；3560KV 配電裝置，多為重要用戶，為雙回路供電，有機會停電檢修斷路器，所以一般也不設(shè)旁路母線；采用單母線分段式或雙母線的110220KV 配電裝置一般設(shè)置旁路母線， 設(shè)置旁路母線后， 每條出線或主變間隔均裝設(shè)旁路隔離開關(guān)，這樣一來，檢修任何斷路器都不會影響供電，將會大幅度提高供電可靠性。優(yōu)點：可靠性和靈活性高，供電可靠。缺點：接線較為復(fù)雜，且操作復(fù)雜，投資較多。適用范圍： 出線回路多 ,斷路器停電檢修機會多

13、； 多數(shù)線路為向用戶單供，不允許停電，及接線條件不允許斷路器停電檢修時。6、變壓器線路單元接線。優(yōu)點：接線簡單，設(shè)備少，操作簡單。缺點：線路故障或檢修時，變壓器必須停運；變壓器故障或檢修時，線路必須停運。適用范圍：只有一臺變壓器和一回線路時。7、橋形接線：分為內(nèi)橋和外橋兩種。 內(nèi)橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺斷路器，線路的投入和切除比較方便。缺點： a變壓器的投入和切除較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路暫時停運； b出線斷路器檢修時，線路需長時間停運；c連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器容量不經(jīng)常

14、切換或線路較長，故障率較高的情況。 外橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的外側(cè)。優(yōu)點：設(shè)備少，且變壓器的投入和切除比較方便。缺點： a線路的投入和切除較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，且影響一臺變壓器暫時停運； b變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運； c連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較低的情況，當(dāng)電網(wǎng)中有穿越功率經(jīng)過變電所時，也可采用此種接線。8、角形接線：由于保證接線運行的可靠性，以采用35 角為宜。優(yōu)點： a投資少，斷路器數(shù)等于回路數(shù)； b在接線的任一段發(fā)生故障時，只需切除這一段及其相連接的元件，對系統(tǒng)影響較??；

15、 c接線成閉合環(huán)形，運行時可靠、靈活； d每回路都與兩臺斷路器相連接，檢修任一臺斷路器時都不致中斷供電； e占地面積小。缺點：在開環(huán)、閉環(huán)兩種運行狀態(tài)時，各支流通過的電流差別很大，使電器選擇困難，并使繼電保護復(fù)雜化，且不便于擴建。適用范圍：出線為35 回且最終規(guī)模較明確的110KV 以上的配電裝置中。1.3電氣主接線方案的擬定綜上所述八種接線形式的優(yōu)缺點，結(jié)合原始資料所給定的條件進行分析，擬定主接線方案。原始資料：變電所類型：降壓變電所電壓等級： 110/35/10KV出線情況： 110KV 進線 2 回， 35KV 出線 6 回， 10KV 出線 12 回負荷性質(zhì)：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電結(jié)

16、合原始資料所提供的數(shù)據(jù)，權(quán)衡各種接線方式的優(yōu)缺點，將各電壓等級適用的主接線方式列出：1、110KV 進線 2 回，且作為降壓變電所，110KV 側(cè)無交換潮流，線路既向變電所供電，又作為備用電源。所以，從可靠性和經(jīng)濟性來定，110KV 部分適用的接線方式為單母線分段、單母線兼旁路和雙母線接線三種。2、查閱電力工程電力設(shè)計手冊 ，610KV 配電裝置出線回路數(shù)為6 回路及以上時， 3563KV 出線回路數(shù)為 48 回時，可采用單母線分段接線，本次設(shè)計的變電所， 35KV 側(cè)有 6 回出線， 10KV 側(cè)有 12 回出線，均符合條件，故可考慮采用此種接線。 35KV 、10KV 部分定為單母線分段。

17、這樣，擬定三種主接線方案：方案 I： 110KV 采用單母線分段接線，35KV 、10KV 為單母線分段接線。方案 II ：110KV 采用單母線分段兼旁路接線， 35KV 、10KV 為單母線分段接線。方案 III ：110KV 采用雙母線接線， 35KV 、10KV 為單母線分段接線繪出方案 I 的接線圖。110KV1#主變2#主變35KV10KV圖 1 1： 110KV 采用單母線分段接線，35KV 、10KV 采用單母線分段接線示意圖1.4電氣主接線方案的比較一、主接線方案的可靠性比較：110KV 側(cè)：方案 I：采用單母線分段接線，任一臺變壓器或線路故障或停運時，不影響其它回路的運行；

18、分段斷路器停運時，兩段母線需解列運行，全部失電的可能稍小一些，不易誤操作。方案 II ：單母線分段兼旁路接線，檢修任一臺變壓器或線路故障或停運時，都可用旁路斷路器代替；當(dāng)任一母線故障檢修時，旁路斷路器只可代一回線路運行，本段母線上其它線路需停運。方案 III ：采用雙母線接線，當(dāng)一條線路故障或切除時，不影響變壓器運行，不中斷供電；橋連斷路器停運時，兩回路將解列運行，亦不中斷供電。且接線簡單清晰，全部失電的可能性小，但變壓器二次配線及倒閘操作復(fù)雜，易出錯。35KV 、10KV 側(cè)：由于三方案接線方式一樣，故不做比較。二、主接線方案的靈活性比較110KV 側(cè)：方案 I：運行方式簡便，調(diào)度操作簡單靈

19、活，易于擴建，但當(dāng)開關(guān)或二次檢修時線路要停運，影響供電。方案 II ：運行方式復(fù)雜，調(diào)度操作復(fù)雜，但可以靈活地投入和切除變壓器和線路，能滿足在事故運行方式， 檢修方式及特殊運行方式下的調(diào)度要求，較易于擴建。方案 III ：運行方式復(fù)雜，調(diào)度操作復(fù)雜，能滿足在事故運行方式，檢修方式及特殊運行方式下的調(diào)度要求。35KV 、10KV 側(cè)：三方案相同。三、主接線方案的經(jīng)濟性比較表 31: 三方案主要設(shè)備比較列表項目主變壓器110KV 斷路器110KV 隔離開關(guān)35KV方案10KV 設(shè)備I2，臺11，臺18，組相同II2，臺17，臺28，組相同III，臺，臺，組相同22033從上表可以看出，方案 I 比

20、方案 II 少六臺 110KV 斷路器、兩組 110KV 隔離開關(guān)，方案 I 占地面積相對少一些，所以說方案 I 比方案 II 、 III 綜合投資少得多。1.5電氣主接線方案的確定對方案 I、方案 II 、方案 III 的綜合比較列表，對應(yīng)比較一下它們的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性，從中選擇一個最終方案（因 35KV 、10KV 側(cè)兩方案相同，不做比較）。表 32:方案 I 、方案 II 、方案 III綜合比較列表方案方案 I方案 II方案 III項目 簡單清晰，設(shè)備少簡單清晰，設(shè)備多簡單清晰，設(shè)備多任一主變或 110KV線路可任一主變或 110KV線路任一主變或 110KV線路停停運時，均不影響

21、其它回停運時，均不影響其它回運時，均不影響其它回路停路停運靠路停運運 各電壓等級有可能出全部停電的概率很小全部停電的概率很小現(xiàn)全部停電的概率不大性操作相對簡便，誤操作操作復(fù)雜，誤操作的機率操作簡便，誤操作的機的機率大大率小靈 運行方式簡單，調(diào)度靈運行方式復(fù)雜，操作煩運行方式復(fù)雜，操作煩活活性強瑣瑣性便于擴建和發(fā)展便于擴建和發(fā)展便于擴建和發(fā)展經(jīng) 高壓斷路器少，投資相設(shè)備投資比第 I 方案設(shè)備投資比第 I 、II 方濟對少相對多案相對多性占地面積相對小占地面積相對大占地面積相對大通過以上比較，經(jīng)濟性上第 I 方案遠優(yōu)于第 II 、III 方案，在可靠性上第 II 方案優(yōu)于第 I、 III 方案，靈

22、活性上第 III 方案遠不如第 I、 II 方案該變電所為降壓變電所，110KV 母線無穿越功率，選用單母線分段接線。又因為 10KV 負荷為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電，在供電可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，現(xiàn)在 10KV 全為 SF6 或真空斷路器，停電檢修的幾率極小，再加上電網(wǎng)越來越完善， N+1 方案的推行、雙電源供電方案的實施，第I 方案在可靠性上完全可以滿足要求，第II 、 III 方案增加的投資有些沒必要。經(jīng)綜合分析，決定選第I 方案為最終方案，即110KV 系統(tǒng)采用單母分段接線、35KV 、10KV 系統(tǒng)為單母線分段接線。2. 主變壓器的確定一、主變壓器臺數(shù)的確定為了保證

23、供電的可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變壓器。二、調(diào)壓方式的確定：據(jù)設(shè)計任務(wù)書中：系統(tǒng) 110KV 母線電壓滿足常調(diào)壓要求，且為了保證供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，保持電壓的穩(wěn)定，所以應(yīng)選擇有載調(diào)壓變壓器。三、主變壓器容量的確定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，亦要根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器容量應(yīng)按下式選擇： Sn=0.6PM。因?qū)σ话阈宰冸娝?，?dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證 7080%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力 40%。由于一般電網(wǎng)變電所大約有25%為非重要負荷， 因此，采

24、用確定主變是可行的。由原始資料知：10KV 側(cè) Pmax=100MW，cos=0.8Sn=0.6 PM所以，在其最大運行方式下：Sn=0.6 100/0.8=75(MVA)參考電力工程電氣設(shè)計手冊選擇兩臺西安變壓器廠生產(chǎn)的三相三繞組風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器兩臺，型號為： SFSZ7-50000型變壓器。容量校驗：低負荷系數(shù) K1=實際最小負荷 / 額定容量 =45/50=0.9 高負荷系數(shù) K2=實際最大負荷 /額定容量 =100/50=2另外 ,發(fā)電廠電氣設(shè)備 P244規(guī)定 : 自然油循環(huán)的變壓器過負荷系數(shù)不應(yīng)超過 1.5。綜上 , 并查發(fā)電廠電氣設(shè)備 P244 變壓器過負荷曲線圖 ( 圖 9-1

25、1-a) 可以得出過負荷時間 T4hTmax=5400/365=14.79h?？梢姡捍俗儔浩鞑荒軡M足過負荷要求，故應(yīng)選用更大型號的變壓器。查手冊現(xiàn)選用兩臺西安變壓器廠生產(chǎn)的三相三繞組風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器兩臺，型號為： SFSZ7-63000 型變壓器。表 21:所選變壓器主要技術(shù)參數(shù)阻抗電壓空載損耗空載型號額定電壓KV接線組別高-高-中-KW電流中低低11081.25%SFSZ7-6300038.522.5%8471.2%Yn,yn,d1117.510.56.510.5容量校驗：低負荷系數(shù)K1=實際最小負荷 / 額定容量 =45/63=0.71高負荷系數(shù) K2=實際最大負荷 / 額定容量 =10

26、0/63=1.6另外 , 發(fā)電廠電氣設(shè)備 P244 規(guī)定 : 自然油循環(huán)的變壓器過負荷系數(shù)不應(yīng)超過 1.5。綜上 , 并查發(fā)電廠電氣設(shè)備 P244 變壓器過負荷曲線圖 ( 圖 9-11-a) 可以得出過負荷時間 T24hTmax=5400/365=14.79h?？梢姡捍俗儔浩髂軡M足要求，故應(yīng)選用此型號的變壓器。3. 短路電流計算一、短路電流計算的目的1、在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，需要進行必要的短路電流計算。2、在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)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，需要全面的短路電流計算。3、在

27、設(shè)計室外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。4、設(shè)計接地裝置時，需用短路電流。5、在選擇繼電保護和整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。二、短路電流計算的一般規(guī)定1、計算的基本情況a系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。b短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。c所有電源的電動勢相位角相同。d應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件。2、接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是最大運行方式，不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3、計算容量按該設(shè)計規(guī)劃容量計算。4、短路種類：均按三相短路計算。5、短路計算點在正常運行方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點。三、短路

28、電流計算：因計算復(fù)雜，本節(jié)只計算110KV 與 10KV 側(cè)短路電流1、選擇計算短路點在下圖中， d1， d2，d3 分別為選中的三個短路點2、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖X S110KVd1X1X1X235KVX 2X3X3d2d310KV圖 3 1:等值網(wǎng)絡(luò)圖3、計算：已知：（ 1）系統(tǒng)電壓等級為110KV 、35KV 、10KV ，基準容量 Sj=100MVA ，系統(tǒng) 110KV 母線系統(tǒng)短路容量為 3000MVA,110KV 側(cè)為 LGJ-300/35KM 架空線供電。（2）視系統(tǒng)為無限大電流源，故暫態(tài)分量等于穩(wěn)態(tài)分量，即I =I， S = S（3）主變?yōu)?SFSL1-63000 型變壓器，基準容量

29、Sj=100MVA 基準電壓 Uj=1.05 Ue =115（KV ）基準電流 Ij= Sj / 3 Uj=100/(115 3 ) =0.502（KA ）基準電抗 Xj=Uj / 3 Ij= Uj 2/ Sj=1152/100=132( ) 對側(cè) 110kv 母線短路容量 Skt 的標(biāo)幺值為Skt* = Skt/Sb=3000/100=30對側(cè) 110kv 母線短路電流標(biāo)幺值I kt* = Skt* =30對側(cè) 110kv 系統(tǒng)短路阻抗標(biāo)幺值xs* =1/ I kt* =1/30=0.0333查電力工程電氣設(shè)計手冊第189 頁對于 LGJ-300 線路 X= 0.382 /KM X S* =

30、0.0333+(0.382 35)/132/2=0.084d1,d2 點的等值電抗值計算公式：x1=1/2 U（ 1-2） %+ U（1-3）%- U （ 2-3）%x2=1/2 U（ 1-2） %+ U（2-3）%- U （ 1-3）%x3=1/2 U（ 1-3） %+ U（2-3）%+ U（ 1-2） %其中：U（ 1-2） %變壓器高壓與中壓繞組間短路電壓U（ 1-3）%變壓器高壓與低壓繞組間短路電壓U（ 2-3）%變壓器中壓與低壓繞組間短路電壓由變壓器參數(shù)表得知，繞組間短路電壓值分別為：U（ 1-2） %=17.5%U（ 1-3） %=10.5%U（ 2-3） %=6.5%主變額定容量

31、 SN=63MVA所以 x1=1/2(17.5+10.5-6.5)=10.75x2=1/2(17.5+6.5-10.5)=6.75x3=1/2(10.5+6.5-17.5)= - 0.25標(biāo)么值 : x 1* = x1 /100 ( Sj / SN)=10.75/100(100/63)=0.17x2*= x2 /100 ( Sj / SN )=6.75/100 (100/63)=0.11x3*= x3 /100 ( Sj / SN )=-0.25/100(100/63)=-0.004已知 110KV 系統(tǒng)折算到 110KV 母線上的等值電抗Xs* =0.084當(dāng) d1 點短路時X Sd1圖 3

32、 2: d1 點短路示意圖d*1*I=1/ Xs =1/0.084=11.905I j=Sj /3 Uj=100/ ( 3 115)=0.502(KA)Id1d*1 Ij=11.9050.502=5.976(KA)= II d1=II ch=1.82 Id=1.8 25.976=15.239 (KA)S = 3 Uj I = 3 1155.976=1190.3(MVA)其中 Id：短路電流周期分量有效值Id：起始次暫態(tài)電流I： t=時穩(wěn)態(tài)電流S：短路容量當(dāng) d2 點短路時0.0840.170.170.0840.2240.110.110.14d2d2d2圖 3 3： d2 點短路示意圖I d*2

33、=1/ X d*2 =1/0.224=4.46I j=Sj /(3 Uj )=100/ (3 37)=1.56(KA)d2= Id*2I jI =I=4.46 1.56=6.958(KA)I ch =1.82Id2=1.8 2 6.958=17.74(KA)S2=3Uj I= 3 376.958=445.9(MVA)當(dāng) d3 點短路時0.0840.0840.170.170.1670.083-0.004-0.004d3d3d3圖 3 4： d3 點短路示意圖I d*3=1/ X d*3 =1/0.167=5.988I j =Sj / ( 3 U j )=100/ ( 3 10.5)=5.5(KA

34、)I d3= I = Id*2I j=5.988 5.5=32.9(KA)I ch3=1.8 2I d3=1.8 232.9=84(KA)S3= 3 Uj3I = 3 10.532.9=598(MVA)額定電流計算因 IN =Ij SN /Sj (SN =63MVA ，Sj =100MVA ，Ij1=0.502KA ，Ij2 =1.56KA ，Ij3 =5.5KA)所以 IN1=0.50263/100=0.32(KA)IN2 =1.5663/100=0.98(KA)IN3 =5.563/100=3.47(KA)表 3 1：短路電流計算結(jié)果表T=0 時刻短路電穩(wěn)態(tài)短路電流基準電基準電電壓等計算額

35、定電流周期分量短路電流最大電流有短路容量短路點壓 KV流 KA級 KV電抗流 KA標(biāo)么有名值有名值沖擊值 KA效值 KAKVA標(biāo)么值值KAKA公式Uj=UpjjIj SN jI* I* IjI* I* IjIujS / U/S2.55I1.52Id11150.5021100.0840.3211.915.9811.915.9815.249.081190.3d2371.56350.2240.984.466.9584.466.95817.7410.58405.9d310.55.5100.1673.475.98832.95.98832.984505984. 設(shè)備的選擇與校驗4.1設(shè)備選擇的原則和規(guī)定導(dǎo)

36、體和設(shè)備的選擇設(shè)計，應(yīng)做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠，運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。一、一般原則1）應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。2）應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。3）選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種。4）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。5）擴建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致。6）選用的新產(chǎn)品，均應(yīng)有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。二、有關(guān)規(guī)定1、技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓過電流的情況下保持正常運行。1）長期工作條件a電壓：選用的電器允許的最高工作電壓Umax 不得低于該回路的最高運行電壓，即Umax Ug，

37、當(dāng)額定電壓在220KV 及以下時為 1.15UN 。表 4 1：額定電壓與設(shè)備最高電壓受電設(shè)備或系統(tǒng)額定電壓供電設(shè)備額定電壓設(shè)備最高電壓1010.511.53538.540.5110121126b電流： 選用的電器額定電流Ie 不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流 Ig，即 Ie Ig。由于高壓電器沒有明顯的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種方式下回路持續(xù)工作電流。c機械負荷： 所選電器端子的允許負荷， 應(yīng)大于電器引下線在正常運行和短路時的最大作用力。2）短路穩(wěn)定條件 校驗的一般原則電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定檢驗，檢驗的短路電流，一般取三相短路

38、時的短路電流。 短路的熱穩(wěn)定條件： It2tQdtQdt在計算時間tjs 秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA 2.S）It t 秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA ）T設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（S） 短路的動穩(wěn)定條件ich idfIch Idfich短路沖擊電流峰值（ KA ）idf短路全電流有效值I ch電器允許的極限通過電流峰值（KA ）I df電器允許的極限通過電流有效值（KA ） 絕緣水平在工作電壓和過電壓下，電氣的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算

39、選用適當(dāng)?shù)碾妷罕Ｗo設(shè)備。2、環(huán)境條件選擇導(dǎo)體和電阻時，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。4.2導(dǎo)線的選擇和校驗載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料比較經(jīng)濟，110KV 及以上高壓配電裝置一般采用軟導(dǎo)線，當(dāng)負荷電流較大時，應(yīng)根據(jù)負荷電流選用較大截面的導(dǎo)線。矩形導(dǎo)線一般只用于35KV 及以下，電流在 4000A 及以下時；槽形導(dǎo)體一般用于40008000A 的配電裝置中；管形導(dǎo)體用于 8000A 以上的大電流母線。一、導(dǎo)線的選擇1、按回路最大持續(xù)工作電流選擇：Ixu Ig.max其中 Ig.max導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流（A ）Ixu 相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運行溫度、環(huán)境條件下長期允許工作電流（A ）若導(dǎo)體所處環(huán)境條件與規(guī)定載流量

40、計算條件不同時，載流量應(yīng)乘以相應(yīng)的修正系數(shù)。2、按經(jīng)濟電流密度選擇SjIg.max/j其中 Sj 按經(jīng)濟電流密度計算得到體截面（mm 2）j經(jīng)濟電流密度（ A/ mm 2）以下分別對各電壓等級的導(dǎo)線進行計算選擇。110KV 系統(tǒng)：由于連線與 110KV 進線所承受的電流相同，故 110KV 所有連線與進線選擇型號相同的導(dǎo)線 ,即 LGJ-300 型（長期允許載流量 770A2 320A）。35KV系統(tǒng)：進線 ( 母線 ) ： Ig.max=1.05Ie=1.05 980=1029(A)查電力工程電氣設(shè)計手冊第337 頁表，按最高允許溫度為+70，當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度最高為 +30，修正系數(shù) K=0.9

41、4所以導(dǎo)線的最大載流量Ig=Ig.max/K=1029/0.94=1094 (A)查電力工程電氣設(shè)計手冊第412 頁表，得 LGJ-630/55 型導(dǎo)線（長期允許載流量1204A）出線：按經(jīng)濟電流密度選擇Ig.max=63000/（35 1.732 ）/6=173.2 (A)由于 t=6000 ，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度表( 電力工程電氣設(shè)計手冊第377 頁) ，得j=0.95 （A/mm2）所以 Sj= Ig.max/J=173.2/0.95=182.3(mm2)查表得 LGJ-185/30 型導(dǎo)線 ( 長期允許最大載流量551A)10KV系統(tǒng)：進線：由于按主變額定容量計算太大，故按10KV 側(cè)

42、 Pmax=25MW 計算， cos=0.85Ie=Pmax/3 U cos =25103 / (3 100.85)=1698.09(A)Ig.max=1.05Ie=1.051698.09=1782.99(A)查電力工程電氣設(shè)計手冊第337 頁表，按最高允許溫度為+70，當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度最高為 +30，修正系數(shù) K=0.94所以導(dǎo)線的最大載流量Ig=Ig.max/K=1782.99/0.94=1897(A)查電力工程電氣設(shè)計手冊第333 頁表，得矩形導(dǎo)體808 兩條橫放（長期允許載流量 1946A）出線：由于不知道每回出線的負荷情況,故選 10KV 出線導(dǎo)線時按主變額定容量選擇(按經(jīng)濟電流密度選擇

43、 )Ig=63000/12/(10 3 )=303.12(A)架空線路：2由于 t=6000，查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度表，得j=0.95（A/mm ）2所以 Sj= Ig.max/J=303.12/0.95=319(mm )查表得 LGJ-300 型導(dǎo)線 (長期允許最大載流量770A)因為按經(jīng)濟電流密度選擇的導(dǎo)線載面，應(yīng)盡量接近經(jīng)濟計算載面Sj，當(dāng)無合適規(guī)格導(dǎo)體時，允許小于Sj。二、電力電纜的選擇要求：電纜截面應(yīng)滿足持續(xù)允許電流、短路熱穩(wěn)定、允許電壓降等要求，當(dāng)最大負荷利用小時 Tm5000h 且長度超過 20M 時，還應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選取。1、按持續(xù)允許電流選擇計算公式敷設(shè)在空氣中和土壤中的電纜

44、允許載流量按下式計算：KIxu IgIg：計算工作電流Ixu ：電纜在標(biāo)準敷設(shè)條件下的額定載流量K ：不同敷設(shè)條件下綜合校正系數(shù)，對于土壤中單根敷設(shè)的電纜K=K K 3查電力工程電氣設(shè)計手冊第1001 頁表， 50時K =0.895K 3=1.09I xu I g /K=303.12/( 0.895 1.09)=311 A查電力工程電氣設(shè)計手冊第934 頁表 ,選用 YJV-3*185 電力電纜 (額定載流量 281 1.29=362.5 (A)2、按持續(xù)經(jīng)濟電流密度選擇公式 : S=Ig/jIg：計算工作電流J：經(jīng)濟電流密度（A/mm 2）查電力工程電氣設(shè)計手冊第 942 頁表 j=0.93

45、 S=303.12/0.93=326 mm2 截面積太大 , 故其工作電流按最大負荷計算Ig=25/(10 1.732 12)=0.12 (KA)=120 AS=120/0.93=129 mm2故仍選用 YJV-3185 電力電纜三、導(dǎo)線的校驗1、按電暈電壓校驗：110KV 及以上電壓的線路， 變電所母線均應(yīng)以當(dāng)?shù)貧庀髼l件下晴天不出現(xiàn)全面電暈為控制條件，使導(dǎo)線安裝處的最高工作電壓小于臨界電暈電壓，即UgU0 。U0=84m1m2h 2/3nr0 /h0（1+0.301/ r0）lgajj /rd因當(dāng) 110KV 軟導(dǎo)線超過 LGJ-70 時，可不進行電暈校驗 （由電力工程電氣設(shè)計手冊查得），由

46、于所選導(dǎo)線為LGJ-300 型，故不進行電暈電壓校驗。2、短路熱穩(wěn)定校驗：裸導(dǎo)線熱穩(wěn)定校驗公式為SSmin=I /C（ tdz kf ）其中： Smin根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小允許載面（mm2）C熱穩(wěn)定系數(shù)，查表得C=87tdz短路電流等值時間kf 集膚效應(yīng)系數(shù)。軟導(dǎo)線取1，矩形母線取1.2(雙層 )110KV 側(cè)Smin=5980/87 4.45=145 mm2300 mm235KV 側(cè)Smin=6958/87 4.45=168.7 mm2630 mm210KV 側(cè)Smin=32900/87 4.451.2 =797.7 mm22(808) mm2故熱穩(wěn)定校驗合格。四、電力電纜的校驗1、熱穩(wěn)定校驗由于電纜芯線一般系多股膠線構(gòu)