機電一體化畢業(yè)設(shè)計（論文）降壓變電站設(shè)計

1、平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）（說 明 書）題 目：降壓變電站畢業(yè)設(shè)計 姓 名： 學 號： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院11年 5月 2日摘 要 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)，廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況、供電的可靠性指標也日益提高，因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得

2、電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。110kv變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔負的任務(wù)及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇

3、送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進行短路電流計算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計包括了：（1）總體方案的確定（2）負荷分析（3）短路電流的計算（4）高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)接線方案選擇（5）繼電保護的選擇與整定。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。目 錄摘要1第一章 緒論41.1、概況41.2、變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則4第二章 所用電接線設(shè)計和所用變壓器的選擇52.1、變壓器的選擇52.2、所用電接線方式52.3、

4、 主接線選擇原則52.4、電氣主接線形式的確定7第三章 短路電流的計算113.1、短路的概念113.2、短路電流的暫態(tài)過程和短路電流種類123.3、短路電流的計算123.4、在最大運行方式下的短路電流163.5、短路電流計算結(jié)果23第四章 主要電氣設(shè)備選擇254.1、高壓斷路器的選擇254.2、隔離開關(guān)的選擇264.3、各級電壓母線的選擇264.4、絕緣子和穿墻套管的選擇274.5、電流互感器的配置和選擇274.6、 電壓互感器的配置和選擇284.7、各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽表30致謝31參考文獻32第一章 緒論1.1、 概 況變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著

5、舉足輕重的作用，如果仍然依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主，將無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求；同時用于變電站的監(jiān)視、控制、保護，包括故障錄波、緊急控制裝置，不能充分利用微機數(shù)據(jù)處理的大功能和速度，經(jīng)濟上也是一種資源浪費。而且社會經(jīng)濟的發(fā)展，依賴高質(zhì)量和高可靠性的電能供應(yīng)，建國以來，我國的電力事業(yè)已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大、電力分配的日益復(fù)雜和用戶對電能的質(zhì)量的要求進一不提高，電網(wǎng)自動化就顯得極為重要；近年來我國計算機和通信技術(shù)的發(fā)展及自動化技術(shù)的成熟，發(fā)展配電網(wǎng)調(diào)度與管理自動化以具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重要，它擔負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電

6、網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。因此，變電站自動化既是實現(xiàn)自動化的重要基礎(chǔ)之一，也是滿足現(xiàn)代化供用電的實時，可靠，安全，經(jīng)濟運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化ems和dms的基礎(chǔ)。變電站綜合自動化是將變電站二次設(shè)備（包括控制、信號、測量、保護、自動裝置及遠動裝置等）利用計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和調(diào)節(jié)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。它是變電站的一種現(xiàn)代化技術(shù)裝備，是自動化和計算機、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的 綜合應(yīng)用，它可以收集較齊全的數(shù)據(jù)和信息。它具有功能綜合化、，設(shè)備、操作、監(jiān)視微機化，結(jié)構(gòu)分布分層化，通信網(wǎng)絡(luò)光纜化及運輸管理智能化等特征

7、。變電站的綜合自動化為變電站小型化、智能化、擴大監(jiān)視范圍及變電站的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行提供了現(xiàn)代化手段和基礎(chǔ)保證。 1.2、 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則1.在保證可靠性的前提下，合理和設(shè)置網(wǎng)絡(luò)和功能終端。采用分布式分層結(jié)構(gòu)，不須人工干預(yù)的盡量下放，有合理的冗余但盡量避免硬件不必要的重復(fù)。2.采用開放式系統(tǒng)，保證可用性（interoperability）和可擴充性（expandability）。要求不同制造廠生產(chǎn)的設(shè)備能通過網(wǎng)絡(luò)互連和互操作，同 時還要求以后擴建時，現(xiàn)有系統(tǒng)的硬件和軟件能較方便的與新增設(shè)備實現(xiàn)互操作。第二章所用電接線設(shè)計和所用變壓器的選擇2.1、變壓器的選擇變電所的所

8、用電是變電所的重要負荷，因此，在所用電設(shè)計時應(yīng)按照運行可靠、檢修和維護方便的要求，考慮變電所發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達到經(jīng)濟合理，技術(shù)先進，保證變電所安全，經(jīng)濟的運行。所用變臺數(shù)的確定：一般變電所裝設(shè)一臺所用變壓器，對于樞紐變電所、裝有兩臺以上主變壓器的變電所中應(yīng)裝設(shè)兩臺容量相等的所用變壓器，互為備用，如果能從變電所外引入一個可靠的低壓備用電源時，也可裝設(shè)一臺所用變壓器。根據(jù)如上規(guī)定，本變電所選用兩臺容量相等的所用變壓器。所用變壓器的容量應(yīng)按所用負荷選擇。計算負荷可按照下列公式近似計算： s照明負荷+其余負荷0.85(kva)所用變壓

9、器的容量：ses0.85p十p照明(kva)s0.85(30+6.5+0.1532+2.73+10.5+l 3+0.96+8)+20+l6105.58l (kva)根據(jù)容量選擇所用電變壓器如下：型號：sl7125l0；容量為：125(kva)連接組別號：yn，yn0 調(diào)壓范圍為：高壓：5 阻抗電壓為(%)：42.2、所用電接線方式：一般有重要負荷的大型變電所，380220v系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩臺所用變壓器各接一段母線，正常運行情況下可分列運行，分段開關(guān)設(shè)有自動投入裝置。每臺所用變壓器應(yīng)能擔負本段負荷的正常供電，在另一臺所用變壓器故障或檢修停電時，工作著的所用變壓器還能擔負另一段母線上的重

10、要負荷，以保證變電所正常運行。2.3、 主接線選擇原則 電氣主接線是指發(fā)電廠或變電站中的一次設(shè)備按照設(shè)計要求連接起來表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路,也稱為主電路.主接線形式于電力系統(tǒng)原始資料,發(fā)電廠,變電站本身運行的可靠性,靈活性和經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān),并且對電氣設(shè)備的選擇,配電裝置布置,繼電保護和控制方式的擬定都有較大的影響。電氣主接線是由高壓電器通過主接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，組成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。它直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保

11、護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。對電氣主接線的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三個方面。安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更加嚴重，往往比少發(fā)電能的價值大幾十倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報廢、城市生活混亂等經(jīng)濟損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機會越少，影響范圍越小，停電時間越短，主接線的可靠程度就越高。電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各

12、種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地轉(zhuǎn)換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。因此，電氣主接線必須滿足調(diào)度靈活、操作方便的基本要求，既能靈活地投、切某些機組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，即具有靈活性。在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資費用的增加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活

13、性的前提下做到經(jīng)濟合理。一般應(yīng)當從以下幾方面考慮：（1）投資省 主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量，降低投資；要適當采用限制短路電流的措施，以便選用價廉的電器或輕型電器；二次控制與保護方式不應(yīng)過于復(fù)雜，以利于和節(jié)約二次設(shè)備及電纜的投資。（2）占地面積少 主接線設(shè)計要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積減少。同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電所，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。（3）電能損耗少 在發(fā)電廠或變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量、和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電

14、能損耗。2.4、電氣主接線形式的確定目前變電所常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分我們在比較各種電氣主接線的優(yōu)劣時，主要考慮其安全可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三個方面。首先，在比較主接線可靠性的時候，應(yīng)從以下幾個方面考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線或隔離開關(guān)檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對、類用戶的供電；變電站全部停電的可能性；大型機組突然停電時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果因素。其次，電氣主接線應(yīng)該能夠適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并且能夠靈活地進行運行方式的切換。不僅正常時能安全可靠的供電，而且在電力系統(tǒng)故

15、障或電氣設(shè)備檢修時，也能夠適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地切換運行方式，使停電的時間最短，影響的范圍為最小。再次，在設(shè)計變電站電氣主接線時，電氣主接線的優(yōu)劣往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間，欲使電氣主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的電氣設(shè)備和現(xiàn)代化的自動化裝置，從而導(dǎo)致投資的增加。因此，電氣主接線在滿足可靠性與靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理就可以了。參考35110kv變電所設(shè)計規(guī)范第3.2.3條：35110kv線路為兩回及以下時，宜采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形單母線或單母分段的接線形式，3563kv線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線，110kv線路為6回及

16、以上時宜采用雙母線接線。第3.2.4條：在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110kv主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可以設(shè)置旁路設(shè)施。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的接線，當110kv線路為6回及以上，3563kv線路為8回及以上時，可裝設(shè)專用的旁路斷路器，主變壓器35110kv，有條件時，亦可接入旁路母線，采用斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。第3.2.5條：當變電站裝有兩臺主變時，610kv側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。綜合以上規(guī)程規(guī)定，結(jié)合本變電站的實際情況，110kv側(cè)有4回出線（近

17、期2回，遠景發(fā)展2回），35kv側(cè)有4回出線，10kv側(cè)有11回出線（近期9回，遠景發(fā)展2回）。故可對各電壓等級側(cè)主接線設(shè)計方案作以下處理：（1）110kv側(cè)：110kv側(cè)是本站的進線段，它對本站的可靠性有很大影響。下面擬定兩種接線方案。圖2-1單母分段的適用范圍：(1)610kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。(2)3566kv配電裝置出線回路數(shù)為68回時。(3)110kv220kv配電裝置出線回路數(shù)為34回時。雙母接線的適用范圍當母線回路數(shù)或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復(fù)供電、母線或母線設(shè)備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時采

18、用，各級電壓采用的具體條件如下：(1)610kv配電裝置，當短路電流較大、出線需要帶電抗器時。(2)3566kv配電裝置，當出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多、負荷較大時。(3)110220kv配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，或當110kv220kv配電裝置，在系統(tǒng)中后重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時。表2-2 單母分段與雙母接線比較方案項目方案i 單母分段方案ii 雙母接線可靠性用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠。供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線

19、隔離開關(guān)時，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條回路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線，其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運行。靈活性當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電。調(diào)度靈活，各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。綜合本站實際情況，110kv級是本站的進線側(cè)，而且不需要經(jīng)常倒線操作，它對本站的供電可靠性至關(guān)重要。因此選擇方案，即單母分段接線。（2）35kv側(cè)：35kv側(cè)是本站的一個出線電壓等級，它向郊區(qū)一、郊區(qū)二、水泥廠一、水泥廠二供電。這里、級所占比重比較高。對35kv側(cè)的主接線設(shè)

20、計了兩種方案：表2-3 單母分段與單母接線比較方案項目方案i 單母分段方案ii 單母接線可靠性用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠。靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均需停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。靈活性當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電。圖2-2單母線接線的適用范圍：一般適用于一臺主變壓器的以下三種情況：(1)610kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。(2)3566kv配電裝置的出線回路數(shù)

21、不超過3回。(3)110kv220kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回。根據(jù)本站實際情況，在35kv負荷中一、二類負荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產(chǎn)機械的壽命縮短產(chǎn)品質(zhì)量下降和一定的經(jīng)濟損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。因此選擇方案，即單母分段接線。（3）10kv側(cè)：對10kv側(cè)的主接線擬定了兩種方案：圖2-3單母線分段接線的優(yōu)缺點：優(yōu)點：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；當一段母線發(fā)生故障，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和不致使大面積停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的問路都要在檢修期間內(nèi)停電；當出線為雙回

22、路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時密向兩個方向均衡擴建。雙母線接線的伏缺點：優(yōu)點：（1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條回路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線，其它回路均可通過另外一組母線繼續(xù)運行，但其操作步驟必須正確。例如：欲檢修工作母線，可把全部電源和線路倒換到備用母線上。其步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩例的隔離開關(guān)，再合母聯(lián)斷路器qf，向備用母線充電，這時，兩組母線等電位，為保證不中斷供電，按“先通后斷”原則進行操作，即先接通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作

23、母線上的隔離開關(guān)。完成轉(zhuǎn)換后，再斷開母聯(lián)qf及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可使原工作母線退出運行進行檢修。（2）調(diào)度靈活。各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。通過倒閘操作可以組成各種運行方式。例如：當母聯(lián)斷路器閉合，進出線分別接在兩組母線上，即相當于單母線分段運行；當母聯(lián)斷路器斷開，一組母線運行，另一組母線備用全部進出線均接在運行母線上，即相當于單母線運行，兩組母線同時工作，并且通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運行。這也是目前生產(chǎn)中最常用的運行方式，它的母線繼電保護相對比較簡單。根據(jù)系統(tǒng)調(diào)

24、度的需要，雙母線還可以完成一些特殊功能。例如：用母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或解列操作；當個別回路需要單獨進行試驗時(如線路檢修后需要試驗)，可將該回路單獨接到備用母線上運行；當線路利用短路方式熔冰時，亦可用一組備用母線作為熔冰母線，不致影響其它回路工作。（3）擴建方便。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。（4）便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開。缺點：（1）增加了電氣設(shè)備的投資。（2）當母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒閘操

25、作電器需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。（3）當饋出線斷路器或線路側(cè)隔離開關(guān)故障時停止對用戶供電。根據(jù)本站實際情況，在10kv負荷中，印染、毛紡廠、針織廠、棉紡廠、橡膠廠、市區(qū)一、二類負荷比較大。若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機器損壞，甚至出現(xiàn)事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良社會影響，嚴重時造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。且此電壓等級出線回數(shù)多，需經(jīng)常倒換。因此選擇方案雙母接線。表24 主接線方案表110kv35kv10kv單母分段接線 單母分段雙母接線3.1、短路的概念電力系統(tǒng)不可避免會發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網(wǎng)的正常運行中，并有可能損壞電氣設(shè)備。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計

26、和運行中，都要對供電網(wǎng)絡(luò)進行短路電流計算，以便正確地選用和調(diào)整繼電保護裝置，正確地選擇電氣設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。短路的種類有以下幾種：（1）三相短路。（2）兩相短路。（3）兩相短路接地。（4）單相短路（接地）。三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍然是對稱的，只是三相電流特大。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值不相等，相角也不同。3.2、短路電流的暫態(tài)過程和短路電流種類3.2.1短路電流的暫態(tài)過程當電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，由于短路回路存在著電感，電流不能突變，因此有一個暫態(tài)過程。短路電流隨時間變化，最后達到穩(wěn)定值。短路全電流id由對稱的周期分量和不對

27、成的非周期分量兩部分合成，即。周期分量先開始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值。非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減，其衰減時間常數(shù)為0.05-0.2。3.2.2計算各短路電流的目的（1） 短路沖擊電流：用來校驗電氣設(shè)備和母線的動穩(wěn)定。（2） 短路全電流最大有效值ich（第一周期短路全電流有效值）：用來校驗電氣設(shè)備和母線的動穩(wěn)定。（3）超瞬變短路電流有效值i：用來作繼電保護的整定計算和校驗斷路器的短流量。（4） 短路后0.2秒后的短路電流周期分量有效值：用來校驗斷路器的斷流量。（5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值：用來校驗電氣設(shè)備和載流部分的熱穩(wěn)定。（6） 短路后0.2s后的短路容量：用來校驗斷路器的遮斷容量。3.2.3 短

28、路電流的計算一、為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出一下規(guī)定：（1） 所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。（2） 認為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。（3） 輸電線路的分布電容略去不計。（4） 每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多。（5） 計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因為這些元件x/3r時，可以略去電阻的影響。（6） 短路點離同步調(diào)相機和

29、同步電動機較近時，應(yīng)該考慮對短路電流值的影響。有關(guān)感應(yīng)電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。此時，電動機將變?yōu)榘l(fā)電機運行狀態(tài)，母線上電壓低于電動機的反電勢。（7） 在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并,兩個容量相差很大的電源不能夠合并。（8） 以供電電源為基準的電抗標幺值3.5,可以認為電源容量為無限大容量的系統(tǒng),短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。二、短路電流的標幺值計算法短路電流計算,根據(jù)電力系統(tǒng)的實際情況,可以采用標幺值或有名值計算,那種方法方便就采用那種方法.在高壓系統(tǒng)中通常采用標幺

30、值計算. 所謂標幺值,是實際值與基準值之比. 標幺值沒有單位.設(shè)所選頂定的基準值電壓,基準電流,基準容量及基準電抗分別為,則這一元件的各已知量的標幺值分別為,式中：s、u、i、x-以有名單位表示的容量(mva)、電壓(kv)、電流(ka) 、電抗； 、-以基準量表示的容量(kva)、電壓(kv)、電流(ka)、電抗。工程計算上通常先選定基準容量和基準電壓，與其相應(yīng)的基準電流和基準電抗,均可由這兩個基準值導(dǎo)出?；鶞嗜萘靠刹捎秒娫慈萘炕蛞还潭ㄈ萘?，為了計算一致，通常采用=100mva為基準容量；基準電壓一般采用短路點所在級的網(wǎng)路平均額定電壓，即=。表31電力系統(tǒng)各元件阻抗值的計算公式序號元件名稱給

31、定參數(shù)電抗平均值計算公式通用式=100mva1發(fā)電機（或電動機）額定容量超瞬變電抗百分數(shù)2變壓器額定容量阻抗電壓百分比310（6）kv電纜平均電壓每千米電抗線路長度l0.08410（6）kv架空線路平均電壓每千米電抗線路長度l0.4三、短路電流535kv架空線路平均電壓每千米電抗線路長度l0.425 電抗器 額定電壓額定電流電抗百分數(shù)的有名值計算法在有名值計算法中，每個電氣元件的單位是有名的，而不是相對值。在比較簡單的網(wǎng)路低電壓電網(wǎng)，常采用有名值計算法計算短路電流。采用此方法計算，須將各電壓等級的電氣元件參數(shù)都歸算到同一電壓等級上來。凡涉及發(fā)電機、變壓器、電動機、電抗器等元件的百分數(shù)電抗值（銘

32、牌上一般有標出）均應(yīng)換算成有名值來計算。電力系統(tǒng)各元件阻抗有名值的計算公式如下：（1）發(fā)電機（電動機）式中：-發(fā)電機的超瞬變電抗值；-發(fā)電機以額定值為基準的超瞬變電抗的百分數(shù)；-發(fā)電機額定容量（mva）； （2）變壓器： 當電阻值允許忽略不計時，式中： 、-變壓器的電阻、電抗、阻抗；-變壓器以額定值為基準的阻抗電壓百分數(shù)；-變壓器短路損耗（kw）（3）電抗器式中： -電抗器以額定值為基準的電抗百分數(shù)； -電抗器的額定電流和額定電壓（kv、ka）；（4）線路式中： 、-線路單位長度的電阻和電抗（）；-線路運行的額定電壓（kv）； 3.4、在最大運行方式下的短路電流圖3-1系統(tǒng)接線簡圖將有名值轉(zhuǎn)換

33、成標幺值：1.選擇基準容量 =100ma 基準電壓為各級電壓的平均額定電壓。線路電抗取x=0.4線路l1:線路l2:線路l3: 110kv側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)圖：圖3-2先將它化成星形：圖3-3將、化成、。將、合并成；將、合并成：計算各電源點到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，化成：圖3-4 為s2到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，是s1到短路點的轉(zhuǎn)移電抗。它們分別應(yīng)的計算抗： 又由于3.5，故直接由查0秒曲線得110kv側(cè)短路電流：查0.2秒曲線得110kv側(cè)短路電流： 查4秒曲線得110kv側(cè)短路電流： 沖擊電流： (取1.8)35kv側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)圖：圖3-5圖3-6先將它化成星形：圖3-7將、合并成；將、合并成：將、合并成：計算

34、各電源點到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，化成：圖3-4為s2到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，是s1到短路點的轉(zhuǎn)移電抗。它們分別對應(yīng)的計算電抗： 又由于3.5，故直接由查0秒曲線得35kv側(cè)短路電流：查0.2秒曲線得35kv側(cè)短路電流：查4秒曲線得35kv側(cè)短路電流：沖擊電流： (取1.8)10kv側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)圖：圖3-8 圖3-6將它化成星形；圖3-7將、合并成；將、合并成：將、合并成：計算各電源點到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，化成：圖3-4為s2到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，是s1到短路點的轉(zhuǎn)移電抗。它們分別對應(yīng)的計算電抗： 又由于3.5，故直接由查0秒曲線得10kv側(cè)短路電流：查0.2秒曲線得10kv側(cè)短路電流：查4秒曲線得10kv側(cè)

35、短路電流：沖擊電流： (取1.8) 3.5、短路電流計算結(jié)果表3-1 短路電流計算結(jié)果表i（ka）(ka）（ka）（ka）110kv21.162.15.0935kkv4.454.244.5511.3310kkv14.0413.3414.1435.74第四章 主要電氣設(shè)備選擇由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：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。2.應(yīng)滿足安裝地點和當?shù)丨h(huán)境條件校核。3.應(yīng)力求技術(shù)先

36、進和經(jīng)濟合理。4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5.與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準。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.電壓 選用的電器允許最高工作電壓umax不得低于該回路的最高運行電壓ug,即，umaxug2.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ieig校驗的一般原則：1.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)定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。2.用熔斷器保護的電

37、器可不校驗熱穩(wěn)定。3.短路的熱穩(wěn)定條件qdt在計算時間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（ka2s）itt秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka2s）t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間ts按下式計算t=td+tkd式中td 繼電保護裝置動作時間內(nèi)（s）tkd斷路的全分閘時間（s）4.動穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時電流機械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：上式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值5.絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(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

38、來確定。由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。4.1、高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運行和檢修。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：1.在合閘運行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。2.在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。3.

39、應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。3.應(yīng)有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。考慮到可靠性和經(jīng)濟性，方便運行維護和實現(xiàn)變電站設(shè)備的無由化目標，且由于sf6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110kv側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所以須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關(guān)，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適

40、于開斷容性負荷電流等特點。因而被大量使用于35kv及以下的電壓等級中。所以，35kv側(cè)和10kv側(cè)采用真空斷路器。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知電壓等級型號額定電壓額定電流 動穩(wěn)定電流110kvlw14-110110kv 31500a31.580ka35kvzn23-3535kv16002563ka10kvzn-1010kv600a8.7ka4.2、隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：1.隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。2.隔離開關(guān)斷開點之間應(yīng)有足夠的絕緣

41、距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。3.隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。4.隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘盡可能降低操作時的過電壓。5.隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。6.帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知電壓等級型號額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流110kvgw4-110g110kv 1000a8035kvgw4-3535kv1000a5010kvgn8-1010kv600a754.3、各級電壓母線的選擇 選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應(yīng)考慮

42、如下內(nèi)容： 、選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式；、選擇母線截面的大小；、檢驗?zāi)妇€短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；、對35kv以上母線，應(yīng)檢驗它在當?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈；、對于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動，為避免共振，應(yīng)校驗?zāi)妇€自振頻率。110kv母線一般采用軟導(dǎo)體型式。指導(dǎo)書中已將導(dǎo)線形式告訴為lgjq-150的加強型鋼芯鋁絞線。根據(jù)設(shè)計要求， 35kv母線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。lgj185型鋼芯鋁絞線即滿足熱穩(wěn)定要求，同時也大于可不校驗電暈的最小導(dǎo)體lgj70，故不進行電暈校驗。本變電所10kv的最終回路較多，因此10kv母線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。故所選lgj150型鋼芯鋁絞線滿足熱穩(wěn)定要求，

43、則同時也大于可不校驗電暈的最小導(dǎo)體lgj70，故不進行電暈校驗。4.4、絕緣子和穿墻套管的選擇在發(fā)電廠變電站的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來實現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強度和機械強度，耐熱、耐潮濕。選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時使用，635kv為瓷絕緣，60220kv為油浸紙絕緣電容式。4.5、電流互感器的配置和選擇一.參數(shù)選擇1.技術(shù)條件（1） 正常工作條件一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，

44、二次側(cè)負荷，準確度等級，（2） 短路穩(wěn)定性動穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)（3） 承受過電壓能力絕緣水平，泄露比2.環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風速，相對濕度。二.型式選擇35kv以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kv以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，在有條件時，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。110kv側(cè)ct的選擇根據(jù)設(shè)計手冊35kv及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器常用l(c)系列。出線側(cè)ct采用戶外式，用于表計測量和保護裝置的需要準確度。當電流互感器

45、用于測量、時，其一次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的1/3左右以保證測量儀表的最佳工作、并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹笜恕８鶕?jù) 選擇型號為lcwb6-110w型 35kv側(cè)ct可根據(jù)安裝地點和最大長期工作電流選lcz-35系列ct電壓等級型號110kvlcwb-6-11035kvlcz-3510kvlmc-104.6、 電壓互感器的配置和選擇一.參數(shù)選擇1.技術(shù)條件(1)正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次負荷，準確度等級，機械負荷(2)承受過電壓能力絕緣水平，泄露比距。二.環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風速，相對濕度，海拔高度，地震烈度。三.型式選擇1.620kv配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當需要零序電壓是，一般采用三相五住電壓互感器。2.35110kv配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。110kv側(cè)pt的選擇電力工程電氣設(shè)計手冊248頁，35-110kv配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電式互感器，接在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器，當線路上裝有載波通訊，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合。統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。35kv及以上的戶外裝置，電壓互感器都是單相的出線側(cè)pt是當首端有電源時，為監(jiān)視線路有無電壓進行同期和設(shè)置重合閘。型號額定電壓（v