躍進(jìn)5KV變電所的設(shè)計(jì)

1、太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)(論文)題目：躍進(jìn)35KV變電所的設(shè)計(jì)學(xué) 生： 孟 剛專 業(yè)： 自動(dòng)化班 級： 04-1班指導(dǎo)教師： 石棟華設(shè)計(jì)日期：2008年6月1日太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：第1頁畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：第2頁學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：第3頁主要參考文獻(xiàn)（資料）：專業(yè)班級自動(dòng)化2004級04-1班學(xué)生孟剛要求設(shè)計(jì)(論文)工作起止日期2008年2月9日2008年6月18日指導(dǎo)教師簽字日期教研室主任審查簽字日期系主任批準(zhǔn)簽字日期第4頁太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要隨著工業(yè)時(shí)代的不斷發(fā)展，人

2、們對電力供應(yīng)的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設(shè)計(jì)和配置。一個(gè)典型的變電站要求變電設(shè)備運(yùn)行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴(kuò)建方便。出于這幾方面的考慮，本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)降壓變電站,此變電站有三個(gè)電壓等級：高壓側(cè)電壓為35kV,有二回線路；中壓側(cè)電壓為6kV,有五回出線；其中有四回出線是雙回路供電，一回出線是單回路供電。低壓側(cè)電壓為0.38/0.22kV。同時(shí)對于變電站內(nèi)的主設(shè)備進(jìn)行合理的選型。本設(shè)計(jì)選擇選擇兩臺(tái)主變壓器，其他設(shè)備如站用變，斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，高壓熔斷器，電壓互感器，無功補(bǔ)償裝置和繼電保護(hù)裝置等等也按照具

3、體要求進(jìn)行選型、設(shè)計(jì)和配置，力求做到運(yùn)行可靠，操作簡單、方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可能性和改變運(yùn)行方式時(shí)的靈活性。使其更加貼合實(shí)際，更具現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：35kV 變電站 設(shè)計(jì)AbstractKey words: - II -目 錄摘 要I前 言1第一章 地面變電站接線方式的確定21.1 變電所常用主接線21.1.1 線路一變壓器組接線21.1.2 單母線分段接線：31.1.3 橋式接線41.2 供電系統(tǒng)6第二章 補(bǔ)償電容及主變壓器的選擇計(jì)算72.1 補(bǔ)償電容的計(jì)算72.1.1 補(bǔ)償前的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：72.1.2 確定補(bǔ)償容量82.1.3 補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：92.2 主變壓器的

4、選擇：10第三章 變電站進(jìn)出線的選擇113.1 按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面：113.2 按時(shí)長允許電流校驗(yàn):123.3 按允許電壓損失校驗(yàn):123.4 按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn):13第四章 短路電流的計(jì)算134.1 最大運(yùn)行方式下的短路電流144.2 最小運(yùn)行方式下的短路電流16第五章 變電所高壓設(shè)備的選擇與計(jì)算205.1 概述205.2 35KV高壓設(shè)備的選擇計(jì)算215.2.1 各柜選擇及其校驗(yàn)225.2.2電流互感器LCZ-35的校驗(yàn)245.3 6KV高壓設(shè)備的選擇計(jì)算30第六章 繼電保護(hù)設(shè)置366.1 繼電保護(hù)的任務(wù)366.2 繼電保護(hù)的基本工作原理376.3 電力變壓器保護(hù)386.3.1 瓦

5、斯保護(hù)386.3.2 過電流保護(hù)386.3.3 電流速斷保護(hù)396.3.4 過負(fù)荷保護(hù)416.3.5 變壓器的差動(dòng)保護(hù)416.4 6kV出線保護(hù)476.4.1 線路保護(hù)裝置的配置要求476.4.2 過電流保護(hù)476.4.3 單相接地保護(hù)496.5 電容器柜的過電壓和過電流保護(hù)506.5.1 并聯(lián)電容器保護(hù)裝置的配置要求506.5.2 電容器組過電流保護(hù)的整定計(jì)算506.5.3 電容器保護(hù)用熔斷器的熔體電流選擇51第七章 變電所的防雷和接地517.1 防雷措施517.2 接地52結(jié) 論54參考文獻(xiàn)55設(shè)計(jì)總結(jié)56致 謝57附錄1：主要英文參考資料及譯文58- ii -前 言第一章 地面變電站接線

6、方式的確定為了保證對一二級負(fù)荷進(jìn)行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用兩回電源線路受電和裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的橋式主接線。橋式接線分為內(nèi)橋,外橋和全橋三種.變電所主接線的要求：變電所的主接線是實(shí)現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線，在變電所主接線圖中將導(dǎo)線或電纜、電力變壓器、母線、各種開關(guān)、避雷器、電容器等電氣設(shè)備有序地連接起來，只表示相對電氣連接關(guān)系而不表示實(shí)際位置。通常以單線來表示三相系統(tǒng)。對變電所主接線主要有以下幾個(gè)基本要求：（1） 安全 主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全；（2） 可靠 應(yīng)滿足用電單位對供電可靠性的要求；（3） 靈活 能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，操作

7、檢修方便；（4） 經(jīng)濟(jì) 在滿足以上要求的前提下，主接線設(shè)計(jì)應(yīng)簡單，投資少，運(yùn)行管理費(fèi)用低，一般情況下，應(yīng)考慮節(jié)約電能和有色金屬消耗量。單母線分段式接線適應(yīng)性強(qiáng)，對線路、變壓器的操作均方便，運(yùn)行靈活,所以本所采用單母線分段式結(jié)構(gòu).1.1 變電所常用主接線供配電系統(tǒng)變電所常用的主接線基本形式有線路一變壓器組接線、單母線接線和橋式接線3種類型。1.1.1 線路一變壓器組接線當(dāng)只有一路電源供電線路和一臺(tái)變壓器時(shí)，可采用線路一變壓器組接線，如圖1-1所示。根據(jù)變壓器高壓側(cè)情況的不同，可以選擇如圖1-1所示4種開關(guān)電器。當(dāng)電源側(cè)繼電保護(hù)裝置能保護(hù)變壓器且靈敏度滿足要求時(shí)，變壓器高壓側(cè)可只裝設(shè)隔離開關(guān)；當(dāng)變

8、壓器高壓側(cè)短路容量不超過高壓熔斷器斷流容量，而又允許采用高壓熔斷器保護(hù)變壓器時(shí)，變壓器高壓側(cè)可裝設(shè)跌落式熔斷器或負(fù)荷開關(guān)-熔斷器；一般情況下，在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)和斷路器。當(dāng)高壓側(cè)裝斷路開關(guān)時(shí)，變壓器容量不大與1250KVA；高壓側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)或跌落式熔斷器時(shí)，變壓器容量一般不大于630KVA。優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，所用電器設(shè)備少，配電裝置簡單，節(jié)約投資。 缺點(diǎn)：該單元中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時(shí)，變電所全部停電，可靠性不高。適用范圍：適用于小容量三級負(fù)荷、小型企業(yè)或非生產(chǎn)性用戶。1.1.2 單母線分段接線：當(dāng)有雙電源供電時(shí)，常采用單母線分段接線，可采用隔離開關(guān)或斷路器分段，隔離開關(guān)分?jǐn)嘁虿僮鞑?/p>

9、便，目前已不采用。單母線分段接線可以分段單獨(dú)運(yùn)行，也可以并列同時(shí)運(yùn)行。采用分段單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，各段相當(dāng)于單母線不分段接線的運(yùn)行狀態(tài)，各段母線的電氣系統(tǒng)互相影響。當(dāng)任一段母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，僅停止對該母線所帶負(fù)荷的供電。當(dāng)任一電源線路故障或檢修時(shí)，如另一電源能負(fù)擔(dān)全部引出線的負(fù)荷時(shí)，則可經(jīng)倒閘操作恢復(fù)該段母線所帶負(fù)荷的供電，否則由該電源所帶的負(fù)荷仍應(yīng)停止運(yùn)行或部分停止運(yùn)行。倒閘操作的原則：接通電路時(shí)先閉合隔離開關(guān)，后閉合斷路器；切斷電路時(shí)先斷開斷路器，后斷開隔離開關(guān)。這是因?yàn)閹ж?fù)荷操作過程中要產(chǎn)生電弧，而隔離開關(guān)沒有滅弧功能，所以隔離開關(guān)不能帶負(fù)荷操作。采用并列運(yùn)行時(shí)，若遇電源檢修，無需母線停電，

10、只需斷開電源的斷路器及其隔離開關(guān)，調(diào)整另外電源的負(fù)荷就行。但是當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，就會(huì)引起正常母線的短時(shí)停電。隔離開關(guān)分段因倒閘操作不便，現(xiàn)已不再采用，通常采用斷路器分段的單母線接線。當(dāng)某段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器與電源進(jìn)線斷路器將同時(shí)切斷故障，非故障部分繼續(xù)供電。當(dāng)對某段母線檢修時(shí)，操作分段斷路器和相應(yīng)的電源進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)，而不影響另段母線的正常運(yùn)行。圖1-2 單母線接線圖優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性較高，操作靈活，除母線故障或檢修外，可對用戶連續(xù)供電。缺點(diǎn)：母線故障或檢修時(shí)，仍有50%左右的用戶停電。適用范圍：在具有兩路電源進(jìn)線時(shí)，采用單母線分段接線，可對一、二級負(fù)荷供電，特別是裝設(shè)了備用電源

11、自動(dòng)投入裝置后，更加提高了用斷路器分段單母線接線的供電可靠性。1.1.3 橋式接線所謂橋式接線是指在兩路電源進(jìn)線之間跨接一個(gè)斷路器，猶如一座橋。斷路器跨在進(jìn)線斷路器的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，稱為內(nèi)橋式接線，如圖1-3（a）所示。若斷路器跨在進(jìn)線斷路器的外側(cè)，靠近電源側(cè)，稱為外橋式接線，如圖1-3（b）所示。 橋式接線的特點(diǎn)是：1、接線簡單 高壓側(cè)無母線，沒有多余設(shè)備；2、經(jīng)濟(jì) 由于不需設(shè)母線，4個(gè)回路只用了3只斷路器，省去了1-2臺(tái)斷路器，節(jié)約了投資。3、可靠性高 無論哪條回路故障或檢修，均可通過倒閘操作迅速切除該回路，不至使二次側(cè)母線長時(shí)間停電；4、安全 每臺(tái)斷路器兩側(cè)均裝有隔離開關(guān)，可形成明顯的

12、斷開點(diǎn)，以保證設(shè)備安全檢修。5、靈活 操作靈活，能適應(yīng)多種運(yùn)行方式。 適用范圍：對35KV及以上總降壓變電所，有兩路電源供電及兩臺(tái)變壓器時(shí)，一般采用橋式接線。1.2 供電系統(tǒng)變電所受電于兩回35kv架空線路,35kv側(cè)為具有兩位主變壓器的單母線分段式結(jié)構(gòu),所內(nèi)35kv母線由斷路器分段,電源進(jìn)線處設(shè)置有兩臺(tái)35/0.4kv小容量所用變壓器,供變電所直流操作電源等用. 為了防止雷電入侵波的危害和提供測量信號,在兩段35kv母線上分別設(shè)置有避雷器和電壓互感器,并在各35kv斷路器上設(shè)置有帶接地刀閘的隔離開關(guān),以滿足停電檢修的安全作業(yè)的要求. 主變壓器二次側(cè)6kv采用單母線分段,當(dāng)某回路受電線路或變壓

13、器因故障及檢修停止運(yùn)行時(shí),可通過母線分段斷路器的聯(lián)絡(luò),保證繼續(xù)對兩段母線上的重要負(fù)荷供電. 大型企業(yè)的35kv總降壓變電所無功補(bǔ)償常采用高壓集中補(bǔ)償方式,以提高企業(yè)電力負(fù)荷的功率因數(shù).我國3-10kv電網(wǎng),一般采用中性點(diǎn)不接地方式,因?yàn)樵谶@類電網(wǎng)中,單相接地故障占的比例很大,采用中性點(diǎn)不接地方式可以減少單相接地電流,從而減輕其危害.(2) 確定供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式 35KV側(cè)電源進(jìn)線受用雙回路架空線從而保障可靠，根據(jù)供電部門所簽定的供電協(xié)議，35KV側(cè)進(jìn)線不同時(shí)運(yùn)行，正常情況下，一趟運(yùn)行，一趟備用；變壓器的正常運(yùn)行方式是兩臺(tái)都運(yùn)行，6KV分段短路器閉合。本所為正常運(yùn)行時(shí)，是供電系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式

14、。本所一臺(tái)變壓器工作或6KV分段短路器斷開時(shí)，是供電系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式。變電所主接線圖如下： 變電所主接線圖第二章 補(bǔ)償電容及主變壓器的選擇計(jì)算功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響：所有具有電感特性的用電設(shè)備都需要從供配電系統(tǒng)中吸收無功功率，從而減低功率因素。功率因素太低將會(huì)給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加、電壓損失增大和供電設(shè)備利用率降低等不良影響。正是由于功率因數(shù)在供配電中影響很大，所以要求電力用戶功率因數(shù)達(dá)到一定的值，低于某一定值時(shí)就必須進(jìn)行補(bǔ)償。為了方便管理,本所采用6KV側(cè)集中補(bǔ)償, 35kV側(cè)功率因數(shù)提高到0.95計(jì)算。2.1 補(bǔ)償電容的計(jì)算2.1.1 補(bǔ)償前的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：6kV側(cè)的有功

15、計(jì)算負(fù)荷為 =3243.46kV側(cè)的無功計(jì)算負(fù)荷為 =2439.76kV側(cè)的計(jì)算視在功率為=4058.66kV側(cè)的功率因數(shù)為 =3243.4/4058.6=0.8變壓器的功率損耗為由于變壓器上未選出，所以變壓器損耗按如下方法估算： = =35kV側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為 =+=3304.28 =+=2439.7+243.5=2683.2 =4256.535kV側(cè)的功率因數(shù)為 =3304.28/4256.5=0.782.1.2 確定補(bǔ)償容量現(xiàn)要求在35kV側(cè)不低于0.95，而補(bǔ)償在6kV側(cè)進(jìn)行，所以我們考慮變壓器損耗，可設(shè)6kV側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.97來計(jì)算需補(bǔ)償?shù)娜萘俊?（）=3243.4

16、5;=1621.7選擇GR-1-01高壓電力電容器柜,容量為450KVAR,內(nèi)裝BWF10.5-30-1W電力電容器15臺(tái)。需要的柜數(shù)： n=3，取4個(gè)，實(shí)際補(bǔ)償容量為 = 4×450=1800所選電容器柜及配套互感器柜一次方案和電氣設(shè)備見表21:表21 項(xiàng)目額定電壓(KV)方案編號一次線路方案主要設(shè)備柜數(shù)電容器柜6.30.1BWF10.5-30-1W15RN1-6/5互感器柜6.30.3JSJB-612.1.3 補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：6kV側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為 = = =3305.9此時(shí)變壓器的功率損耗為 =0.015=0.015×3305.9=49.6 =0.06=0

17、.06×3305.9=198.4 35kV側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為 =+=3243.4+49.6=3293 =+=（2439.7-1800）+198.4=838.1 =3398 =4256.5-3398=858.5 35kV側(cè)的功率因數(shù)為 =0.969 符合要求。無功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷 表22項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷/6側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.83243.42439.74058.66側(cè)無功補(bǔ)償容量18006側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.973243.4639.73305.9主變壓器功率損耗49.6198.435側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.9693293838.133982.2 主變壓器的選擇：（1） 總變壓器臺(tái)數(shù)的確定：1. 應(yīng)滿足用電負(fù)荷

18、對可靠性的要求.在有一、二級負(fù)荷的變電所中,選擇兩臺(tái)主變壓器,當(dāng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí),主變壓器選擇也可多于兩臺(tái)；2. 對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大的宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的邊點(diǎn)所，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)可選擇兩臺(tái)主變壓器；3. 三級負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器，負(fù)荷較大時(shí)，也可選擇兩臺(tái)主變壓器。（2） 變壓器容量的確定： 裝單臺(tái)變壓器時(shí)，其額定容量Sn應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Sc,考慮負(fù)荷發(fā)展應(yīng)留有一定的容量裕度，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即Sn（1.151.4）Sc 裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，其中任意一臺(tái)主變壓器容量Sn應(yīng)同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件：1、 任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的60%70

19、%的要求，即 Sn=（0.60.7）Sc2、 任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷Sc( )的需要，即 SnSc（ ）一般來講，變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定是與邊電所主接線方案一起確定的，在設(shè)計(jì)主接線方案時(shí)，也要靠到用電單位對變壓器臺(tái)數(shù)和容量的要求。本設(shè)計(jì)采用裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。為保證對一、二級負(fù)荷安全可靠供電，采用兩臺(tái)主變壓器，一臺(tái)供電，一臺(tái)備用。裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，其中任意一臺(tái)主變壓器容量（0.70.8）×5544.2=（3880.944435.36）選S9-5000/35型變壓器兩臺(tái)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：表23型號額定容量(kVA)額定電壓(kV)損耗(kW)阻抗電壓(%

20、)空載電流(%)聯(lián)結(jié)號高低空載負(fù)載S9-5000/355000356.35.4933.07.00.6Yd11第三章 變電站進(jìn)出線的選擇本變電所的電源是從兩處變電站由35KV雙回路架空線引人的，其中一個(gè)作為工作電源，另一個(gè)作為備用電源，兩回線不并聯(lián)運(yùn)行，兩回電源一回引自距本變電站西北6.8km處秀水變電站35kV,另一回引自距本變電站北5.1km處溫池變電站35kV。導(dǎo)線和電纜的選擇是供配電設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。導(dǎo)線和電纜是分配電能的主要器件，選擇的合理與否，直接影響到有色金屬的消耗量與線路投資，以及電力網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。選擇導(dǎo)線和電纜以前應(yīng)貫徹以鋁代銅的技術(shù)政策，盡量采用鋁心導(dǎo)線，目前提倡采用

21、銅線，以減少損耗，節(jié)約電能，而在易爆炸、腐蝕嚴(yán)重的場所，以及用與移動(dòng)設(shè)備、檢測儀表、配電盤的二次接線等，必須采用銅線。導(dǎo)線和電纜的選擇，必須滿足用電設(shè)備對供電安全可靠和電能質(zhì)量的要求，盡量節(jié)省投資，降低年運(yùn)行費(fèi)，布局合理，維修方便。導(dǎo)線和電纜的選擇包括兩方面內(nèi)容：1、型號選擇；2、截面選擇。3.1 按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面：本變電站供電，最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)大于5000小時(shí)，查電力工程設(shè)計(jì)手冊可知架空線鋼芯鋁線的經(jīng)濟(jì)密度為0.9A/ 。補(bǔ)償后35KV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為:=3293 =838.1 =3398 =858.5 35kV側(cè)的功率因數(shù)為 =0.969由負(fù)荷統(tǒng)計(jì)求線路正常運(yùn)行時(shí)的最大工作

22、電流為: =56.05A架空線經(jīng)濟(jì)截面為: =62.28 初選標(biāo)準(zhǔn)截面為70，型號為的鋼心鋁絞線。3.2 按時(shí)長允許電流校驗(yàn):查高壓電器設(shè)備手冊可知, 架空線在室外溫度為25時(shí)的允許載流量為=275A，其正常最高允許溫度為70考慮溫度修正系數(shù)有:=0.9導(dǎo)線的實(shí)際允許載流量為 =0.9×275=247.5A滿足,所以滿足條件。式中: -環(huán)境溫度為時(shí)的長時(shí)允許電流 -環(huán)境溫度為時(shí)的長時(shí)允許電流-實(shí)際環(huán)境溫度 -標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度-導(dǎo)線最高允許溫度3.3 按允許電壓損失校驗(yàn):由于線路有阻抗，所以在負(fù)荷電流通過線路時(shí)有一定的電壓損失。電壓損失愈大，則用電設(shè)備段子上的電壓偏移就愈大，當(dāng)電壓偏移超過

23、允許值時(shí)將嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。所以按規(guī)范要求，線路的電壓損失不宜超過規(guī)定值。高壓配電線路的電壓損失，一般不超過線路額定電壓的5%。如果線路電壓損失超過了允許值，應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)線截面，使之小于允許電壓損失。查高壓電器設(shè)備手冊可知, 架空線的單位阻抗為=0.48，=0.41 (線間幾何均距為3000)=(+)= ×(3293×0.48+838.1×0.41)=373.86 V=1.075故所選導(dǎo)線滿足允許電壓損失的要求。3.4 按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn):查表可知，高壓架空裸鋁絞線的最小允許截面為35，所以，所選的鋼心鋁絞線滿足要求。綜上可知，35kV架空線選擇6.8k

24、m、5.1km各一段的鋼心鋁絞線即可滿足系統(tǒng)要求。第四章 短路電流的計(jì)算短路的原因：短路發(fā)生的主要原因是電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣損壞。造成絕緣損壞的原因主要有設(shè)備長期運(yùn)行，絕緣自然老化，操作過電壓，雷電過電壓，絕緣受到機(jī)械損傷等。運(yùn)行人員不遵守操作規(guī)程發(fā)生的誤操作，如帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆除地線合閘等，或者鳥獸跨越在裸露導(dǎo)體上也是引起短路的原因。短路的危害：發(fā)生短路時(shí)，由于短路回路的阻抗很小，產(chǎn)生的短路電流較正常電流大數(shù)十倍，有時(shí)可能高達(dá)數(shù)萬甚至數(shù)十萬安培。同時(shí)，系統(tǒng)電壓降低，離短路點(diǎn)越近，電壓降低越大；三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的電壓可能降到零。因此，短路將造成嚴(yán)重危害。（1） 短

25、路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將絕緣損壞。（2） 短路產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械損壞。（3） 短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低，電氣設(shè)備正常工作受到破壞。例如，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與外施壓力的平方成正比，當(dāng)電壓降低時(shí)，其轉(zhuǎn)矩降低使轉(zhuǎn)速減慢，造成電動(dòng)機(jī)過熱而燒壞。（4） 短路造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便。（5） 嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步，嚴(yán)重的可能造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰。（6） 單相短路產(chǎn)生的不平衡磁場，對附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響其正常工作。 由上可見，短路產(chǎn)生的后果極為嚴(yán)重，在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)采取有

26、效措施，設(shè)法消除可能引起短路的一切因素，使系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。同時(shí)，為了減輕短路的嚴(yán)重后果和防止故障擴(kuò)大，需要計(jì)算短路電流，以便正確地選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備、計(jì)算和整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置及選擇限制短路電流的電氣設(shè)備（如電抗器）等。 4.1 最大運(yùn)行方式下的短路電流1.繪制計(jì)算電路圖（圖41）圖412.確定基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量=100，基準(zhǔn)電壓=，電壓等級的基準(zhǔn)電壓分別為=37，=6.3，相應(yīng)的基準(zhǔn)電流分別為、=1.56=9.163.計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值（1）電力系統(tǒng)S=0.1（2）線路1WL 的=0.41，而線路長5.1，故=·=0.41×5.1×=0

27、.153（3）電力變壓器1T和2T%=7.0，=5000，故=·=1.4因此繪等效電路，如圖42所示。圖424. 點(diǎn)短路電流和容量的計(jì)算（1）計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值=+=0.1+0.153=0.253（2）計(jì)算點(diǎn)短路電流各值=3.953=1.56×3.953=6.167=2.55=2.55×6.167=15.726=1.52=1.52×6.167=9.374=0.866=0.866×6.167=5.341=0.866=0.866×15.726=13.619=0.866=0.866×9.374=8.118（3）三相短路容量計(jì)

28、算=100×3.953=395.35. 點(diǎn)短路電流和容量的計(jì)算（1）計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值=+/=0.1+0.153+0.7=0.953（2）計(jì)算點(diǎn)短路電流各值=1.049=9.16×1.049=9.609=2.55=2.55×9.609=24.503=1.52=1.52×9.609=14.606=0.866=0.866×9.609=8.321=0.866=0.866×24.503=21.220=0.866=0.866×14.606=12.649（3）三相短路容量計(jì)算=100×1.049=104.94.2 最小運(yùn)

29、行方式下的短路電流1.繪制計(jì)算電路圖（圖43）圖432.確定基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量=100，基準(zhǔn)電壓=，電壓等級的基準(zhǔn)電壓分別為=37，=6.3，相應(yīng)的基準(zhǔn)電流分別為、=1.56=9.163.計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值（1）電力系統(tǒng)S=0.1（2）線路1WL 的=0.41，而線路長6.8，故=·=0.41×6.8×=0.204（3）電力變壓器1T%=7.0，=5000，故=·=1.4因此繪等效電路，如圖44所示。圖444. 點(diǎn)短路電流和容量的計(jì)算（1）計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值=+=0.1+0.204=0.304（2）計(jì)算點(diǎn)短路電流各值=3.289=1.5

30、6×3.289=5.131=2.55=2.55×5.131=13.084=1.52=1.52×5.131=7.799=0.866=0.866×5.131=4.443=0.866=0.866×13.084=11.331=0.866=0.866×7.799=6.754（3）三相短路容量計(jì)算=100×3.289=328.95. 點(diǎn)短路電流和容量的計(jì)算（1）計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值=+=0.1+0.204+1.4=1.704（2）計(jì)算點(diǎn)短路電流各值=0.587=9.16×0.587=5.377=2.55=2.55×

31、;5.377=13.711=1.52=1.52×5.377=8.173=0.866=0.866×5.377=4.656=0.866=0.866×13.711=11.874=0.866=0.866×8.173=7.078（3）三相短路容量計(jì)算=100×0.587=58.7結(jié)果如表4-1表4-1 短路電流計(jì)算短路類型短路點(diǎn)運(yùn)行方式短路電流周期分量有效值（）沖擊短路電流（）三相短路容量（）三相35母線大6.16715.726395.3小5.13113.084328.96母線大9.60924.503104.9小5.37713.71158.7兩相35母線

32、大5.34113.619小4.44311.3316母線大8.32121.220小4.65611.874第五章 變電所高壓設(shè)備的選擇與計(jì)算電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其選擇的恰當(dāng)與否將影響整個(gè)系統(tǒng)能否安全可靠的運(yùn)行。5.1 概述供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工作的，電氣設(shè)備的選擇，除了應(yīng)滿足在正常工作時(shí)能安全可靠運(yùn)行之外，還應(yīng)滿足在短路故障時(shí)不致?lián)p壞的條件，開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力，并適應(yīng)所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔高度，以及防塵、防火、防腐、防暴等環(huán)境條件。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下3個(gè)原則:（1）按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電

33、氣設(shè)備根據(jù)電氣裝置所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設(shè)備型號。按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于其所在線路的額定電壓，即按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定或 （2）按短路條件檢驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定為了保證電氣設(shè)備在短路故障時(shí)不致?lián)p壞，就必須按最大可能的短路電流校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定是指電氣設(shè)備在沖擊短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力作用下，電器設(shè)備不致?lián)p壞。熱穩(wěn)定是指電氣設(shè)備載流導(dǎo)體在最大穩(wěn)態(tài)短路電流作用下，其發(fā)熱溫度不超過載流導(dǎo)體短路時(shí)的允許發(fā)熱溫度。（3）開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)斷路器和熔斷器等電氣設(shè)備擔(dān)負(fù)著切斷短路電流的任務(wù)，通過最

34、大短路電流時(shí)必須可靠的切斷，因此，開關(guān)電器還必須校驗(yàn)其斷流能力。對具有斷流能力的高壓開關(guān)設(shè)備需校驗(yàn)其斷流能力，開關(guān)設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)最大三相短路電流。 表5-1 高壓電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目電氣設(shè)備名稱額定電壓（）額定電流（）短路電流校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷流能力（）高壓斷路器高壓隔離開關(guān)高壓負(fù)荷開關(guān)高壓熔斷器電流互感器電壓互感器支柱絕緣子套管絕緣子母線（硬）電纜注：表示“”表示必須校驗(yàn)，“”表示不要校驗(yàn)5.2 35KV高壓設(shè)備的選擇計(jì)算設(shè)計(jì)的變電所主要為一、二級負(fù)荷供電，選擇-35（F）型移開式高壓開關(guān)柜。高壓柜所裝配的一次元件包括少油段路器或真空斷路器、操作機(jī)構(gòu)、電流互感器、電壓互感器、

35、熔斷器、避雷器、電力變壓器等。-35（F）交流金屬封閉型移開式開關(guān)柜系三相交流50戶內(nèi)裝置的金屬封閉式開關(guān)設(shè)備，是用于發(fā)電廠、變電站中系統(tǒng)額定電壓為35，額定最大電流為1000，最高電壓不超過40.5的單母線或單母線分段的成套配電裝置。本型開關(guān)柜具有防止誤操作斷路器、防止帶負(fù)荷推拉手車、防止帶電掛接地線、防止帶接地線送電和防止誤入帶電間隙。高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)如表5-2表5-2序號項(xiàng) 目單 位參數(shù)1額定電壓352最高工作電壓40.53最大額定電流10004額定開斷電流165額定關(guān)合電流（峰值）406極限通斷電流（峰值）4074s熱穩(wěn)定電流168外形尺寸（寬×深×高）18

36、18×2400×29259重量（油斷路器柜）1800（其中有油路器手車重620）10動(dòng)荷重向上約500向下約50011防護(hù)等級IP2X5.2.1 各柜選擇及其校驗(yàn)（1）進(jìn)線柜選-35-26其內(nèi)部線路及一次線路方案如下：型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-35-26真空斷路器ZN23-35C1操動(dòng)機(jī)構(gòu)CD-101電流互感器LCZ-3531）真空斷路器ZN23-35C的校驗(yàn)ZN23-35C戶內(nèi)高壓真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù)如下：序號項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1額定電壓352最高工作電壓40.53額定絕緣水平一分鐘工頻95；雷電沖擊（峰值）1854額定電流16005額定短路開斷電流25/31.56額定開

37、斷電流開斷次數(shù)次207額定短路關(guān)合電流（峰值）63/808額定短路持續(xù)時(shí)間s49額定操作順序分-0.3s-合分-180s-合分10合閘時(shí)間s0.2額定電壓校驗(yàn)設(shè)備的額定電壓=35，線路的額定電壓=35，即=，滿足條件。額定電流額定校驗(yàn)設(shè)備的額定電流=1600，長時(shí)允許電流=247.5，即，滿足條件。斷流能力校驗(yàn)額定開斷電流=25，短路電流有效值=6.167，即，滿足條件。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)設(shè)備的極限通過電流峰值=63，開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值=15.726，即，滿足條件。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)開關(guān)的熱穩(wěn)定性有效值=16，開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間t=4s，開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流=6.167，短路發(fā)熱假

38、想時(shí)間=2.5+0.25=2.75s，即=×4=1024=×2.75=104.6滿足條件。5.2.2電流互感器LCZ-35的校驗(yàn)電流互感器LCZ-35的主要技術(shù)參數(shù)如下：級次組合額定一次電流（A）額定二次電流（A）準(zhǔn)確級次額定二次負(fù)荷（VA）10%倍數(shù)不小于0.5/3 0.5/0.5 0.5/B 3/3B/B2010050.5503501020800B20271000B2035電流互感器LCZ-35的B級10%倍數(shù)曲線如下電流互感器變比的選擇(1.21.5)= (1.21.5)×56.05=67.2684.08A取=200A動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流=42.2=15.7

39、26，滿足條件。熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定電流=13，即=×1=169=×2.75=104.6滿足條件。（2）出線柜選-35-22-35-22的內(nèi)部線路及一次方案如下型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-35-22真空斷路器ZN23-35C1電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)CD-101電流互感器LCZ-356接地開關(guān)1柜內(nèi)設(shè)備中電流互感器選變比為3005、級次組合為0.5B、其他設(shè)備的校驗(yàn)同進(jìn)線柜，均符合要求。（3）電壓互感器及避雷器柜選-35-112-35-112的內(nèi)部線路及一次方案如下型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-35-112電壓互感器JDJ2-353熔斷器RN2-353避雷器FZ-3531）由于RN2-35型

40、熔斷器屬于電壓互感器專用保護(hù)，無需校驗(yàn)。2）JDJ2-35型電壓互感器主要參數(shù)如下：型號額定電壓KV試驗(yàn)電壓KV額定容量VA最大容量VAJDJ2-35一次線圈基本二次線圈扶助二次線圈一次對二次及地二次對地0.5級時(shí)1級時(shí)3級時(shí)350.19521502505001000FZ-35興避雷器的技術(shù)參數(shù)如下表：額定電壓（有效值）kV滅弧電壓（有效值）kV工頻放電電壓（有效值）kV沖擊放電電壓預(yù)放電時(shí)間1520（峰值）kV殘壓10/20（峰值）kV不小于不大于5kA10kA35418298不大于134不大于134不大于148（4）母線聯(lián)絡(luò)柜-35-95、-35-33主要設(shè)備及一次線路圖如下型號一次線路圖

41、主要設(shè)備數(shù)量-35-33真空斷路器ZN23-35C1電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)CD-101電流互感器LCZ-356型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-35-33電壓互感器JDJ2-353熔斷器RN2-353熔斷器-35的主要技術(shù)數(shù)據(jù)：額定電壓kV額定電流A斷流容量（三相）MVA最大切斷電流kA當(dāng)切斷極限短路電流時(shí)的極限電流（峰值）A熔絲電阻（）350.5100017700315（5）所用變壓器柜-35-101型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-35-101電流互感器LCZ-353限流熔斷器RW10-35/33熔斷器RN2-353變壓器SJ-50/0.4/0.231交流接觸器1空氣斷路器51) 限流熔斷器RW10-35/3的

42、校驗(yàn)：限流熔斷器RW10-35/3和變壓器SJ-50/0.4/0.23的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下產(chǎn)品型號額定電壓額定電流斷流容量（三相）最大切斷電流RW10-35/3353100016.5額定容量額定電壓額定電流損耗高壓低壓高壓低壓高壓低壓50350.40.82572.24901325阻抗電壓%空載電流%連接組重量總重油重6.59Y/Y0-12880340按斷流容量校驗(yàn)（K1點(diǎn)最大短路容量）S=1000=395.3 符合要求。額定電流校驗(yàn)考慮到變壓器的正常過負(fù)荷能力（20%左右）、變壓器低壓側(cè)尖峰電流及變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流，熔斷器熔體額定電流應(yīng)滿足（1.52.0）3（1.52.0）0.825=1

43、.73751.65 符合要求。2.35母線選擇及其校驗(yàn)（1）母線選擇1) 型號選擇母線的種類有矩形母線和管形母線，母線的材料有銅、鋁。目前變電所的母線除大電流采用銅母線以外，一般盡量采用鋁母線。本設(shè)計(jì)采用銅母線（TMY）。 2）母線截面選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面時(shí)，根據(jù)變壓器一次側(cè)的額定電流來選擇母線的規(guī)格，有= = =82.5 已知銅母線的經(jīng)濟(jì)電流密度為2.25，有= =36.7 初步選擇TMY-40×4矩形銅母線。 （2）硬母線校驗(yàn)1）母線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)JYN1-35（F）型高壓開關(guān)柜寬1.818m，母線中心距為0.3m,則母線跨距為1.818m.三相短路電動(dòng)力=×

44、=× =259.6N 彎曲力矩按大于2擋計(jì)算，即 =47.2 =1.066× 計(jì)算應(yīng)力為 =44.3 硬銅母線=14044.3 故母線滿足母線動(dòng)穩(wěn)定要求。2）母線熱穩(wěn)定校驗(yàn) =6.167×× =59.8母線實(shí)際截面為 =50×5=250（）=59.8故母線也滿足熱穩(wěn)定要求。5.3 6KV高壓設(shè)備的選擇計(jì)算6KV高壓開關(guān)柜可選用-10型金屬封閉移開式高壓開關(guān)柜，該柜用于三相交流工頻為50HZ,額定電壓為310單母線分段系統(tǒng)戶內(nèi)成套設(shè)備，作為接受和分配網(wǎng)絡(luò)電能之用。高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)序號項(xiàng) 目單 位參數(shù)1額定電壓62最高工作電壓6.93最大額

45、定電流8004額定開斷電流（有效值）205額定關(guān)合電流（峰值）506極限通斷電流（峰值）5074s熱穩(wěn)定電流（有效值）208外形尺寸（寬×深×高）840×1500×24009重量7501.各柜的選擇及其校驗(yàn)（1）出線柜選JYN2-10-02其一次線路及主要設(shè)備如下表型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-10-02真空斷路器ZN28101接地開關(guān)JN101電流互感器LZZQB6102操作機(jī)構(gòu)CD-1011）真空斷路器ZN2810的校驗(yàn)真空斷路器ZN2810的主要數(shù)據(jù)如下型號額定電壓KV最高工作電壓KV極限通過電流峰值KA額定電流A熱穩(wěn)定電流KA額定斷開電流KAZN2

46、810 6 6.9 50 63020(4s) 20 額定電壓校驗(yàn)設(shè)備的額定電壓=6，線路的額定電壓=6，即=，滿足條件。額定電流額定校驗(yàn)設(shè)備的額定電流=630，變壓器二次側(cè)電流= = =458，滿足條件。斷流能力校驗(yàn)額定開斷電流=20，短路電流有效值=9.609，即，滿足條件。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)設(shè)備的極限通過電流峰值=50，開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值=24.503，即，滿足條件。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)開關(guān)的熱穩(wěn)定性有效值=20，開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間t=4s，開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流=9.609，短路發(fā)熱假想時(shí)間=2.5+0.25=2.75s，即=×4=1600=×2.75=253

47、.9滿足條件。2）電流互感器LZZQB610的校驗(yàn)電流互感器LZZQB610的主要技術(shù)數(shù)據(jù)額定電壓KV額定電流A動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）1s熱穩(wěn)定電流（kA）101003007944動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流=79=15.726，滿足條件。熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定電流=44，即=×1=1936=×2.75=254滿足條件。（2）進(jìn)線柜選JYN2-10-03其一次線路及主要設(shè)備如下表型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-10-02真空斷路器ZN28101電流互感器LMJC-103操作機(jī)構(gòu)CD-101表中真空斷路器和電流互感器的校驗(yàn)與出線柜JYN2-10-02相同，經(jīng)校驗(yàn)均符合要求，再此不再一一校驗(yàn)。LMJ

48、C-10型電流互感器是用于測量，其額定電流變比為800/5，次級組合為0.5/C.（3）電壓互感器及避雷器柜JYN2-10-20電壓互感器柜一次線路圖及主要設(shè)備如下：型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-10-20電壓互感器JDZJ6-103熔斷器RN2-103避雷器FZ231)JDZJ6-10電壓互感器主要技術(shù)參數(shù)如下表：型號額定電壓V額定容量（=0.8）最大容量 VA 連接組JDZJ6-106000/ 0.5級1級3級4001/1=1250802002)FS-10興避雷器的技術(shù)參數(shù)如下：型號額定電壓kV滅弧電壓kV工頻放電電壓kV沖擊放電電壓峰值不小于kV10/20沖擊電流殘壓kV最大允許工作電壓kVFS-1067.6不大于不小于3027306.91619 3)RN2-10型熔斷器： RN2-10型熔斷器供交流電壓互感器保護(hù)用，當(dāng)短路電流達(dá)最大值之前熔斷器即可將電路切斷，其容斷電流為0.61.8A，一分鐘內(nèi)熔斷。 熔斷器主要技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓KV額定電流A最大斷開電流kA三項(xiàng)最大斷開容量MVA當(dāng)斷開極限短路電流時(shí)最大電流峰值kA過電壓倍數(shù)100.58510003002.5(4)母線聯(lián)絡(luò)柜-10-07、-10-12主要設(shè)備及一次線路圖如下型號一次線路圖主要設(shè)備數(shù)量-10-07真空斷路器ZN28-10C1電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)CD-101電流互感器LZZQB6102型號一次