發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計資料

1、才滲氏瀆專Qingiiai mationafittes University發(fā)電廠電氣設(shè)備課程設(shè)計500kV變電站電氣部分學(xué)院:交通學(xué)院專業(yè):能源與動力工程班 級 ：學(xué)號姓名指導(dǎo)老師:馬萬偉日期:2015 年 12 月課程設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計的內(nèi)容本課程設(shè)計是發(fā)電廠電氣設(shè)備課程后的一門設(shè)計性實踐課程。其目的是使學(xué)生掌握火力發(fā)電廠及變電站電氣一次部分設(shè)計的基本方法；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力。具體內(nèi)容如下：1. 對發(fā)電廠及變電站在系統(tǒng)中的地位和作用及所供用戶的分析；2. 選擇發(fā)電廠及變電站主變壓器的臺數(shù)、容量、型式；3. 分析確定各電壓側(cè)主接線形式及采用

2、配電裝置型式；4. 分析確定廠（站）用電接線形式；5. 進(jìn)行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計算；6. 選擇變壓器高、中、低壓側(cè)的斷路器、隔離開關(guān)；7. 選擇10kV硬母線；8. 選擇配電裝置型式及設(shè)計；9. 用AutoCAD繪制發(fā)電廠及變電站電氣主接線圖。二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)1、 根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，擬在某地區(qū)新建一座裝機(jī)容量為200MW的凝汽式 火力發(fā)電廠，發(fā)電廠安裝2臺100MW機(jī)組，發(fā)電機(jī)端電壓為10.5kV。電廠建成 后以10kV電壓供給本地區(qū)負(fù)荷,其中有鋼廠、毛紡廠等，最大負(fù)荷為 68MVV最 小負(fù)荷為34M0最大負(fù)荷利用小時數(shù)為4200小時，全部用電纜供電，每回負(fù)荷 不等，

3、但平均在4MW左右，送電距離為36km并以35kV電壓供給附近的水泥 廠用電，其最大負(fù)荷為 58MW，最小負(fù)荷為 32MV，最大負(fù)荷利用小時數(shù)為 4500 小時。負(fù)荷中I類負(fù)荷比例為30% II類負(fù)荷為40% III類負(fù)荷為30%2、計劃安裝兩臺100MW勺汽輪發(fā)電機(jī)組，功率因數(shù)為0.85，廠用電率為6%機(jī) 組年利用小時Tmax=5800小時。3、按負(fù)荷供電可靠性要求及線路傳輸能力已確定各級電壓出線列于下表：10kV35kV名稱回路數(shù)名稱回路數(shù)鋼廠4水泥廠2毛紡廠2市區(qū)4預(yù)留2預(yù)留2合計12合計44、廠址條件：周圍地勢平坦5、氣象條件：絕對最高溫度為35C ;最高月平均溫度為 25C ;年平均

4、溫度為12.7 C ;風(fēng)向以西北風(fēng)為主.&以100MVA為基準(zhǔn)值，母線上阻抗為1.95，Q=165kXs，未知系數(shù)0.8-1.2. 三相短路電流=4.5kA，短路電壓=6KV Sj=100MV.A,Uj=10.5kv.三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作1、設(shè)計說明書、計算書一份;2、主接線圖一張；四、課程設(shè)計進(jìn)程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止時間1發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計南校實驗樓12.212短路電流計算南校實驗樓12.223主要電氣設(shè)備選擇南校實驗樓12.224配電裝置規(guī)劃及設(shè)計南校實驗樓12.235撰寫課程設(shè)計說明書并繪圖南校實驗樓12.246設(shè)計成果南校實驗樓12.25五、應(yīng)收集的資料及主要

5、參考文獻(xiàn)1、姚春球.發(fā)電廠電氣部分中國電力出版社3、郭琳主編.發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計.中國電力出版社.刖 言1.1. 變壓器的設(shè)計2.1.1主變壓器的選擇 2.1.2所用變壓器的選擇3所用變壓器的選擇41.2.2 所用變壓器低壓側(cè)接線 52. 電氣主接線的設(shè)計5.2.1電氣主接線的設(shè)計要求 .5.2.2電氣主接線方案的確定.5.2.2.1 10KV 側(cè)2種接線方案的比較 52.2.2 10KV 側(cè)電氣主接線的選擇 62.2.3 35KV側(cè)3種接線方案的比較72.2.4 35KV 側(cè)電氣主接線的選擇 82.3 500kV側(cè)電氣主接線的選擇92.3.1 500kV側(cè)3種接線方案的比較92.3.2

6、500kV 側(cè)電氣主接線的選擇 1 03. 短路電流計算113.1短路電流計算的目的 113.2短路電流計算的一般規(guī)定113.3短路電流計算條件113.4短路電流計算方法與步驟 123.4.1 方法12短路電流計算的步驟 123.5短路電流的計算124. 電氣設(shè)備選擇 144.1電氣設(shè)備選擇的原則 144.2電氣設(shè)備選擇的一般要求 1.54.3電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 1.54.4主要電氣設(shè)備的選擇 164.4.1 500kV 側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇164.4.2 10KV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇184.4.3 35kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇195電氣主接線圖（附錄圖紙）22總結(jié)23參考文獻(xiàn)

7、：24電力工業(yè)是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國家建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重 要的位置，是時間國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。 電能是一種無形的、不能大量儲存的 二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保 持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求就必須加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，而變電站建設(shè)就 是電網(wǎng)建設(shè)中的重要一環(huán)。在變電站的設(shè)計中，既要求所變電能能很好地服務(wù) 于工業(yè)生產(chǎn)，又要切實保證工廠生產(chǎn)和生活的用電的需要， 并做好節(jié)能工作，就 達(dá)到以下基本要求：安全 在變電過程中，不發(fā)生人身事故和設(shè)備事故?？煽?所變電能應(yīng)滿足電能用戶對用電的可靠性的要求。優(yōu)質(zhì) 所變電能應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要

8、求。經(jīng)濟(jì) 變電站的投資要少，輸送費用要低，并盡可能地節(jié)約電能、減少有色 金屬的消耗量和盡可能地節(jié)約用地面積。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(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計算， 確定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。同時進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接 線方式，再進(jìn)行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)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(fù)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(hù)的

9、選擇與整定（6）防雷與接 地保護(hù)等內(nèi)容。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。1. 變壓器的設(shè)計1.1主變壓器的選擇(1) 主變壓器臺數(shù)的選擇根據(jù)資料分析以及線路來看，為保障I、 U類負(fù)荷的需要，以及擴(kuò)建的可能 性，至少需要安裝兩臺主變壓器以保證供電的可靠性， 以便當(dāng)其中一臺安裝主編 電器故障或檢修時，另一臺能繼續(xù)供電約為 1.2倍最大負(fù)荷的容量。(2) 主變壓器的容量選擇最小負(fù)荷：ZPm =66MW最大負(fù)荷：于m "26MW用電負(fù)荷的總

10、視在功率為ZSm=Sm 二匸Pm/cos =126/0.85 =148.24MW主變壓器的總?cè)萘繎?yīng)滿足： 2 100MVA = 200MVASn _kSm/S=0.9 148.24/0.95 R40MVA(k為同視率，根據(jù)資料取0.9，線損5%滿載運行且留裕10%后的容量：S=Sn/2 (110%) =63.64MVA變電所有兩臺主變壓器，考慮到任意一臺主變壓器停運或檢修時，另一臺都要滿足容量：Sn _140 70% = 98 MVA所以選每臺主變壓器容量：Sn =98MVA為了滿足系統(tǒng)要求，以及通過查表，確定每臺主變壓器的裝機(jī)容量為：100MVA 總裝機(jī)容量為：考慮周圍環(huán)境溫度的影響： 補(bǔ)=

11、(，max =min )/2 =(25 12.7)=18.85 CK.J -(25 -12.7)/100 1 =1.123根據(jù) sn _0.6k2Sm/K廠0.6 0.9 148.24/1.123 = 71.28MVA即 Sn -100MVA 71.28MVA 滿足要求。(3) 主變壓器形式的選擇相數(shù)的選擇：電力系統(tǒng)中大多數(shù)為三相變壓器，三相變壓器較之于同容量的單相變壓器 組，其金屬材料少2025%運行電能損耗少1215%并且占地面積少，因此考 慮優(yōu)先采用。本變電所在地勢平坦處，不受運輸條件限制，所以采用三相變壓器。繞組的確定：自耦變壓器一般用在220kV以上的變電所中，所以這里選擇自耦變壓器

12、繞組接線方式的選擇：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓的連接方式相位一致，否則不能進(jìn)行并聯(lián)運行。我國110kV及以上變壓器繞組都選用 Y連接，35KV及以下電壓繞組 都選擇連接方式，所以該變電所的兩臺主變壓器，高壓側(cè)（500kV）采用丫連接，低壓側(cè)（10kV）采用連接方式。根據(jù)500kV變電所設(shè)計指導(dǎo)，以上選擇符合系統(tǒng)對變電所的技術(shù)要求， 兩臺 相同的變壓器同時投入時，可選型號為： ODFPS2-250000/500勺主變壓器，技術(shù) 參數(shù)如下：表1主變壓器的技術(shù)參數(shù)型號高壓低壓空載電流空載損耗負(fù)荷電流阻抗電壓連接阻別ODFPS2-250000/500550/733514438.2YNaod11

13、1.2所用變壓器的選擇所用變壓器的選擇根據(jù)500kV及以上變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，在有兩臺及以上主變壓器的變 電所中，宜裝設(shè)兩臺容量相同可互為備用的所用變壓器，分別接到母線的不同分段上。變電所的所用負(fù)荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電所的主要負(fù)荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處 理設(shè)備、檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。這些負(fù)荷容量都不太大，因 此變電所的所用電壓只需0.4kV 級，采用動力與照明混合供電方式。380V所 用電母線可采用低壓斷路器（即自動空氣開關(guān)）或閘刀進(jìn)行分段，并以低壓成套 配電裝置供電。本變電所所用容量為100kVA選用兩臺型號為

14、S9-100/10的三相油浸自冷 式銅線變壓器，接入低壓側(cè)，互為暗備用。參數(shù)如下表：表2站用電變壓器參數(shù)表產(chǎn)品額定容 量(kVA)高壓側(cè)低壓側(cè)接線組短路損短路電空載損空載電型號(kV)(kV)方式耗(W)壓(%)耗(W)流(%)S9-100/10100100.4Y,y n0150042901.61.2.2 所用變壓器低壓側(cè)接線所用電系統(tǒng)采用380/220V中性點直接接地的三相四線制，動力與照明合用 一個電源，所用變壓器低壓側(cè)接線采用單母線分段接線方式，平時分裂運行， 以限制故障范圍，提高供電可靠性。380V所用電母線可采用低壓斷路器(即自 動空氣開關(guān))或閘刀進(jìn)行分段。2. 電氣主接線的設(shè)計2.

15、1電氣主接線的設(shè)計要求變電所主接線須滿足以下基本要求：（1）運行可靠性斷路器檢修時是否影響供電，設(shè)備和線路故障檢修時，需要停電的用戶數(shù) 目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（2）具有靈活性主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達(dá)到調(diào)度的 目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快的退出設(shè)備，切出故障、停電時間 最短，影響范圍最小，并且在檢修時可以保證檢修人員的安全。（3）操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰，操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌 握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的失誤而造成事故。但接線方式過于簡單，可能會不滿足運行

16、方式的需求，而且也會給運行造成不便或 造成不必要的停電。（4）經(jīng)濟(jì)上合理主接線在保證安全可靠，操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該使投資和年運行 費用減少，占地面積最小，使其盡可能發(fā)揮最好的經(jīng)濟(jì)效益。（5）應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快，因此在選擇主接線時還 需要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。變電所電氣主接線的選擇，主要決定于變電所在電力系統(tǒng)中的地位、 環(huán)境、 負(fù)荷的性質(zhì)，出線數(shù)目的多少，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。2.2電氣主接線方案的確定由于I類、U類負(fù)荷居多（將近 60%,為了安全可靠起見，保留3種方案。2.2.1 10kV 側(cè)2種接線方案的比較表3接線方案0補(bǔ)-可靠性但高 ，算 高不

17、 線性 母定 單穩(wěn) 粹體 純整 比是和肪線 舉性/tw 堀處WKW T,且W 咖在時圮 的路所 邈o 殲卸要電 卿地活 在占靈居靈活性擴(kuò) 于 易 方曲建經(jīng)濟(jì)性兒大 增增 資應(yīng) 投相 多積 增面 備地 設(shè)占單占小 有特 具的irQSaiiWBapQFa丄寸 *1"7LWB丄M"段 QFd-I電源I電源H單母線分段接線 圖5-4單母線分段帶旁路母線接線2.2.2 10kV側(cè)電氣主接線的選擇由上表可以得到10kV側(cè)接線方式選擇，我們要選擇占地和資金少的線路， 但是必須在保障安全，靈活的前提下，資金和占地相差不是多，而安全性和靈 活性提高很多?？梢?，變電所在10kV側(cè)為居民供電系統(tǒng)

18、中，應(yīng)該選擇單母線分 段接線。經(jīng)比較10k V側(cè)選擇單母分段接線。如下圖所示10kV側(cè)電氣主接線圖223 35kV側(cè)3種接線方案的比較單母分段單母分段帶旁路雙母線接線比較結(jié)果可靠性比純粹單母線 高，但是整體穩(wěn) 定性不算高比不帶旁路穩(wěn)定可靠可靠性較咼綜上比較，在35kV時選用可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的雙母線接線。靈活性簡單、方便、易于擴(kuò)建倒閘操作簡單運行靈活度咼、經(jīng)濟(jì)性具有單母線接線經(jīng)濟(jì)的特點設(shè)備增多，投資 增大，占地面積也相應(yīng)增大設(shè)備投資小表4接線方案L1 L2L3 L4圖5-2單母線分段接線11rQSaWBa-TLQSaL1L2'J QFa 丄丄 工了 -11段 WB” n段QFd

19、電源I電源n圖5-4單母線分段帶旁路母線接線1 1 1 11 11 1、雙母線接線224 35kV側(cè)電氣主接線的選擇由上表可以得到在35k V側(cè)接線方式的選擇上，在可靠性與靈活性差不多的 情況下我們要優(yōu)先選擇占地面積少設(shè)備投資小的方案，所以我們確定選取雙母 線接線方案。經(jīng)比較35kV側(cè)選擇雙母線 接線。如下圖所示35kV側(cè)電氣主接線圖2.3 500kV側(cè)電氣主接線的選擇2.3.1 500kV 側(cè)3種接線方案的比較L1L2rnI段I段1 -亍1i1一QFjl電源I圖5-9雙母線分段接線L3L4WB電源I電源口電源uQFj2i段i段jttl rL ni.jLWBa.丄rJ小QFaJT"1

20、_L L(a)圖5-10雙母線帶旁路接線(a)標(biāo)準(zhǔn)接線表5接線方案雙母分段雙母帶旁母接線一臺半斷路器接線比較結(jié)果可靠性具有較咼的供電可靠性比雙母分段高具有咼度的供電可靠性綜合比較500kV選用一臺半斷路器接線方式輸出。靈活性較靈活、有倒閘操作倒閘操作復(fù)雜運行調(diào)度靈活、操作檢修方便經(jīng)濟(jì)性增加了母聯(lián)和斷 路器，增加了投資 和占地面積設(shè)備增多，投資增 大，占地面積也相 應(yīng)增大設(shè)備減少，投資降低，經(jīng)濟(jì)性好r一臺半斷路器接線2.3.2 500kV側(cè)電氣主接線的選擇由上表可以得到在500k V側(cè)接線方式的選擇上，一臺半斷路器接線方式具 有更高的供電可靠性且無倒閘操作并考慮經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良的情況下我們要優(yōu)先選擇

21、一臺半斷路器接線方案。經(jīng)比較高壓側(cè)選擇一臺半斷路器接線。如下圖所示500kV電氣主接線圖3短路電流計算3.1短路電流計算的目的（1）在設(shè)計電氣主接線時，為了比較各種方案，確定某種接線方式是否有必要 才去限制斷流的措施等，需要進(jìn)行短路電流計算。（2）在進(jìn)行電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇時，為了保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在進(jìn) 行正常運行時和故障情況下度能安全、可靠地工作，同時又要力求節(jié)約、減少投 資，需要根據(jù)短路電流對電氣設(shè)備進(jìn)行動、熱穩(wěn)定的校驗。（3）在選擇繼電器保護(hù)裝置及進(jìn)行整定計算時，必須一各種不同類型短路時的 短路電流作為依據(jù)。（4）設(shè)計屋外高壓配電裝置時，要按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相同、相對地安全

22、距離等。（5）設(shè)計接地裝置。（6）電力系統(tǒng)運行及故障分析等。選擇電氣設(shè)備時，只需近似地計算出通過所選設(shè)備可能出現(xiàn)的最大三相短路電 流值。設(shè)計繼電器保護(hù)和系統(tǒng)故障分析時， 要對各種短路情況下各支路的短路電 流和各母線殘余電壓進(jìn)行計算。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況下，要進(jìn)行絲毫不差 的短路計算是相當(dāng)困難的，甚至是不可能的。同時，對大部分工程實際問題，也 并不要求有絲毫不差的計算結(jié)果。 因此，為了簡化和便于計算，工程實際中多采 用近似計算。3.2短路電流計算的一般規(guī)定（1）驗算導(dǎo)體和電器的動、熱穩(wěn)定及電器開關(guān)電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計手冊規(guī)劃的容量計算，并考慮電力系統(tǒng) 5 10年的發(fā)展。（2）接

23、線方式應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流和正常接線方式，而不能按切換中可 能出現(xiàn)的運行方式。（3）選擇導(dǎo)體和電器中的短路電流時，在電氣連接的電網(wǎng)中應(yīng)考慮電容補(bǔ)償裝 置的充放電電流影響。（4）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點應(yīng)選擇， 在正常接線方 式時有最大短路電流的短路點；對帶電抗器的610kV出線應(yīng)計算兩點，即電抗 器前和電抗器后的短路電流。 短路時，導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗 算，若有更嚴(yán)重的情況按更嚴(yán)重的條件計算。3.3短路電流計算條件（1）因為系統(tǒng)電壓等級較高，輸電導(dǎo)線的截面積較大，電阻較小，電抗較大， 因此在短路電流的計算過程中忽略 R及X。（2）計算

24、短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接 線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（3）計算容量按無窮大系統(tǒng)容量進(jìn)行計算。（4）短路種類一般按三相短路進(jìn)行計算。（5）短路計算點如下：a. d-1-500kV母線短路時短路計算點b. d-2-兩臺主變電器并列運行時35kV母線短路時計算點c. d-3-10kV母線短路時的計算點3.4短路電流計算方法與步驟方法在工程設(shè)計中，短路電流的計算通常采用實用運算曲線法。短路電流計算的步驟選擇計算短路點；畫出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖a. 首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)用 次暫態(tài)電

25、抗X ；b. 選取基準(zhǔn)容量S和基準(zhǔn)電壓U （kV）（一般取各級的平均電壓），計算基 準(zhǔn)電流 Ij= Sj/ V 3U （kA）;c. 計算各元件換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)么電抗；d. 繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各兀件統(tǒng)一編號，分子標(biāo)各兀件編號，分母標(biāo)各 元件電抗標(biāo)么值；化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖a. 為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為 中心的輻射形的等值網(wǎng)絡(luò)；b. 求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗Xnd； 求計算電抗Xs，即將各轉(zhuǎn)移電抗換算為各電源容量（等值發(fā)電機(jī)容量）為基準(zhǔn)的計算電抗Xjsl，Xjs2；由Xjsl，Xs2值從適當(dāng)?shù)倪\算曲線中查出各電源供給的短路電流周期分量 標(biāo)么值

26、（運算曲線只作到Xjs =3）； 計算無限大容量（Xs > 3）的電源供給的短路電流周期分量；計算短路電流周期分量有名值和短路容量； 計算短路電流沖擊值； 繪制短路電流計算結(jié)果表。3.5短路電流的計算根據(jù)本變電所與電力系統(tǒng)的連接情況，將計算短路點確定為500kV母線、35kV母線、10kV母線。選取基準(zhǔn)容量 Sb=100MVA500kV級基準(zhǔn)電壓 Vb=525kV基準(zhǔn)電流 Ib= 100/ 3 525 =0.11kA10KV級基準(zhǔn)電壓 Vb=10.5kV,基準(zhǔn)電流 lb=10°/ 3 10.5=1.14kA35KV級基準(zhǔn)電壓Vb=37.5kV,基準(zhǔn)電流 Ib= 100/ ,3

27、37.5 =1.54kA各回路最大持續(xù)工作電流根據(jù)公式 s= V3 U Imaxe g max式中Smax所統(tǒng)計各電壓側(cè)負(fù)荷容量Ue各電壓等級額定電壓| g max最大持續(xù)工作電流Smax=3U e | g max則：10kV| g maxSmax/ （ 3 U e）|gmax=80MVA（ 3 X 100）kV=0.4619kA35kV |gmax=68.24MVA/(3 000) kV =0.394kA短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴(yán)重的故障。 短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和 回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定 性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個

28、電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中， 都必須對短路電流進(jìn)行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進(jìn)行有關(guān)的校驗。按三相短路進(jìn)行短路電流計算?？赡馨l(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有 3個，即500kV 母線短路，10kV母線短路,35kV母線短路。4.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：按正常工作狀態(tài)選擇； 按短路狀態(tài)校驗。4.1電氣設(shè)備選擇的原則按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器1.額定電壓和最高工作電壓選用的電器和電纜允許最高工作電壓Uwm

29、ax不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓Usmax，即W max_Us max般電纜和電器允許的最高工作電壓:額定電壓在 220kV及以下時為1.15 Uns ;額定電壓為300 500kV時為1.1 Uns。而實際電網(wǎng)運行的電壓一般不超過1.1 Uns。因此在選擇設(shè)備時，一般可按照電器和電纜的額定電壓等于或 大于裝設(shè)點電網(wǎng)的額定電壓Uns的條件選擇，即U N - U Ns2. 額定電流所選電氣設(shè)備的額定電流In或載流導(dǎo)體的長期允許電流Ial不得小于其裝設(shè) 回路的最大持續(xù)工作電流Iwmax，即I N - I W max由于設(shè)備的額定電流In，指在額定周圍環(huán)境溫度 f下，導(dǎo)體和電器的長期 允許電流。而

30、環(huán)境溫度對電氣設(shè)備的長期允許電流影響很大，當(dāng)設(shè)備使用的環(huán)境溫度二不等于額定環(huán)境溫度N時，其額定電流應(yīng)按下式修正I'N “n Uai=/W1=N 二 KInK = Uai=/W=式中 I N溫度修正后的額定電流；K 溫度修正系數(shù)； 日l電氣設(shè)備的長期允許發(fā)熱溫度；S 額定環(huán)境溫度，對裸導(dǎo)體為25C，對斷路器、隔離開關(guān)、電抗器 等電氣設(shè)備為40 C；二所選電氣設(shè)備使用的環(huán)境溫度。4.2電氣設(shè)備選擇的一般要求(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(yuǎn)景發(fā)展。(2) 應(yīng)滿足安裝地點和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件(如海拔、氣溫等)校核。(3) 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。(4) 同類設(shè)備應(yīng)盡

31、量減少品種。(5) 與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)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。在特殊情 況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。4.3電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件高壓電器，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U® (2)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。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(jìn)行動熱穩(wěn)定校驗，校驗的 短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。用熔斷器保護(hù)的電器可不

32、校驗熱穩(wěn)定。短路的熱穩(wěn)定條件-Qdt d r " 222Qd =Q |10 | td /2| tdQdt在計算時間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)(KA2S It t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+tkdtd繼電保護(hù)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(jī)械效應(yīng)的能力， 稱動穩(wěn)定。滿足動 穩(wěn)定的條件是： 蘭i ch i dw| ch 二 | dw上式中 Gich短路沖擊電流幅值及其有效值idw Idw允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和

33、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(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。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。4.4主要電氣設(shè)備的選擇441 500kV 側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇（1）500kV側(cè)斷路器的選擇參數(shù)選擇按正常工作條件中額定電壓，額定電流，開斷電流進(jìn)行選擇。額定電壓Ugmax =550kV,故 Umax -550kVUnw =500kV ,故Un _

34、500kV額定電流主變壓器500kV側(cè)最大持續(xù)工作電流為：lgmax=1.05Sn/1.73Un = 1.05 980000（1.73 500） = 1189.6A因此，500kV側(cè)斷路器額定電流In - 1189.6A開斷電流Ikd公式 Ikd 一 IdId為短路電流周期分量，由于本變電所三相短路電流由無限大電源提供。因此，Id就是等于Id就是等于Id1 ''Ikd =1.98/0.75 A7.65kA因此，500kV斷路器額定開斷電流Ikd - 7.65kA。型式選擇選用戶外型LW13-500的斷路器。表6斷路器LW13-500參數(shù)表斷路器型號額定電壓（kV）額定電流（A）

35、額定開斷電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）（ 3S）LW13-50050025005012550動穩(wěn)定校驗因 Sd=181.18MVA,lch=5.049kA故 Skd>Sd,ldw>lch滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗去后備保護(hù)動作時間tb=4S,LW13-500斷路器全開斷時間tkd=0.06S，因此得計算時間 tjs=tb+tkd=4.06S因tjs>1S，故不計非周期分量影響，=T'/r =1查閱短路電流周期分量發(fā)熱等值時間曲線，得：tz=3.4S.等值時間tdz =tz 0.05 '-" =3.4 0.05 1 = 3.45S短路

36、電流熱效應(yīng) Qd =l：tdz =1.982 3.45 = 13.52（KA2S）設(shè)備允許熱效應(yīng) Qr -It2t -502 4 =10000（KA2S）因此，Qd>Qr滿足熱穩(wěn)定要求。（2）500kV隔離開關(guān)的選擇參數(shù)選擇額定電壓 Ug max = 1.15 500 二 525kV ,故 U max 一 525kVUnw = 500kV ,故 Un = 500kV額定電流 lg max =1189.6A因此，500kV隔離開關(guān)的額定電流In -1189.6A型式選擇選用戶外型 GW12-500表7隔離開關(guān)GW11-500參數(shù)表隔離開關(guān)型號額定電壓（kV）額定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA

37、）（4S）額定短路電流峰值（kA）GW12-5005002500501253秒熱穩(wěn)定電流50kA帶有接地刀閘。動穩(wěn)定校驗因lch=12.95kV,故Idw Ich滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗隔離開關(guān)與斷路器的工作條件相同，即tdz = 3.45秒。短路電流熱效應(yīng)Qd =1：2tdz =13.922 3.45 = 688.5KA2S設(shè)備允許的熱效應(yīng) Qr=lt2t=502 3 =7500KA2S因此Qd :：: Qr滿足熱穩(wěn)定要求。4.4.2 10KV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇(1) 10k V低壓側(cè)斷路器的選擇進(jìn)線斷路器的等級比主變高壓側(cè)大一級，而母線分段斷路器和進(jìn)線斷路器的 額定值相差不大，粗略

38、計算，進(jìn)線只取進(jìn)線斷路器。假設(shè)兩臺主變同時并聯(lián)投入運行時，10kV母線上發(fā)生短路，短路電流有名值Id/' = 8.470( kA)短路沖擊電流有名值 i sh=2.55 X Id/' =2.55 X 8.47 0=21.599(kA)最大負(fù)荷電流 Imax=1.05 X 25000/ (3 X 10.5) =1445 (A)額定電壓 UNS=10kV 高工作電壓 Ualm>Usm=500X 1.05=52.5(kV)斷路器額定電壓UN>Uns斷路器額定電流Ie >Imax按斷開電流選擇INbr>Id1''按短路電流計算i Nba>i

39、 sh根據(jù)資料，可以知道內(nèi)高壓真空斷路器 ZN12-10滿足要求，具體參數(shù)如下：表8 ZN12-10真空斷路器其主要參數(shù)電壓等級型號額定電壓額定電流Ir (kA)額定關(guān)合 電流(kA)2Ir t動穩(wěn)定電 流10kVZN12-1012kV2000A50140140kA(1)校驗熱穩(wěn)定Qd =| t2t =502 4 = 10000 (kA".S)2 2Qk =1 Pt2 切=16.5 16.5 4 =1089(kA.S)即Qd>Qk滿足要求；(2)校驗動穩(wěn)定11140>- ish2 2.55 17.2 =21.9322即滿足要求；(3) 10KV高壓隔離開關(guān)的選擇短路電流有

40、名值Id/' = 8.4704 (kA)短路沖擊電流有名值 ish=2.55 X Id/' =2.55 X 8.4704=21.5992(kA) 最大負(fù)荷電流Imax=1445(A)額定電壓 LNs=10KV 高工作電壓 Ualm>Usm=1X 1.15=11.5(kV)隔離開關(guān)額定電壓UN> Us隔離開關(guān)額定電流Ie > Imax根據(jù)資料，可以知道GN6-10T/1000滿足要求，具體參數(shù)如下：表9 隔離開關(guān) GN6-10T/1000參數(shù)表額定電壓(kV)額定電流(kA)動穩(wěn)定電流(kA)熱穩(wěn)定電流(kA)隔離開關(guān)型號(10S)GN6-10T/1000101

41、0005220熱穩(wěn)定校驗：It 2*t=20 2 X 10=4000 (KA2S)QK= IX t=8.4704 2X 10=717.476(KA2S)因為It 2*t > QK所以滿足熱穩(wěn)定要求動穩(wěn)定校驗：因為 ies=52 kA > ish=21.5992kA通過校驗，所選隔離開關(guān)滿足設(shè)計要求。4.4.3 35kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇(1) 35側(cè)斷路器的選擇參數(shù)選擇額定電壓 Ugmax =1.15 35 =40.25kV ,故Ug max 一 40.25kVUnw=35kV,G 故 Un 一 35kV額定電流變壓器35kV側(cè)出口處最大工作電流: lgmax=1.05Sn/

42、1.73Un =1.05 980000-：-（1.73 35）=16994.2A因此35kV側(cè)斷路器的額定電流In _16994.2A開斷電流Ikd由于主變10kV出口處串聯(lián)兩臺電抗器后，短路電流周期分量被限制到Id30.337kA，按技術(shù)規(guī)范：Ikd - Id30.337kA關(guān)合電流Igh短路電流沖擊值lch=0.3346kA 按技術(shù)規(guī)范 Igh - Ich - 0.3346 kA型式選擇35kV斷路器主要用于開合武功補(bǔ)償電力電容器，而電容性電弧的特點要求一種 滅弧能力強(qiáng)，開合迅速的斷路器，真空斷路器在開合電容性電流方面具有滅弧能 力強(qiáng)，重燃概率小的優(yōu)點。選用戶內(nèi)式3API-FG-72.5型

43、真空斷路器，其技術(shù)參數(shù)如下：表10斷路器3API-FG參數(shù)表電壓等級型號額定電壓額定電流Ir（kA）額定關(guān)合電流（kA）動穩(wěn)定電 流35kV3API-FG72.5kV3150A50140140kA動穩(wěn)定校驗：因Ich =3346kA,故Idw Ich滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗：取后備保護(hù)時間tb=1S, tkd=0.06S得：計算時間tjs=tb+tkd=1.06S因tjs>1S,故不計非周期分量影響，："=1"/1： = 1。查閱短路電流周期分量發(fā)熱等 值時間曲線，得：tdz=0.85S.短路電流熱效應(yīng) Qd =l：2tdz =8.72 0.85 =64.3KA2S設(shè)備允許熱效應(yīng) Qr =lt2t=162 4 =1024 KA2S因此，Qd :：: Qr滿足熱穩(wěn)定效應(yīng)。（2）35kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇參數(shù)選擇額定電壓 Un =Unw =35kVU max =Ug max =35kV額定電流Ig max =272.6A因此，35kV側(cè)隔離開關(guān)額定電流In 272.6A型式選擇選用戶內(nèi)GW4-35D型隔離開關(guān)，其技術(shù)參數(shù)如下：表11