110kV降壓變電站電氣一次部分設(shè)計講解(共40頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 xxxxxxxx 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 110kV降壓變電站電氣一次部分設(shè)計系 別 電 氣 工 程 系 專 業(yè) 電力系統(tǒng)自動化 班 級 電 力 姓 名 xx x x x xx 學(xué) 號 xxxxxxxxxxx 指導(dǎo)教師（職稱） xxxxxxx 日 期 20 年 月 日 專心-專注-專業(yè)摘 要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其作用在于變換電壓、匯集和分配電能。它是把一些設(shè)備組裝起來，用以切斷、接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點。它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。110kV降壓變電站一次部分設(shè)計是電力系統(tǒng)的

2、重要組成部分，本次設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）變電站電氣主接線設(shè)計，根據(jù)主接線的經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式，在技術(shù)方面和經(jīng)濟方面進(jìn)行比較，選取靈活的接線方式。（2）主變壓器和站用變壓器的選擇，主要確定主變壓器的臺數(shù)、型式及容量。（3）短路電流計算，首先是變壓器的參數(shù)計算及確定各短路點，然后進(jìn)行各短路點的短路計算。（4）電氣設(shè)備的選擇與校驗，這部分高壓電氣設(shè)備的選擇包括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器的選擇和要求，并對這些設(shè)備進(jìn)行校驗。（5）接地刀閘與避雷器的選擇。本次設(shè)計滿足了110kV降壓變電站電氣一次部分的設(shè)計要求，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)經(jīng)濟、可靠、安全的運行。

3、關(guān)鍵詞：電氣主接線；變電站；短路電流；電氣設(shè)備AbstractSubstation is an important part of power system, its role is to transform voltage, collection and distribution of electricity. It is to assemble some equipment to cut, connected, change or adjusting voltage, in the power system, transmission and distribution of power s

4、ubstation is rally point. It directly affects the whole power system safety and economical operation, are linked to power plants and users of the intermediate link.110 kV buck substation is a part design is an important part of power system, the design of the main content: (1) substation and auto-sw

5、itch design, according to the wiring the economical and reliable, flexible operation requirement and the choice of different voltage grade of the connection mode, in the technical and economic aspects compared, the selection of flexible connection mode. (2) the main transformer and standing with the

6、 choice, main transformer determine primary transformer sets, type and capacity. (3) short-circuit current calculation, first is transformer parameter calculation and confirm the short-circuit point, and then in various short-circuit point of short circuit calculation. (4) electrical equipment choic

7、e and calibration, this part of high voltage electrical equipment choice including generatrix, high voltage circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer choice and requirements, and these equipment check. (5) grounding breaker and lightning arrester choice.This design

8、satisfied 110 kV buck electrical transformer stations is a part of the design requirements, realized the power system is economy and reliability, safety of operation.Keywords: The main electrical wiring, Substation; Short-circuit current, Electrical equipment目 錄摘要 Abstract 第一章 緒論電力已成為人類歷史發(fā)展的重要動力資源，要

9、科學(xué)合理地駕馭電力，必須從電力工程的設(shè)計原則和方法上來理解和掌握其精髓，提高電力系統(tǒng)的安全，可靠和運行效率，從而達(dá)到較低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的目的。1.1 課題的技術(shù)背景變電站電氣部分設(shè)計涵蓋一次部分與二次部分，一次部分設(shè)計內(nèi)容有電氣主接線設(shè)計、電氣設(shè)備選擇、配電裝置設(shè)計等；二次部分包括控制、保護(hù)、測量、信號、自動裝置等的設(shè)計。一次部分就是一次主接線部分，主要設(shè)備就是斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、電壓互感器、電流互感器、避雷器、主變等等，主要作用就是輸變電，電壓等級較高，一般較多的有110kV，220kV等級的，設(shè)計上就是容量計算，選擇合適一次設(shè)備，以及設(shè)備的安裝等等。二次部分是對一次設(shè)

10、備的控制和保護(hù)，例如：二次設(shè)備電源的分配主要有環(huán)網(wǎng)和輻射兩種方式，電壓回路和電流回路的設(shè)計，各種控制回路、聯(lián)鎖回路和報警回路，以及二次設(shè)備的選擇，各種保護(hù)裝置，空開，電纜，繼電器等等。1.2 課程研究的目的和意義（1）鞏固和擴大所學(xué)的專業(yè)理論知識，并在畢業(yè)設(shè)計的實踐中得到靈活應(yīng)用；（2）學(xué)習(xí)和掌握發(fā)電廠、變電所電氣部分設(shè)計的基本方法；（3）學(xué)習(xí)查閱有關(guān)設(shè)計手冊、規(guī)范及其他參考資料的技能；（4）獲得搜集資料、計算比較、綜合分析、設(shè)計圖紙等方面的訓(xùn)練和基本技能；（5）培養(yǎng)獨立分析和解決問題的工作能力及解決實際工程設(shè)計的能力。1.3 變電站的發(fā)展?fàn)顩r變電站(Substation）是把一些設(shè)備組裝起來

11、，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點，變電站主要分為：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有開閉電路的開關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補償設(shè)備。 變電站的主要設(shè)備和連接方式，按其功能不同而有差異。變電站電氣主接線是指變電站的變壓器,輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接,從而完成輸配電任務(wù).變電站的

12、主接線是電力系統(tǒng)接線組成中一個重要組成部分。主接線的確定,對電力系統(tǒng)的安全,穩(wěn)定,靈活,經(jīng)濟運行及變電站電氣設(shè)備的選擇,配電裝置的布置,繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會產(chǎn)生直接的影響。變電站在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。近年來110kV變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展，科學(xué)的變電站設(shè)計方案能夠提升配電網(wǎng)的供電能力和適應(yīng)性，降低配電網(wǎng)損耗和供電成本，減少電力設(shè)施占地資源，體現(xiàn)“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術(shù)改造思路。同時可以增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積，使變電站的配置達(dá)到最佳，不斷提高經(jīng)濟效益和社會效益。1.4 設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計的題目是110kV降壓變電站電氣部分一次設(shè)計。根據(jù)設(shè)計的要求，在設(shè)計的過程中

13、，根據(jù)變電站的地理環(huán)境，容量和各回路數(shù)確定變電站電氣主接線和站用電接線并選擇各變壓器的型號、進(jìn)行參數(shù)計算、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖、并計算各電壓等級側(cè)的短路電流、列出短路電流結(jié)果表、計算回路持續(xù)工作電流、選擇各種高壓電氣設(shè)備、并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。第二章 變電站電氣主接線設(shè)計變電站電氣主接線是指變壓器，輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電站的主接線和電力系統(tǒng)接線組成中一個重要部分，主接線的確定，對電力系統(tǒng)安全，穩(wěn)定靈活，經(jīng)濟運行及變電站電氣設(shè)備的選擇，配電裝置，繼電保護(hù)和控制方法的擬定會產(chǎn)生直接影響。2.1 主接線的設(shè)計原則和要求2.1.1 主接線的設(shè)計原

14、則（1）考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電站是樞紐變電站,地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。 （2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模 變電站主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布,負(fù)荷增長速度及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式及站連接電源數(shù)和出線回數(shù)。 （3）考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響 對一、二級負(fù)荷，必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一、

15、二級負(fù)荷不間斷供電，三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。 （4）考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 變電站主變的容量和臺數(shù)，對變電站主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高。因此，其對主接線的可靠性，靈活性的要求也高，而容量小的變電站，其傳輸容量小，對主接線的可靠性，靈活性要求低。 （5）考慮備用量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電、適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求，電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如：當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運、當(dāng)線路故障時是否允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接

16、影響主接線的形式。2.1.2 主接線設(shè)計的基本要求 根據(jù)有關(guān)規(guī)定：變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)線路變壓器的連接，元件總數(shù)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性，運行靈活，操作檢修方便，投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求。 （1）可靠性 所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐。主接線的可靠性是由其組成元件(包括一次和二次設(shè)備)在運行中可靠性的綜合。因此，主接線的設(shè)計，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性并不是絕對的而是相對的，一種主接線對某些變電

17、站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。評價主接線可靠性的標(biāo)志如下： 斷路器檢修時是否影響供電： 線路，斷路器，母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；變電站全部停電的可能性。 （2）靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面的要求： 調(diào)度靈活,操作方便?？伸`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在正常，事故，檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 檢修安全。可方便的停運斷路器，母線及其繼電器保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不影響對用戶的供電。 擴建方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經(jīng)投運的變電站進(jìn)行擴建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴建的可能。所以,

18、在設(shè)計主接線時，應(yīng)留有余地，應(yīng)能容易地從初期過度到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設(shè)備改造量最小。 （3）經(jīng)濟性 可靠性和靈活性是主接線設(shè)計中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠，靈活，將可能導(dǎo)致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術(shù)要求前提下，做到經(jīng)濟合理。 投資省。主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器，隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資：要使控制，保護(hù)方式不過于復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資，要適當(dāng)限制短路電流，以便選擇價格合理的電器設(shè)備：在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式(110/610kV)變電站和以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓側(cè)斷路器。 年運行費小。年運

19、行費包括電能損耗費，折舊費以及大修費，日常小修維護(hù)費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。 占地面積小。電氣主接線設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。在可能的情況下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資，投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。2.2 主接線的設(shè)計2.2.1 設(shè)計步驟電氣主接線設(shè)計，一般分以下幾步：擬定可行的主接線方案：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，擬訂出若干可行方案，內(nèi)容包括主變壓器形式，臺數(shù)和容量，以及各級電壓配電裝置的接線方式等，

20、并依據(jù)對主接線的要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點，保留兩個技術(shù)上相當(dāng)?shù)妮^好方案； 對兩個技術(shù)上比較好的方案進(jìn)行經(jīng)濟計算； 對兩個方案進(jìn)行全面的技術(shù)，經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)的主接線方案； 繪制最優(yōu)方案電氣主接線圖。2.2.2 初步方案設(shè)計 根據(jù)原始資料，此變電站有三個電壓等級：110kV，故可初選三相三繞組變壓器，根據(jù)變電站與系統(tǒng)連接的系統(tǒng)圖知，變電站有兩條進(jìn)線，為保證供電可靠性，可裝設(shè)兩臺主變壓器。為保證設(shè)計出最優(yōu)的接線方案，初步設(shè)計以下兩種接線方案供最優(yōu)方案的選擇。 方案一：110kV側(cè)采用雙母線接線，35kV側(cè)采用單母分段接線，10kV側(cè)采用單母分段接線。 方案二：110kV側(cè)采用雙母帶旁路

21、接線，35kV側(cè)采用雙母帶旁路接線，10kV側(cè)采用單母分段。 兩種方案接線形式如下：圖1.1 方案一。圖1.2 方案二。圖1.1 方案一圖1.2 方案二2.2.3 最優(yōu)方案確定技術(shù)比較： 在初步設(shè)計的兩種方案中，方案一：110kV側(cè)采用雙母線接線；方案二：110kV側(cè)采用雙母線帶旁路接線。采用雙母線接線的優(yōu)點： 系統(tǒng)運行，供電可靠； 系統(tǒng)調(diào)度靈活； 系統(tǒng)擴建方便等。采用雙母線帶旁路接線的優(yōu)點：110kV及以上的高壓配電裝置中，因為電壓等級高，輸送功率較大，送電距離較遠(yuǎn)，停電影響較大，同時高壓QF每臺檢修通常都需57天的較長時間，因而不允許因檢修QF而長期停電。均需設(shè)置旁路母線，從而使檢修與它相

22、連的任意一回路的QF時，該回路便可以不停電，提高供電的可靠性。所以，110kV側(cè)采用雙母線帶旁路接線。在初步設(shè)計的兩種方案中，方案一：35kV側(cè)采用單母分段接線；方案二：35kV側(cè)采用雙線線帶旁路接線。由原材料可知，問題中未說明負(fù)荷的重要程度，為了安全可靠的供電，35kV側(cè)采用雙母帶旁路接線。在初步設(shè)計的兩種方案中，10kV側(cè)都采用單母線分段接法。單母線分段接法優(yōu)點：解法簡單；操作方便，設(shè)備少。缺點可靠性差；系統(tǒng)穩(wěn)定性差。所以10kV側(cè)采用單母線分段。經(jīng)濟比較：根據(jù)本變電所的需要，為了滿足電氣主接線的供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便，110kV、35kV采用雙母帶旁路連線，因為電壓等級高，輸送功率

23、較大，送電距離較遠(yuǎn)，停電影響較大，同時高壓QF每臺檢修通常都需57天的較長時間，因而不允許因檢修QF而長期停電。均需設(shè)置旁路母線，從而使檢修與它相連的任意一回路的QF時，該回路便可以不停電，提高供電的可靠性。10kV采用單母線分段 ，操作方便，設(shè)備少。故選擇方案二。具體主接線圖見附錄二。第三章 變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器。只供本廠（站）用電的變壓器，稱為廠（站）變壓器或成為自身變壓器。3.1 主變壓器的選擇3.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺主變，當(dāng)只有一

24、個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負(fù)荷供電時，可裝設(shè)一臺。本設(shè)計變電站由兩回電源進(jìn)線，且低壓側(cè)電源只能由這兩回進(jìn)線取得，故選擇兩臺主變壓器。3.1.2 主變壓器型式的選擇(1)相數(shù)的確定容量為300MW及以下機組單元連接的主變壓器和330kV以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資少、占地少、損耗少，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護(hù)較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可選用單相變壓器。(2)繞組數(shù)的確定在有三種電壓等級的變電站中，如果變壓器各側(cè)繞組的通過容量達(dá)到變壓器額定容量的

25、15%及以上，或低壓側(cè)雖然無負(fù)荷，但需要在該側(cè)撞無功功率補償時，宜采用三繞組變壓器。(3)繞組連接方式的確定變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，負(fù)責(zé)不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和三角形接法，高、中、低三測繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用星接，35kV也采用星接，其中性點通過消弧線圈接地。35kV及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。(4)結(jié)構(gòu)型式的選擇升壓型：鐵芯中壓繞組低壓繞組高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠(yuǎn)、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。 降壓型：鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠(yuǎn)、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大

26、。 應(yīng)根據(jù)功率傳輸方向來選擇結(jié)構(gòu)型式。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。(5)調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。無勵磁調(diào)壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變壓器分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá)30%，且分接頭可帶負(fù)荷調(diào)節(jié)，但有載調(diào)壓變壓器不能并聯(lián)運行，因為有在分接開關(guān)的切換不能保證同步工作。根據(jù)變電所變壓器配置，應(yīng)采用無載調(diào)壓變壓器。3.1.3 主變壓器容量選擇 變電站主變壓器容量一般按建站后510年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并

27、按其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電站最大負(fù)荷Smax 的50%70%（35110kV變電站為60%），或全部重要負(fù)荷（當(dāng)、類負(fù)荷超過上述比例時）選擇。SN=0.6(1+5%)8Smax/(N-1) MVA （3.1）式中： N為主變壓器臺數(shù)3.1.4 主變壓器型號的選擇由所給材料可知：10kV側(cè) Plmax=3.6MW 35kV側(cè) Plmax=10MW 高壓側(cè) Plmax=3.6+10=13.6MW變電所用電負(fù)荷Pz為：Pz=0.16MW所以變電所最大負(fù)荷Smax為：Smax=13.6+0.16=13.76MW則Sn=0.6(1+5%)8Smax/(N-1)=0.6×13.76&#

28、215;（2-1）=12.198MVA由以上計算，查發(fā)電廠電氣部分第481頁，選擇主變壓器型號如下：表3.1 主變壓器的型號及參數(shù)型號及容量（kVA）額定電壓（kV）連接組損耗（kV）阻抗電壓（%）空載電 流（%）高中低空載短路高中高低中低SFSL1-15000/110121±8×2.5%38.5±2×2.5%10.5YN,yn0,d1122.712010.51761.3其容量比為：15000/15000/150003.2 站用變壓器的選擇3.2.1 站用變壓器選擇的基本原則站用變壓器是本變電站提供動力的變壓器，它一般有兩個用途，一是供給變電站使用的低壓

29、交流電源，二是在10kV側(cè)形成人為的中性點，同消弧線圈相結(jié)合，用于10kV發(fā)生接地時補償接地電容電流，消除接地點電弧。它向本變電站區(qū)域的用電設(shè)備提供電力，其選擇應(yīng)當(dāng)滿足本變電站區(qū)域的用電量需求，還要考慮在滿足最基本供電質(zhì)量前提下，將短路電流水平降到最低，以降低初投資額度。阻抗電壓幾條亞形式的選擇，宜使在接點電壓及站用電負(fù)荷正常波動范圍內(nèi)，站用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的±0.5%。變壓器的額定容量必須保證用機械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。在此方案中站用變壓器選擇的型號為：SC1016010，站用電位：160kVA。所選型號變壓器可以滿足最基本供電質(zhì)量，并將短路電流水平降到最

30、低。3.2.2 站用變壓器型號的選擇站用變壓器：表3.2 站用變壓器的型號及參數(shù)型號額定容量額定電壓連接組損耗W阻抗電壓（%）空載電壓（%）SC10-160/1016010.5/0.4Y,yn0空載短路41.34801860第四章 短路電流計算本章講述短路計算的方法，包括等值網(wǎng)絡(luò)圖，變壓器參數(shù)計算，短路點的確定，短路電流計算，用于檢驗設(shè)備的動，熱穩(wěn)定。4.1 短路電流計算的目的、規(guī)定與步驟4.1.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面： 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

31、措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計算。 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，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定：計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相相對地的安全距離。4.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定（1）計算的基本情況電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)載下運行；所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置(包括強行勵磁)；短路發(fā)生在短路電流為最大值時的瞬間；

32、所有電源的電動勢相位角相等；應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件,但不考慮短路點的電弧、電阻對異步電動機的作用,僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。（2）接線方式計算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),不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。4.1.3 短路電流計算步驟（1）選擇計算短路點；（2）畫等值網(wǎng)絡(luò)圖；首先去掉系統(tǒng)中的所有分支，線路電容，各元件的電阻；選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓(一般取各級的平均電壓)；將各元件的電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值的標(biāo)幺電抗；繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號；（3）化簡等值網(wǎng)絡(luò)：為計算不同短

33、路點的短路值,需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗；（4）求計算電抗；由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值(運算曲線只作到)；計算無限大容量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。4.2 變壓器的參數(shù)計算及短路點的確定4.2.1 變壓器參數(shù)的計算基準(zhǔn)值得選取：SB=100MVA，UB取聯(lián)絡(luò)側(cè)平均額定電壓。(1)主變壓器參數(shù)計算由表1.1查明可知，U12%=10.5 U13%=17 U23%=6U1%=0.5(U12%+ U13%-U23%)=0.5(10.5+17-6)=6 U2%=0.5(U1

34、2%+ U23%-U13%)=0.5(10.5+6-17)=-0.25 U3%=0.5(U13%+ U23%-U12%)=0.5(17+6-10.5)=6.25電抗標(biāo)幺值： X1=(U1%÷100)×(SB÷SN)= (10.75÷100)×(100÷15)=0.72 X2=(U2%÷100)×(SB÷SN)= (-0.25÷100)×(100÷15)=-0.017 X3=(U3%÷100)×(SB÷SN)= (6.25÷100)

35、15;(100÷15)=0.42(2)站用變壓器參數(shù)計算：由表1.2查明， Ud%=4 X4=( Ud%÷100)×(SB÷SN)= (4÷100)×(100÷0.16)=25(3)系統(tǒng)等值電抗XS=r1l1(SB÷UB2)=65×0.4×(100÷1152)=0.1974.2.2 短路點的確定此變電站設(shè)計中，電壓等級有四個，在選擇的短路點中，其中110kV進(jìn)線處短路與變壓器高壓側(cè)短路，短路電流相同，所以在此電壓等級下只需選擇一個短路點：在另外三個電壓等級下，同理也只需各選一個短路點。

36、依據(jù)本變電站選定的主接線方式，設(shè)備參數(shù)和短路點選擇，網(wǎng)絡(luò)等值圖如下：圖4.0 網(wǎng)絡(luò)等值圖4.3 各短路點的短路計算4.3.1 短路點d-1的短路計算(110kV母線)網(wǎng)絡(luò)化簡如圖4.1所示： 圖4.1 d-1點的短路等值圖Xf1=Xs=0.197Xjs1=Xf1×(Sn÷Sb)=0.197×(1000÷100)=1.97因為Xjs1=3.453所以I*= I*=I0.2*=1/Xjs1=1/3.45=0.290Ib=Sb/ Ub=0.502KAIn=Ib×(Sn/Sb)=5.02KAI= I= I0.2 =I*In= I* In= I0.2*I

37、n =0.508×5.02=255KAich=2.55×I=2.55×2.55=6.50KAiah =1.52 I=1.52×2.55=3.876KAS=×I×Un =×255×110=485.826MVA4.3.2 短路點d-2的短路計算(35kV母線) 網(wǎng)絡(luò)化簡如圖4.2所示：圖4.2 d-2點的短路等值圖Xf2= Xs+(X1+X2)/( X2+X1)=0.197+(0.72-0.017)/(0.72-0.017)=0.18Xjs2= Xf2 ×Sn/Sb=0.18×1000/100=1.

38、8I*= I*=I0.2*=1/ Xjs2=1/1.8=0.56Ib= Sb/ Ub=100/ (×37)=1.56(KA) In= Ib×(Sn/Sb)=1.56×1000/100=15.69KA) I= I= I0.2 =I*In= I* In= I0.2*In=0.56×15.6=8.736(KA)ich=2.55×I=2.55×8.736=22.28(KA)ioh=1.52×I=1.52×8.736=13.29(KA)S= ×I×Un= ×8.736×35=529.5

39、8(MVA)4.3.3 短路點d-3的短路計算(10kV母線)網(wǎng)絡(luò)化簡如圖4.3所示：圖4.3 d-3點短路等值圖Xf3=Xs+(X1+X3)/(X1+X3)=0.197+(0.72+0.42)/(0.72+0.42)=0.462Xjs3=Xf3×Sn/Sb=0.462×(1000/100)=4.62I*= I*=I0.2*=1/4.62=0.216Ib= Sb/Ub=100/(×10.5)=5.5KA In= Ib×(Sn/Sb)=5.5×(1000/10)=55KAI= I= I0.2*In=0.216×55=11.904KAic

40、h=2.55×I=2.55×11.904=30.355KA iah =1.52 I=1.52×11.904=18.094KAS=×I×Un×11.904×10=206.177MVA4.3.4 短路點d-4的短路計算網(wǎng)絡(luò)化簡只需在圖4.3上加站用變壓器的電抗標(biāo)幺值即可，如下圖所示：圖4.4 d-4點短路等值圖Xf4=0.462+25=25.462Xs4=Xf4×(Sn/Sb)=254.62I*= I*=I0.2*=1/254.62=0.00393Ib= Sb/Ub=100/（×0.4）=144.34KA I

41、n= Ib×(Sn/Sb)=1443.4KAI= I= I0.2*In=0.00393×1443.4=5.669KAich=2.55×I=2.55×5.669=14.46KA iah =1.52 I=1.52×5.669=8617KAS=×I×Un=×5.669×0.38=3.731MVA4.4 繪制短路電流計算結(jié)果表總結(jié)以上各短路點短路計算，得如下短路電流結(jié)果表：表4.1 短路電流結(jié)果表短路點編號基準(zhǔn)電壓Ub（kV）基準(zhǔn)電流Ib（KA）支路名稱支路計算電抗Xjs0s短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)短路電流0.2S短

42、路電流短路電流沖擊值Ich（MA）全電流有效值Ioh（MA）短路容量S(MVA)標(biāo)幺值I*有名值I（KA）標(biāo)幺值I*有名值I(KA)標(biāo)幺值I0.2*有名值I0.2(KA)公式Sb/（Ub）I*InI*InI0.2*In2.552.7 I1.521.62 IId11150.5021101.970.5082.550.5082.550.5082.556.53.876485.826d2371.56351.80.568.7630.568.7360.568.73622.2813.29529.28d3105.5104.620.21611.910.21611.910.21611.9130.35518.0942

43、06.227d40.4144.30.4254.60.00395.6690.00395.6690.00395.66914.468.6173.713第五章 電氣設(shè)備的選擇與校驗導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的重要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備以便電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全，經(jīng)濟的安全的重要條件。5.1 電氣設(shè)備的選擇規(guī)定應(yīng)滿足正常運行，檢修，短路和過電流情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。導(dǎo)體和電器應(yīng)按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校驗電器的基本使用條件。（1） 在正常運行條件下各回路的持續(xù)工作電流應(yīng)按下表計算。表5.1 各回路的持續(xù)工作電流回路名稱計算公式變壓器回路Ig.ma

44、x=1.05Im=1.05Sn/Un饋電回路Ig.max =2×Pn/UnCOS Pn.Un.In為設(shè)備本身的額定值（2） 各回路持續(xù)工作電流的計算110kV母線： Ig.max =(1.05×Sn)/( ×Un)=(1.05×15000)/( ×110)=82.67A110kV進(jìn)線： Ig.max =(2P/2)/(UnCOS)=2×(110+3.6)×1000/2/(×110×0.85)=89.23A35kV母線： Ig.max =(1.05×Sn)/( ×Un)=(1.05

45、15;15000)/( ×35)=259.82A35kV出線：Ig.max =(2P/2)/( UnCOS)=（2×10 ×1000）/2/ (×35×0.8)=58.92A10kV母線：Ig.max =(1.05×Sn)/( ×Un)=(1.05×7500)/( ×10)=454.68A10kV出線：Ig.max =(2P/10)/( UnCOS)=（2×3.6 ×1000）/10/ (×10×0.8)=51.96A0.4kV母線：Ig.max =(1.05

46、15;Sn)/( ×Un)=(1.05×160)/( ×0.38)=255.2A5.2 高壓電氣設(shè)備選擇5.2.1 斷路器選擇與檢驗（1）斷路器形式的選擇除需要滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運行，維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。根據(jù)根據(jù)我國當(dāng)前制造情況，電壓6220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，QF選擇的具體技術(shù)條件如下：電壓：Ug(電網(wǎng)工作電壓)Un 電流：Ig.max (最大工作持續(xù)電流) In 開斷電流：IdtIkd IdtQF實際開短時間t秒的短路電流周期分量 IkdQF的額定開斷電流 動穩(wěn)定： ichimax ichQF極限通過電流

47、峰值 imax三相短路電流沖擊值熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t I穩(wěn)態(tài)三相短路電流 tdz=tz+0.05,=I,/I和短路電流計算時間t，可從（發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料）第112頁查短路電流同期分量等值時間t從而計算tdz。（2）QF選擇根據(jù)以下條件選擇QF電壓：Ug(電網(wǎng)工作電壓) Un ； 電流：Ig.max (最大工作持續(xù)電流) In各回路的Ig.max見表4.1表5.2 QF型號及參數(shù)型號額定電壓kV額定電流A額定開斷電流KA動穩(wěn)定電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S合閘時間S110kV側(cè)OFPI-110110125031.58031.50.030.12T35kV側(cè)HB35361

48、2502580250.060.0635kV出線側(cè)HB353612502580250.060.06T10kV側(cè)HB-101012504010043.50.060.0610kV出線側(cè)ZN4-10C1060017.329.417.30.050.2站用DW5-4000.4-0.38400OFPI-110號QF見熊信銀主編的（發(fā)電廠電氣部分）491頁 HB35號QF見熊信銀主編的（發(fā)電廠電氣部分）490頁 HB-10號QF見熊信銀主編的（發(fā)電廠電氣部分）489頁 ZN4-10C號QF見（電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分）（3）QF校驗校驗110kV側(cè)QF 1)開斷電流： IdtIkd Idt=2.55K

49、A Ikd=31.5KA IdtIkd 2) 動穩(wěn)定： ichimaxich =6.5KA imax=80 KA ichimax 3) 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t ,=I,/I=2.55/2.55=1 t=2+0.03=2.03查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料112 頁 tz=1.65S tdz=tz+0.05,=1.65+0.05=1.70S I2tdz=11.9042×1.7=20.24(KA)2.S It2t=31.5×31.5×3=2976.75(KA)2.S則I2tdzIt2t經(jīng)以上校驗此QF滿足各項要求。校驗變壓器35kV側(cè)QF 1）開斷電流： Id

50、tIkd Idt=8736KA Ikd=25KA IdtIkd 2) 動穩(wěn)定： ichimaxich =2228KA imax =80KA ichimax 3) 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t ,=I,/I=8.736/8.736=1 t=2+0.06=2.06查熊信銀主編的發(fā)電廠電氣部分112頁 tz=1.65S tdz=tz+0.05,=1.65+0.05=1.70S I2tdz=8.7362×1.70=14.85(KA)2.S It2t=25×25×3=1875(KA)2.S則I2tdzIt2t經(jīng)以上校驗此QF滿足各項要求。GW2-110型號QS見熊信銀主編的

51、（發(fā)電廠電氣部分）165頁 GW4-35 GW.8-35同。5.2.2 隔離開關(guān)的選擇與校驗（1）隔離開關(guān)形式的選擇隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電氣設(shè)備，一般配有電動及手動操作機構(gòu)，單項或三項操作，他需與斷路器配套使用，但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負(fù)荷電流情況下分、合線路。其主要功能為以下三點：第一：隔離電壓。在檢修電器設(shè)備時，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。第二：倒閘操作。投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作完成。第三：分、合小電流。因隔離開關(guān)具有一定的分

52、、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進(jìn)行以下操作：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器；關(guān)合電容電流不超過5A的空載線路。（2）隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的形式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，其選擇的具體項目方法如下所示： 形式，除滿足各項技術(shù)條件和工作環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮安裝調(diào)試和運行維護(hù)的方便。 額定電壓的選擇為； 額定電流的選擇為； 額定開斷電流的檢驗條件為：（或）；式中： 斷路器實際開斷時間；t的短路電流周期分量。 因此，隔離開關(guān)的型號是110kV側(cè)GW2-110,35kV變壓器側(cè)GW4-10C，35kV出線側(cè)GW8-35。（3） 110kV側(cè)隔離開關(guān)的校驗 1） 動穩(wěn)定： ichimax ich =50KA imax =6.5KA ichimax 2） 熱穩(wěn)定