《畢業(yè)設計（論文）-10KV變電所電氣部分初步設計（含圖紙）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《畢業(yè)設計（論文）-10KV變電所電氣部分初步設計（含圖紙）（43頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、廣西電力職業(yè)技術學院電力工程系 畢業(yè)設計說明書畢業(yè)設計說明書 題題 目目: 10KV 變電所電氣部分初步設計 專專 業(yè)業(yè): 發(fā)電廠及電力系統(tǒng) 班班 級級: 電力 904 班 學學 號號: 姓姓 名名: 指導老師指導老師: 如需圖紙，聯(lián)系如需圖紙，聯(lián)系 QQ153893706 2011 年年 11 月月 18 日日 前 言 畢業(yè)設計是高等工程教育最重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，它是由我 們獨立完成的一項綜合性、創(chuàng)造性、設計性的大型作業(yè)。開展畢業(yè) 設計課題至關重要并具有深遠的意義，不僅培養(yǎng)我們分析和解決各 種實際問題的能力，也進一步鞏固、深化和擴展所學的理論知識。 我們這次設計的主要內容是對某 110kV

2、 降壓變電站的電氣部分 進行初步設計,包括了：負荷統(tǒng)計分析、主變的選擇、電氣主接線方 案選擇、短路電流的計算、電氣設備的選擇和校驗、防雷設施以及 繼電保護的選擇等內容。 經過五個星期的努力，我終于完成了這次畢業(yè)設計。在此過程 中，我從對變電站的生疏，到了解，再到深入研究， 我有了不少的 收獲： 鞏固了以前學的專業(yè)知識，并在以前的基礎上理解的更加透徹， 掌握的更加熟練；鍛煉了自己的實際應用能力，將課本上學到的理 論知識和實際生產聯(lián)系了起來；增強了自己獨立解決問題的能力以 及團隊合作精神，培養(yǎng)實事求是、全面科學、嚴肅認真的工作作風， 為今后從事本專業(yè)工作打下堅實牢固的基礎。 但由于時間和水平的局限

3、，設計中難免會有不妥之處，敬請老 師多批評指導。 2011 年 11 月 18 日 目 錄 前前 言言 第第 1 章章 原始材料原始材料1 1.1 變電站基本資料1 1.2 變電站負荷情況1 2.1 負荷的概述1 2.1.1 負荷分類.2 第第 2 2 章章 主變壓器的選擇主變壓器的選擇3 2.1 概述3 2.2 主變壓器臺數(shù)的原則及選擇3 2.3 主變壓器容量的選擇4 2.3 主變壓器形式的選擇5 第第 3 3 章章 電氣主接線選擇電氣主接線選擇6 3.1 概述6 3.2 電氣主接線的基本要求6 3.3 變電站主接線基本接線方式7 3.4 變電站主接線選擇8 3.4.1 110kV 側主接線

4、選擇方案.8 3.4.2 35kV 側主接線方案選擇.9 3.4.3 10kV 側主接線方案選擇.10 3.4.4 變電站主接線圖.10 3.4.5 變電站的站用電.11 3.4.6 最終電氣主接線方案.12 第第 4 4 章章 短路電流的計算短路電流的計算13 4.1 概述13 4.2 目的13 4.3 方法13 4.4 基本假定14 4.5 短路電流的計算步驟14 4.5.1 短路點的選擇.14 4.5.2 元件電抗.15 4.5.3 三相短路電流計算.16 第第 5 5 章章 電氣設備的選擇與校驗電氣設備的選擇與校驗21 5.1 電氣選擇的一般條件21 5.2 斷路器的選擇和校驗22 5

5、.2.1 對斷路器的基本要求.22 5.6.2 斷路器選擇.22 5.3 隔離開關的選擇25 5.3.1 隔離開關的作用.25 5.3.2 隔離開關的選擇.26 5.4 熔斷器的選擇28 5.5 高壓開關柜的選擇29 5.6 架空導線、母線和電纜的選擇30 5.6.1 選擇原則.30 5.6.2110kV 架空導線選擇.31 5.6.3 10kV 側母線的選擇.32 5.6.4 10kV 側電纜的選擇.33 5.7 電氣設備匯總表34 第第 6 章章 互感器配置互感器配置34 6.1 概述34 6.2 互感器的配置要求35 6.3 電流互感器配置原則35 6.4 電壓互感器配置原則35 6.5

6、 配置的結果36 6.5.1 電流互感器.36 6.5.2 電壓互感器.36 第第 7 7 章章 變電站的防雷保護變電站的防雷保護36 7.1 防雷保護的必要36 7.2 變電站的直擊雷保護37 7.3 變電站入侵波的保護37 7.4 變電站的進線段保護38 第第 8 8 章章 繼電保護的配置繼電保護的配置38 8.1 概述38 8.2 繼電保護的重要性38 8.3 繼電保護的基本要求39 8.4 本變電站的保護配置39 8.4.1 變壓器保護配置.39 8.4.2 母線保護.40 8.5 輸電線路的保護裝置41 8.6 自動裝置41 參考文獻參考文獻43 致致 謝謝44 附錄附錄 1 1 變

7、電站主接線圖變電站主接線圖.45 第 1 章 原始材料 1.11.1 變電站基本資料變電站基本資料 1、本變電所建成后主要向本地用戶供電，預計變電所今后不再擴建； 2、本變電所與電力系統(tǒng)連接情況： 本變電所需設 110/35/10KV 三個電壓等級。 （1）110KV 側：設有兩回架空線路與 110KV 系統(tǒng)相連；110KV 系統(tǒng)可以視為無 限大電源。 （2）35KV 側：共有四回架空線路，其中兩回線路連至 35KV 側系統(tǒng)，35KV 系統(tǒng)總裝機容量為 87MVA，最大等值阻抗為 4.9，最小等值阻抗為 3.7（均 已歸算至 110KV） ，35KV 系統(tǒng)發(fā)電機主要為水輪發(fā)電機。 （3）環(huán)境情

8、況：本變電站位于工業(yè)園區(qū)，地勢平坦，年最高溫度為 38.5，年 最低氣溫為2.8；海拔高度為 80.6 米；年平均雷暴日數(shù)位 77.5 日/年。 （4）變電所在系統(tǒng)中的地理位置如圖所示： 1.2 變電站負荷情況變電站負荷情況 1、35KV 側有兩回架空線路給某城鎮(zhèn)變電站供電，最大負荷為 12.5MW，且該變 電站無其他電源。 2、10KV 側有 26 回電纜出線，電纜長度為 170km，最大綜合用電負荷為 35MW。 3、正常運行時，預計有穿越功率最小為 10MW，最大為 13MW，由 110KV 系統(tǒng)送 入 35KV 電網。 2.12.1 負荷的概述負荷的概述 由于電能的生產、輸送和使用本身

9、所固有的特點，以及保證連續(xù)不斷地為 用戶提供電能。對用戶的分析及計算是必要的，是選擇變壓器、電氣主接線、 計算短路電流等提供依據(jù)。 2.1.1 負荷分析負荷分析 表 2-1 負荷統(tǒng)計表 電壓等級負荷(MW) 110KV13 35KV12.5 10KV35 匯總60.5 注：以上負荷的統(tǒng)計是根據(jù)第一章的原始資料來匯總。 負荷統(tǒng)計分析： 根據(jù)以上的得出結果，若中斷供電，可能影響人身或設備安全，使變 電站無法正常運行或發(fā)電量大幅度下降，必須保證用戶供電可靠性，所以要求 有兩個及兩個以上獨立電源供電，當任何一個電源失去后，能保證全部負荷不 間斷供電。 第 2 章 主變壓器的選擇 2.1 概述 主變壓器

10、的選擇與變壓器的臺數(shù)、形式、連接組別、電壓等級、調壓等級、 冷卻方式、運輸條件以及變電站的容量有關。它的確定除了依據(jù)基本原始資料 外，還應根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年的發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電 壓等級及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。根據(jù)變電站 所帶負荷性質和電網結構來確定主變壓器的容量。 在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設計變電站的自身特點，在滿足可 靠性的前提下，要考慮到經濟性來選擇變壓器。 選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電站的擴建情況來選擇主變壓器 的臺數(shù)及容量。 2.2 主變壓器臺數(shù)的原則及選擇 1、選擇原則 （1）對于供電負荷較大的城市變電站或有一

11、類負荷的變電站，應選用兩臺相同 容量的主變壓器。 （2）對大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電 站以裝設兩臺為宜，對于地方性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在 設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性；對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變 電站，其變壓器的基礎宜按大于變壓器容量的 12 級設計。 2、主變壓器臺數(shù)的選擇 根據(jù)原始資料，有兩回架空線路與 110KV 系統(tǒng)相連，還有兩回架空線路與 35KV 系統(tǒng)相連，所以選擇兩臺變壓器。 2.3 主變壓器容量的選擇 1、變壓器容量選擇原則 （1）只有一臺主變壓器的變電站，選擇主變容量 SNT應大于總視在計算容量， 即 STS。

12、 （2）對裝有兩臺主變壓器的變電站，任一臺主變單獨運行時，應滿足全部總計 算負荷 70%的需要，即 ST=0.7S。 2、主變壓器容量的確定 （1）主變壓器容量一般按變電站內建成后 5-10 年的發(fā)展規(guī)劃負荷選擇，本變 電站主變壓器容量應留有 10%的裕度，以備加接臨時負荷之用。 （2）容量計算過程： Cos P T ca S 式中 變電站計算負荷(kw)；ca P 平均功率因數(shù)，取 0.85。 Cos （選自發(fā)電廠變電站電氣設備 ，P315 頁） MVAST18.71 85.0 5.60 考慮負荷的發(fā)展，留有 10%的裕度，則有 MVAss T 298.781 . 118.71%)101 (

13、 任一臺主變單獨運行時，應滿足全部總計算負荷 70%的需要 MVAssT 8 . 54298.787 . 07 . 0 按單臺變壓器容量選擇為 ST=63MVA 驗證： 因為此變電站主變選擇是兩臺變壓器,單臺變壓器容量按一臺主變壓器停運 T S 時,其余變壓器容量不應小于 70%的全部負荷或全部重要負荷大于MVAST63 ,滿足了任一臺主變單獨運行時，應滿足全部總計MVAS8 .54298.787 . 07 . 0 算負荷 70%的需要，則單臺變壓器容量的選擇為 63MVA。 2.4 主變壓器形式的選擇 1、主變相數(shù)的選擇 當不受運輸條件限制時，在 330kV 以下的變電所均應選擇三相變壓器。

14、而 選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料及設計變電所的實際情況來選擇。 本次設計的變電站，考慮運輸?shù)臈l件和占地面積，選用三相變壓器。 2、主變繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級的變電站，如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到 該變壓器容量的 15%以上的主變宜采用三繞組變壓器。 本次所涉及的變電站具有三種電壓等級，且通過主變壓器的各側繞組的功率 均達到該變壓器容量的 15%以上，所以選用三繞組變壓器。 3、主變調壓方式的選擇 為了保證變電站的供電質量，電壓必須維持在允許范圍內。通過變壓器的 分接頭開關切換，改變變壓器高壓側繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)變壓調 整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無

15、勵磁調壓，調整范圍通常在 以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調整范圍可達 30%,但%5 . 22 其結構復雜、價格較貴。 對于 110kV 及以下的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調 壓方式，所以本變電站采用有載調壓方式。 4、主變連接組別的選擇 變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系 統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星型和三角型。我國 110kV 及以上電壓，變壓器繞 組都采用星型連接；35kV 亦采用星型連接，其中性點多通過消弧線圈接地，故 本變電站 110kV 側采用星型接線，35kV 側采用星型連接，10kV 側采用三角型接 線。即可確定本 110

16、kV 降壓變電站所選擇變壓器繞組接線方式為 Ynyn0d11接線。 5、主變冷卻方式的選擇 （1） 自然風冷卻，一般適用于 7500kVA 以下小容量變壓器。 （2）強迫風冷卻，適用于容量大于等于 8000kVA 的變壓器。 （3）強迫油循環(huán)水（風）冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺 寸等優(yōu)點，但是它要有一套冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高， 維護工作量較大。 （4）油浸風冷，適用于容量在 8000kVA 以上的變壓器。 根據(jù)待設計變電站主變的容量為 63000kVA，為使主變的冷卻方式既能達 到預期的冷卻效果，又簡單、經濟，所以選用油浸風冷卻方式。 綜上可得該變電站的主

17、變壓器型號及相關參數(shù)如下表所示 表 3-1 主變壓器型號及相關參數(shù) 額定電壓（KVA) 負載損耗 （KW） 阻抗電壓(%) 變壓器 型號 額定 容量 (KVA)高壓中壓低壓 空載 損耗 KW 高 中 高低 中 低 高 中 高 低 中 低 空載 電流 （%） SFSZ9- 63000 /110 63000 1108 1.25 % 38.52 25% 10.551.5270.0 降壓型 高中：10.5 高低：17.5 中低：6.5 0.32 (選自電力系統(tǒng)P269 附表 B-4） 注：該型號變壓器為三繞組有載調壓變壓器，在電網電壓波動時，它能在負荷 運行條件下自動或手動調壓，保持輸出電壓的穩(wěn)定，從

18、而提高供電質量。 第 3 章 電氣主接線及設計 3.1 概述 發(fā)電廠、變電站的電氣主接線是由發(fā)電機、變壓器、斷路器等一次設備按 其功能要求，通過連接線連接而成的用于表示電能的生產、匯集和分配的電路， 通常也稱之為一次接線或電氣主系統(tǒng)。電氣主接線中一次設備的數(shù)量、類型、 電壓等級、設備之間的相互連接方式，以及電力系統(tǒng)的連接情況，反應出該電 廠或變電站的規(guī)模和在電力系統(tǒng)中的地位。電氣主接線直接影響系統(tǒng)運行的可 靠性、靈活性、經濟性。 3.2 電氣主接線的基本要求 電氣主接線應滿足一下基本要求：電氣主接線應滿足一下基本要求： （1）保證必要的供電可靠性。 （2）具有一定的靈活性。 （3）保證維修及檢

19、修似的安全、方便。 （4）盡量減少一次投資和降低年運行費用。 （5）必要時能滿足擴建的要求。 3.3 變電站主接線基本接線方式 表 4-1 主接線常用基本接線方式 接線 方式 優(yōu)點缺點適用范圍 單母線 接線 接線簡單清晰， 設備少，操作方便， 投資少，便于擴建。 供電可靠性和靈活性較 差，在母線及母線隔離開關 檢修或故障時，各支路都必 須停止工作需使整個配電裝 置停電；引出線的斷路器檢 修時，該支路要停止供電。 適用于對供電可靠性 要求不高的中、小型發(fā)電 廠與變電站中。 單母線 分段 接線 （1）當母線發(fā)生故障 時，僅故障母線段停 止工作，另一段母線 仍繼續(xù)工作。 （2）兩 段母線可看成是兩個

20、 獨立的電源，提高供 電可靠性，可對重要 用戶供電。 （1）當一段母線故障或檢修 時，必須斷開接在該段母線 上的所有支路，停電范圍教 大。 （2）任一支路斷路器檢 修時，該支路必須停電。 (1) 610kV，出線 6 回 以上，每段母線容量不超 過 25MW；（2）3563KV, 出線回路數(shù)為 48 回為 宜。 （3）110220KV 配電 裝置的出線回路數(shù)為 34 回為宜。 單母線 分段帶 旁路母 線接線 與單母線分段相比， 唯一的好處是出線斷 路器故障或檢修時可 以用旁路斷路器代路 送電，使線路不停電。 （1）增加了配電裝置的設備， 增加了占地，也增加了工程 投資。 （2）旁路斷路器代替

21、個回路斷路器的倒閘操作復 雜，容易產生誤操作，釀成 事故。 （3）保護及二次回路 接線復雜。 用于電壓為 610KV 出線 較多且對重要負荷供電的 裝置中；35KV 及以上有重 要聯(lián)絡線路或較多重要用 戶時也采用。 雙母線 接線 （1）可靠性高。 （2）靈活性好。 （3）擴建方便。 （1）檢修出線斷路器時該支 路仍然會停電。 （2）設備較多、配電裝置復 雜，運行中需要用隔離開關 切換電路，容易引起誤操作； 同時投資和占地面積較大。 （1）電壓為 610kV 短 路容量大、有出線電抗器 的裝置。 （2）電壓為 3560kV 出線超過 8 回或 電源較多、負荷較大的裝 置。 （3）電壓為 110k

22、V220kV 出線為 5 回 及以上或者在系統(tǒng)中居重 要位置出線為 4 回及以上 的裝置。 雙母線 分段 接線 大大提高了主接 線系統(tǒng)的工作可靠性。 增加母聯(lián)斷路器和分段 斷路器數(shù)量，配電裝置投資 較大。 用于 220KV 線路 4 回 及以上出線或者 110KV 線 路有 6 回及以上出線的場 合 橋形 接線 橋形接線配電裝置的 結構比較簡單，造價 便宜，運行中具有一 定的可靠性、靈活性、 便于擴展。 （1）內橋接線正常運行時變 壓器操作復雜。同時，出現(xiàn) 斷路器故障或檢修時，造成 該回路停電。(2) 線路投入 與切除時，操作復雜。 在具有兩臺主變壓器的雙 回線路中變電站中得到廣 泛應用。 （

23、參照發(fā)電廠變電站電氣設備 。 ） 3.4 變電站主接線選擇 3.4.1 110kV 側主接線選擇方案 當有兩臺主變壓器和兩回線路時可采用橋式接，橋式接線可分為內橋接線 和外橋接線，以后隨著發(fā)展，過渡到單母線分段和雙母線接線。本變電站 110kV 側有兩回進線，初步擬定方案為橋式接線,即有內橋和外橋接線兩種方案。 圖 4-1 方案 1 內橋接線 圖 4-2 方案 2 外橋接線 方案 1 內橋接線特點： (1)線路操作方便。如線路發(fā)生故障，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三回 路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯(lián)系。 (2)正常運行時變壓器操作復雜。 (3)橋回路故障或檢修時全廠分裂為兩部分，使兩個單元之間失

24、去聯(lián)系；同 時，出現(xiàn)斷路器故障或檢修時，造成該回路停電。為此，在實際接線中可采用 設外跨條來提高運行靈活性。 內橋接線使用于兩回進線兩回出線且線路較長、故障可能性較大和變壓器 不需要經常切換的運行方式的變電站中。 方案 2 外橋接線特點： (1)變壓器操作方便。 (2)線路投入與切除時，操作復雜。如線路檢修或故障時，需斷開兩臺斷路 器，并使該側變壓器停止運行，需經倒閘操作恢復變壓器工作，造成變壓器短 時停電。 (3)橋回路故障或檢修時兩個單元之間失去聯(lián)系，出線側斷路器故障或檢修 時，造成該側變壓器停電，在實際接線中可采用設內跨條來解決這個問題。 外橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較短故障可能

25、性小和變壓器需要 經常切換，而且線路有穿越功率通過的變電站中。 兩種方案均具有接線簡單清晰、設備少、造價低、易于發(fā)展成為單母線分 段或雙母線接線，為了節(jié)省投資，變電站建設初期，可先采用橋形接線，并預 留位置，隨著發(fā)展逐步建成單母線分段或雙母線接線。 根據(jù)綜上所述，110kV 側采用方案 2 外橋接線方式。 3.4.2 35kV 側主接線方案選擇 根據(jù)實際情況初步擬定三種方案，如下各圖所示： 表4-2 主接線方案比較 接線方式單母線分段接線（方案 1） 單母線接線（方案 2）單母分段帶旁路接線（方案 3） 優(yōu)、缺點 (1)一段母線故障停止工 作，另一段母線仍可工作。 兩段接線可提高供電可靠 性。

26、(2)當一段母線故障 時，該母線上所有支路必 須斷開，停電范圍較大； 任一支路斷路器檢修時， 該支路必須停電 (1) 單母線接線簡單、清 晰，采用設備少，操作方 便，投資少，便于擴建。 (2)可靠性和靈活性較差。 在母線和母線隔離開關檢 修或故障時，各支路都停 電，引出線的斷路器檢修 時，該支路要停電。 (1)單母線分段相比，唯一的好 處是出線斷路器故障或檢修時 可以用旁路斷路器代路送電， 使線路不停電。(2)增加了配電 裝置的設備，增加了占地，也 增加了工程投資。 (3)旁路斷路器代替?zhèn)€回路斷路 器的倒閘操作復雜，容易產生 誤操作，釀成事故。(4)保護及 二次回路接線復雜。 二次保護一般簡單

27、復雜 維護性較好較差較好 靈活性較好較差較好 技 術 比 較 可靠性較好較差高 經濟比較略有增加投資少投資大 通過以上的比較，單母線分段接線方式與單母線接線方式在可靠性和靈活 性方面比單母線較好，維護方便性好。經濟方面有點增加，但不起主導地位； 單母線分段接線方式與單母分段帶旁路接線相比，在可靠性、靈活性和維護方 面都差不多，但是單母分段帶旁路接線增加了配電裝置的設備，增加了占地， 也增加了工程投資。所以綜合考慮，選擇單母線分段接線（方案 1）較為合理。 3.4.3 10kV 側主接線方案選擇 10kV側主接線方案選擇的分析過程同35kV側主接線方案選擇相同，故選擇 單母線分段接線比較合理。

28、3.4.4 變電站主接線圖 根據(jù)以上分析結果得出變電站主接線圖4-6所示: 第 4 章 短路電流的計算 4.1 概述 所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地(或中性線） 之間的非正常連接。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、 兩相接地短路和單相接地短路。 選擇電氣設備時，通常用三相短路電流；校驗繼電保護動作靈敏度時用兩 相短路、單相短路電流或或單相接地電流。工程設計中主要計算三相短路電流。 4.2 目的 短路電流計算主要是為了解決以下幾個問題： （1）電氣設備的選擇。電力系統(tǒng)中的設備在短路電流的作用下會發(fā)熱，會 受到電動力的沖擊，為此必須計算短路電流，以校驗

29、設備的動、熱穩(wěn)定性，并 保證所選擇的設備在短路電流熱效應和力效應作用下不受到損壞。 （2）繼電保護的設計和整定。電力系統(tǒng)中應配置什么樣的保護，以及這些 保護裝置應如何整定，都需要對電力網中發(fā)生的各種短路進行分析和計算。在 這些計算中要知道故障支路的短路電流值，還要知道短路電流在網絡中的分布 情況。有時還要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點的電壓值。 （3）接線方案的比較和選擇。在設計電力網的接線圖和發(fā)電廠以及變電所 的電氣主接線時，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否增加限制短路電 流的設備等，都必須進行短路電流計算。 此外，在分析輸電線路對通信線路的干擾時，必須進行短路電流計算。 4.3 方法 1、有名值

30、法 2、標幺值法 3、短路功率法 結合本設計的實際情況，采用標幺值法進行計算較為方便，即標幺值=實際 有名值基準值（與實際有名值同相量）。 4.4 基本假定 短路電流實用計算中，采用以下假設條件和原則： 1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。 2、所有的電源的電動勢相位角相同。 3、短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 4、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。 5、元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍。 6、輸電線路的電容略去不計。 4.5 短路電流的計算步驟 4.5.1 短路點的選擇 一般發(fā)生在母線上的短路電流較大，故短路點選擇在各側的母線上。然而 當母連開關閉合時短路電流

31、最大，如圖 5-1 所示： 圖 5-1 標幺值等效電路圖 4.5.2 元件電抗 1 1、求各元件的電抗標幺值、求各元件的電抗標幺值： MVASB100 avB UU 變電站與 110KV 系統(tǒng)的架空線長度為 55km，110KV 側為無限大電源;與 35KV 系統(tǒng)的架空線長度為 47km，總裝機容量為 87MVA,最大等值阻抗為 4.9，最小等值阻抗為 3.7。 由于選擇的變壓器型號為 SFSZ963000/110,查表可得： 5 . 10% 12 k U5 . 6% 23 K U 5 . 17% 13 K U 110KV 線路電抗： (電力系統(tǒng)P41)1664 . 0 554 . 0 115

32、115 100 121 B B U S LXXX 75.10) 5 . 6 5 . 175 .10(%)%(% 2 1 2313122 1 1 KKKK UUUU 25. 0) 5 .175 . 6 5 . 10(%)%(% 2 1 1323122 1 2 KKKK UUUU 25. 0) 5 .175 . 6 5 . 10(%)%(% 2 1 1213232 1 3 KKKK UUUU 變壓器高壓側電抗： 171 . 0 63 100 100 75.10 100 % 43 1 T BK S SU XX 變壓器中壓側電抗： 004 . 0 63 100 100 25 . 0 100 % 65

33、2 T BK S SU XX 變壓器低壓側電抗： 1071. 0 63 100 100 75 . 6 100 % 87 3 T BK S SU XX 35KV 線路電抗： 687 . 0 474 . 0 3737 100 2 1 9 X 2、求各短路點在、求各短路點在 t 等于零和無窮大時的短路電流、短路沖擊電流等值等于零和無窮大時的短路電流、短路沖擊電流等值。 （1）當短路點發(fā)生在 K1 時，如圖 52 所示： 圖 52 K1 的短路點 35KV 系統(tǒng)本身電抗標幺值： （電力系統(tǒng)P36 頁） 235 . 0 22 37 7 . 387 10 B BB U ZS X 110KV 側： 0832

34、. 01664. 0 2 1 12 1 110 XX kv 35KV 側： 0055. 1235 . 0 687. 0 )004 . 0 171 . 0 ()004 . 0 171 . 0 ( )004 . 0 171 . 0 )(004. 0171 . 0 ( 109)()( )( 35 6453 6453 XXX XXXX XXXX kv 875 . 0 0055. 1 100 87 35 35 B kv S S kvjs XX 因為 110KV 系統(tǒng)可視為無限大電源，35KV 系統(tǒng)發(fā)電機主要為水輪發(fā)電機， 由電力系統(tǒng)P22 表圖 D8 可查 t=0 時,3.1 * I )(064 . 8

35、 029. 2035 . 6 3 . 1 373 100 1153 100 0832 . 0 1 1 KAI f 當時，由表圖 D9 可查，t6.1 * I )(532. 8497. 2035. 66 . 1 373 100 1153 100 0832. 0 1 1 KAI f 當 t=0 時，穩(wěn)態(tài)短路電流 )(064 . 8 1 KAI f 短路沖擊電流： )(53.20064 . 8 8 . 122 11 KAIKi fmm 短路電流最大有效值： )(18.12064. 851 . 1 ) 1(21 1 2 1 KAIKI fmm 短路容量： )( 2 . 1606064 . 8 1153

36、3 1 MVAIUS favf 當時，穩(wěn)態(tài)短路電流t )(532 . 8 1 KAI f 短路沖擊電流： )(72.21532.88.122 11 KAIKi fmm 短路電流最大有效值： )(88.12532. 851. 1) 1(21 1 2 1 KAIKI fmm 短路容量： )( 5 . 1699532 . 8 11533 1 MVAIUS favf （2）當短路點發(fā)生在 K2 時，如圖 53 所示： 圖 53 K2 的短路點 110KV 側： 1667. 0 3334 . 0 3334 . 0 3334 . 0 3334 . 0 )()( )( 110 642531 642531 X

37、XXXXX XXXXXX KV X 35KV 側： 922 . 0 235 . 0 687 . 0 10935 XXX KV 802 . 0 922 . 0 100 87 35 35 N S S KVjs XX 因為 110KV 系統(tǒng)可視為無限大電源，35KV 系統(tǒng)發(fā)電機主要為水輪發(fā)電機， 由電力系統(tǒng)P277 圖 D8 可查。當 t=0 時，。35. 1 * I )(119. 535 . 1 373 100 1153 100 1667. 0 1 1 KAI f 當時，。t75 . 1 * I )(743. 575 . 1 373 100 1153 100 1667 . 0 1 1 KAI f

38、當 t=0 時,穩(wěn)態(tài)短路電流)(119 . 5 1 KAI f 短路沖擊電流： )(03.13119. 58 . 122 11 KAIKi fmm 短路電流最大有效值： )(730 . 7 119 . 5 51 . 1 ) 1(21 1 2 1 KAIKI fmm 短路容量： )(06.328119. 53733 11 MVAIUS favf 當時，穩(wěn)態(tài)短路電流。t)(743 . 5 1 KAI f 短路沖擊電流： )(59.14743 . 5 8 . 122 11 KAIKi fmm 短路電流最大有效值： )(672 . 8 743 . 5 51 . 1 ) 1(21 1 2 1 KAIKI

39、 fmm 短路容量： )(05.368743. 53733 1 MVAIUS favf （3）當短路點發(fā)生在 K3 時，如圖 54 所示： 圖 54 K3 的短路點 110KV 側： 2223 . 0 0536 . 0 1687. 0 110 KV X 35KV 側： 9736.0536.092.0 35 KV X 847.09736.0 100 87 js X 因為 110KV 側可視為無限大電源，35KV 系統(tǒng)發(fā)電機為水輪發(fā)電機，由電力 系統(tǒng)P275 圖 D9 可查，當 t=0 時，。3 . 1 * I )(287 . 4 3 . 1 373 100 1153 100 2223 . 0 1

40、 1 KAI f 當時,由表 D6 可查。t6 . 1 * I )(755. 46 . 1 373 100 1153 100 2223 . 0 1 1 KAI f 當 t=0 時，穩(wěn)態(tài)短路電流)(287.4 1 KAI f 短路沖擊電流： )(91.10287 . 4 8 . 122 11 KAIKi fmm 短路電流最大有效值: )(473 . 6 287. 451 . 1 ) 1(21 1 2 1 KAIKI fmm 短路容量： )(97.77287. 4 5 . 1033 1 MVAIUS favf 當時,穩(wěn)態(tài)短路電流t)(755.4 1 KAI f 短路沖擊電流： )(102.1275

41、5. 48 . 122 11 KAIKi fmm 短路電流最大有效值： )(180 . 7 755. 451 . 1 ) 1(21 1 2 1 KAIKI fmm 短路容量： )(47.86755. 4 5 . 1033 1 MVAIUS favf 3、綜上所得三相短路電流計算結果如下綜上所得三相短路電流計算結果如下 表 5-1 三相短路電流計算值 短路電流周期分量 有效值（KA) 短路沖擊電流 （KA) 短路容量 （MVA) 短 路 點 編 號 短路點 額度電 壓 （KV) 短路 點平 均電 壓 （KV) t=0tt=0tt=0t K11101158.0648.53220.5321.7216

42、06.21699.5 K235375.1195.74313.0314.59328.06368.05 K31010.54.2874.75510.9112.10277.9786.47 4、結論結論 經過以上表格的對比，從中可得當時三相短路電流值最大，所以根據(jù)t 時的三相短路電流值來選擇并校驗電氣設備。t 第 5 章 電氣設備的選擇與校驗 5.1 電氣選擇的一般條件 正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條 件。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下， 積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。 1、按正常工作條件選擇電氣設備 (1)

43、額定電壓； （2）額定電流。 2、按短路狀態(tài)校驗 （1）短路熱穩(wěn)定校驗； （2）動穩(wěn)定校驗。 5.2 斷路器的選擇和校驗 5.2.1 對斷路器的基本要求 1、工作可靠。斷路器應能在規(guī)定的運行條件下長期可靠地工作，并能在正常和 故障情況下準確無誤的完成關合和開斷電路的指令，其拒動或誤動都將造成嚴 重的后果。 2、具有足夠的開斷能力。斷路器的開斷能力是只能夠安全切斷最大短路電流的 能力，它主要決定于斷路器的滅弧性能，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 3、具有自動重合閘性能、輸電線路的短路故障大多都是臨時性的。為了提高電 力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和供電可靠性，線路保護多采用自動重合閘方式。 4、結構簡單，

44、經濟合理。在滿足安全、可靠的同時，還考慮到經濟性，故要求 斷路器的結構力求簡單、尺寸小、重量輕、價格合理。 5.2.2 斷路器選擇 1、110KV 側最大持續(xù)工作電流 )(715.166 11032 1000 5 . 60 05 . 1 32 05 . 1 ImA U S N C ax 110kV 側電壓等級下的三相短路電流周期分量有效值為，沖擊電流KAIf532 . 8 最大值為 。KAim72.21 根據(jù)電流值查附表初步選型號為 LW25-126 的斷路器，其技術參數(shù)如下表： 表 6-1 110kV 側的斷路器參數(shù)表(選自發(fā)電廠變電站電氣設備P333 頁） 型號 額定 電壓 (KV) 最高

45、工 作電壓 (KV) 額定 電流 （A ） 額定開 斷電流 （KA） 額定短時 耐受電流 KA（4s） 額定峰值 耐受電流 （KA） 額定關 合電流 （KA ） 額定合 閘時間 （s） 全開斷 時間 （s） LW25-126 110126125031.531.580800.10.06 （1）斷路器最高工作電壓 126kV 大于系統(tǒng)額定電壓 110kV； （2）斷路器額定電流 IN=1250A最大持續(xù)持續(xù)工作；AI715.166 max （3）斷路器額定開斷電流三相短路周期分量有效值KAIke 5 . 31 KAI f 532 . 8 （4）動穩(wěn)定校驗 額定峰值耐受電流 ，短路沖擊電流最大值，即

46、kAi80 max KAim72.21 滿足要求。 m ii max （5）熱穩(wěn)定校驗 設,其中(為保護動作時間，t0為斷路器分閘時間。) ste4 0 ttt re r t 時間內電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值，則有 e t It2t= Ike2t=31.524=3969(kA2s) 時間內短路電流的熱效應 e t)(18.2914532 . 8 22 2 SKAtIQk 則 It2t ，即滿足要求。 k Q 故LW25-126的斷路器，可滿足技術條件要求。 2 2、 35kV 側側斷路器選擇斷路器選擇 35kV 側最大持續(xù)工作電流 )(256.108 3532 1000 5 . 120

47、5 . 1 32 05 . 1 ImA U S N N ax 35kV 側電壓等級下的三相短路電流周期分量有效值為，沖擊電流KAIf743 . 5 最大值為。KAim59.14 根據(jù)電流值查附表初步選型號為 LW8-40.5 的斷路器，其技術參數(shù)如下: 表 6-2 35kV 側的斷路器參數(shù)表(選自發(fā)電廠變電站電氣設備P333 頁） 型號 額定 電壓 (KV) 最高工 作電壓 (KV) 額定 電流 （A ） 額定開 斷電流 （KA ） 額定短時 耐受電流 KA（4s） 額定峰值 耐受電流 （KA） 額定關 合電流 （KA ） 額定合 閘時間 （s） 全開斷 時間 （s） LW8-40.5 354

48、0.51600252563630.10.06 （1）斷路器最高工作電壓 40.5kV 大于系統(tǒng)額定電壓 35kV； （2）斷路器額定電流 IN=1600A最大持續(xù)持續(xù)工作；AI256.108 max （3）斷路器額定開斷電流三相短路周期分量有效值KAIke25KAIf743 . 5 （4）動穩(wěn)定校驗 額定峰值耐受電流 ，短路沖擊電流最大值，即kAi63 max KAim59.14 滿足要求。 m ii max （5）熱穩(wěn)定校驗 設,其中(為保護動作時間，t0為斷路器分閘時間。) ste4 0 ttt re r t 時間內電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值 e t ，時間內短路電流的熱效應)(2

49、500425 22 22 SKAtItI ket e t )(928.1314743 . 5 22 2 SKAtIQk 則 It2t ，即滿足要求。 k Q 故LW8-40.5的斷路器，可滿足技術條件要求。 3 3、10kV10kV 側斷路器選擇側斷路器選擇 10kV 側最大持續(xù)工作電流 )(91.1060 1032 100035 05 . 1 32 05. 1 ImA U SN ax 10kV 側電壓等級下的三相短路電流周期分量有效值為，沖擊電流KAIf755 . 4 最大值為 。KAim102.12 根據(jù)電流值查附表初步選型號為 ZN18-12 的斷路器，其技術參數(shù)如下表: 表 6-3 1

50、0kV 側的斷路器參數(shù)表(選自發(fā)電廠變電站電氣設備P334 頁） 型號 額定 電壓 (KV) 最高工 作電壓 (KV) 額定 電流 （A ） 額定開 斷電流 （KA ） 額定短時 耐受電流 KA（4s） 額定峰值 耐受電流 （KA） 額定關 合電流 （KA ） 額定合 閘時間 （s） 全開斷 時間 （s） ZN18-121012125031.531.580800.060.03 （1）斷路器最高工作電壓 12kV 大于系統(tǒng)額定電壓 10kV； （2）斷路器額定電流 IN=1250A最大持續(xù)持續(xù)工作；AI91.1060 max （3）斷路器額定開斷電流三相短路周期分量有效值；KAIke5 .31K

51、AIf755 . 4 （4）動穩(wěn)定校驗：額定峰值耐受電流 ，短路沖擊電流最大值kAi80 max ，即滿足要求。KAim102.12 m ii max （5）熱穩(wěn)定校驗：設,其中(為保護動作時間，t0為斷路器 ste4 0 ttt re r t 分閘時間) 時間內電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值 It2t= Ike2t=31.524=3969(kA2s)； e t 時間內短路電流的熱效應。 e t)(44.904755 . 4 22 2 SKAtIQk 則 It2t ，即滿足要求，故 ZN18-12 的斷路器符合要求。 k Q 5.3 隔離開關的選擇 5.3.1 隔離開關的作用 (1)隔離電

52、源。 (2)倒換線路或母線。 (3)關和與開斷小電流電路。 12KV 的隔離開關，容許關和和開斷 5km 以下的空載架空線路；40.5KV 的隔 離開關，容許關合和開斷 10km 以下空載架空線路和 110KVA 以下的空載變壓器； 126KV 的隔離開關，容許關合和開斷 320KVA 以下的空載變壓器。 5.3.2 隔離開關的選擇 1 1、110kV110kV側隔離開關的選擇側隔離開關的選擇 )(715.166 8 . 011032 8 . 010005 .60 05 . 1 cos3 05 . 1 ImA U P N N ax 110kV 側三相短路電流周期分量有效值，沖擊電流。KAIf5

53、32 . 8 KAim72.21 根據(jù)電流值查附表初步選型號為 GW5-110D(W)的隔離開關。 其技術參數(shù)如下表： 表 6-4 110kV 側的隔離開關參數(shù)表(選自發(fā)電廠變電站電氣設備P335 頁） 型號 額定電 壓(KV) 最高工作 電壓(KV) 額定電 流 （A） 動穩(wěn)定電 流（KA） 熱穩(wěn)定試驗 電流 KA（4s） 操動機構 GW5-110D(W)1101266305020V 形 （1）隔離開關額定電壓 110kV 等于系統(tǒng)額定電壓 110kV； （2）隔離開關額定電流 IN=630A最大持續(xù)持續(xù)工作；AI715.166 max （3）動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定電流 ，短路沖擊電流最大值，即

54、kAi50 max KAim72.21 滿足要求。 m ii max （4）熱穩(wěn)定校驗：設,其中(為保護動作時間，t0為斷路器 ste4 0 ttt re r t 分閘時間)時間內電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值 e t ；時間內短路電流的熱效應)(1600420 22 22 SKAtItI ket e t 。)(180.2914532 . 8 22 2 SKAtIQk 則 It2t ，即滿足要求，故 GW5110D(W)的斷路器符合要求。 k Q 2 2、 35kV35kV 側隔離開關選擇側隔離開關選擇 35kV 側最大持續(xù)工作電流 )(256.108 8 . 03532 8 . 0100

55、0 5 . 12 05 . 1 cos3 05. 1 ImA U P N N ax 35kV 側三相短路電流周期分量有效值，沖擊電流KAIf743 . 5 KAim59.14 根據(jù)電流值查附表初步選型號為 GW4-35 的隔離開關，其技術參數(shù)如下表： 表 6-5 35kV 側的隔離開關參數(shù)表(選自發(fā)電廠變電站電氣設備P335 頁） 型號 額定電 壓(KV) 最高工作 電壓(KV) 額定電 流 （A） 動穩(wěn)定電 流（KA） 熱穩(wěn)定試驗 電流 KA（4s） 操動機構 GW4-353540.56305020雙柱式 （1）隔離開關額定電壓 35kV 等于系統(tǒng)額定電壓 35kV； （2）隔離開關額定電流

56、 IN=630A最大持續(xù)持續(xù)工作；AI256.108 max （3）動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定電流 ，短路沖擊電流最大值，即滿足要kAi50 max KAim59.14 m ii max 求。 （4）熱穩(wěn)定校驗：設,其中(為保護動作時間，t0為斷路器 ste4 0 ttt re r t 分閘時間)時間內電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值 e t ；時間內短路電流的熱效應)(1600420 22 22 SKAtItI ket e t 。則 It2t ，即滿足要求，故 GW4)(93.1314743 . 5 22 2 SKAtIQk k Q 35 的斷路器符合要求。 3 3、10kV10kV 側隔離開關選

57、擇側隔離開關選擇 10kV 側最大持續(xù)工作電流 )(91.1060 8 . 01032 8 . 0100035 05 . 1 cos32 05 . 1 ImaxA U P N N 10kV 側三相短路電流周期分量有效值，沖擊電流。KAIf755 . 4 KAim102.12 根據(jù)電流值查附表初步選型號為 GN2210 的隔離開關，其技術參數(shù)如下表： 表 6-6 10kV 側的隔離開關參數(shù)表(選自發(fā)電廠變電站電氣設備P335 頁） 型號 額定電 壓(KV) 最高工作 電壓(KV) 額定電 流 （A） 動穩(wěn)定電 流（KA） 熱穩(wěn)定試驗 電流 KA（4s） 操動機構 GN22-101011.5200

58、010040 （1）隔離開關額定電壓 10kV 等于系統(tǒng)額定電壓 10kV； （2）隔離開關額定電流 IN=2000A最大持續(xù)持續(xù)工作；AI91.1060 max （3）動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定電流 ，短路沖擊電流最大值，即滿足kAi100 max KAim102.12 m ii max 要求。 （4）熱穩(wěn)定校驗：設,其中(為保護動作時間，t0為斷路器 ste4 0 ttt re r t 分閘時間)時間內電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值 e t ；時間內短路電流的熱效應)(6400440 22 22 SKAtItI ket e t 。則 It2t ，即滿足要求，故)(4401.904755 . 4

59、 22 2 SKAtIQk k Q GW2210 的斷路器符合要求。 5.4 熔斷器的選擇 高壓熔斷器按額定電壓、額定電流、額定開斷電流和選擇性等項來選擇和校 驗。 1、額定電壓的選擇:額定電壓必須大于等于電網的額定電壓UNS N U 2、額定電流的選擇:熔斷器開斷電流校驗: mNbr II 3、熔斷器選擇性校驗：對于保護電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓 及斷流容量兩項來選擇。 表 6-7 高壓熔斷器選擇結果表(選自發(fā)電廠變電站電氣設備P336 頁） 型號 額定電壓 （KV） 額定電流（KA） 斷流容量 S（MVA） 備注 RN2-10100.51000 保護戶內電壓互感器用 RW9-

60、35350.52000 保護戶外電壓互感器用 3、高壓熔斷器的校驗 （1）開斷電流的校驗 1) 35kV側 沖擊電流的有效值=14.59(KA),熔斷器開斷電流 所以mI)(57 35 2000 KAI N N U S Nbr ,滿足條件。 mNbr II 2)10kV側 沖擊電流的有效值=12.102（kA）熔斷器開斷電流mI 所以，滿足條件。)(100 10 1000 KAI N N U S Nbr mNbr II 5.55.5 高壓開關柜的選擇高壓開關柜的選擇 1、高壓開關柜的選擇 對于110kV變電站，其10kV側通常采用室內布置形式。在這里選用了GFC- 10型手車式開關柜，操作方便

61、，斷路器維修方便，具有一定的限制故障擴大的 能力。 開關柜配裝ZN18真空斷路器，與之前所選的10kV側斷路器型號匹配，其技 術參數(shù)如下表： 表6-8 開關柜技術參數(shù)表 型號 GFC10 額定電壓10kV 最高工作電壓12kV 額定電流2000A 額定開斷電流31.5kA 操作方式彈簧 2、高壓開關柜的校驗 由于對10kV測高壓開關柜只對斷路器進行校驗，其情況如下： （1）對電壓：最高工作電壓；12kV10kV 符合條件； N UU （2）對電流：最大持續(xù)工作 )(88.1060 1032 100035 05 . 1 32 05 . 1 10 max A U S I N kVN 額定電流；即2

62、000A1060.88A ，符合條件； max IIe （3）熱穩(wěn)定電流 ；額定開斷電流, 符合條)(638.27 )3( kAIIf kAIkA Ir 638.27 5 . 31 )3( 件。 故選用了GFC10型固定式開關柜。 5.6 架空導線、母線和電纜的選擇 5.6.15.6.1 選擇原則選擇原則 1、母線及電纜的選擇 敞露母線一般按下列各項進行選擇和校驗：導體材料、類型和敷設方法；導 體截面；機械強度；電暈；熱穩(wěn)定；動穩(wěn)定。電纜則按額定電壓、電暈導體材 料、類型和敷設方法、導體截面及允許的電壓降選擇和校驗。 2、敞母線及電纜的選擇 35kV及以下，一般用三相鋁芯電纜；110kV及以上

63、采用單相充油電纜；直 埋地下，一般選用鋼帶鎧裝電纜；敷設在高差較大地點，應采用不滴流或塑料 電纜。 3、 母線及電纜截面的選擇 除配電裝置的匯流母線及較短導線按長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導體 截面一般按經濟電流密度選擇。部分導體的經濟電流密度,見下表: 表6-9 導線、母線及電纜的經濟電流密度（）J 2 /mmA 最大負荷年利用小時數(shù) max T 導體材料 3000以下300050005000以上 鋁裸導線及母線1.651.150.9 鋁芯電纜1.921.731.54 表 6-10 溫度校正系數(shù) K 值 母線最高允許溫度（70）實際環(huán) 境溫度 （） -505101520253035404550 K1.291.241.201.15.1.111.051.000.940.880.810.740.67 表 6-11 母線、電纜線、導線的熱穩(wěn)定系數(shù) C 值（Amm2）S 母線材料最大允許溫度（）C 值 銅 320175 鋁22097 不直接與設備連接42066 直接與設備連接32062 注：以上表格出自變電所及電力網設計與應用-中國電力出版社 導體的經濟截面由決定，正常工作是