某10kv变电所毕业设计

某10KV变电所设计摘要随着西校区的发展建设，原变电所已不能满足用电需求，为改善供电质量，提高供电可靠性，并根据发展规划及负荷现状，设计10KV变电所。关键词变电所；短路电流；系统主接线；微机保护ABSTRACTTHETENKILOVOLTSTRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNOFWESTSCHOOLDISTRICTOFPINGDINGSHANINSTITUTEOFTECHNOLOGYABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFWESTSCHOOLDISTRICTOFPINGDINGSHANINSTITUTEOFTECHNOLOGY,THEFORMERTRANSFORMERSUBSTATIONCANTSATISFYTHEDEMANDOFELECTRICITYFORAMELIORATINGQUALITYOFELECTRICSUPPLYANDENHANCINGDEPENDABILITY,ANDACCORDINGTOTHEDEVELOPOFTHEPROGRAMMINGANDTHESTATUSOFCHARGE,IDESIGNTHETENKILOVOLTSTRANSFORMERSUBSTATIONKEYWORDSTRANSFORMERSUBSTATION,SHORTCIRCUITELECTRICCURRENT,SYSTEMLORDKNOTLINE,TINYMACHINEPROTECTION目录第1章原始资料及电源进线方式确定1第2章负荷计算及无功功率补偿计算221负荷计算部分222无功功率补偿6221无功功率补偿的基本知识6第3章确定变电站的位置与型式、合理布置好各设备的位置1031变电所形式的确定1032变电站与各设备的位置11第4章变电站主变压器的台数、容量及类型的选择14第5章变电站主结线方案的设计1551几种主接线方式的介绍15第6章短路电流计算1761概述1762短路电流计算17第7章电气设备的选择与校验2671概述2672一次侧电气设备选择与校验2773低压侧一次设备选择与校验32第8章10KV变电所电力变压器的继电保护4081电力变压器的故障形式40第9章变电站防雷保护与接地装置的设计5091变电站直击雷过电压保护5092雷电侵入波过电压保护52第10章微机保护54结束语61参考文献62附录设计说明书及主要材料清单63第1章原始资料及电源进线方式确定在本次10KV变电站建设地区地势平坦，且附近建筑物稀疏，使得出线走廊较开阔；年最高气温40，年平均气温15116，年最低气温102,年最热月平均最高气温35，年最热月平均气温26年雷暴日数220。平均海拔1104M，主导风向东南风。所有用电设备的总用电负荷为7940KW，计算负荷51692KW。负荷总表工程名称用电负荷（KW）需要系数计算负荷（KW）一号教学楼113750707963二号教学楼2205307015437三号教学验楼ABC3247808527606二号系馆楼3058207021407三号系馆楼1945607013619行政楼405808032464图书馆16000801280一区公寓53250603195二区公寓635060381教师公寓20634060123804研究生公寓5270603162服务楼10008585食堂10009090锅炉房50085425路灯45360452041开水房5007035消防室8008064总计51692某校区平面图用电负荷按其重要性和中断供电在政治经济上造成损失或影响程度，分为三级，即一级负荷、二级负荷、三级负荷。（1）一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或者中断供电将在政治经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。（2）二级负荷或者中断供电将在政治经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。（3）三级负荷为一般负荷，指所有不属于上述一、二级负荷者。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。某学院现有有功功率4175KW，无功功率174054KVAR，视在功率45237KVA。根据要求，图书馆、行政楼及消防设施为二级负荷，其余均为三级负荷。根据学院负荷要求，本次设计采用双电源电缆进线，一用一备。第2章负荷计算及无功功率补偿计算21负荷计算部分一、负荷计算的目的和方法计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电器保护的重要数据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如果计算负荷过小，又将使电器和导线运行时增加电能消耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，一致发生事故，同样给国家造成损失。为此，正确进行负荷计算是供配电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。负荷计算成用的方法有需要系数法和二项式法（1）需要系数法需要系数法与用电设备的类别和工作状态有极大的关系，因此在计算时首先要正确判明用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。需要系数法，用设备功率乘以需要系数和同是系数（一般取08），直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。（2）二项式法将负荷分为基本部分和附加部分，后者考虑一定数量大容量设备影响，适用于设备台数较少而容量差别较大的低压分支干线的计算负荷，及其他各类车间和变电所施工设计亦常采用，但二项式法计算结果一般偏大。根据分析，本次设计采用的就是需要系数法二、负荷计算1、1、2、3教学楼，A、B、C座实验楼负荷容量PE113752205314153247880056KW需要系数KD070,同时系数KI080,功率因数085,06COSTG有功计算负荷4483KW30IDEPK无功计算负荷26899KVARQTG视在功率计算负荷5274KVA30COSS根据5274KVA，考虑到今后的发展，选择SCB8630/10变压器一台。30COSPS2、2、3系馆楼负荷容量PE305821945650038KW需要系数KD070,同时系数KI080,功率因数085,06COSTG有功计算负荷2802KW30IDEPK无功计算负荷16813KVARQTG视在功率计算负荷32965KVA30COSS根据32965KVA，考虑到今后的发展，选择SCB8400/10变压器一30COSPS台。3、行政楼、图书馆、消防设施负荷容量PE405816008020858KW需要系数KD080,同时系数KI080,功率因数085,06COSTG有功计算负荷13349KW30IDEPK无功计算负荷8004KVARQTG视在功率计算负荷156941KVA30COSS根据15705KVA，因为这部分为二级负荷，并考虑到今后的发展，30COSPS为了增容一个等级，选择SCB81600/10变压器两台。4、一区宿舍负荷容量PE5325KW需要系数KD060,同时系数KI080,功率因数085,06COSTG有功计算负荷2556KW30IDEPK无功计算负荷15336KVARQTG视在功率计算负荷3007KVA30COSPS根据3007KVA，考虑到今后的发展，选择S9400/10变压器一台。30COSPS5、二区宿舍负荷容量PE635KW需要系数KD070,同时系数KI080,功率因数085,06COSTG有功计算负荷3048KW30IDEPK无功计算负荷18288KVARQTG视在功率计算负荷3586KVA30COSS根据3586KVA，考虑到今后的发展，选择S9400/10变压器一台。30COSPS6、教师公寓负荷容量PE20634KW需要系数KD060,同时系数KI080,功率因数085,06COSTG有功计算负荷9904KW30IDEPK无功计算负荷59425KVARQTG视在功率计算负荷11652KVA30COSS根据11652KVA，考虑到今后的发展，选择SCB81250/10变压器一30COSPS台。7、研究生公寓楼、服务楼、食堂、锅炉房、开水房、路灯及其他负荷容量PE52710010050453650388036KW需要系数KD070,同时系数KI080,功率因数085,06COSTG有功计算负荷4928KW30IDEPK无功计算负荷29568KVAR30QPTG视在功率计算负荷57976KVA30COSS根据57974KVA，考虑到今后的发展，选择SCB8630/10变压器一30COSS台。22无功功率补偿221无功功率补偿的基本知识在工业与民用建中，有大量设备的工作需要通过向系统吸收无功功率来建立交变的磁场，这使及输筑设备中，系统输送的电能容量中无功功率的成分增加。在系统变配电设备配电线路规格一定的情况下，直接影响到有功功率的输送。因此，在供配电系统中，必须限制无功功率的大小，即提高功率因数，以便提高系统设备的有效利用率。供配电系统要求038KV的电能用户的功率因数应达到085以上，10KV的电能用户的功率因数应达到090以上。四、系统功率因数状况分析（表41）照明其他建筑物名称1EP301301Q2EP302302Q备注教学楼、实验楼2819157951842903系馆楼161065038442153一区宿舍1065511242620448二区宿舍127609650824384图书馆、行政楼15810121458933教师公寓497238515667518其他负荷1961097773371总计1527478455633830097218600813012QTGP078COSART因照明均采用无补偿的荧光灯，其功率因数055，其他负荷功率因数为085，系统功率因数计算步骤如下荧光灯055COS055152ARTG其它负荷085CS085061AROT照明负荷PE15274KW0700801527485534KW301IDEPK85534152130012KVARQTG其他负荷PE56338KW07008056338315493KW30IDEP30097206119245KVAR30PTG系统的功率因数为088112QCTP078OSARTG经过计算，目前系统的功率因数为078。根据供电营业规则规定用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到以下规定10KVA及以上高压供电的用户功率因数为090以上。其他电力用户和大中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为085以上。农业用电，功率因数为080。根据这一要求，有必要进行无功功率补偿。补偿过程如下1、一号主变（负荷为教学楼和实验楼）有功计算负荷4483KW301IDEPK无功计算负荷26899KVARQTG需补偿的容量为QC（TGARCCOS078TGARCCOS085）8529KVAR301查电气设备实用手册选取电容器型号BWF04251，额定容量QR为25KVAR。需装设的电容器个数为NQC/QR34考虑到三相平衡，应装设6个，每相2个。检验此时，并联电容器的实际容值为625150KVARCQ408932301301301CSPQ000166540062454TST301S高压侧计算负荷4548KW302301P20824KVAR50025302301TCQQ2302302PQKVA091085证明这一补偿满足功率因数要求。302COSPS2、二号主变（负荷为系馆楼）有功计算负荷2802KW301IDEKP无功计算负荷16813KVARQTG需补偿的容量为5323KVAR301RCOS78ARCOS085CATG查电气设备实用手册选取电容器型号BWF04251,额定容量QR为25KVAR。需装设的电容器个数为21CRNQ考虑到三相平衡，应装设3个,每相1个。检验此时，并联电容器的实际容值为3X2575KVARC302842301301301CSP000164850061817TSTQ301S高压侧计算负荷28505KW302301P13307KVAR31454KVA302301TCQ2302302PQ091085证明这一补偿满足功率因数要求。302COSPS电容器选型BWF04251，额定电压04KV额定容量25KVAR额定电容49761F相数单相外形尺寸LBHHF质量MM38011534042020025KG生产厂家表补偿前后的各功率值及计算电流值补偿前（KW）30P（KVAR30Q）（KVA30S）计算电流（A）301I计算电流（A）302IT1变压器44832689952742907613T2变压器28021681332965181347582T3、T4变压器133498009156941863226531T5变压器2556153363007165343404T6变压器3048182883586197251760T7变压器990459425116526407168187T8变压器49282956857976318883684总计410724641948307226563697275补偿后（KW）30P（KVAR30Q）（KVA30S）计算电流（A）301I计算电流（A）302IT1变压器454842082450025275172207T2变压器285051330731454173045401T3、T4变压器1357758645147898132213467T5变压器25999442765152039911T6变压器310127283351184348369T7变压器1007343265109636028154345T8变压器5011764853117292176670总计41757917585745327624925654267注视在功率与计算电流是不能通过直接相加得到的。视在功率23030SPQ计算电流IU第3章确定变电站的位置与型式、合理布置好各设备的位置31变电所形式的确定一、变、配电站分类1、按变、配电站用途分类（1）在供配电系统中，一般将110/10（6）KV或35/10（6）KV的变电站称为区域变电站或总降压变电站，这是因为10（6）KV只能供少数用电设备使用，大多数用电设备都需再次降压后才能使用。（2）106/04KV的变、配电称为用户变电站，在工业企业中称为车间变电站。（3）10KV配电站又称为开闭所，在城市电网中使用较为广泛。2、按变、配电站设置地点分类可分为室内变电站、室外变电站、杆上变电站、室外箱式变电站。（1）110KV以上的变电站通常为室外变电站。（2）35/6KV变电站一般为室内变电站。这种形式的变电站运行维护方便，占地面积少。（3）配电站（开闭所）可为独立建筑物，也可附设于大型工业或民用建筑物中。（4）106/04KV变电站的型式由用户负荷的状况和周围环境情况综合考虑确定。1）负荷较大的车间和站房，一般设附设变电站或半露天变电站。2）负荷较大的多跨厂房，负荷中心在厂房中部且环境许可时，宜设车间内变电站或组合式成套变电站。3）高层或大型民用建筑物内，一般设室内变电站或组合式成套变电站。4）负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区一般设独立变电站，也可设附设式变电站或户外箱式变电站。5）环境允许的中小城市居民区和工厂的生活区，当变压器容量在315KVA以下时，可设杆上或高台式变电站。二、变电站站址的选择原则1、接近负荷中心处。主要从节约一次投资和减少运行时电能损耗的角度出发。2、进出线方便。要求有足够的进出线走廊，提供给架空线、电缆或电缆隧道。3、靠近电源侧。变电站应靠近电源进线侧布置，以免过大的功率倒送，产生不必要的电能损耗和电压损失。4、满足供电半径的要求。由于电压等级决定线路最大的输送功率和输送距离，供电半径过大的会导致线路上电压损失过大，使末端用电设备处的电压不能满足要求，因此变电站的位置应保证所有用电负荷均处于该站的有效供电半径内。5、运输设备方便。因为变配电设备通常体积较大，不易拆卸，应考虑运输通道。6、避免有剧烈震动和高温的场所。剧烈震动会使变配电设备导电部分的连接螺栓变松，使得连接部位接触电阻变大，发热加剧；高温的场所会使电气设备正常运行时超过起允许温度或不能达到额定功率，影响电气设备使用且依造成设备损坏。7、避免多尘或有腐蚀性气体的场所。电气元件在多尘或有腐蚀性的场所易受损坏。如无法远离，应避免在污染源的主导风向的下风侧。8、避免设在潮湿或易积水场所。因为潮湿易导致设备绝缘损坏。9、避免设在有爆炸危险的区域内或设在有火灾危险区域的正上面或正下面。三、变电所形式的确定根据变电站的用途、负荷状况，并结合供配电理论知识，变电站形式确定如下变电所形式变压器型号箱式柜壳规格T1箱式变电所SCB8630/10ZBW110/630T2箱式变电所SCB8400/10ZBW110/630T3独立变电所SCB81600/10T4独立变电所SCB8630/10T5箱式变电所S9400/10ZBW110/630T6箱式变电所S9400/10ZBW110/630T7独立变电所SCB81250/10T8箱式变电所S9630/10ZBW110/63032变电站与各设备的位置设计变压器室的结构布置时，除了应根据GB50053199410KV及以下变电所设计规范和GB50059199235110KV变电所设计规范外，还应参考建设部批准的全国通用建筑标准设计电气装置标准图集中的88D264电力变压器室布置（610/04KV,2001600KVA）和97D267附设式电力变压器室布置（35/04KV，2001600KV）,不过只适用于油浸电力变压器室。根据变电站总体布置要求便于运行维护和检修、保证安全运行、便于进出线、节约土地和建筑费用及符合发展要求。确定变电站和各设备的总体布局如下图示1号独立变电站布置平面图注释门采光窗高压电缆进线口低压电缆出线口低压侧17号柜为GCS型低压抽出式开关柜高压侧114号柜为14台KYN2810型交流铠装移开式高压开关柜1518号柜为4台BZGN1A型镉镍电池直流操作成套柜通风方式以自然通风为主，四周留有采光窗，并装设纱门扇，防止小动物进入。1号独立变电站有两台SCB81600/10/04KV变压器，主要负荷有图书馆、行政楼及消防设施，均为二级负荷。两台变压器采用一用一备方案，正常时只有一台工作，当工作的变压器检修或出现故障时，将断开工作的变压器，启动备用变压器。这部分负荷总安装容量为20858KW，有功计算负荷PC为13349KW，无功计算负荷QC为8004KVAR，视在功率计算负荷SC为156941KVA。无功补偿后有功计算负荷PC为13577KW，无功计算负荷QC为58645KVAR,视在功率计算负荷SC为14789KVA。此变电站两台变压器，联结组别均为D，YN11。低压侧220/380三相四线制配电，中性点直接接地系统，采用TNCS系统公共接地保护装置，各单位工程进户线外作重复接地装置。2号独立变电站布置平面图注释低压室18号柜为GCS型低压抽出式开关柜通风方式以自然通风为主，四周留有采光窗，并装设纱门扇，防止小动物进入2号独立变电站有一台SCB81250/10/04KV变压器，主要负荷为教师公寓楼。这部分负荷总安装容量为20634KW，有功计算负荷PC为9904KW，无功计算负荷QC为59425KVAR，视在功率计算负荷SC为11652KVA。无功补偿后有功计算负荷PC为10073KW，无功计算负荷QC为43265KVAR,视在功率计算负荷SC为10963KVA。此变电站变压器，联结组别均为D，YN11。低压侧220/380三相四线制配电，中性点直接接地系统，采用TNCS系统公共接地保护装置，各单位工程工程进户线外作重复接地装置。第4章变电站主变压器的台数、容量及类型的选择根据变电所所带用户负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级重要负荷。对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的7080。同时，主变压器的容量选择必须满足本次设计的变电所的负荷容量要求，也尽可能考虑变电所建成后510年的规划负荷的要求，也适当考虑到远期的负荷发展，与城市规划相结合。根据某学院设计要求，要求高压侧出线8回，则初步确定本校区内共设立七座变电所，其中，两座独立变电所，五座箱式变电所。一号独立变电所负荷为图书馆、行政楼及消防设施，因其为二级负荷，采用两台变压器供电，工作方式为一用一备；二号独立变电所负荷为教师公寓楼；一号箱式变电所负荷为教学楼和实验楼；二号箱式变电所负荷为系馆楼；三号箱式变电所负荷为一区学生宿舍楼；四号箱式变电所负荷为二区学生宿舍；五号箱式变电所负荷为研究生公寓楼、食堂、服务楼及其他负荷。表变压器选型、负载率及负荷范围主变序号容量及型号实际容量（KVA）负载率负荷范围一号SCB8630/105003（5274）794（837）教学楼、实验楼二号SCB8400/103145（3417）786（854）系馆楼三号SCB81600/1014789（15705）924（982）图书馆、行政楼四号SCB81600/1014789（15705）924（982）三号备用五号S9400/102765（3007）691（752）一区宿舍六号S9400/103351（3586）837（897）二区宿舍七号SCB81250/1010963（11652）877（932）教师公寓八号S9630/105312（57976）842（920）其他注1、括号内、外分别为补偿前、后的容量和负载率第5章变电站主结线方案的设计电气主接线的基本要求我国变电所设计的技术规程规定变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求。51几种主接线方式的介绍由原始资料可知，本次设计的10KV变电站，为一般变电站，它的修建目的主要是为某学院提供可靠优质电能，根据电力工程设计手册，我们可基本选定主接线方式为1、单母线接线方式单母线接线具有简单清晰，设备小，投资小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有电力装置，在整个检修期间均需停止工作。此外在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。单母线接线图因此，这种接线只适用于6220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路又不多的中、小型发电厂和变电所，它不能满足、类用户的要求，但若采用成套配电装置，由于可靠性高，也可用于较重要用户的供电。2、单母线分段单母线分段接线图单母线分段接线具有简单清晰，设备较少，投资较小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，并可提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路。由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，两段母线同时故障的可能甚小，可以不予考虑。分段的数目，取决于电源数量和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器数量也越多，且配电装配和运行也越复杂，通常以23段为宜，这种接线广泛用于中、小容量发电厂的610KV接线和6220KV变电所中。3、主接线的确定1、单母线接线与单母线分段相比较单母线单母线分段断路器台数12台11台隔离开关台数16台14台占地面积占地面积较大占地面积较小些优点接线简单、清晰、设备小、操作方便、便于扩建、投资较小接线简单、操作方便、便于扩建供电可靠性，灵活性较好缺点供电的可靠性，灵活性较差，不能满足、类用户需要投资较大些，占地面积较大适用范围用于6220KV系统中只有一台发电机或一台主变，且出线不多的中、小型变电所适用于610KV电压等级引出线在6回以上的中、小型变电所中2、主接线的确定根据提供的原始资料，电力系统的发展，和用户的需求等几方面考虑，从近期及远景的发展规划，经过比较确定采用两路10KV电源一用一备供电。两路10KV电源有两路独立电源供给，高压侧为单母线分段联络接线，10KV电源进线经一号独立变电所采用放射式引线出至本所400V段和二号独立变电所及15号箱式变电所。各变电所低压侧采用单母线接线。进出线均采用高压铠装电力电缆。该设计整个主接线网络采用双电源放射式结构，符合供电标准，满足对负荷密度大，供电要求较高的基本要求。第6章短路电流计算61概述供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接，是系统的常见故障之一。1、短路电流的计算方法由于电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量要小，而阻抗则较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路时，系统母线上的电压变动很小，可以为电压维持不变，即系统容量为无限大。所以我们在这里进行短路电流计算方法，以无限大容量电力系统供电作为前提计算的。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用在仅切换过程中可能并联运行的接线方式。3、短路的种类对中性点接地系统，可能发生的短路类型有三相短路、两相短路、3K2单相短路和两相接地短路1K1K对中性点不接地系统，短路类型有三相短路和两相短路。32具统计，从短路类型来看，单相短路或接地短路发生率最高；从短路发生的部位来看，线路（尤其是架空线路）上发生短路或接地比例最大。我国的中压系统采用中性点不接地系统，主要就是为了避免单相接地造成的停电事故。62短路电流计算一、短路点选取因为本设计是10KV变电所设计，须对高压开关柜、低压开关柜及其内部各种设备进行选取和校验，须对变电所进行各种保护设计。考虑到以上因素，在各个变压器高压侧、低压侧分别设置一个短路点。具体见短路电流计算等值电路图中所示。二、短路电流计算分析本设计一次侧采用标幺值法，二次侧采用有名值法进行短路电流计算。设本系统为无限大容量电力系统。1、T1变压器变压器的短路电压（阻抗电压）百分值4KU1）、高压侧基准容量100MVA,基准电压105KV,电缆线路长度DS1DCL5KM,电力线路没相的单位长度电抗平均值008/KM0X确定基准电流55KA113DSIU电缆线路电抗标幺值036021DWLXX其等值电路为图1等值电路图1求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和短路容量总阻抗0361KXWL三相短路电流周期分量有效值55/0361527KA311DKKII其他三相短路电流对L较大的中、高压系统，取短路电流冲击系数18，则SHK1527KA331KII2551527KA3895KA25SHI1511527KA2306KA331SKII三相短路容量100MVA/0362778MVA311DKKSX2、低压侧电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）008/KM009/KML05KM04KV0X0R2CU0080504/10504/105006M201/CLUX0090504/10504/105007M201/CLRR电力变压器的阻抗596004/63004/63024M2CTKNTUPS4/10004KV04KV/630KVA1016M210CKTNTX绘制等值电路图为图2等值电路图2得K2点短路电路总阻抗为007M24M247M2LTKR005M1016M1021MX（4）、求三相短路电流周期分量有效值220KA3222CKKKUIRX（5）、三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值220KA332II1842204084KA184SHKI1092202398KA33209SII（6）、三相短路容量1732042201524MVA3322KCKSUI2、T2变压器4KU1）、高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再赘述。2）、低压侧电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）008/KM009/KML05KM0X0R0090504/10504/105007M201/CLURR0080504/10504/105006M201/CLXX电力变压器的阻抗400004/40004/40040M2CTKNTURPS4/10004KV04KV/400KVA16M210CKTNTX3绘制等值电路图为图3等值电路图3得K2点短路电路总阻抗为007M40M407M2LTKR006M16M1606MX（4）、求三相短路电流周期分量有效值139KA3222CKKKUIRX（5）、三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值139KA332II184139KV2558KA184SHKI139KV1091515KA332109SHKII（6）、三相短路容量173204KV139KA963MVA3322CSUI3、变压器、变压器6T4K1）、高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再赘述2）、低压侧电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）008/KM009/KML05KM0X0R0090504/10504/105007M201/CLURR0080504/10505/105006M201/CLXX电力变压器的阻抗1200004/160004/1600075M2CTKNTURPS6/10004KV04KV/1600KVA6M210CKTNTX绘制等值电路图为图4等值电路图4得K2点短路电路总阻抗为007M075M082M2LTKR006M6M606MX（4）、求三相短路电流周期分量有效值3774KV3222CKKKUIRX（5）、三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值3774KA332KII1843774KV6944KA184SHI3774KV1094114KA33209SKII（6）、三相短路容量173204KV3774KA2617MVA3322CSUI4、变压器、变压器45T6K1）、高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再赘述2）、低压侧电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）008/KM009/KML05KM0X0R0090504/10504/105007M201/CLURR0080504/10505/105006M201/CLXX电力变压器的阻抗430004/40004/40043M2CTKNTURPS4/10004KVX04KV/400KVA16M210CTTX3绘制等值电路图为图5等值电路图5得K2点短路电路总阻抗为007M43M437M2LTKR006M16M1606MX（4）、求三相短路电流周期分量有效值139KA3222CKKKUIRX（5）、三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值139KA332II184139KA2558KA184SHKI139KV1091515KA33209SII（6）、三相短路容量173204KV139KA963MVA3322KCKSUI5、变压器67TK1）、高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再赘述2）、低压侧电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）008/KM009/KML05KM0X0R0090504/10504/105007M201/CLURR0080504/10505/105006M201/CLXX电力变压器的阻抗1200004/125004/125012M2CTKNTURPS6/10004KV04KV/1250KVA768M210CTTX3绘制等值电路图为图6等值电路图6得K2点短路电路总阻抗为007M12M127M2LTKR006M768M774M2LTKX（4）、求三相短路电流周期分量有效值295KA3222CKKKUIRX（5）、三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值295KA332II184295KA5428KA184SHKI109295KA32155KA33209SII（6）、三相短路容量173204KV295KA204MVA3322KCKSUI6、变压器458TK1）、高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再赘述2）、低压侧电力电缆的阻抗（需折算到低压侧）008/KM009/KML05KM0X0R0090504/10504/105007M201/CLURR0080504/10505/105006M201/CLXX电力变压器的阻抗620004/63004/63025M2CTKNTURPS45/10004KV04KV/630KVA1143M210CTTX3绘制等值电路图为图7等值电路图7得K2点短路电路总阻抗为007M25M257M2LTKR006M1143M1149MX（4）、求三相短路电流周期分量有效值196KA3222CKKKUIRX（5）、三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值196KA332II184196KV36064KA184SHKI109196KA21364KA33209SII（6）、三相短路容量173204KV196KA1358MVA3322KCKSUI表各个变压器高、低压侧短路电流值、短路容量值总表1T23T45T67T8KA31KI1527KASHI3895KA3SI2306KA1K1527KA3I1527高压侧MKA1KS2778各值与1T相同各值与1相同各值与1T相同各值与1相同各值与1T相同各值与1相同各值与1T相同KA32I22013937743774139139295196KASHI408425586944694425582558542836064KA3SI23981151541144114151515153215521364低压侧KA2K22013937743774139139295196KA3I22013937743774139139295196MKA2KS1524963261726179639632041358注、高、低压侧三相短路电流周期分量有效值。31I32三相短路电流冲击值。三相短路冲击电流有效值。SHI3SHI、次暂态短路电流。三相稳态短路电流有效值。1KI2第7章电气设备的选择与校验71概述电气设备的选择是变电站电气设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备要可靠地工作必须按正常条件进行选择，并按短路状态校验其热稳定和动稳定。电器选择的一般要求1）满足正常情况下短路、过电压、检修。2）按当地环境条件校核。3）力求技术先进和经济合理。4）与整个工程建设标准协调一致。5）同类设备尽量减少品种。6）选用新产品应具有可靠试验数据，并经正式鉴定合格为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应满足下列条件（1）、按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；（2）、按短路条件包括动稳定、热稳定和持续时间校验；（3）、按环境条件如温度、湿度、海拔、环境、介质状态等选择；（4）、按各类高压电器的不同特点，如断路器的操作性能、互感器的二次侧负和准确等级、熔断器的上下级选择性配合等进行选择。表1高压一次设备的选择校验项目和条件电器额定额定断流短路电流校验设备名称电压（KV）电流（A）能力（KA）动稳定热稳定高压熔断器高压隔离开关高压负荷开关高压断路器电流互感器电压互感器高压电容器母线电缆支柱瓷瓶套管瓷瓶选择校验的条件设备的额定电压应不小于装设低点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断电流（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流校验注1、表中“”为必须校验，“”表示不要校验。2、选择变电所高压侧的设备和导体时，其计算电流应取主变压器高压侧额定电流。3、对高压负荷开关，其最大开断电流应不小于它可能开断的最大过负荷电流；对高压断路器，其最大开断电流应不小于实际开断时间（继电保护实际动作时间加上断路器实际分闸时间）的短路电流周期分量；对熔断器断流能力的校验条件与断路器的类型有关。72一次侧电气设备选择与校验一、一次侧电气设备选择与校验原则1、开关电器的选择开关电器的选择原则具有互通性，即不仅要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故障时，能承受短路时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器对电流分断能力的要求，因此，开关电器的选择应符合下列条件（一）满足正常工作条件1）、满足工作电压要求即RUNMWU式中开关电器最高工作电压；MU开关电器装设处的最高工作电压；W开关电器额定电压；R系统的额定电压。NU2）、满足工作电流要求即RIC式中开关电器额定电流RI开关电器装设处的计算电流C3）、满足工作环境要求选择电气设备时，应考虑其适合运行环境条件要求，如温度、风速、污秽、海拔、地震、烈度等。（二）满足短路故障时的动、热稳定条件1）、满足动稳定要求，或，MAXI3SHMAXI3SH式中开关电器的极限通过电流（或称动稳定电流）峰值MAXI开关电器的极限通过电流（或称动稳定电流）有效值；AI开关电器安装处的三相短路冲击电流；3SHI开关电器安装处的三相短路冲击电流有效值SI2）、满足热稳定要求23TIMAII式中开关电器的T秒热稳定电流有效值；T开关电器安装处的三相短路电流有效值；3I假想时间。IMAT电器的热稳定测试时间（S）和T可以查有关手册或产品样本I（三）满足开关电器分断能力的要求1）、断路器断路器应能分断最大短路电流3BRKI式中断路器的额定分断电流；BRI断路器安装处的三相短路电流有效值。3K2）负荷开关负荷开关应满足最大负荷电流BRCII式中负荷开关的额定分断电流；BRI负荷开关安装处的最大负荷电流C2、互感器的选择互感器发主要作用是实现隔离作用；降低仪表成本；实现仪表标准化。（一）满足工作电压要求即RUNMWU式中互感器最高工作电压；MU互感器装设处的最高工作电压；W互感器额定电压；R系统的额定电压。NU（二）满足工作电流要求，应该一次、二次侧分别考虑1）一次侧额定电流即1RI1RCI式中互感器一次额定电流；（12515）1RI1RICI互感器装设处的计算电流C2）二次侧额定电流5A2RI2R（三）准确度等级已知电流互感器的准确度与一次侧电流大小和二次侧负荷大小有关。通常测量仪表用的互感器（含电压互感器和电流互感器），应具有05或1级的准确度；电费计量用的互感器应具有05级的准确度；监视用的互感器应具有1级的准确度；继电保护用的互感器应具有B级或D级的准确度。准确级反映了互感器转变一次侧电气量的准确程度。1）考虑到二次仪表的指针在仪表盘1/22/3左右时较易准确读数，因此，一般为（12515）1RICI2）二次侧负荷与二次侧所接仪表有关，仪表越多，二次侧阻抗越大准确度越差。因此，二次侧负荷容量因满足条件为2RS式中电流互感器的二次负荷；2S电流互感器的二次侧与某一准确度等级对应的额定容量。R（四）由于短路时，短路电流会流过电流互感器的一次绕组，所以应该做动、热稳定变化；而电压互感器是并联接入电路的，不会承受一次回路上通过的短路电流，因此无须做短路动、热稳定校验。1）满足短路故障时的动稳定条件，只须满足，就可满足动稳定。3MAXSHII2）满足短路故障时的热稳定条件只须满足即可。23TIAII二、按照正常工作条件选择设备，短路条件校验设备已知数据3895KV，2306KA,1527KA,3SHI3SHI31KI289KA，2778MVACI1KS以T1变压器一次侧为例对设备进行选择和校验1、VD4型真空断路器技术参数额定电压10KV，额定电流630ARURI4S额定热稳定电流（有效值）16KATI额定动稳定电流（峰值）40KA，额定短路开断电流40KAMAXIBRI校验1）满足短路故障时的动稳定条件，只须满足，就可满足动稳定性。3MAXSHII因为40KA3895KA，所以满足动稳定性条件。MAXI3SHI2）满足短路故障时的热稳定条件只须满足23TIMAII（式中TIM为假想时间，经过计算TIM015S）因为161641024152715270153497，所以满足热稳定性条件。3）满足分断能力要求只须满足，就可满足条件。31BRKI因为20KA1527KA，所以满足分断能力条件。BRI31KI所以，T1变压器一次侧选择上述型号断路器能满足要求。2、GN1910型户内高压隔离开关技术参数额定电压10KV，最高工作电压12KVRUMAXU额定电流630A，动稳定电流（峰值）50KARI4S热稳定电流（有效值）20KA校验1）满足短路故障时的动稳定条件，只须满足，就可满足动稳定性。3MAXSHII因为50KA3895KA，所以满足动稳定性条件。MAXI3SHI2）满足短路故障时的热稳定条件，只须满足23TIMAII（式中TIM为假想时间，经过计算TIM015S）因为202041600152715270153497，所以满足热稳定性条件。所以，T1变压器一次侧选择上述型号断路器能满足要求。3、JN110（C）I型接地开关技术参数额定电压10KV，动稳定电流50KARUMAXI4S热稳定电流125KATI校验1）满足短路故障时的动稳定条件，只须满足，就可满足动稳定性。3MAXSHII因为50KA3895KA，所以满足动稳定性条件。MAXI3SHI2）满足短路故障时的热稳定条件，只须满足23TIMAI（式中TIM为假想时间，经过计算TIM015S）因为1251254625152715270153497，所以满足热稳定性条件。4、LZZJ910型电流互感器技术参数额定电流变比50A/5A，动稳定电流40KA12RIMAXI2S热稳定电流（有效值）75KA，准确等级05TI校验因为线路短路时，短路电流会流过电流互感器的一次绕组，所以应做动、热稳定校验。1）动稳定校验，只须满足，就可满足动稳定性。3MAXSHII因为40KA3895KA，所以满足动稳定性条件。MAXI3SH2）满足短路故障时的热稳定条件，只须满足23TIMAI（式中TIM为假想时间，经过计算TIM015S）因为757521125152715270153497