220KV 110KV 35KV枢纽变电站设计

1、目 录毕业设计（论文）任务书2第一章 电气主接线方案设计 第一节 概述5 第二节 变电站性质分析6 第三节 主变压器的选择及方案的形成7 第四节 初选方案的详细经济比较12第二章 短路电流计算 第一节 概述18 第二节 短路点的选择及各元件标么值计算23 第三节 短路电流计算过程及结果24第三章 电气设备选择 第一节 高压短路器及隔离开关的选择28 第二节 母线和避雷器的选择32 第三节 电压互感器和电流互感器的选择38第四章 高压配电装置布置42第五章 专题部分设计(变压器继电保护和母线继电保) 第一节 变压器的继电保护45 第二节 母线的继电保护47函授毕业设计(论文)任务书专业函授站、学

2、生一毕业设计(论文)题目220/110/35kv枢纽变电站设计二毕业设计(论文)时间：2007年5月起至2007年9月15日三毕业设计(论文)进行地点：太原校函授站四毕业设计(论文)的内容要求：原始资料数据和参考资料（一）、设计任务：1、本变电所在系统中的地位分析2、变电所主接线设计3、变电所主接线短路电流计算、经济计算等4、主要电气设备选择5、电气主接线绘制、配电装置选型（二）、毕业设计（论文）要求及原始数据资料：1、所设计变电所为一地区性枢纽变电所，根据系统地区负荷的要求，拟装设两台主变压器，设计容量为180mva，变电所要求一次建成，变电所电压等级共分为三级：220kv、110kv、35

3、kv，变电所进出线220kv侧4回；110kv侧6回；35kv侧8回。2、变电所的负荷情况110kv侧最大负荷100mva（4-10月），最小负荷60mva35kv侧最大负荷50mva（4-10月），最小负荷30mva（最大负荷持续时间4-10月，6个月）3、变电所与系统联系情况220kv系统容量为2000mva110kv系统容量为1000mva220kv由系统以两回线联系接本所，又从本所以两回线连至另一地区变电所，110kv以两回联络线连接110kv系统，此两回线在正常工作情况下，只起联络作用，只是在故障或检修情况下，才需短时间向110kv地区负荷供电，110kv以四回线供110kv地区负荷

4、，35kv侧以8回线供35kv侧负荷。4、计算短路电流参数220kv侧系统归算至变电所220kv母线总电抗标么值xc*220=3.2，220kv以系统容量为基准，110kv系统容量为1000mva，归算至变电所110kv侧母线总电抗标么值xc*110=1.3。5、所设计变电所设在地势较平坦，具有良好出线走廊条件，但土地质量为一般的地区，年平均最高温度为38。6、设计基本要求： 1、设计原则：在保证安全、经济、灵活、方便的条件下力求接线简单、布置紧凑、具有较高的自动化水平。 2、所址选择要求：尽量接近负荷中心，不占或少占良田，高低压设备进出线方便（考虑到交通运输方便性） 3、变电所拟装设两台主变

5、，其中一台主变断开时另一台主变承担50%以上的全部负荷。（四）、参考资料1、发电厂变电所电气接线和布置2、电力工程设计手册3、发电厂电气部分教科书4、发电厂、变电所电气设备5、变电所设计技术规程6、导体和电气设备技术规程7、电力设备过电压保护设计规程8、电气工程概算指标指导教师： 学 生：第一章 电气主接线方案设计第一节 概述 变电站主接线是电力系统接线的主要组成部分。主接线方式直接影响着配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择，对电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农

6、业生产和人民生活。因此，主接线是一个综合性的问题，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。因此主接线必须满足以下要求：1、保证必要的供电可靠性和电能质量；2、具有一定的灵活性和方便性；3、具有经济性；4、具有发展和扩建的可靠性。 在满足以上要求的情况下，还要以设计任务书为依据， 以国家经济建设方针、政策及有关技术参数、规程为准则等原则来设计电气主接线。 于本设计的变电站有三个电压等级，所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况，考虑各自的出线方向。根据负荷来决定变压器容量和台数，论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施，拟出几个把三个电压

7、等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。 主接线的形式可概括为两大类：其一，有汇流母线式接线，包括单母线，双母线，一台半断路器接线，一又三分之一台断路器接线以及变压器组接线等；其二，为无汇流母线式接线，包括桥形接线，多角形接线，单元接线等，为了提高供电可靠性和灵活性，常采用一些辅助改进措施，如：加设旁路母线和将母线分段等。 发电厂和变电所使用的电力变压器有主变压器、联络变压器和厂用变压器之分。各自的容量、形式及台数的选择和连接点的确定，直接影响主接线的可靠性，灵活性和经济性。 短路电流直接影响电气设备的安全运行，为了合理地选择开关电器并限制短路电流，在

8、220kv及以下电压等级中应考虑限制短路电流的措施，除在主接线形式和运行方式上尽可能采用等效阻抗较大的接线形式，如单元接线、母线硬分段外，更主要的是在某些电路中加装电抗器，亦可选用低压分裂绕组变压器取代普通变压器，所以，电气主接线的设计应经历以下几个阶段：1、对任务书原始资料进行分析，并画出主接线框图2、草拟主接线方案并进行分析3、短路电流计算4、选择主要电器设备5、完成主接线图及设计技术说明书第二节变电站性质分析此设计为大型地区性枢纽变电所，所以该变电所要考虑可靠性、灵活性和经济性，由于属于枢纽变电所，在电网连接上处于枢纽地位，起汇集电源分配功率等作用。母线上电源较多，输送和穿越功率大，变压

9、器容量大，除满足变电所附近的部分用户外，还将电力转送到其它地区的二次变电所中供用户使用。因此该变电所在未来电力系统中的作用和地位是至关重要的，从负荷特点和电压等级可知，它具有220kv，110kv，35kv三级电压，两级电压负荷，220kv与系统有四回馈线，并接受本变电所剩余负荷，可见该变电所220kv电压级的接线对可靠性要求较高，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，应采取带旁路接线为宜。110kv、35kv等级的接线由于出线回路较多，故也应采用带旁路接线为宜。第三节 变电所主变压器的选择及方案的形成一、 主变压器的选择及方案的形成 正确合理地选择主变的台数、容量和类型是电力系统规划和具体变

10、电所主接线设计中的一个主要问题，所以，在选择变压器时，我们考虑以下一些原则：（1）、主变压器台数：为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，当只有一个电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台变压器。对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装24台主变。（2）、主变容量的选择：主变容量在根据510年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定：se=0.6pm pm变电所最大负荷。总安装容量为：se=2x(0.6pm)=1.2pm 如此，当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40，则可保

11、证对84负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25的非重要负荷，在事故运行方式下可以被切除。因此，采用se=0.6pm,对变电所保证重要负荷来说是可行的。对于一、二级负荷比重大的变电所，应能在一台停运时，仍能保证对一、二级负荷的供电。（3）、主变形式的选择：在选择主变压器时，应从相数的确定绕组数的确定绕组接线组别的确定调压方式的确定冷却方式的确定等几个方面来进行考虑。在330kv及以下的电力系统中，一般应选择三相变压器，因为单相变压器组相对来讲，投资大、占地多、运行损耗也较大。同时，配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其要考虑其运输

12、的可能性，从制造厂到发电厂（或变电所）之间，变压器尺寸是否超过运输中隧道、涵洞、桥洞的允许通过限额；变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头等运输工具或设施的允许承载能力，若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器组，如果以两台升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用两台双绕组变压器或三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电器和辅助设备与相应的两台双绕组变压器相比都较少，在此次变压器设计中，可选用两台三绕组变压器或两台自耦变压器的组合。二、 主接线方案的拟定 在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等

13、基本要求，综合考虑在满足技术，经济政策的前提下，力争使其成为供电安全可靠、经济合理的主接线方案。 可靠性是变电所安全生产的首要问题，主接线的设计首先要保证可靠性，同时，尽可能减少传输能量过程中的损失，所以，对大型变电所主接线的可靠性应从以下几个方面考虑：1、断路器检修时，是否影响连续供电2、线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运回路的多少和停电时间长短，是否满足重要的、类负荷对供电的要求3、本变电所有无造成全所停电的可能性4、大型机组突然停电时对电力系统的稳定运行的影响及产生的后果等因素。 主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修事故等特殊状态下，操作方便

14、、调度灵活、检修安全、扩建方便等要求。 主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辨证统一，在满足技术要求的前提下，尽可能投资少、占地面积小，电能损耗和年运行费最低，且应考虑限制短路电流的措施。 现将主接线形式的优缺点列出，并选出各电压等级的最佳接线方案。1、 单母分段接线优点：单母分段接线是借分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性，便于分段检修母线，减少因母线故障造成的影响范围，对重要用户可以从不同段上引接，当某一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器断开，保证正常段母线不间断供电，因两段母线同时故障的机率很小，故不予考虑。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线回路都要在检修期

15、间内停电，当出线为双回路时，常使架空线出现交叉，扩建时应注意两方向的均衡。适应范围：(1)、35kv-63kv配电装置出线回路为4-8回。 (2)、110kv-220kv配电装置出线回路为3-4回。2、双母线接线优点：具有两组母线，当母联断路器断开时，一组母线运行另一组母线备用，每回线路都要经过一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线分别连接，母线之间通过母联断路器连接，使运行可靠性和灵活性大为提高，检修任一母线时，不会停止对用户连续供电，运行调度灵活，通过倒换操作可以形成不同运行方式，扩建方便，向母线左右任一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会引起原有回路停电。

16、缺点：与单母线分段相比，增加了母线长度和使每回路增加了一组母线隔离开关，还使配电装置架构增加，占地面积增大，投资增多。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作，为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间加装联锁装置。适应范围：(1)、35kv-63kv配电装置，当出线回路数 超过8回时，或所接电源较多，负荷较大 时。 (2)、110kv-220kv配电装置复杂，出线回路数为5回及以上时，或当110kv-220kv配电装置在系统中居重要地位且出线回路数为4回及以上时。2、 双母带旁母接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为检修出线断路器时，不致中断该回路供电

17、,可增设旁路母线和旁路断路器，有了旁路母线，检修与它相连的任一回路的出线断路器时，该回路便可不停电，从而大大提高了供电可靠性。 这种运行接线方式操作方便，不影响双母线正常运行，但多装一台断路器和一组母线，增加了投资和配电装置的占地面积，且旁路断路器的继电保护为适应各回出线的要求，其整定较为复杂。 按照一般规定，在220kv出线为5回及以上或110kv出线为7回及以上时，装设专用旁路断路器。 根据以上分析，对于110kv-220kv，因输送容量大，断路器大修日期较长，一般设旁路母线，又因220kv、110kv、35kv各电压级出线分别大于或等于4回、6回、8回，因此三个电压等级均应采用双母线带旁

18、路的接线。第四节 初选方案的详细经济比较 经济比较主要是对各方案的综合投资和年运行费用进行综合效益比较：一、 设计中所涉及到的公式和所需计算量1、综合投资计算：综合投资主要包括变压器综合投资，配电装置综合投资以及不可预见的附加投资等。进行方案比较时，一般不必计算全部费用，只计算方案不同部分的投资，可用下式计算：o=00（1+a/100）（万元）式中：oo-主体设备投资a-不明显的附加费用比较系数。220kv取70，110kv取90所谓综合投资应包括设备本体价格，附属相关设备费（如控制设备、母线等）主要材料费、安装费等各项费用的总和。综合指标随各时期市场经济变化而浮动。 2、年运行费用计算：主接

19、线中电气设备的运行费v主要包括变压器的电能损耗及设备的检修，维护和折旧费用等，按投资百分率计算，即 va+u1+u2 （万元）式中：u1检修维护费，一般取（0.022-0.042）o，o为综合投资费，（本设计中自耦变取0.042） 三绕组变取0.022； u2折旧费，取0.058 o；电能电价，可参考各地区实际电价（本设计取0.50元/度）a变压器电能损失。因本设计采用三绕组变压器，所以a按下式计算： a =（p0+q0k）t0+(pk1+qk2k)(s1i/sn)2+(pk2+qk2)(s2i/sn)2+(pk3+qk3k)(s3i/sn)2ti式中：sn每台变压器的额定容量（kva） s1

20、、s2、s3每台变压器第一、二、三侧所承担的总负荷（kv a）t0空载时使用的小时数 t1对应负荷使用的小时数p0、q0每台变压器的空载有功损耗（kw），无功损耗（kvar）pk、qk每台变压器的短路有功损耗（kw），无功损耗（kvar）k无功经济当量，即每台多发或多供1kvar无功功率，在电力系统中所引起的有功功率损耗（kw）增加的值，一般发电厂取0.02，变电所取0.1-0.15（本设计中取0.1） 二、 经济计算比较单台变压器第一、二、三侧所承担的负荷its220kv110kv35kv16/12t0smax(mva)75502526/12t0smin(mva)453015方案:两台自耦变

21、压器：90000/90000/45000kva技术数据：损耗p0=50.7kw；pk1-2=313.3kw pk2-3=274kw；pk1-3=295kw阻抗电压：u1-2%=9.46； u2-3%=10.77；u1-3%=16.78空载电流：io%=1.25先将短路损耗和阻抗电压归算至对应与变压器的额定容量： pk1-2=pk1-2=313.3kw pk2-3=pk2-3x(sn/s3)2=274x(90/45)2=274x4=1096kw pk1-3=pk1-3x(sn/s3)2=295x(90/45)2=274x4=1180kwuk1-2%=uk1-2%=9.46uk2-3=uk2-3x

22、(sn/s3)=10.77x(90/45)=21.54 uk1-3=pk1-3x(sn/s3)=16.78x(90/45)=33.56从而，pk1=1/2(pk1-2+pk1-3-pk2-3) =1/2(313.3+1180-1096)=199kwpk2=1/2(pk1-2+pk2-3-pk1-3) =1/2(313.3+1096-1180)=114.7kwpk3=1/2(pk1-3+pk2-3-pk1-2) =1/2(1180+1096-313.3)=981.4kwuk1%=1/2(uk1-2%+uk1-3%-uk2-3%) =1/2(9.46+33.56-21.54)=10.74uk2%=

23、1/2(uk1-2%+uk2-3%-uk1-3%) =1/2(9.46+21.54-33.56)=-1.28uk3%=1/2(uk1-3%+uk2-3%-uk1-2%) =1/2(33.56+21.54-9.46)=22.82q0k%=(io%/100)xsn=1.25/100x90 =1.125mvar=1125kvarqk1%=(uk1%/100)xsn=10.74/100x90 =9.666mvar=9666kvarqk2%=(uk2%/100)xsn=-1.28/100x90 =-1.152mvar=-1152kvarqk3%=(uk3%/100)xsn=22.82/100x90 =2

24、0.54mvar=20540kvara=(po+q0k)t0+(pk1+qk1)(s1i/sn)2+(pk2+ qk2)(s2i/sn)2+(pk3+qk3)(s3i/sn)2ti =(150.7+0.1x1125)x8760+(199+0.1x9666)(75/90)2+114.70.1x1152)x(50/90)2+(981.4+0.1x20540)(25/90)2x(6/12)x8760+(199+0.1x9666)(45/90)2+(114.70.1x1152)x(30/90)2+(981.4+0.1x20540)(15/90)2x(6/12)x8760=2305632+4566139

25、+1645694=8517465kwh=851.75万kwh两台自耦变电耗a12x851.75万kwh=1703.5万kwh方案:两台三绕组变压器：90000/90000/90000kva 技术数据：损耗p0=107.7kw pk1-2=580kw pk2-3=384kw pk1-3=704kw 阻抗电压：u1-2%=14.07 u2-3%=7.65 u1-3%=23.73 空载电流：io%=0.82 计算过程：pk1=1/2(pk1-2+pk1-3-pk2-3)=1/2(580704384) =450kwpk2=1/2(pk1-2+pk2-3-pk1-3)=1/2(580384704) =1

26、30kwpk3=1/2(pk1-3+pk2-3-pk1-2)=1/2(384704580) =254kwuk1%=1/2(uk1-2%+uk1-3%-uk2-3%)=1/2(23.7314.077.65)=15.075uk2%=1/2(uk1-2%+uk2-3%-uk1-3%) =1/2(-23.73+7.65+14.07)=-1.005uk3%=1/2(uk1-3%+uk2-3%-uk1-2%) =1/2(23.73+7.65-14.07)=8.655q0k%=(io%/100)xsn=0.82/100x90=0.738mvar =738kvarqk1%=(uk1%/100)xsn=15.0

27、75/100x90=13.5675mvar =13567.5kvarqk2%=(uk2%/100)xsn=-1.005/100x90=-0.9045mvar =-904.5kvarqk3%=(uk3%/100)xsn=8.655/100x90=7.7895mvar =7789.5kvara=(po+q0k)t0+(pk1+qk1)(s1i/sn)2+(pk2+qk2)(s2i/sn)2+(pk3+qk3)(s3i/sn)2ti =(107.7+0.1x738)x8760+(450+0.1x13567.5)(75/90)2+(130-0.1x904.5)x(50/90)2+(254+0.1x77

28、89.5)(25/90)2x(6/12)x8760+(450+0.1x13567.5)(45/90)2+(1300.1x904.5)x(30/90)2+(254+0.1x7789.5)(15/90)2x(6/12)x8760=1589940+5893745+2123167=9607078kwh=960.7万kwh两台三绕组变电耗a22x960.7万kwh=1921.4万kwh计算年运行费：u=aa+u1+u2方案一：ui0.5xa1+u1+u2 =0.5x1703.5+0.042x1500+0.058x1500 =1002万元方案二： uii0.5xa2+u1+u2 =0.5x1921.4+0

29、.022x1200+0.058x1200 =1057万元根据抵偿年限法： oi1500万元 ui=1002万元 oii1200万元 uii=1057万元t=( oi- oii)/( uii- ui)=(1500-1200)/(1057-1002) =5.45根据当前国家经济政策,t规定以5-8年为限。由上述经济比较后，t5.455年，说明方案一每年节约的运行费，不足以在短期(5-8年)内将多用的投资偿还，因此应选择初期投资小的方案二为宜，以达到最佳经济效益。因此，其经济性是可见的。同时，由于三绕组变多在绝缘水平上较高，保护整定比较简单，中性点接地方式上较灵活，再则有载调压方式方便等诸多优点，故

30、选择方案二，即两台三绕组变的组合。在经济比较之后，还需进行可靠性计算比较，可靠性是指系统设备在规定的条件下和预定的时间内完成规定功能的概率，随着系统工程学的兴起，可靠性理论及其应用的迅速发展，对大型发电厂或变电所电气主接线设计时不能只凭借设计和运行人员进行判断，作出决策，必须用定量计算的方法，判定出能够反映其可靠性能的指标，来衡量主接线完成功能和丧失功能的判据，使主接线的设计和运行建立在更加科学的基础上，但在本次设计中，仍根据经验判断其可靠性满足要求，不再进行计算，下面将对网络ii化简进行短路电流计算。第二章 短路电流计算第一节 概论在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路故障

31、（简称短路）。所谓短路，是指电力系统正常运行的相与相之间或相与地之间的连接，电力系统的运行经验表明，单相接地短路占大多数，三相短路分为对称短路和不对称短路，产生短路的主要原因是电气部分的载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被破坏，电力系统的短路故障大部分发生在架空线部分，总之，产生短路的原因有主观的，也有客观的，只要运行人员加强责任心。严格按规定办事，就可以把短路故障控制在一个很低的限度内。短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害，在发生短路时，由于电压供电回路阻抗减少以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍，短路点距发电机的距离愈小（即阻抗愈小）

32、，短路电流愈大，且短路点的电弧有可能烧坏电气设备，短路电流通过电气设备中导体时。其热效应会使导体或其他绝缘破坏，另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形甚至损坏，短路也会引起电网中电压降低，特别是靠近短路点的电压下降得最多，结果可能使部分用户的供电受到破坏，更为严重的是短路相当于改变了电网的结构，致使系统中功率分布发生变化，则发电机输出功率也相应变化，但是发电机的输入功率是由原动机的进气量或进水量决定的，不可能立即相应变化，因而发电机的输入和输出功率不平衡，发电机转速将变化，这就可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定，引起大片地区的停电。短路问题是电力技术方面的基本问题

33、之一，在发电厂、变电所以及电力系统的设计和运行过程中，都必须先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线，选用有足够热稳定和动稳定的电气设备和载流体，确定限制短路电流的措施，在电力系统中合理地设置各种继电保护并整定其参数等的重要依据，为此，掌握短路发生以后的物理过程以及计算短路时的各种运行参数（电流、电压等）的计算过程是非常重要和必要的。短路计算的目的：1、电器主接线比较2、选择导体和电器3、确定中性点接线方式4、计算软导线的短路摇摆5、确定分裂导线间隔棒的间距6、验算接地装置的接触电压和跨步电压7、选择继电保护装置和进行整定计算短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：1、正常工作时，三相系统

34、对称运行。2、系统中同步和异步电机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差1200电气角度。3、所有电源的电动势相位角相同。4、电力系统各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。5、电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在系统侧，50%负荷接在高压母线上。6、同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）7、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。8、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。9、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流10、元件的计算参数均取其额定

35、值，不考虑参数的误差和调整范围。11、输电线路的电容略去不计。12、用概率统计法则指定短路电流运算曲线。 在短路后瞬间的发电机可用次暂态电动势和次暂态电抗等值，所以短路交流初始值的计算实质上是一个稳态交流电路的计算问题，只是需要注意：1、各台发电机均采用xd作为等值电路。2、忽略线路对地电容和变压器的励磁回路，另外在计算高压电网时可以忽略电阻。3、不计算负荷，即短路前按空载情况决定次暂态电动势，短路后电网上依旧不接负荷（由于负荷电流较短路电流小得多） 在计算xd时，xd即转电动机的启动电抗，可由启动电流求得：x=xst=1/istei0i由正常运行方式计算而得：ei0i= vi0i-jii0i

36、x其中：vi0i 正常时电动机端电压 ii0i正常时吸收的电流事实上，负荷是综合性的，很难准确计及电动机对短路电流的影响，而一般电动机距短路点较远，提供的短路电流不大，因此在实际计算中只对于短路点附近、显著供给短路电流的大容量电动机，才按上述方法以ei0i、xd作为电动机的等值参数计算i，一般计算i的方法如下：一、简单系统i的计算： 计算i有两种方法：一是采用近似计算，即ei0i1和忽略负荷。另一种是运用叠加原理，即if=1/x，其中x-电网对短路点的等值电抗，这种方法具有一般的意义，即电网中任一点的短路电流交流分量初始值等于该点短路前的电压（开路电压）除以电网对该点的等值电抗（该点向电网看进

37、去的等值阻抗），这时所有发电机电抗为xd。二、复杂系统的计算： 复杂系统计算方法的原则与简单系统相同，只是电网结构复杂必须简化。一般运用叠加原理。从已知的正常情况求的短路点的开路电压，然后将所有电源短路接地，化简合并电网求得网络对短路点的等值电抗x，则求得大电流，计算步骤：1、作出系统在短路前的等值电路2、分析计算短路前的运行状况及确定短路点开路电压和各待求值的正常分量。3、计算短路后各待求量的故障分量4、将2、3的结果叠加，得出各待求量的值 以上方法在计算各时刻的短路电流时仍是比较繁的，这对于工程上的实际计算是不大合适的，为此，我们可以运用运算曲线来计算任意时刻的短路电流，其计算步骤如下：1

38、、网络简化，得出各电压对短路点的转移电抗2、求各电源的计算电抗xjs（将各转移阻抗按发电机额定功率计算）3、查运算曲线，得出以发电机额定功率为基准的各电源送至短路点电流的标么值4、求3中各电流的有名值之和，即为短路点的计算电流 注意：当电流的计算xjs3时，可以按无穷大电源供给短路电流进行计算；当xjs3时，按有限电源供给进行计算。1、无穷大电源供给的短路电流计算：i*z=i*=i*=1/xriz=is/ xjs =up/3x=ij/i*=i*ijs=ss/ xjs=sj/x*=i*sj 其中：sj =短路容量 xjs= x*ss/sj2、有限电源对短路点的等值电抗，归算到以电源容量为基准的计

39、算电抗xjs，按xjs值查（暂态）上运算曲线表，可得短路电流标么值，求出各电压有名值之和，即为短路电流。第二节 短路点的选择及多元件标么值的计算一、 画出所选方案的连接图及有关技术数据：三绕组变压器的阻抗电压：uk1%=15.075 uk2%=-1.005 uk3%=8.655二、 等值电路图：已知220kv系统容量为2000mva，系统至变电所220kv母线总电抗标么值x*220=3.2；110kv系统容量为1000mva，系统至变电所110kv母线总电抗标么值x*110=1.3，且均以1000mva为基准；则计算电抗标么值取sb=1000mva，uj=up=1.05ue x1=xc*220

40、xsb/sn220=3.2x1000/2000=1.6 x2=( uk1%/100)xsb/se=(15.075/100)x1000/90=1.675x3=(uk2%/100)xsb/se=(-1.005/100)x1000/90=-0.112(舍)x4=( uk3%/100)xsb/se=(8.655/100)x1000/90=0.962x4=x4 x2=x2 x3=x3x5= xc*110xsb/sn110=1.3x1000/1000=1.3三、 选短路点： 从220kv电压级母线网络，110kv电压级母线网络、35kv电压级母线网络发生短路时的三相短路，电流对d1(3)、d2(3) 、d

41、3(3)分别短路时流过电气设备的短路电流。在正常接线方式时，选通过电气设备的短路电流值最大的点为短路计算点，对于负荷部分选出线端为短路点，对于发电机，因在断路器断开前的短路电流较大，故选为短路点。第三节 短路电流计算过程及结果 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是一个重要环节，计算短路电流时所采用的接线方式，应是尽可能发生最大短路电流的正常接线，一般按三相短路计算：一、d1(3)点短路时：1、 等值网络图化简x6=x2/x2=1.675/2=0.8375x7=x5+x6=1.3+0.8375=2.1375x8=x7/x1=2.1375x1.6/(2.1375+1.6)=0.91512、

42、计算电抗：xjs=x8*s总/sb=0.8006x3000/1000=2.40183、计算：i ich i当仅计算任意时间t的短路电流周期分量i时，各电源的发电机型式、参数相同且距短路点的电气距离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗，即xjs=x*xse/sj 式中，se-各电源合并后总的额定容量（mva）; x*-各电源合并后的计算电抗标幺值；由于计算电抗xjs3,因此按有限电源供给短路电流进行计算：查运算曲线：i*=0.426 i*=0.428短路点总电流：i= i*s总/(up*3)=0.426x3000/(230* 3)=3.208ka冲击电流：ich(3)=2.55* i=2

43、.55*3.208=8.18稳态电流： ii*xs总/(up*3)=0.428x3000/(230* 3)=3.223二、d2(3)点短路1、等值网络图化简：x6=x2/x2= 0.8375x7x1x61.6+0.8375=2.4375x8=x7/x5=2.4375x1.3/(1.3+2.4375)=0.84782、计算电抗：xjs=x8*s总/sb=0.8478x3000/1000=2.543由于计算电抗xjs3,因此按无穷大电源供给短路电流进行计算：i*= i*1/ xjs =0.251短路点总电流：i= i*s总/(up*3)=0.251x3000/(37x 3)=11.75ka冲击电流

44、：ich(3)=2.55* i=2.55*11.75=29.962ka稳态电流：ii=11.75ka短路电流计算结果表如下：短路点编号短路点平均电压up(kv)基准电流ij(ka)总电抗标么值x*短路电流周期分量起始标么值i*稳态短路电流标么值 短路电流周期分量起始值i短路电流冲击值ich(ka)短路电流最大有效值稳态短路电流值i(ka)起始短路容量s(mva)计算电抗xjs计算数据upijx*i*i*i*xij2.55 i1.52 ii*xij3iujd1(3)2302.510.9150.4260.4283.2088.184.8763.22312782.402d2(3)1155.020.84

45、70.3990.4026.00915.329.1346.05511972.543d3(3)3715.61.3280.2510.25111.7529.9617.8611.757533.986 第三章 主要电气设备选择电气选择是变电站电气设计的主要内容之一。正确地选择电气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。在进行电气选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按

46、短路状态来校验热稳定和动稳定。第一节 高压断路器及隔离开关的选择由于六氟化硫断路器结构简单，灭弧能力强，绝缘水平高，维护工作量少等优点，本设计选用六氟化硫断路器。选择准则：按正常工作条件选择；按短路条件校验一、220kv侧端口断路器及隔离开关选择：1、最大持续工作电流：imax=1.05se/ 3ue=1.05x90x103/ 3x220=248a根据ugun,imaxin,可以进行初选断路器：lw10b-252/3150隔离开关：gw6220gdw/16002、校验：固有分闸时间：tpr1=0.04s后备保护时间：tpr2=1.5s灭弧时间：ta=0.02s开断计算时间：tk=1.5+0.0

47、4+0.02=1.56s查运算曲线及短路电流换算成有名值为：i=3.208ka i=3.223ka = i/ i=3.208/3.223=0.995查周期分量等值曲线tfz=1.28s由于tk=1.56s1s,故不考虑非周期分量，所以tr=4s断路器和隔离开关选择如下表：序 号项 目计算参数项目设备参数lw10b252/3150gw6220d/16001uns(kv)220un2522202imax(a)248in315016003i(ka)3.208inbr504ich(ka)8.18idw1255qk13.3i2xt502x39806ich(ka)8.18ies12550因为：inbr i

48、 incl ich 满足开断、关合电流要求iesich 满足动稳定要求it2t i2t 满足热稳定要求因此，所选断路器和隔离开关合格二、110kv侧端口断路器及隔离开关选择： 1、最大持续工作电流：imax=1.05se/ 3ue=1.05x90x103/ 3x110=496a根据ugun,imaxin,可以进行初选断路器：lw126w/2000隔离开关：gw5110dw/12502、校验：后备保护动作时间：tb2=1.5s固有分闸时间：tin=0.04s灭弧时间：ta=0.02s开断计算时间：tk=tb2+ta+tin=1.5+0.04+0.02=1.56s 由于tk=1.56s1s,因此不

49、考虑非周期分量，查运算曲线表，短路电流换算成有名值为：i=6.009ka i=6.055ka = i/ i=0.992查周期分量等值曲线tjs=1.28s断路器和隔离开关选择如下表：序号项 目计算参数项目设备参数lw126w/2000gw511dw/12501uns(kv)110un1261102imax(a)496in200012503i(ka)6.009inbr31.54ich(ka)15.324idw1005qk46.93i2xt31.52x49806ich(ka)15.324ies10050因为：inbr i 满足开断电流要求incl ich 满足关合电流要求iesich 满足动稳定要求it2t i2tjs 满足热稳定要求因此，所选断路器和隔离开关合格三、35kv侧端口断路器及隔离开关选择： 1、最