50022035KV变电站电气部分初步设计（主变保护设计）

1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 1 引 言 电力工业是国民经济发展的基础工业，随着我国经济的发展，电力已经成为工 农业生产不可缺少的动力能源。我国电力工业立足于科技兴电，已经建设了具有当 代国际先进水平的各类大型电厂和 500kv 交、直流输变电工程。 500kv 变电站是区域性变电站，连接电力系统高、中压的几个部分，汇集有多 个电源和多回大容量联络线，变电容量大。电气主接线是变电所的主要部分，也是 构成电力系统的主要环节，主接线的确定对电力系统整体及变电站本身的灵活性、 可靠性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控 制方式的拟定有较大影响，必须合理的确定主接线方

2、案。 短路计算是电气设备选择的主要依据，在选择电气主接线，对某一接线是否需 要采取限制短路电流的措施等，均需要进行短路电流计算。在设备选择时，为了保 证设备在正常运行时和故障情况下都能安全、可靠的工作，同时又力求节约资金， 也要进行短路计算。 电气设备选型时，要考虑设备的技术先进性、安全性和可靠性，要求设备体积 小以节省占地，运行维护工作量少。500、220kv 高压设备应采用六氟化硫断路器、 氧化锌避雷器等新型的电气设备。 最后使用所学过的计算机语言（vb）进行程序编写，制作多媒体实现主变压器 保护动作演示。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 2 第一章 电气主接线的设计 1.1 电气主接线

3、的要求和设计依据 电气主接线是变电所电气部分的主体，它反映各种设备的作用、连接方式和回 路间的相互关系。所以，它的设计直接关系到全所电气设备的选择、配电装置的布 置、自动装置和控制方法的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。 1.1.1 电气主接线的要求 对电气主接线的基本要求，包括可靠性、灵敏性和经济性三个方面。 （1）可靠性的具体要求 断路器检修时，不宜影响对系统的供电； 断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数 和停运时间，并保证对一、二类负荷的供电； 尽量避免发电厂或变电所全部停运的可能性； 300、500kv 变电站主接线可靠性的特殊要求。 1

4、）任何断路器检修时，不影响对系统的连续供电； 2）除母线分段、母联断路器外，任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重 合时，不应切除三回以上线路。 （2）灵活性的具体要求 调度灵活，操作简便。应能灵活地投入或切除某些变压器或线路，灵活的调配电 源和负荷，能满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求； 检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检 修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求； 扩建方便。在设计主接线时，应留有余地，应能从容的从初期过渡到最终接线， 使在扩建时一、二次设备所需要的改造最少。 （3）经济性的具体要求 投资省。主接线应简单清晰，以节

5、省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当 限制断路电流以便选择轻型电气设备； 年运行费用小。要合理的选择主变的型式、容量避免两次变压而增加电能损耗； 占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节 省构架、导线、绝缘子及安装费用； 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 3 在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。 5 1.1.2 变电所电气主接线的原则 应根据变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经 济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供 电负荷的重要性，保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设

6、备性能和周围环境及 自动化规划与要求条件确定。从而满足可靠性、灵活性、和经济性的要求。 （1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所分为枢纽 变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所，由于它们在电力系统中的地位和 作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。变电所的主接线， 应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。 应满足供电可靠，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等要求。 （2）考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小 和负

7、荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能出现的运行方式， 来确定主接线的形式。在有一、二级负荷的变电所中宜采用双路电源供电装设两台 主变压器，当技术经济比较合理时，可装设三台主变压器。在装有两台及以上主变 压器的变电所中，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60%的全部负荷， 并应保证用户的一、二级负荷。 （3）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一 级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后， 能保证大部分二级负荷供电。 （4）考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的

8、容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对 大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠要求高，因此，其对主接线的可靠性、 灵活性的要求也高。 （5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 备用容量是为了保证供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况的应急要 求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。 1.2 本所接线方式的确定 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 4 （1）设计方案的介绍 500kv 配电装置可能的接线形式有一台半断路器、双母线分段带旁路；220kv 配 电装置可能的接线形式有双母线带旁路、双母线分段带旁路及一台半断路器接线等； 35kv 配电装置可能的接线

9、形式有不分段单母线、分段单母线、双母线、分段单母线 带旁路及桥形接线等。 主接线设计两种方案进行比较。方案一：220kv 配电装置的接线采用双母带旁 路母线，14 回出线，220kv 母线上有 1 个母联断路器；500kv 配电装置采用一台半 断路器接线，5 回出线；35kv 配电装置采用双母线接线，12 回出线。方案二： 220kv 配电装置的接线采用双母分段接线，220kv 母线上有 2 个母联断路器，1 个分 段断路器，500kv 配电装置采用一台半断路器接线；35kv 配电装置采用双母分段接 线。 （2）方案的确定 经济计算是从国民经济整体利益出发，计算电气主接线各个比较方案的费用和

10、效益，为选择经济上的最优方案提供依据。在经济比较中，一般有投资和年运行费 用两大项，计算时可只计算各方案中不同部分的投资和年运行费用。 上述两种方案，主接线的稳定性相差不多，但方案二比方案一多 2 个断路器， 从经济上比较，方案二比方案一的造价高， 因此决定选择方案一做为本次设计变电 所的主接线方案。 根据电力负荷发展及潮流变化，结合系统短路电流、系统继电保护对通信线路的 危险影响、调相电压要求和设备制造等具体条件，选用自耦变压器为本变电站的主 变压器。 本电站 500kv 侧配电装置采用的是一台半断路器接线方式。具有较高的供电可 靠性和运行调度灵活性。即使母线故障，也只跳开与此母线相连的所有

11、断路器，任 何回路均不停电，操作检修方便。200kv 侧配电装置采用双母线带旁路母线接线。 此接法可靠性高，即使检修母线或断路器时都不会停电；运行操作方便，不影响双 母线正常运行。35kv 侧配电装置为双母线接线，此接线具有供电可靠性高，调度灵 活及扩建方便的优点。 本变电站 500kv 侧和 220kv 侧绕组采用中性点直接接地，运行时两台主变压器 中至少有一台接地，以保证零序阻抗的分配，使所有短路点综合零序电抗与综合正 序阻抗之比小于 3。对于 35kv 侧由于变压器的连接组别，是以中性点不接地方式运 行。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 5 主接线图如下 图 1-1 主接线图 1.3

12、变压器的选择 1.3.1 主变压器的选择原则 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器容量，对于有重负荷的变 电所应考虑当一台变压器停运时其余变压器容量在过负荷能力后的允许时间内保证 用户一次和二次负荷，而且为保证供电可靠性，所以变电站一般装设两台主变。 （1）主变压器容量一般按变电所所建 510 年的规划负荷选择，并考虑到远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划结合。 （2）根据变电所所带负荷的性质的电网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负荷

13、；对一般性变电所，当一台主变压器 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 6 停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。 1 （3）同级电压的单台降压变压器通常的级别不宜太多。 （4）相数的确定 在 300kv 及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式较同 容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护 较方便。500kv 及以上的变电站中，应按其容量、可靠性要求、制造水平、运输条 件、负荷和系统情况等，经技术经济比较后确定。 （5）绕组数的确定 只有两种电压的变电站，采用双绕组变压器。 有三种电压的变电站，采用双绕组变压器或三绕组变压器（包括

14、自耦变压器） 。 在三种电压的变电站中，如变压器各侧绕组通过容量均达到变压器额定容量的 15%及以上，或低压侧虽无负荷，但需在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变 压器。当变压器需要与 110kv 及以上的两个中性点直接接地系统相连接时，可优先 选用自耦变压器。 1.3.2 主变容量确定 主变压器应根据本变电站未来 510 年发展计划进行选择。 （1）变压器最大负荷按下式确定： （1-p om kp 1） 式中： -负荷同时系数 o k 对于装设两台或三台主变的变电所，每台变压器的额定容量通常按下式进行选择： n s （1- max 6 . 0 ssn 2） -变电站的最大计算负荷 max s

15、 这样，当一台变压停运时，保正对 60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力 40%，则可保证 84%负荷的供电。 （2）根据任务书可知 500kv 于 220kv 之间的潮流变化范围 7001000mva，在本变 电站中可以认为通过 500kv 为变电站作供电电源。 因为 =1000mva max s 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 7 所以 mvamvassn)700600(1000)7 . 06 . 0()7 . 06 . 0( max （3）根据毕业设计任务书可知 35kv 侧，最大负荷是：80mva，最小负荷为： 58mva； 根据南京变压器厂变压器产品资料，选取odfpsz-2

16、50000/500自耦变压器。 表 1-1 主变压器型号参数表 自耦变压器 型号odfpsz-250000/500厂家南京变压器厂 相数单相高压-中压13.2 额定容量 （kva） 250000/250000/80000中压-低压28.2 总重量（t）228 额定频率 （hz） 50 阻抗电压 (%) 高压-低压42.2 器身重量 （t） 130高压侧500/ 3 中压侧 %25 . 1 83/200 电压组合 （kv） %)25 . 1 8 3/200/()3/500( 额定电压 （kv） 低压侧38.5 1.4 所用电的设计 1.4.1 所用电的接线 （1）所用电系统采用 380/220v

17、 中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一 个电源。 （2）所用电母线采用按工作变压器划分的分段单母线，相邻两段工作母线间可配置 分段或联络断路器，各段同时供电、分裂运行。 （3）500kv 变电所的控制楼、通信楼，可根据负荷需要，分别设置采用单母线接线。 根据以上原则，本变电所所用电的接线采用单母线分段接线形式。 1.4.2 所用变压器的选择 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 8 变电所的所用电系统设计和设备选择，直接关系到变电所的安全运行和设备的 可靠，对它的要求有： 330kv500kv 变电站，有两台及以上主变压器时，从主变压器低压侧分别引的 所用变压器不少于两台，并应装设一台从所

18、外可靠电源引接的专用备用变压器，专 用备用变压器的容量应与最大工作变压器的容量相同。 （1）所用变压器选择的应考虑的因素： 变压器原、副边额定电压应分别与引接点和所用电系统的额定电压相适应。 连接组别的选择，宜使同一电压级（高压或低压）的所用工作、备用变压器输出 电压的相位一致。 阻抗电压及调压形式的选择，宜使在引接点电压及所用电负荷正常波动范围内， 所用电的各级母线的电压偏移不超过额定电压的。%5 变压器的容量必须保证所用机械及设备能从电源获得足够的功率。 （2）所用变压器容量的选择 （1-3） me nps 1 式中 n所用电率 主变的单相最大容量 m p 根据任务书：所用电率为 n=0.

19、1%，所选择的主变为 odfpsz-250000/500 所以据发电厂电气部分 kvanps me 7503250000%1 . 0 1 根据以上条件，可选 sz9-m-1000/36 类型变压器。 表 1-2 所用变压器型号参数表 额定电压（kv） 型号额定容量 高压低压 连接组阻抗电压% sz9-m-1000/36 1000（mva ） %5 . 23350.4y，yn06.5 由以上条件画出所用电接线图 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 9 图 1-2 所用电接线 第二章 短路计算 2.1 短路的形成原因及后果 短路是电力系统最常见的故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相或中性点 接地系

20、统中相与地之间的短路。 短路形成的原因： （1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺 陷发展成短路等。 （2）气象条件恶化，例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或 导线覆冰引起电杆倒塌等。 （3）违章操作，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修未拆除地线就加电压。 （4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 2.2 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计 算的目的主要有以下几方面： （1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线，或确定某一接线是否需要采取限 内蒙古工业大学本科毕业设

21、计说明书 10 制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 （2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠 地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算短 路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用 以校验设备动稳定。 （3）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （4）接地装置的设计，也需用短路电流。 2.3 短路种类、短路计算点选取 一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦 变压器等回路中单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情

22、 况的进行校验。 在正常接线方式中，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 对于带电抗器的 610kv 出线回路母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路 计算点应该取电抗器前。选择其导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。 根据本站主接线的特点，以及选择设备的要求，选择四个短路点作为短路计算 的短路点，这四个短路点位置为： （1）d1 在 500kv 母线上。 （2）d2 在 220kv 母线上。 （3）d3 在 35kv 母线上。 （4）d4 在 0.4kv 母线上。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 11 图 2-1 短路计算图 2.4 短路电流计算 2.4.1 计算步骤

23、 （1）选择计算短路点 画等值网络（次暂态网络）图 首先，去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用 次暂态电抗。 d x 其次，选取基准容量和基准电压(一般取后级的平均电压)将各元件电抗 b s b u 换算为同一基准值的标么值。 （2）给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号 （3）化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以 短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 。 nd x （4）求计算电抗。 js x 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 12 （5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只

24、作到 =3.5)。 js x （6）计算无限大容量(或=3)的电源供给的短路电流周期分量。 js x （7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 （8）计算短路电流冲击值。 （9）绘制短路电流计算结果表。 6 2.4.2 基准值计算 高压短路电流计算一般只计及元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的 电抗，采用标么值计算。 为了计算方便，通常取基准容量=100mva，基准电压一般取有名值的平均 b s b u 电压，当基准容量与基准电压选定后， b s b u 基准电流： （2- b b b u s i 3 1） 基准电抗: （2- b b b i u x 3 2） 根据我国现行的电压等级

25、，设计中各级平均额定电压（常用基准值）如下： 表 2-1 基准值列表 电气量基 准 值 (mva) b s100 (kv) b u525230370.4 2.5 变电所短路电流计算 2.5.1 电路元件参数的计算 （1）变压器电抗的计算：（1 代表高压侧，2 代表中压侧，3 代表低压侧） 由表 1-1 得主变的短路阻抗，表 1-2 得站用变的短路阻抗 =13.2 =28.2 =42.2 =6.5% )21( s v% )32( s v% )13( s v% 4s v 所以各绕组的短路阻抗： 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 13 %)%( 2 1 % )32()13()21(1 ssss vv

26、vv = 6 . 13) 2 . 28 2 . 42 2 . 13( 2 1 %)%( 2 1 % )31()32()21(2 ssss vvvv =04 . 0) 2 . 42 2 . 28 2 . 13( 2 1 %)%( 2 1 % )21()13()32(3 ssss vvvv = 6 . 28) 2 . 13 2 . 422 .28( 2 1 各绕组电抗标么值为：取=100mva n s 1144 . 0 250100 100 6 . 28 100 % 0 250100 1004 . 0 100 % 0544 . 0 250100 100 6 . 13 100 % 3 *33 2 *

27、22 1 *11 n bs t n bs t n bs t s su xx s su xx s su xx 5 . 6 1100 1005 . 6 100 % 4 *44 n bs t s su xx （2）根据电力系统分析上册公式 2-81 得电流标么值为： 37 p 11 . 0 5253 100 3 1 *1 b b b u s i251 . 0 2303 100 3 2 *2 b b b u s i 561. 1 373 100 3 3 *3 b b b u s i338.144 4 . 03 100 3 4 *4 b b b u s i 2.5.2 短路各点的计算 根据图 2-1 等

28、值电路图短路点的选择进行短路计算。因为在电力系统中三相短路 很少发生，但情况最为严重，所以要根据最大短路电流进行设备选择与校验。 （1）短路点 d-1：（500kv 母线） 把 500kv 进线看成电源点 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 14 图 2-2 500kv 母线短路化简图 系统可视为无穷大系统，电抗为 0.1，即：=0.1 s x 短路电流标么值：10 1 . 0 1 *1 s k x e i 短路电流有效值： *11kk iikaib1 . 111 . 0 10 1 （2）短路点 d-2：（220kv 母线） 图 2-3 220kv 母线短路化简图 1272 . 0 0544 .

29、 0 2 1 1 . 0 2 1 11 xxx ss 短路电流标么值：862 . 7 1272 . 0 1 1 *2 s k x e i 短路电流有效值： 973 . 1 251 . 0 862 . 7 2*22 bkk iii （3）短路点：d-3：（35kv 母线） 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 15 图 2-4 35kv 母线短路化简图 1844 . 0 )1144 . 0 0544 . 0 ( 2 1 1 . 0)( 2 1 311 xxxx ss 短路电流标么值：423 . 5 1844 . 0 1 1 *3 s k x e i 短路电流有效值：465 . 8 561 . 1 4

30、23 . 5 3*33 bkk iii （4）短路点 d-4：（站用变压器低压侧短路） 图 2-5 0.4kv 母线短路化简图 4344 . 3 )5 . 61144 . 0 0544 . 0 ( 2 1 1 . 0)( 2 1 4311 xxxxx ss 短路电流标么值：291 . 0 4344 . 3 1 1 *4 s k x e i 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 16 短路电流有效值：002.42338.144291 . 0 4*44 bkk iii 2.5.3 短路电流冲击值和全电流最大有效值计算 500kv 侧 d-1 点： kaii kch 805 . 2 1 . 155 .

31、2 55 . 2 1 kaii koh 661 . 1 1 . 151. 151 . 1 1 短路容量mvauis nk 628.9525251 . 133 1 220kv 侧 d-2 点： kaii kch 031 . 5 973. 155 . 2 55. 2 2 kaii koh 979 . 2 973 . 1 51 . 1 51 . 1 2 短路容量mvauis nk 814.751230973 . 1 33 2 35kv 侧 d-3 点： kaii kch 586.21465 . 8 55 . 2 55 . 2 3 kaii koh 782.12465 . 8 51 . 1 51 .

32、1 3 短路容量mvauis nk 163.51337465 . 8 33 3 0.4kv 侧 d-4 点： kaii kch 105.107002.4255 . 2 55 . 2 4 kaii koh 423.63002.4251 . 1 51 . 1 4 短路容量mvauis nk 645.274 . 0002.4233 4 以上求取 0s 短路电流周期分量，由于此系统为无限大电源系统， 0.2s 时短路电流 分量和稳态短路电流分量的标么值，所以各短路电流分量相等。即 * 2 . 0 iii 从而各点短路电流值见附表 a。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 17 第三章 电气设备选型 3.

33、1 电气设备选择的一般原则 3.1.1 导体和电气的选择原则 导体和电气的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技 术先进、经济合理和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。 （1） 一般原则 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需 要； 应按当地环境条件校核； 应力求技术先进和经济合理； 选择导体时应尽量减少品种； 扩建工程应尽量使新老电气型号一致； 选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 （2） 有关的几项规定 在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。 表 3-1 最大持续工作电流 回路名称计算公式

34、三相变压器回路 nnng usii3/05 . 1 05 . 1 max. 馈电回路cos3/ max.ng upi 母线分段断路器或母联断路器回路 一般为该母线上最大一台发 max.g i 电机或一组变压器的持续工作电流 注：1）等都为设备本身的额定值。 nnn iup, 2）各标量的单位为：i（a） 、u（kv） 、p（kw） 、s（kva） 。 验算导体和电器时，所用短路电流的有关规定见（短路电流） 断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。 校验热稳定时，导体的最高允许温度可参照发电厂电气部分课程设计参考 资料p106 表 52 所列数值。 验算短路动稳定时，硬导体的最大应

35、力不应大于发电厂电气部分课程设计参 考资料p106 表 53 所列数值。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 18 环境条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。选择的高压电器，应 能在长期工作条件下发生过电压和过电流情况下保持正常运行。 6 3.1.2 校验的一般规定 （1）长期工作条件 电压 选用的电器在允许最高工作电压不低于该回路的最高运行电压，即 n u max.g u （3- max.gn uu 1） 电流 选用的电器额定电流不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流 n i （3- max.gn ii 2） （2） 短路稳定条件 校验的一般原则 电器在选定后应按最大可能通过的

36、短路电流进行动稳定校验。校验的短路电流 一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统 及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，则应按严重情况校验。 短路的热稳定条件： （3-3） dzt titi 22 -t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(ka) t i t-设备允许通过的热稳定电流时间(s) 校验短路热稳定所用的计算时间按下式计算： dz t （3- 2 05 . 0 zdz tt 4） -继电保护装置后备保护动作时间（s） z t -断路器全分闸时间（s） dz t 短路的动稳定计算： （3- ch ii max 5） 内蒙古工业大学本科毕业

37、设计说明书 19 - 短路冲击电流峰值（ka） ch i -电器允许的极限通过电流峰值（ka） max i 3.2工作电流最大值的计算 表 3-2 工作电流最大值 回路名称电流最大值 主变压器与 500kv 高压母 线之间 a u s ii n n ng 33.909 5003 75000005 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max 主变压器与 220kv 高压 母线之间 a u s ii n n ng 65.2066 2203 75000005 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max 主变压器与 35kv 高压母 线之间 a u s ii n n ng 92.4156 35

38、3 38000005 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max 500kv 馈电回路 a nu p i n g 94.230 55003 1000000 cos3 max 220kv 馈电回路 a nu p i n g 58.176 142203 10)581000( cos3 3 max 35kv 馈电回路 a nu p i n g 97.109 12353 80000 cos3 max 220kv 母联断路器回路 a u s ii n n ng 65.2066 2203 75000005 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max 35kv 母联断路器回路 a u s ii n

39、n ng 92.4156 353 38000005 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max 所用变压器高压侧 a u s ii n n ng 32.17 353 100005 . 1 3 05 . 1 05 . 1 max 3.3 断路器的选择及校验 3.3.1 断路器的配置及选择原则 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 20 （1）断路器的主要功能：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电 路或退出运行起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保 证无故障部分正常运行，能起保护作用。 （2）需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经

40、技术经济比较后才能确定。根据当前我国生产制造情况，电压 110 330kv 的电网， 选用六氟化硫或空气断路器。 （3）断路器选择的具体技术条件简述如下： 电压： （3- ng uu 6）式中 电网工作电压 ug 电流： （3- ig max.in 7） 式中 最大持续工作电流 ig max. 开断电流（或开断容量）： （3-iinbr 8） 式中 额定开断电流； nbr i 0 秒短路电流周期分量 i 关合电流： （3- chnci ii 9） 式中 额定关合电流； nci i 短路电流冲击值。 ch i 热稳定： （3-titi tdz 22 10） 式中 稳态三相短路电流； i 短路电流

41、发热等值时间（又称假想时间） ； dz t 断路器 t 秒热稳定电流。 t i 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 21 其中 tdz=tz+0.05由 =i /i和短路电流计算时间t ，可从发电厂电 气部分课程设计参考资料p112，图 51 查出短路电流周期分量等值时间，从而可 计算出。 dz t 3.3.2 断路器的选择和校验 （1） 500kv 馈线处断路器 根据电力系统电气设备选择与实用计算p110 表 2-59 表选用 lw13-500 型断 路器，校验如下： 额定电压：500kv 实际工作电压 u：500kv n uuun 额定电流：2000a 最大工作电流： n iaig94.23

42、0 max n i maxg i 额定开断电流：40ka 0 秒短路电流周期分量：1.1ka nbr i i iinbr 额定关合电流：100ka 短路电流冲击值：2.805ka nci i ch i chnci ii 热稳定检验： 热稳定电流 =40ka（3s） t i 短路时间 1028 . 3 028 . 0 3sttt kdprd 1 1 . 1 1 . 1 i i 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 51 的s 曲线得 112 p3tstz5 . 2 stt zdz 55. 205 . 0 5 . 205. 0 2 skati dz 2 2 2 086 . 3 55 . 2 1 .

43、1 skatit 2 2 2 4800340 dzt titi 22 经校验得知该断路器可以在此处正常工作。 表 3-3 500kv 馈线处断路器型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） lw13-500500200010040/3 （2） 220kv 馈线处断路器 根据电力系统电气设备选择与实用计算p109 表 2-59 选用 lw15-220 型断路 器，校验如下： 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 22 额定电压：220kv 实际工作电压 u：220kv n uuun 额定电流：2500a 最大工作电流： n iaig

44、58.176 max n i maxg i 额定开断电流：40ka 0 秒短路电流周期分量：1.973ka nbr i i iinbr 额定关合电流：100ka 短路电流冲击值：5.031ka nci i ch i chnci ii 热稳定校验： 热稳定电流 =40ka（4s） t i 短路时间 1025 . 4 025 . 0 4sttt kdprd 1 973 . 1 973 . 1 i i 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 5-1 的s 曲线得 112 p4tstz4 . 3 stt zdz 45 . 3 05 . 0 4 . 305. 0 2 skati dz 2 2 2 43.13

45、45 . 3 973 . 1 skatit 2 2 2 6400440 dzt titi 22 经校验得知该断路器可以在此处正常工作。 表 3-4 220kv 馈线处断路器型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） lw15-220220250010040/4 （3）35kv 馈线处断路器 根据发电厂电气部分p490 附表 2-16 选用 lw8-35 型断路器，校验如下： 额定电压：35kv 实际工作电压 u：35kv n u uun 额定电流：1600a 最大工作电流： n iaig97.109 max n i maxg

46、i 额定开断电流：25ka 0 秒短路电流周期分量：8.465ka nbr i i iinbr 额定关合电流：63ka 短路电流冲击值：21.586ka nci i ch i 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 23 chnci ii 热稳定校验： 热稳定电流 =25ka（4s） t i 短路时间 106 . 4 06 . 0 4sttt kdprd 1 465 . 8 465 . 8 i i 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 5-1 的s 曲线得 112 p4tstz4 . 3 stt zdz 45 . 3 05 . 0 4 . 305. 0 2 skati dz 2 2 2 21.2474

47、5 . 3 465 . 8 skatit 2 2 2 2500425 dzt titi 22 经校验得知该断路器可以在此处正常工作。 表 3-5 35kv 馈线处断路器的型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） lw8-353516006325/4 （4）主变高压侧的断路器选择 根据电力系统电气设备选择与实用计算p110 表 2-59 表选择，lw13-500 型 断路器，校验如下： 额定电压：500kv 实际工作电压 u：500kv n uuun 额定电流：2000a 最大工作电流： n iaig33.909 max n

48、i maxg i 额定开断电流：40ka 0 秒短路电流周期分量：1.1ka nbr i i iinbr 额定关合电流：100ka 短路电流冲击值：2.805ka nci i ch i chnci ii 热稳定检验： 热稳定电流 =40ka（3s） t i 短路时间 1028 . 3 028 . 0 3sttt kdprd 1 1 . 1 1 . 1 i i 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 51 的s 曲线得 112 p3tstz5 . 2 stt zdz 55 . 2 05 . 0 5 . 205. 0 2 skati dz 2 2 2 086 . 3 55 . 2 1 . 1 skat

49、it 2 2 2 4800340 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 24 dzt titi 22 经校验得知该断路器可以在此处正常工作。 表 3-6 主变高压侧断路器的型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） lw13-500500200010040/3 （5）主变中压侧的断路器的选择 根据电力系统电气设备选择与实用计算p109 表 2-59 选择，lw15-220 型断 路器，校验如下： 额定电压：220kv 实际工作电压 u：220kv n uuun 额定电流：2500a 最大工作电流： n iaig65.2066 ma

50、x n i maxg i 额定开断电流：40ka 0 秒短路电流周期分量：1.973ka nbr i i iinbr 额定关合电流：100ka 短路电流冲击值：5.031ka nci i ch i chnci ii 热稳定校验： 热稳定电流 =40ka（4s） t i 短路时间 1025 . 4 025 . 0 4sttt kdprd 1 973 . 1 973 . 1 i i 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 5-1 的s 曲线得 112 p4tstz4 . 3 stt zdz 45 . 3 05 . 0 4 . 305. 0 2 skati dz 2 2 2 43.1345 . 3 97

51、3 . 1 skatit 2 2 2 6400440 dzt titi 22 经校验得知该断路器可以在此处正常工作。 表 3-7 主变中压侧断路器的型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） lw15-220220250010040/4 （6）主变低压侧的断路器的选择 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 25 根据乌海 500kv 变电站施工图选择 3ap1fg-72.5 型断路器，校验如下： 额定电压：72.5kv 实际工作电压 u：35kv n u uun 额定电流：4000a 最大工作电流： n iaig32.17 max

52、 n i maxg i 额定开断电流：40ka 0 秒短路电流周期分量：8.465ka nbr i i iinbr 表 3-9 站用变 35kv 高压侧的断路器 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka） lw34-40.540.5160040 表 3-10 断路器位置、型号总表 断 路 器 位 置型 号额定电压 （kv） 额定电流 （ka） 动稳定电流 （峰值 热稳定电流 （ka）/时间 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 26 ka）（s） 550kv 馈线处 lw13-500500200010040/3 220kv 馈线处 lw15-2202

53、20250010040/4 35kv 馈线处 lw8-353516006325/4 主变高压侧 lw13-500500200010040/3 主变中压侧 lw15-220220250010040/4 主变低压侧 3ap1ig-72.572.5400040 220kv 母联 lw15-220220250010040/4 35kv 母联 3ap1ig-72.572.5400040 站用变 35kv 高压 侧 lw34-40.540.5160040 3.4 隔离开关的选择与校验 隔离开关的选择：应根据配电装置的布置特点，和使用要求等因素，进行综合 的技术经济比较然后确定。隔离开关的选择方法与断路器相

54、同，但隔离开关没有灭 弧装置，不承担接通和断开符合电流和短路电流的任务，因此不需要校验额定开端 电流和关合电流。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件 1、2、4、5 相同。 选择原则： ,; max.max,gngn iiuu 检验项目：（1）热稳定。 （2）动稳定。 （1）500kv 馈线处隔离开关的选择： 根据电力系统电气设备选择与实用计算p122 表 2-74，500kv 馈线处选用 gw10-500dw 型隔离开关，校验如下： 额定电压 实际工作电压 u：500kv kvun500:uun 额定电流 实际工作电流最大值 ain2500:aig94.230: max maxgn ii

55、热稳定校验： 热稳定电流：50ka（3s） t i 短路时间 1 d t1 1 . 1 1 . 1 i i 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 5-1 的s 曲线得 112 p3tstz5 . 2 stt zdz 55 . 2 05 . 0 5 . 205. 0 2 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 27 skati dz 2 2 2 086 . 3 55 . 2 1 . 1 skatit 2 2 2 7500350 dzt titi 22 动稳定校验 kaies125kaish66 . 1 shes ii 经以上校验知该隔离开关可以在此处安全工作。 表 3-11 500kv 馈线处隔离开关的

56、型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） gw10-500dw500250012550/3 （2）220kv 馈线处隔离开关的选择： 根据电力系统电气设备选择与实用计算p118 表 2-70 选 gw6-220dw 型隔离开 关，校验如下： 额定电压 实际工作电压 u：220kv kvun220:uun 额定电流 实际工作电流最大值 ain2000:aig58.176: maxmaxgn ii 热稳定校验： 热稳定电流：40ka（3s） t i 短路时间 1 d t1 973 . 1 973 . 1 i i 查发电厂电气部分

57、课程设计参考资料图 5-1 的s 曲线得 112 p3tstz5 . 2 stt zdz 55 . 2 05 . 0 5 . 205. 0 2 skati dz 2 2 2 93 . 9 55 . 2 973 . 1 skatit 2 2 2 4800340 dzt titi 22 动稳定校验 kaies100kaish979 . 2 shes ii 经以上校验知该隔离开关可以在此处安全工作。 表 3-12 220kv 馈线处隔离开关的型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） gw6-220dw220200010040/3

58、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 28 （3）35kv 馈线处隔离开关的选择： 根据发电厂电气部分p493 表 2-19，35kv 馈线处选 gw5-35（d）型隔离开关， 校验如下： 额定电压 实际工作电压 u：35kv kvun35:uun 额定电流 实际工作电流最大值 ain1600:aig38.129: maxmaxgn ii 热稳定校验 热稳定电流：25ka（4s） t i 短路时间 1 d t1 465. 8 465. 8 i i 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 51 的s 曲线得 112 p4tstz4 . 3 stt zdz 45 . 3 05 . 0 4 . 305. 0

59、 2 skati dz 2 2 2 21.24745 . 3 465 . 8 skatit 2 2 2 2500425 dzt titi 22 动稳定校验 kaies80kaish782.12 shes ii 经以上校验知该隔离开关可以在此处安全工作。 表 3-13 35kv 馈线处隔离开关的型号 型号 额定电压 （kv） 额定电流 （a） 动稳定电流 （峰值 ka） 热稳定电流（ka）/ 时间（s） gw5-35（d） 3510008025/4 （4）主变高压侧隔离开关的选择 根据电力系统电气设备选择与实用计算p122 表 2-74，高压侧选用 gw10- 500dw 型隔离开关，校验如下：

60、 额定电压 实际工作电压 u：500kv kvun500:uun 额定电流 实际工作电流最大值 ain2500:aig33.909: max maxgn ii 热稳定校验： 热稳定电流：50ka（3s） t i 短路时间 1 d t1 1 . 1 1 . 1 i i 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 29 查发电厂电气部分课程设计参考资料图 51 的s 曲线得 112 p3tstz5 . 2 stt zdz 55 . 2 05 . 0 5 . 205. 0 2 skati dz 2 2 2 086 . 3 55 . 2 1 . 1 skatit 2 2 2 7500350 dzt titi 2