35kv变电所设计

1、摘要：随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取 决于变电所的 合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可 靠、操作灵活、经济合 理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35kV降压变电站， 此变电站有两个电压等级，一个是35kV,个是10kV。同时对于变电站内的主设 备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开 尖，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要 求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具 有扩建的可能性

2、和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意 义。尖键词35kV变电所设计第14页共37页引言电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的 发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经 济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力 规划，加强电网建设，就尤为重要。变电所作为变电站作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全 与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。对其进行 设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有效地减少投资和 资

3、源浪费。本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括负荷统计，主变选择，主接线 选择，短路电流计算，设备选择和校验，继电保护，防雷措施等几大块。并依据相矢规定 和章程设计其中个个步骤，所以能满足一般变电所的需求。由于时间仓促和自身知识的 局限，导致在设计中难免有遗漏和错误之处，望读者予以 批评指正。1原始资料分析一、设计规模1、电压等级：设计一座，高压侧35kv、低压侧10kv的降压变电所。2进出线回数：高压侧35KV有两回线路，线路长度为30KM cos护=0.8,“ooo h ；低压侧电压为10KV有8回出线，其中有4回出线是双回路供电，线路长度为12KM负荷为5MW，另外4回出线是单回

4、路供电，线路长度为10KM负荷为4 MV，cos =o.8,Tmax = 3000 h。二、系统资料按系统远景接线计算到本所高压母线的最大短路容量为900 MVA三、其他说明地形平坦无污染，环境温度9 =38C，线路阻抗按0.4欧/KM计算。待建变电所考虑15%的负荷发展余地。四、设计要求1、确定主变。2、确定一次主接线方案。3、进行短路电流计算。4、进行电气设备的选择。5、进行导体的选择。6、编写设计总说明书和计算说明书7、设计图纸：包括电气主接线图，电气总平面布置图。2电气主接线设计2.1主接线的设计原则和要求发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的尖键，是电气设 备布置、

5、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。电气主接线的设计原则：应根据发电厂和变电所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，根据规则容量，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、电气设备性能和周围环 境及自动化规则与要求等条件确定，应满足可靠，性、灵活性和经济型的要求。电气主接线的主要要求：1、可靠性：可靠性的客观衡量标准时运行实践主接线的可靠性是其组合元件(包括一次 不分和二次部分)在运行中可靠性的综合，因此要考虑一次设备和二次部分的故障及 其对供电的影响，衡量电气主接线运行可靠性的一般准则是：(1)

6、 断路器检修时，是否影响供电、停电的范围和时间(2) 线路、断路器或母线故障以及母线检修时，停电出线回路数的多少和停电时间长 短，能否保证对重要用户的不间断供电。(3) 发电厂、变电所全部停电的可能性。、2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便，调度灵活，电气主接 线的灵活性要求有以下几方面：(1) 调度灵活、操作方便，应能灵活地投切某些元件，调配电源和负荷能满足系统在 事故、检修及特殊运行方式下的调整要求。(2) 检修安全，应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时使一次和二次设备等所需的改造最少。3、控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资，要适当

7、限制经济型：通过优化比选，应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少，在满足技术要 求的前提下，要做到经济合理。(1 )投资省，电气主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开尖等一次设备投资， 要使短路电流，一边选择价格合理的电气设备。(2) 占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约地和 节省架构、导线、绝缘小及安装费用，在运输调节许可的地方都应采用三相变 压器。(3) 电能损耗少，经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，避免因两次变 压而增加投资。2.2主接线的拟定待设计变压所为一座35KV降压变电所，对外8回线路供电，用35KV架空 线向待设计的变电所供电，在最大运行方式

8、下，待设计变电所高压母线上的短路功率为 900MVA待设计变电所的高压部分为二进二出回路，为减少断路器数量及缩小占地面 积，可采用内桥接线和外桥接线，变电所的低压部分为二进八出回路，同时考虑以后装 设两组电容量要预留两个出线间隔，故10KV回路应至少设有10回出线，其主接线可采用单母不分段接线，单母分段接线和单母分段带旁路接线， 综上所述，该变电所的主接线形式初步拟定为6种，如下图2-1所示111111111 1 1 1 1UJ111111tj w图2-1 (b)方案二ui411/ LJ 117T.1 九HIn1LJ1L1 JIT1F1 1HI1 r图2-1 (c)方案二lIL-xilxlvX

9、IAXI XIVdi2图(e)方案五1 11I一r+ -IL1屮丄L111JLL1 b1.J1J1h1tifjMf图(f )方案六1 1III1112.3主接线的比较与选定技术比较1、内桥线路的特点：(1) 线路操作方便(2) 正常运行时变压器操作复杂(3) 桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元间失去联系内桥接线试用于两回进线两回出线且线路较长，故障可能性较大和变压器不需要经常切换 运行方式的发电厂和变电站中。2、外桥接线的特点：(1)变压器操作方便(2) 线路投入与切除时，操作复杂(3) 桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元之间失去联系。外桥接线适用于两回进线两回出线且线

10、路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。待设变电所35KV回路进线为30KM进线较长，且没有穿越功率通过，正常运行时两台变压器不需要经常切换， 经比较，内桥接线的线路投入与切除操作方便，故以上6种设计方案中，方案一、方案 二和方案三为优。3、单母线不分段接线的特点：接线简单、清晰、设备少、操作方便、投资少、便于扩建，但其不够灵活可靠，接到 母线上任一元件故障时，均使整个配电装置停电。4、单母线分段接线的特点：单母线分段接线也比较简单、清晰，当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作， 另一段母线仍继续工作，两段母线可看成是两个独立的电源，挺高了供电可靠性，可

11、对 重要用户供电，当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之 停止工作，任一支断路器检修时，该支路必须停止工作。5、单母线分段带旁路接线的特点：在母线引出各元件的断路器，保护装置需停电检修时，通过旁路木母线由旁路断路 器及其保护代替，而引出元件可不停电，加旁路母线虽然解决了断路器和保护装置检修 不停电的问题，提高了供电的可靠性，但也带来了一些负面影响。a）旁路母线、旁路断路器及在各回路的旁路隔离开尖，增加了配电装置的设备，增 加了占地，也增加了工程投资。b）旁路断路器代替各回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。c）保护及二次回路接线复杂。d）用旁路代替个回路断

12、路器的倒闸操作，需要人来完成，因此带旁路母线的界限不 利于实现变电所的无人值班。方案一种采用单母线不分段接线，虽然简单灵活，但其可靠性不高，当接到母线上任一 元件公章时，均使整个配电装置停电。方案二与方案三中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电 的可靠性。方案二与方案三的可靠性都较高，加设旁路母线的方案三可使出现线路上断 路器故障或检修时，通过旁路母线使用电不用中断，相比之下，方案三的供电可靠性要比 方案二高，但由于加设旁路母线也带来了倒闸操作复杂等负面影响，即方案三灵活性要 低于方案二，为最终确定带设变电所的主接线方式，下面对方案二与方案三进行经济比 较。2.4经济

13、比较1、综合投资比较aZ 二 Z7 ）该变电所为35KV等级，故不明显的附加费用比例系数a取100Z=2Z 式中Z。包括变压器、开尖设备。配电装置等设备的费用，由式子可知，综合 投资与Z。成 正比。方案三语方案二相比，方案三多设了一条10KV母线，1台旁路母联断路器及隔离开尖。即方案三中的Z。大于方案二中的Z。故方案二的综合投资Z小于方案三的综合 投资乙2、年运行费用U的比较U 二 Uz U A式中Uz为折旧费，U A为损耗费Uz二 CZ式中c为折旧维护检修费，对主变及配电装置可取8%-10%对水泥杆线路可取5%对铁塔 线路可取4%故Uz与Z成正比。式中为电能电价（常数）。双绕组主变的年电能损

14、耗S二 n: Pt 仇（丄）2 Se该变电所采用2台主变，故n=2式中：P。为主变压器的空载损耗和短路损耗t为变压器年运行小时数Se为变压器的额定容量，Sm为变压器持续最大负荷为最大负荷年损耗小时数，决定于最大负荷年利用小时数T与平均功率因数COS由于方案二与方案三都选用同样两台型号相同的主变，故主变的年电能损耗相同。架空输电线路的年电能损耗。二 PmLK式中Pm为通过线路的最大持续功率，L为线路长度，K为线路有功损耗系数。方 案二与方 案三中都从距变电所36畑的系统变电所用35KV双回架空线路向带设 变电所供电。故其 Pm、L、K相同，即架空输电线路的年电能损耗相同。由于U=Uz +U A,

15、当损耗费用相同时，Uz大的年运行费高，故方案二与方案三相比，方案二 的经济性较优。而且近年来，系统的发展，电力系统接线的可靠T生有了较大提高，220KV 以下电网建设的目标是逐步实现或N2的配置，这样有计划地进行设备检修，不会对 用户的供电产生影响，不需要通过旁路断路器来代替检修断路器；由于设备制造水平的提 高，高质量的断路器不断出现，例如现在广泛采用的SF6断路器，真空断路器，运行可靠 性大幅度提高，使旁路母线的使用几率也在逐年下降；由于现今的变电站都有向无人值班 方式设计趋势，旁路母线给无人值班带来不便，故新建工程中基本上不再采用带旁路母线的接线方式，所以经综 合分析比较后，最终确定方案二

16、为该变电所的电气主接线方式，即35KV高压部分采用内桥接线，10KV低压部分采用单母分段接线方式。如下图22示：第25页共37页图3主变压器的选择3.1规程中的有尖变电所主变压器选择的规定1 主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ161-85有尖规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，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。若变电所所有其他能源可保证在 主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。2 与电力系统连接的220330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三

17、相变压 器。3根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变4 在220330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均 达到该变 压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变 压器。5主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ161的有矢规定。3.2主变台数的确定为保证供电的可靠T生，避免一台变压器故障或检修时，影响对用户的供电，变电所一般应装设两台主变压器。3.3变电所主变压器容量的确定原则(1) 按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑10

18、20年的负荷发展。(2) 对重要变电所，应考虑一台主要变压器停运后，其余变压器在计算过负荷能力及允许时间内，满足I、U类负荷的供电；对一般性变电所，一台主变压器停运后，其余变压器应能满足全部供电负荷的70%80%3.4待设计变电所主变压器容量的计算和确定变电所主变的容量是由供电负荷(综合最大负荷)决定的。*P=549*0.15=10.35 (MW)*0=10.35*0.75 =7.76 (MW)2 2*2 2S:PXQ=10 .357.76=12.9375 (MVA)每台变压器的容量按计算负荷的80%选择cSt =80% * S =12.937580% =10.35 (MVA蛍 12.5S 1

19、2.9375100% =96.6% 80%即选择变压器的容量满足要求经查表选择变压器的型号为S9-12500/35，即额定容量为12500KVA，因为3.5主变压器绕组数的确定国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压 绕组分裂式等变压器，待设计变电所有35KV 10KV两个电压等级且是一座降压变电所， 宜选用双绕组普通式变压器。3.6主变压器相数的确定在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来 说投资大、占地多、运行规模也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，待 设计变电所谓35K V降压变电所，在满足供电可靠1

20、4的前提下，为减少投资，故选用三相 变压器。3.7主变压器调压方式的确定为了确保变电所供电量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头 开尖切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：不 带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在_2 2.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%但其结构较复杂，价格较贵，我 们选用无励磁调压方式。3.8主变压器绕组连接组别的确定变压器的连接组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形两种，因此对于三相双绕组变压器的高压侧，110KV及以上电压等级，三相绕组都

21、采用“YN连接，35KV及以下采用“Y”连 接；对于三相双绕组变压器的低压侧，三相绕组采用“出连接，若低电压侧电压等级为380/220V,贝U三相绕组采用“ yrT连接，在变电所中，为了限制三次谐 波，我们选用“ 丫nd1T常规连接的变压器连接组别。3.9主变压器冷却方式的选择电力变压器的冷却方式，随其型号和容量不同而异，一般有以下几种类型:(1) 自然风冷却：一般适用于7500KVR 一下小容量变压器，为使热量散发到空气中，装有片状或管型辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。(2) 强迫油循环水冷却：对于大容量变压器，单方面加强表面冷却还打不到预期的冷却效果。故采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道

22、进行冷却，把变压器中 热量带走。在水源充足的条件下，采用这种冷却方式极为有利散热效率高、节省 材料、减少变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有尖附件且对冷却器的密封性能要求较高。即使只有极微量的水渗入油中，也会严重地影响油的绝缘性能。 故油压应高于水压0.10.15Mpa,以免水渗入油中。(3) 强迫空气冷却：又简称风冷式。容量大于等于8000KVA勺变压器，在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器的散热装置仍达不到要求时，常采用人工风冷。在辐射器管间加装数台电动风扇，用风吹冷却器，使油迅速冷却，加速 热量散出，风扇的启停可以自动控制，亦可人工操作。(4) 强迫油循环导向风冷却：近年来大型变压器都

23、采用这种冷却方式。 它是利用潜油泵将冷油压入线圈之间、线饼之间和铁芯的油管中，使铁芯和绕组中的热 量直接由具有一定流速的油带走，二变压器上层热油用潜油泵抽 出，经过水冷却器冷却后，再由潜油泵注入变压器油箱底部，构成变压器的油循 环。(5) 强迫油循环风冷却：其原理与强迫油循环水冷相同。(6) 水内冷变压器：变压器绕组用空心导体制成，在运行中将纯水注入空心绕组中， 借助水的不断循环将变压器中热量带走，但水系统比较复杂且变压器价格比较高。待设计变电所主变的容量为12500KVA为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，有简单、经济，我们选用强迫空气冷却，简称风冷却。综上得该变电所的主变型号及相尖参

24、数如下表所示变压器型号额定容量(KVA额定电压(KV连接组损耗(KW阻抗电压()空载电流()咼丿土低压空载负载标号S9-12500/35125003510.512.057.58.00.504短路电流的计算4.1短路的基本知识电力系统正常运行方式的破坏多数是由于短路故障引起的，系统中将出现比正常运 行时的额定电流大许多倍的短路电流，其数值可达几万甚至几十万安。因此，在变电所 设计中必须全面地考虑短路故障各种影响。变电所中各种电器设备必须能承受短路电流的作用，不致因过热或电动力的影响 而损坏。 例如，断路器必须能断开可能通过的最大短路电流；电流互感器应有足 够的过电流倍数； 母线效验短路时要承受最

25、大应力；接地装置的选择也与短路电流的大小有尖等。短路电流的大小也是比较主接线方案、分析运行方式时必须考虑的因素。系 统短路 时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠 性。为限制故障范围，保护设备安全，继电保护装置必须整定在主回路通过短路电流的 准确动作。由于上述原因，短路电流计算称谓变电所电气部分设计的基础。选择电气设备时通常用 三相短路电流，效验继电保护动作灵敏度时用两相短路、单相短路电流或单相接地电 流。工程设计主要计算三相短路电流。4.2计算短路电流的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此 在系统 的设计，设备的选择以及

26、系统运行中，都应该着眼于防止短路故障的发生，以及在短路故 障发生后腰尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的 基本问题之一，无论从 设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必 须了解短路电流的产生和变化规 律，掌握分析计算短路电流的方法。短路电流计算具体目的是；(1) 选择电气设备。电气设备，如开尖电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具 有充分的 电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定 性的效验是以短路电流计 算结果为依据的。(2) 继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的 参数整 定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要

27、计算短路点的 短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要 作多种运行方式的短 路计算。(3) 电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往 遇到这 样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案 的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得 到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少 的内容。(4) 通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流， 以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。(5) 确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普

28、遍采用分裂导线做软导 线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的 电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故 障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因 此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导 线间隔的安装距离。(6) 短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接 触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的 向心压力等。4.3短路电流计算的方法和条件4.3.1短路电流I十算方，去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

29、 所装置的元件，其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况 时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所 谓无 限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电 业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤 如下：1对各等值网络进行化简，求出计算电抗；2求出短路电流的标么值；3归算到各电压等级求出有名值。4.3.2短路电流计算条件1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，三相系统对称运行；(2) 所有电源的电动势相位角相同；(3)

30、系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、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120度电气角度；(4) 电力系统中的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%负荷接在高压母线上， 50%负荷接在系统侧；(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) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；(9) 除计算短路电流的衰减时间常数和彳氐压网络的短路电流外，元件的都 略去不 计；(10) 元件的计算参数均取为

31、额定值，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)用概率统计法制定短路电流运算曲线。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 不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。3计算容量应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4短路点的种类一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压 器的回路中发生单相(或两相)接地短路较三相短路情况严重时，则应按 严重情况的时 候进行计算。4.3.3短路点位置的选择短路电流的计算，为选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此

32、短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。为了保证选择的合理性和经济性，不考虑极其稀有的运行方式。取最严重的短路情况分别在10kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路情况（点a和点b发生短路）。则选择这两处做短路计算。4.4短路电流的计算4.4.1 10kV侧短路电流的计算图中a点短路，由于A,B系统短路容量都很大，可以近似都看作为无穷大系统电源系 统。取 Sj=100MW Uji=37kV Uj2=10.5kV。由公式(6-1)求的 lji=1.56kA，lj2=5.50kA。线路等效图如下图所示：10kV侧短路等效图线路10.4*30*100/37=0.8766线路 2 X2 刘虽

33、=0.4*30*100/37 2=0.8766变压器u%s=0.08*100/12.5=0.64取E仁E2=1简化后等效电路图如下图所示：X12?Xt/ X =X 12 +0.5*X t =0.4383+0.5*0.64=0.7583三相短路电流周期分量有效值：(3) 影I =5.50/0.7583=7.2531 kA X三相短路冲击电流最大值：ish=2.55* I K? =2.55*7.2531 =18.495kA短路冲击电流有效值:(3)lsh=1.51 * IK1 =1.51 *7.253 仁 10.952kA三相短路容量:第21页共37页SK =3 U av|(k：=1.732*10

34、.5*7.2531 =131.9087MVA第37页共37页442 35kV侧短路电流的计算等效电路图如下图所示:E1X1235kV侧短路等效简化图Z x =X12 =0.4383 三相短路电流周期分量有效值i ji|K3= =1,56/0.4383=3.5592kAuX三相短路冲击电流最大值ish=2.55* I二2.55*3.5592=9.0760kA2短路冲击电流有效值lsh=1.51* I K=1.51*3.5592=5.3744kA2三相短路容量SK=3*Uavl k) =1.732*37*3.5592=228.0948MVA三相短路电流计算结果表三相短路电流计算结果表短路点编号短路

35、点额定电压平均工作电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流短路容量有效值最大值5/kVUav/kV I 1 /kAI sh /kAish/kASk/MVAa1010.57.25317.253110.95218.495131.9087b35373.55923.55925.37449.0760228.09485电气设备的选择5.1电气设备选择的一般条件5.1.1电气设备选择的一般原则1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；2应按当地环境条件校核；3应力求技术先进和经济合理；4与整个工程的建设标准应协调一致；5同类设备应尽量减少品种；6选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并

36、经正式鉴定合格o在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级准。5.1.2电气设备选择的技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保 持正常运 行。1长期工作条件(1) 电压选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即Umax _Ug(2) 电流选用的电器额定电流le不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流lg，即卩 le lg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工 作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时， 应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的

37、要求。(3) 机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。2短路稳定条件（1）校验的一般原则 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。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、严重 两相接地短路较三相严重时，应按 情况校验。 用熔断器保护的电器可不验算热稳定可不 当熔断器保护的电压互感器回路， 验算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件I tt Q k式中Qk在计算时间ts秒内，短路电流的热效应（kA2*S）;b- t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA） ; t设备允许

38、通过的热稳 定电流时间（s）。（3）短路的动稳定条件jsh *dfshdf式中ish短路冲击电流峰值（kA）;I sh短路全电流有效值（kA）;血一电器允许的极限通过电流峰值（kA）;加一电器允许的极限通过电流有效值（kA ）。3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电 网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。5.2环境条件在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当温度、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等条件超过一

39、般电器使用条件时，应向制造部门提出要求或采取相应的措施。例如，当地海拔高度超过制造部门规定之值 时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减小，是空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在1000-3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高100m,则最大工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110KV以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。当周围环境温度二和导体（或电器）额定环境温度R不等时，其长期允许电流鸠可按下式修正:y-e厂KI式中K修正系数;小一一导体或电气设备正常发热允许最高温度，当导体用螺栓连接时

40、,A=70C。我国目前生产的电气设备的额定环境温度-40E。如周围环境高于40C（但不大于60C ）时，其允许电流一般可按每增高C，额定电流减少1.8%进行修正；当环 境温度低于40C时，环境温度每降低1C,额定电流可增加0.5%,但其最大负荷不得超过额定 电流的20%。我国生产的裸导体的额定环境温度为25C,当装置地点环境温度在-5-50 C范围内变化时，导体允许通过的电流可按上式修正。此外，当海拔高度上升时，日照强度相应增加，故屋 外载流导体如计及日照影响时，应按海拔和温度综合修正 系数对载流量进行修正。5.3断路器隔离开尖的选择35kV侧进线断路器、隔离开尖的选择断路器全分闸时间包括断路

41、器固有分闸时间和电弧燃烧时间。该系统中各断路器的短路切除时间列表如下，这里架设各断路器的全开断时间为0.06s， 由于短路电流周期分量的衰减在该系统中不能忽略，为避免计算上的繁琐，较验热稳定时用等值时间法来计算短路点电流周期分量热效应Ck等值时间法计算短路电流周期分量热效应Ck-Xtjzoo Iftl2ttjz = /t = / k2dtl 80Izt为短路电流周期分量的起始值其中令k=1查电力工程手册得到等值时间tjz线路桥35KV线路时间10kv线路10kv分段开矢主变主变35KV10kv 侧35KV 狈IJTpr (s)051. 01.52.02. 53. 0tab (s)0. 0600

42、60.060.060. 060. 06Tk=tpr+ta(S)0. 561. 061.562.062. 563. 06tjz (s)0. 40. 781.251.682. 12. 58高压断路器及隔离开尖的选择开尖电器的选择及校验原则选择较验电压UeU 电流 Kle I max 按断开电流选择，INbelwlzt 按短路尖合电流来选择INcl A-sh =2.55 Izt = 2.55 I co 按热稳定来选择I ； A Qk注：(l Zt = I s = I F )(1)主变压器35KV侧断路器及隔离开尖的选择Sn=12.5 MVA U N1 = 35 KV12.510N1:206.19A.

43、335在此系统中统一取过负荷系数为1 -5则最大电流I max =1.5206.19 =309 .29 A22 K 啓二 3.5592.68 二1 O12.28(KA) S开矢电器的选择：计算数据断路器型号及参数隔离开尖型号及参数SW2-35/600GN2-35/400U(KV)35Ue35Ue35IMAX/K(A)309.29le600le400lzt=IF3(KA)3.5592INbr6.6QK21.28i22kt6.64=174.24I ； t14 2X5= 980ISh=2.55lzt(KA)9.08INcl1730les17les52主变压器10K V侧少油断路器的选择Sn =12.

44、5 MVA U N2 = 1 o KV12.5 10 10721.69A在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流I max =1.5721 .69 = 1082 .54AI2t = lF2 7.2531 KA2co tjz = 7.2531221.25 = 65 .76( KA) S开矢电器的选择计算数据断路器型号及参数SN10-10/2000U(KV)10Ue10I MAXK(A)1082.54I e2000lzt=l F2(KA)7.2531I Nbr43.3Ck65.7622II t43 .34 =7499I Sh=2.55lzt18.495Inci130(峰值)1 max =1.5

45、144 .34 = 216.51 A130(KA)10KV侧线路断路器的选择Sn=12.5MVA U N2= 10 KV721 .69lN2 = 721.69A |n144.34 A5在此系统中统一取过负荷系数为1 -5则最大电流I zt = I f 1 = 1 .89 KAI max =1.5144 .34 =216.51 A22Q k =1 8 tjz =1.890.4=1.43(KA)12该处断路器的选择同 开矢电器的选择：10KV侧线路断路器列表如下计算数据断路器型号及参数SN10-10/630U(KV)10Ue10IMAX/K(A)216.51le630lzt=IF1(KA1.89I

46、Nbr16QK1.432Itt16ISh=2.55lz4.82INcl40(1les40= 51210KV母线分段开尖的选择Sn=12.5 MVA Un2= 10 KVI n 2 = 721.69A721 .69144 .34 A5在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流I zt = I fi = 1 .89 KA0.4=1.43(KA)2 S该处断路器的选择和10K V侧线路断路器相同列表如下：计算数据断路器型号及参数SN10-10/630U(KV)10Ue1022IMAX/K(A)216.51le630lzt=IF1(KA1.89INbr16)QK1.432t16X2 = 512ISh

47、=2.55lz4.82INcl40 (峰值)t(KA)les405.4母线的选择及校验541母线导体选择的一般要求1 一般要求裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验：(1) 工作电流；(2) 经济电流密度；(3) 电晕；(4) 动稳定或机械强度；(5) 热稳定。裸导体尚应按下列使用环境条件校验：(1)环境温度；(2)日照；(3)风速；(4)海拔高度2按回路持续工作电流lg导体回路持续工作电流，单位为A ；I纽一相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量，单位 为A。3按经济电流密度选择一般母线较长，负荷较大，在综合考虑减少母线的电能损耗。减少投资和节约有色

48、金属的情况下，应以经济电流密度选择母线截面。可按下式计算，即Sj(7-6 )第49页共37页其中Sj经济截面，单位为mmip回路持续工作电流，单位为A；2 j 经济电流密度5单位为A/ mm。5.4.2 35kV母线的选择35kV的长期工作持续电流I max = (2 Sn ) /. 3U N =2 12500 /(, 3 35) =412.39 A35kV主母线一般选用矩形的硬母线，选择LMY-100 6立放矩形铝母线+40Q时长期允许电流为1155A母线平放时乘以0.95，则允许电流为1097A,满足35kV 主母线持续电流412.39A的要求。主母线动稳定校验35kV母线固定间距取1=2

49、 000mm,相间距取a=300mm母线短路冲击电流ish =9.0760 kA，计算母线受到的电动力，即22F 二 1.76ish2 2000 210二 1.76 9.0760: : 10 =9.665kgf300=94.81 N( 1kgf=9.81N)计算母线受的弯曲力矩，Fl 9.665200=193 .3.4 kgf cm10 10母线水平放置，截面为100x6mm，则b=6mm h=100mm计算截面系数，即2 2W =0.167 bh 0.1670.61010 .02计算母线最大应力，即M 193 .319.29 kgf / cm =19.29W 10.029.81410 Pa

50、=189.254 I十10 Pa小于规定的铝母线极限应力6860 10-满足动稳定要求。热稳定要求最小截面Smin =X133.55923:;0.218 .3mm10 =选择LMY100 6矩形母线截面大于热稳定要求最小截面18.3mm，故满足要求。在选择35kV主变进线时往往选用钢芯铝绞线，选择LGJ-150/20型钢芯铝绞线，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。环境温度为+38Q时，长期允许载流量计算，即I =0.81 IXU= 0.81469 =379 .89 A ( 0.81 为温度修正系数)由最大负荷利用小时数为T=3000H,查曲线得j=1.44A/mm2。经

51、济截面Sj=l = 30=214.78mm，经济输送电流 ljjSj=1.44150 =216 A,经济j 1.44输送容量S = .3UnIj = .335216= 13.09 MVA，都大于35kV主变的持续工作电流和容量。满足经济运行的要求。5.4.3 10kV母线的选择10kV母线长期工作电流I max 二(2 Sn )/ ,3U N =2 12500 /(.310)=1443.38A选用LMY-120 10型立放矩形铝母线 长期允许电流为1680A,母线平放乘以0.95,则允许电流为1596A,满足要求。同35kV母线动稳定校验最后匚小于规定的铝母线极限应力6860 10-故满足动稳定要求。热稳定要求最小截面Smin =18.29 mm 2，选择的LMY-120 10型矩形母线截面大于热稳定最小截面要求45.83mm,故满足要求母线选择结果母线选择结果35kV母线LMY- 100 疋 635主变进线LGJ-150/20