毕业设计（论文）35KV变电所电气部分及继电保护设计

1、摘 要随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。人们对电力供应的要求越来越高，特别是稳固性、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。本文针对35kv变电所的特点，对变电站内的主设备进行合理的选型，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。文中对主接线的选择、高压设备的选择、负荷计算、短路电流计算,各种继电保护选择和整定计算皆有详细的说明。特别对主接线的选择,变压器的选择,还有一些电气设备如断路器、电流互感器、电压互感器等的选择校验作了详细的说明和分析。其

2、中还对变电所的主接线，高低压侧的一些保护装置等通过cad制图直观的展现出来。 关键词：35kv变电所；短路电流计算；继电保护；设计abstractwith the fast growth of the our country national economy，using the electricity also becomes important of the development and supervision in our country，people require increasingly demand of power supply, especially the stabilit

3、y, reliability and continuity of it. while the stability, reliability and continuity of power grid is determined by the rational design and configuration of substation. the text aims at the characteristics of the 35 kv transformer substations, choose the rational selection as to the main equipments

4、in substation. in order to make it reliable to operate, easy and simple to manipulate, economical, with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation, as to make it more actual and practical significant.it also discusses the choice of main wiring, high pressure equipment and

5、 all kinds of the protection of relay, the calculation of load, short current and so on in detail, especially, the choice of main wiring, transformer and some electric equipment such as circuit breaker, current and voltage sensor. it shows main wiring of substation, and some protection equipment of

6、high and low voltage by the graphics of cad.key words: 35kv substation; the calculation of short current; the protection of relay; design目 录摘 要3abstract4目 录5引 言11 原始资料21.1 电力系统接线图21.2 系统情况21.3 10kv负荷情况21.4 本地区气象条件32 负荷统计和无功补偿的计算42.1 负荷分析42.2 负荷计算42.3 无功补偿42.3.1 无功补偿概述42.3.2 无功补偿的计算52.3.3 无功补偿装置52.3.

7、4 并联电容器装置的分组62.3.5 并联电容器装置的接线63 主变压器的选择73.1 主变台数和容量的确定73.2 主变台数的确定73.3 主变容量的确定73.4 主变形式的选择84 电气主接线设计94.1 电气主接线概述94.2 主接线设计的基本原则和要求94.3 主接线方案设计94.3.1 接线方式介绍94.3.2 主接线方案的比较选择105 短路电流计算125.1 短路电流计算的一般概述125.1.1 短路的原因125.1.2 短路的危害125.1.3 短路的类型125.1.4 短路回路参数的计算135.2 短路电流的计算145.2.1 短路电流的计算步骤方法145.2.2 基准参数选

8、定155.2.3 计算系统阻抗155.2.4 短路电流计算155.3 三相短路电流计算结果表186 电气设备的选择196.1 电气设备选择的一般原则196.2 电气设备选择的技术和环境条件196.2.1 电气设备选择的技术条件196.2.2 环境条件206.3 电气设备选择与校验206.3.1 断路器和隔离开关的选择与校验216.3.2 熔断器的选择256.3.3 电流互感器的选择256.3.4 电压互感器的选择266.3.5 母线导体选择276.3.6 配电装置的选择307 继电保护装置327.1 继电保护的任务和要求327.1.1 继电保护的基本任务327.1.2 继电保护的基本要求327

9、.2 电力变压器保护327.2.1 电力变压器保护概述327.2.2 变压器瓦斯保护337.2.3 变压器 纵差动保护347.2.4 变压器过电流保护和过负荷保护357.3 母线保护378 自动装置388.1 自动重合闸388.2 备用电源自动投入398.3 断路器失灵保护408.4 微机保护419 变电所的防雷与接地429.1 变电所的防雷429.1.1 避雷针的选择429.1.2 避雷器的选择439.2 变电所的接地44结 论45致 谢46参考文献47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

10、。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(配置，设计？)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，防雷接地措施等几大块。并依据相关规定和章程设计了其中各个部分，所以能满足一般变电所的需求。根据我国变电所目前现有的电气

11、设备状况以及今后发展趋势，应选用新型号、低损耗、低噪声的电力变压器及性能好、时间长、免维护的sf6断路器及高压开关柜。为此新的设备选择也在设计中得以体现。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1.1 电力系统接线图待设计变电所进线与出线如图1-1所示：图1-1 变电所进线与出线示意图1.2 系统情况某市拟在新建的工业园内修建一座35kv变电所，待建变电所由距此10km处的一座110kv变电所双回路供电。待建变电所向园区内的化工厂、胶木厂、织布厂等企业供电。本所投运后功率因数要求到达0.9。1.3 10kv负荷情况10kv负荷情况如表1-

12、1所示表1-1 10kv负荷情况负荷名称最大负荷（kw）回路数供电方式功率因数线路长度（km）织布厂12001架空0.804胶木厂11001架空0.803印染厂14002架空0.907配电所15002架空0.855化工厂17002架空0.855备用210kv侧负荷同时率：0.85；10kv侧最小负荷是最大负荷的45；10kv侧最大负荷利用小时数=4800h；待设计变电所年负荷增长率为5%。其中化工厂和印染厂为一类负荷，其余为二类或三类负荷。1.4 本地区气象条件最高气温；最低气温 ；年平均气温；最热月平均最高温度。 2 负荷统计和无功补偿的计算2.1 负荷分析根据用电的重要性和突然中断供电造成

13、的损失程度可以将负荷分为以下三类：1一类负荷一类负荷，又称为一级负荷，是指突然中断供电将造成人身伤亡或引起对周围环境的严重污染，造成经济上的巨大损失。2 二类负荷二类负荷，又称为二级负荷，是指突然中断供电会造成经济上的较大损失。3 三类负荷三类负荷，又称为三级负荷，是指不属于以上一类和二类负荷的其他用电负荷。对于这类负荷，供电所所造成的损失不大或不会直接造成损失。 用电负荷的分类，其主要目的是确定供电工程设计和建设的标准，保证建成投入运行工程供电的可靠性，能满足生产或社会安定的需要。对于一级负荷的用电设备，应有两个及以上的独立电源供电，并辅之其他必要的非电保安设施。二级负荷应由两回线供电，但当

14、两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回供电。2.2 负荷计算10kv侧的负荷计算1.2+1.1+1.4+1.5+1.7=6.9mw1.2*0.75+1.1*0.75+1.4*0.48+1.5*0.62+1.7*0.62=4.38mvar （2-1）=8.17mva功率因数=0.842.3 无功补偿2.3.1 无功补偿概述电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机、感应炉等，都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的

15、无功电源，才能维持一定的电压水平，满足系统安全稳定运行的要求。电力系统中的无功电源由三部分组成：（1）发电机可能发出的无功功率（一般为有功功率的40%50%）。（2）无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率。（3）110kv及以上电压线路的充电功率。电力系统中如无功功率小，将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压值时，将使发电、送电、变电设备均不能达到正常的出力，电网的电能损失增大，并容易导致电网震荡而解列，造成大面积停电，产生严重的经济损失和政治影响。电压下降到额定电压值的60%70%时，用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁，所以进行无功补偿是非常有必要的。2.3.2 无功补偿

16、的计算补偿前 =0.83，求补偿后达到0.9。因此可以如下计算：设需要补偿x 的无功则 = （2-2）=解得 x=1.04mvar2.3.3 无功补偿装置无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。 同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据电压需要，向

17、电网提供快速无级连续调节的容性和感性的无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小，能做到分相补偿，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。但设备造价太高，本设计中不宜采用。电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置，并且采用集中补偿的方式。2.3.4 并联电容器装置的分组 1分组原则（1）对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联

18、电容器装置，不必分组，可直接与该设备相连接，并与该设备同时投切。（2）配电所装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数。此时，为保证一定的功率因数，各组应能随负荷的变化实行自动投切。负荷变化不大时，可按主变压器台数分组，手动投切。（3）终端变电所的并联电容器装置，主要是为了提高电压和补偿主变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切到任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5%。 2分组方式并联电容器的分组方式主要有等容量分组、等差级数容量分组、带总断路器的等容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。这几种方式中等容量分组方式，分组断路器不仅要满足频繁切合并联电容器的

19、要求，而且还要满足开断短路的要求，这种分组方式应用较多，因此采用等容量分组方式。2.3.5 并联电容器装置的接线并联电容器装置的接线基本形式有星形和三角形两种。经常采用的还有由星形派生出的双星形，在某种场合下，也有采用由三角形派生出的双三角形。从电力工程电气设计手册（一次部分）502页表9-17可比较得出，应采用y形接线，因为这种接线适用于6kv及以上的并联电容器组，并且容易布置，布置清晰。并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为了在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。选用bfmh11/-750-3w型号的高压并联电容器2台。额定电压11kv。

20、额定容量750kvar。3 主变压器的选择3.1 主变台数和容量的确定主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。3.2 主变台数的确定在有一、二级负荷的变电所中，为保证供电的可靠性，宜装设两台主变压器，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装24台主变。本次设计的变电所多为化工型，属一二级负荷居多，所以采用两台主变。3.3 主变容量的确定主变容量的确定应根据电力系统510年发展规划进行。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运

21、时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的6075%。 由2-2的负荷计算得知10kv侧的负荷总量为7.95mva。考虑5%的年负荷增长率，5年规划年限内计算负荷可表示为： （3-1）式中 第一年的负荷； 年负荷增长率； n规划年数； i年利率。 带入i=0.1，n=5，=5%，=8.17mva得=12.31mva。再考虑同时系数时，可按下式算： （3-2）式中 负荷同时系数带入=0.85得=10.46mva。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：=0.7=0.7*10.46=7.32mva （3-3）总安装容量为 2*（0.7）=1.4如此当一台变压器停运，考虑

22、变压器的过负荷能力为40%，则可保证98%的负荷供电。所以应选容量为8000kva的变压器。3.4 主变形式的选择主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，可采用单相变压器组。当今社会科技日新月异，制造运输以（已）不成问题，因此采用三相变压器。此次设计的变电所只有35kv和10kv两个电压等级，所以采用双绕组变压器。在我国110kv及以上电压，变压器绕组都采用y0连接；35kv亦采用y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kv及以下电压，变压器绕组都采用连接。因此35kv高压侧采用y连接，10kv低压侧则采用接线。根据上述的讨论选用35kv s9系列三相油浸自冷式电力变压器，该变压器的型

23、号s9-8000/35 具体技术数据如下表3-1所示：表3-1 变压器技术参数型号s9-8000/35额定容量(kva)8000额定电压(kv)高压35低压10.5损耗(kw)空载9.2短路40.5短路电压(%)7.5空载电流(%)0.74 电气主接线设计4.1 电气主接线概述发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所

24、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。.4.2 主接线设计的基本原则和要求根据我国能源部关于35110kv变电所设计技术规范gb50059-92规定：“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。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。”因此对主接线的设计要求可以归纳为以下三点：1可靠性；2灵活性；3经济性。4.3 主接线方案设计电气主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。大致分为有汇流母线和无汇流母线两大类。其中有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线

25、接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。4.3.1 接线方式介绍(1) 单母线接线方式：接线简单、清晰。操作方便，投资少便于扩建；母线或隔离开关检修或故障时连接在母线上的所有回路必须停止工作；检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电；当母线或母线上的隔离开关上发生短路以及断路器在继电保护作用下都自动断开，因而造成全部停电。(2) 单母分段接线方式：当一段母线发生故障时，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，可提高供电可靠性和灵活性。(3) 双母线接线方式： 供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修和维

26、护一组母线而不致使供电中断；调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要：扩建方便，向双母线的左右任何的一个方向扩建，不会引起原有回路的停电；但其投资较大，所用设备多，占地面积大，配电装置复杂，经济性差。在运行中隔离开关作为操作电器，易发生误操作事故。4.3.2 主接线方案的比较选择由电力工程电气设计手册第二章关于电气主接线的有关规定，此变电所主接线的接线有三种方案。方案一：35kv侧采用单母线接线，10kv侧采用单母线分段。如图4-1所示图4-1 方案一电气主接线图进线#1#2进线进线2进线1方案二：35kv侧采用单母线分段接线

27、，10kv侧采用双母线接线。如图4-2所示：图4-2 方案二电气主接线图方案三 ：35kv侧采用单母线分段接线，10kv侧采用单母线分段接线。如图4-3所示： 图4-3 方案三电气主接线图方案一35kv侧采用的单母线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置，但其供电可靠性差，运行不灵活，可能导致全所断电。10kv采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断。方案二35kv侧使用单母线分段接线，供电可靠性较高，同时接线简单、操作方便、投资少。10kv侧通过双母线虽然可以使供电更可靠，调度更加灵活

28、，但每增加一组母线就使每回路需要增加一组母线隔离开关，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。方案三35kv侧使用单母线分段接线，提高了供电的可靠性和灵活性，操作方便、投资少。10kv侧也使用单母线分段接线，对重要用户可从不同段引出两个回路，保证正常母线供电不间断。所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。通过比较可知还是选择方案三比较合适，即35kv侧采用单母线分段接线，10kv侧也采用单母线分段接线。5 短路电流计算5.1 短路电流计算的一般概述电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考

29、虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中单相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。5.1.1 短路的原因发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，以及设计、安装和运行维护不当所，例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员

30、的错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或破坏；在小接地电流系统中未及时或消除单相接地的不正常工作状态，此时，其它两相对地电压升高倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等，都很容易造成短路。此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔倒塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。5.1.2 短路的危害短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚

31、固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统。5.1.3 短路的类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组

32、匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。5.1.4 短路回路参数的计算在进行短路电流计算时，首先需要计算回路中各

33、元件的阻抗。各元件阻抗的计算通常采用有名值和标么值两种计算方法。前一种计算方法主要适用于1kv以下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电力系统中。(1)标么值标么值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有*号的下标以示区别，标么值乘以100，即可得到用同一基准值表示的百分值。在标么值计算中。首先要选定基准值。虽然基准值可以任意选取，但实际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标么值清晰可见，如选取基值功率为100mva和短路点所在网路的平均额定电压为基准电压。尚须指出，在电路的计算中，各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式，也就是说在三相电路中，电流、

34、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关系： sd=udid ud=idzd （5-1）式中sd、ud、id、zd功率、电压、电流、阻抗的基准值（datum value）。(2)短路回路中各元件阻抗的计算计算短路电流时，必须知道系统中各元件的电阻抗，一般只考虑同步电机、变压器、电抗器、架空线和电缆线的电抗。在实际计算中，架空线路和电缆线路每公里的电抗值，通常采用表5-1所示的平均值。序号元件名称标幺值有名值（）短路功率（mva）备注1发电机（或电动机）=sd基准功率，通常可设 sd=1000mavsng、发电机的额定容量，mav及其次暂态电抗snt、uk%变压器的额定容量mav及

35、其短路电压的 百分值unr、inr、xr%电抗器的额定电压、额定电流及电抗百分值uav电抗器或线所在网路的平均额定电压p变压器短路损耗kw2变压器rt=xt=3电抗器4线路(1)表5-1电抗标么值、有名值和短路功率变换公式5.2 短路电流的计算5.2.1 短路电流的计算步骤方法进行短路电流计算时，首先应收集相关的资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术参数等。然后绘制计算电路图。然后再根据对短路点做出等值电路图，利用网络变化规则，将其逐步简化，求出短路回路总电抗。最后根据总电抗即可求出短路电流值。以下分别讨论计算电路图、等值电路图和短路回路总电抗的确定。系统等效电路图，如图5-1所示图5

36、-1系统等效电路图5.2.2 基准参数选定选取基准容量=100mva取 则 取=10.5kv 则5.2.3 计算系统阻抗线路阻抗一 变压器阻抗 线路阻抗二 5.2.4 短路电流计算1）最大运行方式下的短路电流等效电路如图5-2所示：图5-2 最大运行方式下等效电路图分别计算k1 k2 k3短路点在最大运行方式下的短路电流k1 短路时 三相短路电流周期分量有效值 (5-2)三相短路冲击电流最大值 (5-3)短路冲击电流有效值 (5-4)三相短路容量 (5-5)k2 短路时三相短路电流周期分量有效值 三相短路冲击电流最大值 短路冲击电流有效值 三相短路容量 k3 短路时三相短路电流周期分量有效值

37、三相短路冲击电流最大值 短路冲击电流有效值 三相短路容量 2）最小运行方式下的短路电流等效电路图如图5-3所示：图5-3 最小运行方式下的等效电路图分别计算k1 k2 k3短路点在最小运行方式下的短路电流k1点短路：三相短路电流周期分量有效值 三相短路冲击电流最大值 短路冲击电流有效值 三相短路容量 k2点短路：三相短路电流周期分量有效值 三相短路冲击电流最大值 短路冲击电流有效值 三相短路容量 k3点短路：三相短路电流周期分量有效值 三相短路冲击电流最大值 短路冲击电流有效值 三相短路容量 5.3 三相短路电流计算结果表表5-2 三相短路电流计算结果表短路点及编号短路点额定电压平均工作电压短

38、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u/kvu/kvi/kai/ka/ka/kas/mva35k母线 k13537.510.6810.6816.1327.23684.4410k母线k21010.55.075.077.8112.9492.2010k出线k31010.52.532.533.826.4546.016 电气设备的选择6.1 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

39、，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。6.2 电气设备选择的技术和环境条件6.2.1 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）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umaxug（2）选用的电器额定电流ie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ig，即ieig（3）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

40、的短路电流一般取三相短路时的短路电流。 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件 (6-1)式中 在计算时间t秒内，短路电流的热效应（ka*s）； it秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（ka）；t设备允许通过的热稳定电流时间（s）。（3）短路的动稳定条件 （6-2） i （6-3） 式中短路冲击电流峰值（ka）； i短路全电流有效值（ka）； 电器允许的极限通过电流峰值（ka）； 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

41、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。6.2.2 环境条件按交流高压电器在长期工作时的发热（gb763-74）的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40（但不高于+60）时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。本次设计的变电所所在地区最高气温；最低气温；年平均气温；最热月平均最高温度。对于屋外安装场所的电器最高温度选择年最高温度，最低温度选择年最低温度，

42、可见最高气温为+41，由规定知在选择电器设备时额定电流应减少1.8%，最低温度为-12，电器设备可正常运行。6.3 电气设备选择与校验选择电气设备的一般原则，除按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验，但各种电气设备的选择与校验项目也不尽一样，见下表6-1：表6-1 选择高压电器应校验的项目表设备名称选择项目校验项目额定电压kv额定电流kv装置类型户内户外准确度级电抗百分数x%短路电流开断能力二次容量剩余电压热稳定动稳定断路器*负荷开关*隔离开关*熔断器*电流互感器*电压互感器*电抗器*支持瓷瓶*套管瓷瓶*母线*电缆* 需要选择的项目 * 需要校验的项目6.3.1 断

43、路器和隔离开关的选择与校验1）35kv侧进线断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 263.93ka （6-4） 额定电压选择 35kv 额定电流选择 263.93a 开断电流选择 10.68ka本设计中35kv侧采用sf6断路器。与传统的断路器相比，sf6断路器用sf6气体作为绝缘和灭弧介质，这种断路器具有断口耐压高，允许的开断次数多，开断电流大，灭弧时间短，寿命长等优点。可选用lw835a型户外高压sf6断路器。选用的断路器额定电压为35kv，最高工作电压为40.5kv，系统电压35kv满足要求。选用的断路器额定电流1600a，去除1.8%的温度影响为1571a，大于

44、最大持续工作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流20ka，大于短路电流周期分量有效值10.68ka，满足要求。动稳定校验。ish =27.23ka=50ka，满足要求。热稳定校验。由电力工程电气设计手册电气一次部分表6-5知，选用高速断路器，取继电保护装置保护动作时间0.6s，断路器分匝时间0.06s，则校验热效应计算时间为0.66s（后面热稳定校验时间一样）。因此qk=10.6820.66=75.28（ka）2s。电气设备=2024=1600（ka）2s。满足要求。表6-2 lw835a具体参数比较表计算数据lw835a35kv35kv263.93a1600a10.68ka20ka2

45、7.23ka50ka 75.28（ka）2s 1600 （ka）2s隔离开关选择gw435/600型号隔离开关选用的隔离开关额定电压为35kv，系统电压35kv满足要求。选用的断路器额定电流600a，去除1.8%的温度影响为592.8a，大于最大持续工作电流，满足要求。动稳定校验=27.23ka=40ka，满足要求。热稳定校验qk=75.28 （ka）2s，设备=162=1024（ka）2s，满足要求。表6-3 gw435/600具体参数比较表计算数据gw435/60035kv35kv263.93a600a27.23ka50ka75.28（ka）2s1024（ka）2s2） 35kv主变压器侧

46、断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 =138.56a （6-5）额定电压选择 35kv 额定电流选择 138.56a 开断电流选择 10.68ka. 由表6-2和表6-3知lw835a型断路器和gw435/600型隔离开关同样满足主变侧断路器和隔离开关的要求，动、热稳定校验也一样，所以选择同样的型号。这也满足了选择设备同类设备应尽量较少品种的原则。3） 10kv侧断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流=923.79a （6-6）额定电压选择 10kv 额定电流选择 923.79a 开断电流选择 5.07ka. 10kv侧选用真空xgn210开关柜

47、中的zn28a10型真空断路器选用的断路器额定电压为10kv，最高电压11.5kv，系统电压10kv满足要求。选用的断路器额定电流1600a，去除1.8%的温度影响为1571a，大于最大持续工作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流20ka，大于短路电流周期分量有效值5.07ka，满足要求。动稳定校验。ish =12.94ka=50ka，满足要求。热稳定校验。qk=5.0720.66=16.97（ka）2s。电气设备=2024=1600（ka）2s。满足要求。表6-4 zn2810具体参数比较表计算数据zn281010kv10kv923.79a1600a5.07ka20ka12.94ka

48、50ka16.97（ka）2s1600（ka）2s隔离开关选择gn22-10型隔离开关 选用的隔离开关额定电压10kv，最高工作电压11.5kv系统电压10kv，满足要求。 选用的隔离开关额定电流1600a，去除1.8%的温度影响为1571.2a，大于最大持续工作电流，满足要求。动稳定校验。ish =12.94ka=100ka，满足要求。热稳定校验。qk=5.0720.66=16.97（ka）2s。电气设备=4024=6400（ka）2s。满足要求。表6-5 gn2210具体参数比较表计算数据gn221010kv10kv923.79a1600a12.94ka100ka16.97(ka)2s64

49、00(ka)2s4）选择的断路器、隔离开关型号表表6-6 断路器-隔离开关选择一览表断路器隔离开关35kv进线侧lw835agw435/60035kv主变侧lw835agw435/60010kv侧zn28a10gn22106.3.2 熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。熔断器的主要元件是一种易于熔断的熔断体，简称熔体，当通过熔体的电流达到或超过一定值时，由于熔体本身产生的热量，使其温度升高，达到金属的熔点时，熔断切除电源，因而完成过载电流或短路电流的保护。按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如屋外跌开式、屋内式。对于一般的高压熔断器，其额定电压必

50、须大于或等于电网的额定电压，额定电流必须大于回路的最大工作持续电流，开断电流必须大于或等于短路冲击电流。在本站中，熔断器只用于保护电压互感器 ，其只需按额定电压及断流容量（s）两项来选择。当短路容量较大时，可考虑在熔断器前串联限流电阻。1）35kv侧熔断器的选择选择rw535/800型跌开式熔断器，额定电压35kv，满足要求，断流容量800mva，需加一定的限流电阻方满足要求。最大开断电流100ka，大于短路冲击电流27.23ka，满足校验。2）10kv侧熔断器的选择选择rn210/0.5型户内熔断器，额定电压10kv，满足要求，断流容量1000mva，大于短路容量92.205mva，满足要求。最大开断电流50ka，大于短路冲击电流5.0