kV降压变电站电气一次系统设计设计最终

1、华北电力大学成人教育学院毕 业 设 计(论文)题 目 110kV降压变电站电气一次系统设计系 别专业班级学生姓名指导教师110kV降压变电站电气一次系统设计摘要变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技

2、术基础。本说明书以110kV变电站设计为例，论述了电力系统工程中变电站部分电气设计（一次部分）的全过程。通过对变电站的主接线设计，短路电流计算，主要电气设备型号和参数的确定，电气设备的动热稳定校验，备用电源的自动投入设计，无功补偿设计，防雷和过电压保护装置的设计以及电气总平面和配电装置的设计，较为详细地完成了电力系统中变电站的设计。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断地发生变化。变电站作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域取得了充分的发展。关键词：变电站；短路电流；动热稳定；输电系统；配电系统A DESIGN OF ELE

3、TRIC SYSTEM FOR 110kV STEP-DOWN TRANSFORMER SUBSTATIONAbstractThe substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its

4、function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to t

5、he modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.The statement introduces the 110kV transformer of a campus design, discussed some electrical transformer substations design (one part) in power systems engineering of the entire process. Through

6、the main transformer stations wiring design, short circuit current calculation , set the main electrical equipment models and the parameters, check electrical equipment moving and thermal stability, emergency power supply，without power compensation, design over voltage protection and mine devices, d

7、esign general electric graphic and distribution devices flood. Lastly, completed substation design in power system.Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generatation of the electricity to the supply the power.Key Words：S

8、ubstation; Short circuit currents; Moving and Thermal stability;transmission system; distribution变电站原始资料1变电站类型 地方降压变电站。2 电压等级110/35/6 kV。 3 负荷情况35kV侧：最大 30 MW，最小 21 MW，=5500h，cos=0.90。6kV侧：最大 6 MW，最小 4 MW，=5200h，cos=0.85。负荷性质：工农业生产及城乡生活用电。4 出线回路110kV侧 2回（架空线） LGJ-240/32km。35kV侧 5回（架空线）。6kV侧 9回（电缆）。5

9、 系统情况系统经双回路给变电站供电。系统110kV母线短路电流标幺值为25（SB=100MVA）。系统110kV母线电压满足常调压要求。6 气象条件最高气温40，最低气温20，年平均气温20。土壤电阻率 < 400 欧米。当地雷暴日：40日/年。目 录摘要IAbstractII变电站原始资料III目 录11 前言11.1 课题背景11.1.1 我国电力工业现状11.1.2 发展形势11.2 主要解决的问题11.3 本文主要研究内容22 变电站的设计32.1 电气主接线的选择32.1.1 电气主接线的设计原则32.1.2 主接线设计的基本要求32.2 主接线方式的初步选择42.2.1 几种

10、主接线方式的简介42.2.2 选择初步设计方案62.3 主变压器台数、容量及形式的选择112.3.1 概述112.3.2 主变压器台数的选择112.3.3 主变压器容量的选择112.3.4 主变压器型式的选择12主变压器的选择143 变电站短路电流计算153.1 短路故障产生的原因153.2 短路电流计算目的153.3短路故障的类型153.4短路故障的危害163.5短路电流计算的内容163.6 短路电流计算方法163.7 短路电流计算的步骤173.8 短路电流计算174 电气设备的选择214.1 概述214.1.1 一般原则214.1.2 技术条件214.2 断路器的选择224.2.1 按开断

11、电流选择224.2.2 短路关合电流的选择224.2.3 断路器选择计算224.3 隔离开关的选择274.3.1 隔离开关选择标准274.3.2 隔离开关选择计算274.4 高压熔断器的选择284.5 电流互感器的选择294.5.1 电流互感器的特点294.5.2 电流互感器的选择标准294.5.3 电流互感器的选择计算294.6 电压互感器的选择314.6.1 电压互感器的特点314.6.2 电压互感器的选择标准324.6.3 电压互感器的选择计算324.7 母线及导线的选择334.7.1 裸导体的选择条件选择和校验344.7.2 母线及电缆截面的选择34母线选择计算354.8 绝缘子的选择

12、374.8.1 绝缘子选择的条件374.8.2 绝缘子的选择374.9 穿墙套管的选择374.10 避雷器的选择384.10.1 避雷器选择的条件38避雷器的选择384.11 最佳方案确定394.11.1 概述394.11.2 计算综合投资404.11.3 计算年运行费405 电气总平面布置及配电装置的选择435.1 概述435.1.1 配电装置类型与特点435.1.2 配电装置的基本要求435.1.3 配电装置的设计原则445.1.4 高压配电装置的选择445.2 电气总平面布置455.2.1 电气总平面布置原则455.2.2 电气总平面布置456 变电站防雷保护设计466.1 防雷规划46

13、6.1.1 变电所的防雷设计原则466.1.2 变电所的主要防雷设备466.2 防雷保护466.2.1 变电所防雷保护的特点466.2.2 各种设施防雷保护466.3 防雷设计476.3.1 避雷针的计算476.3.2 防雷设计的基本经验487 接地网的设计497.1 设计说明497.2 接地体的设计497.3 典型接地体的接地电阻计算497.4 接地网设计计算50图纸说明52结论53参考文献54致谢551 前言1.1 课题背景电力工业是国民经济的重要部门之一，它负责把自然界提供的能源转换为供人类直接使用到的电能的产业。它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力，又和广

14、大人民群众的日常生活有着密切联系，电力是工业的先行。电力工业的发展必须优先于其他部门，整个国民经济才能不断前进。 我国电力工业现状 我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。随着经济的快速发展，电力能源的需求持续增长，城市和农村用电量和密度越来越来高，需要更多的深入市区农村的变电站，以减少线路的功率损耗，提高电力系统的稳定性等，然而这些变电站占地面积大，而且城区地价昂贵，环境要求严

15、格，在稠密的市区选择变电站址相当困难。在农村，农田的保护非常严格，从而使变电站的发展受到严重影响。随着社会的快速发展，科学技术成为发展的主要动力，从而人才的培养就显得额外重要，所以我国加大教育的投入，兴建和扩建改造了许多学校。保证学校的正常工作，电力供应的可靠保证是其中的重要方面，因此校园变电站的设计和建设的好坏也就很重要，需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化，确保学校的日常工作和学校正常运作。展望未来，我们坚信在新世纪中，我国的电力工业必能持续高速的发展，取得更加辉煌的成就。 发展形势计算机的渗透已经达到每一个角落，电力系统也不可避免地进入了微机控制时代

16、，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。其技术动向主要集中在以下两个方面, 全分散式变电站自动化系统和引入先进的网络技术。1.2 主要解决的问题 1.变电所建设规模：变电所容量和台数以及型号的选择。2.电气主接线的设计确定主接线的形式。3.短路电流的计算及电气设备的选择。4.变电所平面布置图。1.3 本文主要研究内容110kV供电系统研究主要内容是结合相关的设计手册，相关的专业书籍和国家有关

17、规程，主要完成该变电站的电气一次、二次部分设计，电气主接线方案，主变压器的选择，电气设备的选择（包括断路器，隔离开关，熔断器等），配电装置的选择以及防雷保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接线和相关一次、二次设备、避雷装置、继电保护装置进行选择。同时，完成变电站接线图、110kV变电所平面布置初步设计图和详细设计图。其中还要有相关计算的详细过程。2 变电站的设计2.1 电气主接线的选择2.1.1 电气主接线的设计原则变电站电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路、和断路器等的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着

18、全站电器设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。对于6220kV电压配电装置的接线，一般分两类：一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。应视电压等级和出线回数，酌情选用。旁路母线的设置原则：（1）采用分段单母线或双母线的110kV配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线。因为110kV线路输送距离长、功率大，一旦停电影响范围大

19、，且断路器检修时间较长（平均每年57天），故设置旁路母线为宜。当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。（2）35kV配电装置中，一般不设旁路母线，因重要用户多系双回路供电，且断路器检修时间短，平均每年23天。如线路断路器不允许停电检修时，可设置其它旁路设施。（3）6kV配电装置，可不设旁路母线。对于出线回路数多或多数线路系向用户单独供电，以及不允许停电的单母线、分段单母线的配电装置，可设置旁路母线。对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器少或不用断路器的接线。当出线为2回时，一般采用桥形接线。 主接线设计的基本要求变电站的电气主接线应根

20、据该变电站所在电力系统中的地位，变电站的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。（1）主接线可靠性的要求可靠性的工作是以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。评价主接线可靠性的标志是：（1）断路器检修时是否影响停电；（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否对重要用户的供电；（

21、3）变电站全部停电的可能性。（2）主接线灵活性的要求主接线的灵活性有以下几个方面的要求：（1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不致影响对用户的供电。（3）扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最少。（3）主接线经济性的要求在满足技术要求的前提下，做到经济合理。（1）投资省：主接线简单，以节约断路器、隔离开关等设备的投资；占地面积小：电气主接线设计要为配电装置布置创造条件，以节约用地、架

22、构、导线、绝缘子及安装费用。（2）电能损耗少：经济选择主变压器型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。2.2 主接线方式的初步选择2.2.1 几种主接线方式的简介1） 单母线接线： 优点：接线简单，操作方便，设备少，经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。 缺点：可靠性差。母线或者母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停运，造成全站长期停电。 适用范围：一般只用在回路较少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站。2） 单母线分段接线： 优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证了供电的可靠性。另外，当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电。 缺点：当母

23、线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向同时扩建。 适用范围：A 变电站有两台主变是610kV的配电装置。B 3563kV配电装置的出线回路数为4-8回时。C 110220kV配电装置的出线路数为3-4回时。3） 双母线接线： 优点：具有供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验。 缺点：每增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。适用范围：A 610kV配电装置当短路电流较大，出线需要装设电抗器时。B 3560kV配电装置的出线回路数超过8回时。C 110kV配电装置的出线数为6回以上时。D 220kV配电装置的出线数为4回以上时。4） 需要装设

24、旁路母线的情况：为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路的供电，可增设旁路母线。旁路母线的设置原则： 采用分段单母线或双母的110220kV配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需装设旁路母线。 3560kV配电装置中，一般不设旁路母线。 610kV配电装置可不设旁路母线。5） 桥形接线：当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线。桥形接线，根据断路器QF3的安装位置，可分为内桥接线和外桥接线两种。内桥接线：内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电且操作复杂。因而该线路一般适用于线路较长

25、和变压器不需要经常切换的情况。外桥接线：外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反，适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。桥形接线投资省，但可靠性不高，只适用于小容量发电厂或变电站，或者作为最终将发展为单母线分段或双母线的工程初期接线方式，也可用于大型发电机组的启动备用变压器的高压侧接线方式3。2.2.2 选择初步设计方案1）方案一：110kV、35kV、6kV均采用单母线分段接线（见图3-1） 图3-1 方案一主接线设计图 特点：当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电，接线简单，操作方便，设备少，经济性好。缺点：可靠性差，任何一段母线或母线隔离开关检修或故障时，

26、所涉及的回路都要停止工作，也就是要长期停电，同时扩建时需要向两个方向发展，灵活性差。2）方案二：110kV采用双母线接线，35kV、6kV采用单母线分段接线（见图3-2）图3-2 方案二主接线设计图 优点：与单母线分段相比，当110kV侧一组母线故障时，能迅速恢复供电，检修任何回路的隔离开关或母线时，均可通过另一组母线继续运行，其可靠性高于方案一，且调度灵活，扩建方便，施工中不会造成原有回路停电。缺点：110kV侧增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。3）方案三： 110kV侧选用内桥接线，35kV侧选用双母线接线，6kV侧选用单母线分段接线。（见图3-3

27、） 图3-3 方案三主接线设计图内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。使用断路器少、布置简单、造价低等优点。优点：所以110kV侧和6kV侧可靠性较高，也比较经济。35kV侧选用的双母线接线，它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。缺点：经济性较差。4）方案四： 110kV侧选用内桥接线，35kV侧和6kV侧选用单母线分段接线。（见图3-4）图3-4 方案四主接线设计图优点：110kV侧经济性好，安全性高。35kV侧和6kV侧采用单母线分段接线，经济性号，操作简单。缺点

28、：35kV和6kV侧当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向同时扩建。5）方案五： 110kV侧和6kV侧均选用单母线分段接线， 35kV侧选用双母线接线。（见图3-5）图3-5 方案五主接线设计图优点：110kV侧和6kV侧均选用单母线分段接线，可靠性和经济性都较高。缺点：35kV侧选用双母线接线，经济性较差。以上五种方案相比较，根据原始资料分析110kV出线两回，考虑到安全可靠性和经济性，110kV侧宜选取单母线分段或者内桥接线，35kV和6kV兼顾到安全经济，以及操作的简单性，宜选取单母线分段接线，考虑以上，选取方案一和方案四作为预选方案。2.3 主变压器台数、容量及

29、形式的选择2.3.1 概述 在各电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，它担任着向用户输送功率，及在两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷的增长情况，并需要根据电力系统5-10年的发展规划综合分析，合理选择。否则将造成经济技术上的不合理。如果主变压器的容量过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且还会增加电能的损耗，给运行和检修带来不便，设备的利用率也将大大降低；若容量选择的太小，可能是变压器长期在过负荷中运行，且可能“封锁”发电机的剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此确定合理的变压器容量是变电站安全可靠

30、供电和电网经济运行的保证。 在生产中，电力变压器分为单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电站的自身特点，在满足可靠性的前提下，从经济性方面来选择主变压器。2.3.2 主变压器台数的选择 由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是郊区110kV降压变电所，它是以110kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至35kV及6kV母线上，再将电能分配出去。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一

31、台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担60%80%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.3.3 主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所最大负荷给定，所以应按最大总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和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，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷

32、的60%80%，该变电所是按60%全部负荷来选择。对装两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择 PM为变电所最大负荷。这样，当一台变压器停运时，可以保证对60%负荷的供电，考虑到变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对90%负荷的供电。35kV侧负荷最大容量计算： 10kV侧负荷最大容量计算： 通过变压器容量的计算：)(38.4005.733.33SS2max1maxMVAS=+=+= 一台主变应承担的系统容量为)(23.2438.406.06.0MVASSN=´= 考虑到变电站以后扩建情况，决定选择主变的容量为31.5MVA。2.3.4 主变压器型式的选择 1）主变压器

33、相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。但是如果收到运输条件的制约，则可选用单相变压器组。本次设计的变电所，位于平原地区，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。 2）绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组

34、变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。 自耦变压器：自耦变压器它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。本次所设计的变电所所需

35、装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为±8%，故不选择自耦变压器。 分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流

36、的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。 普通三绕组变压器：普通三绕组变压器的价格在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。 3）主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，110kV及以上网络电压应符合以下标准：1) 枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、

37、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。2) 电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无载调压，调整范围通常在±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%，其结构复杂，价格较贵。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。 4）主变连接组别的选择变压器三相绕组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联结方式有星形和三角形。因此，变压器三相绕组的

38、联结方式应根据具体工程来确定。在变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及三次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般都选用YND11常规接线。全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且全星形接法，零序电流没有通路，相当于与外电路断开，即零序阻抗相当于无穷大，对限制单相及两相接地短路都有利，同时便于接消弧线圈限制短路电流。但是用于中性点不接地系统时，三次谐波无通路，将引起正谐波电压的畸变，并对通讯造成干扰，也将影响保护整定的准确性和灵敏度。我国规定110kV以上的电压等级的变压器绕组常选用中性点直接接地系统，而且还要考虑到三次谐波的影响，会使电流、电压畸变。采用三角形接法可以消除三

39、次谐波的影响。本次设计采用Y0Y0接线方法。 5）主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，具有节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。综上所述，本设计选择强迫油循环风冷却。主变压器的选择确定所选变压器型号：SFSL1-31500，其技术数据如表3-1表3-1主变压器SFSZL7-31500/110技术数据额定电压kV连接组空载损耗（kW） 负载损耗阻抗电压（%）空载电流（%）高中低（KW）高中高

40、低中低110±8*1.25%38.5±2*2.5%6.3Yny0d1132.2149 10.56.50.783 变电站短路电流计算在电力系统设计中，短路电流的计算应按远景规划水平年来考虑，远景规划水平年一般取工程建成后510年中的某一年。计算内容为系统在最大运行方式时，每个枢纽点的三相短路电流。3.1 短路故障产生的原因所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或互相接触并产生超出规定值的大电流。造成短路故障的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿。详细地说有以下几种：1.设备原因电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分老化或设备自身有缺陷，正常运

41、行时被击穿短路，以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路故障。2.自然原因气候恶劣。如：大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线，因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。3.人为原因工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物接触带电设备形成短路事故等。3.2 短路电流计算目的1.在选择电气主接线时，为比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流措施等均要进行必要的短路电流计算。2.在选择电气设备时，如高压断路器，隔离开关等，为保证设备在正常运行和故障情况下都

42、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：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。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；计算短路电流的冲击值，用以校验设备的动稳定。3.计算屋外高压配电装置时需要短路条件校验的相间和相对地的距离。选择继电保护方式和进行整定计算需要各种短路时的短路电流为依据。4.接地装置的设计，也需要短路电流计算。3.3短路故障的类型供电系统中短路的类型与其电源的中性点是否接地有关。基本分为三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。其中三相短路程度最严重。3.4短路故障的危害供电系统发生短

43、路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超出正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来严重后果：1.短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。2.短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。电动力会影响电气设备的机械强度，严重时设备可能变形甚至损坏。3.短路系统电压下降短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响，使设备不能正常工作甚至损坏设备，影响正常工作和学习。4.不对称短路的磁效应不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。5.短路时的停电事故短路时会造成停电事

44、故，给国民经济带来损失。6.破坏系统稳定造成系统瓦解短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各个发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。3.5短路电流计算的内容1.短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。2.短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路的时间。3.短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算项目及条件，取决于计算短路电流的目的。3.6 短路电流计算方法供电系统某处发生短路时，需要计算出短路电流就必须首先计算出短路点到电源回路总阻抗值。电路元件

45、电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。具体运用，要结合实际情况和个人喜好确定。高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量： = 100MVA基准电压：（kV） 6.3 37 1153.7 短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点：设计的变电站是降压变电站，有三个电压等级110kV、35kV和6kV。母线的电压等级也就是这三种，所以在每个电压等级的母线上选取一个短路点。 4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标

46、幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。 标幺值： 有名值： 5）计算短路容量，短路电流冲击值 短路容量： 短路电流冲击值： 3.8 短路电流计算本次设计的方案一与方案四的短路电流计算相同 1）各绕组的短路电压分别为： 110kV侧： 35kV侧： -0.755.185.610.5 21%21%)31()32()21(2=-+=-+=-kkkkUUUU6kV侧：- 25.7 10.55.65.1821%21%)21()32()31(3=-+=-+=-kkkkUUUU 2）各绕组电抗标幺值计算如下： =（%/100）×=（11/100）×（100/40）=0.349 =（%/10

47、0）×=（-0.75/100）×（100/40）=-0.019 =（%/100）×=（7.25/100）×（100/40）=0.181 3）计算系统及线路阻抗 系统110kV侧母线短路电流标幺值为25，则110kV侧母线短路电抗为；110kV侧2回架空线为LGJ-300，长度为20km，查表得电抗为0.4，则32线路电抗值为：Xi =32*0.4=12.8，其标么值为：Xi*=12.8*100/115*115= 0.097 4）等值电路图及简化图如图（4-1）图4-1 等值电路图 d1点短路时：等值网络为（图4-2） 图4-2 d1点短路时的等值网络次暂

48、态短路电流标幺值：30.110885.0/11*"*=åXI 次暂态短路电流有名值：BUSIIav)1153(10030.113''*''=5.67´´= kV kAIich.14.465.6755.255.2''=´=´= 冲击电流： 全电流最大有效值：IIch52.152.1''´=5.67=8.62kA 短路容量： MVASISB.113010030.11''*=´=´= d2点短路时： 等值网络为（图4-3） 图4-3

49、 d2点短路时等值电路94.3254.0/11*"*=åXI 次暂态短路电流标幺值：kAUSIIavB15.6)373(10094.33''*''=´´= 次暂态短路电流有名值：AIichk68.1515.655.255.2''=´=´= 冲击电流： 全电流最大有效值：AIIchk35.915.652.152.1''=´= 短路容量：MVASISB.39410094.3''*=´=´= d3点短路时： 等值网络为（图4-4）

50、图4-4 d3点短路时等值电路 次暂态短路电流标幺值：28.3305.0/11*"*=åXI kAUSIIavB06.30)3.63(10028.33''*''=´´= 次暂态短路电流有名值：AIichk65.7606.3055.255.2''=´= 冲击电流：AIIchk69.4506.3052.152.1''=´= 全电流最大有效值： 短路容量：MVASISB.32810028.3''*=´=´= 4 电气设备的选择4.1 概述电气

51、设备及母线选择是变电所设计的主要内容之一。正确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。在进行电气设备选择时，应根据工作实际情况，在保证可靠性的前提下，积极、稳妥地采用新技术并注意节省选择合适的电气设备。其基本要求是：电气设备要能可靠地工作，必须按正常的工作条件选择，并按短路状态来校验动热稳定。4.1.1 一般原则1.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。若有比三相短路电流还大的短路电流则应按较大的计算。2.用熔断器保护的电器可以不校验动、热稳定。当熔断器有限流作用或保护电压互感器回路是可不验算动、热稳定。4.1.2 技术条件1）按正常工作条件选择导体和电气电压：所选电器和电缆允许最高工作