kV总降压站变电所设计毕业设计

1、昆明理工大学成人高等教育毕 业 设 计（论文）学习形式：函授 夜大 脱产函 授 站： 专 业： 级 别： 学生姓名： 昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目： 35kV总降压站变电所设计 学生姓名： 学号: 专业年级：电气工程及其自动化学习形式： 函授 夜大 脱产 函授站 毕业设计（论文）内容：一、 高压供电系统设计（根据供电部门提供的资料，选择本厂最优供电方案）二、 降压变电所设计1、 主接线设计2、 短路电流计算3、 主要电器设备选择4、 主要设备（主变压器）继电保护设计5、 配电装置设计6、 防雷接地设计（只要求方案）三、 设计成果1、 设计说明书2、 设计图

2、纸二张（1） 总降压变电站电气主接线图（2） 主变压器继电保护展开图 设计（论文）指导教师：（签字） 主管教学院长：（签字） 年 月 日设计资料某荣安加工厂总降压35KV变电所及配电系统设计一、 基础资料1、 全厂用电设备情况1负荷大小用电设备总安装容量：6630KW计算负荷（10KV侧）有功：4522KW 无功：1405Kvar各车间负荷统计见表8-12负荷类型本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超过2分钟将造成产品报废；停电时间超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；全厂停电将造成严重经济损失，故主要车间级辅助设施均为类负荷。3本厂为三班工作制，全年工作时数8760小

3、时，最大负荷利用小时数5600小时。4 全厂负荷分布，见厂区平面布置图。（图8-1）表8-1 全厂各车间负荷统计表序号车间名称负荷类型计算负荷Pjs（KW）Qjs（KVar）Sjs（KVA）123456789空气压缩车间熔制成型（模具）车间熔制成型（熔制）车间后加工（磨抛）车间后加工（封接）车间配料车间锅炉车间厂区其他负荷（一）厂区其他负荷（二）共计同时系数全厂计算负荷-78056059065056036042040044047600.95452218015017022015010011016820014480.97140580058061468658037443443448349854735

4、.242、电源情况1工作电源本厂拟由距离其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110KV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ1-31500KV/110KV三圈变压器，其短路电压u高-中=10.5%，u高-低=17%，u低-中=6%。详见电力系统与本厂连接图（图8-2）。供电电压等级：由用户选用35KV或10KV的一种电压供电。最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。2备用电源拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。3功率因数供电部门对

5、本厂功率因数要求值为：当以35KV供电时，cos=0.9当以10KV供电时，cos=0.954电价。供电局实行两部电价：基本电价：按变压器安装容量每1千伏安每月4元计费。电度价：35KV =0.05元/KWh10KV =0.06元/KWh5线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千伏瓦1000元。目 录摘 要 （8） 前 言 （9） 第一章 高压供电系统设计 （10）11供电方案的论证及确定 （10）12供电系统方案的论证 （14）13供电方案比较 （15）第二章 电气主接线的设计 （22）21电气主接线设计原则 （22）22电气主接线图设计 （23）第三章 短路电流计算 （26）3.1短路电

6、流计算的条件 （26）3.2计算各元件电抗的标幺值 （27）3.3短路电流的计算 （28）第四章 主要电气设备选择 （31）41电气设备选择的一般原则 （31）42 35KV侧电气设备的选择 （35）43 10KV侧电气设备的选择 （45）第五章 配电装置的设计 （47）第六章 主变压器的继电保护设计 （49）61继电保护概述 （49）62主变压器继电保护方案选择 （50）63变压器瓦斯保护 （51）64 变压器纵差动保护 （53）65 变压器复合电压起动过电流 （59）66变压器过负荷保护 （62）67 主变绝缘监视 （63）第七章 防雷接地设计（只作初步方案） （66）结 论 （68）结论

7、与体会 （69）谢 词 （70）参考文献 （71）附 录 （72）摘 要本设计是针对荣安加工厂自身所需而制定,是将35KV经变压器转换成10KV电压,再将其分配到各车间,供工厂所用,设计本方案是按照经济适用可靠简便的原则,既考虑到工厂本身安全可靠供电,也为本厂节约成本,我们除了将主电源降压外,还引进了一支10KV外来电源,在一次设备需要停电检修或110KV电源失压,可由外来电供工厂一类负荷使用,以110KV降压变为主,10KV外来电为辅,两者也互为备用,这提高了工厂供电的可靠性.关键词高压供电方案、电气主接线、短路电流计算、设备选型、配电装置、继电保护、防雷接地前 言变电所是电力网中线路的连接

8、点，它是联系发电厂和用户的中间环节，作用是变换电压、交换功率和汇集、分配电能，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。变压器是变电所重要的电气设备，由于变压器本身结构复杂、造价昂贵，一旦因故障而遭到损坏，其检修难度大，检修时间长，将造成巨大的经济损失。近年来，随着电力系统规模的扩大，电压等级的升高，大容量变压器应用日趋增多,对变压器保护有更高的要求。母线的安全可靠运行也会影响变电所的正常运转。当母线上发生故障时，如果不能迅速切除故障，将会破坏变电所的稳定运行，严重时将造成电力系统的重大事故。因此，在重要的35kV 及其以上的发电厂或变电所的母线上，都需要装设专用的母线保护装置。保护的合理配置以

9、及整定计算是变电站继电保护设计的一个重要环节，保护的合理设计与选型是保证电网安全稳定运行的基础，而保护定值的正确与否决定着保护装置能否有效发挥作用。无论保护装置采用的原理多么先进，算法多么精确，硬件设计多么严密可靠，如果给定的整定值是错误的，则保护装置就不可能正常工作，所以正确的继电保护整定值是继电保护装置有效发挥作用的一个重要条件。因此掌握相关保护原理和正确的整定计算是确定合理的保护配置方案设计的必要条件。本设计以10KV站为主要设计对象，分为任务书和说明书两部分，同时附有电气主接线图、主变压器继电保护图、10KV出线继电保护图和中央信号装置接线图进行说明。设计包括电气主接线的论证、短路电流

10、计算、主要电气设备的选择及校验等。在主接线设计中，从经济性、灵活性、可靠性三个方面进行比较，最后选择35kV采用单母线接线方式，在10kV侧采用单母线接线方式。第一章 高压供电系统设计第一节 供电系统的设计方案1.1、供电方案拟定本变电所电源进线可为35KV或10KV的两路，按照要求正常的情况下一路运行，一路为备用。配电母线为10KV，负荷出线有9回。且主要用电设备均要求不间断供电，停电时间超过两分钟会造成产品报废，对供电可靠性要求较高；故主要车间及辅助设施均为I类负荷。因此考虑配电母线采用单母线分段接线，为提高供电可靠性，10KV拟采用成套开关柜单层布置。电源进线，则可取两路35KV、两路1

11、0KV或一路35KV一路10KV，三种不同方案。1、方案一 工作电源与备用电源均采用35KV电压供电。此方案中，总降压变电所内装设两台主变压器。在设计35kV变电所主接线时考虑负荷为I级负荷，工厂总降压变电所的高压侧接线方式可考虑单母线分段、内桥式、外桥接线三种方式，对其进行分析比较。（1）、单母线分段接线用分段断路器（或分段隔离开关）将单母线分成二段，母线分段后，可提高了供电的可靠性和灵活性。两段母线可并列运行也可分裂分行，当两路电源一用一备时，分段断路器接通运行，当某段母线故障，分段断路器及故障段电源段断路器在继电保护装置作用下自动断开只停该段。两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开

12、运行，当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备用电源自动投入使分段断路器接通，可保证继续供电。可以看出单母线分段能供给一级负荷，并且由于采用分段形式，变压器一用一备，较之单母线在一定程度上大大提高了供电的可靠性和灵活性。缺点：分段单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某回路的断路器检修，该回路停电；主要适用于3563KV配电装置出线回路数为48回路时。如下图1-1所示： 图1-1分段单母线接线（2）、内桥式接线桥连断路器QF3在QF1、QF2的变压器侧，当其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，其中一回线路检修或故障时其余部分不受影响，操作较简单，但在变

13、压器切除、投入或故障时，造成一回升路短时停运，倒闸操作较复杂；线路侧断路器检修时，线路停电时间长。内桥接线适用于输电线路较长或变压器不需经常投、切的配电方案。如下图1-2所示： 图1-2内桥主接线（3）、外桥主接线桥连断路器QF3在QF1、QF2的线路侧，外桥式的操作特点及适用范围恰恰与内桥式相反。其一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂；变压器投切或故障时不影响其余部分操作较简单；变压器侧断路器检修时变压器需较长时间停动。外桥接线适用于输电线路较短或变压器需经常投切的配电方案。如下图1-3所示： 图1-3外桥主接线由本次设计的基本要求来看，变压器不会频繁切换， 35kV总降压

14、变电所外部电网供电因此线路长，内桥式接线是无母线制，可以省去母线的投资费用，内桥式接线在其中一回线路检修或故障时其余部分不受影响，操作较外桥式简单，综上因素，选定内桥式接线方式可满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求，因此决定采取内桥式的接线方式。2、方案二 工作电源与备用电源均采用10KV电压供电，两路电源进线均采用断路器分别接在10KVI、II段母线上。3、方案三 工作电源采用35KV电压供电，备用电源采用10KV电源供电。35KV线路经架空线路引入总降压变电所，装设一台主变压器，高低压侧各装设一台断路器，接在10KVI段母线上，备用电源采用10KV电压供电经一台断路器接在10KIVII段配

15、电母线上，接线图如下图1-4所示： 图1-41. 2 供电系统方案的论证工厂供电设计要满足生产工艺提出的各项要求并保证安全可靠的供电，并力求经济合理，投资少，运行维护费用低。因此，对上述三个方案进行技术和经济方面的比较，选择一个合理的最佳方案。技术经济比较一般包括技术指标、经济计算和有色金属消耗量三个方面。一、方案的优点和缺点分析1、方案一 工作电源和备用电源均采用35KV供电优点：供电电压高，线路功率损耗少。电压损失小，调压问题容易解决。要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资。供电的安全可靠性高。缺点：工厂内要设置总降压变电所，占用的土地面积多。装设两台变压器投资及运行维护费用高。2

16、、方案二 工作电源和备用电源均采用10KV供电优点：工厂内不设主变压器，可以简化接线。降低了投资及运行维护成本。工厂内不设总降压变电所，可以减少占地面积、管理人员及维护工作量。缺点：供电电压低，线路的功率损耗增大，电压损失也大。要求的功率因数值高，需增加补偿装置及相关设备的投资。工厂内设总配电所，供电的安全可靠性不如35KV。3、方案三 工作电源采用35KV供电，备用电源采用10KV供电。此方案的技术经济指标介于方案一和方案三之间。根据原始资料中要求两路电源正常时只使用一路供电，工作电源停用时才使用备用电源供电。因此该方案较好，备用电源供时时间较少，该方案既能满足供电可靠性的要求，投资也相对较

17、少。1.3 供电方案的比较1、方案一 工作电源和备用电源均采用35KV供电根据原始资料提供全厂计算负荷为4735.24KVA，考虑到原始资料要求两路电源正常时只使用一路供电，工作电源停用时才使用备用电源供电。本方案先用5000KVA的变压器两台，型号为S11-5000/35，电压为35/10KV，查表得知变压器的主要技术数据：表1-1变压器的主要技术数据型号S11-5000/35联接组标号Yd11空载损耗P04.88KW短路损耗Pk31.2kw阻抗电压UK%7%空载电流I0%0.6%变压器的有功功率损耗：Pb=nP0+Pk（Sjs/Sbe）2已知：n=2，n为变压器台数，Sjs=4735.24

18、KVA，Sbe=5000KVA。所以，Pb=2×4.88+×31.2×（4735.24÷5000）2=23.75KW。变压器的无功功率损耗为：Qb=n（I0%/100）Sbe+( UK%/100) Sbe（Sjs/Sbe）2=2×（0.6÷100）×5000+×（7÷100）×5000×（4735.24÷5000）2=216.96KVar35KV线路的功率：PjsPjsPb=4522+23.75=4545.75KWQ js= Q js+Qb=1405+216.96=1621.

19、96KVarS js=4826.45KVA35KV线路功率因数:COS= Pjs/ S js=4545.75/4826.45=0.94COS=0.940.9，合格。导线在运行中，在电流流过时导线的温度会升高。温度过高将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的弧垂。为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即Ijs< lyx 。按照国家电线产品技术标准规定，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢芯铝绞线架设，几何均距确定为2.5米。查表得：r0=0.85/km , x0=0.417/km.电压损失： u=（r0×Pjs

20、5;L+ x0×Q js×L）/ue (L=5Km) =(0.85×4545.59×5+0.417×1621.96×5)/35 =0.65KV u35×5%=1.75KV，电压损失合格。2、方案二 工作电源与备用电源均为10KV电源供电。根据全厂计算负荷S js=4735.24KVA，可以计算处10KV线路的负荷电流。Ijs= S js/ =4735.24（/×10）=273A功率因数：COS= Pjs/ S js=4522/4735.24=0.95，合格。根据导线的发热条件，10KV线路选用LGJ-70钢芯铝绞线

21、架设，几何均距确定为1.5米，查表得到：r0=0.46/Km,x0=0.365/Km。电压损失： u=（r0×Pjs×L+ x0×Q js×L）/ue (L=5Km) =(0.46×4522×5+0.365×1405×5)/10 =1.3KV u=1.310×5%=1.75KV，电压损失不合格。电压损失过大，为了降低电压损失，10KV线路考虑选用LGJ-120钢芯铝绞线架空架设，几何均距确定为1.5米。查表得：r0=0.27/Km,x0=0.335/Km。 u=（r0×Pjs×L+ x

22、0×Q js×L）/ue (L=5Km) =(0.27×4522×5+0.335×1405×5)/10 =0.85KV u=0.8510×5%=0.5KV，电压损失仍然不合格。3、方案三 工作电源采用35KV电源供电，备用电源采用10KV电源供电。（1）、35KV电源供电时：根据全厂计算负荷为4735.24KVA，厂内总降压变电所设一台容量为5000KVA的主变压器，型号为：S11-5000/35，电压为35KV/10KV，查表得到变压器的主要技术数据如下：P0=4.88KW，短路损耗Pk=31.2KW，阻抗电压UK%=7,

23、空载电流I0%=0.6。变压器的有功功率损耗为：Pb=nP0+Pk（Sjs/Sbe）2已知：n=1，n为变压器台数，Sjs=4735.24KVA，Sbe=5000KVA。所以，Pb=1×4.88+1×31.2×（4735.24÷5000）2=32.78KW。变压器的无功功率损耗为：Qb=n（I0%/100）Sbe+( UK%/100) Sbe（Sjs/Sbe）2=1×（0.6÷100）×5000+1×（7÷100）×5000×（4735.24÷5000）2=313.91KVa

24、r35KV线路的功率：PjsPjsPb=4522+32.78=4554.78KWQ js= Q js+Qb=1405+313.91=1718.91KVarS js=4868.34KVA35KV线路功率因数:COS= Pjs/ S js=4554.78/4868.34=0.936COS=0.9360.9，合格。导线在运行中，因其中有电流流过，将使导线稳定升高，温度升高将会降低导线的机械强度，加大导线接头处的接触电阻，增大导线的垂度。为保证导线在运行中不致过热，要求导线的最大负荷电流必须小于导线的允许载流量，即IjsIys 。按照国家电线产品的技术标准规定，经过查表，35KV线路选用LGJ-35钢

25、芯铝绞线架设，几何均距确定为2.5米。查表得到：r0=0.85/Km,x0=0.417/Km。电压损失： u=（r0×Pjs×L+ x0×Q js×L）/ue (L=5Km) =(0.85×4554.78×5+0.417×1718.91×5)/35 =0.66KV u=0.6635×5%=1.75KV，电压损失合格。（2）、10KV备用电源供电时：计算负荷仅考虑一级负荷的使用，根据设计任务书的要求，Pjs=3724KW，Q js=1407.6KVar， =3865.5KVA，由此可以计算出10KV备用电源

26、供电时线路的负荷电流。=/=3868.5/（×10）=223.35A根据导体发热条件，10KV线路考虑选用LGJ-120钢芯铝绞线架设，几何均距确定为1.5米，L=7Km，查表得到r0=0.27/Km,x0=335/Km。由此可以计算出10KV备用电源线路的电压损失。 u=（r0×Pjs×L+ x0×Q js×L）/ue (L=7Km)=（0.27×3724×7+0.335×1047.6×7）/10=0.95KV u=0.9510×5%=0.5KV，电压损失有点偏高，但因作为备用电源，运行时间短

27、， 可以满足供电要求。4、三个方案的综合比较通过对三个供电方案进行的经济技术指标的分析技术，可以得出一下结论：方案一：供电可靠，运行灵活，线路损耗小，但因要装设两台主变压器和三台35KV高压断路器，使投资较大。方案二： 工作和备用电源均采用10KV线路供电，无需装设主变压器，投资最少，但线路损耗较大，电压损失严重，无法满足一级负荷长期正常运行的要求，故方案不可行。方案三： 介于方案一和方案二之间，正常运行时由35KV线路供电，线路损耗低，运行方式灵活，电压损耗小，能满足和长期正常运行的需要，35KV线路检修或故障时，10KV备用线路投入运行，期间电源损失较大，但这种情况出现几率很少，且运行时间

28、也不会很长。从设备投资来说，方案三比方案已减少一台主变压器和两台35KV高压断路器，占用场地也相对较少，因此投资也大为降低，至于备用线路的电压损失问题，可以采用提高导线截面的办法得到改善。 综上所述，选定方案一及方案三，由经济估算比较可知，方案三的总和投资及运行维护费用均低于方案一。从供电可靠性、灵活性、经济性三方方面综合考虑，决定采用方案三，即采用正常运行时35KV单回路供电，事故或检修是采用10KV备用电源供电方案作为本次设计的最终方案。第二章 电气主接线的设计2. 1电气主接线设计原则电气主接线是发电厂和变电站电气部分的主体，它反映各电气设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。所以，他的

29、设计直接关系的全厂（站）电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起到决定的关键作用。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。一、可靠性：本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电，停电时间超过2分钟将造成产品报废；停电时间超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；全厂停电将造成严重经济损失，故主要车间级辅助设施均为类负荷；所以，安全可靠是电力生产和分配的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对

30、主接线最基本要求。1、主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并要求保证对I类负荷和II类负荷的供电；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）调度灵活操作方便。可以灵活地操作，投入或切除变压器及线路，调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。（2）检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及继电保护设备，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；（3）扩建方便。变电站的建设要考虑工厂扩产变电站后续发展留有

31、空间，应能容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建时一次、二次设备所需的改造最小。三、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；（2）电能损耗小。年运行电能损耗费、折旧费及大修理费、日常检修要小，其中电能损耗主要由变压器引起的，因此要合理地选择主变压器的型式、容量、台数及避免两次变压而增加损耗。（3）占地面积小。主接线

32、要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。2.2 电气主接线图说明本次设计根据前面的技术、经济比较选择方案三：正常运行时采用35KV供，35KV供电系统故障或检修时，采用10KV备用电源系统供电。10KV配电系统采用单线分段接线。1、 总降压变电所设一台主变压器，型号为S11-5000/35，以35KV架空线从电力网中引入作为工作电源。在变压器的高压侧装设一台ZW30-40.5/1600型真空断路器，便于变电所的控制和检修。2、 主变压器低压侧经ZN5-10/630真空断路器接在10KVI段母线上。10KV备用电源

33、经架空线引入经ZN5-10/630真空断路器接在10KVII段母线上，I、II段之间设母联断路器ZN5-10/630。3、 总降压变电所的10KV侧采用单母线分段接线，选用LMY型硬铝母线，各车间的一级负荷都由两段母线供电，提高了供电的可靠性。4、 根据规定，10KV备用电源只有在35KV主电源停运及主变压器故障或检修时，才能投入使用。因此，在正常运行方式下，主变压器两侧开关合上，10KV母线分段开关合上，备用电源开关断开。在备用电源开关上装设备用电源自动投入装置（APD），当工作电源故障时，自动投入备用电源，保证一级负荷车间的正常供电。5、当主变压器检修时，只需合上10KV备用电源进线开关就

34、可以实现一级负荷车间的正常供电。画出电气主接线图，如附录一。6、对电气主接线图的说明：总降压站设一台主变压器，型号为：S11-5000/35，电压为35KV/10KV，以35KV架空线从电力外网中引入作为工作电源，为了监测线路电压情况和绝缘水平，线路侧安装一台三相五柱式电压互感器，在线路侧还安装一台避雷器，防止雷电波沿线路侵入降压站。架空线经装隔离开关3011、进线断路器QF4接到主变压器35KV高压侧，主变压器10KV侧接断路器QF2，经隔离开关1011接到10KV段母线上。10KV备用电源经过架空线进入降压站，线路侧也安装一台电压互感器用于线路电压的监测和一台避雷器。10KV备用电源进线进

35、入降压站后通过隔离开关1021、进线断路器QF1和母线侧隔离开关1022接到10KV段母线上。10KV、母线用一台母联断路器QF3连接，母联断路器两侧分别接母联隔离开关0101和0102。正行运行情况下，母联隔离开关0101、0102和母联断路器QF3均合上，、母线同时运行。备用电源进线断路器QF1断开。备用电源进线安装备用电源自动投入装置APD，当工作电源故障时自动投入备用电源，保证一级负荷的供电正常。10KV段母线各接车间的负荷出线共9条第三章 短路电流计算在电力系统的运行过程中，常常会受到各种因素而发生各种故障或短路事故。例如设备绝缘老化造成击穿，发生短路事故，大风造成树枝与高压线路接触

36、造成接地短路，小动物进入配电设备造成的短路事故，误操作造成的短路事故等等。电力系统短路事故包括对称短路事故和不对称短路事故，对称短路事故指三相短路事故，不对称短路事故包括单相接地短路事故，两相短路事故，两相接地短路事故和三相接地短路事故，还有断相事故。对于电机类设备有匝间短路等。发生短时事故有时是很难避免的，也是无法预测的。发生短路事故后如何控制停电范围，减少事故造成的损失就是继电保护的目的。因此短路电流的计算就是继电保护设计的基础，是使继电保护能够满足要求的关键。3.1 短路电流计算的条件为了简化计算工作量，本次设计短路电流的计算采用等值电路标幺值进行计算。短路计算的基本假设：1、 假设外系

37、统是一个无限大容量电力系统。2、 标幺值计算基准容量定为1000MVA。35KV侧基准电压为37KV，10KV侧基准电压为10.5KV。3、 采用等值电路进行计算，忽略电阻值。4、 最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。5、 最小运行方式：按A变电站两台变压器分裂运行考虑。根据电气主接线图，画出干线图3-1如下： 图 3-1从图上可以看出，短路点d1在总降压站35KV侧，短路点d2在总降压站10KV母线侧。为便于计算，根据短路电流干线图，画出基本等值电路图，如下图3-2： 基本等值电路图3-23.2计算各元件的电抗标幺值（1） 电源电抗=Sj/Sd=1000/1918=0.52(2)

38、 三圈变压器： =0.5×（Uk1-2+Uk1-3-Uk2-3）/100×(Sj/Sbn) =0.5×（10.5+17-6）/100×(1000/31.5) =3.49=0.5×（Uk1-2+Uk2-3-Uk1-3）/100×(Sj/Sbn) =0.5×（10.5+6-17）/100×(1000/31.5) =-0.08(3) 线路：=x0LSjU2j1=（0.4×5×1000）、372=1.46（4） 双圈变压器：=（Uk/100）×(Sj/Sbn)=(7/100)×(10

39、00/5)=143.3短路电流计算1、最大运行方式下的短路电流Ik（1）等值电路图3-3如下： 图 3-3（2）短路电流Ik因为=, , 得到 =当K1点发生短路时：IK1=ish=2.55Ik1=2.55×4.2=10.7KAIsh=1.51×IK1=1.51×4.2=6.3KASK1= I*K1×Sj=(1/3.765)×1000=269MVA当K2点发生短路时：ish=2.55Ik2=2.55×3.1=7.9KAIsh=1.51×IK2=1.51×3.1=4.67KASK2= I*K2×Sj=(1/

40、17.765)×1000=56MVA2、 最小运行方式下的等值电路（1） 等值电路图： 图3-4（2）短路电流IK因此，, 得到 =当K1点发生短路时：IK1=ish=2.55Ik1=2.55×2.81=7.17KAIsh=1.51×IK1=1.51×2.81=4.24KASK1= I*K1×Sj=(1/5.55)×1000=180MVA当K2点发生短路时：ish=2.55Ik2=2.55×2.8=7.1KAIsh=1.51×IK2=1.51×2.8=4.23KASK2= I*K2×Sj=(1/

41、19.55)×1000=51MVA3、 短路电流计算结果表：表3-1运行方式短路点短路电流Ik（KA）冲击电流ish（KA）短路容量Sd（MVA）最大运行方式K14.210.7269K23.17.956最小运行方式K12.817.17180K22.87.151第四章 主要电气设备选择4.1 电气设备选择的一般原则一、概述电气设备的选择是变电所设计的重要内容，正确地选择设备关系到供配电是否安全、经济运行的重要条件。选型时，应根据设备参数、计算结果、环境因素等工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极稳妥地采用新技术，新设备，并综合考虑减少项目投资，达到项目投资省、运行费用低、能耗小的

42、目的。电气设备的选择必须遵循国家相关技术规范和经济政策，项目要技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行。电气设备要能安全可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验电气设备的热稳定和动稳定，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。二、电气设备选择的一般条件及原则1、按正常工作条件选择电气设备（1）按额定电压选择电气设备的额定电压UN就是其铭牌上标出的线电压，另外还标出允许最高工作电压Ualm。由于电力系统负荷的变化、调压及接线方式的改变而引起功率分布和网络阻抗的变化等原因，往往是的电网某些部分的实际运行电压高于电

43、网的额定电压UNs，所选电气设备的最高允许工作电压Ualm不得低于所在电网的最高运行电压Usm，即对于电缆和一般电器，较高10%-15%，即：=（1.1-1.15）而对于电网，由于电力系统采取各种调压措施，电网的最高运行电压通常不超过电网额定电压的10%。即：可见，只要不低于就能满足，所以一般按照选择。裸导体承受电压的能力由绝缘子及安全净距保证，无额定电压选择问题。（2）按额定电流选择 电气设备的额定电流是指额定环境条件下电气设备长期运行所允许的电流。当实际环境条件不同于额定条件时，电气设备长期运行允许的电流要进行修正，经修正后的长期允许运行电流不得低于所在回路在各种可能运行方式下的最大持续工

44、作电流，即 (A)K- 综合修正系数-电气设备所在回路最大持续工作电流（3）按当地环境条件选择所选电气设备种类（如户内还是户外）和类型应符合电器的安装地点、使用条件、检修和运行的要求。还要符合当地的环境条件。2、按短路条件校验电气设备为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定的时期内适应系统的发展需要，作为校验用的短路电流应如下条件确定：（1）容量和接线：容量应按本工程及最终容量计算，并考虑到电力系统的远景发展；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常方式。（2）短路种类：一般按三相短路校验，但若某些系统或设备两相、单相接地短路的短路电流更大，则按最严重方式进行校验。（3）短路计算点

45、：应选择通过校验对象的短路电流为最大的那些点作为短路电流计算点。校验电气设备的热稳定和开断能力时，必须合理地确定短路计算时间。热稳定校验时间： （s）-后备继电保护动作时间-断路器全开断时间-断路器固有分闸时间-断路器开断时电弧持续时间开断能力的短路计算时间： （s）-主继电保护动作时间3、热稳定和动稳定校验（1）热稳定校验：热稳定就是要求所选电气设备能承受短路电流所产生的热效应，在短路电流通过时，电气设备各部分的温度应不超过允许值。导体和电缆满足热稳定的条件： (mm2)S-按正常工作条件选择的导体或电缆的截面积-按热稳定确定的导线或电缆截面积电器满足热稳定的条件为： (KA)2.S-厂家给

46、定的允许通过电器的热稳定电流t-厂家给定的允许通过电器的热稳定时间-短路电流流过电器时所产生的热效应（2）动稳定校验：动稳定就是要求电气设备能承受短路电流流过时冲击电流所产生的电动力效应。硬导体满足动稳定的条件为： （Pa）-导体材料最大允许应力-导体最大计算应力电器满足动稳定的条件： （KA）-电器允许通过的动稳定电流幅值-短路冲击电流幅值，一般高压断路器时，=2.55；发电机机端或母线短路时，=2.69；为短路电流周期分量的起始值。4.2 35KV侧高压电气设备的选择其主要设备包括：高压断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器和避雷器。一、35KV断路器选择高压断路器是电力系统最重要的的控

47、制和保护设备。它的功能是接通和断开正常工作电流、过负荷电流和故障电流。它是开关电器中最为完善的一种设备。1、高压断路器的选择及校验原则 高压断路器的选择主要考虑以下方面：（1）种类和形式选择一般35KV回路的断路器多选用真空断路器，也可用六氟化硫断路器。（2）额定电压选择 电气设备的额定电压； 电网的额定电压。 （3）额定电流选择Ial = KINImax Ial 电气设备经综合修正后长期允许电流； K 温度修正系数；Imax 电气设备所在回路的最大持续工作电流（4）额定开断电流选择 电气设备的额定开断电流； 实际开断瞬间的短路全电流有效值。（5）额定关合电流的选择（6）热稳定校验 短路电流通

48、过电器时所产生的热效应； 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流； 制造厂规定的允许通过电器的热稳定时间。（7）动稳定校验 电器允许通过的极限电流； 短路冲击电流。2、35KV断路器的选择主变35KV供电回路最大持续工作电流为: 根据规定，在发电机、变压器回路时一般考虑1.05的额定电流，因此根据35KV断路器的UN 、Imax及安装在屋外的要求，可选择ZW30-40.5/1600 ，查额定短时耐受电流持续时间为4S，取短路假想计算时间tk=1.5s根据上面计算出的短路电流值为短路电流周期分量的热效应Qk断路器选择结果表4-1序号装设地点电气条件选择要求ZW30-40.5/1600结论项 目数

49、据项 目数 据135KV40.5KV合格286.6A1600A合格3Ik4.2KA31.5KA合格4ish10.7KA80KA合格526.46（KA）2sIt2t31.52×4=3969合格6ish10.7KA80KA合格由选择结果可见各项条件均能满足，故所选ZW30-40.5/1600型真空断路器合格。二、35KV隔离开关选择 隔离开关是电力系统中常用的电气，它可以在电气设备检修时，将被检修设备与电源电压隔离，以保证检修工作的安全，也可以与断路器配合使用，根据需要实现变电所的倒闸操作，还可以分合一些小电流电路，其选择及检验原则同断路器。1、隔离开关的选择及校验原则：隔离开关对配电装

50、置的布置和占地面积有很大的影响，应根据配电装置特点、使用要求及技术经济条件选择其种类和型式。（1）种类和型式选择 考虑到占地面积和运行维护，选用双柱V型户外隔离开关。 (2) 额定电压选择 电气设备的额定电压； 电网的额定电压。 （3）额定电流选择IN = Imax IN 电气设备的额定电流； Imax 电气设备所在回路的最大持续工作电流。隔离开关需进行热稳定和动稳定校验：（4）热稳定校验 短路电流通过电器时所产生的热效应。 制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流。 制造厂规定的允许通过电器的热稳定时间。（5）动稳定校验 电器允许通过的极限电流。 短路冲击电流。35KV总降压变电所主变压器回路隔

51、离开关的Imax、Qk与断路器相同，选择户外型带单接地开关的隔离开关：GW5-40.5D/1600-31.5，额定短时耐受电流时间为4S。隔离开关选择结果表4-2序号装设地点电气条件选择要求GW5-40.5D/1600-31.5结论项 目数 据项 目数 据135KV40.5KV合格286.6A1600A合格526.46（KA）2sIt2t31.52×4=3969合格6ish10.7KA80KA合格由选择结果可见各项条件均能满足，故所选GW5-40.5D/2000-31.5型隔离开关合格。三、35KV电压互感器选择1、电压互感器选择原则电压互感器应按下列技术条件选择：（1） 一、二次电压应满足要求；（2） 应根据环境温度、污秽等级、海拔高度等环境条件选择种类和型式；（3）