武汉大学电气工程学院电气工程课程设计与实验_计算书

1、1 主变压器选择1.1备选变压器型号及参数变压器形式型号及参数价格/ 自重SSPSL-12000220/121/10.5kV100/100/501200 万1空载损耗123.1kW24.7三卷变高 - 中： 510kW14.7106t短路损耗高 - 低： 165kW8.8中 - 低： 227kWOSF-PSL-12000220/121/10.5kV100/100/501000 万1空载损耗106.4kW自耦变高 - 中： 461W10.1717.6382t短路损耗高 - 低： 431kW11.4中 - 低： 392kW1.2综合投资计算（1）三卷变Z=Z (1+0.7) = 1200×

2、;1.7 = 2040万元0（2）自耦变Z=Z0 (1+0.7) = 1000×1.7 =1700万元1.3110kV 侧容量及功率因数计算P1 =120 0.9=108MWQ1 =12010.9 252.3M varP3 =25 0.8=20MWQ1 =2510.8215M varP2P1 P3108 2088MWQ2Q1Q352.31537.3M varcosP2880.922Q2288237.32P221.4年运行费计算（1）三卷变SN21002容量归算：P13P13165660kWS3N50SN22P23P23227100908kWS3 N50各侧有功损耗：11P(PP12P

3、2 3)(660510908)131kW121 32P1 (P3P2P)1 (908510660)379kW22211 32P31 (P13P23P1 2)1 (660908510)529kW22单台有功损耗：PKP1(S1)2P2( S2 )2P3( S3 )2SeSeSe120)2379(88225)2131()529(120120120357.78kW各绕组电压百分比：各侧无功损耗：单台无功损耗：u1 %1u12 %u23 %)124.78.8)15.3(u1 3 %(14.722u2 %1 (u1 2 %u23 %u13%)1 (24.78.814.7)9.422u3 %1 (u1 3

4、 %u23 %u12 %)1 (14.78.824.7)0.622Q1ud1 % SN15.312000018360k varSB100Q2SN9.412000011280k varud 2 %100SBQ3SN0.6120000720k varud 3 %100SBQQ(S1)2Q(S2)2Q (S3)2K1 S2S3 Seee18360(120)2 11280( 88 )2720( 25 )2120120120183606066.1331.2524394.88k var单台空载损耗：P0123.1kWQ0I 0SN11200001200 k varSB100损耗小时数计算：功率因数 cos

5、配电等级（ kV）max（小时 / 年）T（小时 / 年）2200.9480032001100.9242002520100.845003150年运行总损耗：A n( P0 K Q0 )T01( PKK QK )( S121S222S323 )2n22SNSN3SNSN2(123.10.11200)800010.1120288225202523150)2(357.7824393.88)(320012022120212023889600699.30(32001355.2136.72)7.170 106 kW h年运行费用：UAU 1U 20.57.1701060.032.041070.0582.0

6、41073.5851066.121051.181065.377 106 元（2）自耦变SN21002容量归算：P13P134311724 kWS3N50SN21002P23P233921568kWS3N50u1 3 %u '1 3 % SN17.63235.26SN 3u2 3 %u '2 3SN11.4222.8%SN3各侧有功损耗：P11 (P1 3P12P23)1 308.5kW22P21P2P1P1 3)14611724)152.5kW(32(156822P1 (PP3P2)1 1415.5kW321 3212单台有功

7、损耗：PKS1)2S2)2S3)2P1(P2 (P3 (SeSeSe308.5(120) 2152.5( 88 )21415.5( 25 )2120120120308.582.061.4451.9kW各绕组电压百分比：u1 %13 %u12 %u23 %)110.1722.8)11.315(u1(35.2622u2 %12 %u23%u13 %)122.835.26)1.145(u1(10.1722u3 %1 (u1 3 %u2 3 %u12 %)1 (35.2622.810.17)23.94522各侧无功损耗：Q1ud1 %SN11.31512000013578 k varSB100Q2ud

8、 2 %SN11200001374 k varSB100Q3ud 3 %SN2312000028734 k varSB100单台无功损耗：QKQ1( S1 )2Q2(S2)2Q3(S3)2SeSeSe13578(120 )21374( 88 )228734( 25 )212012012013578738.91247.114086.2k var单台空载损耗：P0106.4kWQ0I0 SN11200001200 k varSB100损耗小时数计算：功率因数 cos配电等级（ kV）max年） （小时 / 年）T （小时/2200.9480032001100.9242002520100.84500

9、3150年运行总损耗：1S12S22S32A n( P0K Q0 )T02n ( PKK QK )( SN21SN2 2SNSN33 )2(106.40.11200)80001(451.90.11202320014086.2)(2882252221203150)1202252012023622400465.13(32001355.2136.7)5.805 106 kW h年运行费用：UAU 1U 20.55.8051060.031.71070.0581.71072.9021065.11059.861054.398 106 元1.5经济比较方案Z 总投资（万元）U 年运行费用（万元）三卷变 SS

10、PSL1-120002040537.7自耦变 OSF-PSL1-120001700439.82.短路电流计算S =100MVA，U =U ，220kV 侧电源近似为无限大系统，归算至母线侧阻抗为 0.021,110kVBBAV侧电源为 800MVA火电系统，归算至母线侧阻抗为0.12.2.1等值电路图S1S2K 1230kVK 2115kVK 310.5kV2.2各绕组电抗标幺值计算x*us1 %SB15.30.1275T 1100Se120xT*2us2 %SB9.40.0783100Se120*us3 %SB0.6xT 31000.005 0Se 120x2SB0.21000.20.025

11、Se8002.3K1 点短路计算X1=0.021X2=(0.1275+0.0783)/2+0.12=0.2229（ 1） 对 S1 系统：计算电抗 Xjs =0.021I s''*1(0 s)I s''*1(0.2 s)I s''*1(0.4 s)I s''*1( )10.021''''*SB1100I s1(0 s)I s1(0 s)3 U av0.021311.953 kA230（2）对 S2 系统：计算电抗 x js0.22298001.80820.025100I s''*2(

12、0 s)0.570， I s''*2(0.2s)0.539， I s''*2(0.4s) 0.548， I s''*2( ) 0.584I BSB8002.0082kA3U av3230I s''2(0 s)I s''*2(0 s)I B0.570 2.00821.145kAI s''2(0.2 s)I s''*2(0.2 s)I B0.539 2.0082 1.082kAI s''2(0.4 s)I s''*2(0.4 s)I B0.548 2.00

13、821.100kAI s''2()I s''*2()I B0.5842.00821.173kA（3）叠加I (0''s)11.953 1.145 13.098kAI (0''.2 s)11.953 1.082 13.035kAI (0''.4 s)11.9531.10013.053kAI ('')11.9531.17313.126kAiim2 1.813.09833.342kA2.4K2 点短路计算X1=(0.1275+0.0783)/2+0.021=0.1239X2=0.12（ 1） 对 S1 系

14、统：计算电抗 Xjs =0.1239I s''*1(0 s)I s''*1(0.2 s) I s''*1(0.4 s)I s''*1( )10.1239I s''1(0 s)I s''*1(0 s)SB11004.052kA3U av0.12393115（2）对 S2 系统：计算电抗 x js0.12800 0.025 0.985100I s''*2(0 s)1.060， I s''*2(0.2s)0.970， I s''*2(0.4s)0.962，

15、I s''*2( ) 1.167I BSB8004.0163kA3U av3115I s''2(0 s)I s''*2(0 s)I B1.060 4.01634.257kAI s''2(0.2 s)I s''*2(0.2 s)I B0.970 4.0163 3.896kAI s''2(0.4 s)I s''*2(0.4 s)I B0.962 4.01633.864kAI s''2()I s''*2( )I B1.1674.01634.687kA（3）叠

16、加I (0''s)4.0524.2578.309kAI (0''.2 s)4.0523.8967.922kAI (0''.4 s)4.0523.8647.916kAI ('')4.0521.1458.739kAiim2 1.88.30925.905kA2.5K3 点短路计算（有限流电抗）X1=0.1275/2+0.021=0.08385X2=0.0783/2+0.12=0.15915X3=0.279x4x1x3x1x30.083850.2790.083850.279x20.50980.15915x5x2x3x2 x30.15915

17、0.2790.159150.279x10.96770.08385（ 1） 对 S1 系统：计算电抗 Xjs =0.5098I s''*1(0 s)I s''*1(0.2 s)I s''*1(0.4 s)I s''*1()10.5098I s''1(0 s)I s''*1(0 s)SB110010.786kA3 U av0.5098310.5（2）对 S2 系统：计算电抗 x js0.9677800 0.025 7.7666100I s''*2(0 s)0.292， I s'&

18、#39;*2(0.2 s)0.286， I s''*2(0.4s)0.292， I s''*2( ) 0.292I BSB80043.989 kA3U av310.5I s''2(0 s)I s''*2(0 s)I B0.292 43.98912.845kAI s''2(0.2 s)I s''*2(0.2 s)I B0.28643.98912.581kAI s''2(0.4 s)I s''*2(0.4 s)I B0.29243.98912.845kAI s'&

19、#39;2()I s''*2( )I B0.292 43.98912.845kA（3）叠加I (0''s)10.78612.84523.631kAI (0''.2 s)10.786 12.581 23.367kAI (0''.4 s)10.786 12.84523.631kAI ('')10.78612.84523.631kAiim2 1.823.36759.483kA2.6K3 点短路计算（无限流电抗）X1=0.1275/2+0.021=0.08385X2=0.0783/2+0.12=0.15915（ 1） 对

20、S1 系统：计算电抗 Xjs =0.08385I s''*1(0 s)I s''*1(0.2 s)I s''*1(0.4 s)I s''*1()10.08385I s''1(0 s)I s''*1(0 s)SB110065.576kA3U av0.083853 10.5（2）对 S2 系统：计算电抗 x js0.15915 8000.0251.2982100I s''*2(0 s)0.810， I s''*2(0.2 s)0.821， I s''*2(

21、0.4 s)0.866， I s''*2( ) 0.888I BSB80043.989 kA3U av310.5I s''2(0 s)I s''*2(0 s)I B0.810 43.98935.631kAI s''2(0.2 s)I s''*2(0.2 s)I B0.82143.98936.115kAI s''2(0.4 s)I s''*2(0.4 s)I B0.86643.98938.094kAI s''2()I s''*2( )I B0.888 4

22、3.98939.062kA（3）叠加I (0''s)65.576 35.631 101.207kAI (0''.2 s)65.576 36.115 101.691kAI (0''.4 s)65.576 38.094103.670kAI ('')65.57639.062104.638kAiim2 1.8101.207315.532kA2.7统计结果短路点回路名称I (ch) (kA)I (0s) (kA)I (0.2s) (kA)I (0.4s) (kA)I (4s) (kA)S11.59311.59311.59311.5931KS

23、1.1451.0821.1001.17333.34212小计13.09813.03513.05313.126S14.0524.0524.0524.052K2S24.2573.8963.8644.68725.905小计8.3097.9227.9168.739S10.78610.78610.78610.7861K3212.84512.58112.84512.84559.483（加电抗器）S23.63123.36723.63123.631小计K3S165.57665.57665.57665.576S235.63136.11538.09439.062315.532（不加电抗器）101.207101.6

24、91103.670104.638小计3 电气设备选择计算3.1 断路器选择计算侧断路器（ 1） 额定电压选择： UN UNS=220kV（ 2）额定电流选择： I NI m ax21201.0530.661kA220（ 3）按开断电流选择：I NbrI ''13.098 kA（ 4）按关合电流选择：INcliim33.342kA断路器选 LW6-220型 SF6 断路器，其参数见表型号额定电额定电额定开额定短动态电热稳电分闸时合闸时压流断电流路复合流流间间电流LW-6220kV3150A50kA100kA100kA50/3kA/s0.02s0.12s（ 5）动稳定校验 i=33

25、.342kA< i=100kA 满足imdw（ 6）热稳定校验：取后备保护为5st d=(t kd +t b)=0.075+5=5.075stdz=( t-5)+tz=5.075-5+4=4.075sd 2=(13.126)2sQ=Itdz× 4.075=702.089kA 2fQr=I r 2 t=50 2 × 3=7500kA2 s>Qf经校验， LW6-220 型断路器满足条件110kV 侧断路器（ 1）额定电压选择： UN UNS=110kV（ 2）额定电流选择：21201.05I N I m ax1.323kA3 110（ 3）按开断电流选择：I Nb

26、rI ''8.309kA（ 4）按关合电流选择：I Ncli im25.905kA断路器选 LW6-110型 SF 断路器，其参数见表6型号额定电额定电额定开额定短动态电热稳电分闸时合闸时压流断电流路复合流流间间电流LW-6110kV2050A31.5kA80kA80kA31.5/4kA/s0.04s0.20s（ 5）动稳定校验 i im =25.905kA< idw=80kA 满足（ 6）热稳定校验：取后备保护为5st d=(t kd+t b)=0.075+5=5.075st dz=( td-5)+tz=5.075-5+4=4.075s22Qf =It dz=(8.73

27、9)×4.075= 311.208kA 2 s2Qr =I r t=31.5 2 × 4=3969kA2 s>Qf经校验， LW6-110 型断路器满足条件10kV 侧断路器（ 1）额定电压选择： UN UNS=10kV（ 2）额定电流选择：I NI m ax 1.5kA（ 3）按开断电流选择：I NbrI ''23.631kA（ 4）按关合电流选择：I Ncli im59.483kA断路器选 ZN12-10 型 SF6 断路器，其参数见表型号额定电额定电额定开额定短动态电热稳电分闸时合闸时压流断电流路复合流流间间电流ZN12-1010kV2500A3

28、1.5kA80kA80kA31.5/4kA/s0.06s0.15s（ 5）动稳定校验iim=59.483kA< idw满足=80kA（ 6）热稳定校验：取后备保护为1st d=(t kd+t b)=0.06+1=1.06st dz=( td-1)+tz=1.06-1+0.8=0.86s22Qf =It dz=(23.631)× 0.86=480.244kA 2 s2Qr =I r t=31.5 2 × 4=3969kA2 s>Qf经校验， ZN12-10 型断路器满足条件3.2隔离开关选择计算220kV 侧隔离开关（ 1）额定电压选择：NNSU U =220kV

29、（ 2）额定电流选择：I NI m ax0.661kA隔离开关选 GW7-220D，其参数见表型号额定电压额定电流动稳定电流峰值热稳定电流GW7-220D220kV3.15kA125kA50/3 kA/s（ 3）动稳定校验：i im=33.342kA< idw=125kA（ 4）热稳定校验：Qf =I 2 t dz=702.089kA 2 sQr =I r 2 t=50 2 × 3=7500kA2 s>Qf经校验，隔离开关满足要求110 侧隔离开关选择（ 1）额定电压选择： UN UNS=110kV（ 2）额定电流选择：I N I m ax1.323kA隔离开关选 GW5

30、-110D，其参数见表型号额定电压额定电流动稳定电流峰值热稳定电流GW5-110D110kV1.6kA80kA31.5/4 kA/s（ 3）动稳定校验： i im=25.905kA< i dw=80kA（ 4）热稳定校验：Qf =I 2 t dz=311.208kA 2 sQr =I r 2 t=31.5 2 × 4=3969kA2 s>Qf经校验，隔离开关满足要求10kV 侧隔离开关选择（ 1）额定电压选择： UN UNS=10kV（ 2）额定电流选择：I N I m ax 1.5kA隔离开关选 GN2-10，其参数见表型号额定电压额定电流动稳定电流峰值热稳定电流GN2

31、-1010kV2kA100kA40/2 kA/s（ 3）动稳定校验： i im=59.483kA < idw=100kA（ 4）热稳定校验：2Q=It =480.244kA 2 sfdzQr =I r2t=40 2 × 2=3200kA2 s>Qf经校验，隔离开关满足要求3.3限流电抗器的选择设计任务书给定为 NKL-10-8-1500，参数见表型号额定电流额定电压通过容量额定电抗电抗标幺值NKL-10-8-15001.5kA10kV3× 8660kVA8%0.2793.4 互感器的选择3.4.1电压互感器的选择（ 10kV 侧）I N=I max=34AU U

32、 =10kVNNS电压互感器选 JSJB-10型号准确级次计算电压值得证电压值一次（ V）二次（ V）一次（ V）二次（ V）JSJB-100.510000100100001003.4.2电流互感器的选择（ 1）额定电压选择： U U =10kVNNS（ 2）额定电流选择：6301.05I N I m ax34A310电流互感器选 LDEB6-10 ，其参数见表型号额定电流比准确级次动稳定电流峰值热稳定电流LDEB-10400/50.580kA31.5/2 kA/s6（ 3）热稳定校验：Qf =I 2 t dz=(23.631) 2× 0.8=446.739kA 2 sQr =I r2t=31.5 2 × 2=1984.5kA 2 s>Qf经校验，电流互感器满足要求3.5避雷器配置（ 1） 各侧汇流母线应安装一组避雷器，且与电压互感器共用一组隔离开关布置在同一间隔中。（