KV变电站设计论文

1、广平矿区35kV电房设计摘要随着国民经济的快速发展和现代工业建设的不断推进，对电力系统的要求也在不断提高，因此对于电力系统的重要组成部分-电房的设计也要不断推陈出新，因为只有这样才能满足不断增长的用电负荷要求，以及适应复杂多变的用电环境。对于企业而言，进行技术革新，提高产品的利用率，降低产品的能耗，就显得更加尤为重要。本次毕业设计是广平矿区35kV电房设计，主要是针对苏桥煤矿的用电需求，该地区供电电压低，用电管理比较混乱，严重影响了矿井生产建设，因此建设这项工程是根据矿区生产和建设的需要，对地方经济的协调发展具有非常重要的意义。本次毕业设计是从工程的角度出发，依照工厂供电系统设计的原则和方法，

2、同时遵循国家的最新标准和设计规范，在分析任务书上规定的负荷资料同时，并结合实际生产的具体情况，综合考虑各个方面的要素，从而确定电气主接线的设计以及主变压器的容量，台数、接线方式以及中性点运行方式。然后在此基础上对系统进行短路点设置，从而进行短路电流计算，并根据其计算结果对断路器、互感器、熔断器等高压电器以及母线、架空线路进行选型和校验。此外还要对整个系统进行接地装置和防雷规划，从而完成电气一次部分设计。关键词：电房设计，电气主接线，短路电流计算，设备选型The Design of 35kV Electricity Room in Guangping Mining AreaABSTRACTWit

3、h the rapid development of economy and the modern industrial construction, the require of power system is constantly improving. Therefore, the design of electric room which is an important part of power system is also need to improve constantly. Only in this way can we meet the need of growing elect

4、ricity loads and adapt to the complex and changing electricity environment. Speaking of the enterprise， innovation, improving the utilization rate of production, reducing the energy consumption of production, becomes even more important. This graduation design is the design of 35kV electricity room

5、in Guangping mining area which mainly aims at the electricity demand of SuQiao coal. The power supply voltage of this area is very low and the power management is chaotic，which seriously impact the production and construction. Therefore, the construction of this project is according to the need of p

6、roduction and construction of mine, also it have an important meaning in the coordinated development of local economy.This design start from the perspective of engineering, according to the principle and method of the design of power supply system of factory，While follow the latest national standard

7、s and design specification. On the analysis of load material which is ruled on mission book, and combining the actual situation of production，considering various factors， so as to determine the design of main electrical wiring, the capacity and sets of main transformer and the working way of neutral

8、 point. Then，after this basis, work for short-circuit point setting short-circuit current calculation, and conduct selection and calibration of circuit breaker， transformer， fuse etc high voltage apparatus and generatrix and overhead lines according to the calculation results. In addition, setting t

9、he grounding device and the planning of lightning protection to the whole system, thus the electrical design of primary side is substantially completed.Keywords: electrical systems design , Main electrical wiringShort-circuit current calculation, Equipment selection目 录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 本课题的背景与

10、意义11.2 本课题的目的与任务11.3 本课题的现状与发展11.4 本课题的主要内容2第二章 主接线的设计32.1 引言32.2 电气主接线的设计原则32.3 电气主接线的设计要求32.4 方案的拟订及比较42.4.1 方案一 单母线接线42.4.2 方案二 单母线分段接线52.4.3 方案三 单母线分段带旁路母线接线62.4.4 方案四 桥形接线62.5 电气主接线选择72.5.1 负荷等级划分72.5.2 方案分析72.6 小结8第三章 变压器的设计93.1 引言93.2 主变压器台数的选择93.3 主变压器容量的确定93.3.1 主变压器容量的选择93.3.2 主变压器容量的校验103

11、.4 主变压器型式的选择113.4.1 相数选择113.4.2 绕组数选择113.4.3 绕组连接方式选择113.4.4 调压方式选择113.4.5 冷却方式选择123.5 站用变压器的设计123.6 小结13第四章 短路电流的计算144.1 引言144.2 短路电流计算的基本假设144.3 短路电流计算过程144.3.1 短路点的设置144.3.2 求各元件的电抗标么值154.4 小结22第五章 电气设备的选择与校验235.1 引言235.2 电气设备选型的原则235.3 断路器的选择与校验23断路器的选择23断路器的校验255.4 隔离开关选择与校验265.4.1 隔离开关的选择265.4

12、.2 隔离开关的校验265.5 高压熔断器的选择和校验275.6 电压互感器的选择和校验285.7 电流互感器的选择和校验28电流互感器的选择285.7.2 电流互感器的校验295.8 母线及架空线的选择和校验305.8.1 母线的选择与校验305.8.1.1 母线的选择（按长期发热允许电流选择）305.8.1.2 母线的校验315.8.2 35kV架空线路的选择与校验325.8.2.1 35kV架空线路的选择（按经济电流密度选择）325.8.2.2 35kV架空线路的校验（按最大长期工作电流校验）335.9 电气设备选型汇总345.10 小结34第六章 接地装置与防雷设计366.1 引言36

13、6.2 接地概述366.2.1 接地的要求366.2.2 接地的种类366.3 防雷设计376.3.1 避雷器的选择376.3.2 直击雷保护386.3.2.1 保护对象386.3.2.2 防雷措施386.3.3 感应雷保护386.4 小结39结论40致谢42参考文献43附录144第一章 绪论1.1 本课题的背景与意义电力工业是国民经济发展的基础工业和先行工业，为国民经济快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平可以说是反映国家经济发展水平的重要标志之一。电房是电力系统的一个重要组成部分，是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的电力设施，是电力系统中电能传输必不可少的环节。

14、本次毕业设计中电房位于福建省永安煤业公司苏桥煤矿后山，建设此工程是根据矿区生产和建设的需要，结合矿区所在地的实际情况并充分考虑社会化、市场化，对地方经济的协调发展具有重要意义。对于一座煤矿工程而言，供电设计质量， 会直接影响到日后矿区的生产与发展。若能建设一个高质量的供电系统，则有利于工业的快速发展，可以大大增加产量，提高劳动生产率，改善工人的劳动条件，加强保护措施，有利于实现生产过程自动化。因此，本课题的设计对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。1.2 本课题的目的与任务本课题的目的与任务是对广平矿区35kV电房进行一次系统设计，根据大学的理论知识与相关参考文献的查阅，并对实

15、际工程资料的分析，树立工程观念，了解现代新型变电所发电、变电和输电的电气部分特点，新理论、新技术和新设备在变电所电气系统中的应用，从而掌握电房一次系统设计的内容和方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到锻炼，为将来从事电气设计工作积累经验。1.3 本课题的现状与发展电房的研究，国外一些发达国家进行得比中国要早的多，因此其技术也领先于中国。对于这一领域，电力系统变电所综合自动化，是当今社会发展的趋势。变电所综合自动化系统就是将变电所的继电保护装置、控制装置、测量装置、信号装置综合为一体，以全微机化的新型二次设备替代机电式的二次设备，用不同的模块化软件实现机电式二次设备的各种功能，用计算机

16、局部网络通信替代大量信号电缆的连接，通过人机接口设备实现变电所的综合自动化管理、监视、测量、控制及打印记录等所有功能，以实现功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化。国外变电站综合自动化系统的研究工作始于70年代，在1975年日本就开始研究用于配电变电站的数字控制，并于1980年开始商品化。之后世界各国越来越重视这方面的研究工作，参与的国家和公司越来越多，如德国西门子公司、ABB公司、AEG公司，美国的GE公司、西屋公司，法国的阿尔斯通公司等。其中德国西门子公司于1985年研制成功第一套综合自动化LSA678系统，此后在德国和欧洲陆续投运了300多套该系统。在我国，随着经济的蓬勃

17、发展，电网的规模越来越大，电压越来越高，因而要求更多地采用远方集中控制，即采用自动化控制模式，以提高劳动生产率和运行可靠性，这样也直接促进了我国对变电站综合自动化的研究。根据国家电力公司对农村电网建设与改造技术原则的总体要求，电网建设与改造要同调度自动化、配电自动化、变电所无人值班、无功优化结合起来，以逐步实现电网自动化。近几年来，大规模集成电路技术和通信技术迅猛发展，16位、32位单片机及Pentium微处理器问世，网络技术，现场总线等的出现，使得变电站综合自动化系统的功能不断完善1。1.4 本课题的主要内容本课题是广平矿区35kV电房设计。论文共分为六章，分别对电房一次设计的各个方面进行阐

18、述。 第一章主要介绍了课题的背景与意义，阐述了电房设计对电力系统的重要意义。还介绍了本课题在国内外的历史与发展概况，了解到电房的发展历程，也从中看出了电房的巨大潜力和发展空间。此外，还介绍了本课题的主要内容、目的与任务。第二章先讲述了主接线在电房设计中具有重要意义，并概述了四种常见的主接线形式，对此分别列举了其优缺点，然后根据实际工程，从可靠性、灵活性和经济性出发，对四种接线形式进行综合比较，最终确定本设计的主接线型式为单母线分段接线。第三章根据文献规范要求与对实际工程的负荷资料分析，并考虑到未来510年远期的规划，从而确定主变压器的台数为两台，容量为8000kVA。确定主变压器的型式之后，再

19、对主变压器的相数、绕组数、绕组连接方式、调压方式、冷却方式等进行选择并确定。此外，对站用变的台数、容量和型式进行选择。第四章概述了短路电流计算的必要性和其基本假设。另外分析与确定短路点的位置，并分别从最大运行方式和最小运行方式下进行计算。本课题短路电流的计算方法是用标幺值法，计算出总电抗值，并推导出短路电流值与冲击电流值等。第五章是电房设计的重要内容，也是难点所在。本章所涉及到的电气设备包括断路器、隔离开关、高压熔断器、互感器、母线及架空线。先通过额定电压、电流等参数初定设备的型号，并根据第四章短路电流的计算结果对设备进行校验，并考虑到是否符合实际工程情况，才最终确定下来。第六章大致介绍了接地

20、装置的概念、要求与种类，以及防雷设计的意义，避雷器的选择和直击雷、感应雷的保护措施。本章中着重讲到接地装置与防雷设计并非绝对的，不能一概而论，需要因地制宜。第二章 主接线的设计2.1 引言电气主接线是由高压电器通过连接线按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，主接线是一个综合性的问题，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。2.2 电气主接线的设计原则在选择

21、电气主接线型式时，应以下列各点作为设计依据：（1）发电厂、变电所在电力系统的地位和作用；（2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模；（3）负荷大小和重要性；（4）系统备用容量大小；（5）系统专业对电气主接线提供的具体资料2。2.3 电气主接线的设计要求对于电气主接线的要求，大致有以下几点：（1）可靠性：主接线的接线形式必须保证供电可靠，这是其最基本的要求。在分析可靠性时要考虑到发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用，用户的负荷性质和类别，设备制造水平等等。可靠性要求有以下几方面： 断路器检修时，不影响对系统的供电； 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停电回路数和停电时间，并对一级负荷和大部

22、分二级负荷保持不间断供电； 尽量避免发电厂、变电所全部停电的可能性； 大型机组突然停运时，尽可能保持对电力系统的稳定运行。（2） 灵活性：电气主接线要能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。对于灵活性的要求有： 调度时，可灵活的投入和切除发电机、变压器及线路，调配电源和负荷，满足系统在各种运行方式的调度； 检修时，可方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，不致影响电力网的运行； 扩建时，容易从初期接线过渡到最终接线，改造工作量较少，尽可能不影响连续供电或停电时间较短。（3）经济性：电气主接线应该在满足可靠性和灵活性的基础上，再考虑其经济性。经济性的要求如下： 投资省，电气主接线应简单

23、清晰，尽量节省一次、二次设备和控制电缆投资，尽量限制短路电流，选择价格合理的电气设备； 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，尽量使占地面积减小； 电能损耗少，经济合理的选择变压器的型式（如双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量和台数，避免因两次变压而增加电能损失。2.4 方案的拟订及比较2.4.1 方案一 单母线接线图2-1 单母线接线G电源进线；QF断路器； W母线；QS隔离开关；QE接地开关；WL出线只有一组母线的接线称为单母线接线。在变电所中，其供电电源是变压器或高压进线回路。单母线接线中母线既可以保证电源并列工作，也可以保证任何一条出线都可以从电源G1或G2中获得电能。

24、每条回路中都装有断路器和隔离开关，可以开断或接通电路。各回路输送功率不一定会相等，应尽量使负荷均衡地分配到母线上，以减少功率在母线上的传输。优点：接线简单清晰，设备较少，经济性好，操作比较方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：可靠性和灵活性较差，当主要电气元件出现故障或进行检修时，必须断开它所接的电源，所有回路均要停止运行，这样会使整个配电装置停电。此外，单母线接线调度不方便，电源只能并列运行，而不能分列运行，若线路侧发生短路时，有较大的短路电流产生。2.4.2 方案二 单母线分段接线图2-2 单母线接线单母线分段接线对重要用户来说可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。单母线是用分段

25、断路器QFD进行分段的，为了防止因电源断开而引起的停电，可以在分段断路器QFD上安装备用电源自动投入装置，这样在任一分段的电源断开时，会将QFD自动接通。优点：供电可靠性较高，单母线分段有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，而正常段母线则继续供电，这样保证不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线内停止供电。若出线为双回路时，常使架空出线呈交叉跨越，使整个母线系统可靠性受到限制。此外占地面地大，投资较多。2.4.3 方案三 单母线分段带旁路母线接线图2-3 单母线分段带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线常采用以分段断路器兼

26、作旁路断路器的接线。两段母线均可带旁路母线，正常运行时旁路母线W2不带电，以单母线分段方式进行。当QF1作为旁路断路器运行时，1、2段母线可分别按单母线方式运行，也可以通过隔离开关QS5合并为单母线运行。优点：供电可靠性和灵活性高。增设旁路母线可以在检修出线断路器时不会中断该回路供电。缺点：增设旁路母线，即多装了价格高的断路器和隔离开关，增加了投资，占地面积大，操作也相对复杂。2.4.4 方案四 桥形接线图2-4 桥形接线（1）内桥线路的特点： 线路操作方便； 正常运行时变压器操作复杂； 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

27、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： 变压器操作方便； 线路投入与切除时，操作复杂； 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路较短，故障可能性较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。2.5 电气主接线选择2.5.1 负荷等级划分根据用电设备在工业生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级：一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失；二级负荷：中断供电将造成设备局部破坏，或生产流程紊乱且需较长时间才能恢

28、复，或大量产品报废、重要产品大量减产造成较大经济损失；三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷3-6。 2.5.2 方案分析本设计的变电所位于福建省永安煤业公司苏桥煤矿后山，主要负责向煤矿供电，煤矿大部分是井下作业，比如煤矿工人从矿井中的进出等等，煤矿变一旦停电就可能造成人身死亡等重大事故，所以应该属于一级负荷。对于方案一，单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线均要全部停电，因此不能满足一级负荷供电的要求，故不采纳；对于方案四，桥形接线只适合二进二出的情况，而本工程是四条进线三回出线，因此也并不适合；对于方案二和方案三来说，都可以保证供电的可靠性，方案二适合3560kV主接线时，出线回路

29、小于8回；方案三适合进出线不多，容量不大的中小型发电厂和电压为35110kV的变电所，均符合主接线设计的要求，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。从经济性来讲，方案三多了旁路母线，即多装了断路器和隔离开关，其投资大大超过了方案二，且根据参考文献7可知：当635kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路母线。因此综合考虑，本设计的主接线为单母线分段形式。其主接线图见附图。2.6 小结本章主要介绍四种常用的电气主接线基本形式，分别列举其优缺点，并从可靠性、灵活性、经济性三个方面进行综合比较，最终确定了单母线分

30、段接线形式。而电气主接线的确定将对主要电气设备的选择、配电装置布置等的拟定起着决定性的关系，为下面章节奠定了基础。第三章 变压器的设计3.1 引言在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。只供本所用的照明、保护、微机、试验和其他日常及应急的变压器，称为站用变压器。所谓的主变压器是整个电房一次设计中最重要的设备之一。合理选择主变压器不仅可以减少投资，减少运行电能的损耗，而且可以提高供电可靠性，改善电网稳定性能，此外还影响到以后的扩建。因此主变压器的选择需要进行全方位考虑，既要满足近期负荷的需求，也要考虑到未来的扩建方案。3.2 主变压器台数的选择由参考文献7可知：在有一、二

31、级负荷的变电所中，宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。若变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。（1）对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变为宜；（2）一般情况下220kV及以下的变电所装设2台主变压器。本工程的负荷为一级负荷，而且不止一条进线，为了保证对矿区的供电可靠性，确定本设计选用两台主变压器。3.3 主变压器容量的确定3.3.1 主变压器容量的选择根据工程上煤矿区对本变电所供电负荷的资料，最大负荷可达6300kW，此外还要考虑到主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择。 因

32、此可预估10年后满足最大负荷的主变压器容量为： （3-1）式中：Kt负荷同时率（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85），本设计取0.9；%负荷年增长率，本设计取6%； n年限，本设计取10；%电压等级电网的线损率，一般取5%；P各用户的最大负荷； cos功率因数。由参考文献7可知： 在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器。如能从变电所外引入一个可靠的低压备用所用电源时，亦可装设一台所用变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并保证用户的一

33、、二级负荷。因此本设计中：0.6×11846.46kVA=7107.876 kVA考虑到本矿区的发展情况，矿井不断延伸，负荷不断增加，因此选择变压器的型号为SZ10-8000/35，即额定容量为8000kVA。3.3.2 主变压器容量的校验根据工程资料：本工程位于福建省永安煤业公司苏桥煤矿后山，空气污染轻微，海拔800米，最高气温40，最低气温5，平均气温34，土壤温度25。则：0.6×11846.46/0.975=7290.13kVA<8000kVA即选择变压器的容量满足要求。3.4 主变压器型式的选择3.4.1 相数选择容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器

34、和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。因此本项目35kV电房设计在满足供电可靠性的前提下，为减少投资，故选用三相变压器。3.4.2 绕组数选择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，对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。本设计变电所有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。3.4.3 绕组连接方式选择

35、变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统中采用的绕组连接方式只有“Y”连接和“D”连接，在我国110kV及以上电压侧，变压器三相绕组都采用“YN”连接，35kV侧采用“Y”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“D”连接。为了考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，根据以上绕组连接方式的原则，本设计选用“Y，d11”常规连接的变压器连接组别。3.4.4 调压方式选择为了确保变电所供电量，电压必须维持在允许范围内，这就要求对变压器进行调压。所谓的调压是通过用分接开关切换变压器的分接头，改变变压器高压侧绕组匝数，从而

36、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，变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节，调整范围通常在±22.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，变压器分接头较多，且分接头可带负荷调节，调整范围可达30%，但其结构较复杂，价格较贵，并且有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作9。根据本设计变压器配置，应选用无载调压。3.4.5 冷却方式选择（1）自然风冷却：一般适用于7500kVA及以下小容量变压器，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）强迫空气冷却：容量10000kVA的变压器，在绝

37、缘允许的油箱尺寸下，当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。（2）强迫油循环水冷却：在单方面加强表面冷却还达不到预期的冷却效果时，可采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行冷却，把变压器中热量带走。在水源充足的条件下，采用这种冷却方式散热效率高，有利于节省材料、减少变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有关附件且对冷却器的密封性能要求较高。（4）强迫油循环导向风冷却：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

38、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）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8。本设计变电所主变压器的容量为8000kVA，根据上述资料，为使主变的冷却方式既能达到预期的冷却效果，且又简单、经济，因此选用强迫空气冷却方式。3.5 站用变压器的设计站用变压器的选择主要考虑高压变压器和启动备用变压器的选择，其内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。为了正确选择站用变压器容量，首先应对主要用电设备的容量、数量及运行方式有一定的了解，

39、最后确定变压器的容量。（1） 额定电压站用电压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和网络的电压相一致。本变电站的站用变压器接在高压侧，所以选择35/0.4kV 。（2） 台数和型式本次设计选择一台双绕组的站用变压器。（3） 容量的确定本次设计的站用电负荷已经给定为45kVA，查表可选择变压器型号为：S9 -50/35，其参数如下：表3-1 站用变压器型式额定容量(kVA)高压(kV)高压调节范围（%）低压(kV)连接组空载损耗（kW）短路损耗（kW）短路电压(%)空载电流(%)503550.4Y，yn00.302.036.51.

40、83.6 小结本章主要是对主变压器台数、容量和型式的确定，确定合理的主变压器关系到是否可以安全可靠供电以及电网的经济运行。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，对于提高电网的经济运行将具有极其重要的意义。第四章 短路电流的计算4.1 引言短路是指电力系统在运行中相与相之间或相与地之间发生非正常的连接。产生短路的主要原因是电气部分中载流的相间绝缘或相对地绝缘被破坏，系统中将出现比正常运行时的额定电流大许多的短路电流。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且还会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，短路的问题一直是电房设计的基本问题之一，

41、无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，短路电流的计算都是必须的。通常工程设计中主要是计算三相短路电流。4.2 短路电流计算的基本假设考虑到现代电力系统的实际情况，要进行准确的短路计算是相当复杂的，同时对解决大部分实际问题，并不要求十分精确的计算结果。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流实用计算，其计算结果稍偏大。短路电流实用计算的基本假设如下：（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）电力系统中所有电源的电动势相位、相角相同；（3）电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；（4）变压器的励磁电流和电阻、架空线的电阻和相对地电容均略去，都用纯电抗表示；（5）电力系统中各元件的磁路

42、不饱和；（6）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流9。4.3 短路电流计算过程4.3.1 短路点的设置短路电流计算的主要目的之一是为了选择电气设备并进行相关的校验，本设计是按照三相短路进行短路电流计算。在主接线中可能发生最大短路电流的短路电流计算点有2个，即10kV母线短路（K1点），35kV母线短路（K2点）。具体如下图所示：图4-1 短路点设置图根据工程资料，令：（1）电力系统：S=；（2） 架空线路（即进线1、2）：单位电抗值：，线路长： L=10km； （3）变压器容量：，短路阻抗：。4.3.2 求各元件的电抗标么值选取基准容量，基准电压，令=100MVA， 变压器： （4-1）线

43、路： （4-2）（1）当K1点发生短路时，等值电路图如下：图4-2 K1点等值电路图最大运行方式下电源至短路点的总电抗为： （4-3）无限大容量电源： 短路电流周期分量的标么值： （4-4）短路电流值： （4-5）冲击电流值： （4-6）式中为冲击系数，这里取1.8短路全电流最大有效值：（4-7）短路容量： （4-8） 最小运行方式下电源至短路点的总电抗为： （4-9）无限大容量电源： 短路电流周期分量的标么值： （4-10）短路电流值： （4-11）冲击电流值： （4-12）短路全电流最大有效值：（4-13）短路容量： （4-14）（2）当K2点发生短路时，等值电路图如下：图4-3 K2点等

44、值电路图最大运行方式下电源至短路点的总电抗为： （4-15）无限大容量电源： 短路电流周期分量的标么值： （4-16）短路电流值： （4-17）冲击电流值： （4-18）短路全电流最大有效值：（4-19）短路容量： （4-20）最小运行方式下电源至短路点的总电抗为： 无限大容量电源： 短路电流周期分量的标么值：（4-21）短路电流值： （4-22）冲击电流值： （4-23）短路全电流最大有效值：（4-24）短路容量： （4-25）4.4 小结本章主要是进行短路电流的计算。进行短路电流计算的主要目的之一是选择电气设备。在变电所中，各种电气设备必须能够承受短路电流的作用，不会因过热或电动力的影响而

45、损坏。例如，断路器的选择，必须能断开可能通过的最大短路电流；母线校验短路时要能够承受最大应力等等。此外接地装置的选择也与短路电流的计算结果密切相关。第五章 电气设备的选择与校验5.1 引言电气设备的选择与校验是电房设计的主要内容之一。合理的选择电气设备是保证电气主接线和配电装置达到安全、可靠、经济运行的重要条件。电气装置中的电气设备和载流导体，在正常运行或短路时，都必须保证其可靠性。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，保证安全、可靠、经济，此外还要符合现场的自然条件要求，灵活地运行。5.2 电气设备选型的原则由于电气设备及载流导体用途和工作条件的不同，因此它们的选择条件和校验项目也并不相同。

46、但是其在正常运行和短路时都必须可靠地工作，这样其选择具有共同的原则：（1）应满足正常运行、短路等各种情况下可靠性的要求并考虑远期发展；（2）应满足使用环境条件的校核；（3）应力求技术先进及经济合理；（4）与工程的建设标准协调相对应。5.3 断路器的选择与校验断路器是电力系统中最重要的开关设备，其具有完善的灭弧装置，能够熄灭在开断电路时所产生的电弧。因此断路器不仅可以在正常情况下切断高压电路的空载电流和负载电流，而且可以在系统发生故障时，能够和保护装置、自动装置相配合，迅速地切除故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统安全运行。5.3.1 断路器的选择（1）种类与型式的选择按照断路器采用

47、的灭弧介质及其工作原理不同，可分为油断路器（多油和少油）、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。断路器型式的选择，要根据实际工程的具体情况，应在全面了解其使用环境的基础上，结合产品的价格和运行设备的使用情况加以确定。对于断路器型式的选择，一般可按下表所列原则进行选型10。表5-1 断路器选择条件安装使用场合可选择的主要型式需注意的技术特点配电装置35kV及以下少油断路器真空断路器多油断路器用量大，注意经济实用性，多用于屋内或成套高压开关柜内，采用多油或老型号少油断路器需注意产品质量和重合闸影响。电缆线路开断应无重燃35kV220kV少油断路器SF6断路器空气断路器开断220kV空载长线时

48、，过电压水平不应超过允许值，开断无重燃，有时断路器的两侧为互不联系的电源330kV及以上少油断路器SF6断路器空气断路器当采用单相重合闸或综合重合闸时，断路器应能分项操作，考虑适应多种开断的要求，断路器要能在一定程度上限制操作过电压，开断无重燃，分合闸时间要短，技术条件要求较轻的场合可用少油型综合考虑，本设计选择真空断路器。（2） 额定电压选择： ：断路器的工作电压； ：电网工作电压。本工程：=35kV（3） 额定电流选择： ：断路器的额定电流； ：最大持续工作电流。35kV侧高压断路器的最大长期工作电流计算如下：控制8000kVA变压器的断路器: （5-1）控制母线分段的断路器，其最大长期工

49、作电流一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流，因此： （5-2）（4）开断电流的选择： ：断路器的额定开断电流，即在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流； ：断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量。本工程：=10.688kA （5）短路关合电流的选择： ：断路器的额定关合电流； ：三相短路电流的冲击值。本工程：27.203kA。通过以上数据的分析，可选择型号为ZW7-40.5的真空断路器，其具体参数见下表：表5-2 断路器的型式型号额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）额定短时耐受电流（kA）额定峰值耐受电流（kA）额定关合电流（kA）分闸时间（ms）合闸时间（

50、ms）ZW7-40.540.5 2000 31.5 kA31.5(4S)80 80 206520755.3.2 断路器的校验（1）断路器短路热稳定校验校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过材料的最高允许值。热稳定的计算时间： （5-3）式中： 后备保护动作时间，本设计取3秒； 断路器固有分闸时间，本设计取0.04秒； 断路器开断电弧持续时间，本设计取0.04秒。 周期分量热效应： （5-4）由于>1s，故不计非周期分量热效应，短路电流引起的热效应断路器： 因此，即符合要求。（2）断路器的动稳定校验动稳定是电气设备承受短路电流机械效应

51、的能力。断路器额定峰值耐受电流：=80kA，而冲击电流：=27.203kA。因此，即符合要求。5.4 隔离开关选择与校验隔离开关是高压开关的一种，主要用于隔离电源、起着安全保护的作用。因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。5.4.1 隔离开关的选择表5-3 隔离开关的型式型号额定电压（kV）额定电流（A）极限通过电流峰值（kA）热稳定电流（kA）操动机构

52、型号GW4-40.5（D）40.512505020（4S）CS17G5.4.2 隔离开关的校验（1）隔离开关短路热稳定校验由断路器选型可知短路电流引起的热效应： 隔离开关：因此 ，即符合要求。（2）隔离开关的动稳定校验隔离开关额定峰值耐受电流：=50kA，而冲击电流：=27.203kA因此，即符合要求。5.5 高压熔断器的选择和校验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电流的损害，高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。（1）额定电压选择：（2）额定电流的选择：式中：熔断器的额定电流；熔体的额定电流。根据上述条件，高压熔断器初选结果见下表：表5-4 高压熔断器的型式型号额定电压(kV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RW10-35/0.5350.52000保护电压互感器（3）开断电流校验 对于没有限流作用的熔断器选择时用冲击电流有效值校验，对于有限流作用的熔断器选择时，因为在电流过最大值之前已截断，故可不计非周期分量的影响，而采用校验。 （5-5）故符合要求。5.6 电压互感器的选择和校验电压互感器的选择是根据额定电压、装置种类、构造型式、准确度以及按副边负载选择。而副边负荷是在确定二次回路方案以后方可计算。故互感器初选型式如下表所示：表5-5