220KV60kV智能变电站电气部分一次毕业设计任务书

1、密级：部道义道义 220/60kV220/60kV 智能变电站电气一次部分初步智能变电站电气一次部分初步设设计计DaoyiDaoyi 220/60kV220/60kV SubstationSubstation ElectricalElectrical onceonce partpart ofof thethe intelligentintelligent preliminarypreliminary designdesign系别名称： 电力学院专业班级： 电气工程与其自动化工程学院毕业设计(论文)任务书道义道义 220/60kV220/60kV 智能变电站智能变电站电气一次部分初步设计电气一次

2、部分初步设计系 别 电力学院 班级 电专本 111 学生 学号 22 指导教师 职称 副教授 毕业设计(论文)进行地点： 校任 务 下 达 时 间： 2013 年 3 月 4 日 起止日期：2013 年 3 月 4 日起至 2013 年 6 月 19 日止教研室主任 2013 年 3 月 2 日批准一、待设计变电所概况III / 751、建设本变电所主要是给工业区的工厂供电。变电所的电压等级为 220/60KV。2、本变电所 220KV 电源进线 2 回，60KV 出线为 8 回。3、本变电所是屋无人监守变电站，采用一次变集控方式；设备多采用柜体型式。4、所处城市中心，海拔高度为 250m，最

3、高气温 40，最低气温 5，年平均温度 16。二、变电所 60KV 的用户负荷表三、电力系统接线方式* *系统中所有的发电机均为汽轮发电机,送电线路均为架空线，单位长度正序电抗为 0.4欧姆/公里。四、其他条件1、线损率取 5%。2、负荷的同时系数取 0.82。3、所带重要负荷占总负荷的 75%。最大负荷（KW）序号负荷名称近期远期功率因数出线出线回数附注1轴承厂8000270000.91架空2有重要负荷2风动工具92架空2有重要负荷3发动机91架空2有重要负荷4汽车配件厂10000250000.90架空2有重要负荷2200MWXd”=0.1

4、25CO=0.8550KM2100KM215KM250MWXd”=0.24COS=0.8563MVAUd=10.5电力系统16500MV AX*=0.03（SJ=100MVA）待设计的变 电 所2240MVAUd=142KM4、最大负荷利用小时数 Tmax=5200h。五、设计工作任务1、 分析设计任务书中给定的基本条件。2、 选择本变电所的主变压器（确定变压器的型式、台数、容量、变压比） 。3、 选择本变电所的电气主接线。4、 短路电流计算。5、 选择电气设备（母线、开关柜、电压互感器、避雷器和补偿电容器） 。6、 继电保护与自动装置规划设计。7、 过电压保护设计。8、 屋外配电装置布置设计

5、。六、设计成品1、英文翻译一份，字数不少于三千字，文献要正规论文出处为准。2、设计说明书、计算书一份。3、图纸 4：变电所电气主接线图一、屋外配电装置平面图一、屋外配电装置断面图一、防雷保护图一七、进度安排顺序计 划 完 成 容备注第一周英文翻译第二周开题第三周原始资料分析，选择主变和电气主接线第四周短路电流计算第五周设备选择第六周设备选择、过电压保护设计第七周继电保护和自动装置设计第八周高压配电装置设计第九周上机绘图，进行说明书的编写第十周按照要求进行成品排版第十一周交成品，准备答辩第十二周答辩八、参考文献1、 电力工程设计手册2、 发电厂与变电站主接线和布置3、 电气设备实用手册4、 继电

6、保护和安全自动装置技术规程 SDJ6835、 高压配电装置设计技术规程 SDJ5856、 火力发电厂设计技术规程 SDJ1-847、 火力发电厂厂用电设计技术规程 SDGJ17-888、 电力设备过电压保护设计技术规程 SDJ摘 要本毕业设计论文是道义 220/60kV 智能变电站电气一次部分初步设计。 全论文除了摘要、毕业设计书之外，还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。 变压器的选择包括：主变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定；电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以与主接线的比较选择，并制定了适合要求的主接线； 短路电流计算

7、是最重要的环节，本论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以与各短路点的计算等知识； 高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍 。而根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求和 220kV、60kV 的配电装置，决定此次设计 220 kV 侧采用分相中型布置、60kV 侧采用普通中型布置。继电保护和自动装置的规划，包括总则、自动装置、一般规定主变压器、母线等设备的保护， 而变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平

8、面布置图）与表格以方便阅读、理解和应用。关键词 短路计算，校验，设备选择。AbstractThis graduate design thesis is a certain declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design. Whole thesis besides summary, graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of mo

9、st basic request that equipments choose with the principle according to. The choice of the transformer includes:The main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the main transformer really settles;The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity

10、lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, combining the lord that established the in keeping with request connect the line; Shortcircuit current calculation

11、is calculation, network transformation that the most important link that etc. knowledge, this thesis introduced the calculating purpose, assumption in shortcircuit current term, general provision, a parameter detailedly, and each short circuit order; The choice of the high pressure electric equipmen

12、t includes the choice principle of the busbar, high pressure circuitbreaker, isolation switch, current transformer, voltage transformer with request, and proceed to these equipmentseses the school check with the related introduction in product.But go together with the design principle, request that

13、electricity equip according to this thesis a high pressure for introducing to go together with the electricity device with the 220 kV,60 kV, decide to be this time to design a side adoption the cent the mutually medium-sized arranging, a side adoption is common medium-sized arranging.Relaying protec

14、tion with the programming of the automatic device, include the total a protection for, automatic device, generally ruling main transformer, busbar.etc. equipments, but change to give or get an electric shock a design for defending thunder protection then primarily aiming at lightning rod with surge

15、arrester, lightning arrester.In addition, return in the appropriate position in thesis additional drawing paper( the lord connects the line, plan, topographical plan, cross section drawing and defend the thunder protection etc.) and tables read, comprehend with the convenience with applied.III / 75K

16、eyKey wordswords The short circuit calculation. school checks. the equipments. Choicecalculation.目 录摘要 IABSTRACTII第一篇说明书 1第 1 章引言 1第 2 章变电所主变压器的选择 22.1 主变压器容量选择的有关规定 22.1.1 主变选择的一般原则 2第 3 章变电所电气主接线的选择 43.1 电气主接线的设计原则和要求 43.1.1 电气主接线的设计原则 43.1.2 电气主接线的基本要求 53.1.3 电气主接线的设计程序 63.1.4 主接线的拟定方案与选择 7第 4 章短

17、路电流计算 104.1 短路电流计算的方法 104.1.1 短路电流计算的目的、规定和步骤 104.1.2 三相短路电流的计算 11第 5 章变电所电气设备选择 135.1 电气设备的选择原则 135.2 电气设备的选择 155.2.1 高压断路器的选择 155.2.2 隔离开关的选择 165.2.3 电压互感器的选择 165.2.4 电流互感器的选择 175.2.5 互感器的配置要求 195.3 母线的选择 205.4 避雷器的选择 21第 6 章配电装置设计 246.1 屋外配电装置的安全净距 246.1.1 概述 246.1.2 屋外配电装置的安全净距 246.2 屋外配电装置 266.

18、2.1 屋外高压配电装置的若干问题 26第 7 章继电保护与其自动装置 287.1 继电保护设计 287.1.1 220kV 与中性点直接接地电网线路保护配置 287.1.2 短线路纵差保护的整定计算 297.1.3 变压器保护的配置 297.1.4 母线保护与断路器失灵保护 307.2 自动装置设计 327.2.1 自动重合闸的要求 327.2.2 对 ZCH 的要求 32第 8 章防雷保护与其配置 33第二篇计算书 35第 1 章主变压器选择的容量计算 351.1 变电所 60KV 的用户总容量 351.2 折算到变压器的容量 351.3 据主变压器容量选择规则 35第 2 章短路电流计算

19、 362.1 所用计算公式 362.2 系统计算电路图和等值电路图 362.3 220KV 母线上 K1 点发生短路时的短路计算 39第 3 章设备的选择计算 423.1 断路器的选择 423.1.2 220kV 侧选择 4210.1.2 60kV 侧选择 443.2 隔离开关选择 463.2.1 220kV 侧隔离开关选择 4610.2.2 60kV 侧隔离开关选择 4710.3 电压互感器选择 4810.4 电流互感器的选择 4910.4.1 220 kV 侧电流互感器选择 4910.4.2 60kV 侧电流互感器选择 504.5 母线的选择 5210.6 避雷器的选择 54第 5 章避雷

20、针的保护围计算 565.1 避雷针的定位与针距 565.2 单根避雷针的保护半径计算 565.2.1 220kV 侧针高 30 米时 565.2.2 60kV 侧针高 30 米时 565.3 多根等高避雷针的保护围计算 575.3.1 220kV 侧针高 30 米时 575.3.2 60kV 侧针高 30 米时 58结论 59致 60III / 75参考文献 61附录 62A1.1 变电所电气主接线图 62A1.2 屋外配电装置布置图 62A1.3 屋外配电装置断面图 62A1.4 防雷保护图 62- 1 - / 75第一篇 说明书第 1 章 引 言毕业设计是培养学生综合运用大学期间所学理论知

21、识，独立分析和解决工程实际问题的初步能力的一个重要环节。本设计是根据毕业设计的要求，针对 220/60kV 智能变电站电气一次部分设计论文。本次设计主要是一次变电所电气部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备与其各项参数，并且通过计算，详细的校验了各种不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置与其布置方式，同时根据变电所的电压等级与其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式的确定与所选设备的型号

22、绘制变电所的主接线图、平面布置图，同时根据所绘制的变电所平面图计算变电所屋外高压配电装置的防雷保护。本设计的所有图纸都是计算机绘制而成，最后按照要求进行毕业设计成品打印。论文包括毕业设计说明书和毕业设计计算书两部分，并附有两设计图纸（电气主接线图一、平面布置图一） ，可为以后的设计做些参考，同时能够比较直观的反映本设计变电所的整体全貌。设计书编写过程中曾遇到过各种各样的问题和困难，指导老师给予了宝贵的意见的精心指导，在此表示深切的意。由于本人水平有限，设计书中难免会有错误和不足之处，恳请老师批评指正。第 2 章 变电所主变压器的选择2.1 主变压器容量选择的有关规定2.1.1 主变选择的一般原

23、则1.主变台数的确定为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超主变。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。当变电所装设两台与以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运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%。通常一次变电所采用 75%，二次变电所采用 60%。2.变压器形式的选择（1）主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在 220kV 的边电所中，可采用单相变压器组。当装设一组单相变压时，应考率装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的

24、75%时，可不装设备用相；（2）当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器。对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期是可以回收的；（3）与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除低压负荷较大或与高中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需作经济比较；（4）具有三种电压的变电所，例如 220kV、110kV、63kV，一般采用三绕组变压器。3.主变容量的确定（1）为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年与日负荷曲线，并从该曲线得出变电所的年、日最高负荷和平均负荷。（2）主变容量的确定应根据电力系统 510 年发展规划进行。（3）变压器最

25、大负荷按下式确定 （2.1）PKMP0式中-负荷同时系数；0K-按负荷等级统计的综合用电负荷。P对于两台主变的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定 （2.2）MePS7 . 0总安装容量为 MMPPeS4 . 17 . 02- 3 - / 75（2.3）这样，当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为 40%，则可保证 98%的负荷供电。根据计算，确定变压器型号为 SFPZ7-90000/220主要参数如下高 压：UN1=23081.5%kV 低 压：UN2=69kV额定容量：S=90000kVA 阻抗电压：Uk%=13.36空载损耗：P0=104KW 空载电流：I0%=0.8负载损耗：Pk

26、=359KW 连接组标号：YN,d11本次设计的 220kV 降压变电所采用 2 台主变并列运行的方式。第 3 章 变电所电气主接线的选择电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连，从而完成输配电任务，它是变电所的重要组成部分。采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，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订都有较大的影响。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电所的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理的选择主接线方案。3.1 电气主接线的设计原则和要求3.1.1

27、 电气主接线的设计原则设计变电所电气主接线时，所遵循的总原则：符合设计任务书的要求；符合有关的方针、政策和技术规、规程；结合具体工程特点，设计出经济合理的主接线。为此，应考虑下列情况：1. 明确变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2. 考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以与地区网络情况和潮流分布，来确定主接线的形式

28、以与连接电源数和出线回数。3. 考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立的电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需要一个电源供电。4. 考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性灵活性要求不是很高。5.考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为

29、了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当母线或断路器检修时，是否允许变压器、线路停运；当线路故障时允许切除线路变压器的数量等，都直接影响主接线形式的选择。- 5 - / 753.1.2 电气主接线的基本要求1.可靠性供电的可靠性是电力生产和分配的首要要求，停电会对国民经济各部门带来巨大的损失，往往比少发电的价值大几十倍，会导致产品报废、设备损坏、人身伤亡等。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的机会越小，影响围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高。研究主接线可靠性应注意的问题如下：（

30、1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用。变电所是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统要求相适应。如：对于一个小型的终端变电所的主接线一般不要求过高的可靠性，而对于一个大型超高压变电所，由于它在电力系统中的地位很重要，供电容量大、围广，发生事故可能使系统运行受到扰动，甚至失去稳定，造成巨大损失，因此其电气主接线应采用供电可靠性高的接线方式。（2）变电所接入电力系统的方式。现代化的变电所都接入电力系统运行。其接入方式的选择与容量大小、电压等级、负荷性质以与地里位置和输送电能距离等因素有关。（3）变电所的运行方式与负荷性质。电能生产的特点是发电、变电、输电、用电同一时刻完成。而负荷的性质按其重要

31、意义又分为类、类、类之分。当变电所设备利用率较高，年利用小时数在 5000h 以上，主要供应类、类负荷用电时，必须采用供电较为可靠的接线形式。（4）设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。电气主接线是由电气设备相互连接而成的，电气设备本身的质量与可靠程度直接影响着主接线的可靠性。因此，主接线设计必须同时考虑一次设备和二次设备的故障率与其对供电的影响。随着电力工业的不断发展大容量机组与新型设备投运、自动装置和先进技术的使用，都有利于提高主接线的可靠性，但不等于设备与其自动化元件使用得越多、越新、接线越复杂就越可靠。相反，不必要的接线设备，使接线复杂、运行不便，将会导致主接线可靠性降低。因此，电气

32、主接线的可靠性是一次设备和二次设备在运行中可靠性的综合，采用高质量的元件和设备，不仅可以减小事故率，提高可靠性，而且还可以简化接线。此外，主接线可靠性还与运行管理水平和运行值班人员的素质有密切的关系。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或电气设备检修与故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响围最小。同时设计主接线时应留有发展扩建的余地。对灵活性的要求如下：（1）调度时，可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以与特殊运行方式

33、下的系统调度要求。（2）检修时，可以方便的停运断路器、母线与其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。（3）扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并对一次和二次部分的改建工作量最少。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。与使主接线可靠、灵活，必然要选高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。一般从以下方面考虑：（1）投资省。主接线应简单清晰，节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等一次

34、设备；使继电保护和二次回路不过于复杂，节省二次设备和控制电缆；限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；如能满足系统安全运行与继电保护要求，110kV 与以下终端或分支变电所可采用简易电器。（2）占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。（3）电能损失少。在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压器而增加电能损耗。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接入系统的电压等级一般不超过两回。3.1.3 电气主接线的设计程序电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程

35、基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和骤一样。其具体设计步骤和容如下（1）对原始资料进行分析，具体容如下1）本工程情况。主要包括：变电所类型；设计规划容量；变压器容量与台数；运行方式等。2）电力系统情况。电力系统近期与远期发展规划（510 年） ；变电所在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和远景与电力系统连接方式以与各级电压中性点地方式等。3）负荷情况。负荷的性质与地理位置、电压等级、出线回路数与输送容量等。电力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时尚应予

36、以辨证地分析。因为负荷的发展和增长速度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。如果设计时，只依据负荷计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金；否则电量供应不足，就会影响其他工业的发展。4）环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差甚大，应予以重视。对重型设备的运输条件也应充分考虑。5）设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性，经济性和可靠性。- 7 - / 75（2）拟定主接线

37、方案。根据设计书任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以与母线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案（近期和远期） 。应依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留两个或三个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得最优秀的技术合理、经济可行的主接线方案。（3）主接线经济比较。（4）短路电流计算。对拟定的电气主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。（5）电器设备的选择。3.1.4 主接线的拟定方案与选择本变电所的电压等级为 220kV/60

38、kV，220kV 侧有进线 2 回，60kV 侧有出线 8 回。根据主接线设计必须满足供电可靠性，保证电能质量，满足灵活性和方便性，保证经济性的原则，初步在两侧各拟定两个主接线方案，进行选择：220kV 侧主接线采用单母线分段和双母线接线 2 种接线方案。60kV 侧主接线采用双母线接线和单母线分段接线 2 种接线方案。下面图与列表比较各种方案的特点，根据设计要求从中选出最佳方案.图 3.1 双母线接线图 3.2 单母线分段带旁路母线接线图 3.3 单母线分段接线- 9 - / 75表 3.1 220kV 侧接线比较方案项目单母线分段接线双母线接线可靠性对重要用户可以从不同段引出两个回路。当一

39、段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电。可以轮流检修母线而不致使供电中断。检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。母线故障后，能迅速恢复供电。灵活性当出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均匀扩建。调度灵活。扩建方便。便于试验。经济性接线简单清晰，设备较少。 增加了母线的长度、隔离开关的数量和配电装置架构，占地面积增大，投资增多。隔离开关容易误操作，需在隔离开关和短路器之间装设联锁装置。表 3.2 60kV 侧接线比较方案项目双母线接线单母线分段接线可靠性1.可以轮流检修母线而不致使供电中断。2.检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。3.母线故障后

40、，能迅速恢复供电。1.对重要用户可以从不同段引出两个回路。2.当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电。灵活性1.调度灵活。2.扩建方便。3.便于试验。1.当出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越。2.扩建时需向两个方向均匀扩建。经济性1.投资较小。1.接线简单清晰，设备较少根据以上几种方案的比较以与本次设计变电所的实际情况，一次侧为 2 进线，而且根据负荷的不同变化需要经常改变主接线的运行方式，二次侧出线，有 8 回出线，并且用户基本都是有重要负荷的，因此决定主接线的一次侧采用双母线接线；二次侧采用双母线带旁路接线。第 4 章 短路电流计算产生短路的主要原因是电

41、气设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料旧、绝缘缺陷未与时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路杆塔也能造成短路事故。所谓短路是指相与相之间通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。4.1 短路电流计算的方法4.1.1 短路电流计算的目的、规定和步骤一、短路电流计算的主要目的1.电气主接线的比较与选择；2.选择断路器等电器设备，或对这些设备提出技术要求；3.为继电保护的设计以与调试提供依据；4.评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施；5.分析计算送电线路对通讯设施的影响。二、短路电流计算一般规

42、定1.接线方式计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式） ，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2.计算容量应按工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般取工程建成后的 510 年。3.一般按三相短路计算4.短路计算点在正常接线方式时，通过设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。5.短路计算方法在工程设计中，短路电流计算均应采用实用计算法。即在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量。三、计算步骤-实用计算法1.选择计算短路点；2.绘出等值网络（次暂态网络图） ；3.化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射形等值

43、网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗； X4.求计算电抗；jsX- 11 - / 755.由运算曲线查出各电源提供给的短路电流周期分量的标幺值；6.计算无限大容量的电源提供给的短路电流周期分量的标幺值；7.计算短路电流周期分量有名值和短路容量；8.计算短路电流冲击值；9.绘制短路电流计算结果表。4.1.2 三相短路电流的计算一、等值网络的绘制1.网络模型的确定计算短路电流所用的网络模型为简化模型，即忽略负荷电流；发电机用次暂态电抗表示；认为各发电机电势模值为 1，相角为 0。2.网络参数的计算短路电流的计算通常采用标幺值进行近似计算。常取基准容量为一整数 100MW 或BS1000

44、MW 而将各电压级的平均额定电压取为基准电压即=1.05，从而是计算大BUavUNU为简化。二、化简等值网络采用网络简化法将等值电路逐步化简，求出各电源与短路点之间的转移电抗。在工程计算时，为进一步简化网络，减少工作量，长将短路电流变化规律一样或相近的同类型发电机可以合并；直接接于短路点的发电机一般予以单独考虑，无限大容量的电源应该单独计算。三、三相短路电流周期分量任意时刻的计算进行网络简化时，求出各个等值电源与短路点之间的转移电抗，再将其换算成以 iX等值电源容量为基准的标幺值，即为该电源的计算电抗。jsiX= jsiXBNiiSSX （4.1）式中- 第 i 个等值电源的额定容量，MVA；

45、i=1，2，n 。NiS1.无限大容量电源当供电电源为无限大容量或计算电抗3.45 时，则可以认为其周期分量不衰减，jsX此时 （4.2）jsXXII11 或2.有限容量电源当供电电源为有限容量时，其周期性分量是随时间衰减的。这时工程上常采用运算曲线法来求得任意时刻短路电流的周期分量。3.总的短路电流周期分量的有名值最后将得到的各电源在某同一时刻供出的短路电流的标幺值换算成有名值，然后相加，便得到短路点某一时刻的三相短路电流周期分量，即（4.3）BBBNinititUSIUSII331式中 -有限容量供给的短路电流周期分量标幺值；tiI-无限大容量电源供给的短路电流的标幺值；I -短路点 t

46、秒短路电流周期性分量的有效值，kA 。tI四、三相短路电流冲击值的计算三相短路电流的最大峰值出现在短路后半个周期，当 f=50Hz 时，发生在短路后0.01s，此峰值被称为冲击电流。其计算式为 shi （4.4） 2IKissh式中-冲击系数。 （发电机出口 1.9；其他地点 1.8）sK本次设计所选的短路点取为变电所两台主变高压侧的点和低压侧并列运行时的。1d2d计算结果如下表 4.1 短路电流值（短路电流周期分量有效值）短路点0/S2/S4/S1d10.99KA8.84KA8.54KA2d1.15KA1.23KA1.23KA点冲击电流： .1d1.822.55 10.9928.02shiI

47、KA点冲击电流： .2d1.822.55 1.152.93shiIKA- 13 - / 75第 5 章 变电所电气设备选择电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠的运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备和载流导体。各种电气设备选择的一般条件程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。5.1 电气设备的选择原则电气设备和载流导体的选择设计，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后的发展扩建留有一定的余地。一、电气设备选择的一般要求（1）应满足各种运行、检修、短路和过电压

48、情况的运行要求，并考虑远景发展；（2）应按当地气候环境校验；（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，以减少备品条件，方便运行管理；（6）选用的新产品均应有可靠的技术数据，并经正式签定合格。二、电气设备选择的一般原则1.按正常工作条件选择（1）类型和形式的选择。根据设备的安装地点、使用条件等因素，确定是选用户型还是户外行；选用普通型还是防污性；选用装配式还是成套式；选用适合有人值班的还是满足无人值班要求等。（2）额定电压。按电气设备和载流导体的额定电压不小于装设地点的电网额定NU电压选择，即 NSU （5.1）NSNUU但是，限流式熔断

49、器只能用在与其额定电压一样的电网中，若降压使用的话，熔断时产生的过电压将对电网和设备的绝缘造成损坏。（3）额定电流。所选择电气设备的额定电流，或载流导体的长期允许电流（经NIyI温度和其他条件修正后得到的电流值） ，不得小于装设回路的最大持续工作电流，即 （5.2）maxIIIyN或按交流高压电器的长期工作时的发热的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环境温度高于+40而低于+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%。2.按短路状

50、态进行校验当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急剧升高，这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。（1）容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（工程建成后 510 年） ；其接线应采取可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并

51、列的接线方式。（2）短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。（3）计算短路点。选择通过电器设备的短路电流为最大的那些点为短路点。先考虑分别在电气设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备部的短路电流，而非流到短路点的总电流。（4）短路时间。校验电器是热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即 Ktprtabt abprkttt（5.3）式中-断路器全开断时间；abt-后备保护时间。prt验算电气设备的热稳定和动稳定的方法如下：当短路电流通过被选择的电气设备和

52、载流导体时，其热效应不应超过允许值，即（5.4）kytQQtI2式中-短路电流的热效应；kQ-设备给定的 ts 允许的热稳定电流有效值。tI当被选择的电气设备和载流导体通过可能最大的短路电流值时，电动力效应不会造成其变形或损坏。即应满足条件 esshii（5.5）式中-短路冲击电流的幅值；shi-设备允许通过的动稳定电流的峰值。esi3、按环境条件校验选择电气设备和载流导体时，应按当地环境条件校验。当气温湿度污秽海拔地震覆冰等环境条件超出一般电器的基本使用条件时，应通过技术经济比较后采取相应措施进行处理解决。- 15 - / 755.2 电气设备的选择5.2.1 高压断路器的选择表 5.1 L

53、W-220/125 断路器参数计算数据220/1250LW NsU220 kVNU220 kVmaxI237.216ANI1250AI6.38kANbrI31.5kAshi16.27kA1Nci80kAkQ176.13（）skA 2tIt231.54=3969（2skA 2）shi16.27kAesi80kA表 5.2 LW-63 断路器参数计算数据63LWNsU60kVNU60kVmaxI866.05ANI2500AI7.99kANbrI31.5kAshi20.4kA1Nci80kAkQ257.1（）skA 2tIt231.54=3969（2skA 2）shi20.4kAesi80kA（1）

54、型式。除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般 635kV 选用真空断路器，35500kV 选用 SF6断路器。（2）额定电压的选择为。NSNUU（3）额定电流的选择为maxIIn（4）额定开断电流的检验为)( IIItNbr或式中-断路器实际开断时间ts 的短路电流周期分量。tI实际开断时间 tk，为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之后。（5）热稳定校验应满足KtQtI2（6）动稳定校验应满足shesii5.2.2 隔离开关的选择隔离开关的型式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后确定。其他选择的具体项目方法与断路器的选择方

55、法基本一样。根据对隔离开关操作控制的要求，还应选择其配用的操动机构。屋 8000 以下隔离开关一般采用手动操作机构；220kV 与以上高位布置的隔离开关，宜采用电动机构和液压机构。 （220kV 侧隔离开关选择结果如下表，60kV 侧隔离开关选择结果如下表） 。表 5.3 GW6-220/1250 隔离开关参数计算数据6220/1250GW NsU220kVNU220kVmaxI237.216ANI1250AkQ176.13（）skA 2tIt231.524=3969（skA 2）shi16.27kAesi80kA表 5.4 GW5-63/1250 隔离开关参数计算数据563/1250GW N

56、sU60kVNU63kVmaxI866.05ANI1250AkQ257.1（）skA 2tIt231.524=3969（skA 2）shi20.4kAesi80kA- 17 - / 755.2.3 电压互感器的选择1.型式的选择根据电压互感器安装的场所和使用条件，选择电压互感器的绝缘结构和安装方式。一般 620kV 户配电装置中多采用油侵或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35kV配电装置中宜选用电磁式电压互感器；110kV 与其以上的配电装置中尽可能选用电容式电压互感器。在型式选择时，还应根据接线和用途的不同，确定单相式、三相式、三相五柱式、一个或多个副绕组的不同型式的电压互感器。接在 110

57、kV 与以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通信时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。2.按额定电压选择为保证测量准确性，电压互感器一次额定电压应在所安装电网额定电压的 90%110%之间。电压互感器二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网线电压时，二次绕组额定电压选为 100V；一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压选为V。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定3/100电压选为 100/；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助绕组额定电压选为3100/3V。3.按容量和准确度级选择电压互感器按容量和准确度级的原则与电流

58、互感器的选择相似，要求互感器二次最大一相的负荷，不超过设计要求准确度级的额定二次负荷，而且应该尽量接近2S2S2S，因过小也会使误差增大。2NS2S统计电压互感器二次负荷时，首先应根据仪表和继电器电压线圈的要求，确定电压互感器的接线，并尽可能将负荷分配均匀。然后计算各相负荷，取其最大一相负荷与互感器的额定容量比较。在计算各项负荷时，要注意互感器与负荷的接线方式。电压互感器不校验动稳定和热稳定。表 5.5 220kV 侧电压互感器选择结果表型号额定变比额定容量准确等级最大容量JDC-220100/3100/32200001 级500VA3 级1000VA2000VA表 5.6 60kV 侧电压互

59、感器选择结果表型号额定变比额定容量准确等级最大容量JCC-603100/3100/3600001 级500VA3 级1000VA2000VA5.2.4 电流互感器的选择1.型式的选择根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器的绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油侵式等） 、安装方式（户、互外、装入式、穿墙式等） 、结构型式（多匝式、单匝式、母线式等） 、测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态的特性等） 。一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用 LQ 线圈式和 LM 母线式；620kV户配电装置和高压开关柜中，常采用 LD 单匝贯穿式或复杂贯穿式；35kV 与以上的电流互感器多采用油侵式结构。在条

60、件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先选用套管电流互感器，以节省占地和减小投资。2、按额定电压选择电流互感器的额定电压不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压。3.按额定电流选择电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续电流。电流互感器的二次额定电流，可根据二次负荷的要求分别选择 5A 或 1A 等。为了保证测量仪表的最佳工作状态，并且在过负荷时使仪表有适当的指示，当 TA 用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大 1/3 左右。4.按准确度等级选择电流互感器的准确度等级应符合其二次测量仪表、继电保护等的要求。用于电能计量的电流互感器，准确度级不应低于 0