220kV降压变电站电气部分设计

1、摘 要电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点，就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。电力生产过程要求供需严格动态平衡，一旦失去平衡生产过程就要受到破坏，甚至造成系统瓦解，无法维持正常生产。随着经济的快速发展，全国乃至全世界凸现缺电局面，如何进一步优化调度，加强电力资源的优化配置，最大限度满足电力需求成为人们探讨的问题之一。又随着计算机技术、通信技术、信息技术惊人的发展，整个电网运行的安全性和经济效益得到大幅提升。这项技术将引起电力行业有关部门的重视，成为变电站设计核心技术之一。220KV变电站电气部分的设计包括一次和二次部分，是对变压器台数和容量

2、、主接线方案、高压开关设备、继电保护的确定；对变电站负荷、无功补偿、短路电流的计算。关键词：220KV变电站；主接线；电气设备。AbstractThe produce of electric power is different from other industrial produce,whose process of product,transfer,change, distribute and consume is completed at the same time.The produce of electric power must keep balance,or it cans a

3、 big problem how to optimize the disposition of electric resource and meet the electric power requirement.With the development of computer technology,communication technology and information technology,the comprehensive automation system technology develop faster and faster.The security and economic

4、 profits of the whole electric power network are greatly improved.The technology will be attached importance by electrical department and become key point of the transformr substation design. the system. The working principles of systems communication channels and the main function of the system are

5、 briefly introduced. Finally, this paper summarily introduces the peculiarities of Visual Basic instrument.Keywords: 220KV Monitoring System Electrical Equipment目录摘 要IAbstractII目录i前言11 主接线设计21.1 主接线的接线方式选择31.1.1 单母线接线31.1.2 单母分段41.1.3 单母分段带旁路母线41.1.4 桥形接线41.1.5 一个半断路器（3/2）接线51.1.6 双母接线51.1.7 双母线分段接线

6、62 负荷统计及变压器设计72.1 负荷统计72.2 主变压器容量、台数及形式的选择82.3 主变压器台数的选择82.4 主变压器容量的选择92.5 主变压器型式的选择10主变压器相数的选择10绕组数的选择102.5.3 主变调压方式的选择122.5.4 连接组别的选择122.5.5 容量比的选择122.5.6 主变压器冷却方式的选择132.6 主变压器参数计算132.6.1 阻抗值计算132.6.2 选择分接头142.6.3 无功补偿的计算163 短路电流的计算173.1 短路计算的目的及假设173.1.1 短路电流计算的目的是173.1.2 短路电流计算的一般规定183.1.3 短路计算基

7、本假设183.1.4 基准值193.1.5 短路电流计算的步骤193.2 各支路最大负荷电流的计算203.3 短路点的选择及短路电流计算结果表204 主要电气设备设计234.1 一般原则234.2 技术条件244.2.1 按正常工作条件选择导体和电气244.2.2 按短路情况校验254.3 高压断路器的选择264.3.1 按开断电流选择264.3.2 短路关合电流的选择264.3.3 关于开合时间的选择274.3.4 220kV电压级274.3.5 110kV电压级284.3.6 10kV电压级284.4 隔离开关的选择294.4.1 隔离开关的配置304.4.2 220kV电压级304.4.

8、3 110kV电压级314.4.4 10kV电压级314.5 互感器的选择324.5.1 电流互感器的特点324.5.2 电压互感器的特点334.5.3 互感器的配置334.5.4 电流互感器主要参数的选择334.5.5 电流互感器的选择344.5.6 电压互感器参数的选择354.6 母线的选择36.1 裸导体的选择和校验374.6.2 母线及电缆截面的选择375 主变压器的继电保护395.1 系统继电保护及自动装置395.2 继电保护配置原则395.3 220千伏系统395.4 110千伏系统395.5 主变压器保护405.5.1 定时限过电流保护415.5.2 电流速断保护415.5.3

9、瓦斯保护426 防雷设计规划436.1 防雷保护的设计436.1.1 避雷针的配置原则446.1.2 避雷器的配置原则456.2 主变中性点放电间隙保护456.3 避雷器参数计算与选择466.3.1 220KV避雷器466.3.2 110KV避雷器466.3.3 10KV避雷器46结论48参考文献49致 谢50前言变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电站的结构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。随着经济的快速发展，我国电力需求迅速增长，由于产业结构调整和居民生活水平的提高，第三产业和居民生活用电比重上升，制冷制热负荷大幅度增加，使得电网规模不断扩大，高电压、大机组、长

10、距离输电、电网互联的趋势，使电网结构越来越复杂。常规变电站的二次部分主要由四大类装置组成：继电保护、故障录波、就地监控和远动。在微机化以前，这些装置不仅功能不同，实现的原理和技术也完全不同，因而长期以来形成了不同的专业和相应的技术管理部门。近年来，开始采用微机型继电保护装置、微机型故障录波器、微机监控和微机远动装置。这些装置尽管功能不一样，其硬件配置却大体相同，除微机系统本身以外，无非是对各种模拟量的数据采集以及I/O回路，并且装置所采集的量和要控制的对象还有许多是共同的，因而显得设备重复，互联复杂。人们自然提出这样一个问题，是否应该从全局出发来考虑全微机化的变电站二次部分的优化设计，提高变电

11、站的可控性，更多的采用远方集中控制、操作、反事故措施等，提高劳动生产率，减少人为误操作的可能，提高运行可靠性，这就是变电站综合自动化的来历。1 主接线设计主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及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、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。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

12、、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。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，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电； （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）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求； （2）

13、为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电； （3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。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）占地面积小，主接线要为配电装置布置

14、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。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。1.1 主接线的接线方式选择电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。1.1.1 单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及

15、母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200KV配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV，配电装置的出线回路数不超过3回，610KV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式，故不选择单母接线。1.1.2 单母分段用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。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和

16、不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110KV220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。1.1.3 单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。1.1.4 桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：

17、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。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。 1.1.5 一个半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，

18、但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。1.1.6 双母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。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110K220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110KV）或5回（220KV）时，一般应装设专用旁路母线。1.1.7 双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由

19、度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。 根据条件以及可靠性和经济性

20、，初步选者200KV用双母线接线，110KV用双母线接线。2 负荷统计及变压器设计2.1 负荷统计太康变电站2005年负荷，现状负荷和2010年负荷统计如表2-1。表2-1负荷统计序 号 用电单位 2005年负荷 现状负荷 2010年负荷1U大平甲线 16800 18800 248002U大平乙线 14500 15500 205003U大红甲线 13700 14700 187004U大红乙线 12000 13000 180001S水 厂 4200 4600 58002S矿冶厂 2960 3060 35603S化肥厂 3300 3600 50004S建材厂 1850 1950 24505S农药厂

21、 4500 4600 58506S制药厂 7400 8100 93007S炭素厂 1840 2040 38008S医 院 1320 1420 26209S火车站 4280 4880 598010S棉纺厂 2240 2440 3640 太康变电站2005年总负荷为90890KW，现状负荷为98690KW，2010年负荷为130000KW2.2 主变压器容量、台数及形式的选择在各级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，其担任着向用户输送功率，或者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增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术

22、上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、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所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。2.3 主变压器台数的选择由原始资料可知，

23、我们本次所设计的变电所是市郊区220KV降压变电所，它是以220KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，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。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。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

24、以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%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。2.4 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，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期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

25、器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：se = 2（0.7PM） = 1.4PM。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220KV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为：Se = 0.7（S+S）。2.5 主变压器型式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

26、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。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。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

27、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，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。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器

28、组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需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

29、均衡，又需限制短路电流的供电系统。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：价格上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。2.5.3 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，220KV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

30、负荷最大、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，称为无激磁调压，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%。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。2.5.4 连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。2.5.5 容量比的选择由原始资料可知，110KV中压侧为主要受功率绕组，而10KV侧主

31、要用于所用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。2.5.6 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，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。所以，选择强迫油循环风冷却。2.6 主变压器参数计算2.6.1 阻抗值计算PK（12）PK（12）（S1N/S2N）3395KW,同理。PK（13）414KWPK（23）280KWPK11/2PK（12）PK（13）PK（23） 1/2

32、（395414280）264.5KW, 同理。PK2130.5 KW VK11/2VK（12）VK（13）VK（23）14.75 KV , 同理。VK2-0.5KV RT1PK1VN2/1000SN2, 同理。 XT1VN2VK1VN2/100SN（14.75*220*220）/100 2.6.2 选择分接头最大、最小负荷时的电压损耗:V1max(P1R1Q1X1)/V1max2.99 KV V2max(P2R2Q2X2)/V2max-0.04KV V3max(P3R3Q3X3)/V3max1.67 KVV1min(P1R1Q1X1)/V1min0.76 KV V2min(P2R2Q2X2)/

33、V2min0.004 KV V3min(P3R3Q3X3)/V3min0.43 KV最大、最小负荷时，各绕组归算至高压母线电压。最大负荷时：V1max225 KV V2max224.996 KV V3max224.566 KV最小负荷时：V1min220 KV V2min217.01 KV V3min215.34 KV选择高压侧分头电压：Vf1maxV3maxVN3/V3maxVf1minV3minVN3/V3minVf1（Vf1maxVf1min）/2222.15 于是可选2202.5%的分接头，其中V=225.5 KV。校验低压母线实际电压：V3maxV3maxVN3/Vf1224.566

34、*10.5/225.5=10.0310KVV3minV3minVN3/Vf1 =215.34*10.5/225.5=10.410.8 KVV3max=(10.03-10)/10*100%=0.3%5%可见所选分头符合低压母线的调压要求。选中压侧分接头电压：计算中压侧分接头电压为：Vf2maxV2maxVf1/V2maxVf2minV2minVf1/V2min于是可选1106%的分接头，其中电压V=116.6 KV。校验中压侧母线电压：V2maxV2maxVf2/Vf1 =224.996*116.6/222.15=118.09110KV V2max =(113.9-110)/110*100%=3

35、.5%5%可见所选中压侧分接头满足调压要求。2.6.3 无功补偿的计算最大和最小负荷时变压器阻抗中的电压损耗分别为:则补偿容量为:Qc=U2Cmax(U2Cmax- U2Cmax/k) /X当Qcmax=18.9Mvar,验算最大负荷时二次侧母线的实际电压:补偿后变压器阻抗中电压损耗变为 根据条件以及考虑供电的可靠性和经济性，初步运用两台S=31500VA的变压器。3 短路电流的计算在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短

36、路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.1 短路计算的目的及假设3.1.1 短路电流计算的目的是（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取

37、限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、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。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。 （4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （5）按接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.2 短路电流计算的一般规定（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发

38、生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。（4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。3.1.3 短路计算基本假设（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；（4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（5）元

39、件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；（6）系统短路时是金属性短路。3.1.4 基准值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： Sj = 100MVA基准电压： Vg（KV） 10.5 115 2303.1.5 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；（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幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：Id* = 1X*di有名值：Idi = Id*Ij

40、（5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：S = 3 VjI?短路电流冲击值：Icj = 2.55I?3.2 各支路最大负荷电流的计算10KV负荷电流： Igmax=Smax / Ue=739(A)110KV侧负荷电流：Igmax=Smax / Ue=147.4(A)220KV侧负荷电流：Igmax=Smax/ Ue=131.2(A)3.3 短路点的选择及短路电流计算结果表为了合理选择各种电气设备，对各种电气设备都需校验热稳定和动稳定，因此要进行短路电流计算。短路种数，一般按三相短路验算，短路计算点应选择通过导体和电气设备的短路电流为最大的那些点。根据以上原则，短路点分别选择为220KV母线

41、、110KV母线、10KV母线，分别为d1、d2、d3点。参数标么值计算：Uj1=1.05UN1=1.05*220=231KVUj2=1.05UN2=1.05*110=115KV根据Ij=Sj/ Uj可得基准电流:基准电抗: X= (UKIII* Sj)/(100*SNT):XXX220千伏母线实用阻抗：X短路电流有效值：I”=I短路电流冲击值：ich=2.55*1.67=4.26 KA短路容量：110千伏母线实用阻抗： X短路电流有效值：I”=I3.33=8.5 kA短路全电流最大有效值：Ich= ich /1.686=5 kA10千伏母线实用阻抗：X短路电流有效值：I”=I23.91=60

42、.97 kA短路全电流最大有效值：Ich=36.16 kA短路电流计算结果见表3-1。表3-1短路电流计算短路点短路点基准电压（kV）基准电流（kA）计算电抗 Xjs短路电流I（kA）短路电流最大有效值Ich(kA)短路电流冲击值Ich(kA)短路容量(MVAD1231D21155D34 主要电气设备设计导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术

43、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的需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，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。4.1 一般原则（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）选择导体时应尽量减少品种；（5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；（6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。4.2 技术条件4.2.1 按正常工作条件选择导体和电气（1

44、）电压：所选电器和电缆允许最高工作电压Vymax不得低于回路所接电网的最高运行电压Vgmax即 VymaxVgmax一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220KV及以下时为1.15Ve，而实际电网运行的Vgmax一般不超过1.1Ve。（2）电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q 0下，导体和电器的长期允许电流Iy应不小于该回路的最大持续工作电流Igmax即 IyIgmax由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Igmax = 1.05Ie（Ie为电器额定电流）。（3）按当地环境条件校核当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q 0不等时，其长期允许电流Iy Q可按

45、下式修正Iy Q = Iyy-y-= Kiy基中K 修正系数Q y导体或电气设备正常发热允许最高温度我国目前生产的电气设备的额定环境温度Q。= 40，裸导体的额定环境温度为+25。4.2.2 按短路情况校验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，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。（1）短路热稳定校验QdQr满足热稳定条件为 Ir2tdzIr2tQd 短路电流产生的热效应Qr 短路时导体和电器允许的热效应Ir t秒内允许通过的短时热电流验算热稳定所用的计算时

46、间：tdz = tb+toLtb 断电保护动作时间110KV以下导体和电缆一般采用主保护时间110KV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间toL 相应断路器的全开断时间（2）短路的动稳定校验满足动稳定条件为：ichidfIchIdfIch 短路冲击直流峰值 （KA）Ich 短路冲击电流有效值 （KA）idf、Idf 电器允许的极限通过电流峰值及有效值（KA）4.3 高压断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除

47、故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35220KV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10KV电压等级，10KV采用真空断路器。4.3.1 按开断电流选择高压断路器的额定开断电流Iekd应不小于其触头开始分离瞬间（td）的短路电流的有效值Ie(td)即：IekdIz（KA）Iekd 高压断路器额定开断电流（KA）Iz 短路电流的有效值（KA）4.3.2 短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若线路上已存

48、在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流ieg 不应小于短路电流最大冲击值。即：iegicj 或 idwicjieg 断路器额定关合电流idw 额定动稳定电流icj 短路冲击电流4.3.3 关于开合时间的选择对于110KV及以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于0.045s，用于电气制动回路的断路器，其合闸时间大于0.04 0.06s。4.3.4 220kV电压级

49、电压:UeUg=220kV电流:IeIgmax=131.2*0.7=91.84(KA)开断电流:IekdI=1.67(KA)选用断路器型号SW6-220 额定开断电流31.5kA 额定电流1250KA动稳定电流峰值为80kA,热稳定电流为31.5kA(4S)热稳定校验:Itj/tIt(设tj=5).T=4S秒时 Itj/t=1.67*5/4=2kAIt(40kA)热稳定校验合格.动稳定校验:Ich=2.53kAIdw(80kA)合格 选断路器SW6-220满足要求。该系列为户外高压少油断路器，可作为发电厂、变电站电气设备和输电线路的控制和保护之用，也可作为联络断路器使用。该断路器各断口单元为标

50、准结构，每柱由两个断口组成，呈“Y”形布置。4.3.5 110kV电压级电压: UeUg =110KV电流: IeIgmax=147.4*0.7=103.18(KA)开断电流: Iekd选用断路器型号LW6-110 额定开断电流40kA 额定电流2000KA动稳定电流峰值为100KA,热稳定电流分别为31.5KA(4S)热稳定校验: Itj/tIt(设tj=5)T=4S秒时 Itj/t=3.33*5/4=4.239kAIt(40kA)热稳定校验合格.动稳定校验:Ich=5kAIdw(100kA)合格 选断路器LW6-110 满足要求4.3.6 10kV电压级电压: UeUg =10KV电流:

51、IeIgmax=739*0.7=517.3(A)开断电流: Iekd选用断路器型号:ZN-10/3150-40额定开断电流40KA 额定电流3150A其极限通过电流峰值为100KA,热稳定电流分别为40KA(4S)热稳定校验: Itj/tIt(设tj=5)T=4S秒时 Itj/t=23.91*5/4=37.8kAIt(40kA)热稳定校验合格.动稳定校验:Ich=36.16kAIdw(100KA)合格 选断路器ZN-10/3150-40满足要求。该断路器可作为输配电系统配电开关、厂用电开关、电炉变压器和高压电动机频繁操作开关，还可用来切合电容器组。该类型断路器具有结构简单、体积小、重量轻、寿命长、维修量小和适用于频繁操作等特点。在切合电炉变压器和感应电动机时，配有专用的阻容吸收装置或氧化锌避雷器，可有效地限制过电压。断路器选择结果如表4-1。表4-1断路器选择电压等级220KV110KV10KV断路器型号SW6-220/1250SW8-110/2000ZN-10/31504.4 隔离开关的选择隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必