毕业设计完整版1

1、第1章 引言1.1国内外现状及发展趋势1.2原始资料简要分析1、建设规模：该变电所主变采用2120MVA,其电压等级为220/110/38.5kV的变压器，220kV进出线四回，110kV进出线八回，35kV进出线八回。根据建厂规模，对本变电所的电气主接线进行设计确定出23种方案，进行技术和经济比较，确定出最佳方案。2、该地区的负荷预测情况及发展：2010年负荷为60MW,负荷水平增长率为10%。根据负荷预测及发展情况，可了解该地区的负荷情况及发展，根据负荷情况对主变压器的台数、容量等进行选择。3、220kV系统短路容量为5600MVA，110kV系统短路容量为600MVA。根据以上两系统的短

2、路容量，可计算出两系统的综合电抗标幺值。进而进行短路电流的计算。收集、了解国内外电气设备的现状和发展趋势，了解设备和导体选择的条件，对本变电所进行电气设备和导体的选择。4、本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为： 220kV侧 Tmax=3600小时/年 110kV侧 Tmax=4600小时/年 35kV侧 Tmax=4000小时/年根据以上年最大负荷利用小时数，可查表得出导体经济电流密度，进而按照经济电流密度进行母线截面的选择。5、所用负荷有：主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为60KW，锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为250KW。根据以上所用负荷，可确定所用电设计的相关情

3、况，如对所用变压器和所用主接线进行设计。6、所址概括：该变电所地势较平，占地面积大，交通便利，出线走廊开阔，地震烈度为7度，该所接近负荷中心，区域稳定可满足建所要求。根据以上所址概述，可了解到该设计中变电所的周边环境情况，可推测该所地处平原地区，占地面积大，由此根据变电所配电系统和配电装置的设计原则，对本变电所进行高压配电系统及配电装置设计；交通便利，因此可以确定主变压器的型式，是三相式还是单相变压器组；接近负荷中心，则要求供电的可靠性、调度的灵活性更高，由35kV电压送电，该负荷侧可采用双回路送电。第2章 电气主接线的设计电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环

4、节。主接线的确定与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、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，电气主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过经济技术比较，最终确定合理的主接线方案。2.1电气主接线设计概述2.1.1主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确掌握原始资料，在保证设计方案的供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的情况下，兼顾运行、维护方便，尽可能节省投

5、资，就近取材，力争设计的先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。2.1.2主接线的设计依据在选择变电所的电气主接线时，应以下面各点作为设计依据； （一） 在电力系统中的地位和作用。电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为330500KV；地区重要变电所，电压为220330KV；一般变电所为终端和分支变电所，电压为110KV，但也有220KV。（二） 所的分期和最终建设规模。变电所根据510年电力系统发展规划进行设计，一般装设两台（组）主变压器；当技术经济比较合理时，330500

6、KV枢纽变电所也可装设34台（组）主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。 （三） 负荷大小的重要性。1、对于一级负荷必须有两个独立的电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。2、对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部或大部分二级负荷不间断供电。3、对于三级负荷一般只要一个电源供电。（四） 系统备用容量大小。装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故断开，其余主变压器的容量应保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证拥护的一级和二级负荷，系统备用容量的大小将会影响运行方式的

7、变化。设计主接线时，应充分考虑上述因素。2.1.3主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵敏性和经济性三个要求 （一） 可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先满足这个要求具体如下； 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，尽量减少停运的回数和停运的时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 3、尽量避免变电所的停运的可靠性。 （二） 灵敏性 主接线应满足在调度、检修及扩建的灵敏性。 1、调度时应可以灵敏地投入和切除电压的线路，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行下的系统调度要求。 2、检修时可方便地停运断路器母线及

8、其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网用户的供电。 3、扩建时可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连接供电或停电时间最短的情况下投入变压器或线路而互不干扰，并且对一级和二级部分的改建工作量最少。 （三） 经济性 主接线在满足可靠性、灵敏性的要求下做到经济合理，即要做到节省一次投资、占地面积要少、电能损耗少。2.2主接线的基本类型及适用范围电气主接线的型式是多种多样的，按有无母线可分为有母线型的主接线和无母线型的主接线两大类。2.2.1有母线型的主接线1、单母线接线及单母线分段接线（1）单母线接线单母接线的优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建

9、方便和采用成套配电装置。缺点：可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况： 610kV配电装置的出线回路数不超过5回； 3563kV配电装置的出线回路数不超过3回； 110220kV配电装置的出线回路数不超过两回。（2）单母线分段接线单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故

10、障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。单母线分段接线的缺点是当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；当出线为双回路时，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。适用范围： 610kV配电装置的出线回路数为6回及以上； 3563kV配电装置的出线回路数为48回； 110220kV配电装置的出线回路数为34回。（3）单母线带旁路母线的接线为了检修出线断路器，但不中断对该出线的供电，可增设旁路母线。当检修电源回路断路器期间不允许断开电源

11、时，旁路母线还可以与电源回路连接，此时还需在电源回路加装旁路隔离开关。有了旁路母线，提高了供电的可靠性，但旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化，另外检修母线或母线故障期间中断供电。2、双母线接线及分段接线（1）双母线接线双母接线有两组母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。由于有了两组母线，运行时的可靠性和灵活性大为提高。其优点主要有：检修母线时不影响正常供电；检修任一组母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属回路和与此隔离开关相连的该组母线，其他回路均可通过另一组母线继续运行

12、；工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替检修的断路器，回路只需短时停电；调度灵活；扩建方便等特点。缺点:在倒母线的操作过程中，隔离开关作为操作电器，容易发生误操作；检修任一回路的断路器或母线故障时，仍将短时停电；所使用的设备多（母线隔离开关的数目多），并且使配电装置结构复杂，所以经济性能差。（2）双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。这种接线具有单母线分段和双母线的特点，较双母线接线具有更高的可靠性和灵活

13、性。正常运行时工作母线工作，备用母线不工作，它是单母线分段接线方式，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路倒至备用母线上，即可恢复供电，这样，只是部分短时停电，而不必短期停电，仍是单母线分段运行方式。双母线分段接线主要用于大容量进出线较多的配电装置中，如220KV进出线达1014回时，就可采用双母线三分段的接线。在330500KV的配电装置中，也有采用双母线四分段的。（3）双母线带旁路母线的接线为了不停电检修出线断路器，双母线可以带旁路母线，用旁路断路器

14、替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这种接线运行操作方便，不影响双母线正常运行，但多装了一组断路器和隔离开关，增加了投资和配电装置的占地面积，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。2.2.2无母线型的主接线无母线型的电气主接线在电源与引出线之间或接线中各元件之间没有母线连接，常用的有桥型接线、多角形接线和单元接线。1、桥型接线适用于仅有两台变压器和两条引出线的发电厂和变电所中。因此，它不适合本设计中对主接线进出线的要求。2、多角形接线没有集中地母线，相当于将单母线用断路器按电源和引出线的数目分段，且连接成环形的接线。这种接线一般适用于最终

15、规模已确定的110kV及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜。多角形接线的缺点之一就是扩建困难，因此，此接线型式亦不适合本设计的要求。3、单元接线一般适用于只有一台变压器和一回线路时的小容量终端变电所和小容量的农村变电所，因此，此接线也不适合本设计的要求。2.3电气主接线的选择我国变电所设计技术规程对主接线设计作了如下规定：在满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线。在110220kv变电所中，当出现为2回时，一般采用桥型接线；当出线不超过4回时，一般采用单母线分段接线；当枢纽变电所的出线在4回及以上时，一般采用双母线。在35kv变电所中，当出线为2回时，一般采用

16、桥型接线；当出线为2回以上时，一般采用单母线分段或单母线接线。出线回路数和电源数较多的污秽环境中的变电所，可采用双母线接线。在610kv变电所中，一般采用单母线接线或单母线分段接线。2.3.1主接线方案的拟定根据原始资料的分析，以及上述理论知识的掌握，先拟定如下两种接线方案；方 案 电压等级方案一方案二220kv双母线接线双母线带旁路接线110kv双母线接线双母线带旁路接线35kv单母线分段接线单母线分段接线如图所示：2.3.2电气主接线方案的确定电气主接线方案的确定是在任何可能的运行方式及检修方式下，保证运行人员与设备的安全基础上，通过对电气主接线的可靠性、灵活性、经济性的综合比较，从而确定

17、出最佳的接线方案。电气主接线方案的比较，如下表所示；项目方案可靠性灵活性经济性方案一可靠性较高，检修出线断路器需临时停电（加临时跨条，用母联断路器代替出线断路器）运行和调度灵活；扩建方便；保护及二次回路相对简单；利于实现无人值班；比带旁路的投资小，占地面积小，经济性相对较好方案二可靠性高，可以不停电检修任何一台断路器运行和调度相对灵活，检修方便，但倒闸操作复杂，容易产生误操作；扩建不方便；保护及二次回路复杂；不利于实现无人值班；设备相对较多，投资大，经济性较差，配电装置费用较大近年来，随着系统的发展，系统接线可靠性的提高，新技术、新设备的采用，使得采用旁路母线的环境发生了较大的变化，主要有几下

18、方面：1、 由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断涌现，例如：现在广泛使用的SF6断路器、真空断路器，运行可靠性大幅度的提高，可以保证连续运行20年不检修，即使因操作机构出现故障需要停电检修，检修的时间也非常短，因此，旁路母线的使用几率也在逐年下降。2、 由于继电保护装置的微机化，维护工作量减小，需要停电的几率很小，特别是双重化配置的保护，不需要旁路保护代替。3、 220kv及以下新设计的变电站，一般按无人值班方式设计，旁路母线给无人值班带来了极大的不便。鉴于上述分析，装设旁路母线主要是为了不停电检修出线断路器，然而新型设备足以代替旁路母线，并且可以避免旁路母线倒闸操作复杂、保护接线复杂的

19、不足。再根据可靠性、灵活性、经济性综合考虑，现确定方案一为最佳方案。即220kv为双母线接线、110kv为双母线接线、35kv为单母分段接线。第3章 主变压器的选择在发电厂或变电所中，用于向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变压器，主变压器是发电厂或变电所中的重要设备之一，它的好坏直接决定供电的可靠性与经济性，因此，主变压器的选择在变电所设计中是必不可少的一部分。3.1主变压器台数和容量的确定3.1.1主变压器台数的确定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压器为宜。2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的

20、可能性。3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。根据以上主变压器台数的选择原则以及本设计的要求，该变电所装设两台主变压器。3.1.2主变压器容量的确定主变压器容量的确定原则1、主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。2、根据变电所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，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部

21、负荷的70%80%。3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。本设计中该地区的负荷预测情况及发展：2010年负荷为60MW,负荷水平增长率为10%。该地区10年后的负荷有功功率,视在功率根据主变压器容量的确定原则，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%，可以确定单台变压器的额定容量10年后变电所单台主变压器的额定容量: SN-10=0.7172.92=121(MVA)根据SN SN-10，应选择额定容量大于121 MVA的变压器，综合考虑以上选择原则和本变电所的负荷情况，以及油浸式变压器有10%的长期过载能力，查电力工程电气设

22、备手册：电气一次部分确定变电所单台主变压器的额定容量： SN=120MVA 。3.2主变压器型式的选择3.2.1主变压器相数的选择变电所的主变压器一般采用三相变压器，如因制造和运输条件限制，在220kv的枢纽变电所中，也可以采用单相变压器组。由于单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，因此在条件允许的条件下，多采用三相变压器。根据以上选择原则以及原始资料分析，本变电站交通便利，故选用三相变压器作为主变压器。3.2.2绕组数和连接方式的选择在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，

23、但在变电所内需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。查电气设计一次部分可知，220kv及以上变电站宜优先选择自耦变压器，但由于自耦变压器的短路电流比普通三绕组要大很多，必须采取限制短路电流的各种措施；运行时必须采用中性点可靠接地方式，供电可靠性有所降低，运行方式不能随负荷变化而改变；继电保护比较复杂；本设计接近负荷中心，必须保证供电的可靠性，因此，本设计中采用普通三绕组变压器。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。电力系统采用的绕组连接方式只有丫和，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV亦

24、采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。在高压变电所中，一般考虑系统的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响、引起绕组过电压等因素，主变压器连接一般都选用丫/常规接线方式。连接为3次谐波电流提供流通通道，可限制3次谐波的影响，因此35KV侧亦采用连接。本设计中变电所具有三种电压等级，即220kV、110kV和35kV，需选用普通三绕组变压器，变压器绕组的连接方式为丫/丫/。3.2.3冷却方式和调压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；强迫导向油循环冷却，容量在31.5MVA及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。由于本设计中主变压器容量

25、为120MVA，所以采用强迫油循环风冷却。 对于220kv及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般均采用无激磁调压；当电力系统运行确有需要时，在降压变电所也可装设单独的调压变压器。由于电网电压波动不大，本设计采用无激磁调压变压器。3.3主变压器的选择结果查电力工程电气设备手册：电气一次部分，选定变压器的额定容量为120MVA。这里选择三绕组变压器，所选变压器的技术参数如下所示：型号：SFPS7-120000/220额定容量(kVA)：120000额定电压（kV）: 高压22022.5%42.5% ；中压121 ；低压38.5联接组标号：YN/yn0/d11

26、空载损耗(kW)：129负载损耗（kW）：高-中：477；高-低：150；中-低：102阻抗电压（%）： 高-中：14；高-低：23；中-低：7.2空载电流（%）：0.5所以选择两台SFPS7-120000/220 型变压器为主变压器。第4章 所用电的设计所用电的可靠性，对电力系统的安全运行非常重要。然而，变电所的所用电系统设计和设备的选择，直接关系到变电所的安全运行和设备的可靠性，本章主要是根据所用电负荷的分析、计算确定所用变压器和所用电接线以及所用电源的引接。4.1所用电负荷1.负荷的种类本变电所的所用电负荷主要是：主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明，锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置

27、动力等。2.负荷的重要性 主控制室照明、主建筑物照明、主变冷却装置动力属于一类负荷（短时停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全、主变停运及出力下降）；锅炉动力、检修间动力属于二类负荷（允许短时停电，不至于造成生产紊乱，但较长时间停电，有可能损坏设备或者影响机组正常运转）；辅助照明属于三类负荷（较长时间停电不会直接影响生产，仅造成生产上不方便）。3.负荷的供电电压 变电所的所用电因高压电动设备很少，一般动力负荷均为低压，故低压所用电压宜采用380/220V，故本设计中所用电的电压等级为380/220V。4.所用电源的引接方式 对于中型的变电站，通常都装设两台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同

28、分段上，所以从35kv母线侧引接。4.2 所用负荷的计算 负荷计算采用换算系数法，不经常短时及不经常持续运行的负荷均可不列入计算负荷。所用变压器容量按下式计算:SK1P1+P2+P3式中:S 所用变压器容量(kVA)；K1所用动力负荷换算系数，一般取K1=0.85；P1所用动力负荷之和(kW)；P2所用电热负荷之和(kW)；P3所用照明负荷之和(kW)。 根据估算，考虑一般变电所所需，拟设计如下：名称第一段母线容量(KW)第二段母线容量(KW)动力P1250KW250KW照明P360KW60KW注：照明负荷需要系数d为1.0第一段母线容量0.85*250+60=272.5 KVA 第二段母线容

29、量0.85*250+60=272.5 KVA 所用变容量272.5KVA4.3 所用变压器的选择所用变压器应选用低损耗节能型产品。变压器型式宜采用油浸式，当防火和布置条件有特殊要求时，可采用干式变压器。 所用变压器宜采用Dynll联结组别，接地变压器宜采用Znynll联结组别，所用变压器联结组别的选择，宜使各所用工作变压器及所用备用变压器输出电压的相位一致。所用电低压系统应采取防止变压器并列运行的措施。 所用变压器的阻抗应按低压电器对短路电流的承受能力确定，宜采用标准阻抗系列的普通变压器。 所用变压器高压侧的额定电压，应按其接入点的实际运行电压确定，宜取接入点相应的主变压器额定电压。 当高压电

30、源电压波动较大，经常使所用电母线电压偏差超过5%时，应采用有载调压站用变压器。综合上述所选用两台型号为SL7-315/35站用变压器 额定容量kVA电压组合及分接范围连接组标号空载损耗kW负载损耗kW空载电流%短路阻抗%高压kV高压分接范围%低压kV组组组组3153550.4Yyn00.680.765.301.402.06.5注1 根据要求变压器的高压分接范围可供22.5%。2 表中所列组数据为过渡标准值。4.4所用电接线4.4.1所用电接线的要求所用电接线应满足下述要求：（1）保证所用电源的可靠性；（2）调度灵活可靠，检修调试安全方便，系统接线要清晰、简单；（3）要考虑全所的扩建和发展规划，

31、所用配电装置布置合理，便于维护管 理，对全所系统的容量应满足要求，适当留有裕度；（4）设备选用合理、技术先进、注意节约投资、减少电缆用量；（5）变电所的所用电因高压电动设备很少，一般动力负荷均为低压，故低压所用电压宜采用380/220V。4.4.2 所用变压器低压侧接线 所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力和照明合用一个电源。考虑到有两台所用变压器，所用变压器低压侧采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。接线图如下所示： 第5章短路计算在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。本章主要对变电所在三相短路故障情况下进行短路计算

32、。5.1短路计算的基本概述5.1.1短路计算的目的计算短路的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。其中在选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性；在进行继电保护装置的选型与整定计算时，需要短路计算提供可靠的依据。一般短路计算包括短路电流周期分量有效值计算、短路冲击电流计算、短路容量计算。短路冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体的电动力稳定度；短路电流周期分量有效值常用于校验某些电气设备的断流能力或耐力强度；短路容量主要用于校验开关的切断能力。5.1.2短路计算的一般规定1.电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2.变电所中的短路种类一般以三相短路为准；3.短路点

33、一般选择在系统最大运行时，通过电气设备短路电流的最大点；在本设计中，短路点均选在母线上。4.高压短路电流计算一般只计及各元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的电抗，采用标幺值计算。5.在为选择电气设备而进行的短路电流计算中，如果短路点的短路容量比电源容量小的多时，在该点短路时，电力系统可认为是无限大电源容量系统。由于在本设计的原始资料中未提及220kV系统、110kV系统的电源容量和等值电源内阻抗，因此，可近似将系统看作无限大电源系统。5.1.3短路计算的方法 在电力系统中，要想准确计算三相短路电流是非常困难和复杂的，因此，在计算短路电流大多采用实用计算的方法。实用计算是在满足工程计算准确

34、度的前提下，采取必要的简化方法，以求计算过程简便。三相短路一般计算起始次暂态短路电流和任意时刻短路电流周期分量。其中起始次暂态短路电流的计算方法有直接计算法、叠加计算法、计算机算法；任意时刻短路电流周期分量采用运算曲线进行计算。本设计采用直接计算法来进行短路计算。5.2 电路各元件参数标幺值的计算1、主变压器的各绕组电抗标幺值计算如下：取，则2、系统的综合电抗标幺值计算：已知220kV系统短路容量为，110kV系统短路容量为,则可求得两系统的综合电抗标幺值：变电所简化电路图如下图所示：5.3三相短路电流计算5.3.1 220kv母线发生三相短路时的短路计算等效电路及简化过程如下： （a） （b

35、）（c） （d） （e）因为是无限大电源容量系统，所以起始次暂态短路电流为：有名值为：冲击电流瞬时值：短路电流的最大有效值：短路容量：5.3.2 110kv母线发生三相短路时的短路计算等效电路及简化过程如下：（a） （b） （c）因为是无限大电源容量系统，所以次暂态短路电流为：冲击电流瞬时值：短路电流的最大有效值：短路容量：5.3.3 35kv母线发生三相短路时的短路计算等效电路及简化过程如下：（a） （b） （c） （d）冲击电流：短路电流的最大有效值：短路容量：短路电流计算结果列表于下：表4-1 短路计算结果表（有名值）短路点基准电压(kV)短路电流(kA)冲击电流(kA)短路容量(MVA

36、)K123015.1438.546030K21159.6024.441912K33717.8545.441144第6章 电气设备与母线的选择导体和电气设备选择是变电所电气设计的主要内容之一。本章在电气设备选择的一般原则和条件下，对变电所电气设备进行选择和校验。6.1电气设备选择的一般原则和条件电气设备选择的一般原则：（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；（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）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；（6）扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；（7）选用新产品，均应具有可靠的实验数据

37、，并经正式鉴定合格。技术条件：电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件（电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压；额定电流不小于该回路在最大运行方式下的最大持续工作电流）进行选择，并按短路状态（最大短路电流）来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。高压电器的技术条件序号电器名称额定电 压（kA）额定电 流(A额定容 量(kVA)机械荷 载(N)额定开断电流(kA)短路稳定性绝缘水平热稳定动稳定1断路器2隔离开关3组合电器4负荷开关5熔断器6电流互感器7电压互感器8电抗器9消弧线圈10避雷器11封闭电器12穿

38、墙套管13绝缘子6.2断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关是发电厂与变电站中主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保障无故障部分正常运行，起保护作用。高压断路器最大特点是能断开电气设备中负荷电流和短路电流。而高压隔离开关的主要功能是保证高压电气设备及装置在检修工作时的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并在经济技术方面都比较后才能确定。根

39、据目前我国断路器的生产情况，现一般选用真空、SF6断路器作为10kV220kV的开关电器。高压断路器、隔离开关的选择及其校验项目项目额定电压额定电流开断电流额定关合电流热稳定动稳定高压断路器隔离开关同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，其型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合技术经济比较后确定。6.2.1 220KV侧开关电器的选择与校验1. 主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流具体选择及校验过程如下：（1） 额定电压的选择： （2） 额定电流的选择： 根据变压器回路的、及断路器安装在屋外的要求，查表可选LW2-220，户外断路器。其技术参数如下表：型号额定

40、工作电压额定电流最高工作电压额定开端电流额定关和电流4s热稳定电流额定动稳定电流额定开断时间固有分闸时间LW2-220220kv1600A252KV40KA100KA40KA100KA0.05S0.03S继电保护采用无延时保护，断路器的全开断时间：，短路计算时间应选：。（3） 短路热稳定校验: 根据计算电抗，查运算曲线，得短路电流： ,由于，计及非周期热效应：（T取0.05s）即 由于 所以，热稳定满足要求。（4） 短路动稳定校验： 冲击电流： 由查表可知： 所以: ,动稳定也满足要求。（5） 开断电流的校验：查表可知：，得： 所以满足要求。（6） 关和电流的校验： 查表可知：, 得： 所以满

41、足要求。220KV侧主变断路器的选择结果如下表： 计算数据 LW2220/1600型断路器 2. 出线断路器的选择与校验： 流过断路器的最大持续工作电流：通过主变侧的选择可知，LW2-220型断路器同样适合于出线侧，所以出线侧断路器也选择LW2-220型。3. 母联断路器的选择与校验： 同理，LW2-220型同样适合于母联断路器，其校验过程如主变侧。4.主变侧隔离开关的选择与校验： （1）额定电压的选择： （2）额定电流的选择：查表可知：选择型号为GW6-220D/1000-50.其技术参数如下表： 型号额定电压额定电流4s热稳定电流动稳定电流（峰值）GW6-220/1000-50 220KV

42、 1000A 21KA 50KA （3）短路热稳定校验： 可知， 所以，热稳定满足要求。 (4) 短路动稳定校验： 可知： 所以，动稳定满足要求。220KV主变侧隔离开关的选择技术如下表： 计算数据 GW6-220/1000-50 5、出线侧隔离开关的选择： 主变侧的选择结果同样适合于出线侧隔离开关的选择，所以所选型号为 GW6-220/1000-50。 其校验如主变侧。6、母联隔离开关的选择： 同理，母联隔离开关所选型号也为GW6-220/1000-50。6.2.2 110kV侧开关电器的选择与校验1.主变QF的选择与校验流过QF后最大持续工作电流：具体选择及校验过程如下：（1） 额定电压选

43、择：（2） 额定电流选择：选择LW14110/2500，技术数据如下表所示：型号额定工作电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定关合电流（峰值）（kA）3s热稳定电流（kA）额定动稳定电流（峰值）（kA）全开断时间(s)固有分闸时间(s)LW14-110/2500110126250040100401000.050.025QF的全开断时间： 所以，。热稳定校验： 由于，计及非周期热效应：（T取0.05s）即 由于所以，热稳定校验满足要求。（3） 动稳定校验冲击电流：，动稳定满足要求。（4） 开断电流的校验，所以开断电流符合要求。（5） 关合电流的校验，因为，所以符合

44、要求。110kV侧主变QF的选择结果如下表 计算数据 LW14110/2500型断路器 2、出线断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流： 由上表可知LW14110/2500同样满足出线断路器的选择。其热稳定、动稳定校验计算与主变侧的相同。故以上所选断路器满足选择要求。3、母联断路器的选择与校验同理，LW14110/2500型同样适合于母联断路器，其校验过程如主变侧4、主变侧隔离开关的选择与校验：（1） 额定电压选择： （2） 额定电流选择： 查得GW4110D/100080，参数如下表：型号额定电压kV额定电流 A5s热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）GW4110D/100080

45、110100021.580（3） 热稳定校验： ， 因为，所以热稳定校验满足要求。（4） 动稳定校验，由于所以，动稳定校验满足要求。 计算数据 GW4-110D/1000-80 由表可知，所选隔离开关满足选择要求。5、 出现侧隔离开关的选择流过回路的最大持续工作电流： 由上表可知GW4110D/1000-80同样满足出线隔离开关的选择。其热稳定、动稳定校验计算与主变侧的相同。6、母联隔离开关的选择由于110KV母联隔离开关的最大工作条件与主变110KV侧应满足相同的要求，故选用相同的设备。即选用GW4-110D/100080型隔离开关。6.2.3 35KV侧开关电器的选择与校验1、主变断路器的

46、选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流：具体选择及校验过程如下：（1）额定电压的选择：（2）额定电流的选择：根据变压器回路的、的要求，查表可选LW8-35/3150，断路器。其技术参数如下表：型号额定工作电压额定电流最高工作电压额定开端电流额定关和电流(峰值)4s热稳定电流额定动稳定电流（峰值）固有分闸时间LW8-35/315035kv31500A40.5KV31.5KA80KA31.5KA80KA0.06S（3）短路热稳定校验: 根据计算电抗，查运算曲线，得短路电流： 由于，计及非周期热效应：（T取0.05s）即由于所以，热稳定满足要求。（4）短路动稳定校验： 冲击电流：由查表可知：所以:

47、 ,动稳定也满足要求。（5）开断电流的校验：查表可知：，得： 所以满足要求。（6）关和电流的校验： 查表可知：, 得： 所以满足要求。35KV侧主变断路器的选择结果如下表： 计算数据 LW8-35/3150型断路器 2、出线断路器的选择与校验： 流过断路器的最大持续工作电流： 通过主变侧的选择可知，LW8-35/3150型断路器同样适合于出线侧，所以出线侧断路器也选择LW8-35/3150型。3、母联断路器的选择与校验： 同理，LW8-35/3150型同样适合于母联断路器，其校验过程如主变侧。4、主变侧隔离开关的选择与校验（1）额定电压的选择：（2）额定电流的选择：查表可得：型号GW4-35

48、型号额定电压额定电流4s热稳定电流动稳定电流（峰值）GW4-3535KV2000A40KA100KA（3） 短路热稳定校验： 所以，热稳定满足要求。（4）短路动稳定校验： 可知： 所以，动稳定满足要求。5、出线侧隔离开关的选择： 主变侧的选择结果同样适合于出线侧隔离开关的选择，所以所选型号为 GW4-35。 其校验如主变侧。6、母联隔离开关的选择： 同理，母联隔离开关所选型号也为GW4-35。6.3 母线的选择 导体通常由铜、铝、铝合金制成，载流导体一般选用铝和铝合金材料。导体分为硬导体和软导体，硬导体包括矩形、槽型、管型，矩形导体一般用于35kv及以下的配电装置中；槽型导体一般用于40008000A的配电装置中；管型导体用于110kv及以上的配电装置中。软导体常用的有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线，一般用于110kv及以上配电装置中。6.3.1 220Kv母线选型 1. 导体材料 220Kv侧母线用软导体钢芯铝绞线 2. 导体截面选择 按经济电流密度选择： 查曲线得： 选型： 导线长期允许载流量为当环境温度为40，长期发热允许温度，基准温度时， 计算出修正系数 3. 热稳定校验 正常运行时导体温度 查表6-12得 C=95，满足短路时发热的最小导体截面为 满足热稳定要求。6.3.2 110Kv母线选型 1. 导体材料 110Kv侧母线用软导体钢芯铝绞线 2. 导