毕业论文-220kV变电站一次系统设计

1、哈尔滨理工大学学士学位论文PAGE PAGE IV220kV变电站一次系统设计摘要随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。而智能电网的核心是智能变电站，随着人们对电网安全性要求的不断提高，对变电所本身的可靠性、灵活性、经济性也有了更高的要求。本设计对220kV变电站的主接线、变压器、电气设备等方面进行了设计论证，具有较强的现实意义。论文首先根据负荷情况进行短路计算，确定电力系统的电力变压器，以及各种开关设备。其次根据实际情况和技术经济比较电力变压器，确定变电站类型和主接线方案，其中包括变压器容量以及台数的确定。最后根据主接线方案

2、和各种开关设备，画出电气接线图。关键词：变电站；短路计算；高压电器220kV Substation Primary System DesignAbstractWith a variety of advanced technology widely used in the grid, intelligence has become an inevitable trend of grid development, the development of smart grid to form a consensus in the world. The smart grid is the core of

3、 smart substation, with the continuous improvement of the grid security requirements, the substation itself, reliability, flexibility, economy also have higher requirements. The design of substation 220kV main wiring, transformers , electrical equipment, and other aspects of the design argument, wit

4、h a strong practical significance.Firstly, according to the load conditions for short-circuit calculations, determine the power system of power transformers and switching equipment. Secondly , according to the actual situation and the technical and economic comparison of power transformers to determ

5、ine the substation type and the main connection options, including the transformer capacity and to determine the number of transformer.Finally, according to the main wiring programs and all kinds switching devices, and draw the electrical wiring diagram.Keywords: Substation; Short Circuit Calculatio

6、n; High Voltage Apparatus目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328295084 摘要 PAGEREF _Toc328295084 h I HYPERLINK l _Toc328295085 Abstract PAGEREF _Toc328295085 h II HYPERLINK l _Toc328295087 第1章 绪论 PAGEREF _Toc328295087 h 1 HYPERLINK l _Toc328295088 1.1 设计目的 PAGEREF _Toc328295088 h 2 HYPERLINK l _Toc328

7、295089 1.2 原始材料 PAGEREF _Toc328295089 h 2 HYPERLINK l _Toc328295090 1.3 设计内容 PAGEREF _Toc328295090 h 2 HYPERLINK l _Toc328295091 1.4 设计任务 PAGEREF _Toc328295091 h 3 HYPERLINK l _Toc328295092 第2章 电气主接线设计和短路计算 PAGEREF _Toc328295092 h 4 HYPERLINK l _Toc328295093 2.1 电气主接线的设计 PAGEREF _Toc328295093 h 4 HY

8、PERLINK l _Toc328295094 2.1.1 电气主接线的设计步骤 PAGEREF _Toc328295094 h 4 HYPERLINK l _Toc328295095 2.1.2 对主接线设计的基本要求 PAGEREF _Toc328295095 h 4 HYPERLINK l _Toc328295096 2.1.3 主接线的基本形式和特点 PAGEREF _Toc328295096 h 4 HYPERLINK l _Toc328295097 2.1.4 主接线的确定 PAGEREF _Toc328295097 h 7 HYPERLINK l _Toc328295098 2.

9、2 变压器的选择 PAGEREF _Toc328295098 h 8 HYPERLINK l _Toc328295099 2.2.1 台数的确定 PAGEREF _Toc328295099 h 8 HYPERLINK l _Toc328295100 2.2.2 容量的确定 PAGEREF _Toc328295100 h 8 HYPERLINK l _Toc328295101 2.2.3 型式的选择 PAGEREF _Toc328295101 h 9 HYPERLINK l _Toc328295102 2.2.4 变压器选型计算 PAGEREF _Toc328295102 h 10 HYPERL

10、INK l _Toc328295103 2.3 短路计算 PAGEREF _Toc328295103 h 10 HYPERLINK l _Toc328295104 2.3.1 计算的目的 PAGEREF _Toc328295104 h 10 HYPERLINK l _Toc328295105 2.3.2 计算假定条件 PAGEREF _Toc328295105 h 11 HYPERLINK l _Toc328295106 2.3.3 一般规定 PAGEREF _Toc328295106 h 11 HYPERLINK l _Toc328295107 2.3.4 计算步骤 PAGEREF _Toc

11、328295107 h 12 HYPERLINK l _Toc328295108 2.3.5 计算 PAGEREF _Toc328295108 h 12 HYPERLINK l _Toc328295109 第3章 电器设备的选择 PAGEREF _Toc328295109 h 17 HYPERLINK l _Toc328295110 3.1 一般原则 PAGEREF _Toc328295110 h 17 HYPERLINK l _Toc328295111 3.2 母线的选择 PAGEREF _Toc328295111 h 17 HYPERLINK l _Toc328295112 3.2.1 硬

12、母线的选择 PAGEREF _Toc328295112 h 17 HYPERLINK l _Toc328295113 3.2.2 220kV侧母线 PAGEREF _Toc328295113 h 18 HYPERLINK l _Toc328295114 3.2.3 110kV侧母线 PAGEREF _Toc328295114 h 19 HYPERLINK l _Toc328295115 3.2.4 10kV侧母线 PAGEREF _Toc328295115 h 20 HYPERLINK l _Toc328295116 3.3 断路器的选择 PAGEREF _Toc328295116 h 20

13、HYPERLINK l _Toc328295117 3.3.1 参数选择 PAGEREF _Toc328295117 h 20 HYPERLINK l _Toc328295118 3.3.2 断路器的型式选择 PAGEREF _Toc328295118 h 21 HYPERLINK l _Toc328295119 3.3.3 断路器额定值的选择 PAGEREF _Toc328295119 h 21 HYPERLINK l _Toc328295120 3.3.4 断路器的校验 PAGEREF _Toc328295120 h 21 HYPERLINK l _Toc328295121 3.4 隔离开

14、关的选择 PAGEREF _Toc328295121 h 23 HYPERLINK l _Toc328295122 3.4.1 参数选择 PAGEREF _Toc328295122 h 23 HYPERLINK l _Toc328295123 3.4.2 操作机构选择 PAGEREF _Toc328295123 h 24 HYPERLINK l _Toc328295124 3.4.3 关于开断小电流 PAGEREF _Toc328295124 h 24 HYPERLINK l _Toc328295125 3.5 电压互感器的选择 PAGEREF _Toc328295125 h 25 HYPER

15、LINK l _Toc328295126 3.5.1 参数选择 PAGEREF _Toc328295126 h 25 HYPERLINK l _Toc328295127 3.5.2 型式选择 PAGEREF _Toc328295127 h 26 HYPERLINK l _Toc328295128 3.5.3按电压选择 PAGEREF _Toc328295128 h 26 HYPERLINK l _Toc328295129 3.5.4准确度及二次负荷 PAGEREF _Toc328295129 h 26 HYPERLINK l _Toc328295130 3.6 电流互感器的选择 PAGEREF

16、 _Toc328295130 h 27 HYPERLINK l _Toc328295131 3.6.1 参数选择 PAGEREF _Toc328295131 h 27 HYPERLINK l _Toc328295132 3.6.2 型式选择 PAGEREF _Toc328295132 h 27 HYPERLINK l _Toc328295133 3.6.3 一次额定电流的选择 PAGEREF _Toc328295133 h 27 HYPERLINK l _Toc328295134 3.6.4 按准确度等级选择 PAGEREF _Toc328295134 h 28 HYPERLINK l _To

17、c328295135 3.6.5 校验二次负荷的容量 PAGEREF _Toc328295135 h 28 HYPERLINK l _Toc328295136 3.6.6 短路稳定校验 PAGEREF _Toc328295136 h 28 HYPERLINK l _Toc328295137 3.7 避雷器的选择 PAGEREF _Toc328295137 h 30 HYPERLINK l _Toc328295138 3.7.1 分类 PAGEREF _Toc328295138 h 30 HYPERLINK l _Toc328295139 3.7.2 碳化硅阀式避雷器 PAGEREF _Toc3

18、28295139 h 30 HYPERLINK l _Toc328295140 3.7.3 金属氧化物避雷器 PAGEREF _Toc328295140 h 31 HYPERLINK l _Toc328295141 3.7.4 避雷器的主要技术参数 PAGEREF _Toc328295141 h 31 HYPERLINK l _Toc328295142 3.7.5 避雷器的配置原则 PAGEREF _Toc328295142 h 31 HYPERLINK l _Toc328295143 3.7.6避雷器配置 PAGEREF _Toc328295143 h 32 HYPERLINK l _Toc

19、328295144 第4章 智能变电站新技术 PAGEREF _Toc328295144 h 33 HYPERLINK l _Toc328295145 4.1 智能电网概述 PAGEREF _Toc328295145 h 33 HYPERLINK l _Toc328295146 4.2 智能变电站 PAGEREF _Toc328295146 h 34 HYPERLINK l _Toc328295147 4.3 高压设备智能化 PAGEREF _Toc328295147 h 36 HYPERLINK l _Toc328295148 结论 PAGEREF _Toc328295148 h 40 HY

20、PERLINK l _Toc328295149 致谢 PAGEREF _Toc328295149 h 41 HYPERLINK l _Toc328295150 参考文献 PAGEREF _Toc328295150 h 42 HYPERLINK l _Toc328295151 附录A PAGEREF _Toc328295151 h 44PAGE 60第1章 绪论电能是现代社会文明的基础，但不能大量储存，且与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系。由发电厂生产的电能，经过变压器和输电线路组成的网络输送到城市、农村和工厂。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起

21、着变换和传输电能的作用。根据变电站在电力系统中的地位，可分为下述几种类型。1枢纽变电站：指电力系统的枢纽点，汇集多个电源的变电站。一旦停电后，将引起整个系统解列，甚至使部分系统瘫痪。2中间变电站：指以交换潮流或使长距离输电线路分段为主，同时降低电压给所在区域电力网解列。一旦停电后，将引起区域电力网解列。3地区变电站：是一个地区或城市的主要变电站。一旦停电后，该地区将中断供电。4终端电站所：指输电线路的终端，直接向用户供电。一旦停电后，将使用户断电1。变电站主要起变换电压的作用。除变压器之外，还有各种开关设备，母线，测量和监测作用的互感器，继电保护装置和防雷保护装置等。变压器是变电站里的主要设备

22、，升高或降低电压。互感器和变压器的原理相似，互感器的作用是测量和监测，但电流互感器二次侧不能开路，电压互感器二次侧不能短路。开关设备包括断路器，隔离开关，熔断器等。断路器俗称“空气开关”；在正常情况下接通和断开高压电路中的空载和负荷电流；或在系统发生故障时与继电保护装置相配合，切断故障电流。隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，在电路中起隔离作用。熔断器是在电流异常升高到一定的高度的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用 。变电站设计是个综合系统工程，目前变电站设计的技术已经非常成熟化，设备的设计和生产已经达到了标准化。电气主接线是变电站设计中的主要部分，在设计时应考虑供

23、电可靠性，运行灵活，操作检修方便，节省投资，便于扩建等要求。主要的电气设备可以借助计算机辅助设计及相关专业系统程序进行配置，不仅减小了计算量，又保证了设备选择的正确合理。根据变电站选址的位置、出线方向、运行的便利和未来扩展等进行多种方案技术经济比较，尽可能选择兼顾经济、美观、合理的设计方案2。1.1设计目的电能作为一种重要能源，被广泛应用于生产、生活的各个领域，它对国民经济的发展起着举足轻重的作用。随着用电负荷的迅速增长，对供电可靠性、灵活性方面也提出了更高的要求，原有电力设施已无法满足新时期的需要。这就要求电力设计人员应结合实际情况，对电力系统网架结构、电压等级、负荷分配、接线形式等方面做出

24、合理规划，设计出符合我国国情的供用电系统。随着国民经济发展和人民生活水平的提高，用户对电能质量的要求日益提高。城市中心地区的用电负荷迅速增长，迫使电网加快改造和建设。1.2原始材料1220kV侧电源无穷大，有6回出线，2回备用；2110kV侧电源400MVA，有8回出线，2回备用；其中有2回供大型工厂，80MVA；310kV侧总负荷35MVA，有10回出线,2回备用；4和最大负荷利用小时数表1-1 和最大负荷利用小时数电压（kV）最大负荷利用小时数（时/年）2200.9546001100.95500100.8550005归算至220kV母线侧阻抗为0.015（），归算至110kV母线侧阻抗为0

25、.36（）。1.3设计内容1按照典型工业负荷情况，选择主变，确定电气主接线形式，进行短路电流计算分析；2完成一次侧主要高压电器设备选型计算与校验；3用AutoCAD绘制变电所电气主接线图，主要开关设备与补偿装置接线图；1.4设计任务1编写设计计算书，包括：（1）短路电流计算（2）设备选择及校验计算2编写设计说明书，包括：（1）该变电站主接线方案论证：设计该变电站主电路接线，论证所设计方案是最佳方案（2）选择主变压器的容量和台数（3）设备选择及校验结果3应完成的图纸：（1）配电主接线第2章 电气主接线设计和短路计算2.1 电气主接线的设计2.1.1 电气主接线的设计步骤原始资料分析对拟定的各方案

26、进行技术、经济比较，选出最好的方案绘制电气主接线图2.1.2 对主接线设计的基本要求1可靠性采用可靠性高的电气设备，以便简化电气接线断路器检修时，不宜影响对系统供电设备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，并保证系统的稳定性和对重要用户的供电尽量避免全停电的可靠性2灵活性可以灵活调度，投入或切除某些发电机、主变压器或线路断路器和母线检修方便能够容易地从初期接线过渡到最终接线3经济性：投资省，占地面积小，电能损耗小2.1.3 主接线的基本形式和特点 单母线接线1单母线接线是一种最原始，最简单的接线。单母线接线所有电源及出线均在同一母线上。2优点：简单明显，采用设备少，操作方

27、便，便于扩建，造价低。3缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，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，在用隔离开关降故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。4适用范围6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回35-63kV配电装置的出线回路数不超过3回110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回 单母线分段接线1单母线分段接线是采用断路器将母线分段，通常是分成两段。2优点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段切除，保证正常段母线不间断供

28、电和不致使重要用户停电。3缺点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。4适用范围6-10kV配电装置的出线回路数为6回及以上时35-63kV配电装置的出线回路数为4-8回时110-220kV配电装置的出线回路数为3-4回时 双母线接线1每一回路是通过一台断路器和两台（组）隔离开关分别与两组母线相连，且两组母线之间有母联断路器连接的接线。2特点（与单母线相比）供电可靠性高。母线检修时不停电；母线故障短时停电。母线隔离开关检修时停所在回路。检修回路断路器仅短时停电。灵活性好，扩建方便。各电源可任

29、意分到一组母线上适应系统调度。运行方式多：单母运行、单母分段运行（母联断路器闭合进出线分别接到两组母线上）和固定连接运行（母联断路器闭合，电源与负荷均分两组母线上）。经济性差，操作不方便（QS既是隔离电器又作为改变运行时的操作电器）。3适用范围6-10kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器35-63kV配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负荷较大时。110-220kV配电装置出线回路数位5回及以上时，或当110-220kV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路是为4回及以上时。 双母线分段接线当220kV进出线回路数甚多时，双母线需要分段，分段原则是：1当进出线回路数为

30、10-14回时，在一组母线上用断路器分段。2当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。3在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。4为了限制220kV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。 增设旁路母线或旁路隔离开关接线方式1旁路母线的三种接线方式专用旁路母线断路器母联断路器兼作旁路断路器分段断路器兼作旁路断路器2旁路母线或旁路隔离开关的设置原则（110-220kV配电装置）（1）下列情况，则装设专用旁路断路器当110kV出线为7回以上，220kV出线为5回及以上时，一般装设专用旁路断路器。对于在系统中居重要地位的配电装置，110kV出线为6回及以上，22

31、0kV出线为4回及以上时，也可装设专用旁路断路器。变电所主变压器的110-220kV侧断路器，宜接入旁路母线。发电厂主变压器的110-220kV侧断路器，可随发电机停机检修，一般不接入旁路母线。（2）具备下列条件时，可不设置旁路母线采用可靠性高、检修周期长的断路器或采用可以迅速替换的手车式断路器时。系统条件允许线路停电进行检修时（如双回路或负荷点可由系统的其它电源供电；线路利用小时不高、允许安排断路器检修而不影响供电的）。接线条件允许线路停电进行检修时（如每回路接有两台断路器的多角形接线等）（3）在下列情况下，可以采用简易的旁路隔离开关代替旁路母线当110kV配电装置为屋内型时，为节约配电楼的

32、建筑面积，降低土建造价，可不设旁路母线而用简易的旁路隔离开关代替旁路母线。出线断路器检修时，把一组母线作为旁路母线，以母联断路器作为旁路断路器，再通过该回路的旁路隔离开关供电。110-220kV屋外式配电装置的最终出线回路数较少，不需设专用旁路断路器时，也可采用简易的旁路隔离开关代替旁路母线。 二分之三接线1每两回路通过三台断路器接在两组母线上的接线形式。2特点(相对双母线)供电可靠性高：母线故障不停电；检修断路器不停电灵活且操作方便，QS仅作隔离电器用经济性差，一、二次设备多，占地面积大3适合的厂所可靠灵活性是主要的，而经济性是次要的、且进出线为6回及以上，电压为330500kV接线采用。4

33、提高可靠性措施电源与负荷接到不同串上且电源与负荷交叉布置；电源、负荷回路装隔离开关4。2.1.4 主接线的确定根据材料可知：10kV侧采用单母线分段的接线方式，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。由于110kV侧有8回，220kV侧有6回，所以110kV，220kV侧采用双母线的接线方式。方案一： 110kV，220kV可采用双母线带旁路的接线方式。方案二：110kV，220kV可采用双母线分段的接线方式。根据对主接线的要求：可靠性，灵活性，经济性，发展性；以及现在的科学技术：方案二更满足要求。2.2 变压器的选择2.2.1 台数的确定

34、1与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不小于2台。2与系统联系较弱的中、小型电厂和低压侧电压为6-10kV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可只装1台变压器。3对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。2.2.2 容量的确定主变压器容量选择应按照下列原则：1应尽量采用三相变压器，如受运输及制造条件的限制，进行技术经济比较后可选用两台50%容量的三相变压器或选用单相电压器组。当选用单相变压器组时，应根据所连接的电力系统和设备情况，确定是否需要装设设备用相。2容量为200MW及以上的发电机与主变压器为单元连接时，该变压器容量可按下列两种条

35、件中的较大者选择：按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器绕组的温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过55K；发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷，且变压器绕组的温升不超过65K。3按变电所建成后5-10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展，对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。4装有两台以上主变压器的变电所，应考虑一台主变压器停运时，其余变压器容量不应小于60%的全部符合，并保证类、类负荷的供电。2.2.3 型式的选择 相数的确定1330kV及以下的电力系统，在不受运输限制时，应选用三相变压器；2500kV及以上电力系统，应根据制造、运输条件和可靠性

36、要求等因素，经技术经济比较后，确定采用三相还是单相变压器。若选用单相变压器组，可考虑系统和设备的情况，装设一台备用相变压器。 绕组数的确定1最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，宜采用三绕组变压器，但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上。否则绕组未能充分利用，反而不如选择两台双绕组变压器合理，两种升高电压的三绕组变压器一般不超过两台；2在高中压系统均为中性的直接接地系统的情况下，可考虑采用自耦变压器；3200MW及以上的机组采用双绕组变压器加联络变压器更为合理；4联络变压器一般应选三绕组变压器，而在中性的接地方式允许的条件下，以选自

37、耦变压器为宜，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置；5具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到变压器容量的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是；主变压器宜采用三绕组变压器，当中性的接地方式允许时则应采用自耦变压器；6对深入引进负荷中心，具有直接从高压降为低压供电条件的变电所，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。 绕组连接方式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。我国110kV以上电压，变压器绕组都采用Y连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压，变

38、压器绕组都采用连接4。2.2.4 变压器选型计算根据给出的材料分析可知：根据电力工程电气设计手册的要求，本变电所选用两台同样型号的无励磁调压三绕组自耦变压器。正常情况下：220kV侧6回出线，由无限大系统供电，所以不需要通过主变；110kV侧8回出线，由400MVA供电，所以不需要通过主变；10kV侧的35MVA从110kV，220kV侧供给，所以需要通过主变。所以110kV侧向220kV侧输送的容量S=400-240=160MVA主变传送的容量S=160+35=195MVA对具有两台主变压器的变电所，其中一台主变压器的容量应大于等于70%的全部负荷或全部重要负荷。所以单台主变压器的容量为：S

39、=19570%=136.5MVA因此两台变压器的容量应为150MVA。故选用两台SFPSZ9-150000/220三绕组变压器：表2-1 SFPSZ9-150000/220的参数容量（MVA）150/150/75电流（A）394/716/4124短路阻抗13.63/23.6/7.97负载阻抗(kW)487.8/136.5/104/9空载损耗(kW)100.66联接组标号YN,YN0，D11匝数22/11/1型号中的含义：（从左至右）S三相F风冷器P强迫油循环S三绕组Z有载调压150000额定容量220电压等级2.3 短路计算2.3.1 计算的目的 1选择导体和电器设备2电网接线和发电厂、变电所

40、电气主接线的比较、选择3选择继电保护装置和整定计算4验算接地装置的接触电压和跨步电压5为确定送电线路对附近通信线路电磁危险的影响提供计算资料2.3.2 计算假定条件1正常工作是三相系统对称运行2所有电源的电动势相位角相同3系统中的同步电动机和异步电动机均为理想电动机，不考虑电动机磁饱和、磁滞、涡流及导体的集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子绕组三相结构完全相同，空间角为1204电力系统中各元件的磁路不饱和5电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上6同步电动机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）7短路发生在短路电流为最大值的瞬间8不考虑短路点电弧阻抗和变压器的励磁电

41、流9除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻均略去不计10元件的参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围11输电线路的电容略去不计12用概率统计法制定短路电流运算曲线2.3.3 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，应按本工程设计容量计算，并考虑电力系统的愿景规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流时，应按可能发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在电气连接的网络中，选择导体和电器用的短路电流，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。选择导体和电器时，对不带电

42、抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。3对带电抗器6-10kV出线与厂用分支回路，出其母线与母线隔离开关之间隔离板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选在电抗器后。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。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。2.3.4 计算步骤1绘制相应的电力系统、发电厂、变电所接线图2确定于短路电流有关的运行方式3确定与短路电流的正、负及零序阻抗（电抗），系统电抗一般由上级调度部门给出4绘制相应的短

43、路电流计算阻抗图5根据需要取不同的短路点进行短路电流计算6列出短路电流计算结果表52.3.5 计算1选为基准电压表2-2常用基准值（MVA）(基准电压)（kV）10.5115230（基准电流）（kA）5.500.5020.251(基准电抗)（）1.10132529系统接线图如图（2-1），按照系统接线图画出等值网络图如图（2-2）。由变压器参数可知：表2-3 SFPSZ9-150000/220变压器参数阻抗电压%高-中高-低中-低13.6323.67.97各绕组等值电抗： 图2-1系统接线图图2-2 等值电路图各绕组等值电抗标幺值：2点计算：10kV侧没有电源，不能向220kV侧提供短路电流，

44、所以可略去不计。（图2-3）kA归算至220kV侧短路电流有名值：kA根据，取电流冲击系数当不计周期分量的衰减时，短路电流冲击电流最大有效值：kA图2-3 点简化等值电路图冲击电流：kA短路容量：MVA3点计算：10kV侧没有电源，不能向110kV侧提供短路电流，所以可略去不计。（图2-4）图2-4 点简化等值电路图kA归算至110kV侧短路电流有名值：kA当不计周期分量的衰减时，短路电流冲击电流最大有效值：kA冲击电流：kA短路容量：MVA4点计算：（图2-5）星形图（2-6）变角形(图2-7)图2-5 点简化等值电路图 图2-6 星形图 图2-7 角形图kA归算至10kV侧短路电流有名值：

45、kA当不计周期分量的衰减时，换算到10kV侧短路电流有名值：kA冲击电流：kA短路容量：MVA第3章 电器设备的选择3.1 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选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定的新产品时，应经上级批准3.2 母线的选择一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线时钢芯铝绞线（有单根、双分裂和组合导线等形式），因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。3.2.1 硬母

46、线的选择1型式：一般采用铝材，只有当持续工作电流较大且位置特别狭窄的场所，或者腐蚀严重的场所，采选铜材。20kV及以下且正常工作电流不大于4000A时，宜选用矩形导体；在4000-8000A时，一般选用槽型导体；8000A以上的工作电流选管型导体或钢芯铝绞线构成的组合导线。2按最大持续工作电流选择。导体截面应满足：式中：导体的长期允许载流量，A3按经济电流密度选择。在选择导体截面时，除配电装置的回流母线外，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择，先求出经济截面，即 （）式中：J经济电流密度，A/ ，可由相应的曲线查出4热稳定校验应满足条件： （）式中：C母线的热稳定系数，可由下表

47、3-1查出：表3-1 不同工作温度下裸导体的热稳定系数C工作温度（）4045505560657075808590硬铝及铝锰合金9997959391898785838281硬铜186183181179176174171169166164161 短路电流的热效应，kAs 满足热稳定的最小截面，5动稳定校验应满足条件：式中：母线材料的允许应力，硬铝为Pa，硬铜为Pa，硬钢为Pa。 母线材料的所受的最大应力在计算中，常认为，反求出此时的跨距L，即为满足动稳定要求的最大跨距。若没相采用多条矩形母线时，其母线导线所受的最大应力应为相间最大应力与条间最大应力之和。三相系统中短路时导体点动力计算：式中：三相短

48、路时的最大电动力，N L母线绝缘子跨距，m a相间距离，m 三相短路冲击电流（一般高压回路内短路时，）6电晕电压校验：110kV及以上的母线应进行电晕电压校验5。3.2.2 220kV侧母线最大负荷工作持续电流：kA根据=4600时/年，根据电气工程电气设计手册知：经济电流密度J=0.84 A/ 则导体的经济截面 =按以上参数计算可选择LGJ-400型钢芯铝绞线，集肤系数。三相系统中短路时导体点动力计算：N母线的弯曲力矩：Nm母线的截面系数：m3母线在三相短路时的计算应力：MPa69MPa即动稳定满足要求。3.2.3 110kV侧母线最大负荷工作持续电流：kA根据=5500时/年，根据电气工程

49、电气设计手册知：经济电流密度J=0.74 A/ 则导体的经济截面 =按以上参数计算选择LGJ800/100型钢芯铝绞线，集肤系数。三相系统中短路时导体点动力计算：N母线的弯曲力矩：Nm母线的截面系数：m3母线在三相短路时的计算应力：MPa69MPa即动稳定满足要求。3.2.4 10kV侧母线最大负荷工作持续电流：kA根据=5000时/年，根据电气工程电气设计手册知：经济电流密度J=0.8 A/ 则导体的经济截面 =选择矩型铝导体。导体尺寸125mm10mm，允许载流量4243A。3.3 断路器的选择3.3.1 参数选择断路器及其操动机构应按表3-2所列技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。表

50、3-2断路器的选择条件项目参数技术条件正常工作条件电压，电流，频率，机械负荷短路稳定性动稳定电流，热稳定电流和持续时间承受过电压能力对地和断口间的绝缘水平，泄露比距操作性能开断电流，短路关合电流，操作循环，操作次数，操作相数，分合闸及周期性，对过电压的限制，某些特需的开断电流，操作机构环境条件环境环境温度，日温差，最大风速，相对湿度，污秽，海拔高度，地震烈度环境条件噪音，电磁干扰注：当屋内使用时，可不校验当屋外使用时，可不校验3.3.2 断路器的型式选择一般6-35kV选用真空断路器，35-500kV选用断路器3.3.3 断路器额定值的选择1额定电压的选择:额定电压是指断路器长期工作的标准电压

51、，电力系统在运行中允许有5%波动。对3-220kV级，其最高工作电压较额定电压约高15%；对330kV以上规定最高工作电压为10%。不同电压等级的最高工作电压见表3-3：表3-3 不同电压等级的最高工作电压额定电压（kV）361035110220330最高工作电压（kV）3.56.911.540.51262523632额定电流：额定电流是指在额定频率下，长期通过此电流是，断路器无损伤，且各部分发热不超过长期工作是最高允许温升。3额定（短路）开断电流：4额定短路关合电流（峰值）：3.3.4 断路器的校验1热稳定校验：式中：短路电流的热效应， 断路器在（s）时间内通过的热稳定电流，kA 断路器允许

52、通过热稳定电流的时间，s2动稳定校验：式中：断路器动稳定电流峰值，kA 最大短路全电流的最大瞬时值、有效值，kA根据以上参数选择断路器的参数为：（1）220kV侧断路器是：LW12-220高压断路器表3-4 LW12-220高压断路器的参数额定电压（kV）220最高工作电压（kV）252额定电流（A）2000额定短路开断电流（kA）40额定峰值耐受电流（kA）100额定操作顺序O-0.3s-CO-180s-CO合闸时间(ms)30（气）20（液）分闸电流(ms)120取skA2s kA2s即热稳定满足要求。（2）110kV侧断路器是：LW-110断路器表3-5 LW-110断路器额定电压（kV

53、）110最高工作电压（kV）126额定电流(A)2000额定短路开断电流（有效值kA）40额定短路关合电流（峰值kA）100额定峰值耐受电流（kA）100分闸时间（ms）40合闸时间（ms）150额定操作顺序分-0.3s-合分-180s-合分断路器灭弧室为单压式双向吹弧结构。每台断路器配置一台液压操纵机构进行三相机械联动操作。型号中的含义：（从左至右）L断路器W户外取skA2s kA2s即热稳定满足要求。（3）10kV侧断路器是：ZN12-10真空断路器表3-6 ZN12-10真空断路器额定电压(kV)12额定电流（kA）12503150额定短路开断电流（kA）50额定峰值耐受电流（kA）14

54、0额定热稳定电流（kA）50额定短路关合电流（峰值，kA）140额定操作顺序分-0.3s-合分-180s合分型号中的含义：（从左至右）Z真空N户内取s kA2s kA2s即热稳定满足要求。3.4 隔离开关的选择3.4.1 参数选择隔离开关及操作机构应按表3-7所列技术条件选择，并以使用环境条件校验。表3-7隔离开关的选择条件项目参数技术条件正常工作条件电压、电流、频率、机械负荷短路稳定性动稳定电流、热稳定电流和持续时间承受过电压能力对地和断口间的绝缘水平、泄露比距操作性能分合小电流、旁路电流和母线环流、单柱式隔离开关的接触区、操作机构环境条件环境环境温度、最大风速、覆冰厚度、相对湿度、污秽、海

55、拔高度、地震烈度环境保护电磁干扰注：当屋内使用时，可不校验当屋外使用时，可不校验3.4.2 操作机构选择屋内式8000A以下隔离开关一般采用手动操作机构；8000A及以上，宜采用电动机构。屋外式220kV及以下的隔离开关和接地刀闸一般采用手动操作机构；220kV高位布置的隔离开关和330kV及以上的隔离开关宜采用电动机构或液压机构，当有压缩空气系统时，也可采用气动机构。3.4.3 关于开断小电流隔离开关开断小电流的性能，与被开断电路的参数情况、操作时的自然环境以及开关的结构和安装方式都有很大的关系。表3-8列出了隔离开关可以开断的电感电流和电容电流。表3-8隔离开关开开断小电流参考值额定电压（

56、kV）电感电流（A）电容电流（A）6、104220、353263、11031220、33020.5根据以上参数选择隔离开关的型号为：（1）220kV隔离开关：GW6-220(DW)高压隔离开关表3-9 GW6-220(DW)高压隔离开关参数额定电压（kV）220最高工作电压（kV）252额定电流（A）1250隔离开关动稳定电流（峰值，kA）100附属接地开关动稳定电流（峰值，kA）125热稳定电流（有效值，kA）40热稳定电流（有效值，kA）50热稳定时间（s）3热稳定时间（s）3取skA2s kA2s即热稳定满足要求。（2）110kV隔离开关：GW4-110隔离开关表3-10 GW4-110

57、隔离开关的参数额定电压（kV）110最高工作电压（kV）126额定电流（A）2000动稳定电流（峰值，kA）100型号中的含义：（从左至右）GW户外6、4设计序号取skA2s kA2s即热稳定满足要求。（3）10kV隔离开关：取s kA2s kA2s即热稳定满足要求。3.5 电压互感器的选择3.5.1 参数选择电压互感器应按表3-11所列技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。表3-11电压互感器的选择条件项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载承受过电压能力绝缘水平、泄露比距环境条件环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度注：当屋内使用

58、时，可不校验当屋外使用时，可不校验3.5.2 型式选择16-20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构；在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。235-110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。3220kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。按电压选择电压互感器的额定电压值按表3-12选择。表3-12电压互感器的额定电压值型式一次电压（V）二次电压（V）第三绕组电压（V）单相接于一次线电压上（如V/V接法）100一接于一次相电压上中性点非直接接地系统100/3，中性点直接接地系统10

59、0三相100100/3注：系统额定电压准确度及二次负荷电压互感器的准确度级次和允许误差值按变3-13选择。表3-13 电压互感器准确度级次和允许误差值准确级次误差限值一次电压变化范围二次负荷变化范围比值差（%）相角差（分）0.50.52011.04033.0不规定 注：一次额定电压 二次额定负荷3.6 电流互感器的选择3.6.1 参数选择电流互感器应按表3-14所列技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。表3-14电流互感器的选择条件项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次回路电流，二次侧负荷，准确度等级，暂态特性，二次级数量，机械荷载短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数承受过

60、电压能力绝缘水平，泄露比距环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，污秽，海拔高度，地震烈度注：当屋内使用时，可不校验当屋外使用时，可不校验3.6.2 型式选择13-20kV屋内配电装置的电流互感器，应根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构235kV及以上的电流互感器，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，应采用套管式电流互感器3.6.3 一次额定电流的选择1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1/32电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的1/33.6.4 按准确度