220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計279

220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計279,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計(論文) 題 目 220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計220/110/10kV，進(jìn)/出線回數(shù)2/6/14（電纜） 系 別 電力系 專業(yè)班級 農(nóng)電專業(yè)08k2班 學(xué)生姓名 閆豐 指導(dǎo)教師 王寧 二○一二年六月 220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計： 220/110/10kV，進(jìn)/出線回數(shù)2/8/14（電纜） 摘 要 當(dāng)前電力建設(shè)規(guī)模日益增大，為了緩解電力供需矛盾，減少投資，提高效益，提高電力系統(tǒng)的安全運行與經(jīng)濟(jì)運行，以適應(yīng)不斷擴大的電網(wǎng)規(guī)模，變電站的建設(shè)迅速發(fā)展。因此，對變電站的設(shè)計有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。 變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。 本次畢業(yè)設(shè)計通過對原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計算、主要電氣設(shè)備的選擇校驗及相關(guān)圖紙的繪制，最終確定了220/110/10kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計方案。 關(guān)鍵詞：變電所；電力系統(tǒng)；高壓網(wǎng) A DESIGN OF ELETRIC MAIN SYSTEM FOR 220/110/10kV SUBSTATION，NUMBER OF OUTLET 2/8/14 Abstract At present electric power construction the scale enlarges increasingly for the sake of alleviating the electric power supply and demand antinomy, reducing the investment, raising the performance, raise the electric power system safe circulate and the economy circulate, the construction of transformer substations rapidly develop. Therefore, it need the higher and more perfect request to the design. Whether design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in colour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the transmission and the distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. By means of the analysis of raw data, the choice and comparison of main connection, short-circuit current calculation, the main electrical equipment selection and validation, some related drawing, The graduation project was finally determined the program that electrical system of 220kV substation . Key words: substation; electric power system; high voltage network III 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 摘 要 I Abstract II 1主變壓器的選擇 1 1.1 主變壓器的選擇原則 1 1.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 1 1.1.2 主變壓器容量的選擇 1 1.1.3 主變壓器型式的選擇 2 1.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇 2 1.1.5 主變壓器選擇結(jié)果 2 1.2 所用電設(shè)計 3 1.2.1 所用變選擇 3 1.2.2 所用電接線圖 3 2電氣主接線的設(shè)計 5 2.1 主接線概述 5 2.2 主接線設(shè)計原則 6 2.3 主接線選擇 6 3 短路計算 8 3.1短路電流計算的目的 8 3. 2短路計算中的假設(shè)條件和原則： 8 3.3計算步驟 9 3.4數(shù)據(jù)計算 9 3.4.1 10kV側(cè)短路計算 10 3.4.2 110kV側(cè)短路計算 11 3.4.3 220kV側(cè)短路計算 11 4電氣設(shè)備的選擇與校驗 13 4.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇 14 4.1.2 220kV出線主變側(cè) 15 4.1.3 110kV主變側(cè) 17 4.1.4 10kV限流電抗器和斷路器隔離開關(guān)的選擇 19 4.2 電流互感器的選擇 22 4.2.1 220kV側(cè)電流互感器的選擇 23 4.2.2 110kV側(cè)的電流互感器的選擇 24 4.2.3 10kV側(cè)電流互感器的選擇 24 4.3電壓互感器的選擇 25 4.3.1 220kV側(cè)母線電壓互感器的選擇 26 4.3.2 110kV母線設(shè)備電壓互感器的選擇 26 4.3.3 10kV母線設(shè)備電壓互感器的選擇 27 4.4 導(dǎo)體的選擇與校驗 27 4.4.1 220kV母線選擇及校驗 27 4.4.2 110kV母線及引接線的選擇及校驗 29 4.4.3 10kV母線的選擇及校驗 30 5電氣總平面布置及配電裝置的選擇 33 5.1 概述 33 5.1.1 配電裝置特點 33 5.1.2 配電裝置類型及應(yīng)用 33 5.2 配電裝置的確定 34 5.3 電氣總平面布置 36 5.3.1電氣總平面布置的要求 36 5.3.2電氣總平面布置 36 6防雷接地設(shè)計 37 6.1 防雷設(shè)計 37 6.1.1 防雷設(shè)計原則 37 6.1.2 避雷器的選擇 37 6.1.3避雷針的保護(hù)范圍 41 6.1.4 所選避雷針的確定 42 6.2接地網(wǎng)設(shè)計 43 6.2.1設(shè)計說明 43 6.2.2接地體的設(shè)計 43 6.2.3典型接地體的接地電阻計算 43 6.2.4 接地網(wǎng)設(shè)計計算 44 結(jié)論 46 參考文獻(xiàn) 47 致謝 48 1主變壓器的選擇 在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。本章是對變電站主變壓器的選擇。 1.1 主變壓器的選擇原則 (1)主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。 (2)根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負(fù)荷，對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運時，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%～80%。 (3)為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺主變的可能性[11]。 1.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 (1)對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。 (2)對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。 (3)對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 1.1.2 主變壓器容量的選擇 （1）主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%～80%[12]。 （3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化[13]。 取同時率0.9 （3-1） 容量確定 1.1.3 主變壓器型式的選擇 選擇主變壓器，需考慮如下原則： （1）當(dāng)不受運輸條件限制時，在330kV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應(yīng)選用三相變壓器。 （2）當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為500kV時，已經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定選用三相變壓器、兩臺50%容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW、并直接升到500kV的，宜選用三相變壓器。 （3）對于500kV變電所，除需考慮運輸條件外，尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況，分析一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時，當(dāng)一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。 在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等，確定是否需要備用相。 1.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇 具有三種電壓等級的變電所，如各側(cè)的功率均達(dá)到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器一般選用三繞組變壓器[5]。 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只要有丫和△，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來確定。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35kV亦采用丫連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓，變壓器繞組多采用△連接。由于35kV采用丫連接方式，與220、110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當(dāng)變壓變比為220/110/35kV，高、中壓為自耦連接時，否則就不能與現(xiàn)有35kV系統(tǒng)并網(wǎng)。因而就出現(xiàn)所謂三個或兩個繞組全星接線的變壓器，全國投運這類變壓器約40～50臺。 1.1.5 主變壓器選擇結(jié)果 查《電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分》，選定變壓器的容量為180MVA。 由于升壓變壓器有兩個電壓等級，所以這里選擇三繞組變壓器，查《大型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)》選定主變型號為：SFPS7-180000/220。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定容量：180000（kVA） 額定電壓：高壓—220±2×2.5% ；中壓—121； 低壓—10.5（kV） 連接組標(biāo)號：YN/yn0/d11 空載損耗：178(kW) 阻抗電壓（%）：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0 空載電流（%）：0.7 所以一次性選擇兩臺SFPS7-180000/220型變壓器為主變。 1.2 所用電設(shè)計 變電站站用母線采用單母分段接線方式。當(dāng)有兩臺站用變采用單母線接線方式，平時分列運行，以限制故障。對于容量不大的變電站，為了節(jié)省投資，所用變壓器高壓側(cè)可用高壓熔斷器代替高壓斷路器[14]。 1.2.1 所用變選擇 1.選擇原則：所用電負(fù)荷按0.2%變電所容量計，設(shè)置2臺所用變相互備用。 2.所用電負(fù)荷: 3.所用變?nèi)萘坑嬎悖? 所用變壓器參數(shù): 型號：S9—315/10 U1e=6.3±5%（kV） U2e=0.4（kV） 連接組別：Y，yn0 空載損耗：0.70（kW） 阻抗電壓：4（%） 空載電流：1.5（%） 1.2.2 所用電接線圖 變電站的主要站用電負(fù)荷是變壓器冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和晶閘管整流設(shè)備，照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)，小型變電站，大多只裝1臺站用變壓器，從變電站低壓母線引進(jìn)，站用變壓器的二次側(cè)為380/220V中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)。對于中型變電站或裝設(shè)有調(diào)相機的變電站，通常都裝設(shè)2臺站用變壓器，分別接在變電站低壓母線的不同分段上，380V站用電母線采用低壓斷路器進(jìn)行分段，并以低壓成套配電裝置供電。 因而本設(shè)計兩臺所用變分別接于10kV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，互為備用，平時運行當(dāng)一臺故障時，另一臺能夠承擔(dān)變電所的全部負(fù)荷。接線圖如下所示。 圖2-1所用變接線圖 4 2電氣主接線的設(shè)計 2.1 主接線概述 電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系[1]。 單母線接線及單母線分段接線[2] （1）單母線接線 單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進(jìn)線回路。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負(fù)荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。 單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：①可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。②調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流[3]。 綜上所述，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。 (2)單母分段接線 單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。 這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站6～10kV接線中。但是，由于這種接線對重要負(fù)荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負(fù)荷的出線回路較多、供電容量較大時，一般不予采用[4]。 (3)單母線分段帶旁路母線的接線 單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。 雙母線接線及分段接線 (1)雙母線接線 雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點[5]。 由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的6～10kV配電裝置；35～60kV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時；110～220kV出線數(shù)為5回及以上時。 (2)雙母線分段接線 為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電[6]。 雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在220～550kV大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。 (3)雙母線帶旁路母線的接線 雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的[7]。 2.2 主接線設(shè)計原則 電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。 電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，堅持可靠、先進(jìn)、實用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則[8]。 2.3 主接線選擇 根據(jù)原始資料的分析現(xiàn)列出兩種主接線方案。 方案一：220kV側(cè)采用單母線帶旁路母線，110kV采用單母分段接線，10kV采用單母分段接線。 220kV出線2回，采用單母線帶旁路母線。 110kV出線6回，110kV側(cè)總負(fù)荷最大為220MVA。根據(jù)條件選擇單母分段接線。 10kV出線14回，10kV側(cè)總負(fù)荷為14MVA。選擇單母分段接線方式[9]。 方案二：220kV側(cè)采用內(nèi)橋型接線，110kV采用雙母線接線，10kV單母分段接線。 方案三：220kV側(cè)采用內(nèi)橋型接線，110kV采用單母分段接線，10kV單母分段接線。 方案四：220kV側(cè)采用單母分段接線，110kV采用雙母線接線，10kV單母分段接線。 方案五：220kV側(cè)采用雙母線帶旁路接線，110kV采用雙母線接線，10kV單母分段接線。 經(jīng)比較，選取方案一和方案二。 現(xiàn)對兩種方案比較如下[10]： 表2-1 主接線方案比較表 項 方案一 方案二 可靠性 1、主接線簡單清晰、設(shè)備少 2、采用單母帶旁母線接線，出線及主線間隔斷路器檢修，不需停電，母線檢修或故障時，220KV配電裝置全停，供電不可靠 3、配置不太合理，兩回線路中同時出現(xiàn)故障的概率很小 1、主接線復(fù)雜、采用設(shè)備較多 2、采用內(nèi)橋型接線，一條母線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時，僅該條線路停止運行，另一條線路和兩臺變壓器仍正常工作。 3、配置合理，兩回線路中同時出現(xiàn)故障的概率很小 靈活性 1、運行方式簡單，易于操作 2、各種電壓等級均便于擴建 1、變壓器接在不同的母線上，負(fù)荷分配均勻，調(diào)度靈活方便，運行方式相對復(fù)雜、操作煩瑣 2、各種電壓等級便于擴建 經(jīng)濟(jì)性 設(shè)備少、占地面積小，投資相對較小 設(shè)備多、占地面積大，投資相對較大 通過對兩種主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第二方案為設(shè)計最終方案。 50 3 短路計算 電氣裝置中的載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備，在正常運行和短路狀態(tài)時，都必須安全可靠地運行。為了保證電氣裝置的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，必須正確地選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇設(shè)計，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運行方便和為今后的發(fā)展擴建留有一定余地。 電氣設(shè)備選擇一般要求有以下幾點：（1）該滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的運行要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；（2）按照當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（3）力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；（4）與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)相一致；（5）同類設(shè)備盡量減少品種，以減少備品備件，方便運行管理。（6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。 電氣設(shè)備選擇的一般原則有：（1）按正常工作條件選擇 （2）按短路狀態(tài)進(jìn)行校驗 （3）按環(huán)境條件校核 3.1短路電流計算的目的 （1）電氣主接線的比較與選擇； （2）選擇導(dǎo)線的電氣設(shè)備； （3）確定中性點的接地方式； （4）計算軟導(dǎo)線的短路搖擺； （5）定分裂導(dǎo)線間隔棒的距離； （6）驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； （7）選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算。 3. 2短路計算中的假設(shè)條件和原則： （1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。 （2）所有電源的電勢相位角相同。 （3）系統(tǒng)中同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)的影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120°電氣角度。 （4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵心的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。 （5）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計。 （6）輸電線路的電容略去不計。 3.3計算步驟 （1） 選擇并標(biāo)示設(shè)計中計算的短路點。 （2） 畫等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。 （3） 化簡等值網(wǎng)絡(luò)，為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。 （4） 求計算電抗Xjs （5） 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 （6） 計算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 （7） 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。 （8） 計算短路電流沖擊值。 （9） 計算異步電動機供給的短路電流。 （10） 繪制短路電流計算結(jié)果表。 3.4數(shù)據(jù)計算 圖3-1變壓器等值簡化圖 系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源近似為無窮大系統(tǒng)A，歸算至本所220kV母線側(cè)阻抗為0.04（Sj=100MVA）。變壓器型號為SFPS7—180000/220。SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。 變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計算 （3-1） （3-2） （3-3） 設(shè)SB=100MVA，UB=Uav （3-4） （3-5） （3-6） 3.4.1 10kV側(cè)短路計算 f(3)-1短路時, 示意圖如下： 圖3-2 10kV側(cè)短路簡化圖 計算阻抗XJS*=0.04+0.0635=0.1035 （3-7） 因為A電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為： IP*=1/0.1035=9.662 （3-8） 所以短路電流有名值為[11]： （3-9） 沖擊電流： （3-10）短路容量： （3-11） 3.4.2 110kV側(cè)短路計算 圖3-3 110kV側(cè)短路簡化圖 計算阻抗XJS*=0.04+0.0385=0.0785 （3-12） 因為A電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為： （3-13） 所以短路電流有名值為： （3-14） 沖擊電流： （3-15）短路容量： （3-16） 3.4.3 220kV側(cè)短路計算 圖3-4 220kV側(cè)短路簡化圖 因為系統(tǒng)220kV母線短路電流標(biāo)幺值為24 所以短路電流有名值為： （3-17） 沖擊電流： （3-18） 短路容量： （3-19） 表3-1短路計算成果表 短路點 基準(zhǔn)電壓(kV) 短路電流(kA) 沖擊電流(kA) 短路容量S(MVA) f-1 10.5 53.129 135.478 931.1232 f-2 115 6.396 16.309 1273.955 f-3 230 6.025 15.363 2400.119 4電氣設(shè)備的選擇與校驗 正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。 本設(shè)計，電氣設(shè)備的選擇包括：斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇、避雷器的選擇，導(dǎo)線的選擇[4]。 氣設(shè)備選擇的一般原則： 應(yīng)滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗； 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)合理； 選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種； 擴建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號一致； 選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。同時，所選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗。各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如下表： 表3-2高壓電器技術(shù)條件 序號 電器名稱 額定 電 壓 額定 電 流 額定 容 量 機械 荷 載 額定開 斷電流 熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定 絕緣水 平 kA A kVA N A 1 斷路器 √ √ √ √ √ √ √ 2 隔離開關(guān) √ √ √ √ √ √ 3 組合電器 √ √ √ √ √ √ 4 負(fù)荷開關(guān) √ √ √ √ √ √ 5 熔斷器 √ √ √ √ √ √ 6 PT √ √ √ 7 CT √ √ √ √ √ √ 8 電抗器 √ √ √ √ √ √ 9 消弧線圈 √ √ √ √ √ 10 避雷器 √ √ √ √ 11 封閉電器 √ √ √ √ √ √ √ 12 穿墻套管 √ √ √ √ √ √ 13 絕緣子 √ 4.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇 斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護(hù)，并經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10KV~220KV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時，可以選用SF6斷路器。 斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下： 額定電壓校驗： UN≥UNs （4-1） 額定電流校驗： IN＞Imax （4-2）開斷電流： INbr＞I″ （4-3） 動穩(wěn)定： ies＞ish （4-4） 熱穩(wěn)定： It2t> Qk （4-5） 同樣，隔離開關(guān)的選擇校驗條件與斷路器相同，并可以適當(dāng)降低要求。 4.1.2 220kV出線主變側(cè) （1）主變斷路器的選擇與校驗 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 （4-6） 具體選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UN≥UNs=220kV 額定電流選擇：IN＞Imax=496.01kA 開斷電流選擇：INbr＞I″=15.363kA 選擇SW6—220/1200，其SW6—220/1200技術(shù)參數(shù)如下表： 表3-3 SW6—220/1200技術(shù)參數(shù)表 型號 額定電壓kV 額定 電流A 斷流容 量MVA 額定斷流 量kA 極限通過 電流kA 熱穩(wěn)定 電流kA 固有分 閘時間S 峰值 4S SW6-220/1200 220 1200 6000 21 55 21 0.04 熱穩(wěn)定校驗：It2t> Qk It2t=212×4=1764[（kA）2S] （4-7） 電弧持續(xù)時間取0.06S，熱穩(wěn)定時間為：tk =1.5+0.04+0.06=1.6S 查計算電抗并計算短路電流為 （4-8） 所以，It2t> Qk 滿足熱穩(wěn)校驗。 動穩(wěn)定校驗：ies=55kA＞ish=15.363kA滿足校驗要求。 綜上所述，該高壓斷路器符合要求。 （2）出線斷路器的選擇與校驗 （4-9） 由上表可知SW6-220/1200同樣滿足出線斷路器的選擇。 其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。 （3）主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UN≥UNs=220kV 額定電流選擇：IN＞Imax=496.01A 極限通過電流選擇：ies＞ish=15.363kA GW6—220D/1000—80，其技術(shù)參數(shù)如下表： 表3-4 GW6—220D/1000—80技術(shù)參數(shù)表 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 極限通過電流kA 熱穩(wěn)定電流kA 峰值 4S GW6—220D/1000—80 220 1000 80 23.7 熱穩(wěn)定校驗：It2t> Qk It2t=23.72×4=2246.76[（kA）2S] （4-10） 所以，It2t> Qk 滿足熱穩(wěn)校驗。 動穩(wěn)定校驗：ies=80kA＞ish=15.363kA滿足校驗要求 綜上所述，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。 （4）出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： （4-11） 由上表可知GW6—220D/1000—80同樣滿足出線隔離開關(guān)的選擇。 其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。 因此所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。 4.1.3 110kV主變側(cè) （1）斷路器的選擇與校驗 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 （4-12） 具體選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UN≥UNs=110KV 額定電流選擇：IN＞Imax=992.02A 開斷電流選擇：INbr＞I″=10.778KA 初選SW4—110/1000技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示： 表3-5 SW4—110/1000技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓KV 額定電流A 斷流容量MVA 額定斷流量KA 極限通過電流KA 熱穩(wěn)定電流KA 固有分閘時間S 峰值 5S SW4—110/1000 110 1000 3500 18.4 55 21 0.06 熱穩(wěn)定校驗：It2t>Qk It2t=212×4=2205[（kA）2S] （4-13） 滅弧時間取0.06S，熱穩(wěn)定計算時間：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S 查轉(zhuǎn)移電抗并計算短路電流 （4-14） 所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗。 動穩(wěn)定校驗：ies=55kA＞ish=16.309kA滿足校驗要求。 所選斷路器滿足要求。 （2）隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： .額定電壓選擇：UN≥UNs=110kV 額定電流選擇：IN＞Imax=992.02A 極限通過電流選擇：ies＞ish=27.484kA 選擇GW4—110D/1000—80其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表3-6 GW4—110D/1000—80技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓kV 額定電流A 極限通過電流kA 熱穩(wěn)定電流kA 峰值 4S GW4—110D/1000—80 110 1000 80 21.5 熱穩(wěn)定校驗：It2t> Qk It2t=21.52×5=2311.25[（kA）2S] （4-15） 所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗 動穩(wěn)定校驗：ies=55kA＞ish=16.309kA滿足校驗要求 所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。 4.1.4 10kV限流電抗器和斷路器隔離開關(guān)的選擇 由于短路電流過大需要裝設(shè)限流電抗器 (一)限流電抗器的選擇 （4-16） （4-17） 設(shè)將電抗器后的短路電流限制到I″=20kA (1)初選型號 根據(jù)以上條件初選XKK—10—4000—4 電抗器標(biāo)么值： X*∑= 其中：kA (2)選擇電抗值 電源至電抗器前的系統(tǒng)標(biāo)么值： XJS*=0.04+0.0635=0.1035 （4-18） （4-19） 使用4%的電抗器，經(jīng)計算結(jié)果表明不滿足動穩(wěn)定要求，故改為XKK-10-4000-14。 表3-7 XKK—10—4000—12技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓 KV 額定電流 A 電抗率 動穩(wěn)定電流峰值KA 熱穩(wěn)定電流KA 固有分閘時間S 4S SW4—10—4000 10KV 4000 14% 204 80 0.17 （3）電壓損失和殘壓校驗 當(dāng)所選電抗值大于計算值時，應(yīng)重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗。 為計算短路電流，先計算電抗標(biāo)么值為 （4-20） （4-21） 則電壓損失和殘壓分別為 （4-22） （4-23） （4）動、熱穩(wěn)定校驗 tk=2+0.17+0.05=2.22S （4-24） （4-25） （4-26） 根據(jù)以上校驗，選擇滿足要求。 限流后I″=20kA ish=2.55×20=51kA （二）斷路器的選擇與校驗 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 （4-27） 具體選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UN≥UNS=10kV 額定電流選擇：IN＞Imax=1.21kA 開斷電流選擇：INbr＞I″=20kA 選擇SN4—10G/5000，其技術(shù)參數(shù)如下表所示： 表3-8 SN4—10G/5000技術(shù)參數(shù) 型號 額定電壓kV 額定 電流A 斷流容 量MVA 額定斷流 量kA 極限通過 電流kA 熱穩(wěn)定 電流kA 固有分 閘時間S 峰值 4S SW4-10G/5000 10 5000 1800 105 300 120 0.15 熱穩(wěn)定校驗 It2t=1202×5=72000[（kA）2S] （4-28） 設(shè)后備保護(hù)時間為1.5S，滅弧時間為0.06S （4-29） 查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I″=20kA QK=I''2+10Itk/22+Itk212tk=53.1292+10×53.1292+53.129212×1.71=4826.801(kA)2S （4-30） It2t> Qk 滿足要求。 動穩(wěn)定校驗：ies=300kA＞ish=51kA滿足校驗要求。 所選斷路器滿足要求。 隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下： 額定電壓選擇：UN≥UNs=10kV 額定電流選擇：IN＞Imax=1.21kA 極限通過電流選擇：ies＞ish=51kA 選擇GN10—10T/5000—200，其技術(shù)參數(shù)如下： 表3-9 GN10-10T/5000-200技術(shù)參數(shù) 型號 額定電壓KV 額定電流 A 極限通過電流KA 熱穩(wěn)定電流 KA 峰值 5S GN10-110T/5000-200 10 5000 200 100 4.熱穩(wěn)定校驗：It2t> Qk It2t=1002×5=50000[（KA）2s] （4-31） 所以，It2t> Qk= 48.55 [（kA）2s]，滿足熱穩(wěn)校驗。 5.動穩(wěn)定校驗：ies=200kA＞ish=135.478kA滿足校驗要求。 所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。 4.2 電流互感器的選擇 電流互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件： 型式：電流互感器的型時應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于6～20KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。有條件時，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。 一次回路電壓： （4-32） 一次回路電流： （4-33） 準(zhǔn)確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準(zhǔn)確等級的要求，并按準(zhǔn)確等級要求高的表計來選擇。 二次負(fù)荷： （4-34） 式中， （4-35） （4-36） 動穩(wěn)定： （4-37） 式中， 是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。 熱穩(wěn)定： （4-38） 為電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)。 4.2.1 220kV側(cè)電流互感器的選擇 主變220kV側(cè)CT的選擇 一次回路電壓： 二次回路電流： （4-39） 根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下： 表3-10 LCW-220（4×300/5）參數(shù) 型 號 額定電流A 級次 組合 準(zhǔn)確 級次 二次負(fù)荷 10%倍數(shù) 1S熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定 準(zhǔn)確等級 0.2 V.A 0.5 1 3 5P 10P 二次 負(fù)荷 倍 數(shù) 電 流 倍 數(shù) 電 流 倍 數(shù) Ω V.A LCW-220 4×300/5 D/D D/0.5 D 0.5 1.2 2 4 1.2 30 60 60 動穩(wěn)定校驗： （4-40） 滿足動穩(wěn)定要求。 熱穩(wěn)定校驗： （ImKt）2=（1200×60）2=5184kA2S≥Qk=1764[（kA）2S] （4-41） 滿足熱穩(wěn)定要求。 綜上所述，所選LCW-220（4×300/5）滿足要求。 4.2.2 110kV側(cè)的電流互感器的選擇 主變中110kV的CT的選擇： 一次回路電壓： 二次回路電流： （4-42） 根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下： 表3-11 LCWDL-110/（2×600/5）參數(shù) 型 號 額定電流 A 級次組合 準(zhǔn)確級次 二次負(fù)荷 10%倍數(shù) 1S熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定 準(zhǔn)確等級 0.2 V.A 0.5 1 3 5P 10P 二次 負(fù)荷 倍 數(shù) 電 流 倍 數(shù) 電 流 倍 數(shù) Ω V.A 0.5/D/D 0.5 2 1.2 20 75 135 動穩(wěn)定校驗： （4-43） 熱穩(wěn)定校驗： （ImKt）2=（1200×75）2=8100kA2S≥Qk=66.272 [（kA）2S] （4-44） 滿足熱穩(wěn)定性要求。 綜上所述，所選的電流互感器LCWDL-110(2×600/5)滿足動熱穩(wěn)定性要求。 4.2.3 10kV側(cè)電流互感器的選擇 10kV主變進(jìn)線回路CT的選擇 一次回路電壓： 二次回路電流： 由此得，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下： 表3-12 LMZD-10（11000/5）參數(shù) 型 號 額定 電流 A 級次組合 準(zhǔn)確級次 二次負(fù)荷 10%倍數(shù) 1S熱穩(wěn)定 動穩(wěn)定 準(zhǔn)確等級 0.2 V.A 0.5 1 3 5P 10P 二次 負(fù)荷 倍 數(shù) 電 流 倍 數(shù) 電 流 倍 數(shù) Ω V.A LMZD-10（11000/5） 0.5/D 0.5 1.2 1.2 20 40 90 動穩(wěn)定校驗: （4-45） 熱穩(wěn)定校驗： （ImKt）2=（11000×40）2=193600kA2S≥Qk=4826.801(kA)2S （4-46） 滿足熱穩(wěn)定性要求。 綜上所述，所選的電流互感器滿足動熱穩(wěn)定性要求。 4.3電壓互感器的選擇 電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按下列條件： 型式：6～20kV屋內(nèi)互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件可以采用樹脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35kV～110kV配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器；220KV級以上的配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。 一次電壓u1、un＞u1＞0.9un，un為電壓互感器額定一次線電壓。 二次電壓：按表所示選用所需二次額定電壓u2n。 表3-12 二次額定電壓 繞組 主二次繞組 附加二次繞組 高壓側(cè)接入方式 接于線電壓上 接于相電壓上 用于中性點直接接地系統(tǒng)中心 用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地 二次額定電壓 100 100 準(zhǔn)確等級：電壓互感器在哪一準(zhǔn)確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求確定，規(guī)定如下： 用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，及所有計算的電度表，其準(zhǔn)確等級要求為0.5級。 供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準(zhǔn)確等級，要求一般為１級。 用于估計被測量數(shù)值的標(biāo)記，如電壓表等，其準(zhǔn)確等級要求較低，要求一般為3級即可。 在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準(zhǔn)確度等級。 5、負(fù)荷S2：S2＜Sn 4.3.1 220kV側(cè)母線電壓互感器的選擇 型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測量及繼電保護(hù)用。 電壓：額定一次電壓： 準(zhǔn)確等級：用于保護(hù)、測量、計量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級，查相關(guān)設(shè)計手冊，選擇PT的型號：JCC2—220。 額定變比： 4.3.2 110kV母線設(shè)備電壓互感器的選擇 型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護(hù)用。 電壓：額定一次電壓： 準(zhǔn)確等級：用戶保