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1、110千伏变电站设计1绪论1.1内容简介本设计叙述了和静110kV变电站的设计，其内容有：对原始资料及变电站的总体分析，拟定电气主接线的方案，按照对电气主接线的基本要求来定性地确定本次设计电气主接线的具体形式。依据规程规定以及最初设计资料的数据，确定主变压器以及厂用变容量及型号，为短路电流的计算提供初始的电路参数。按照电气设备选型的原则，确定此变电站中所安装断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器以及接地刀闸的型号，根据型号查出相关技术数据，并逐一分析校验设备以满足运行的要求。并就主变保护、配电装置过电压保护、变电站的微机控制等内容作出说明。计算的内容有：通过确定具有代表性的短路
2、点，计算三相短路电流，电气设备的选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线、避雷器等），介绍了所用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。 图纸部分：110kV变电站主接线图、变电站主要一次设备布置图 、部分简单二次图。1.2基本资料（1）设计的变电站为一降压变电站，电压等级为110kV/35kV/10kV。（2）计划安装两台20000kVA的三圈变压器。变压器的型号为变压器型号： SFSZ9-20000/110额定电压：11081.25% 38.522.5% 10.5kV接线组别：Y。/Y。/-12-11，空载损耗：33KW、36.75kW 空载电
3、流1.5%表1-1 绕组间短路阻抗：+10%0-10%110与38.5kV11.23%10.5%10.37%110与10.5kV18.68%18%17.73%38.5与10.5kV-6.5%-表1-2 负载损耗：110与10.5kV在10000kVA时62.58KW110与38.5kV在10000kVA时66.80KW38.5与10.5kV在10000kVA时54.30KW（3）设计110kV进线一回，出线3回，预留用空间隔，每条线路最大输送容量50MW，Tmax=7000h，一级负荷。（4）当地最高温度41.7，最热月平均最高温度32.5,最低温度-18.6，最热月地面下0.8M处土壤平均温
4、度25.3。（5）厂用电率0.2%，厂用电电压0.4KV。（6）本变电站地处小于8度地震区，海拔高度:1000m，风速:35m/s。（7）设计变电站为一中型变电站，其容量为220000kVA=40000kVA。2变电站总体分析随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。同时提高电气化程度，以电能代替其他形式的能源，是
5、节约能源消耗的一个重要的途径。电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其他工业的区别在于：（1）与国民经济各部门的关系非常密切。（2）电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促。（3）电能的生产、输送、分配和消费实际上是整体同时快速完成的，不能大量储存。根据电力工业的特点，对电力系统有以下要求：（1）保证可靠的持续供电；（2）保证良好的电能质量；（3）保证电力系统运行的经济性。所以说，电力工业是国家的基础行业，是国民经济发展的支柱，我要运用所学习的知识为电力工业的发展作出应有的贡献。2.1 设计该变电站的意义首先，和静地区虽然拥有联网110kV变电站3座，主变5台，但是新增负荷
6、需要110kV和35kV变电站共6座，一些高能耗变压器和线路也需要更新。其次，依照国家有关农网改造的规定，为了使和静地区的电网网架更加坚固，网络布局更加合理，使供电可靠性有更大提高。那么相关的变电站也要跟上这一步伐，进行升级换代。变电站的合理建造，可以使所及之处电力分配合理，促进当地经济和相关产业发展，使农民得到实惠。实现电力直供到户，不仅理顺了农村电力体制，同时也理顺了农村电价。和静电网覆盖城乡、工矿、部队和团场等广大区域。和静110kV变电站的建设，正是在这一急需时刻。该变电站的建成有利于电能的合理变换和多渠道分配，使电能能够更稳定的送到千家万户。与此同时，和静供电事业牢记“电力先行”的历
7、史责任，不断提升电网安全运行水平，为社会经济发展和人民生活改善提供了强有力的保证。广大农民从“网改”这一得民心工程中真切感受到了党和国家的关怀和电力建设者的贡献。2.2 供电区域内的负荷分析负荷分析是根据工农业生产的布局特点，确定变电站布局位置，在变电站布局基础上进行电网连接规划。负荷分析是变电站设计的重要依据，应根据给定的各级电压进行，对进出线回路数、负荷性质、负荷大小进行综合分析，以达到供电可靠性的要求。在确定变电站负荷的同时，求出变电站的综合最大负荷作为选择变电器的依据。根据突然中断供电所引起的损失程度分类，一般将电力负荷分为三级。一级负荷：是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围
8、环境严重污染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或重要原材料生产的产品大量报废，连续生产过程被打乱且需长时间才能恢复生产的；突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的用电负荷。二级负荷：是指突然中断供电将会造成经济较大的损失，如生产的主要设备损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需较长时间才能恢复；突然中断供电将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的用电负荷。三级负荷：是指不属于一级、二级负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。在和静地区110kV线路主要起到与同级各变电站以及电厂之间的联系和传输功率
9、的作用，其平均传送负荷为70496kW，其中山电输送到母线上的负荷为42913KW，从母线上穿过的负荷有21688kW，都为一级负荷，停电即会造成和静县和附近的和硕县全部停电。35kV线路主要是向下一级地区的变电站供电，其平均负荷为18497kW，其中二级负荷居多。10kV线路主要是向和静县周边地区供电，其平均负荷为6345.1kW，其中三级负荷居多。2.3变电站的分类变电站根据在系统中的地位分为：枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站。（1）枢纽变电站：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，枢纽汇集多个电源，电压为330kV-500kV。全站停电后，将引起系统解列，
10、甚至出现瘫痪。（2）中间变电站：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离中间输电线路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220kV-330kV，同时又降压供给当地用电，起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。（3）地区变电所：高压侧电压一般为110-220kV，向地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。（4）终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经终端降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只是用户受到损失。2.4 变电站的作用及特点变电站的目的是完成一项或更多的如下功能：（1）开断：连接或切断系统中
11、的各部分，一般是用断路器或开关来完成。（2）电压变换：用电力变压器来升高或降低电压。（3）无功补偿：用并联电阻，并联电容器，静止补偿装置以及调相机来控制电压，串联电容器组用以减小线路阻抗。（4）对各种负荷进行适时的分配和调整。本次设计的和静110kV变电站离县中心不远，供电范围遍及整个和静县及其所属下级单位，并且预设计的该站还有和硕110kV变电站联系起来，通过110kV线路将山电的电能输送到和硕县，供给其所有生产、生活用电。该站采用了比较先进的采集、测量、监控和保护手段，使其在正常运行的过程中自动化程度有所提升。由于有两台主变，在一台需要检修时，并不需要完全停电，但是因为容量设计不够，一台主
12、变不能带起全部负荷，所以在检修时要进行部分停电作业。该站10kV出线全部设计成柜式的组合电器（10kV配电柜），大大方便了维护和检修，另外，由于10kV开关柜是安装在室内，其抗腐蚀和抗老化性也较好。2.5 变电站的主要电气设备通常把生产、变换、传输、分配和使用电能的设备称为一次设备，对一次设备进行测量、控制、监视和保护用的称为二次设备。 该变电站的主要一次设备包括：变压器、断路器、隔离刀闸、电流/电压互感器、避雷器、母线、电抗器、补偿电容器等。二次设备主要包括：各种继电保护装置、灯光音响、数据采集系统、通信系统和直流回路等。3变压器的选择3.1主变的选择在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户
13、输送功率的变压器称为主变压器，用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器，只供本厂（所）用电的变压器称为厂（所）用变压器。3.1.1主变容量及台数的选择（1）容量的确定 主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20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。 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。还应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力；对装两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择：Sn=0.6PM（式中PM为变电所最大负荷）这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电。考虑变压器的事故过负荷
14、能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此，采用Sn=0.6PM，对变电所保证重要负荷来说多数是可行的，能满足一、二级负荷的供电要求。 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。（2）主变台数的选择 对大城市郊区的一次变电站，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。 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可能性。 对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。因此为保障电压水平能够满足
15、用户要求，本所选用有载调压变压器，选变压器两台。根据以上原则：去除所用负荷后：Pc=20000-200000.2%=19980kVA变压器视在功率：S=Pc/COS+0.2%Pc/COS=19980/0.85+0.2%19980/0.85=23552.89kVA故选择主变压器的型号为：SFSZ9-20000/110具体参数见前文所述。（3）主变的形式的选择一般情况下采用三相式变压器，具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。其中，当高压电网为110220kV，而中低压电网为35kV和10kV时，由于负荷较大，最大和最小运行方式下电压变化也较大
16、。根据已确定的主变压器的容量参数和设计手册中“在330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器“的规定，考虑投资、占地、运输、维护等方面因素，本变电站中主变压器选用三相变压器。设计的主变压器的低压侧直接与10kV开关柜相连，其额定电压应为10.5kV；中压侧与35kV主接线相连，其额定电压应为35kV；而高压侧与110kV主接线直接相连，其额定电压等级为110kV。变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比来实现的，切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无载调压，调整范围在5%以内，另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%，但其结构
17、复杂，价格较贵。为了适应今后电网商业化运营的要求，提高电网的供电质量，满足用户对供电质量的要求，另外，为了便于电网电压的灵活及时调整，主变的调压方式应采用有载调压变压器，有利于电网今后的运行。变压器三相绕组的接线组别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星形和三角形两种。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用YN连接，35kV以下电压，变压器三相绕组都采用三角形连接，在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线别一般都选用YN，d11常规接线。且电力工程设计手册规定：为防止零序电流侵入，主变低压侧应为
18、三角形接线，中压侧为星形接线，高压侧应为星形接线，且中性点可操作的直接接地方式。因此，本站主变的接线组别为：Y。/Y。/-12-11。参考电力工程电气设计手册（电器一次部分）第五章第四节 主变一般的冷却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却；强迫、导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却方式。而此变电所容量不小也不是很大，所以采用油浸风冷的冷却方式。目前限制低压侧短路电流的设备较多。10kV系统短路水平(不超过30kA)。经过推算，10kV短路电流(不超过30kA)。所选开关柜等电气设备均可满足要求(10kV不并列)。故本次设计采用高
19、阻抗主变压器。本次设计结合实际运行经验，要求主变压器本体油枕由原A相移至C相。这样有利于主变压器中性点接地隔离开关连接安装，且操作检修方便。综上所述，主变压器的型号为：SFSZ9-20000/110附：主变型号的表示方法第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料第一部分：相数 S-三相 ；D-单相；第二部分：冷却方式 J-油浸自冷； F-油浸风冷；S-油浸水冷； G-干式; N-氮气冷却；FP-强迫油循环风冷却； SP-强迫油循环水冷却3.1.2主变中性点接地方式的选择电力网中性点选择其接地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系
20、统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。待设计主变110kV侧采用中性点直接接地方式。主变压器中性点经隔离开关直接接地，以便于系统灵活选择接地点。35kV和10kV也采用中性点经隔离开关直接接地的接地方式。单相接地允许带故障运行2小时，供电连续性好。3.2所用变的选择（1）所用变选择的原则： 变压器原、副边额定电压必须与引接电源电压和所用网络电压相一致。 变压器的容量必须满足所用负荷，因此对所用工作
21、变压器的容量应按所用电计算负荷的110进行选择。而在此变电站的设计中，由于有两台三圈主变，所以就直接从低压侧的母线上连接变压器，降压至0.4kV供变电所负荷。并且两段10kV母线是分段的，于是其中一段可以作为备用所用电源。并且有一段35kV的线路预留出来，供出现重大故障时，提供电源。（2）所用变的选择：110kV变电站的所用电率一般为0.1%-0.2。对于所用变压器，其容量有如下关系：高压绕组：Sts1SC低压绕组：Sts2SC其中：SC-所用变压器计算负荷（KVA），Sts1-所用变压器高压绕组额定容量（kVA），Sts2-所用变压器低压绕组额定容量（kVA）。高压绕组：(100000.2%
22、110%)/0.85=25.9kVA低压绕组：(100000.1%110%)/0.85=12.95kVA所以，查阅电气设备手册后，本次设计的两台高压所用变的容量均选择为50kVA，接线组别为Y。/-11，其冷却方式为自然循环风冷。高压所用变型号为：SC9-50/10，额定电压：1022.5%/0.4KV额定电流：2.89/72.2A。两台所用变压器互为备用。4电气主接线的选择设计电气主接线是发电厂或变电所电气设计的主体，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定与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，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护的安装与整定和控制方式的拟定
23、都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，正确处理好各个方面的关系，全面分析相关影响因素，通过技术经济比较，确定合理的主接线方案。电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。4.1电气主接线选择应注意的问题4.1.1主接线选择的注意事项（1）主接线的设计，直接关系到全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装
24、置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。（2）对于110kV电压等级的配电装置的接线，一般分为两大类：其一为有母线类（包括单母线、单母线分段、双母线分段和增设旁路母线等的接线）；其二为无母线类（包括单元接线、桥型接线和多角型接线等）。应根据出线的回路数酌情选用。本站的设计中由于重要负荷占的比例不大，为了节省建设成本并保证其可靠、灵活性，采用了单母分段的接线方式。4.1.2主接线设计的基本要求（1）可靠性 若有断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 断路器母线故障时以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停电时间，并要保证对一级负荷及全级部或大部分二负荷供电。 尽量避免发电厂、变电所全
25、部停电的可能性。大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。（2）灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 操作的方便性，电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结线简单，操作方便，尽可能的减少操作步骤，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。 调度的方便性，电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致于过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。 扩建的方便性，对将来要扩建的变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工
26、的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最小。（3）经济性主接线在满足可靠性、灵活性的前提下作到经济合理。 节省一次投资； 占地面积小； 电能损耗少。4.2基本接线的特点及使用范围4.2.1 110kV侧接线选择方案(一) 单母线分段接线优点：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。（）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电方案（
27、二）: 桥形接线110kV侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用内桥式线，这也有利于以后变电站的扩建。优点：高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。缺点：可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。方案（三）：双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连
28、接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投资大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上三种方案,从经济性、可靠性等多方面因素考虑，最佳设计方案为方案（一）。具有一定的可靠性和可扩展性，而且比双母线投资小。4.2.2 35kV侧接线选择方案(一) 单母线分段接线优点：（1）母线发生故
29、障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。（）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电方案（二）:双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分
30、段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投资大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于35kV侧来说，因其要求有较高的可靠性。对比以上两种方案,从经济性、可靠性等多方面因素考虑，最佳设计方案为方案（一）。（1）双母线：有两组母线，一组为工作母线，一组为备用，没一电源和出线的电路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接。提高可靠性和灵活性。便于扩建，但接线比较复杂，隔离开关数目多，增大
31、投资。适用于A：35-60kV出线数目超过8回；B：110-220kV出线数目为5回以上。（2）双母线分段：为缩小母线故障的影响范围，用分段断路器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相连，有较高的可靠性和灵活性，但投资较多。适用于配电装置进出线总数达10-14回时，一组母线分段，配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。（3）双母线带旁路接线：双母线接线可以用母联断路器临时代替出现断路器工作，但出线数目较多时，母联断路器经常被占用，降低了工作的可靠性和灵活性，为此可以设置旁路母线。4.2.3 10kV侧接线选择方案（一）：单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、
32、且有利于扩建。缺点：可靠性、灵活性差、母线故障时，各出线必须全部停电。方案（二）：单母线分段接线优点：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。（）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。方案（三）：分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段优点：有较大的可靠性和灵活性，且检修断路器时合出线不中断供电。缺点：投资增大、经济性能差。对比以上三种方案：单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能
33、满足I、II 类负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；虽然分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但其投资大、经济性能差，故采用方案（二）单母线分段接线。5 短路电流计算5.1短路电流计算的目的（1）选择载流导体短路电流的计算可以使得在选择载流导体时在以下几个方面有所依据：载流导体的最大允许通过电流值、载流导体短路时的温升、载流导体在突然短路时所受的电动力。（2）选择配电装置配电装置的选择也与短路电流有着密切的关系，其最大允许通过电流、安全净距的满足都是建立在短路电流计算的结果上
34、的。（3）选择继电保护装置和进行整定计算。继电保护装置的选型和整定，主要依据短路计算的结果，所以短路计算是必不可少的。（4）选择有效的限流措施。5.2进行短路电流计算的基本条件（1）正常工作时，三相系统对称运行。（2）所有电源电动势相位角相同。（3）短路瞬间短路电流最大。（4）母线电抗忽略不计。5.3短路点的选择（1）110kV和35kV高压母线上发生短路：D1、D2。（2）10kV母线侧发生短路：D3。5.4系统各元件电抗标幺值的计算：表5-1 110kV各线路的阻值长度（kM）正序阻抗（）正序电抗（）零序阻抗（）零序电抗（）静硕线42.80.270.420.811.26山静线63.60.1
35、80.410.531.23老静巴线37.60.660.471.981.41新静巴线41.70.170.410.311.24基准容量选取30MVA，基准电压为各级Uav。发电机的正序电抗：XG（1）*=XdSBcos/P=0.129300.850=0.062发电机的负序电抗为：XG（2）*=1.22XG（1）=1.220.062=0.076110kV侧线路末端系统的短路容量为：段47160kVA，段143008kVA，所以，X1=SB/S=30/47.16=0.636，X2=SB/S=30/143=0.211。110kV线路的电抗标幺值：35kV侧线路电抗标幺值：35kV侧线路末端的短路容量为1
36、01397.8kVA，系统短路容量的标幺值等于等值电抗标幺值的倒数。所以X=SB/S=0.297。10kV侧线路电抗标幺值：段线路末端的短路容量为：37132.65kVA，段线路末端的短路容量为：33581kVA。所以X3=SB/S=0.811，X4 =SB/S=0.8934。1#、2#主变的电抗标幺值：Us（1-2）%=10.5%，Us（1-3）%=18%，Us（2-3）%=6.5%Us1%=1/2（Us（1-2）+ Us（1-3）- Us（2-3）=0.5（10.5+18-6.5）%=11%；Us2%=1/2（Us（1-2）+ Us（2-3）- Us（1-3）=0.5（10.5+6.5-1
37、8）%=0.5%；Us3%=1/2（Us（1-3）+ Us（2-3）- Us（1-2）=0.5（18+6.5-10.5）%=7%；又由，所以，XS1*=11%30/20=0.165，XS2* =0.075，XS3* =6.5%30/20=0.105。根据网络，最大运行方式下，计算110kV母线、35kV母线、10kV母线短路时的电流，计算如下： D1点短路，X17=X7|X8=0.8110.8934/（0.811+0.8934）=0.425；X18=（X11+X14）|（X12+X15）|（X13+X16）=0.131；X19=X2|X5=0.0825； X20=X3|X6=0.0375； X
38、21=X9|X10=0.105；X22=X1+X19=0.3795； X23=X4|X20=0.0265； X24=X22|（X23+X17）=0.2062；X=X18|（X21+X24）=0.087；I*=1/ X=11.49；所以，短路电流有名值为：(a) (b) (c) (d) (e) (f)I=I*Sj/Uav=1.731kA冲击电流：ich=1.81.731=4.405kA最大电流有效值：Ich=1.7311.51=2.614kA短路容量：S=1.731115=344.78MVA D2点短路，X17=X7|X8=0.8110.8934/（0.811+0.8934）=0.425；X18
39、=（X11+X14）|（X12+X15）|（X13+X16）=0.131；X19=X2|X5=0.0825； X20=X3|X6=0.0375； X21=X9|X10=0.105；X22=X4|X20+X17=0.4516；X=X19+X22|（X18+X21）=0.2124；I*=1/ X=4.708 (a) (b) (c) (d) (e)所以，短路电流有名值为：I=I*Sj/Uav=2.204kA冲击电流：ich=1.82.204=5.610kA最大电流有效值：Ich=2.2041.51=3.328kA短路容量：S=2.20437=141.24MVA D3电短路，X17=X7|X8=0.8
40、110.8934/（0.811+0.8934）=0.425；X18=（X11+X14）|（X12+X15）|（X13+X16）=0.131；X19=X2|X5=0.0825； X20=X3|X6=0.0375； X21=X9|X10=0.105；X22=（X1+X19）|（X18+X21）=0.1237X=X4|（X22+X20）=0.0582I*=1/ X=17.18(a) (b) (c) (d) (e)所以，短路电流有名值为：I=I*Sj/Uav=27.05kA冲击电流：ich=1.827.05=68.85kA最大电流有效值：Ich=27.051.51=40.845kA短路容量：S=27.
41、0511=515.36MVA6 主要电气设备选择导体和电气设备的选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用个工作条件不一样，具体的选择方法也不完全相同。但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠地工作，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。（1）按正常工作条件选择电气设备： 额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。按规定，一般电气允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1-1.15倍，而电气设备所在电网的运行电压波动，不能超过电网额定电压的1.15倍
42、。因此，在选择过程中，电气设备的额定电压UN不得低于装置地点电网额定电压UNs，即：UNUNs。 额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度0下，电气设备的长期允许电流。且IN不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即： INImax。由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，所以其相应回路的Imax为发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有可能过负荷运行，Imax要按过负荷确定（1.3-5倍变压器额定电流）；母联断路器回路一般取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；出线回路的Imax还必须在此基础上另外考虑事故时由其他回路转移过来的
43、负荷。 设备选择注意的环境条件电气设备安装地点的环境（尤其是小环境）条件如温度、风速、污染等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等，当其超过一般电气设备的使用条件时，要在选择时加以考虑或采取适当措施。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。我国生产的电气设备一般使用的额定环境温度0=+40。此外，还应按电气设备装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类（屋内或屋外）和型式（防污型、防爆型、湿热型等）选择。（2）校验的一般原则： 电气设备在选定后按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。 用熔断器保护的电器、采
44、用有限流电阻的熔断器保护的、装设在电压互感器回路的裸导体和电气设备可不校验热稳定。 短路的热稳定校验 （6-1） （6-2）Qdt在计算时间ts内，短路电流的热效应（kAS）Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA*S）T设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间Ts 按下式计算 t=td+tkd式中td 继电保护装置动作时间（S） tkd断路的全分闸时间（s） 动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是： 或上式中 ich 、Ich短路冲击电流幅值及其有效值 ies、 Ies允许通过动稳定电流的幅值和有效值（3）绝缘在电
45、气设备正常工作时，设备的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。6.1 高压断路器的选择高压断路器的主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求： 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。 （1）断路器种类和型式的选择断路器按照所采用的灭弧介质可分为：油断路器（多油、少油）、压缩空气断路器、SF6断
