110KV变电站电气主接线设计 70页

'110KV变电站电气主接线设计摘要本论文为110KV变电站电气主接线设计。根据设计任务书给定的条件来设计，其主要包括以下内容：在对各种电气主接线比较后确定本厂的电气主接线，对主变压器、厂用变压器和导体和重要电气设备进行选择，然后绘制主接线图、设备平面布置图、断面图、防雷配置图和继电保护规划配置图。关键词：主接线短路计算设备选择防雷保护继电保护70 前言第0-1节毕业设计目的意义毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的一个重要教学环节，是全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合训练，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程。对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。毕业设计的目的、意义是：（1）、巩固和扩大所学的专业理论知识，并在毕业设计的实践中得以灵活运用；（2）、学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想；（3）、培养独立分析和解决实际问题的工作能力及解决实际工程设计的基本技能；（4）、学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。拿到题目后，先认真的审题，然后根据题目的要求，将《电力工程设计手册》及以前学的专业课书籍相关内容再次阅读了一遍。第一步，拟订初步的主接线图，列出可能的主接线形式进行比较，最后确定两个可能的主接线形式比较，最终确定方案。第二步，经过计算，然后选择主变压器和厂用变压器。第三步，短路计算和做短路计算结果表。第四步，导体和设备的选择及校验，做设备清册。第五步，继电保护、配电设备和防雷接地的布置。通过这次设计将理论与实践相结合，更好的理解电气一次部分的设计原理。通过毕业设计应达到以下要求：熟悉国家能源开发的方针政策和有关技术规程、规定等；树立设计必须安全、可靠、经济的观点；巩固并充实所学基础理论和专业知识，能够灵活应用，解决问题；初步掌握电气工程专业的设计流程和方法。在指导老师的帮助下，完成工程设计。绘图等相关设计任务，培养严肃、认真、实事求是和刻苦钻研的作风。70 第0-2节原始资料分析本次的设计任务是：设计一座110/110/35kV终端变电所的电气主接线和配电装置、防雷接地、继电保护的配置规划。设计的重点是对变电所电气主接线的拟订及配电装置的布置。设计的内容包括：1、电气主接线方案的设计；2、短路计算；3、导体、设备选型；4、设计防雷保护和接地装置；5、继电保护的配置规划；6、按设计方案绘制电气一次主接线图、配电装置的平面布置图、断面图以及防雷图；7、写设计说明书。设计已知的基本条件：设计一座110/110/35kV终端变电所，110kV部分有110kV进出线2回，电源距离46公里，系统容量5800MVA，最大利用小时5800h，系统电抗1.51，所用电率0.042％。110kV部分，出线11回，供电距离52公里，供电负荷165MW。35kV部分，出线9回，供电距离23公里，供电负荷56MW，其中有一回电缆供电，供电距离4.8公里。功率因数0.77。设计自然条件：变电所在地海拔<1100米，本地区污秽等级2级，地震烈度<6级，最高气温310C，最低气温-50C，平均气温150C，最大风速3m/s，其他条件不限。70 第一章变电所电气主接线设计1-1电气主接线设计概述电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，是构成电力系统的主要环节，代表了发电厂或变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响电力系统运行的稳定性、灵活性，并对电气的选择，配电装置的布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。对电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三方面。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，尽可能地节省投资，就地取材，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。1-2电气主接线的初步方案选择设计一、110kV侧主接线选择110kV侧进线4回，出线2回，共有进出线6回。名称优点缺点适用范围备注单母线分段接线1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。110～110kV配电装置出线回路数为3～4回不适应本站。双母线接线1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。110～110kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110～110kV配电装适用于本站，但可靠性稍差。70 试验。置，在系统中居于重要地位，出线回路为4回及以上时。双母线带旁路接线1、具有双母线接线的各种优点；2、检修出线断路器时，能够正常供电。增加投资。110kV出线在6回及以上，110kV出线在4回及以上。适用于本站，满足供电可靠性。二、110kV侧主接线选择110kV侧进线4回，出线2回，共有进出线6回。名称优点缺点适用范围备注单母线分段接线1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。110～110kV配电装置出线回路数为3～4回不适应本站。双母线接线1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。110～110kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110～110kV配电装适用于本站，但可靠性稍差。70 试验。置，在系统中居于重要地位，出线回路为4回及以上时。双母线带旁路接线1、具有双母线接线的各种优点；2、检修出线断路器时，能够正常供电。增加投资。110kV出线在6回及以上，110kV出线在4回及以上。适用于本站，满足供电可靠性。三、35kV侧主接线选择35kV侧出线6回，供电负荷41MW。名称优点缺点适用范围备注单母线接线接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。不够灵活可靠，母线任一元件故障或检修均需使整个配电装置停电。35～63kV配电装置的出线回路数不超过3回。不适应本站。单母线分段接线1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。35～63kV配电装置的出线回路为4～8回时。适用于本站，但可靠性较差，扩建困难。双母线接线1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于试验。1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。35～63kV配电装置的出线回路数超过8回时，或连接电源较多，负荷较大时。适用于本站。70 四、初步方案的选定1、110kV侧接线：方案I双母带旁路接线这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等，虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，同时保证了穿越功率对外输送。方案II双母线接线据《电力工程电气设计手册》，110kV至110kV配电装置出线回路数5回或者以上必须选择双母线接线规定。而本站110kV侧有出线6回，但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。2、110kV侧接线：方案I双母带旁路接线这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等，虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，同时保证了穿越功率对外输送。方案II双母线接线据《电力工程电气设计手册》，110kV至110kV配电装置出线回路数5回或者以上必须选择双母线接线规定。而本站110kV侧有出线6回，但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。3、35kV侧接线：方案I双母线接线据《电力工程电气设计手册》，35kV至63kV配电装置出线回路数超过8回，或连接电源较多，负荷较大时，选择双母线接线规定。但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。而本站35kV侧有出线6回，供电负荷41MW，平均单条线路供电负荷6.833MW，且35kV断路器检修时间较短，故选择双母线接线。方案II与方案I相同。4、10kV侧接线：方案I单母线分段接线据《电力工程电气设计手册》，6kV至10kV配电装置出线回路数为6回及以上，选用单母线分段接线的规定。本站10kV共有出线18回，为提高供电可靠性，在选择10kV出线断路器时，用性能较好的空气断路器开关，所以选择单母线分段接线。方案II与方案I初步方案主接线一110kV侧110kV侧35kV侧双母线分段接线双母线分段接线双母线接线初步方案主接线二110kV侧110kV侧35kV侧双母线分段接线双母线接线双母线接线70 1-3电气主接线的经济技术比较一、经济比较的说明本所初步设计的两个方案中，只有110kV配电装置部分不同，做比较时，仅对110kV配电装置部分进行比较。因设备造价资料有限，本所比较设备造价仅为估计造价，与实际造价会有很大出入。另外，比较时用的设备与后面选定的设备可能存在出入。二、从电气设备的数目及配电装置上进行比较方案项目方案一方案二110KV配电装置双母线带盘路双母线主变台数22断路器的数目110KV109隔离开关的数目110KV392970三、计算综合投资Z（1）Z＝Z0(1＋a100)(元)7070式中:Z0—为主体设备的综合投资,包括变压器﹑高压断路器﹑高压隔离开关及配70电装置等设备的中和投资;a—为不明显的附加费用比例系数,一般110取70％,110取90％.（2）主体设备的综合投资如下①主变主变容量MVA每台主变的参考价格(万元/台)变压器的投资(万元)636302×630＝1260②110KV侧SW6−110Ι型断路器每台断路器的参数价格(万元/台)方案一断路器投资(万元)方案二断路器的投资(万元)6510×65＝6509×65＝585③110KV侧GW4—110型隔离开关每台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资(万元)方案二隔离开关的投资(万元)2.539×2.5＝97.529×2.5＝72.570 方案一方案二主体设备总投资(万元)Z0＝1260＋650＋97.5＝2007.5Z0＝1260＋585＋72.5＝1917.5综合投资(万元)Z＝Z(1＋a100)＝2007.5×（1＋0.9）＝3814.25Z＝Z(1＋a100)＝1917.5×（1＋0.9）＝3643.25⑨综合投资0070 四、计算年运行费用C70C＝αΔA+α1I+α2I(万元)7070式中:α1—检修、维护费,一般取(0.022～0.042)Z70α2—折旧费,一般取(0.05～0.058)a—电能电价,取0.3元/kw·h△A—变压器电能损失(kw·h)主变的参数如下表：空载有功损耗负载损耗阻抗电压%高中高低中低84.730012-1422-247-91S2S2S270∆A=n(∆P0+k∆Q0)+(∆P+k∆Q)×(1+2+3)τ70Sn2n2SnS2nSnS3n7070ΔQ0＝I0％×SN100＝1.2×2400＝21607070ΔQ1K＝U1％×SN100＝14×2400＝336007070ΔQ2K＝U2％×SN100＝－1×2400＝－24007070ΔQ3K＝U3％×SN100＝9×2400＝2160070S1=38+24+0.1860.838=77.733MVA=77733kVA70S 2=0.8=47.5MVA=47500kVA70S3=24+0.1860.8=30.2325MVA=30233kVA70τ=4200，k=0.1电能损耗为：Sn3=Sn2=63000÷  2=31500kVA70 70ΔA= 2×(84.7+216）+1777332×(84.7+216)×（+475002+302332）702×2×4200=985061（kWh）方案一与方案二的年运行费用：方案一：C＝αΔA+α1I+α2I63000263000263000×315007070=0.3×9.85+0.03×3814.25+0.02×3814.25=193.67(万元)70方案二：C＝αΔA+α1I+α2I70=0.3×9.85+0.03×3643.25+0.02×3643.25=185.12(万元)70五、经济比较成果经济比较成果表名称方案Ⅰ方案Ⅱ综合投资（万元）3814.253643.25年运行费用（万元）193.67185.12主接线所选的两个初步方案，主接线中压、低压二次侧方案相同，只比较一次侧方案。方案一的特点如下：当本所出线断路器故障或检修检修时，均可通过旁路母线正常正常送电，提高供电可靠性；今后扩建方便，但占地面积有所增加。方案二的特点如下:今后扩建也方便；当进出线断路器故障或检修时，故障或检修断路器的进出线必须停电；占地面积较第一方案少。从经济性来看，由于第一方案增加了盘路母线，占地面积较有所增加，从设备上来看，需多加一个间隔设备及7组隔离开关，综合投资费用和运行费增加增加。从可靠性来看，第二方案当进出线断路器故障或检修时，故障或检修线路只好停运，而第一方案中当进出线断路器故障或检修时，可由盘路临时供电。从改变运行方式灵活性来看，两个方案都能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要，试验方便。1-4最优主接线方案的确定通过以上分析比较，可以发现第一方案虽然投资费用有所增加，但可以保证断路器故障或检修时正常供电，110kV断路器故障修复时间是6至7天，而且因故障停电造成70 的停电损失是少供电量电费的成本的十倍；本所35kV侧供电负荷37MW，10kV侧供电负荷25MW，110kV侧有穿越功率23MVA。以断路器故障停电一次造成少供负荷10MVA，6天修复，将造成少供电量99.36万kWh,造成的损失就相当于993.6万kWh。考虑综合因素选第一方案为本变电所的主接线方案。最优主接线方案110kV侧35kV侧10kV侧双母线分段接线双母线接线单母线分段接线最优主接线方案图如下：1-5变电所主变和厂用变选择有原始资料可知，我们本次所设计的变电所是110kV通过变它是以110kV受功率为主，把所受功率通过主变传输至35kV及10kV母线上，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。考虑到两台主变压器同时发生故障机率较小，适用远期负荷的增长及扩建，而当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担70％的负荷，保证全变电所正常供电，故选择两台主变压器互为备用，提高供电可靠性。70 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等因素，该所选择三绕组变压器。一、主变压器的选定35kV侧负荷为41MW，10kV侧负荷为25MW，功率因数0.7。当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担70％～80％的负荷保证全变电所的正常供电。S=0.7×（41＋25）/0.7＝66(MVA)*1-2查《电力工程电气设计手册》184页（Sj=100MVA），型号容量比额定电压（kV）U*1-2%U*1-3%U*2-3%高压侧中压侧低压侧SSPSL1-63000100/100/5012138.510.518.510.56.5二、所用变压器的选定当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接1～2个所用电源，所用电源引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。本所所用电占用率0.36％。所用变压器容量的确定：S＝（41＋25）×0.36％/0.7＝0.339（MVA）＝339（kVA）查《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》附表1-1，选择SL7-400/10型变压器，其技术数据见下表。型号额定容量（kVA）额定电压(kV)损耗（kW）阻抗电压（％）空载电流（％）连接组别高压低压空载负载SL7-400/10400100.40.925.842.1Y，yno1-6变电所用电设计变电所的所用电是变电所的重要负荷。在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便是要求，使设计达到经济合理、技术先进，保证变电所安全、经济的运行。一、所用变压器台数的确定本变电所总容量为2500MVA，另有64MVA穿越功率，且变压器采用强迫油循环水冷型，为保证所用电运行可靠、安全，装设两台所用变压器。70 二、所用电源的引接方式根据当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接1～2个所用电源，这一所用电源引接具有经济和可靠性较高的特点。本所采用从10kVⅠ段母线引接一个电源，从10kVⅡ段母线引接一个电源的接线方式。三、所用变压器低压侧接线所用电系统采用380/110V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明和用一个电源。所用电低压侧采用单母线分段接线方式，平时分列运行。所用电接线图如下：1-7最优电气主接线图绘制见附图70 第二章短路电流计算2-1节短路电流计算概述电力系统的电气设备，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形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电，电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，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。但三相短路情况最严重，应给予足够的重视。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。一、短路计算的目的1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定接线方案是否需要采取限制短路电流的措施等。2.在选择电气设备时，为了保证各种电气设备和导体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，这就需要用短路电流进行校验。3.计算软导线的短路摇摆。4.在选择继电保护装置和进行整定计算。二、电力系统短路电流计算的条件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.系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120o电气角度。70 4.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备阻抗值不随电流大小发生变化。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，50％负荷接在系统侧。6.同步电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.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。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，元件的电阻都略去不计。10.元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。11.输电线路的的电容略取不计。12.用概率统计法制定短路电流运算曲线。三、计算短路电流的一般规定1.验算导体和电器的动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统5～10的远景发展规划。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.选择导体和电器的短路电流，在电气主接线的网络中，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。3.选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时的短路电流为最大的点；对带电抗器6～10KV出线，选择母线至母线隔离开关之间的引线，套管时，短路计算点应取在电抗器之前，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器之后。4.导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算。若中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单向，两相接地短路较三相严重时，则应按严重的情况计算三、短路电流计算的方法（运算曲线法）在本设计中，按设计要求，短路电流计算将计算三相短路电流。短路电流计算时间为0s、1s、2s。70 本次设计课题中短路电流计算是应用运算曲线进行的标么值的近似计算，其基本计算步骤为：1.网络化简，得到各电源对短路点的转移阻抗。2.求各电源的计算电抗（将各转移阻抗按各发电机额定功率归算）。3.查运算曲线，得到以发电机额定功率为基准值的各电源送至短路点电流的标么值。4.求（3）中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流。5.在要求提高计算准确度的情况下，可进行有关的修正计算。2-2节短路电流计算过程一、计算电路图二、主要元件的电抗取Sj=100MVA，电压基准值为各段的平均额定电压：115kV、37kV、10.5kV。1.主变压器70 型号容量比额定电压（kV）U*1-2%U*1-3%U*2-3%高压侧中压侧低压侧SSPSL1-63000100/100/5012138.510.518.510.56.570U1d%=1(U21−2%+U1−3%−U2−3%)=1(18.5+10.5−6.5)=11.2527070U2d%=1(U21−2%+U2−3%−U1−3%)=1(18.5+6.5−10.5)=7.2527070U3d%=1(U22−3%+U1−3%−U1−2%)=1(6.5+10.5−18.5)=−0.7527070XT1=U1d%100×SBSN=11.25100×10063=0.17867070XT2=U2d%100×SBSN=7.25×10010063=0.11517070X=U3d%×SB=−0.75×100≈070NT3100S10063702.线路XL:70XL1SBU×=0.4×L12B=0.4×42×100(115)2=0.12707070XL2SBU×=0.4×L22B=0.4×19×100(37)2=0.555170 70XL3SBU×=0.4×L32B=0.4×7×100(10.5)2=2.53977070XL4SBU×=0.4×L42B=0.4×1.8×100(10.5)2=0.1306702.系统:70X=X"d*d×SBSex=1.94×1002000=0.09770一、短路电流计算1.d1点短路：70 70经网络变换后：X16=X1+X2//X3//X4//X5=X1+11+1+1+1X2X3X4X570701=X1+15X21=X1+15X2=0.12247070计算电抗：Xjs1=X16⋅SexSj=0.1224×2000=2.448≈2.5100703＞Xjs＞0查《电力工程设计手册1册》P138标幺值：I0*=0.416I1*=0.422I2*=0.422有名值：70I0=I0*·Ib=0.416×Sex3UB=0.416×20003×115=4.177(kA)70 70I1=I1*·Ib=0.422×Sex3UB=0.422×20003×115=4.237(kA)70I2=I2*·Ib=I1＝4.237（kA）冲击电流幅值(Kch取1.80)：ich=2.55I0=2.55×4.177=10.651(kA)冲击电流有效值：Ich=1.51I0=1.51×4.177=6.307(kA)短路容量：70Sd=3UNI0=3×115×4.177=831.999(kVA)702.d2点短路时：70d2:X17=X1+X2//X3//X4//X+(X10+X11)//(X9+X12)+X770 =0.1224+1×0.1786+2.53972=2.751470XjS2=X17⋅SeSj=2.7514×2000=55.02810070QXjS2≥3,按无穷大系统处理。70∴I0∗=I1∗=I2∗=1X17=12.7514=0.36357070I0=I1=I2=I0*×Ij=1.999(kA)70ich=2.55×I0=2.55×1.999=5.097(kA)70Ich=1.51×I0=1.51×1.999=3.0185(kA)7070Sd=I0*×Sj=0.3635×100=36.35(MVA)703.d3点短路时：70 70d3:X18=X1+X2//X3//X4//X+(X10+X11)//(X9+X12)+X870=0.1224+1×0.1786+0.13062=0.342370XjS3=X18⋅SeSj=0.3423×2000=6.84610070QXjS3≥3,按无穷大系统处理。70∴I0∗=I1∗=I2∗=1X18=10.3423=2.92147070I0=I1=I2=I0*×Ij=2.9214×5.5=16.068(kA)70ich=2.55×I0=2.55×16.068=40.9726(kA)70Ich=1.51×I0=1.51×16.068=24.2627(kA)7070Sd=I0*×Sj=2.9214×100=292.14(MVA)704.d4点短路时：70 70d4:X19=X1+X2//X3//X4//X=0.1224+1×0.17862+(X10+X11)//(X9+X12)70=0.211770XjS4=X19⋅SeSj=0.2117×2000=4.23410070QXjS4≥3,按无穷大系统处理。70∴I0∗=I1∗=I2∗=1X19=10.2117=4.72367070I0=I1=I2=I0*×Ij=4.7236×5.5=25.98(kA)70ich=2.55×I0=2.55×25.98=66.249(kA)70Ich=1.51×I0=1.51×25.98=39.2298(kA)7070Sd=I0*×Sj=4.7236×100=472.36(MVA)705.d5点短路时：70 70d5:X20=X1+X2//X3//X4//X+(X9+X13)//(X10+X14)70=0.1224+1×(0.1786+0.1151)2=0.269370XjS5=X20⋅SeSj=0.2693×2000=5.38610070QXjS5≥3,按无穷大系统处理。70∴I0∗=I1∗=I2∗=1X20=10.2693=3.7137070I0=I1=I2=I0*×Ij=3.713×1.56=5.792(kA)70ich=2.55×I0=2.55×5.792=14.7696(kA)70 70Ich=1.51×I0=1.51×5.792=8.7459(kA)7070Sd=I0*×Sj=3.713×100=371.3(MVA)706.d6点短路时：d6:X21=X20+X15=0.2693+0.5551=0.824470XjS6=X21⋅SeSj=0.8244×2000=16.48810070 QXjS5≥3,按无穷大系统处理。70∴I0∗=I1∗=I2∗=1X21=10.8244=1.2137070I0=I1=I2=I0*×Ij=1.213×1.56=1.8923(kA)70ich=2.55×I0=2.55×1.8923=4.8254(kA)70Ich=1.51×I0=1.51×1.8923=2.8574(kA)7070Sd=I0*×Sj=1.213×100=121.3(MVA)702-3节短路电流计算成果短路点编号短路电平均电压Uj(kV)基准电流Ij(kA)分支电抗X*短路电流值短路电流标么值I0*I0(kA)ich(kA)Ich(kA)Sd(MVA)d11150.5020.12240.4164.17710.6516.307831.999d210.55.52.75140.36351.9995.0973.018536.3d310.55.50.34232.921416.06840.972624.2627292d410.55.50.21174.723625.9866.24939.2298472.36d5371.560.26933.7135.79214.76968.7459371.3d6371.560.82441.2131.89234.82542.8574121.370 第三章变电所导体和电器选择设计3-1节导体和电器选择设计概述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。一选择设计的一般规定1、一般规则（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验。（3）应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致。（4）选择导线时应尽量减少品种。（5）选新产品应积极谨慎，新产品应由可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。2、有关的几项规定（1）在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按表5-1计算。（2）验算导体和电器的短路电流，按下列情况计算①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，元件的电阻都略去不计。②在电气连接网络中，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。③在变电所中，如果接有同步调相机时，应将其视为附加电源，短路电流的计70 算方法与发电机相同。④对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常方式是短路电流为最大的地点。（3）验算导体和110KV以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。如主保护有死区时，则采用能对该处死区起作用的后备保护动作时间，并采用相应处短路电流值。（4）导体和电器的动稳定。动稳定以及电器的开断电流，可按三相短路验算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统，自耦变压器等回路的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重的情况验算。导体是各种电器之间的连接（包括母线和线路），大都采用矩形或圆形截面的裸导线，它们的作用电汇聚、分配和传送电能。它们在运行中有很大的功率通过，在短路时有巨大的短路电流通过，要承受短路电流的热和力效应和冲击。因此必须经过计算、分析比较，合理选用材料、截面形状和截面积，以达到安全、经济运行的要求。导体分为软导体和硬导体，导体的的选择一般按下列各项选择和校验：（1）、导体材料、类型和敷设方式；（2）、导体截面；（3）、电晕；（4）、热稳定；（5）、动稳定。二、计算最大工作电流和短路电流引起的热效应本所为通过变，110kV部分有110kV进出线6回，35kV部分有出线8回，供电负荷37MW。10kV部分有出线12回，供电负荷25MW，其中有一回电缆供电，功率因数0.65，穿越功率20MVA。计算时，按照110kV进线4回，出线2回处理。70 701．计算最大工作电流：P1+P2+穿越功率37+25+2070Imax1=cosϕ3⋅Un⋅n=0.65=0.148(kV)=148(A)3×110×47070Imax2=P1+P2+穿越功率cosϕ3⋅Un⋅n37+25+20=0.65=0.592(kV)=592(A)3×1107070Imax3=1.05×Sn3Un=1.05×63=0.347(kA)3×1107070Imax4=1.05×P1×0.737×0.7cosφ=1.05×0.65=0.65(kA)703Un3×3570Imax5=Imax470Imax6=P1cosϕ=370.65=0.111(kA)=111(A)703⋅Un⋅n3×35×87070Imax7=1.05×P2×0.720×0.7cosφ=1.05×0.65=1.537(kA)703Un3×1070Imax8=Imax770Imax9P1=cosφ3Un25=1.05×0.65=0.174(kA)3×10×1270Imax10=Imax92.计算热效应70 T取0.05。（1）110kV母线侧：70Q=2(I2+10I2+I2)+TI2=2×(4.1772+10×4.2372+4.2372)+0.05×4.177270K11201201270=36.69(kA2.S)（2）35kV母线侧：Q=2(I2+10I2+I2)+TI2=2I2+T×I2=2..05I2=2.05×5.7922=68.77(kA2.S)70K212012000070（3）35kV出现侧：Q=2(I2+10I2+I2)+TI2=2I2+T×I2=2..05I2=2.05×1.8922=7.34(kA2.S)70K312012000070（4）10kV母线侧：Q=2(I2+10I2+I2)+TI2=2I2+T×I2=2..05I2=2.05×25.982=1383.67(kA2.S)70K412012000070（5）10kV裸线出线侧：Q=2(I2+10I2+I2)+TI2=2I2+T×I2=2..05I2=2.05×1.9992=8.19(kA2.S)70K512012000070（6）10kV电缆出线侧：Q=2(I2+10I2+I2)+TI2=2I2+T×I2=2..05I2=2.05×16.0682=529.27(kA2.S)70K612012000070热效应计算结果表计算位置Qk(kA2)110kV母线36.6935kV母线68.7735kV出线7.3410kV母线1383.6710kV架空线8.1910kV电缆529.2770 3-2节导体的选择和校验一、110KV进线导体的选择(按照经济电流密度选择)70Imax1=148A<1000选择软导体7070S=Imax1/J=1650.98=173.68（T(h)=4200,J取0.98）70根据导线型号选：LGJ-185导体热稳定校验：70QkSmin==C36.69×1000=69.62Imax6导体热稳定校验：C取95，设主保护动作时间0.05S，断路器全分闸时间0.15S，70则短路电流计算时间t=0.05+0.15=0.2S,β"=I"=I∞25.9816.068=1.62，查图得ts=0.35S.70 70tdz=ts+0.05β"=0.35+0.05×1.62=0.431(s)7070Smin=I∞Ctdz=16.068950.431=111