Abstract 110kV變電站電氣主接線的初步設計摘 要根據(jù)設計任務書的要求，本次設計為110kV變電站電氣主接線的初步設計，并繪制電氣主接線圖。該變電站設有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為110kV、35kV和10kV三個電壓等級。110KV電壓等級采用雙母線接線，35KV和10KV電壓等級都采用單母線分段接線。本次設計中進行了電氣主接線的設計、短路電流計算、主要電氣設備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、母線、熔斷器等）、各電壓等級配電裝置設計。本設計以35110kV變電所設計規(guī)范、供配電系統(tǒng)設計規(guī)范、35110kV高壓配電裝置設計規(guī)范等規(guī)范規(guī)程為依據(jù)，設計的內(nèi)容符合國家有關經(jīng)濟技術(shù)政策，所選設備全部為國家推薦的新型產(chǎn)品，技術(shù)先進、運行可靠、經(jīng)濟合理。關鍵詞：降壓變電站；電氣主接線；變壓器； 設備選型； 無功補償 AbstractFrom the guide of engineering design assignment, we have to design primary power-system of 110kV substation and draw main electrical one-line diagram. There are two main transformer in the substation in which main electrical connection can be divided into three voltage grades: 110kV, 35kV with 10kV.It deposits sectionalized single bus bar scheme per grade.There is also a design for main electrical connection in this engineering, the calculation for short-circuit electric current, the selection of electrical device and calibration (including circuit breaker, isolator, current transformer, potential transformer ,bus bar etc.) and the design for distribution installation per. voltage grade, direct current system and lightning protection is also includedKeywords:transformer substation; electrical main wiring; transformer; equipment type selection; reactive-load compensation目錄 目 錄摘要Abstact1 變電站電氣主接線設計及主變壓器的選擇1 1.1 主接線的設計原則和要求1 1.1.1 主接線的設計原則1 1.1.2 主接線設計的基本要求2 1.2 主接線的設計3 1.2.1 設計步驟3 1.2.2 初步方案設計3 1.2.3 最優(yōu)方案確定4 1.3 主變壓器的選擇5 1.3.1 主變壓器臺數(shù)的選擇5 1.3.2 主變壓器型式的選擇5 1.3.3 主變壓器容量的選擇6 1.3.4 主變壓器型號的選擇6 1.4 站用變壓器的選擇9 1.4.1 站用變壓器的選擇的基本原則9 1.4.3 站用變壓器型號的選擇92 短路電流計算10 2.1 短路計算的目的、規(guī)定與步驟10 2.1.1 短路電流計算的目的10 2.1.2 短路計算的一般規(guī)定10 2.1.3 計算步驟10 2.2 變壓器的參數(shù)計算及短路點的確定11 2.2.1 變壓器參數(shù)的計算11 2.2.2 短路點的確定11 2.3 各短路點的短路計算12 2.3.1 短路點d-1的短路計算(110KV母線)12 2.3.2 短路點d-2的短路計算(35KV母線)13 2.3.3 短路點d-3的短路計算(10KV母線)13 2.3.4 短路點d-4的短路計算14 2.4 繪制短路電流計算結(jié)果表143 電氣設備選擇與校驗16 3.1 電氣設備選擇的一般規(guī)定16 3.1.1 一般原則16 3.1.2 有關的幾項規(guī)定16 3.2 各回路持續(xù)工作電流的計算16 3.3 高壓電氣設備選擇17 3.3.1 斷路器的選擇與校驗17 3.3.2 隔離開關的選擇及校驗21 3.3.3 電流互感器的選擇及校驗22 3.3.4 電壓互感器的選擇及校驗26 3.3.5 熔斷器的選擇27 3.4 母線與電纜的選擇及校驗28 3.4.1 材料的選擇28 3.4.2 母線截面積的選擇28 3.4.3 10KV出線電纜的選擇304 無功補償設計32 4.1 無功補償?shù)脑瓌t與基本要求32 4.1.1 無功補償?shù)脑瓌t32 4.1.2 無功補償?shù)幕疽?2 4.2 補償裝置選擇及容量確定33 4.2.1 補償裝置的確定33 4.2.2 補償裝置容量的選擇33致謝35參考文獻36附錄37 1 變電站電氣主接線設計及主變壓器的選擇變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務。變電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行及變電站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產(chǎn)生直接的影響。1.1 主接線的設計原則和要求1.1.1 主接線的設計原則(1)考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。(2)考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電站主接線設計應根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度及地區(qū)網(wǎng)絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式及站連接電源數(shù)和出線回數(shù)。(3)考慮負荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響對一、二級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一、二級負荷不間斷供電；三級負荷一般只需一個電源供電。(4) 考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電站主變的容量和臺數(shù)，對變電站主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電站，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。(5)考慮備用量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時是否允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。1.1.2 主接線設計的基本要求根據(jù)有關規(guī)定：變電站電氣主接線應根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負荷性質(zhì)線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應綜合考慮供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求。1.1.2.1可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是由其組成元件（包括一次和二次設備）在運行中可靠性的綜合。因此，主接線的設計，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性并不是絕對的而是相對的，一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。評價主接線可靠性的標志如下：(1)斷路器檢修時是否影響供電；(2)線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；(3)變電站全部停電的可能性。1.1.2.2靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：(1)調(diào)度靈活，操作方便?？伸`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。(2)檢修安全?？煞奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電器保護設備，進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。(3)擴建方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經(jīng)投運的變電站進行擴建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴建的可能。所以，在設計主接線時，應留有余地，應能容易地從初期過度到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。1.1.2.3經(jīng)濟性可靠性和靈活性是主接線設計中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術(shù)要求前提下，做到經(jīng)濟合理。(1)投資省。主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以便選擇價格合理的電器設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式（110/610kV）變電站和以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓側(cè)斷路器。(2)年運行費小。年運行費包括電能損耗費、折舊費以及大修費、日常小修維護費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。(3)占地面積小。電氣主接線設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。(4)在可能的情況下，應采取一次設計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。1.2 主接線的設計1.2.1 設計步驟電氣主接線設計，一般分以下幾步：(1)擬定可行的主接線方案：根據(jù)設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，擬訂出若干可行方案，內(nèi)容包括主變壓器形式、臺數(shù)和容量、以及各級電壓配電裝置的接線方式等，并依據(jù)對主接線的要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點，保留2個技術(shù)上相當?shù)妮^好方案。(2)對2個技術(shù)上比較好的方案進行經(jīng)濟計算。(3)對2個方案進行全面的技術(shù)，經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)的主接線方案。(4)繪制最優(yōu)方案電氣主接線圖。1.2.2 初步方案設計根據(jù)原始資料，此變電站有三個電壓等級：110/35/10KV ，故可初選三相三繞組變壓器，根據(jù)變電站與系統(tǒng)連接的系統(tǒng)圖知，變電站有兩條進線，為保證供電可靠性，可裝設兩臺主變壓器。為保證設計出最優(yōu)的接線方案，初步設計以下兩種接線方案供最優(yōu)方案的選擇。方案一：110KV側(cè)采用雙母線接線，35KV側(cè)采用單母分段接線，10KV側(cè)采用單母分段接線。方案二：110KV側(cè)采用單母分段接線，35KV側(cè)采用雙母線接線，10KV側(cè)采用單母分段。兩種方案接線形式如下：圖1-1 主接線方案一圖1-2 主接線方案二1.2.3 最優(yōu)方案確定1.2.3.1技術(shù)比較在初步設計的兩種方案中，方案一：110KV側(cè)采用雙母線接線；方案二：110KV側(cè)采用單母分段接線。采用雙母線接線的優(yōu)點： 系統(tǒng)運行、供電可靠； 系統(tǒng)調(diào)度靈活； 系統(tǒng)擴建方便等。采用單母分段接線的優(yōu)點： 接線簡單； 操作方便、設備少等；缺點： 可靠性差； 系統(tǒng)穩(wěn)定性差。所以，110KV側(cè)采用雙母線接線。在初步設計的兩種方案中，方案一：35KV側(cè)采用單母分段接線；方案二：35KV側(cè)采用雙母線接線。由原材料可知，問題中未說明負荷的重要程度，所以，35KV側(cè)采用單母分段接線。1.2.3.2經(jīng)濟比較對整個方案的分析可知，在配電裝置的綜合投資，包括控制設備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上35KV、10KV側(cè)單母線形接線比雙母線接線有很大的靈活性。由以上分析，最優(yōu)方案可選擇為方案一，即110KV側(cè)為采用雙母線接線，35KV側(cè)為單母線形接線，10KV側(cè)為單母分段接線。其接線圖見以上方案一。 1.3 主變壓器的選擇在各種電壓等級的變電站中，變壓器是主要電氣設備之一，其擔負著變換網(wǎng)絡電壓，進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經(jīng)濟容量，提高網(wǎng)絡的經(jīng)濟運行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟意義。1.3.1 主變壓器臺數(shù)的選擇為保證供電可靠性，變電站一般裝設兩臺主變，當只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺。本設計變電站有兩回電源進線，且低壓側(cè)電源只能由這兩回進線取得，故選擇兩臺主變壓器。1.3.2 主變壓器型式的選擇1.3.2.1相數(shù)的確定在330kv及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可選用單相變壓器。1.3.2.2繞組數(shù)的確定在有三種電壓等級的變電站中，如果變壓器各側(cè)繞組的通過容量均達到變壓器額定容量的15%及以上，或低壓側(cè)雖然無負荷，但需要在該側(cè)裝無功補償設備時，宜采用三繞組變壓器。1.3.2.3繞組連接方式的確定變壓器繞組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有星接和角接，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用星接，35KV也采用星接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。1.3.2.4 結(jié)構(gòu)型式的選擇三繞組變壓器在結(jié)構(gòu)上有兩種基本型式。(1)升壓型。升壓型的繞組排列為：鐵芯中壓繞組低壓繞組高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。(2)降壓型。降壓型的繞組排列為：鐵芯低壓繞組中壓繞組高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。(3)應根據(jù)功率傳輸方向來選擇其結(jié)構(gòu)型式。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。1.3.2.5調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。無勵磁調(diào)壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變分接頭較多，調(diào)壓范圍可達30%，且分接頭可帶負荷調(diào)節(jié)，但有載調(diào)壓變壓器不能并聯(lián)運行，因為有載分接開關的切換不能保證同步工作。根據(jù)變電所變壓器配置，應選用無載調(diào)壓變壓器。1.3.3 主變壓器容量的選擇變電站主變壓器容量一般按建站后510年的規(guī)劃負荷考慮，并按其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電站最大負荷的50%70%（35110KV變電站為60%），或全部重要負荷（當、類負荷超過上述比例時）選擇。即 （1-1）式中 N變壓器主變臺數(shù)1.3.4 主變壓器型號的選擇Sjs=Ke(Pimax/cosi)（1+%）Sjs-最大計算負荷（KVA）Pimax -每個用戶的最大負荷（KW）Cosi-功率因數(shù)Ke-同時系數(shù)%-線損率（取為5%）全所最大計算負荷：Sjs=Ke'Sjs（35,10KV）1.3.4.1 10KV線路負荷計算表1-1 10KV負荷名稱最大負荷（KW）cos回路數(shù)化工廠35000.851鋁廠50000.852醫(yī)院15000.852氮肥廠20000.851印刷廠15000.851表格中各負荷間同時系數(shù)為0.85Sjs=0.85*（3500/0.85+2*5000/0.85+2*1500/0.85+2000/0.85+1500/0.85）*(1+5%)=21(MVA)1.3.4.2 35KV線路負荷計算表1-2 35KV負荷名稱最大負荷（KW）COS回路數(shù)火電廠一80000.91火電廠二50000.91表格中各負荷間同時系數(shù)為0.9Sjs=0.9*（8000/0.9+5000/0.9）*(1+5%)=13.65(MVA)1.3.4.3 110KV級負荷計算35KV各負荷與10KV各負荷間的同時系數(shù)為0.9Sjs=0.9（21+13.65）=31.185(MVA)所用電負荷計算Sjs=（K1*P1+P2）K1-所用動力負荷換算系數(shù)，一般取0.85P1-所用動力負荷之和P2-所用照明負荷之和表1-3 110kV變電站自用電負荷類別名稱容量（KW）功率因數(shù)安裝臺數(shù)工作臺數(shù)備注照明主充電機200.8511周期照明浮充電機4.50.8511經(jīng)常動力主變通風0.150.853232經(jīng)常動力蓄電池通風2.70.8511經(jīng)常照明檢修、試驗用電150.8511經(jīng)常照明載波通訊用電10.8511經(jīng)常照明屋內(nèi)照明5.20.8511經(jīng)常照明屋外照明4.50.8511經(jīng)常動力生活水泵4.50.8522周期照明福利區(qū)用電1.50.8511周期Sjs=0.85（0.15*32+2.7*1+4.5*2）+20+4.5+15+1+5.2+4.5+1.5=0.0653（MVA）由上述計算結(jié)果可知：10KV側(cè) PLMAX=21(MVA)35KV側(cè) PLMAX=13.65(MVA)高壓側(cè) PLMIN=0.6*(21+13.65)= 20.79(MVA) 變電站用電負荷Pz為：Pz=0.0653(MVA)所以變電站最大負荷Smax為： Smax=20.79+0.0653=20.9(MVA)由以上計算，查發(fā)電廠電氣部分選擇主變壓器型號如下：表1-4 主變壓器型號及參數(shù)型號及容量(KVA)額定電壓(KV)連接組損耗(KW)阻抗電壓(%)空載電流(%)空載負載高中高低中低高中低SFSL7-31500/11010122.5%12122.5%38.522.5%3522.5%10.5YN,yn0,d113812510.517.56.51.11.4 站用變壓器的選擇1.4.1 站用變壓器的選擇的基本原則(1)變壓器原、副邊額定電壓分別與引接點和站用電系統(tǒng)的額定電壓相適應；(2)阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，宜使在引接點電壓及站用電負荷正常波動范圍內(nèi)，站用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的；(3)變壓器的容量必須保證站用機械及設備能從電源獲得足夠的功率。1.4.2 站用變壓器型號的選擇參考發(fā)電廠電氣部分，選擇站用變壓器如下：表1-5 站用變壓器型號及參數(shù)型號額定容量(KVA)額定電壓(KV)連接組損耗(W)阻抗電壓(%)空載電流(%)空載短路SC9-80/108010.5/0.4Y,yn03401140422 短路電流計算2.1 短路計算的目的、規(guī)定與步驟2.1.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面：(1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。(2)在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩(wěn)定。(3)在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相相對地的安全距離。2.1.2 短路計算的一般規(guī)定2.1.2.1、計算的基本情況(1)電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負載下運行。 (2)所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）。(3)短路發(fā)生在短路電流為最大值時的瞬間。(4)所有電源的電動勢相位角相等。(5)應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。2.1.2.2、接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2.1.3 計算步驟(1)選擇計算短路點。(2)畫等值網(wǎng)絡圖。首先去掉系統(tǒng)中的所有分支、線路電容、各元件的電阻。選取基準容量Sb和基準電壓Ub（一般取各級的平均電壓）。將各元件的電抗換算為同一基準值的標幺值的標幺電抗。繪制等值網(wǎng)絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。(3)化簡等值網(wǎng)絡：為計算不同短路點的短路值，需將等值網(wǎng)絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗Xnd。(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標幺值（運算曲線只作到Xjs=3.5）。計算無限大容量（或Xjs3）的電源供給的短路電流周期分量。計算短路電流周期分量有名值和短路容量。2.2 變壓器的參數(shù)計算及短路點的確定2.2.1 變壓器參數(shù)的計算基準值的選取：，取各側(cè)平均額定電壓(1)主變壓器參數(shù)計算由表1.4查明可知：U12%=10.5 U13%=17.5 U23%=6.5U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(10.5+17.5-6.5)=10.75U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(10.5+6.5-17.5)=-0.25<0所以U2%=0U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5(17.5+6.5-10.5)=6.75電抗標幺值為：X1=U1%/100*SB/SN=10.75/100*100/31.5=0.341 X2=U2%/100*SB/SN=-0/100*100/31.5=0 X3=U3%/100*SB/SN=6.75/100*100/31.5=0.214(2)站用變壓器參數(shù)計算由表1.5查明： X4=Ud%/100*SB/SN=4/100*100/0.08=50(3)系統(tǒng)等值電抗2.2.2 短路點的確定此變電站設計中，電壓等級有四個，在選擇的短路點中，其中110KV進線處短路與變壓器高壓側(cè)短路，短路電流相同，所以在此電壓等級下只需選擇一個短路點；在另外三個電壓等級下，同理也只需各選一個短路點。依據(jù)本變電站選定的主接線方式、設備參數(shù)和短路點選擇，網(wǎng)絡等值圖如下：圖2-1 短路等值圖2.3 各短路點的短路計算2.3.1 短路點d-1的短路計算(110KV母線)網(wǎng)絡化簡如圖2.2所示： 圖2-2 d-1點短路等值圖Xf1=Xsx0l （Sj/U j2）0.4×150×（100/1152）0.454Xjs1=Xf1×Sn/Sb=0.454×1000/100=4.54因為Xjs1=4.54>3所以I"*=I*=I0.2*= 1/Xjs1=1/4.54=0.22 Ib=Sb/(3×Ub)=100/(3×115)=0.502(KA)In=Ib×Sn/Sb =0.502×1000/100=5.02(KA)I"= I=I0.2=I"*In=I*In=I0.2*In=0.22×5.02=1.1(KA)ich=2.55×I"=2.55×1.1=2.8(KA)ich=1.52×I"=1.52×1.1=1.672(KA)S"=3×I"×Un=3×1.1×110=209.58(MVA)2.3.2 短路點d-2的短路計算(35KV母線)網(wǎng)絡化簡為：圖2-3 d-2點短路等值圖Xf2=Xs+(X1+X2)/(X1+X2)=0.454+(0.341+0)/(0.341+0)=0.6245Xjs2=Xf2×Sn/Sb=0.6245×1000/100=6.245I"*=I*=I0.2*= 1/Xjs2=0.16Ib=Sb/(3×Ub)=100/(3×37)=1.56(KA)In=Ib×Sn/Sb =1.56×1000/100=15.6(KA)I"= I=I0.2=I"*In=I*In=I0.2*In=0.16×15.6=2.5(KA)ich=2.55×I"=2.55×2.5=6.375(KA)ich=1.52×I"=1.52×2.5=3.8(KA)S"=3×I"×Un=3×2.5×35=151.55(MVA)2.3.3 短路點d-3的短路計算(10KV母線)網(wǎng)絡化簡為：圖2-4 d-3點短路等值圖Xf3=Xs+(X1+X3)/(X1+X3)=0.454+(0.341+0.214)/(0.341+0.214)=0.7315Xjs3=Xf3×Sn/Sb=0.7315×1000/100=7.315I"*=I*=I0.2*= 1/Xjs3=0.1367Ib=Sb/(3×Ub)=100/(3×10.5)=5.5(KA)In=Ib×Sn/Sb =5.5×1000/100=55(KA)I"= I=I0.2=I"*In=I*In=I0.2*In=0.1367×55=7.52(KA)ich=2.55×I"=2.55×7.52=19.176(KA)ich=1.52×I"=1.52×7.52=11.43(KA)S"=3×I"×Un=3×7.52×10=130.25(MVA)2.3.4 短路點d-4的短路計算網(wǎng)絡化簡只需在圖2.4上加站用變壓器的電抗標幺值即可，如下圖所示：圖2-5 d-4點短路等值圖Xf4=Xf3+X4=0.7315+50=50.7315Xjs2=Xf4×Sn/Sb=50.7315×1000/100=507.315I"*=I*=I0.2*= 1/Xjs3=0.00197Ib=Sb/(3×Ub)=100/(3×0.4)=144.34(KA)In=Ib×Sn/Sb =144.34×1000/100=1443.4(KA)I"= I=I0.2=I"*In=I*In=I0.2*In=0.00197×1443.4=2.84(KA)ich=2.55×I"=2.55×2.84=7.242(KA)ich=1.52×I"=1.52×2.84=4.32(KA)S"=3×I"×Un=3×2.84×0.38=1.87(MVA)2.4 繪制短路電流計算結(jié)果表總結(jié)以上各短路點短路計算，得如下短路電流結(jié)果表：14表2-1 短路電流計算結(jié)果表短路點編號基值電壓基值電流支路名稱支路計算電抗額定電流0S短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)短路電流0.2短路電流短路電流沖擊值全電流有效值短路容量標幺值有名值標幺值有名值標幺值有名值公式2.551.52d-11150.502110kv4.545.020.221.10.221.10.221.12.81.672209.58d-2371.5635kv6.24515.60.162.50.162.50.162.56.3753.8151.55d-310.55.510kv7.315550.13677.520.13677.520.13677.5219.17611.43130.25d-40.4144.340.4kv507.3151443.40.001972.860.001972.860.001972.867.2424.321.87363 電氣設備選擇與校驗導體和電器的選擇是變電所設計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。 3.1 電氣設備選擇的一般規(guī)定3.1.1 一般原則應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。3.1.2 有關的幾項規(guī)定導體和電器應按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動、熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條校核電器的基本使用條件。(1)在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應按下表計算。表3-1 各回路持續(xù)工作電流回路名稱計算公式變壓器回路Igmax=1.05In=1.05Sn/3Un饋電回路Igmax=Pn/3Uncos注： 等都為設備本身的額定值。3.2 各回路持續(xù)工作電流的計算依據(jù)表4.1，各回路持續(xù)工作電流計算結(jié)果見下表：表3-2 各回路持續(xù)工作電流結(jié)果表回路名稱計算公式及結(jié)果110KV母線Ig.max=1.05Sn/3Un=1.05×31500/3×115=166.05A110KV進線Igmax=Pn/3Uncos=31185/(3×115×0.85)=184.2A35KV母線Ig.max=1.05Sn/3Un=1.05×31500/3×38.5=495.996A35KV出線火電廠一Ig.max=S/3Uncos=8000/(3×37×0.85)=146.86A火電廠二Ig.max=S/3Uncos=5000/(3×37×0.85)=91.79A10KV母線Ig.max=1.05Sn/3Un=1.05×31500/3×10.5=1818.65A10KV出線化工廠Ig.max=S/3Uncos=3500/3×10.5×0.85=226.4A鋁廠（兩回）Ig.max=S/3Uncos=5000/3×10.5×0.85=323.45A醫(yī)院（兩回）Ig.max=S/3Uncos=1500/3×10.5×0.85=97A氮肥廠Ig.max=S/3Uncos=2000/3×10.5×0.85=129.38A印刷廠Ig.max=S/3Uncos=1500/3×10.5×0.85=97A0.4KV母線Ig.max=1.05Sn/3Un=1.05×653/3×0.38=104.17A3.3 高壓電氣設備選擇3.3.1 斷路器的選擇與校驗斷路器型式的選擇，除需滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。根據(jù)我國當前制造情況，電壓6220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器， 斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：(1)電壓：Ug(電網(wǎng)工作電壓)Un （3-1）(2)電流：Ig.max(最大持續(xù)工作電流)In （3-2）(3)開斷電流：IdtIkd （3-3）式中：Idt斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量； Ikd 斷路器的額定開斷電流。(4)動穩(wěn)定：ichimax （3-4）式中：ich 斷路器極限通過電流峰值； imax三相短路電流沖擊值。(5)熱穩(wěn)定：I2tdzIt2t （3-5）式中：I穩(wěn)態(tài)三相短路電流；其中：，由和短路電流計算時間t，可從發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第112頁，查短路電流周期分量等值時間t,從而計算出。3.3.1.1斷路器的選擇根據(jù)如下條件選擇斷路器：電壓：電流：，各回路的見表3.2。 各斷路器的選擇結(jié)果見下表：表3-3 斷路器的型號及參數(shù) 性能指標位置 型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定斷開電流（KA）動穩(wěn)定電 流（KA）熱穩(wěn)定電 流（KA）固有分閘時間（s）合閘時間（s）變壓器110KV側(cè)OFPI-110110125031.58031.5(3)<0.03變壓器35KV側(cè)HB35361250258025(3)0.060.0635KV出線側(cè)HB35361250258025(3)0.060.06變壓器10KV側(cè)HB-101012504010043.5(3)0.060.0610KV出線側(cè)ZN4-10C1060017.329.417.3(4)0.050.2站用DW5-400380-400400其中：OFPI-110號斷路器見發(fā)電廠電氣部分第491頁； HB35號斷路器見發(fā)電廠電氣部分第490頁；HB-10號斷路器見發(fā)電廠電氣部分第489頁；ZN4-10C號斷路器見電力工程電氣設備手冊電氣一次部分第649頁。3.3.1.2斷路器的校驗(1)校驗110KV側(cè)斷路器 開斷電流：IdtIkd Idt=1.1(KA)Ikd=31.5(KA)Idt<Ikd 動穩(wěn)定：ichimaxich=2.8(KA)imax=80(KA)ich<imax 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t"=I"/I=1.1/1.1=1t=2+0.03=2.03(s)查發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第112頁 得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05"=1.65+0.05=1.7(s) I2tdz=1.12×1.7=2.057（KA）2sIt2t=31.52×2.03=2282.18 （KA）2s 則：I2tdzIt2t 經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。(2)校驗變壓器35KV側(cè)斷路器 開斷電流：IdtIkdIdt=2.5(KA)Ikd=25(KA)Idt<Ikd 動穩(wěn)定：ichimaxich=6.375(KA)imax=80(KA)ich<imax 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t"=I"/I=2.5/2.5=1t=2+0.06=2.06(s)查發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第112頁 得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05"=1.65+0.05=1.7(s) I2tdz=2.52×1.7=10.625（KA）2sIt2t=252×2.06=1287.5 （KA）2s 則：I2tdzIt2t 經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。(3)校驗35KV出線側(cè)斷路器此斷路器與35KV變壓器側(cè)斷路器型號相同，且短路電流與校驗35KV變壓器側(cè)斷路器為同一短路電流，則：校驗過程與校驗35KV變壓器側(cè)斷路器相同。(4)校驗變壓器10KV側(cè)斷路器 開斷電流：IdtIkdIdt=7.52(KA)Ikd=40(KA)Idt<Ikd 動穩(wěn)定：ichimaxich=19.176(KA)imax=100(KA)ich<imax 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t"=I"/I=7.52/7.52=1t=2+0.06=2.06(s)查發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第112頁 得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05"=1.65+0.05=1.7(s)I2tdz=7.522×1.7=96.14（KA）2sIt2t=43.52×2.06=3898 （KA）2s 則：I2tdzIt2t 經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。(5)校驗10KV出線側(cè)斷路器 開斷電流：IdtIkdIdt=7.52(KA)Ikd=17.3(KA)Idt<Ikd 動穩(wěn)定：ichimaxich=19.176(KA)imax=29.4(KA)ich<imax 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t"=I"/I=7.52/7.52=1t=2+0.03=2.03(s)查發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第112頁 得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05"=1.65+0.05=1.7(s)I2tdz=7.522×1.7=96.14（KA）2sIt2t=17.32×2.03=607.56 （KA）2s 則：I2tdzIt2t 經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。3.3.2 隔離開關的選擇及校驗隔離開關是高壓開關的一種，因為沒有專門的滅弧裝置，所以不能切斷負荷電流和短路電流。但是它有明顯的斷開點，可以有效的隔離電源，通常與斷路器配合使用。隔離開關型式的選擇，其技術(shù)條件與斷路器相同，應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較，然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器選擇的技術(shù)條件相同。3.3.2.1隔離開關的選擇根據(jù)如下條件選擇隔離開關：電壓：電流：，各回路的見表3.2。各隔離開關的選擇結(jié)果見下表：表3-4 隔離開關的型號及參數(shù)開關編號型號額定電壓(KV)額定電流(A)動穩(wěn)定電流(KA)熱穩(wěn)定電流(s)(KA)110KV側(cè)GW2-1101106005014(5)35KV變壓器側(cè)GW4-353510008023.7(4)35KV出線側(cè)GW8-3535400155.6(5)其中：GW2-110型號隔離開關見發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第165頁； GW4-35型號隔離開關見發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第165頁；GW8-35型號隔離開關見發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第165頁;3.3.2.2隔離開關的校驗(1)110KV側(cè)隔離開關的校驗 動穩(wěn)定：ichimaxich=2.8(KA)imax=50(KA)ich<imax 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t由校驗斷路器可知：I2tdz=1.12×1.7=2.1（KA）2sIt2t=142×5=980 （KA）2s 則：I2tdzIt2t 經(jīng)以上校驗此隔離開關滿足各項要求。(2)35KV變壓器側(cè)隔離開關的校驗 動穩(wěn)定：ichimaxich=6.375(KA)imax=80(KA)ich<imax 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t由校驗斷路器可知：I2tdz=2.52×1.7=10.625（KA）2sIt2t=23.72×4=2246.76 （KA）2s 則：I2tdzIt2t 經(jīng)以上校驗此隔離開關滿足各項要求。(3)35KV出線側(cè)隔離開關的校驗 動穩(wěn)定：ichimaxich=6.375(KA)imax=34(KA)ich<imax 熱穩(wěn)定： I2tdzIt2t由校驗斷路器可知：I2tdz=2.52×1.7=10.625（KA）2sIt2t=5.62×5=156.8 （KA）2s 則：I2tdzIt2t 經(jīng)以上校驗此隔離開關滿足各項要求。3.3.3 電流互感器的選擇及校驗3.3.3.1電流互感器選擇的具體技術(shù)條件如下：(1)一次回路電壓： UgUn （3-6）式中：Ug電流互感器安裝處一次回路工作電壓； Un 電流互感器額定電壓。(2)一次回路電流：IgmaxIn （3-7）式中：Igmax電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流； In電流互感器原邊額定電流。當電流互感器使用地點環(huán)境溫度不等于時，應對In進行修正。修正的方法與斷路器In的修正方法相同。(3)準確級準等級是根據(jù)所供儀表和繼電器的用途考慮。互感器的準等級不得低于所供儀表的準確級；當所供儀表要求不同準確級時，應按其中要求準確級最高的儀表來確定電流互感器的準確級。 與儀表連接分流器、變送器、互感器、中間互感器不低于下要求：與儀表相配合分流器、變壓器的準確級為0.5級，與儀表相配合的互感器與中間互感器的準確級為0.5。儀表的準確級為1.5時，與儀表相配合分流器、變壓器的準確級0.5，與儀表相配合的互感器與中間互感器的準確級0.5。儀表的準確級為2.5時，與儀表相配合分流器、變壓器的準確級0.5與儀表相配合的互感器與中間互感器的準確級1.0。 用于電能測量的互感器準確級：0.5級有功電度表應配用0.2級互感器；1.0級有功電度表應配用0.5級互感級，2.0級無功電度表也應配用0.5級互感器；2.0級有功電度表及3.0級無功電度表，可配用1.0級級互感器。 一般保護用的電流互感器可選用3級，差動距離及高頻保護用的電流互感器宜選用D級，零序接地保護可釆用專用的電流互感器，保護用電流互感器一般按10%倍數(shù)曲線進行校驗計算。(4)動穩(wěn)定校驗： ich2ImKd （3-8）式中：ich短路電流沖擊值； Im 電流互感器原邊額定電流；Kd電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。(5)熱穩(wěn)定校驗： I2tdz(ImKt)2 （3-9）式中：I穩(wěn)態(tài)三相短路電流； tdz短路電流發(fā)熱等值時間； Im電流互感器原邊額定電流。Ktt秒時的熱穩(wěn)定倍數(shù)。3.3.3.2電流互感器的選擇根據(jù)如下條件選擇電流互感器：一次回路電壓：Ug(電網(wǎng)工作電壓)Un一次回路電流：Igmax（最大持續(xù)工作電流）In見表3.2。各電流互感器的選擇結(jié)果見下表：表3-5 電流互感器的型號及參數(shù)參數(shù)位置型號額定電流比(A)級次組合準確級次二次負荷()10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級二次負荷()倍數(shù)110KV進線側(cè)LB-1102300/50.5/BB/B0.5B2.02.01570183變壓器35KV側(cè)LCW-3515-1000/50.5/30.5/3242286510035KV出線側(cè)LB-35300/50.5/B1/B20.5/0.5/B2B2/B2/B20.5B1B22.02.01555140變壓器10KV側(cè)LBJ-101000/50.5/D1/DD/D0.51D0.5<10509010KV出線側(cè)LA-10300/50.5/31/30.5130.41075135其中：LB-110型號電流互感器見發(fā)電廠電氣部分第498頁； LCW-35型號電流互感器見發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料第194頁； LB-35型號電流互感器見發(fā)電廠電氣部分第498頁；