1、 存档编号 华北水利水电大学 North China University of Water Resources and Electric Power 毕 业 设 计 题目 13155 变电站 电气部分初步设计 学 院 电力学院 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 学 号 200908410 指导教师 完成时间 2013.3.15 教务处制 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下， 独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违 反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外， 不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的
2、研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 毕业设计作者签名： 指导导师签名： 签字日期： 签字日期： 毕业设计版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计的规定。 特授权华北水利水电大学可以将毕业设计的全部或部分内容公开和编 入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、 保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕 业设计原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定） 。 毕业设计作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期： 目录 中文摘要I 英文摘要.I
3、I 第一部分 毕业设计说明书 1 第 1 章 绪论 .1 1.1 变电所概述 1 1.2 变电所的构成 1 1.3 变电所的分类 1 1.4 变电所的主接线方式 1 1.5 变电所设计的必要性 1 第 2 章 电气主接线设计 .3 2.1 待建变电所的概述 .3 2.2 主接线的设计原则 3 2.4 主接线的确定 4 第 3 章 主变的选择 .7 3.1 主变压器容量的确定 7 3.3 主变压器的备用 7 3.4 主变压器型式的选择 7 3.4.1 相数的确定 .7 3.4.2 绕组数的确定 .8 3.4.3 接线型式的确定 .8 3.4.4 结构型式的选择 .8 3.4.5 调压方式的确定
4、.8 3.4.6 冷却方式的选择 .8 第 4 章 短路电流的计算 .10 4.1 短路电流计算的目的 10 4.2 短路计算的方法 10 4.2.1 运算曲线的计算步骤 .10 4.2.2 三相短路电流的计算方法 .10 4.2.3 对称分量法计算不对称短路电流的计算步骤 .12 4.3 短路计算结果 13 第 5 章 电气设备的选择 .14 5.1 电气设备选择的一般条件 14 5.1.1 按正常工作条件选择 .14 5.1.2 按短路情况进行校验 .15 5.2 具体设备的选择与校验 17 5.2.1 断路器 .17 5.2.2 隔离开关 .20 5.2.3 电流互感器 .22 5.2.
5、4 电压互感器 .25 5.2.5 熔断器的选择 .27 5.2.6 母线及架空线路的选择 .27 5.2.7 绝缘子和穿墙套管 .30 5.2.8 避雷器的选择 .34 5.2.9 消弧线圈的选择 35 5.2.10 10kV 出现系统的无功补偿 35 第 6 章 继电回路保护设计 .37 6.1 主变压器的保护 37 6.1.1 变压器瓦斯保护 .37 6.1.2 变压器纵差动保护 .38 6.2 变压器的后备保护 40 6.2.1 过电流保护 .40 6.2.2 零序电流保护 .41 6.2.3 变压器过负荷保护 .42 6.3 母线保护 .42 6.4 线路保护 .42 第 7 章 配
6、电装置的设计 .43 7.1 配电装置的要求 43 7.2 配电装置的特点与应用 43 7.2.1 配电装置的特点 .43 7.2.2 配电装置的应用 .44 7.3 配电装置的设计 44 第二部分 设计计算书 .45 第 8 章 短路电流计算 .45 8.1 参数的计算 .45 8.2 短路点的选定和计算 46 8.2.1 110kV 侧 k1 点各种短路情况下的短路计算 46 8.2.2 35kV 侧 k2 点各种短路情况下的短路计算 49 8.2.3 10kV 侧 k3 点各种短路情况下的短路计算 51 第 9 章 导体与电气设备的选择 .55 9.1 断路器 55 9.1.1 110k
7、V 侧断路器 55 9.1.2 35kV 侧断器 56 9.1.3 10kV 侧断路器 58 9.2.1 110kV 侧隔离开关 60 9.2.2 35kV 侧隔离开关 61 9.2.3 10kV 侧隔离开关 62 9.3 电流互感器选择的计算 64 9.3.1 110 侧电流互感器 64 9.3.2 35 侧电流互感器 65 9.3.3 10kV 侧电流互感器 67 9.4 电压互感器 68 9.4.1 110kV 侧电压互感器 68 9.4.2 35kV 侧电压互感器 69 9.4.3 10kV 侧电压互感器 69 9.5 熔断器的选择计算 70 9.5.1 35kV 侧熔断器 70 9.
8、5.2 10kV 侧熔断器 70 9.6 母线与架空线线路的选择计算 71 9.6.1 110kV 侧母线 71 9.6.2 35kV 侧母线及架空线路 72 9.6.3 10kV 侧母线和架空线路 76 9.7 绝缘子 80 9.7.1 110kV 侧绝缘子 80 9.7.2 35kV 侧绝缘子 80 9.7.2 10kV 侧绝缘子 81 9.8 穿墙套管 81 9.8.1 35kV 穿墙套管 81 9.8.2 10kV 穿墙套管 83 9.9 无功补偿的计算 .85 第 10 章 继电保护的整定 .86 10.1 变压器的主保护 86 10.2 变压器后备保护 89 10.2.1 110k
9、V 侧复合电压启动过电流保护 89 10.2.2 10kV 侧复合电压闭锁过电流保护 90 10.3 零序过电流保护 .90 10.4 过负荷保护的整定 .91 参考文献 .92 致谢 .93 附录 .94 附录 1 外文文献 .94 附录 2 外文翻译 .100 附录 3 任务书 .104 附录 4 开题报告 .107 摘要 随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是保证供电的 持续性，保证良好的电能质量和保证系统运行的经济性，这些指标往往取决于变电站 的合理设计和配置，因此，做好合理的变电所设计至关重要，需要我们认真完成自己 任务。 本次设计的题目是：设计题目：13155
10、 变电站电气部分初步设计，是一所 110kV 终 端变电站，该变电站高压侧 110kV 与无限大系统相连，中压侧 35kV 和低压侧 10kV 相 连，中压侧主要为一级负荷，低压侧主要为二三级负荷。 设计过程可以通过对该变电站的原始资料分析，首先确定变电所的电气主接线及 主变压器型号，然后根据电气主接线进行短路点的选择并进行短路电流计算，根据短 路电流计算结果并依据变电所设计规范及原则，并参考有关电力工程设计手册，按照 目前电力系统工程的设计的新思路来选择设备，并进行必要的校验。 设计的主要内容包括：电气主接线的设计、主变的选择、短路电流的计算、电气 设备的选择与校验（电气设备包括断路器、隔离
11、开关、电流互感器、电压互感器、母 线与出线、绝缘子、穿墙套管、避雷器等） ，配电装置的设计，无功补偿设备的配置及 变电所主变的继电保护设计。 关键词：变电站；主接线；短路电流；电气设备；继电保护。 Abstract With the continuous development of the industrial age, people of the power supply of the increasingly high demand, especially to ensure the continuity of power supply, ensure good power qualit
12、y and ensure the economy of system operation, these indicators are often determined the reasonable design in substation and distribution substation, therefore, do good reasonable design is critical, need we earnestly fulfill its task.This design topic is: Design Title: preliminary design 13155 subst
13、ation electrical part, is a 110kV terminal substation, high voltage side of the transformer substation 110kV and infinite system is connected to 35kV, medium voltage side and low side 10kV, the pressure side is mainly a load, low voltage side of the main two or three level load.The design process ca
14、n be analyzed by the original data of the substation, first determine the substation and main transformer main electrical connection of the model, then according to the main electrical wiring for short circuit point selection and calculation of short circuit current, according to short- circuit curr
15、ent calculation based on the substation design standards and principles, and refer to the electric power engineering design manual, to select the device according to the present new ideas in design of power system engineering, and the necessary check.The main elements of the design include: the desi
16、gn of the main electrical wiring, the selection of the main transformer, short-circuit current calculation, electrical equipment selection and validation (electrical equipment includes circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, bus bar and wire, insulator, bushi
17、ng, lightning arrester), design of power distribution device design of relay protection, substation configuration and wattless power compensation equipment of the main transformer. Keywords: substation; main connection; short-circuit current; electrical equipment; relay protection. 第一部分 毕业设计说明书 第 1
18、章 绪论 1.1 变电所概述 变电所是电力供应的设施之一，在从发电厂长途输送电力时需要提高电压以降低 电流，从而减少传输时耗损，到用户端供电线路之前必须降低电压，再由降压变压器 降到用户所需的电压。变电所变换电压并分配用电量，所以要尽可能靠近用电多的地 方才有效率用电电压才不会互相影响。 1.2 变电所的构成 变电所一次设备的构成：变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、 架空母线、消弧线圈、并联电抗器、电力电容器、调相机等设备。 变电所的电气二次回路由测量仪表、监察装置、信号装置、控制和同步装置、继 电保护和自动装置等组成。 1.3 变电所的分类 按在系统中的地位分类：枢纽变电所、
19、中间变电所、地方变电所、终端变电所； 按管理形式分类：有人值班变电所、无人值班变电所； 按结构型式分类：屋外变电所、屋内变电所； 按地理条件分类：地上变电所、地下变电所。 1.4 变电所的主接线方式 变电所主接线方式有不分段的单母线接线方式、分段的单母线接线、双母线接线、 带旁路的双母线接线等。 1.5 变电所设计的必要性 变电所是连接发电厂、电网和电力用户的中间环节，主要有汇集和分配电能、控 制操作、升降电压等功能。发电厂产生的电能，一般先有电厂的升压变电所升压，经 高压输电线路送出，再经变电所若干次降压后，才能供给用户使用。鉴于变电所是电 力系统不可缺少的环节，保证变电所经济、可靠的运行，
20、所以一个好的变电所设计也 就特别重要。 1.6 待建变电所的原始资料 1. 变电站为终端降压变电所，电压等级 110/35/10kV 三级电压。 2.两个无限大系统与变电站相连，每个系统有 2 回 110kV 架空进线，线路长度两 条为 100kM。110kV 侧平均功率因数 cos=0.85，T=4800h。110kV 采用中性点直接接 地的运行方式。35kV、110kV 采用中性点不接地的运行方式。8 回 35kV 出线，出线长 为 4kM,主要供电给煤矿（一类负荷） ，最大负荷为 41.5MVA，其中重要负荷占 60%，最 大一回负荷为 6MVA，cos=0.85，Tmax=5000h。
21、35kV 用户除本所外无别的电源。10 回 10kV 出线，主要给部分工厂和民用（主要为二、三类负荷） ，最大负荷为 18MVA，最 小一回负荷为 2MVA，cos=0.8，Tmax=4200h。 3.变电所地处平原地区，海拔高度 100M，年平均气温 17CO,最热平均气温 35CO， 绝对最高气温为 40CO，最热月土壤温度 18CO。 第 2 章 电气主接线设计 2.1 待建变电所的概述 110kV 终端变电所主接线模式分析终端变电所又称受端变电所,这类变电所接近负 荷中心,电能通过它分配给用户或下级配电所。其原始资料为： 1. 变电站为终端降压变电所，电压等级 110/35/10kV
22、三级电压。 2.两个无限大系统与变电站相连，每个系统有 2 回 110kV 架空进线，线路长度两 条为 100kM。110kV 侧平均功率因数 cos=0.85，T=4800h。110kV 采用中性点直接接 地的运行方式。35kV、110kV 采用中性点不接地的运行方式。8 回 35kV 出线，出线长 为 4kM，主要供电给煤矿（一类负荷） ，最大负荷为 41.5MVA，其中重要负荷占 60%，最 大一回负荷为 6MVA，cos=0.85，Tmax=5000h。35kV 用户除本所外无别的电源。10 回 10kV 出线，主要给部分工厂和民用（主要为二、三类负荷） ，最大负荷为 18MVA，最
23、小一回负荷为 2MVA，cos=0.8，Tmax=4200h。 3.变电所地处平原地区，海拔高度 100M，年平均气温 17CO,最热平均气温 35CO， 绝对最高气温为 40CO，最热月土壤温度 18CO。 2.2 主接线的设计原则 变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负 荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于 扩建等要求。当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的 接线。 根据35110kV 变电所设计规范 GB5005992 第 3.2.1 条 变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数
24、、设备 特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投 资和便于扩建等要求。 第 3.2.2 条 当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的 接线。 第 3.2.3 条 35110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支 接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV 线路为 8 回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV 线路为 6 回及以上时，宜采用双母线接线。 第 3.2.4 条 在采用单母线、分段单母线或双母线的 35110kV 主接线中，当不允许 停电检修断路器时，可设置旁路设施。 当有旁路
25、母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。 当 110kV 线路为 6 回及以上，3563kV 线路为 8 回及以上时，可装设专用的旁路断路 器。主变压器 35110kV 回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用 SF6断路 器的主接线不宜设旁路设施。 第 3.2.5 条 当变电所装有两台主变压器时，610kV 侧宜采用分段单母线。线路为 12 回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。 当 635kV 配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。 第 3.2.6 条 当需限制变电所 610kV 线路的短路电流时，可采用下列措施之一：
26、 一、变压器分列运行； 二、采用高阻抗变压器； 三、在变压器回路中装设电抗器。 第 3.2.7 条 接在母线上的避雷器和电压互感器，可合用一组隔离开关。对接在变压 器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。 2.3 负荷等级对供电可靠性的要求 一级负荷要保证不间断供电，对二级负荷如果有可能也要保证不间断供电。不间 断供电可以从两个方面考虑：主接线型式和电源个数。待建变电所 35kV 侧主要为一级 负荷，10kV 侧主要为二三级负荷，这就要求主接线 35kV 的供电可靠性高，10kv 侧供 电可靠性相对较低些。 2.4 主接线的确定 根据35110kV 变电所设计规范 GB5005992 ，确定主接
27、线的方案为： 1.110kV 侧主接线设计的方案：双母线接线； 2.35kV 侧主接线设计的方案：(1)双母线接线(2)分段单母线接线； 3.10kV 侧主接线设计的方案：分段单母线接线。 由此确定的主接线方案有两种，主接线图如下： 方案一的主接线为： 图2.1待建变电所方案一的主接线 方案二的主接线为： 图 2.2 待建变电所方案二的主接线 各种接线方式的优缺点： (1)分段单母线接线 优点：可以提供单母线运行、各段并列运行、各段分列运行等运行方式，且便于 分段检修母线，减小母线故障的影响范围。当任一段母线故障时，继电保护装置可使 分段断路跳闸，保证正常母线段继续运行。若分段断路器平时断开，
28、则当任一段母线 失去电源时，可由备用电源自动投入装置使分段断路器合闸，继续保持该母线段的运 行。 缺点：是在一段母线故障检修期间，该段母线上的所有回路均需停电；任一 断路器检修时，所在回路也将停电。 (2)双母线接线 优点：运行方式灵活。可以采用将电源和出线均衡地分配在两组母线上，母联断 路器合闸的双母线同时运行方式；也可以采用任意一组母线工作，另一组母线备用， 母联断路器分闸的单母线运行方式，所在回路均不中断工作。检修母线时不中断供电。 只需将欲检修母线上的所有回路通过倒闸操作均换接至另一线上，即可不中断供电的 进行检修。当任一组母线故障时，也只需将接于该母线上的所有回路均换至另一组母 线，
29、即可迅速地全面恢复供电。检修任一回路母线隔离开关时，只中断该回路。这时， 可将其他回路均换到另一组母线继续运行，然后停电检修该母线隔离开关。如果允许 对隔离开关带电检修，则该回路也可不停电。检修任一线路断路器时，可用母联断路 代替其工作。 缺点:变更运行方式时，需利用隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容易 出现误操作，从而导致设备或人身事故。检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或 短时停电。增加了大量的母线隔离开关母线的长度，装置结构较为复杂，占地面积与 投资都增多。 综上及原始资料考虑：110kV 侧选双母线接线，35kV 侧选双母线接线，10kV 侧选 单母线分段，即选用方案一。 第
30、 3 章 主变的选择 3.1 主变压器容量的确定 变电所主变压器的容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷考虑，并按照其中 一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷 Smax的 60%70%（35110kV 变电所为 60%，220500kV 变电所为 70%）或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时） 选择，即 SN (0.60.7)Smax/(n-1) (MVA) 式中 n变电所主变压器的台数。 考虑 n 年(一般 510 年)的负荷的发展规划 SN=（1+2%） n(0.60.7)Smax/(n-1) 3.2 主变压器台数的确定 为了保证供电的可靠性，变电所一般装设 2 台主变压器；
31、枢纽变电所装设 24 台； 地方性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可装设 3 台。 3.3 主变压器的备用 变压器是一种静止电器，实践证明它的工作比较可靠，事故率很低，每 10 年左右 大修一次（可安排在低负荷季节进行） ，所以可不考虑设置专用的备用变压器。但大容 量单相变压器组是否需要设置备用相，应根据系统要求，经过技术经济比较后确定。 3.4 主变压器型式的选择 主变压器型式选择包括变压器的相数、绕组数、绕组接线组别、结构型式、调压 方式、冷却方式的选择。 3.4.1 相数的确定 330kV 及以下的变电所一般都选用三相式变压器。 500kV 及以上变电所应按其容量、可靠性要求、制造
32、水平、运输条件、负荷和系统 情况等，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 1 台备用变压器。 3.4.2 绕组数的确定 只有两种电压的变电所采用双绕组变压器。 有三种电压的变电所可采用双绕组或三绕组变压器（包括自耦变压器） 。如变压器 各侧绕组的通过容量均达到变压器容量的 15%及以上，或低压侧虽无负荷，但需要在该 侧装设无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器当变压器。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。需要与 110kV 及以上的两个中性点直接接地系统 相连接时，可优先选用自耦变压器。 3.4.3 接线型式的确定 我国
33、电力变压器的三绕组所采用的连接方式为：110kV 及以上电压侧均为“YN” ， 即有中性点引出并直接接地；35kV 作为高中压侧时都可能采用“Y” ，其中性点不接地 或经消弧线圈接地，作为低压侧时可能用“Y”或“D” ；35kV 一下电压侧（不含 0.4kV 及以下）一般为“D” ，也有“Y”的方式。 3.4.4 结构型式的选择 变电所的三绕组变压器，如果高压侧向中压侧供电为主，向低压侧供电为辅，则 选择“降压型” ；如果高压侧向低压侧供电为主，向中压侧供电为辅，也可选“升压型” 。 3.4.5 调压方式的确定 变压器的调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。 变压器调压方式
34、分为无载调压和有载调压，其中无载调压分接头较少，调压范围 只有 10%，且必须在停电的情况下才能调节；有载调压分接头较多，调压范围可达 30%，且分接头可在带负荷的情况下进行调节，但其结构复杂，价格昂贵，适合于 110kV 变电所的电力潮流变化大和电压偏移大的主变压器。 3.4.6 冷却方式的选择 (1)自然风冷却适合于额定容量在 10000kVA 及以下。 (2)强迫空气冷却适合于额定容量在 8000kVA 及以上。 (3)强迫油循环风冷却适合于额定容量在 40000kVA 及以上,国内很少使用。 (4)强迫油循环水冷却适合于额定容量在 120000kVA 及以上。 (5)强迫油循环导向冷却
35、。 (6)水内冷。 SMax=（41.5+18）60%=35.7 （MVA） SN=35.7(1+2%)5=39.416 （MVA） 根据上述原则选择：2 台主变压器、选用三相式变压器、三绕组变压器选择“降压 型” 、无载调压、强迫空气冷却，且不设置专用的备用变压器。 表 3.1 所选主变压器参数 变电所的所用变压器的容量按变电所主变容量的 0.5%1%来选 SN=SN 1%=400kVA 表 3.2 所选所用变压器 额定电压（kV） 损耗（KW）型号 额定容量 （kVA） 高压 低压 链接 组 空载 短路 空载电流 （%） 阻抗电压 (%) S9-400/10 400 105% 0.4 Y,
36、yn0 0.84 4.20 1.4 4 额定电压 损耗（KW) 阻抗电压（%）型号 额定 容量 (kVA) 高压 中压 低压 连接组 空载 短 路 空载 电流 （% ） 高中 高低 中低 SFS7- 40000/110 40000 121 2 2.5% 35 2 2.5% 10.5 YN,yn0 ,d11 54.5 210 0.9 10.5 1718 6.5 第 4 章 短路电流的计算 4.1 短路电流计算的目的 (1)电气主接线的比较与选择。 (2)选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求。 (3)为继电保护的设计及调试提供依据。 (4)评价并确定网络方案。研究限制短路电流的措施。 (
37、5)分析计算送电线路对通讯设施的影响。 4.2 短路计算的方法 三相短路是常用运算曲线法，不对称短路用对称分量法。 4.2.1 运算曲线的计算步骤 (1)选择计算短路点。 (2)绘出等值网络，并将各元件电抗统一编号。 (3)化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出 各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 Xif 。 (4)求计算电抗 Xijs（即各电源的转移电抗按该电源发电机的额定功率归算） 。 (5)由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值。 (6)计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量的标幺值。 (7)计算短路电流周期分量的有名值。 (8)计算短路电
38、流冲击值。 (9)计算异步电机供给的短路电流。 (10)绘制短路电流计算结果表。 4.2.2 三相短路电流的计算方法 一、等值网络的绘制 1.网络模型的确定 计算短路电流所用的的网络模型为简化模型，即忽略负荷电流；除 1kV 以下的低 压电网外，元件的电阻都略去不计；输电线路的电纳及变压器的电纳也略去不计；发 电机用次暂态电抗表示；认为各发电机电势模值为 1，相角为 0；无限大功率电源电压 频率恒定，内阻抗为 0。 2.网络参数的计算 短路电流的计算通常采用标幺值近似计算。 二、化简等值网络 采用网络化简法将等值网络逐步化简，求出各电源与短路点之间的转移阻抗。 在工程计算时，为尽一步化简网络，
39、减少工作量，常将短路电流变化规律相同或 相近的电源归并为一个等值电源。归并的原则是距短路点电气距离大致相等的同类型 发电机可以合并；至短路点电气距离较远，X ijs1 的同类型或不同类型的发电机也可以 合并；直接接于短路点的发电机一般予于单独计算，无限大容量的电源应单独计算。 三、三相短路电流周期分量起始值的计算 网络化简到最简即只有一个等效元件，元件的一端是等值电源，另一端就是短路 点，短路电流的标幺值为 I*=Ei /Xijs 式中 E i等值电源的次暂态等效电势。在简化计算时，取 E=1 则 I*=1/Xijs 短路电流的有名值为 I=IB*I*(KA) 四、三相短路电流周期分量任意时刻
40、值的计算 进行网络化简时，求出各等值电源与短路之间的转移电抗 X，再将其换算成以等值 电源为基准的标幺值，即为该电源的计算电抗 X。 Xijs=Xif SN/SB 式中 S N第 i 个等值电源的额定容量。 1.无限大容量电源 当供电电源为无限大的电源或计算电抗3.45 时，则可以认为周期分量不衰减， 此时 I0*=I *=1/Xijs 2.有限大容量电源 当供电源为有限容量时，其周期分量是随时间衰减的。根据计算电抗查运算曲线 可以得到任意时刻短路电流的周期分量。 3.总的短路电流周期分量的有效值 最后将得到的各电源在某一时刻供出的短路电流的标幺值转算成有名值，然后相 加，便得到短路点某一时刻
41、的三相短路电流的周期分量，即 )(I*t BBNtiUSI 式中 有限大容量电源供给的短路电流周期分量标幺值；*tiI 无限大容量电源供给的短路电流周期分量标幺值； 短路点秒短路周期性分量的有效值（kA） 。tI 4.2.3 对称分量法计算不对称短路电流的计算步骤 (1)选择计算短路点； (2)绘出正序、负序、零序网络，计算出的正序、负序、零序总电抗； (3)利用下边结论计算出各种不对称短路情况下的短路电流： If(1)=Uf|0|/(z(1) +z ) If=MIf(1) 表 4.1 各种短路时的 z 和 M 值 短路种类 z M 三相短路 单向短路 两相短路 两相短路接地 0 z(2) +
42、（z (0) +3zf） z(2) + zf ffz3)()0()2( 1 3 xxf3)(-1)0)2 因此有 )0()2()1(01*IZZUff）（ )2()1(02*3Iff）（ )1,(*If )0(2)1 0f2)0()2( ZUX（ ）（）（）（ 4.3 短路计算结果 ( ),10avBBUMVAS 系统的等值电路图如下： 图 2.1 系统的等值电路图 短路电流计算结果： 表 4.2 对称短路电流计算结果 短路编号 短路位置 短路电流 冲击电流 shi 基准电压 （kA） （kA） （kV）BU K1 110kV 母线 6.606 16.845 115 K2 35kV 母线 7.
43、538 19.222 37 K3 10kV 母线 19.091 48.682 10.5 表 4.3 不对称短路计算结果 短路类型 110kV 侧母线 35kV 侧母线 10kV 侧母线 单相短路接地电流 （kA） 5.748 0 0 两相短路电流（kA） 5.721 6.592 16.534 两相短路接地电流 （kA） 5.452 6.592 16.534 第 5 章 电气设备的选择 5.1 电气设备选择的一般条件 5.1.1 按正常工作条件选择 1.按额定电压选择 所选电气设备的允许最高工作电压 Ualm不得低于所在电网的最高运行电压 Usm UalmU sm 对于电缆和一般电器 UNU N
44、S 对裸导体承受电压的能力由绝缘子及安全净距离保证，无额定电压选择问题。 电气设备安装地点的海拔对绝缘 介质强度有影响。设备外绝缘强度将随海拔的升 高而降低，导致设备允许的最高工作电压 Ualm下降。当海拔在 10004000m 时，一般按 海拔每增 100m，U 下降 1%予以修正。当 Ualm不能满足要求时，应选用高原型产品或外 绝缘提高一级的产品，对现有 110kV 及以下的设备，由于其外绝缘有较大裕度，可在 海拔 2000m 以下使用。 2.按额定电流选择 电气设备的额定电流 IN是指在额定环境条件下，电气设备的长期允许电流，我国 规定电气设备的一般额定环境条件为：额定环境温度 N,裸
45、导体和电缆的 N为 25， 断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互感器、电压互感器、电抗器等电器的 N为 40；海拔高度不超过 1000m。 当实际环境条件不同于额定环境条件时，电气设备的长期允许电流 Ial应作修正。 经综合修正的长期允许电流 I 不得低于所在的回路在各种可能运行方式下的最大持续 工作电流 I 即 I=KINI max（A） 式中 K综合修正系数； Imax电气设备所在回路的最大持续工作电流。 对于裸导体和电缆 K= 25-al 对于电器 40 ，故满足条件I nbrI 3.校核动稳定 短路冲击电流 =2.55 =16.845kA7.538kA，即 ，故满足条件I nbrI 3.
46、校核动稳定 短路冲击电流 =2.55 =19.222kA7.538kA，即 ，故满足条件I nbrI 3.校核动稳定 短路冲击电流 =2.55 =19.222kA19.091kA，即 ，故满足条件I nbrI 3.校核动稳定 短路冲击电流 =2.55 =48.682kA19.091kA，即 ，故满足条件I nbrI 3.校核动稳定 短路冲击电流 =2.55 =48.682kA19.091kA= ，满足条件KAUSINbrbr 735.103 I 9.6 母线与架空线线路的选择计算 9.6.1 110kV 侧母线 1.型号初选 (按正常工作条件选择) (1)材料: 选择钢芯铝绞线 (2)布置方式
47、: 选择三相水平布置,巡视方便,便于维护检修. (3)截面积选择: 按经济电流密度选择： ，查经济电流的经济电流密度曲线得h50Tmax2/08.1jmA )(20.13405.35.Iax KAUSNT)(7.28.12maxj m 初选母线型号为普通型 LGJ-210，具体参数如下 表 9.21 110kV 侧母线型号参数 根据额定环境温度 ,该地区最热月平均最高气温 =35,导体长期发热20N 允许最高温度 则温度修正系数为:7,oalC81.35-0149.K ，满足AIN20.al 技术参数型号 S （ ）2m(A) I载 流 量 70（ Pa）610 LGJ-210 210 577
48、 70 2.母线校核 (1)校核电晕: 由于导体截面积为 210 ，大于不必进行电晕校验的2m 导体最小型号: LGJ-70 的截面积,所以不用进行电晕校验 (2)校验热稳定 满足热稳定要求的导体最小截面积 ，只需实际选用的导体2min1QKCSf 截面积 ，导体便是热稳定的。minS 根据正常运行时的导体温度: = =422max)/)(lgalwI 2)508/)(370(5 热稳定系数 C = wfKln =149， =245， =200，C= =98.677f4250ln149 软导体的集肤效应系数 1，fK 短路热稳定计算时间 stk4 所以不计非周期分量产生的热效应 57.1460.)10(2 22 ItIItQkttkKkk SkA2)( = =133.891CSf/min 7.98/5.7462m S ,即满足热稳定i 9.6.2 35kV 侧母线及架空线路 一、35kV 侧母线 1.型号初选 (按正常工作条件选择) (1)材料: 选择矩形铝母线 (2)布置方式: 选择三相水平布置,巡视方便,便于维护检修. (3)截面积选择: 按经济电流密度选择： ，查经济电流的经济电
