畢業(yè)設計（論文）設計論文題目35KV降壓變電站初步設計2009年6月15日目錄摘要IABSTRACTII第1章變電站總體概述1引言111設計依據112建站必要性113建站規(guī)模214站址概況215負荷資料216負荷的重要性317所址條件318負荷計算的目的419負荷分析計算419135KV側負荷計算419210KV側負荷計算5193待設計變電站總容量5第2章主變壓器的確定621繞組數量的確定622主變壓器臺數的確定623變壓器容量和型號確定724繞組連接方式的確定8第3章主接線的選擇931對電氣主接線的基本要求93235KV側主接線方式的選擇113310KV側接線方式選擇11第4章短路電流計算1241短路計算的目的1242短路的種類1243三相電力系統(tǒng)中短路的類型1244短路的危險性1345短路計算13451短路電流計算的方法14452短路電流的計算條件14453短路電流的計算方式14454各元件標幺值計算14第5章電氣設備選擇1951電氣設備選擇的原則19511選擇導體和電器的一般原則19512選擇導體和電氣設備的技術條件19513電氣設備的型式選擇2052高壓開關柜的選擇21521開關柜的配置與選擇2252235KV側開關柜的選擇2252310KV側開關柜的選擇2253高壓斷路器的選擇23531高壓斷路器的配置與選擇2353235KV側斷路器的選擇2453310KV側斷路器的選擇2554隔離開關的選擇26541隔離開關的配置與選擇2654235KV側隔離開關的選擇2754310KV側隔離開關的選擇2755互感器的選擇28551電壓互感器的選擇28552電流互感器的選擇29第6章配電裝置及總平面布置設計3161配電裝置設計原則31611設計原則和要求31612安全凈距（相間相對地）31613型式選擇31614各種配電裝置的特點33615各電壓級配電裝置的確定3362總平面設計33621變配電所的總平面布置的要求33622變配電所總體布置的方案34623變配電所的結構35624配電裝置方位選擇35625變電所35KV主接線圖35第7章防雷設計3771雷害的來源3772直擊雷保護37721保護對象37722保護措施38723避雷針保護應注意的問題4073雷電侵入波保護39結論42參考文獻43致謝4435KV降壓變電站初步設計摘要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。本次設計建設一座35KV降壓變電站，首先，根據主接線的經濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式，在技術方面和經濟方面進行比較，選取靈活的最優(yōu)接線方式。其次進行短路電流計算，根據各短路點計算出各點短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流，從三相短路計算中得到當短路發(fā)生在各電壓等級的工作母線時，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。最后，根據各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設備選擇，然后進行校驗并對二次改造部分進行概預算編制。關鍵詞負荷分析，短路電流計算，保護整定，主變壓器THEPRELIMINARYDESIGNOFSTEPDOWNSUBSTATION35KVABSTRACTTHEKNOWWHYTHELEARNS,REALCIRCUMSTANCESOFTHISENGINEERINGOFCOMBINATIONAREUSED,THEANALYSISCONSCIENTIOUSLYCAREFULBYWAYOFTOTHEPRIMARYSOURCES,ASWELLASSHORTCIRCUITCALCULATIONTODECIDESONTHESCHEMETHESELECTIONOFTHEELECTRICOWNERGRASPINGTHETRANSFORMERSUBSTATIONWIRINGSCHEME,THEMOULDSELECTINGOFMAJORELECTRICINSTALLATION,THESELECTIONOFMAINTRANSFORMERPLATFORMNUMBER,CAPACITYANDMODEL,ASWELLASTHEVARIOUSPROTECTIONSARESURELYCALMLYDEFINEFINALLYTHIS35KVTRANSFORMERSUBSTATIONELECTRICOWNERSWIRINGDIAGRAM,ANDACCOMPLISHESTHEPRELIMINARYDESIGNTOTHE110KVTRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNINGBYWAYOFTHIS,IHAVEHADAMOREOVERALLUNDERSTANDINGTOTHEDESIGNOFTRANSFORMERSUBSTATION,ANDMAKESMELEARN,NOTONLYTHERELIABILITYWILLFULLYBETHOUGHTOVERINTHEENGINEERINGDESIGNATIONANDTHEFLEXIBILITY,ANDSTILLMOREWILLGIVECONSIDERATIONTOMANYTHINGSECONOMY,LONGRANGENATUREANDTECHNICALKEYWORDSLOADANALYSIS，SHORTCIRCUITCALCULATION，PROTECTIVESETTING，MAINTRANSFORMER第1章變電站總體概述引言設計是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，通過設計可以鞏固各課程理論知識，了解變電所設計的基本方法，了解變電所電能分配等各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關政策、方針、技術規(guī)程有一定的了解，在計算繪圖、編號、設計說明書等方面得到訓練，為今后工作奠定基礎。電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農業(yè)生產不可缺少的動力，并廣泛應用到一切生產部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點首先，它可簡便地轉變成另一種形式的能量。其次，電能經過高壓輸電線路，還可輸送很長的距離，供給遠方用電。另外，許多生產部門用電進行控制，容易實現(xiàn)自動化，提高產品質量和經濟效益。電力工業(yè)在國民經濟中占有十分重要的地位。建國以來，我國的電力工業(yè)發(fā)展迅速。到目前，我國的總裝機容量和發(fā)電量均居世界第四位。但是我國目前的電力還不能滿足國民經濟發(fā)展的需要，必須加快發(fā)展。電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程第102條規(guī)定系統(tǒng)設計應在國家計劃經濟指導下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進一步研究并提出系統(tǒng)的具體發(fā)展方案；應合理利用能源，節(jié)約能源；合理布局電源網絡，使發(fā)、輸、變電及無功建設配套協(xié)調，并為系統(tǒng)繼電保護設計、系統(tǒng)安全自動裝置設計及下一級電壓的系統(tǒng)設計等創(chuàng)造條件；設計方案應技術先進、過度方便、運行靈活、切實可行，以經濟、可靠、質量合格和充足的電能滿足國民經濟各部門于人民生活不斷增長的需要11設計依據根據號文件關于高林縣變電站設計任務書的批復初步設計該地區(qū)變電站。12建站必要性高林縣35KV變電站為中間變電站，在系統(tǒng)中主要起中間環(huán)節(jié)作用，全站停電將造成XX地區(qū)電網解列，除供給本地區(qū)工業(yè)及生活用電外，還向周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)及農業(yè)供電。XX地區(qū)境內礦產資源豐富，工農業(yè)發(fā)展前景良好，工農業(yè)負荷增長較快，為滿足該縣經濟發(fā)展要求，滿足工農業(yè)生產及人民生活用電要求決定新建本變電站。13建站規(guī)模高林縣變電站有二個電壓等級，電壓等級為35/10KV,屬于地區(qū)一般變電所。線路回路數135KV出線共四回，其中兩回送電容量為8MVA，另外兩回回出線，送電容量為6MVA。210KV出線共十回，其中六回架空出線，每回輸電容量為2MVA，其余四回線路，每回輸電容量為18MVA。3近期最大負荷2517MW；4遠期最大負荷4045MW。7保證供電需要，要求35KV降壓變電所，以10KV電纜給各車間供電，一次設計并建成。6電所10KV側無電源，考慮以后裝設兩組電容器，提高功率因數，故要求預留兩個間隔。710KV母線到各車間均用電纜供電，其中一車間和二車間為類負荷，其余為類負荷，4000H。MAXT14站址概況當地海拔高度2074M，年雷電日369個，空氣質量優(yōu)良，無污染，年平均最高氣溫299，土壤電阻率500M。高林縣35KV降壓變電站為位于XX地區(qū)邊緣的新建變電站，除10KV電壓供給該市工農業(yè)生產及人民生活用電外，還以35KV電壓向郊區(qū)工礦企業(yè)及農業(yè)供電。由系統(tǒng)S1、系統(tǒng)S2向XX市供電，XX地區(qū)變電站的建立可使系統(tǒng)S1和系統(tǒng)S2銜接起來，構成地區(qū)間的環(huán)網供電，不僅提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，而且保證了供電可靠性。S1的容量為260MVA，S2容量為1200MVA。，該變電站以向地區(qū)供電為主,若全站停電將造成該區(qū)供電中斷。15負荷資料XX地區(qū)35KV變電站位于市區(qū)邊緣，臨界公路，交通方便，有2條35KV線路同系統(tǒng)聯(lián)系，處于主要用電負荷中心，主要負荷電壓等級為10KV。根據畢業(yè)設計任務書給定的負荷資料35KV側甲鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級負荷占20，二級負荷占30；乙鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級負荷占20，二級負荷占30；煤礦一的一級負荷占40，二級負荷占30；煤礦二的一級負荷占40，二級負荷占30；且有二回備用線路。10KV側負荷較多，且一、二級負荷所占比重較大，對供電可靠性要求較高。其中市區(qū)一級負荷占20，二級負荷占40；水泥廠一的一級負荷占40，二級負荷占20；水泥廠二的一級負荷占40，二級負荷占20；洗車廠一級負荷占20，二級負荷占30；焦煤廠一的一級負荷占20，二級負荷占30；焦煤廠二的一級負荷占20，二級負荷占30；木材廠一級負荷占30，二級負荷占30；機械廠一級負荷占30，二級負荷占30；白象方便面廠一級負荷占30，二級負荷占30；還有兩回備用線路。由負荷資料知35KV負荷不大，近期有2回出線、遠景2回出線，均為一般負荷；10KV近期有4回出線、遠景6回出線，電能需求量大，為重要負荷，對可靠性要求應當很高。16負荷的重要性1一類負荷必須有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源斷開后，能保證對全部一級負荷不間斷供電；2二類負荷一般要有兩個獨立的電源供電，且當任何一個電源斷開后，能保證全部或大部分二級負荷不間斷供電；3三類負荷對三級負荷一般只需要一個電源供電。17所址條件依據降壓變電所設計規(guī)范技術規(guī)范、規(guī)程為標準。參考電力工程設計手冊、電氣二次接線識圖、電力系統(tǒng)分析、高電壓技術、中低壓配電實用技術、配網設備的特性與選型、中華人民共和國國家標準35110KV變電所設計規(guī)范第201條，變電站所址的選擇，根據下列要求綜合考慮確定1節(jié)約用地，不占或少占耕地及經濟效益高的土地。2靠近負荷中心。3與鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調，便于架空線和電纜線路的引入和引出。4交通運輸方便。5具有適應地形，地貌，地址條件。高林縣35KV變電站所址在XX市區(qū)東郊，臨近公路，交通方便，地價相對較低是供地方用電的地區(qū)變電站，可建成中型規(guī)模變電站，通過合理的電氣主接線設計、電氣設備合理選擇（達到電氣設備能夠充分合理的利用，既能保證設備容量要求有保證電氣設備充分利用資源）、整體布局的緊湊以及綜合自動化技術涉及和應用，合理地將通信設施并入主控室，達到簡單高效地監(jiān)控和控制的目的，簡化變電所內附屬設備，從而達到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設計，降低投資的目的。在最后對所有的電氣設備，電氣主接線，電氣的二次接線，電氣設備保護裝置等進行優(yōu)化使整個設計方案能夠達到安全、可靠、經濟、環(huán)保地對用戶供電的目的。18負荷計算的目的計算負荷是供電設計計算的基本依據，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。19負荷分析計算19135KV側負荷計算273405337520251755MW35遠PK1K“17550910051586MW351NIPP09803MVA35QTGT1COS視在功率（供電容量）/1658/091557MVA35SCOS257035/71535AKUNGIN19210KV側負荷計算10375201352765PMW遠19839MVA134QPTGPTTGPTTG視在功率（供電容量）10324111COSSCOSCOSCOSGKKKPK28465MVA149103/58243/1010AKUNSIN193待設計變電站總容量S0354628571035MVAG（MW）P9第2章主變壓器的確定21繞組數量的確定確定原則在具有二種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15以上或低壓側雖無負荷，但在變電所內需設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。在本變電所中1534054/71/35SG662810因此，主變壓器選為三繞組變壓器。22主變壓器臺數的確定確定原則1對于大城市郊區(qū)的一次變電所在中低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。2對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。3對于規(guī)劃只裝設兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的12級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。表21單臺與兩臺主變壓器相關參數比較比較單臺變壓器兩臺變壓器供電安全比滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質量電壓損耗略大電壓損耗略小靈活方便性靈活性差靈活性好技術指標擴建適用性稍差好經濟指標電力變壓器的綜合投資跟兩臺變壓器相比所需要的花費投資比較多由前設計任務書可知、正常運行時，變電站負荷由35KV系統(tǒng)供電，為提高負荷供電可靠性，并考慮到現(xiàn)今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高，應采用兩臺容量相同的變壓器并聯(lián)運行。23變壓器容量和型號確定主變壓器容量一般按變電所建成后510年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期1020年的負荷發(fā)展，對于城市郊區(qū)變電所，主變壓器應與城市規(guī)劃相結合。變電所主變壓器的選擇原則有以下幾點1在變電所中，一般裝設兩臺主變壓器；終端或分支變電所，如只有一個電源進線，可只裝設一臺主變壓器；對于220、550KV變電所，若技術和經濟合理時，可裝設34臺主變壓器。2對于330KV及以下的變電所，在設備運輸不受條件限制時，均采用三相變壓器。35KV變電所，應經技術經濟論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設立備用的單相變壓器。3裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的60以上，并應保證用戶的一級和全部二級負荷的供電。4具有二種電壓等級的變電所，如各側的功率均達到主變壓器額定容量的15以上，或低壓側雖無負荷，但需裝設無功補償設備時，主變壓器一般先用三繞組變壓器。（1）與兩種35KV及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器，當自耦變壓器的第三繞組接有無功補償設備時，應根據無功功率的潮流情況，校驗公共繞組容量，以免在某種運行方式下，限制自耦變壓器輸出功率。（2）500KV變電所可選用自耦強迫油循環(huán)風冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓即短路電壓，應根據電網情況、斷路器斷流能力以及變壓器結構選定。（3）對于深入負荷中心的變電所，為簡化電壓等級和避免重復容量，可采用雙繞組變壓器。確定1變電所的一臺變壓器停止運行時，另一臺變壓器能保證全部負荷的60，即60440356026421MVA/BS2綜合考慮到兩臺容量之和必須大于、再分析經濟問題，查表得所選擇變壓器容S量SB125MVA查35KV三相三繞組電力變壓器技術數據表，選擇變壓器的型號為SZ1112500/35，其參數如下表22所示表22變壓器技術參數24繞組連接方式的確定原則我國366KV系統(tǒng)特別是310KV系統(tǒng)，一般采用中性點不接地的運行方式。如果其單相接地電流大于一定數值時（310KV系統(tǒng)中接地電流大于30A，20KV及以上系統(tǒng)中的接地電流大于10A時），則應采取中性點經消弧線圈接地的運行方式；35KV采用Y連接，其應采用中性點經消弧線圈接地的運行方式、35KV以下電壓變壓器繞組都采用連接，一般采用中性點不接地的運行方式。根據選擇原則可確定所選擇變壓器繞組接線方式為Y接線。阻抗電壓（）型號額定容量高壓側電壓（KV）低壓側電壓（KV）高低空載電流（）SZ1112500/351250035225105808第3章主接線的選擇31對電氣主接線的基本要求電所電氣主接線設計是依據變電所的最高電壓等級和變電所的性質，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應的接線方式。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要部分，它表明變電所內的變壓器、各電壓等級的線路、無功補償設備以最優(yōu)化的接線方式與電力系統(tǒng)連接，同時也表明在變電所內各種電氣設備之間的連接方式。電氣主接線的設計與所在電力系統(tǒng)及所采用的設備密切相關。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展、新技術的采用、電氣設備的可靠性不斷提高，設計主接線的觀念也應與時俱進、不斷創(chuàng)新。變電所電氣主接線設計是依據變電所的最高電壓等級和變電所的性質，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應的接線方式。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要組成部分。它表明變電所內的變壓器、各電壓等級的線路、無功補償設備最優(yōu)化的接線方式與電力系統(tǒng)連接，同時也表明在變電所內各種電氣設備之間的連接方式。一個變電所的電氣主接線包括高壓側、中壓側、低壓側以及變壓器的接線。因各側所接的系統(tǒng)情況不同，進出線回路數不同，其接線方式也不同。變電所主接線選擇的主要原則有以下幾點1供電可靠性如何保證可靠地（不斷地）向用戶供給符合質量的電能是發(fā)電廠和變電站的首要任務，這是第一個基本要求。2靈活性其含義是電氣主接線能適應各種運行方式（包括正常、事故和檢修運行方式）并能方便地通過操作實現(xiàn)運行方式的變換而且在基本一回路檢修時，不影響其他回路繼續(xù)運行，靈活性還應包括將來擴建的可能性。3操作方便、安全主接線還應簡明清晰、運行維護方便、使設備切換所需的操作步驟少，盡量避免用隔離開關操作電源。4經濟性即在滿足可靠性、靈活性、操作方便安全這三個基本要求的前提下，應力求投資節(jié)省、占地面積小、電能損失少、運行維護費用低、電器數量少、選用輕型電器是節(jié)約投資的重要措施。根據35220KV變電所設計規(guī)程規(guī)定第421條變電站主接線應根據變電站在電網中的地位，出線回路數，設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足供電可靠性，運行靈活，操作檢修方便，節(jié)約投資和便于擴建等需要。第422條當能滿足運行要求時，變電所高壓側宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。第423條35110KV線路超過兩回時，宜采用擴大橋形，單母線或分段單母線的接線。3563KV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110KV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線，主變壓器35110KV回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線，采用SF6斷路器的主接線不宜設旁路設施。第424條當變電所裝有兩臺主變壓器時，610KV側宜采用分段單母線，線路為12回及以上時，亦可采用雙母線，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當635KV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。第325條當需要限制變電所610KV線路的短路電流時，可采用以下措施1變壓器分列運行；2采用高阻抗變壓器；3在變壓器回路中裝電抗器。第326條接在母線上的避雷器和電壓互感器，可合用一組隔離開關，對接在變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設隔離開關。3235KV側主接線方式的選擇表3135KV主接線方案比較表方案項目方案I單母線分段接線方案II雙母線接線可靠性用分段QF進行分段，可以提高供電可靠性，對重要用戶不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。通過兩組母線QS的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復供電。雙回路供電，可以順序連接于不同母線上。靈活性具有足夠的靈活性，易于擴建向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷的自由分配，能靈活地適應電力系統(tǒng)的各種運行方式經濟性運行設備少，投資少，占地面積小投資多，設備多，費用大通過定性分析，進行技術比較，考慮負荷可靠性的要求,35KV應選用單母線分段接線。3310KV側接線方式選擇表3210KV主接線方案比較表方案項目方案I單母線分段帶旁母方案II單母線分段可靠性由于使用了旁路母線，當檢修斷路器不會對用戶停電。使用的SF6斷路器使供電可靠性很高用分段QF進行分段，可以提高供電可靠性，對重要用戶不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電靈活性接線相對復雜，調度靈活。具有足夠的靈活性，易于擴建經濟性占地面積較大，土建投資大，所用的隔離開關多，較單母分段投資較高運行設備少，投資少，占地面積小通過定性分析，進行技術比較，單母線分段接線既能滿足負荷供電要求又能節(jié)省大量資金，是一種較理想的接線方式。第4章短路電流計算41短路計算的目的短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設備。因此，在發(fā)電廠、變電站以及整個電力系統(tǒng)的設計和運行中，都必須對短路電流進行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導體和電器，并進行有關的校驗。按三相短路進行短路電流計算?？赡馨l(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有2個，35KV母線短路（K1）點，10KV母線短路（K2點）。最常見的是單相接地短路，約占故障總數的60，兩相短路約占15,兩相接地短路約占20，三相短路約占5。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟是有可能發(fā)生的，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著十分不利的影響。這就使全部電氣設備可以只根據三相或兩相短路電流來選擇，況且三相短路又是不對稱的短路的計算基礎。42短路的種類電力系統(tǒng)在運行中，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠遠大于額定電流，并取決于短路點距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機端發(fā)生短路時，流過發(fā)電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的1015倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達數萬安。這會對電力系統(tǒng)的正常運行造成嚴重影響和后果。其次，強化維修管理，盡量減少人為因素，經常用儀表測量電線的絕緣程度。第三要選用合適的安全保護裝置。當采用熔斷器保護時，熔體的額定電流不應大于線路長期允許負載電流的25倍；電氣線路上，由于種種原因相接或相碰，產生電流忽然增大的現(xiàn)象稱短路。相線之間相碰叫相同短路；相線與地線、與接地導體或與大地直接相碰叫對地短路。在短路電流忽然增大時，其瞬間放熱量很大，大大超過線路正常工作時的發(fā)熱量，不僅能使絕緣燒毀，而且能使金屬熔化，引起可燃物燃燒發(fā)生火災。43電力系統(tǒng)中短路的類型單相短路和單相接地短路不完全一樣，后者電阻大，危害較小。如果接地線是按要求（良好導線埋80厘米以下的深度）危害會大一些。三相的短路類型相線與相線、相線與零線、相線與地。接地肯定是短路。相線接地和工作接地不是一回事，工作接地時是零線接地，不屬于短路。電氣線路上，由于種種原因相接或相碰，產生電流忽然增大的現(xiàn)象稱短路。相線之間相碰叫相同短路；相線與地線、與接地導體或與大地直接相碰叫對地短路。在短路電流忽然增大時，其瞬間放熱量很大，大大超過線路正常工作時的發(fā)熱量，不僅能使絕緣燒毀，而且能使金屬熔化，引起可燃物燃燒發(fā)生火災。造成短路的主要原因有1、線路老化，絕緣破壞而造成短路；2、電源過電壓，造成絕緣擊穿；3、小動物（如蛇、野兔、貓等）跨接在裸線上；4、人為的多種亂拉亂接造成；5、室外架空線的線路松弛，大風作用下碰撞；6、線路安裝過低與各種運輸物品或金屬物品相碰造成短路。44短路的危險性電力系統(tǒng)由于設備絕緣破壞，架空線路的線間或對地面導電物短接，或雷擊大氣過電壓以及工作人員的誤操作，都可能造成相與相、相與地之間導電部分短接，短路電流高達幾萬安、幾十萬安培。這樣大的電流所產生的熱效應及機械效應，會使電氣設備損壞，人身安全受到威脅，由于短路時系統(tǒng)電壓驟降，設備不能運行。單相接地在中性點直接接地系統(tǒng)中，對鄰近通信設備將產生嚴重的干擾和危險影響，所以電力系統(tǒng)必須進行短路故障計算。另外，對于電氣設備的規(guī)格選擇，繼電保護的調整整定，對載流導體發(fā)熱和電動力的核算，都需要對系統(tǒng)短路故障進行計算。短路電流所產生的電動力能形成很大的破壞應力，如果導體和它們的支架不夠堅固，則可能遭到嚴重破壞。短路電流越大，通過的時間越長，對故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時間很短，也會使短路電流所經過的元件和導體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使金屬導體載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時流過很大的短路電流（超過額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經電氣設備的載流導體，必然要產生很大的電動力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點的不同和持續(xù)時間的長短，其破壞作用可能局限于一個小部分，也可能影響整個系統(tǒng)。45短路計算451短路電流計算的方法對電力系統(tǒng)網絡的短路電流,從50年代以來,我國電力部門曾長期采用從前蘇聯(lián)引進的一種運算曲線來計算任意時刻的短路電流。所謂運算曲線，是按我國電力系統(tǒng)的統(tǒng)計得到汽輪發(fā)電機的參數,逐個計算在不同阻抗條件下,某時刻T的短路電流,然后取所有這些短路電流的平均值,作為運行曲線在某時刻T和計算電抗情況下的短路電流值。運SX1算曲線包括兩種方法,即同一變化法和個別變化法。452短路電流的計算條件計算條件為不考慮非旋轉負載的運行數據和發(fā)電機勵磁方式；忽略線路電容和非旋轉負載的并聯(lián)導納；具有分接開關的變壓器，其開關位置均視為在主分接位置；不計弧電阻；35KV及以上系統(tǒng)的最大短路電流計算時，等值電壓源取標稱電壓的11（計算中額定電壓的105PU），但不超過設備的最高運行電壓。三相最大短路電流計算是主要的計算內容。計算中，各電網間、電網內的不同部門可能采用不同的計算條件。差別主要集中在變壓器變比、節(jié)點電壓的選取上。變壓器變比有取10，有取實際運行變比的；節(jié)點電壓可能取10，也可能取105。這兩者的不同組合均有所采用，顯然，這將影響短路電流的計算結果。453短路電流的計算方式1確定計算，畫出計算簡圖（1）運行方式系統(tǒng)中投入的發(fā)電、輸電、變電、用電設備的多少以及它們之間的連接情況。根據計算目的確定系統(tǒng)運行方式，畫出相應的計算電路圖。（2）計算條件系統(tǒng)運行方式，短路地點、短路類型和短路后采取的措施。2畫等值電路，計算參數；分別畫各段線路點對應的等值電路。3分別求出短路點至各等值電源點之間的總電抗。（1）、星角變換公式角星變換公式2312XXNNNXX3212122312NNN1323231233XXNNNXX2131（2）、等值電源歸算（3）、同類型且至短路點的電氣距離大致相等的電源可歸并；（4）、至短路點距離較遠的同類型或不同類型的電源可歸并；（5）、直接連于短路點上的同類型發(fā)電機可歸并。454各元件標幺值計算進行短路電流計算時，首先應收集相關的資料，如電力系統(tǒng)接線圖、運行方式和各元件的技術參數等。然后繪制計算電路圖。然后再根據對短路點做出等值電路圖，利用網絡變化規(guī)則，將其逐步簡化，求出短路回路總電抗。最后根據總電抗即可求出短路電流值。以下分別討論計算電路圖、等值電路圖和短路回路總電抗的確定。計算電路圖是一種簡化了的電氣單線圖，點短路，如圖411K圖41點短路電路圖1K對于型號為SZ1112500/35的主變壓器，其容量比為3500/3500、電壓比385225/105，空載損耗為410KW，空載電流為05，短路阻抗為60。負載損耗為2547KW，上圖中，阻抗13LKM208LK3MAX80SMVA3MIN60SVA電壓為55標么值一般又稱為相對值，是一個無單位的值，通常采用帶有號的下標以示區(qū)別，標么值乘以100，即可得到用同一基準值表示的百分值。在標么值計算中。首先要選定基準值。雖然基準值可以任意選取，但實際計算中往往要考慮計算的方便和所得到的標么值清晰可見，如選取基值功率為100MVA和短路點所在網路的平均額定電壓為基準電壓。尚須指出，在電路的計算中，各量基準值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個物理量的基準值之間應滿足下列關系DS3DIU3DZI式中、功率、電壓、電流、阻抗的基準值。DIZ1、取基準容量100MVA，基準電壓37KV、105KVS1D2D則KA471538/03/1DUIKA02D2、變壓器阻抗計算計算短路電流時，必須知道系統(tǒng)中各元件的電阻抗，一般只考慮同步電機、變壓器、電抗器、架空線和電纜線的電抗。在實際計算中，架空線路和電纜線路每公里的電抗值，計算系統(tǒng)各元件阻抗的標么值，繪制等效電路圖。最大運行方式和最小運行方式下系統(tǒng)的阻抗和。1X2系統(tǒng)1在0S、02S、時刻向K1點提供的短路電流周期分量有效值的標幺值分別為當145時0378、05511X1I1I當150時0358、05412220358（1501445）046121I45103870541（1501445）044712594925046120I系統(tǒng)2向K1點提供的短路電流為145/0358405KAKI2/ID則流入K1點總的短路電流為504636597IKA0223814I5046136577IKA短路沖擊電流291SHII系統(tǒng)1在0S、02S、時刻向K2點提供的短路電流周期分量有效值的標幺值分別為當305時0332、0322、1X1I1I當310時0327、0317、22203773067504915I02320171730675495II系統(tǒng)2向點提供的短路電流為KID3/X2355/05989197KAKI則流入K2點總的短路電流為25004991753IKA02380I254991753IKA短路沖擊電流SHII分別計算K1、K2短路點在最大運行方式下的短路電流K1短路時，0215013403491201580213X3774100/（385）6913KA31146976MJIIKA184131706512651KA331252532186SHMIIKA310469J10913471357823KA3317SHII17JI/100/045621754MVA1SJ120580213XK2短路時，X3/X5056701231475/1475069021236451/08171347KA217085MIX205058610723KA322217961072MJIIKA184265503611320KA32551072734SHMIIKA329672MJKA12812853946604KA3211072SII21J/100/087511761MVASJ12083X由上可知道最大短路電流最大運行方式的K2短路時，2683278536KA32227916072MJIIKA184125758958KA32551072734SHMIIKA3291672MJKA1092056341265KA3221107SIIJ3、短路容量由于10KV母線采用分段進行，短路電流為1846KA，小于并列運行時的短路電流2261KA，所以無需加裝電抗器來限制短路電流，如下表41表41計算參數表短路點名稱短路電流I沖擊電流CHI全電流CHI短路容量SD135KV母線627KA211KA1350KA39843MVAD210KV母線179KA5511KA3311KA35015MVA第5章電氣設備選擇51電氣設備選擇的原則511選擇導體和電器的一般原則根據導體和電器選擇技術規(guī)定SDGJ1486第112條規(guī)定1力求技術先進，安全適用，經濟合理。2滿足正常運行，檢修，短路，過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。3應按當地環(huán)境條件校準。4選擇的導體品種不宜過多。5應與整個工程建設標準協(xié)調一致。6選用新產品應積極慎重，新產品應有可靠的試驗數據，并經主管單位鑒定合格。512選擇導體和電氣設備的技術條件在選擇導體和電氣設備都是按照正常條件選定，按照短路條件校驗。1按照長期工作條件選擇導體和電氣設備選擇技術規(guī)定第113條規(guī)定選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的持續(xù)工作電壓，用公式表示如下ALMUS式中電器的最高工作電壓，取115UNL電網的最高運行電壓，取11UNSSM實際上當滿足UNUNS時即可滿足上述要求。導體和電氣設備選擇技術規(guī)定第114條規(guī)定選用的導體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流。由于高壓開關斷路器沒有連續(xù)過載的能力，在選擇其額定電流時，應滿足各種可能的持續(xù)工作電流的要求。用公式表示為在選擇導體時IMAXALI在選擇電器時INIMAX式中導體的長期允許電流ALIIN導體的額定電流在各種合理運行方式下最大持續(xù)工作電流MAXI在斷路器、隔離開關、空氣自然冷卻限流電抗器等電器各部分的最大允許發(fā)熱溫度不超過交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱GB76374所規(guī)定的數值情況下，當這些電器使用在環(huán)境溫度高于40（但不高于60）時，環(huán)境溫度每增高1，減少額定電流18；但使用在環(huán)境溫度低于40時，環(huán)境溫度每降低1，增加額定電流05，但其最大過負荷不得超過額定電流的20。2按照經濟電流密度選擇導體按照經濟電流密度選擇導體截面可使得年計算費用最低。對應不同種類的導體和不同的最大負荷利用小時數，將有一個年計算費用最低的電流密度，稱為經濟電流密MAXT度J，導體的經濟截面S/J。I上式中正常工作時的最大持續(xù)電流。MAXI根據導體和電器選擇技術規(guī)程第216條規(guī)定，除配電裝置的匯流母線以外較長導體的截面應按照經濟電流密度來選擇，選擇后應按照長期發(fā)熱來校驗。根據導體和電器選擇技術規(guī)程第231條規(guī)定20KV及以下回路的正常工作電流在4000A及以下時，宜選用矩形導體，在40008000A時，宜選用槽形導體。35KV及以上高壓配電裝置，當采用硬導體時，宜用鋁合金管形導體，也可選用軟導體，如鋼芯鋁鉸線，組合導線等。513電氣設備的型式選擇導體和電器選擇技術規(guī)程第213條規(guī)定載流導體宜采用鋁質材料。下列場所可選用銅質材料的硬導體1持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線端部或采用硬鋁導體穿套管有困難的。2污穢對銅腐蝕輕微，而對鋁有嚴重腐蝕的場所。1斷路器按照電力工程設計手冊P237高壓斷路器選擇規(guī)定斷路器型式的選擇除應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調試和運行維護，并經技術經濟比較后確定選擇斷路器。（2）隔離開關根據發(fā)電廠電氣部分附表7選擇隔離開關。（3）電壓互感器依據電力工程設計手冊對電壓互感器配置的規(guī)定1電壓互感器的配置與數量和配置，主接線方式有關，并應滿足測量，保護周期和自動裝置的要求。電壓互感器應能在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，周期點的兩側都能提取到電壓。26220KV電壓等級的一組主母線的三相上應裝設電壓互感器，旁路上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設壓互的情況和需要確定。3當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。根據技術規(guī)定SDGJ1486第1001條電壓互感器應按下列技術條件選擇和校驗1回路電壓2二次電壓3二次負荷4準確度等級5繼電保護及測量的要求第1003條電壓互感器的型式應按下列使用條件選擇1320KV屋內配電裝置宜采用油浸絕緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電磁式電壓互感器。235KV配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。第1007條用于中型點直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100V，用于中性點非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100/3V。52高壓開關柜的選擇高壓開關柜主要分固定式和手車式兩種；就結構而言又分開啟式、半封閉式、封閉式；就使用環(huán)境而言又有戶內、戶外之分；就操作方式而言有電磁操作機構、彈簧操作機構和手動操作機構。高壓開關柜的“五防”1、高壓開關柜內的真空斷路器小車在試驗位置合閘后，小車斷路器無法進入工作位置。（防止帶負荷合閘）2、高壓開關柜內的接地刀在合位時，小車斷路器無法進合閘。（防止帶接地線合閘）3、高壓開關柜內的真空斷路器在合閘工作時，盤柜后門用接地刀上的機械與柜門閉鎖。（防止誤入帶電間隔）4、高壓開關柜內的真空斷路器在工作時合閘，合接地刀無法投入。（防止帶電掛接地線）5、高壓開關柜內的真空斷路器在工作合閘運行時，無法退出小車斷路器的工作位置。（防止帶負荷拉刀閘）521開關柜的配置和選擇選用高壓開關柜，要根據使用環(huán)境決定選用戶內型還是戶外型，根據開關柜數量的多少和對可靠性要求，確定使用固定式還是手車式開關柜。固定式開關柜價格便宜些，但靈活性不如手車式。對可靠性要求不過高，開關柜臺數又較少的變電所，盡量選用固定式開關柜以降低投資。要結合高接線設計確定開關柜的一次方案，開關柜的一次方案可查閱相關電氣手冊。結合控制、計量、保護、信號等方面的要求，選擇或自行設計二次接線。選定開關柜之后柜中主要部件要按使用條件海拔高度、環(huán)境溫度、相對溫度、日照、風速、日溫差等等及短路情況進行校驗。選定操作機構時，要結合變電所操作電源情況而定。有直流操作電源硅整流、蓄電池等處盡量采用電磁操作機構。小型變電所采用手動操作機構比較簡便，但開關柜的斷流量要減弱很多。52235KV側開關柜的選擇一般情況下，35KV的高壓開關柜是不作整體耐壓試驗的，而要求對內部的元件進行單獨試驗；開關柜應滿足GB39061991“335KV交流金屬封閉開關設備“標準的有關要求，由柜體和斷路器二大部分組成，開關柜具有架空進出線、電纜進出線、母線聯(lián)絡等功能。柜體由殼體、電器元件包括絕緣件、各種機構、二次端子及連線等組成。柜體的材料1冷扎鋼板或角鋼用于焊接柜2敷鋁鋅鋼板或鍍鋅鋼板用于組裝柜3不銹鋼板不導磁性4鋁板不導磁性52310KV側開關柜的選擇通過10KV側開關柜的技術要求及其在實際應用中的選擇，選用JYN口610防“火燒連營“防污閃型開關柜。1經調研收集了技術資料國際兩部技術文件與引進同類型產品的說明書，對其材質、設備結構進行篩選，取長補短，采用復合式絕緣結構、優(yōu)化組合。特別吸取水電站尾水渠旁濕度特別大，由SN310/3000型少油斷路器組裝的11KV戶外開啟式開關柜，運行30多年成功經驗，而設計了具有在過電壓的情況下，對有時產生電暈、閃絡放電及絕緣表面放電，能及時恢復并不會影響其它設備水平的開關柜。2從防凝露與防污閃角度出發(fā)，套管爬距，相間與對地距離都參照戶外的尺寸，對戶內的設備防污閃更為有利。3開關柜寬必須由840MM改為1000MM，用到火電廠6KV廠用配電系統(tǒng)上。可將降壓運行的絕緣余度利用上，再按戶外6KV安全距離推算為115MM，可保留840MM的柜寬。4對我國30萬KW以上機組，引進真空斷路器的柜寬800MM，安全距離為100MM，其手車柜保持原封不動，安裝在國產840MM、電氣間隔125MM柜內。5開關柜采用最新設計的組合式母線瓷穿墻套管，母線還不增加接頭改造舊設備可利用原有母線，與全塑固體絕緣包覆鎧裝柜降低造價；真空斷路器柜15、少油斷路器柜25。66KV手車柜隔板相間處開口后，再用黃銅焊平的降溫措施改造舊設備經驗。7母線室增加入風管逆止閥，降低其運行溫度，錦州開關廠已發(fā)現(xiàn)母線溫度偏高，必須增加母線截面。8設計方案完全具備設計院選型選廠的規(guī)定如在相應工程或相似條件有12臺設備運行并超過兩年，已證明產品的安全可靠。通過引進國外先進的電力技術和設備，提高了中國電力工業(yè)的技術裝備水平。通過消化吸收、攻關創(chuàng)新，加大了先進電力生產設備的國產化力度。建議采用10KV開關柜全工況技術攻關的成果上，再吸取金屬鎧裝中置式手車柜結構與我國制造運行50年經驗，爭取設計與制造出超過引進技術性能的全工況開關柜。53高壓斷路器的選擇531高壓斷路器的配置與選擇1高壓斷路器的配置135KV、10KV側的變壓器至每一條母線均分別安裝一臺斷路器；母線分段也各安裝一臺斷路器。235KV、10KV側每條出線均安裝一臺斷路器。2高壓斷路器按下列條件進行選擇和校驗（1）選擇高壓斷路器的類型，按目前我國能源部要求斷路器的生產要逐步走向無油化，因此6220KV要選用SF6斷路器。（2）根據安裝地點選擇戶外式或戶內式。（3）斷路器的額定電壓不小于裝設電所所在電網的額定電壓。（4）斷路器的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)電流。（5）校核斷路器的斷流能力，一般可按斷路器的額定開斷電流大于或等于斷路器觸頭剛分開時實際開斷的短路電流周期分量有效值來進行選擇，當斷路器的額定開斷電流比系統(tǒng)的短路電流大得多的時，為了簡化計算也可用次暫態(tài)短路電流進行選擇。（6）按短路關合電流選擇，應滿足條件是斷路器額定關合電流不少于短路沖擊電流，一般斷路器的額定關合電流等于動穩(wěn)定電流。SHI（7）動穩(wěn)定校驗應滿足的條件是短路沖擊電流應小于斷路器的動穩(wěn)定電流，一般在產品目錄是給出的極限過電流峰值。（8）熱穩(wěn)定校驗應滿足的條件是短路的熱效應小于斷路器在TK時間內的允許熱效應。（9）根據對斷路器操作控制要求、選擇與斷路器配用的操作機構。53235KV側斷路器的選擇1該回路為35KV電壓等級，故選用ZN85405系列漏電斷路器2斷路器安裝在戶外，故選用戶外式斷路器3回路電壓35KV，因此選用額定電壓35KV的斷路器，且其額定電流大于通EU過斷路器的最大持續(xù)電流10325974（A）MAXI53817204為方便運行管理及維護選同一型號產品，初選ZN85405斷路器其參數如下表51表51LW835斷路器主要技術參數極限通過電流型號額定電壓KV額定電流A最大工作電壓KV額定開斷電流KA極限開斷電流額定斷流容量有效值峰值4S熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間SZN854053516004052525160036663250065對所選的斷路器進行校驗（1）斷流能力的校驗流過斷路器的短路電流67581072783KA。所選斷路器的額定開斷電流KII25KA，即斷路器的斷流能力滿足要求。KI（2）動穩(wěn)定校驗所選斷路器的動穩(wěn)定電流等于極限通過電流峰值60KA,流過斷路器的沖擊電流CI1377KA，則動穩(wěn)定滿足要求。SHI（3）熱穩(wěn)定校驗設后備保護動作時間17S，所選斷路器的固有分閘時間006S，選擇熄弧時間T002S。則短路持續(xù)時間。以前述方法算得4634196908264KA2SXQ因為短路持續(xù)時間1S，非周期分量忽略不計，即908264KA2SXKQ允許熱效應24742430KA2S所以熱穩(wěn)定滿足要求。TRI2從以上校驗可知斷路器滿足使用要求，故確定選用斷路器型號為ZN85405。53310KV側斷路器的選擇1該回路為10KV電壓等級，故可