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1、摘要 变电站是电力系统的重要组成部分。因此，变电站的安全可靠运行于国民经济的发展密切相关。本次设计为110kV降压变电站电气一次部分的初步设计，根据原始资料，以设计任务书和国家有关电力工程设计的规程、规范及规定为设计依据。变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。 本次设计从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括及对负荷资料的分析，从安全性、经济性及可靠性方面考虑，确定了110kV，10kV的主接线，然后又根据负荷计算及供电范围确定了主变压器的台数，容量及型号。最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器，隔离开关，母线，电压互感器，电
2、流互感器进行了选型，从而完成了110kV变电站电气一次部分的设计。关键词：110kV变电站； 短路电流； 一次部分； 主接线ABSTARCT Transformer substation is an important part of power system,and its sfety and reliability are closed related with the development of national economy.This design is the preliminary design of electricity primary system of 110kV st
3、ep-down substation, according to design debriefing,initial data and national regulation of power engineering design. When designing the substation,the actual situation of local was considered as much as possible on the base that the substation design is in meet the design standards of the state.The
4、necessity of establishing the substation is clarified from aspect of load increase,and the main lines of 110kV and 10kV are determined by describing the substation to be set up and analyzing the concerning data including its security ,economy and reliability.Meanwhile,the number,capacity and type of
5、 the main transformer are made certain through the calculation and the power supply range.Key words: 110kVsubstation; short circuit current; primary system; main electrical connection1 绪论1.1变电站的地位和作用 近几年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的
6、中间环节，起着变换和分配电能的作用。我国电力工业钓的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产，节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入国际先进水平行列。变电站是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展，单机容量的增大、总容量在百万于瓦以上变电站的建立促使变电站建筑结构和设计不断迪改进和发展。变电站结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地之不断提高。电气主
7、接线是发电厂变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。随着变电站综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，继而实现“无人值守”变电站已成为电力系统新的发展方向和趋势。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，综合分析，需设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电站，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。1.2变电站的分类 （1）按电压等级可分为超高压、高压、中压变电站和低压变
8、电站。电压在1kV以下的称为低压；电压为110kV的称为中压；电压高于10kV低于330kV的称为高压；电压在330kV以上的称为超高压。目前，我国变电站按电压等级分为35kV变电站、110kV变电站、220kV变电站和500kV变电站。 （2）按供电对象的差异可分为城镇变电站、工业变电站和农业变电站。 （3）根据其在电力系统中的低位和作用，可以分为枢纽变电站、中间变电站、区域（地方）变电站、企业变电站和末端（用户）变电站。 枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV及以上，联系多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电，或系统瓦解，枢纽变电站对电力
9、系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。 中间变电站：中间变电站位于系统主干环行线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般为330220kV，汇集23个电源和若干线路。全站停电后，将引起区域电网的解列。 地区变电站：地区变电站是一个地区和一个中、小城市的主要变电站，电压等级一般为220kV，全站停电后将造成该地区或城市供电的紊乱。 企业变电站：企业变电站是大、中型企业的专用变电站，电压等级35220kV，12回进线。 （4）按其容量和馈线的多少可分为大、中、小型变电站。 （5） 按是否有人正常运行值班可分为有人值班变电站和无人值班变电站。2原始设计资料2.1变电站的基本情况2.1.1 变电站建设性质
10、及规模 本站位于滦城北部，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，系新建变电站。 电压等级：110/10kV 线路回数： 110kV：进线2回，出线备用2回。 10kV：出线13回，备用2回。2.1.2 电力系统接线 电力系统简图如图2-1所示：图2-1 电力系统接线简图2.1.3 变电站规模和电力系统情况 本变电站的基本情况如下 （1）变电站性质：110kV变电站； （2）110kV最终2回进线2回出线，2回出线作为接入其他变电站的备用线路，备用线路每回规划输送容量为15MVA，本期工程2回进线； （3）10kV出线最终15回，本期13回，备用2回，负荷同时率0.85，备用总负荷4MW；(4)
11、根据当地电力系统的远景规划，110kV和10kV负荷的具体参数如表2-1。表2-1 负荷参数电压等级负荷名称最大穿越功率（MW）最大负荷（MW）负荷组成（%）cosTmax(h)线长(km)同时率线损近期远景近期远景一级二级三级110kVBZ线BI线备用（一）15备用（二）1510kV城区一2330500.8185%5%城区二2330500.82.5面粉厂11.520400.840001.7羽绒服厂11.520400.7540001.8造纸厂一2330400.7555001造纸厂二印染厂一34.535400.8555002印染厂二机械厂一23.530400.955002.5机械厂二水泥厂1.5
12、225300.8535002.5化肥厂1.5220300.7530002农一线1.5215300.81.5备用一23备用二232.2 设计任务本次变电站设计的主要任务为： （1）变电站电气主接线的设计； （2）主变压器的选择； （3）短路电流的计算； （4）电气设备的选择和校验；（5）防雷保护设计。3 主变压器的选择3.1变压器绕组与调压方式的选择 （1）绕组连接方式参考电力工程电气设计手册和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是型的，我国110kV及以上的电压等级均
13、为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择的连接方式，而6-10kV侧采用型的连接方式。故该110kV变电站主变应采用的绕组连接方式为：，。 （2）调压方式的确定 变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在5%以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到30。对于110kV及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。3.2 变压器相数的选择 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条
14、件限制时，在330kV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。3.3本站负荷计算 根据初步设计原始资料计算 （3-1） 式中 sc某电压等级的计算荷； Kt同时系数10kV取0.85； %该电压等级电网的线损率，一般取5%； 、各用户的负荷和功率因数。 考虑电力系统的远景发展规划此变电站10kV侧负荷为： 考虑到备用情况，因此本变电站的最终综合用电负荷为： Sm=SC+2+2=32.70MVA。3.4主变压器容量和型号的选择 主变容量一般按变电站建成近期负荷510年规划选
15、择，并适当考虑远期1015年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，从长远利益考虑，本站应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。所以每台变压器的额定容量按，其中为变电所最大负荷，即=0.732.70=22.89MVA这样当一台变压器停用时，也保证70%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此采用式来计算主变容量对变电所保证重要负荷来说是可行的。通过计算本变电站可选择额定容量为25000kV
16、A的主变压器。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，变电站一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时也增加了配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作的复杂化。考虑到两台主变同时发生故障机率较小，且适用远期负荷的增长以及扩建，故本变电站选择两台主变压器完全满足要求。综上所述根据以上设计原则，本次设计变电站主变确定为双绕组风冷有载调压电力变压器，相关数据如表3-1：表3-1主变压器的相关数据变压器型号SFZ11-25000/110额定容量(kVA )25000额定电压(kV) 连接组标号YN，d11短路
17、阻抗%10.5空载电流%0.2空载损耗（kW）22.7负载损耗（kW）104.53.5变压器的冷却方式 根据变压器型号的不同,其冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。 油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%35%。强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作
18、冷却介质，把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。 综上所述，110kV变电站冷却方式宜采用油浸风冷。4 电气主接线设计 电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、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。 电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工
19、作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。4.1主接线的设计原则 在设计变电所的主接线时，主要考虑以下基本原则： （1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。 （2）考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分
20、析各种可能的运行方式来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。 （3）考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。 （4）考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此对主接线的可靠性、灵活性的要求也比较高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。 （5）考虑备
21、用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电器主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。4.2 主接线设计的基本要求 主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。根据电力工程电气设计手册(电气一次部分）中有关规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、
22、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求”。主接线设计的基本要求主要有三点：可靠性、灵活性、经济性。4.2.1可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的运行工作，以保证对用户不间断供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，优先采用。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次设备部分在运行中可靠性的综合。同时，可靠性不是绝对的而是相对的。可能一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能就不是可靠的。评价主接线方式可靠的标志是： （1）线路、母线（包括母线侧隔离刀闸）等故障或检修
23、时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证对一类、二类负荷的供电； （2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电； （3）变电所全部停电的可能性； （4）大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。4.2.2灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，灵活性主要包括以下几个方面： （1）操作的方便性，电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错； （2）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，方便地改变运行方式，并且
24、在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行； （3）扩建的方便性，对将来要扩建的发电厂，其接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。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到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来能顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。4.2.3经济性 主接线的经济性和可靠性之间经常存在矛盾，所以应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑： （1）节省一次投资，主接线应简单清晰，
25、并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资； （2）占地面积少，主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少，同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益； （3）电能损耗少，在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。4.3主接线方案的比较和确定 根据电力工程电气设计手册(电气一次部分)的相关要求，110kV配电装置出线回路数4回时，可采用单母线分段的接线、双母
26、线接线、单母线分段带旁路接线，10kV配电装置出线回路数10回及以上时，可采用单母线分段的接线和双母线接线，在采用单母线分段或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路兼作旁路断路器的接线。当110kV线路6回及以上，356kV线路8回及以上时，可以装设专用的旁路断路器。4.3.1 110kV侧主接线设计 （1）初选方案 因本所初期设计高压侧2回进线无出线，最终2回进线2回出线，故110kV变电站电气主接线可采用单母线分段接线或单母线分段带旁路接线。下面以这两个方案进行分析比较，确定其主接线的具体形式。 单母线分段接线如图4-1
27、：图4-1 单母线分段接线 单母线分段带旁路接线图如图4-2：图4-2 单母线分段分段断路兼作旁路断路器的接线（2）方案比较 单母线分段接线： 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使重要用户停电； 两段母线同时发生故障的机率甚小，可以不予考虑； 在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关，任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。 单母线分段带旁路接线： 通过倒闸操作，可检修与旁路母线相连的任一回路的出线断路器而不停电，因固定式断路器检修时间较长，不重要负荷停电时间长； 任一出线断路器故障时，通过倒闸操作，
28、可在较短时间内恢复对该线路的供电。进线断路器故障时，不重要负荷停电时间较长。检修母线时，非检修段可以照常供电，并可对双回路线路通过其一回给、类负荷供电，还可通过倒闸操作经旁路母线对检修段出线负荷最重要的一个用户继续供电； 几乎无线路全部停运的可能，若出线全部停运的情况，因固定式断路器的检修时间长，则全部停运时间长； 正常运行时，QFD作为分段断路器工作，一段母线故障，QFD跳开，不会影响正常段母线供电。检修出线断路器，可以通过倒闸操作而不是切除线路。运行方式改变时，倒闸操作繁琐，不够灵活； 设备少，投资少，土建工作和费用较少，可以两个方向均衡扩建。 （3）方案确定 从技术性角度而言，两种方案均
29、能满足110kV级供电可靠性和灵活性的要求，且具有扩建方便的优点，但考虑到单母线分段接线简单，设备少，经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。综合比较，本次设计在110kV母线上采用单母线分段接线的形式。4.3.2 10kV侧主接线设计 （1）初选方案 10kV侧出线回路数本期为13回，最终15回，根据规程要求和本所实际情况，10kV电气主接线可以采用单母线分段接线或双母线接线。 （2）方案比较 双母线接线特点： 检修任一组母线，不会中断对用户的连续供电（利用母联倒换操作）； 一组母线故障后，该母线上的所有进出线都要停电，但能迅速恢复供电； 检修任一回路中的母线侧QS，仅该回路停电，其余线
30、路照常工作； 任一回路中的QF，如拒动或因故不能操作时，可用母联代替操作； 在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作； QS不仅用来隔离电压，而且还用来倒换操作； 扩建方便。 （3）方案确定： 10kV侧采用双母线接线，供电可靠性高，且对重要负荷采用双回路供电。调度灵活，操作方便，不易误操作，为以后的发展和扩建奠定了基础。故采用双母线接线的接线方式。 基于上述理由，再考虑到该变电站在电力系统中的地位、建设规模、负荷性质等情况，在保证供电可靠性的前提下,运行灵活性、操作检修方便，节约投资，确定：110kV接线采用单母线分段的接线，10kV接线采用双母线接线。5 短路电流计算 在电力供电系
31、统中，对电力系统危害最大的就是短路。短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中，一般都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。 在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。5.1短路电
32、流计算的目的 计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数： I 次暂态短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值；ish 三相短路冲击电流，用来检验设备和母线的动稳定；I 三相短路电流有效值，用来检验设备和母线的热稳定；S 次暂态三相短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。5.2短
33、路电流计算的规定 为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响，做出以下规定： （1）所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的； （2）认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的变化而变化； （3）输电线路的分布电容略去不计； （4）每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。唯一例外的是电抗器，应该采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否则，误差偏大； （5）计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电
34、抗，因为这些元件X/3R时，可以略去电阻的影响。只有在短路点总电阻大于总电阻的1/3时才加以考虑，此时采用阻抗等于电抗计算； （6）短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。有关感应电动机对电力系统三相短路冲击电流的影响：在母线附近的大容量电动机正在运行时，在母线上发生三相短路，短路点的电压立即降低。此时，电动机将变为发电机运行状态，母线上电压低于电动机的反电势； （7）在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并； （8）以供电电源为基准的电抗标幺值大于3,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。5.3短路电流计算的步骤
35、在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体计算步骤如下： （1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下； （2）绘制等值网络，进行网络变换； （3）选择短路点； （4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值； （5）计算短路容量，短路电流冲击值：短路容量： （5-1） 短路电流冲击值: （5-2） （6）列出短路电流计算结果。5.4短路类型及其计算方法 电力系统中可能发生的几种形式的短路类型及其计算方法是如下： （1）三相短路电流的计算： （5-3） 其有名值为： （5-4） 式中
36、系统中发生三相短路时，短路点的短路电流标幺值； 系统中发生三相短路时，短路点的短路电流有名值； 归算到短路点的综合正序等值 电抗。 以下为简便起见，省略下标 * 。 （2）两相短路电流的计算： （5-5） 式中归算到短路点的综合负序电抗； 两相短路时短路点的全电流。 其各序分量电流值为： (5-6) 式中分别为两相短路时，短路点短路电流的正负序分量。 （3）两相接地短路电流计算： （5-7） 式中两相短路接地时，短路点故障相全电流； 两相短路接地时，短路点的正序电流分量。 （5-8） （5-9） （5-10） 式中分别为两相接地短路时的负序和零序电流分量。 （4）单相接地短路电流的计算： 短路
37、点各序分量电流为： （5-11）5.5 原始资料 无穷大系统供电到110kv母线上，10kV侧无电源，系统阻抗归算到110kV侧母线上Xs*=0.162，UB=Uav，SB=100MVA。 取基准容量为：SB=100MVA，基准电压为UB=Uav，又依公式： ；，计算基准值如表5-1。表5-1 变电站网络等值电路参数基准值取值电气量关系式基 准 值S(MVA)100U(kV)U=U11510.5I(kA)0.5025.50X()132.251.105.6 短路计算5.6.1 短路计算过程 在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，在选择和校验电器设备时，需要用到短路电流。其中一定要
38、注意以下几点： （1）接线方式：计算短路电流时式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。 （2）短路种类：一般按三相短路计算，在三绕组变压器回路中单相或两相接地短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况进行校验。（3）短路计算点的选择：短路计算点是指在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。 在该系统中分别选择了110kV高压侧母线k1,10kV低压侧母线k2，系统等值网络如图5-1。 图5-1 系统等值网络图5.6.2 各短路点电流短路电流计算（1）k1点短路时，UB=115kV，等值网络如图5-2。图5-2 k1点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值： 次暂态短路
39、电流标么值：=6.17 次暂态0s和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：= 冲击电流为： 式中kim冲击系数，取1.8。 短路容量为：S= （2）k2点短路时，UB=10.5kV，等值网络如图5-3。图5-3 k2点短路等值网络图 等值网络电抗的标幺值： 次暂态短路电流标么值的计算：=2.69 次暂态0s和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：= =14.79kA 冲击电流为： 短路容量为：=5.6.3 短路电流计算结果 各点短路电流计算结果如表5-2：表5-2 短路电流计算结果短路点编号基值电压UB (kV)基值电流IB (kA)短路电流标幺值 短路电流有名值 (kA)短路电流
40、冲击值ish (kA)1150.5026.173.107.8910.55.52.6914.7937.546 高压电气设备的选择与校验6.1 断路器的选择6.1.1高压断路器的选择原理 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。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： （1）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； （2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性； （3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间；
41、（4）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。 考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110kV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使
42、用于35kV以下的电压等级中。所以，10kV侧采用真空断路器。6.1.2 最大持续工作电流计算（1） 110kV侧 电网额定电压 进线最大持续工作电流为： 实际工程设计中需要考虑规划远景母线穿越功率的因素，而根据国家电网工程典型设计110kV穿越功率一般设定为2倍变压器容量，则 比较上述结果，考虑到在电器设备选择中，同一电压等级同类电器的型号不宜过多，可以选取其中最大值作为该侧各回路的最大持续工作电流值，即Imax(110)=275.56A。（2） 10kV侧 电网额定电压 由于10kV侧电气主接线型式为双母线接线，考虑一台变压变压器故障时，另一台变压器短时承担70%的负荷，则10kV侧进线的最大负荷电流为： 出线最大持续工作电流应按本侧最大负