3008.a220kv变电站设计

'课程设计说明书课程名称：电力系统课程设计设计题目：220kV变电站设计专业：电气工程及其自动化班级：05电气（2）班学号：姓名：指导教师：理工大学电力学院二年一月56 设计说明及计算书摘要：根据电力系统规划需新建一座220kV区域变电所，该所建成后与110kV和220kV电网相连，并给近区用户供电。分析原始资料，根据要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案，确定电气设备的配置，根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果，根据短路计算的结果来选择和校验设备，最后进行所用电设计。关键字：主接线方案比较主变容量短路计算设备选择校验56 目录第一章原始资料4第二章电气主接线设计5第2.1节220kV地区重要变电站主接线设计52.1.1设计原则52.1.2各种主接线的优缺点62.1.3方案拟订82.1.4方案比较8第2.2节主接线中的设备配置122.2.1断路器的配置122.2.2隔离开关的配置122.2.3电压互感器的配置122.2.4电流互感器的配置132.2.5电网中性点接地方式132.2.6避雷器的配置13第2.3节配电装置的选型14第2.4节主变压器台数、容量、型号的选择142.4.1选择原则：142.4.2本站主变压器相数、台数和调压方式确定152.4.3变压器连接方式和中性点接地方式的选择152.4.4主变压器容量及型号的选择16第三章短路计算17第3.1节短路计算的前提条件及步骤173.1.1前提条件173.1.2考虑因素183.1.3一般计算步骤18第3.2节负荷对短路电流的影响19第3.3节短路电流计算28第四章主要电气设备的选择和校验33第4.1节一般原则及技术条件334.1.1原则：334.1.2长期工作条件334.1.3短路稳定条件33第4.2节高压电气设备选择344.2.1高压断路器的选择344.2.2隔离开关的选择384.2.3电压互感器的选择414.2.4电流互感器的选择424.2.5避雷器的选择444.2.6母线的选择及校验444.2.7限流电抗器的选择474.2.8电缆的选择494.2.9支柱绝缘子及穿墙套管5156 第五章所用电设计535.1所用电的接线方式535.2所用变的容量535.3所用电接线53结束语54参考文献54附录电气主接线图5456 第一章原始资料1、根据电力系统规划需新建一座220kV区域变电所。该所建成后与110kV和220kV电网相连，并供给近区用户供电。2、按规划要求，该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。220kV出线6回（其中备用2回），110kV出线8回（其中备用2回），10kV出线10回（其中备用2回）。3、110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，最小负荷与最大负荷之比为0.65。10kV侧总负荷为38000kVA，ⅠⅡ类用户占60%，最大一回出线负荷为4000kVA，最小负荷与最大负荷之比为0.65。4、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：220kV侧小时/年110kV侧小时/年10kV侧小时/年5、220kV和110kV侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为0.15s，10kV出线过流保护时间为2s,断路器燃弧时间按0.05s考虑。6、系统阻抗：220kV侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220kV母线侧阻抗为(Sj=100MVA)，110kV侧电源容量为500MVA，归算至本所110kV母线侧阻抗为（Sj=100MVA）。7、该地区最热月平均温度为28°C，年平均气温16°C，绝对最高气温为40°C，土壤温度为18°C。56 第一章电气主接线设计电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。第2.1节220kV地区重要变电站主接线设计2.1.1设计原则变电所根据5－10年电网发展规划进行设计。在有一、二级负荷的变电所中宜采用双路电源供电装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设三台主变压器，如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于70%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。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。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度。主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理（即投资省、占地面积小，电能损失少）。变电所电气主接线指变电所的变压器，输电线路与电力系统连接，从而完成输配电任务。变电所主接线是电力系统的一个重要组成部分，是保证输变电和电能质量的关键环节，它必须满足工作可靠、调度灵活，运行检修方便，具有经济性和发展的可能性等条件。（1）主接线的设计原则①考虑变电所在电力系统的地位和作用②考虑近期和远期的发展规模③考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响④考虑主变台数对主接线的影响56 ⑤考虑备用量的有无和大小对主接线的影响（2）接线设计的基本要求根据我国能源部关于《220－500kV中变电所设计技术规程》SDT－88规定："变电所电气主接线应根据变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建要求。①可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观准是运行实践评价可靠性的标志。1）断路器检修时是否影响供电2）线路、断路器母线检修和故障时，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）有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上②灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：1）调度要求：可灵活的投入和切除变压器、线路。调配电源和负荷，能够满足系统在运行方式下，检修方式下特别方式下的调度要求。2）检修要求：可方便的停运断路器，母线及其继电器保护设备进行安全检修，且不致影响对用户的供电。3）扩建要求：可容易的从初期过渡到终期接线使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。③经济性经济性主要是投资省，占地面积小，能量损失小。2.1.2各种主接线的优缺点1、单母线接线56 单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110～200kV配电装置的出线回路数不超过两回，35～63kV，配电装置的出线回路数不超过3回，6～10kV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式。2、单母分段用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110kV～220kV配电装置的出线回路数为3～4回，35～63kV配电装置的出线回路数为4～8回，6～10kV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。3、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110～220kV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，双母接线适用于：110kV～220kV配电装置的出线回路数为5回及以上或当110~220kV配电装置在系统中居重要地位，出线回路为4回及以上时；35～63kV配电装置的出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；6～10kV配电装置当短路电流较大、出线需要带电抗器时，则采用双母接线。4、双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。5、双母带旁路110~220kV线路输送功率较多、送电距离较远、停电影响较大，并且110及220kV少油断路器平均每台每年检修时间约需5天及756 天，停电时间较长。因此，一般需设置旁路母线或旁路隔离开关。（1）设置旁路母线时，首先采用以母联或分段断路器兼作旁路断路器。但在下列情况下，则装设专用旁路断路器：1）当110kV出线为7回及以上，220kV出线为5回及以上时，一般装设专用旁路断路器。2）对于在系统中居重要地位的配电装置，110kV出线为6回及以上，220kV出线为4回及以上时，也可装设专用旁路断路器。变电所主变压器的110~220kV侧断路器，宜接入旁路母线。（2）具备下列条件时，可不设置旁路母线：1）采用可靠性高、检修周期长的SF6断路器或采用可以迅速替换的手车式断路器时。2）系统条件允许线路停电检修时。3）接线条件允许断路器停电进行检修时。（3）110~220kV屋外配电装置是最终出线回路数较少，不需设专用旁路断路器时，也可以采用简易的旁路隔离开关代替旁路母线。2.1.3方案拟订根据以上的各种主接线的设置原则和优缺点拟设各电压等级的主接线：1、220kV侧主接线的设计220kV侧出线回路数为6回(其中备用2回)，可靠性要求较高，宜采用可靠性较高的双母线接线方式；另外，为保证检修出线断路器时不致该回线路断电，为进一步提高可靠性，也可采用可靠性更高的双母线带旁路母线接线方式。2、110kV侧主接线的设计110kV侧出线回路数为8回（其中备用2回），根据规定，当110～220kV配电装置出线回路数为5回及以上时，宜采用可靠性较好的双母线接线，并且110kV侧所带的负荷为远方大型冶炼厂属于一类负荷，因此采用双母线接线。3、10kV侧主接线的设计10kV侧出线回路数为10回（其中备用2回），一、二级负荷占10kV侧总负荷的60%，宜10kV采用单母分段连接。2.1.4方案比较变电所的主接线可采用两种方案：56 方案一：220kV侧采用双母线的接线方式，110kV侧采用双母线的接线方式，10kV侧采用单母分段接线方式。方案二：220kV侧采用双母线带旁路母线接线方式，110kV侧采用双母线的接线方式，10kV侧采用单母分段接线方式。对于方案的选择，应从可靠性、灵活性和经济性上进行综合考虑，对于在技术上相当的方案，应选择经济上最优方案。首先比较两个方案的经济性，现在对其经济性进行粗略估计。两接线方式经济性的比较（经济性分析部分数据为假设）：1）从电气设备的数目及配电装置上进行比较表2-1方案比较方案项目方案一方案二220kV配电装置双母线双母线带旁路母线110kV配电装置双母线双母线10kV配电装置单母线分段单母线分段主变台数22断路器的数目220kV910110kV111110kV1313隔离开关的数目220kV2635110kV323210kV26262）计算综合投资Z（1）Z＝Z0(1＋a/100)(元)式中:Z0—为主体设备的综合投资,包括变压器﹑高压断路器﹑高压隔离开关及配电装置等设备的综合投资;a-为不明显的附加费用比例系数,此处取90.56 （2）主体设备的综合投资如下(各种投资设备和数据为假设)表2-2主变比较主变容量MVA每台主变的参考价格(万元/台)变压器的投资(万元)1203002×300＝600表2-3220kV侧断路器比较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)809×80＝72010×80＝800表2-4220kV侧隔离开关比较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)44×26＝1044×35＝140表2-5110kV侧断路器比较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)6011×60＝66011×60＝660表2-6110kV侧隔离开关比较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)232×2＝6432×2＝64表2-710kV侧断路器比较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)2513×25＝32513×25＝325表2-810kV侧隔离开关比较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)1.726×1.7＝44.226×1.7＝44.256 表2-9配电装置比较接线方式单母分段双母线双母带旁路母线投资(万元)380560940表2-10综合投资比较方案一方案二主体设备总投资(万元)Z0＝600＋720＋104＋660＋64＋325＋44.2＋560×2＋380＝4017.2Z0＝600＋800＋140＋660＋64＋325＋44.2＋940＋560＋380＝4513.2综合投资(万元)Z＝Z0(1＋a/100)＝4017.2×（1＋0.9）＝7632.68Z＝Z0(1＋a/100)＝4513.2×（1＋0.9）＝8575.08综合以上计算，列表进行两个方案的比较方案比较如下：表2-11综合比较方案一方案二比较结果可靠性220kV侧和110kV侧均采用双母线接线方式，可轮流检修两组母线，当某一组母线故障后，能迅速恢复供电；10kV侧采用单母分段接线，对重要用户可从不同段引出两个回路,有两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断和不使重要用户停电220kV侧采用双母线带旁路母线接线方式、110kV侧采用双母线接线方式，10kV侧均采用单母分段，除了具有方案一的优点外，当220kV出线断路器检修时，仍可保证该回路供电，可靠性更高。方案二略优于方案一灵活性与方案二相比，220kV侧采用接线较为简单的双母接线，检修及维护时倒闸操作较为方便220kV侧采用接线较为复杂的双母带旁路母线接线，可靠性提高但是倒闸操作复杂方案一优于方案二经济性通过计算可知，方案一所用设备比方案二少，投资少，更经济。采用较为复杂的接线，虽然提高了可靠性，但是所用设备明显增加，投资明显增大，不经济。方案一明显优于方案二56 综上所述，本站采用方案一作为主接线形式。第2.2节主接线中的设备配置2.2.1断路器的配置断路器的主要功能：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。本站断路器的装设：在本变电站中220kV和110kV均装设高性能六氟化硫断路器，它性能好检修周期长，可以不加设旁路。10kV侧采用室内设备，电缆出线均采用高压开关柜。2.2.2隔离开关的配置配置原则：断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。中性点直接接地的普通变压器应通过隔离开关接地。接在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。本站隔离开关的装设：220kV和110kV使用室外设备。10kV侧出线均选用室内高压开关柜。2.2.3电压互感器的配置配置原则：电压互感器的配置应能保证在主接线的运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。母线，除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组PT，用于同步测量仪表和保护装置。线路35kV及以上输电线路，当对端有电源时为了监视线路有无电压进行同步和设置重合闸，装有一台单相PT。发电机，一般装2—3组PT。变压器低压侧有时为满足同步式继电保护之要求设有一组PT。本站电压互感器的设置：本站10kV装有二组电压互感器，110kV侧的母线上装有二组电压互感器，220kV侧的母线上装有二组电压互感器。一次侧接地由于测量相对地电压，二次侧接地保护人员安全，三次侧开口测量零序电压。56 2.2.4电流互感器的配置配置原则：所有断路器的回路均装设电流互感器，以满足测量仪表、保护和自动装置要求。每条支路的电源侧均应装设足够数量的电流互感器，供该支路的测量、保护使用。发电机出口配置一组电流互感器供发电机自动调节励磁装置使用，相数、变比、接线方式与自动调节励磁装置的要求相符。配备差动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同。有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。变压器的中性点、变压器的出口、桥形接线的跨条上，虽未设断路器，也应装设电流互感器对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，可按两相或三相配置。本站电流互感器的配置：各电压等级出线，断路器的两侧和主变高中低压侧，按三相配置，变压器中性点按一相配置。2.2.5电网中性点接地方式中性点接地原则：电网中性点接地方式与电网的电压等级，单相接地故障电流，过电压水平以及保护配置等有密切关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平；电网供电的可靠性、连续性和运行的安全性；电网对通信线路及无线电的干扰。选择接地点时应保证在任何故障形式下，都不应使电网解列成为中性点不接地系统。本站中性点接地方式：220kV和110kV侧绕组采用中性点直接接地。2.2.6避雷器的配置避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。避雷器有两种：（1）阀型避雷器按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器；（2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。用于线路作为防雷保护。采用避雷器来防止雷电侵入波对电气设备绝缘造成危害。避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优于碳化硅避雷器（磁吹避雷器），且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程220kV和110kV系统中，采用氧化锌避雷器。56 由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期施加在金属氧化物电阻片上，为了保证使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不可超过避雷器允许的持续运行电压。避雷器配置情况见表2-1。表2-12避雷器配置情况设备名称安装地点避雷器220kV母线220kV出线110kV母线110kV出线10kV母线10kV出线主变高、中、低侧主变中性点（间隙保护）第2.3节配电装置的选型220kV双母线接线的220kV配电装置采用屋外普通中型布置。110kV双母线接线的110kV配电装置采用屋外普通中型布置。10kV10kV的单母线分段接线采用屋内成套开关柜(手车式开关柜单层布置)第2.4节主变压器台数、容量、型号的选择2.4.1选择原则：主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。主变压器容量一般按变电所、建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。56 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得跔容量的备用电源时，可装设一台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于70%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三相三绕组变压器。110kV及以上电压的变压器绕组一般均为YN连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用△连接。2.4.2本站主变压器相数、台数和调压方式确定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，故由以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。本站有三个电压等级，考虑到一台变压器检修停运时会造成区域停电，为了确保可靠性和灵活性，故选择两台三相三绕组变压器，同时110kV和10kV的最小负荷都比较小，电压波动较大，为了保障电压水平能够满足用户要求，本所选用有载调压变压器。2.4.3变压器连接方式和中性点接地方式的选择变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有y和△，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用△连接。同时考虑到为了降低绕组的绝缘要求，从而降低制造成本，为了给三次谐波电流提供通道，避免正弦波电压的畸变故此变电所220kV、110kV侧宜采用Y0接线，35kV侧采用Y连接，10kV侧采用△接线，我国的110kV及以上电网一般采用中性点直接接地系统,所以，本变电所主变220kV侧和110kV均采用中性点直接地方式，10kV侧采用△连接方式。56 2.4.4主变压器容量及型号的选择本变电所选用两台变压器，按110kV侧的变电所的进线跳开，由220kV侧无穷大系统来单供电给110kV和10kV侧的负荷，一台主变压器的容量不应小于70%的全部负荷。110kV侧的负荷：两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，属于一类负荷。110侧的总负荷容量为80MVA。10kV侧的负荷：10kV侧总负荷为38000kVA，最大一回出线负荷为4000kVA，有10回出线，其中两回备用，ⅠⅡ类用户占60%。10kV侧的总负荷为38MVA。10kV侧的最大负荷，按10回来算为10×4000kVA=40MVA>38MVA，所以按40MVA来算10kV的总负荷容量。单台容量：SN>（80MVA+40MVA）×0.7=84MVA同时还要保证用户的一、二级负荷10kV侧的一级、二级负荷为40MVA×60%=24MVA110kV侧的一级、二级负荷为80MVA总的一级、二级负荷为24MVA+80MVA=104MVA>84MVA综合以上讨论可知，从长远考虑选主变压器容量：SN=120MVA，容量比100/100/50的变压器。表2-13SFPSZ7-/220变压器参数列表型号容量MVA调压范围额定电压（kV）空载损耗（kW）空载电流（%）联结组标号阻抗电压高压中压低压UI-2%U1-3%U2-3%SFPSZ7-/220120±8×1.5%22012110.51400.7YN，Yn0，d1113.522.47.456 第一章短路计算短路是电力系统最常见的故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相或中性点接系统中相与地之间的短路。短路形成的原因有很多种一般的有：（1）设备绝缘损坏：正常运行时电力系统各部分绝缘是足以承受所带电压的，且具有一定的裕度。但电气设备在制造时可能存在某些缺陷；在运输、保管和安装的过程中，绝缘可能受到机械损伤；长期低电压过电流运行的设备绝缘会迅速老化等原因，使电气设备的绝缘受到削弱或损坏，造成带电部分的相与相或相与地形成通路。（2）恶劣的自然条件，大气过电压（雷击）引起闪络，大风和复冰引起倒杆和短线等造成短路。（3）工作人员误操作如设备检修未拆除地线就加电压、运行人员带负荷拉刀闸等。在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备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，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。第3.1节短路计算的前提条件及步骤3.1.1前提条件（1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行。（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。（3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。（4）所有电源的电动势相位角相等。56 （5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。3.1.2考虑因素（1）接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，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），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（2）计算容量：应按本工程设计规划容量计算，考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑工程建成后5－10年）（3）短路种类：一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校验（4）短路计算点：在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的6－10kV出线与厂用分支线回路母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取电抗器前。选择其导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。3.1.3一般计算步骤（1）选择计算短路点画等值网络（次暂态网络）图，首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd"。选取基准容量Sb和基准电压Ub(一般取后级的平均电压)将各元件电抗换算为同一基准值的标么值（2）给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号（3）化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辅射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。（6）计算无限大容量(或Xjs=3)的电源供给的短路电流周期分量。（7）计算短路电流周期分量有名值。（8）计算短路电流冲击值。56 第3.2节负荷对短路电流的影响在计及负荷和不计及负荷两种情况下对比一下短路电流，现在选取的短路点为三个电压等级的母线作为短路点来对比。相关参数计算：变压器:U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(13.5+22.4-7.4)=14.25U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(13.5+7.4-22.4)=-0.75U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5(22.4+7.4-13.5)=8.15所以XT1=U1%×SB/(100×SN)=14.25×100/(100×120)=0.11875XT2=U2%×SB/(100×SN)=-0.75×100/(100×120)=-0.00625XT3=U3%×SB/(100×SN)=8.15×100/(100×120)=0.06792（一）不计及负荷的影响0.016220kV0.118750.032-0.006250.110kV10kV图3-1短路点分布图（不计及负荷影响）基准容量：Sb=100MVA冲击系数：kch=1.8如图3-1所示：220kV侧:电源的标幺值：E1=1归算至本所220kV母线侧阻抗为X1=0.016(Sb=100MVA)110kV侧:电源的标幺值：E2=1归算至本所110kV母线侧阻抗为X1=0.32(Sb=100MVA)X5=XT1=0.11875X6=XT2=-0.00625X7=XT3=0.06792X8=X5，X9=X6，X10=X756 可知X12=X5/2=0.11875/2=0.X13=X6/2=-0.00625=-0.X14=X7/2=0.06792=0.033960.016220kV0.320.059-0.00312110kV0.0339610kV图3-2等效变换后的等值电路图0.376250.016D1点短路时的情况：等效电阻：X21=X2+X13+X12=0.32-0.+0.=0.37625短路电流的周期分量的标幺值为：id1=E2/X21+E1/X1图3-3化简后的等值电路=1/0.37625+1/0.016=65.1578D1点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.251kA短路电流的周期分量的有名值为：id10.251kA=16.356kA冲击电流的有名值为：ich=kchid10.251=41.6356kA短路电流的全电流有效值为：iq=id10.251kA=24.697kA0.0.32短路容量：St=id1Sb=6515.78MVAD2点短路时的情况：等效电阻：X22=X1+X12+X13=0.016+0.-0.=0.07225图3-4化简后的等值电路短路电流的周期分量的标幺值为：56 id2=E1/X22+E2/X2=1/0.07225+1/0.32=16.9658D2点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.502kA短路电流的周期分量的有名值为：id20.502kA=8.5176kA冲击电流的有名值为：ich=kchid20.502=21.6822kA短路电流的全电流有效值为：iq=id20.502kA=12.8613kA短路容量：St=id2Sb=1696.58MVAD3点短路时的情况：等效电阻：X23=X14+(X2+X13)(X1+X12)/(X2+X13+X1+X12)=0.03396+（0.32-0.）（0.016+0.）/（0.32-0.+0.016+0.）=0.094850.09485E3=(E1×(X2+X13)+E2×(X1+X12))/(X2+X13+X1+X12)=(1(X2+X13)+1(X1+X12))/(X2+X13+X1+X12)=1短路电流的周期分量的标幺值为：id3=E3/X23=1/0.09485=10.5428图3-5化简后的等值电路D3点的电流基准值为：ib=100/()kA=5.4986kA短路电流的周期分量的有名值为：id35.4986kA=57.97kA冲击电流的有名值为：ich=kchid35.4986=147.5684kA短路电流的全电流有效值为：iq=id35.4986kA=87.533kA短路容量：St=id3Sb=1054.28MVA56 （二）计及负荷的影响0.0160.118750.32-0.006250.067920.43750.875图3-6短路点分布图（计及负荷影响）计算等值网络中的各个元件的标幺值，在这里先将全部负荷计入，以额定标幺电抗为0.35，电势为0.8的电源表示。基准容量：Sb=100MVA系统的冲击系数：kch=1.8负荷的冲击系数：kp=1如图3-6所示：220kV侧:电源的标幺值：E1=1归算至本所220kV母线侧阻抗为X1=0.016(Sb=100MVA)110kV侧:电源的标幺值：E2=1归算至本所110kV母线侧阻抗为X1=0.32(Sb=100MVA)负荷的容量为冶炼厂的负荷容量，即S110=80MVAX3=0.35Sb/S110=0.35100/80=0.437510kV侧：负荷容量按最大负荷容量S10=40MVAX4=0.35Sb/S10=0.35100/40=0.87556 X5=XT1=0.11875X6=XT2=-0.00625X7=XT3=0.06792X8=X5，X9=X6，X10=X7对电路进行等值变换：（如图3-7所示）X12=X5/2=0.11875/2=0.X13=X6/2=-0.00625=-0.X14=X7/2=0.06792=0.03396X11=X2X3/(X2+X3)=0.320.4375/(0.32+0.4375)=0.1848E5=(E2X3+E3X2)/(X2+X3)=(10.4375+0.80.32)/(0.4375+0.32)=0.91550.016220kV0.1848-0.00310.110kV0.033960.875图3-7等效变换后的等值电路图D1点短路时的情况：0.21080.016图3-8换后的等值电路图56 等效电阻：X21=X12+(X11+X13)×(X4+X14)/(X11+X13+X4+X14)=0.+(0.1848-0.)(0.875+0.03396)/(0.1848-0.+0.875+0.03396)=0.2108等效电源：E6=(E4(X11+X13)+E5(X4+X14))/(X11+X13+X4+X14)=[0.8(0.1848-0.)+0.9155(0.875+0.03396)]/(0.1848-0.+0.875+0.03396)=0.8963短路电流的周期分量的标幺值：id1=E1/X1+E6/X21=1/0.016+0.8963/0.2108=66.752下面计算负荷提供的短路电流（如图3-7，3-8所示）i1=E6/X21=0.8963/0.2108=4.252V0=i1X12=4.2520.=0.2525分支电流：i11=(X14+X4)i1/(X11+X13+X4+X14)=(0.875+0.03396)4.252/(0.1848-0.+0.875+0.03396)=3.5437短路后110kV母线电压：V2=i11X13+V0=3.5437（-0.）+0.2525=0.2414110kV负荷提供的短路电流：iL1=(E3-V2)/X3=（0.8-0.2414）/0.4375=1.276810kV负荷提供的短路电流：iL2=(E4-V0)/(X4+X14)=（0.8-0.2525）/（0.875+0.03396）=0.6023负荷提供的短路电流：iL=iL1+iL2=1.2768+0.6023=1.8791系统提供的短路电流：iX=id1–iL=66.752-1.8791=64.8729冲击电流的标幺值：ich=kchiX+kpiL=1.864.8729+11.8791=167.797负荷的短路全电流标幺值：iLq=iL=1.8791系统的短路全电流标幺值：ixq=ix=64.8729=97.956短路电流的全电流标幺值：iq===97.974D1点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.251kA短路电流的周期分量的有名值为：id10.251kA=66.7520.251=16.7547kA冲击电流的有名值为：ich0.251=167.7970.251kA=42.117kA短路电流的全电流有效值为：iq0.251kA=97.9740.251kA=24.591kA短路容量：St=id1Sb=6675.2MVA56 D2点短路时的情况：0.18480.06647图3-9换后的等值电路图等效电阻：X22=X13+(X12+X1)(X4+X14)/(X12+X1+X4+X14)=-0.+(0.+0.016)（0.875+0.03396）/（0.+0.016+0.875+0.03396）=0.06647等效电源：E7=(E4(X1+X12)+E1(X4+X14))/(X1+X12+X4+X14)=[0.8(0.016+0.)+1(0.875+0.03396)]/（0.+0.016+0.875+0.03396）=0.9847短路电流的周期分量的标幺值：id2=E5/X11+E7/X22=0.9155/0.1848+0.9847/0.06647=19.768下面计算负荷提供的短路电流（如图3-7，3-9所示）i2=E7/X22=0.9847/0.06647=14.814V0=i2X13=14.814(-0.)=-0.04629110kV负荷提供的短路电流：iL1=E3/X3=0.8/0.4375=1.828610kV负荷提供的短路电流：iL2=(E4-V0)/(X4+X14)=(0.8+0.04629)/(0.875+0.03396)=0.931负荷提供的短路电流：iL=iL1+iL2=1.8286+0.931=2.7596系统提供的短路电流：iX=id2–iL=19.768-2.7596=17.0084冲击电流的标幺值：ich=kchiX+kpiL=1.817.0084+12.7596=47.199负荷的短路全电流标幺值：iLq=iL=2.7596系统的短路全电流标幺值：iXq=iX=17.0084=25.682短路电流的全电流标幺值：iq===25.83D2点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.502kA短路电流的周期分量的有名值为：id20.502kA=9.9235kA冲击电流的有名值为：ich0.502=23.694kA短路电流的全电流有效值为：iq0.502kA=12.967kA56 短路容量：St=id2Sb=1976.8MVAD3点短路时的情况：0.8750.08723图3-10换后的等值电路图等效电阻：X23=X14+(X11+X13)(X1+X12)/(X11+X13+X1+X12)=0.03396+(0.1848-0.)(0.016+0.)/(0.1848-0.+0.016+0.)=0.08723等效电源：E8=(E1(X11+X13)+E5(X1+X12))/(X11+X13+X1+X12)=[1(0.1848-0.)+0.9155(0.016+0.)]/(0.1848-0.+0.016+0.)=0.97522短路电流的周期分量的标幺值：id3=E8/X23+E4/X4=0.97522/0.08723+0.8/0.875=12.094下面计算负荷提供的短路电流（如图3-7，3-10所示）i3=E8/X23=0.97522/0.08723=11.1799V0=i3X14=11.17990.03396=0.3797分支电流：i31=(X1+X12)i3/(X1+X12+X11+X13)=（0.016+0.）11.1799/（0.016+0.+0.1848-0.）=3.2783短路后110kV侧的电压：V2=i31X13+V0=3.2783（-0.）+0.3797=0.3694110kV负荷提供的短路电流：iL1=(E3-V2)/X3=（0.8-0.3694）/0.4375=0.9842310kV负荷提供的短路电流：iL2=E4/X4=0.8/0.875=0.914负荷提供的短路电流：iL=iL1+iL2=0.98423+0.914=1.89823系统提供的短路电流：iX=id3–iL=12.094-1.89823=10.1958冲击电流的标幺值：ich=kchiX+kpiL=1.810.1958+11.89823=28.638负荷的短路全电流标幺值：iLq=iL=1.89823系统的短路全电流标幺值：iXq=iX=10.1958=15.395356 短路电流的全电流标幺值：iq===15.512D3点的电流基准值为：ib=100/()kA=5.499kA短路电流的周期分量的有名值为：id35.499kA=66.505kA冲击电流的有名值为：ich5.499=157.48kA短路电流的全电流有效值为：iq5.499kA=85.3kA短路容量：St=id3Sb=1209.4MVA短路计算结果对比：表3-1不计负荷短路点的编号基准容量Sb（MVA）基准电压Vav（kV）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名值（kA）短路电流冲击值ich(kA)短路全电流最大有效值iq(kA)短路容量St(MVA)d110023065.157816.35641.635624.6976515.78d211516.96588.517621.682212.86131696.58d310.510.542857.97147.568487.5331054.28表3-2计及负荷短路点的编号基准容量Sb（MVA）基准电压Vav（kV）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名值（kA）短路电流冲击值ich(kA)短路全电流最大有效值iq(kA)短路容量St(MVA)d110023066.75216.754742.11724.5916675.2d211519.7689.923523.69412.9671976.8d310.512.09466.505157.4885.31209.4由上两表对比可得，计及负荷和不计及负荷时两者的短路电流的差别不大，在工程实用中可以按不计及负荷来进行短路计算。56 第3.3节短路电流计算短路点的选择：0.016220kV0.118750.32-0.006250.06792110kV10kV图3-11短路点分布图短路点的选择和主要应用：d1:220kV母线(短路电流可以用来校验220kV的母联断路器、隔离开关和母线等)d11:主变高压侧(短路电流可以用来校验主变高压侧的断路器、隔离开关等)d2:110kV母线(短路电流可以用来校验110kV的母联断路器、隔离开关和母线等)d21:主变中压侧(短路电流可以用来校验主变中压侧的断路器、隔离开关和母线等)d22:冶炼厂负荷出线(短路电流可以用来校验110kV的出线断路器、隔离开关和母线等)d3:10kV母线(短路电流可以用来校验10kV的母联断路器、隔离开关和母线等)d31:主变低压侧(短路电流可以用来校验主变低压侧的断路器、隔离开关等)d32:10kV侧出线(短路电流可以用来校验10kV出线的断路器、隔离开关等)56 短路电流说明：id1,id2,id3为分别在d1,d2,d3短路点的短路电流id11,id21,id22，id31,id32分别为在d11,d21,d22,d31,d32短路流经该处断路器的最大短路电流的周期分量短路计算：基准容量：Sb=100MVA冲击系数：kch=1.8如图3-12所示：220kV侧:电源的标幺值：E1=1归算至本所220kV母线侧阻抗为X1=0.016(Sb=100MVA)110kV侧:电源的标幺值：E2=1归算至本所110kV母线侧阻抗为X1=0.32(Sb=100MVA)X5=XT1=0.11875X6=XT2=-0.00625X7=XT3=0.06792X8=X5，X9=X6，X10=X7可知X12=X5/2=0.11875/2=0.X13=X6/2=-0.00625=-0.X14=X7/2=0.06792=0.033960.016220kV-0.0.0.32110kV0.0339610kV图3-12等效变换后的等值电路图0.376250.016d1,d11点短路时的情况：等效电阻：X21=X2+X13+X12=0.32-0.+0.=0.37625图3-13化简后的等值电路短路电流的周期分量的标幺值为：id1=E2/X21+E1/X1=1/0.37625+1/0.016=65.1578当id1短路时流经主变高压侧的短路电流与id11(1)相同56 id11(1)=E2/(2X21)=1/(20.37625)=1.3289id11(2)=id1-id11(1)=65.1578-1.3289=63.8289>id11(1)所以id11=id11(2)=63.8289图3-14短路点在断路器左右侧的情况（dn(1)定义为靠近母线侧）d1点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.251kA短路电流的周期分量的有名值为：id10.251kA=16.356kA冲击电流的有名值为：ich=kchid10.251=41.6356kA短路电流的全电流有效值为：iq=id10.251kA=24.697kA短路容量：St=id1Sb=6515.78MVAd11点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.251kA短路电流的周期分量的有名值为：id110.251kA=16.021kA冲击电流的有名值为：ich=kchid110.251=40.7829kA短路电流的全电流有效值为：iq=id110.251kA=24.192kA短路容量：St=id11Sb=6382.89MVA0.072250.32d2,d21,d23点短路时的情况：等效电阻：X22=X1+X12+X13=0.016+0.-0.=0.07225短路电流的周期分量的标幺值为：id2=E1/X22+E2/X2图3-15化简后的等值电路=1/0.07225+1/0.32=16.9658当id2短路时流经主变中压侧的短路电流与id21(1)相同由图3-11，3-15可知：id21(1)=0.5E1/X22=0.51/0.07225=6.92id21(2)=id2-id21(1)=16.9658-6.928=10.0458>id21(1)所以id21=id21(2)=10.0458id22=id2=16.9658d2点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.502kA短路电流的周期分量的有名值为：id20.502kA=8.5176kA冲击电流的有名值为：ich=kchid20.502=21.6822kA短路电流的全电流有效值为：iq=id20.502kA=12.8613kA56 短路容量：St=id2Sb=1696.58MVAd21点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.502kA短路电流的周期分量的有名值为：id210.502kA=5.043kA冲击电流的有名值为：ich=kchid210.502kA=12.837kA短路电流的全电流有效值为：iq=id210.502kA=7.6147kA短路容量：St=id21Sb=1004.58MVAd22点的电流基准值为：ib=100/()kA=0.502kA短路电流的周期分量的有名值为：id220.502kA=8.5176kA冲击电流的有名值为：ich=kchid220.502kA=21.6822kA短路电流的全电流有效值为：iq=id220.502kA=12.8613kA短路容量：St=id22Sb=1696.58MVAd3,d31,d32点短路时的情况：等效电阻：X23=X14+(X2+X13)(X1+X12)/(X2+X13+X1+X12)=0.03396+（0.32-0.）（0.016+0.）/（0.32-0.+0.016+0.）=0.094850.09485E3=(E1(X2+X13)+E2(X1+X12))/(X2+X13+X1+X12)=(1(X2+X13)+1(X1+X12))/(X2+X13+X1+X12)=1短路电流的周期分量的标幺值为：id3=E3/X23=1/0.09485=10.5428当id3短路时流经主变低压侧的短路电流与id31(1)相同由图3-11，3-16可知：图3-16化简后的等值电路id32=id3=10.5428id31=id31(1)=id31(2)=0.5id3=5.2714d3点的电流基准值为：ib=100/()kA=5.4986kA短路电流的周期分量的有名值为：id35.4986kA=57.97kA冲击电流的有名值为：ich=kchid35.4986=147.5684kA短路电流的全电流有效值为：iq=id35.4986kA=87.533kA短路容量：St=id3Sb=1054.28MVAd31点的电流基准值为：ib=100/()kA=5.4986kA短路电流的周期分量的有名值为：id315.4986kA=28.9853kA冲击电流的有名值为：ich=kchid315.4986kA=73.7846kA56 短路电流的全电流有效值为：iq=id315.4986kA=43.7678kA短路容量：St=id31Sb=521.74MVAd32点的电流基准值为：ib=100/()kA=5.4986kA短路电流的周期分量的有名值为：id325.4986kA=57.97kA冲击电流的有名值为：ich=kchid325.4986kA=147.5684kA短路电流的全电流有效值为：iq=id325.4986kA=87.533kA短路容量：St=id32Sb=1054.28MVA表3-3母线短路计算结果短路点位置基准容量Sb（MVA）基准电压Vav（kV）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名值（kA）短路电流冲击值ich(kA)短路全电流最大有效值iq(kA)短路容量St(MVA)220kV母线（d1）10023065.157816.35641.635624.6976515.78主变高压侧(d11)63.828916.02140.782924.1926382.89110kV母线（d2）11516.96588.517621.682212.86131696.58主变中压侧(d21)10.04585.04312.8377.61471004.58110kV侧最大一回负荷出线(d22)16.96588.517621.682212.86131696.58110kV母线（d3）10.510.542857.97147.568487.5331054.28主变低压侧(d31)5.271428.985373.784643.7678521.7410kV出线(d32)10.542857.97147.568487.5331054.2856 第一章主要电气设备的选择和校验第4.1节一般原则及技术条件4.1.1原则：应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并要求考虑10到20年的发展。并按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理，与整个工程的建设标准应协调一致。同类设备应尽量减少品种。选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格，在特殊情况下，用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常运行。4.1.2长期工作条件电压：选用的电器在允许最高工作电压Umax不低于该回路的最高运行电压Ug,即Umax≥Ug电流：选用的电器额定电流In不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流Ig,即：In≥Ig4.1.3短路稳定条件校验的一般原则：电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，则应按严重情况校验。用熔断器保护的电器可不校验热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器，可不验算动、热稳定。短路的热稳定条件：Qk=(Qp+Qnp)≤It²tIt---t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA)t---设备允许通过的热稳定电流时间(s)Qk,Qp,Qnp---短路电流的热效应或热脉冲,短路电流周期分量的热效应,短路电流非周期分量的热效应Qp=tk(I’’2+10I2tk/2+I2tk)/1256 Qnp=TI’’2(可由发电厂电气部分P73页表3-3查出)校验短路热稳定所用的计算时间tk按下式计算：tk=tpr+tbrtpr---继电保护装置后备保护动作时间（s）tbr---断路器全分闸时间（s）注：10kV以下电缆适中热稳定时，用的计算时间釆用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。短路的动稳定计算：imax≥ichich-----短路冲击电流峰值（kA）imax-----电器允许的极限通过电流峰值（kA）第4.2节高压电气设备选择4.2.1高压断路器的选择断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，电压110－330kV电网，可选用SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器服选择的具体技术条件如下：（1）电压：Ug≤UnUg---电网工作电压（2）电流：Igmax≤InIg.max---最大持续工作电流（3）开断电流：Ipt≤InbrIpt---断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量Inbr---断路器额定开断电流（4）动稳定：ich≤imaximax---断路器极限通过电流峰值ich---三相短路电流冲击值（5）热稳定：Qk≤It²t56 主变高压侧的断路器：表4-1短路电流短路点位置基准容量Sb（MVA）基准电压Vav（kV）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名值（kA）短路电流冲击值ich(kA)短路全电流最大有效值iq(kA)短路容量St(MVA)主变高压侧10023063.828916.02140.782924.1926382.89（1）选择Ug=220kVIgmax=1.05Smax/(×Un)=1.05（80+410）/(2××220)=0.165kA选择LW2-220SF6断路器表4-2LW2-220SF6断路器参数表型号额定电压（kV）额定电流（kA）额定短路开断电流（kA）额定短路关合电流（kA）额定峰值耐受电流（kA）4秒热稳定电流（kA）全开断时间（s）LW2-220/25002202.531.58010031.50.05（2）热稳定校验：Qk=(Qp+Qnp)≤It²tQk,Qp,Qnp---短路电流的热效应或热脉冲,短路电流周期分量的热效应,短路电流非周期分量的热效应Qp=tk(I’’2+10I2tk/2+I2tk)/12Qnp=TI’’2(可由发电厂电气部分P73页表3-3查出)It---断路器t秒热稳定电流短路计算时间：tk=tpr+tbrtpr---后备保护动作时间tbr---断路器全开断时间tk=tpr+tbr=0.15+0.05=0.2s<1s,所以要计及短路电流非周期分量的热效应Qp146.3[(kA)2·s]>Qk满足热稳定要求。（3）动稳定校验：ich≤imaximax---------断路器极限通过电流峰值；ich-----------三相短路冲击值。ich=40.7829kA14.5[(kA)2·s]>Qk满足热稳定要求。（3）动稳定校验：ich≤imaximax---------断路器极限通过电流峰值；ich-----------三相短路冲击值。56 ich=12.837kA41.35[(kA)2·s]>Qk满足热稳定要求。（3）动稳定校验：ich≤imax56 imax---------断路器极限通过电流峰值；ich-----------三相短路冲击值。ich=21.6822kAQk满足热稳定要求（3）动稳定校验：ich≤imaxich=40.7829kAQk满足热稳定要求（3）动稳定校验：ich≤imax56 ich=12.837kAQk满足热稳定要求（3）动稳定校验：ich≤imaxich=21.6822kAU1>0.9Un，Un为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压波动范围，即±10%Un。B)二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电压。表4-12二次额定电压绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中二次额定电压（V）100100/100100/3C)准确等级电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。用于电度表准确度不低于0.5级，用于电压测量，不应低于1级，用于继电保护不应低于3级。D）二次负荷Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的额定容量。S256 是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有关，电压互感器的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的额定容量相比较。表4-1310kV主母线电压互感器参数型　　式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量（VA）三相（屋内）JSJW-1010000/100/0.5139601202004804.2.4电流互感器的选择1.一次回路电压：Ug≤UnUg为电流互感器安装处一次回路工作电压，Un为电流互感器额定电压。2．一次额定电流的选择：1）当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示。2）电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的1/3进行选择。3）电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路的所有电缆。当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能选用相同的一次电流。4）准确级的选择：与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下表要求：，与仪表相配合分流器、变压器的准确级为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级为0.5。仪表的准确级为1.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级0.5。仪表的准确级为2.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级1.0。5）用于电能测量的互感器准确级：a.0.5级有功电度表应配用0.2级互感器b.1.0级有功电度表应配用0.5级互感级，2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器c.2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用1.0级级互感器6）一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级，零序接地保护可釆用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进行校验计算。4、热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1S允许通过一次额定电流I1n:、(KtI1n)2≥Qk56 5、动稳定校验：电流互感器上以允许通过一次额定电流最大值2I1n的倍数Kd（动稳定系数），表示其内部动稳定能力，帮内部动稳定可用下式校验：I1n---电流互感器的一次绕组额定电流（A）Ish---短路冲击电流的瞬时值（kA）短路电流不仅在电流互感器内部产生内部作用力而且由于其邻相之间相互作用使绝缘子帽上受到的外力作用，因此，对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度，故外部动稳定满足：Fy≥0.5×1.73ich2l/a×107Fy---作用于电流互感器端部的允许力l----电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距。10kV出线电流互感器（1）形式：采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式（2）电压：Ug=10kV（3）电流：Igmax==1.05×4/(×10.5)=0.23kA（4）准确等级：采用0.5级根据计算结果可以选择型号为LFZ1-10的电流互感器，其主要参数如下：表4-14LFZ1-10的电流互感器参数(电力系统分册附表41)型号额定电流比（A）准确度1S热稳定倍数动稳定倍数LFZ1-10300/50.575130校验：①电压：Ug=Un②电流：Igmaxich满足动稳定的要求④热稳定：QkQk满足热稳定要求56 4.2.5避雷器的选择避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。避雷器有两种：（1）阀型避雷器按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器；（2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。用于线路作为防雷保护。阀型避雷器应按下列条件选择：额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）；在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压。在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的80%。4.2.6母线的选择及校验选型载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于35kV及以下，电流在4000A及以下的配电设备中;槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于4000-8000A配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，可用于8000A以上的大电流母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，可用于110及以配电装置母线。110kV及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。截面选择（1）软母线的截面选择：按照经济电流密度选择的母线都能满足导体长期发热条件，故按经济电流密度选择：S=Imax/J56 Imax---正常工作时的最大持续工作电流J---经济电流密度。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax，将有不同取值。（2）按最大持续工作电流选择导线载面S，即Igmax≤K·Ial式中Ial——相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量。K——温度正系数（4）热稳定校验：按上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。母线的校验公式为：S≥Smin=/C(mm2)式中Smin——根据稳定决定的导体最小允许截面（mm2）；C——热稳定系数；Qk——短路热效应。（5）动态稳定校验：σph≤σal式中σal——母线材料的允许应力σph——作用在母线上的最大计算应力。对于输电线路应校验线路电压损失。对于发电厂、变电所内的导体，由于相对距离较短，电压损失不严重，所以可不校验。220kV母线选择和校验220kV母线Igmax=1.05(80+410)/（220）=0.33kA回路正常工作电流在4000A以下,为了使电晕放电电压高，故采用管型。表4-15220kV母线参数导体的尺寸D1/D2(mm)截面（mm2）导体最高允许温度为70℃时的载流量（A）截面系数W(cm3)惯性半径（cm）惯性矩J（cm4）30/252165721.370.9762.06跨距l=1.5m,相间距离a=0.75m,自重m=4.08kg/m，弹性模数E=71010Pa环境温度为40℃,则温度修正系数：K===0.82修正后的电流：Ial40℃=0.82×572=469A>330A（1）热稳定校验：tk=tpr+tbr=0.15+0.05=0.2s,用全电流iq来校验，d1短路时iq=24.697kA56 Qk440A（2）热稳定校验：tk=tpr+tbr=0.15+0.05=0.2s,用全电流iq来校验，d1短路时iq=12.8613kAQkQk满足热稳定要求。动稳定检验:ies=38.25kA>ich=30.55kA满足动稳定校验。4.2.8电缆的选择电缆应按下列选择及校验（1）型式：应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式。①明敷（包括架空、隧道、沟道内等）的电缆，一般选用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆。在需要使用钢带铠装电缆时，宜选用二级外护层型式。②直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。③三相交流系统的单芯电力电缆，要求金属护外层采用一端接地时，在潮湿地区，外护层宜选用塑料挤包的型式。56 电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。（1）按额定电压选择：Ugmax≤Un（2）按最大持续工作电流选择电缆截面S：Igmax≤KIal,K=KtK1K2或K=KtK3K4,Kt=Kt——温度修正系数;K1，K2，K3，K4——修正系数Tm——电缆芯最高工作温度（℃）；T1——对应于额定载流量的基准环境温度（℃）；T2——实际环境温度；Ial——对应于所选用电缆截面S、环境温度为+25℃时，电缆长期允许载流量（A）。（3）按经济电流密度选择导体截面以及允许电压降的校验，与裸导体计算相同。（4）热稳定校验：S≥Smin=/C,C=×10-2式中C——热稳定系数。（其他相关系数可以在发电厂电气部分P207查出）10kV最大一回负荷出线电缆的选择与校验：Un=10kVIgmax==1.05×4/(×10.5)=0.23kA（1）型式：表4-2110kV最大一回负荷出线电缆参数型式敷设截面积（mm2）)额定电流（A）缆芯最高工作温度(℃)热阻系数(℃·cm/w)粘性浸渍绝缘三芯（铝）电力电缆直埋240325+6080（2）校验：①电压：Ug=Un=10kV②电流：Kt===0.76K3=1.09,K4=1（发电厂电气部分附表18、19）56 K=KtK3K4=0.76×1.09×1=0.83KIal=0.83×325A=269A>Igmax=230A③热稳定：Qk