1、某企業 35kv 變電所電氣設計(一次部分) 摘 要 本篇畢業設計的課題是“某企業 35kv 變電所電氣設計” ，主要是關于強電部分的 設計。本設計分別從主接線、短路電流計算、主要電氣設備選擇等幾個方面對變電站 進行了闡述，并繪制出電氣主接線圖、電氣總平面布置圖、防雷與接地圖等相關圖紙。 由于存在兩條獨立電源進線，本次設計采用兩臺主變壓器，并根據給定的計算負 荷，選定額定容量為 8000kva 變壓器 sz11-8000/35。通過比較各種主接線方案的優缺 點，最終確定 35kv 電壓等級側采用線變組接線方式；6kv 電壓等級側采用單母分段式 接線方式。在繪制出電氣主接線簡圖的基礎上，分別選擇

2、主變壓器高低側短路時作為 短路點，計算出短路電流，從而作為選擇及校驗主要電氣設備的依據。主要電氣設備 包括斷路器、隔離開關、熔斷器、電流互感器、電壓互感器、母線、避雷器。按正常 工作條件下選擇設備的額定電流、額定電壓及型號，按短路情況下校驗設備的熱穩定、 動穩定以及開關的開斷能力。在主要電氣設備都選定的基礎上，可以繪制出最終的電 氣主接線圖、平面布置圖、防雷與接地圖。 關鍵詞：關鍵詞： 主變壓器，主接線方式，短路電流，電氣設備 abstract this graduation thesis is about “electric design for an enterprise”. it is

3、mainly about the design of heavy current system. this design separately from the main connection, short- circuit current calculation, the main electrical equipment selection and so on several aspects of substation were introduced, and map out the main electrical wiring, electrical general layout, li

4、ghtning protection and pick up the map and related drawings. because there are two separate power lines, the design uses two main transformers, and according to the given load, rated capacity of up to 8000kva transformers sz11-8000/35 is selected. by comparing the various advantages and disadvantage

5、s of main wiring scheme, finalize 35kv voltage line transformer connection 6kv voltage single-segment connection. draw on the basis of main electrical wiring diagram, as a short circuit when you choose high and low-side short circuit of main transformer, calculation of short circuit current, so as t

6、he basis for selection and check the main electrical equipment. main electrical equipment including circuit breakers, disconnections, fuse, current transformers, voltage transformers, bus, lightning arrester. under normal operating conditions the rated current, rated voltage and model of the device,

7、 by short circuit case calibration device of thermal stability, stability and the breaking capacity of the switch. major electrical equipment were selected on the basis of, you can draw out the final electrical wiring diagram, floor plan, lightning protection and grounding. key words: the main trans

8、former, the electricity lord connects the line, the short-circuit current, the electrical equipment 目 錄 摘 要.i abstract .ii 第 1 章 緒論.1 1.1 本課題的研究意義及目的.1 1.2 本課題的國內外研究現狀.1 1.3 本課題主要資料.2 1.4 本文所做的工作與論文結構.2 第 2 章 電力負荷的分級和計算.3 2.1 負荷分級與供電要求.3 2.1.1 負荷的定義.3 2.1.2 負荷分級.3 2.2 電力負荷的計算.3 2.2.1 負荷計算的目的.3 2.2.2

9、 負荷計算方法.4 第 3 章 電氣主接線和變壓器的選擇.6 3.1 電氣主接線的選擇.6 3.1.1 電氣主接線的基本要求.6 3.1.2 電氣主接線的形式.6 3.1.3 主接線方案的選擇.8 3.2 變壓器的選擇.9 3.2.1 變壓器類型的選擇.9 3.2.2 變壓器臺數的選擇.9 3.2.3 變壓器容量的選擇.9 第 4 章 短路電流計算.11 4.1 短路電流計算的目的和意義.11 4.2 短路點的確定和短路電流計算方法.11 4.3 最大運行方式下短路電流.12 4.4 最小運行方式下短路電流.14 第 5 章 電氣設備的選擇.17 5.1 高壓斷路器的選擇.19 5.1.1 3

10、5kv 進線斷路器.19 5.1.2 6kv 進線斷路器.20 5.1.3 6kv 出線斷路器.20 5.2 電流互感器的選擇.20 5.2.1 35kv 進線電流互感器.21 5.2.2 6kv 進線電流互感器.21 5.2.3 6kv 出線電流互感器.22 5.3 電壓互感器的選擇.22 5.3.1 35kv 線路側電壓互感器.23 5.3.2 6kv 線路側電壓互感器.23 5.4 高壓熔斷器的選擇.23 5.5 接地開關的選擇.24 5.5.1 35kv 側接地開關.24 5.5.2 6kv 側接地開關.24 5.6 避雷器的選擇.25 5.6.1 35kv 側避雷器.25 5.6.2

11、 6kv 側避雷器.26 5.7 母線的選擇.26 5.7.1 主變 35kv 母線.27 5.7.2 主變 6kv 母線.28 5.8 電源進線和出線電纜的選擇.29 5.8.1 35kv 電源進線.29 5.8.2 6kv 出線電纜.30 5.9 開關柜的選擇.31 5.9.1 35kv 高壓開關柜.31 5.9.2 6kv 高壓開關柜.32 第 6 章 防雷與接地.33 6.1 防雷及過電壓保護.33 6.1.1 雷擊的危害.33 6.1.2 本變電所的防雷保護.33 6.2 接地.36 6.1.1 接地的基本概念.36 6.1.2 接地的分類.36 6.1.3 本變電所接地裝置布置.3

12、7 結束語.39 謝 辭.40 參考文獻.41 附 錄.42 第 1 章 緒論 1.1 本課題的研究意義及目的 進入 21 世紀后，我國電力仍將以較高的速度和更大的規模發展，電源和電網建設 的任務仍很重。作為發電廠和用戶的中間環節，變換和分配電能的重要組成部分，將 面臨電力體制改革和技術創新能力的雙重挑戰，如何合理的設計一個變電所，使之在 技術上、管理上適應電力市場化體制和競爭需要，促使電網互聯范圍的不斷擴大，是 這次設計的主要目的。變電所是聯系發電廠和用戶的中間環節，一般安裝有變壓器及 其控制和保護裝置，起著變換和分配電能的作用。隨著高新技術的發展和應用，對電 能質量和供電可靠提出了新的要求

13、，高壓、超高壓變電站的設計和運行系統必須適應 這種新形勢，因此，改善電網結構，提高供電能力與可靠性以及綜合自動化程度，以 滿足日益增長的社會需求是電力企業的首要目標。變電所研究對工業生產及國民經濟 具有重要的促進作用。 通過本課題的設計和研究，進一步深化理論技術方面，培養自身實踐動手能力、 分析研究及科技創新能力。通過對本課題的研究，可以進一步了解相關技術發展狀況， 緊跟時代脈搏，鍛煉自身科學分析問題、解決問題和獨立研究等方面的能力。 1.2 本課題的國內外研究現狀 國內：現階段我國主要進行的變電站典型設計，是通過對現有變電站樣本進行評 估、類比、組合，形成典型化設計方案，并以新技術為依托，不

14、斷優化，形成一系列 定制化產品，滿足城市、農村電網建設需求。通過變電站典型設計，歸并工程流程,統 一技術標準，提高工作效率，降低項目實施不確定性，加快工程建設進度，降低將來 運行成本。變電站典型設計是將技術與管理相結合，通過典型化、標準化，提高工程 整體效益。現在國家正在重點發展電網，形成全國統一的聯合電網。 國際（國外）：目前一些發達國家的電能極度緊缺，電力資源緊缺是制約他們發 展的一個重要因數。為了滿足需求這些國家通過各種方式來降低電能的損耗，比如說 增高電壓就是一種比較方便、實用的方法，這些國家已經形成了比較完善的變電設計 理論。比較完善的變電站設計理論是真正做到了節約、集約、高效等特點

15、。總之，發 達國家通過改善變電站結構，降低變電站功率損耗，盡可能地提高變電所的靈活性， 最終達到提高經濟性的目的。 1.3 本課題主要資料 1.本變電所西南 8km 處有一區域變電所，新建總降壓變電所電源由區域變電所兩 路 35kv 架空線供電，區域變電所 35kv 母線上的短路容量為 980mva，680mva。系統要求新建變電所繼電保護時間不大于 2 秒，功率 )3( maxk s )3( mink s 因數。 9 . 0cos 2.負荷資料 表 1-1 高壓電動機 型號 額定電 壓(kv) 額定容量 (每臺 kw) 效率% 功率 因數 起動 倍數 臺 數 線路長度 (m) 異步電動機 y

16、r5001-4 66300.90.854.54415 異步電動機 y4501-4 62500.90.844.24220 同步電動機 t630m-4 610000.9-0.95.32130 表 2-2 車間變電所 額定電壓 （kv） 計算容量(每臺 t) 變電所 變壓器 型號 額定容量 （kva） 高壓低壓 臺數 p(kw)q(kvar) 供電線路 長度 （m） 1 號s11100060.42700455400 2 號s11125060.42820540200 3 號s1180060.42580430400 4 號s11100060.42720380100 3.氣象、土壤資料按南京地區考慮；操作

17、電源：直流 220v；電能計量：采用高供 高計，兩路 35kv 進線各設置計量專用的電流、電壓互感器及計量屏；設計兩臺所用變。 1.4 本文所做的工作與論文結構 本文以某企業 35kv 變電所設計為研究課題，著重介紹了 35kv 變電所電氣主接線、 電氣平面布置、設備選型、防雷接地等方面的設計。主要結合理論知識，分析原始材 料，首先進行負荷計算，根據功率因數要求進行無功補償。并進行變壓器的選擇，確 定總降壓變電所主接線形式。通過短路電流計算，選擇各種電氣設備，包括變壓器、 斷路器、隔離開關、互感器和母線等，并對它們進行校驗。最后設計防雷和接地保護 裝置。 第 2 章 電力負荷的分級和計算 2.

18、1 負荷分級與供電要求 2.1.1 負荷的定義 負荷指發電機或變電所供給用戶的電力。其衡量標準為電氣設備（發電機、變壓 器和線路中通過的功率或電流，而不是它們的阻抗。 2.1.2 負荷分級 按照用電設備對供電可靠性要求的不同，以及中斷供電在政治上、經濟上所造成 的影響和損失的大小，把電力負荷分為三級。 1一級負荷：屬下列情況之一均為一級負荷： 中斷供電將造成人身傷亡者； 中斷供電將造成重大政治影響者； 中斷供電將造成重大經濟損失者； 中斷供電將造成公共場所秩序嚴重混亂者。 一級負荷對供電電源的要求：兩個獨立電源供電，特殊重要的由兩個獨立的電源 點供電，增設應急電源。 2二級負荷：屬下列情況之一

19、均為二級負荷： 中斷供電將造成較大政治影響者； 中斷供電將造成較大經濟損失者； 中斷供電將造成設備局部損壞、大量減產等。 二級負荷對供電電源的要求：兩回路供電，當負荷較小或者兩回線有困難時，允 許采用 6kv 及以上一回專用線路供電。 3三級負荷：不屬于一級、二級的負荷為三級負荷。 三級負荷對供電電源的要求：無特殊要求，可由一回線供電。 2.2 電力負荷的計算 2.2.1 負荷計算的目的 負荷計算主要是確定計算負荷。計算負荷是進行供電系統設計，選擇變壓器容量、 電氣設備、導線截面和儀表量程的依據，也是整定繼電保護的重要數據。在做供配電 設計時，首先要知道用電量有多少，這就需要進行負荷計算。準確

20、的負荷計算，使設 計工作建立在可靠的基礎上，做出來的設計方案比較經濟合理。若負荷計算過大，將 造成投資和設備器材的浪費；負荷計算過小，則因設備承受不了實際的負荷電流而發 熱，加速絕緣老化，直至損壞設備，影響安全供電。所以，電力負荷的計算是做供配 電設計時首先要解決的問題，應想辦法把實際使用的負荷盡量正確地計算出來。 2.2.2 負荷計算方法 工廠負荷計算的方法主要有需要系數法、二項式法、利用系數法和單位產品耗電 法。接自配電線路上用電設備組的多臺設備不可能同時運轉，即使都運行的設備又不 可能都是滿負荷，因此對工業用電設備組的負荷計算，均采用需要系數法和二項式法 計算。需要系數法計算比較簡單，適

21、用于方案估算并且接近實際負荷，故本廠的負荷 計算一律用需要系數法。 需要系數法：用設備功率乘以需要系數和同時系數，直接求出計算負荷。用這種 方法計算時，可由負荷到電源逐級計算，即首先按需要系數法求得車間低壓側有功及 無功計算負荷加上本車間變電所變壓器的有功及無功損耗，即得本車間變電所高壓側 負荷；其次將全廠各車間變電所高壓側負荷相加，同時加上廠區配電線路的功率損耗， 再乘以同時系數（有功及無功均取 0.9） ，便得工廠降壓變電站低壓側計算負荷，然后 再考慮無功影響及降壓變電站主變的功率損耗，其總和就是全廠計算負荷。 計算公式 用電設備組的計算負荷 kw edca 有功功率： （2-1） （2-

22、 wl l d kk 2） kvar （2-tgq caca 無功功率： 3） kva （2- 22 cacaca qs視在功率： 4） a （2- cos33 n ca n ca ca uu s 計算電流： 5） 負荷計算如下表 2-1 所示。 表 2-1 負荷計算 用電設備組 額定容量 pe （每臺）kw/kva 臺數 功率 因數 cos tan 需要 系數 kd 有功計算 負荷 pca（kw） 無功計算負荷 qca（kvar） 視在計算負荷 sca（kva） 計算 電流 （a） 車間變壓器 有功損耗 pt(kw) 車間變壓器 無功損耗 qt（kvar） 異步電動機 yr5001-4 63

23、040.850.620.820161249.922372.0454.3 異步電動機 y4501-5 25040.840.6460.8800516.80952.4126.0 同步電動機 t630m-4 10002-0.9-0.4840.81600-774.401777.5581.5 車間變壓器 1 號 s11100021400910.001669.7676.525.05100.19 車間變壓器 2 號 s111250216401080.001963.6790.029.46117.82 車間變壓器 3 號 s1180021160860.001444.0266.221.6686.64 車間變壓器 4

24、 號 s11100021440760.001628.2574.624.4297.70 車間10156.595004.66 同時系數0.90.9 主變低壓側9140.934504.2010190.40 主變損耗305.711222.85 總計算負荷9446.645727.0411047.08 總功率因數0.86 第 3 章 電氣主接線和變壓器的選擇 3.1 電氣主接線的選擇 3.1.1 電氣主接線的基本要求 對電氣主接線的基本要求，概括地說應包括安全性、可靠性、靈活性和經濟性。 1安全性。必須保證在任何可能的運行方式及檢修狀態下運行人員及設備的安全。 2. 可靠性。能滿足各級用電負荷供電可靠性要

25、求。對三級負荷采用單電源供電即 可；對于一級和二級負荷占大多數的用戶，應由兩個獨立電源供電；對特殊重要的一 級負荷，應由兩個獨立電源點供電。 同時具備下列兩個條件的發電廠、變電所的不同母線就屬于獨立電源： （1）每段母線的電源來自不同的發電機； （2）每段母線之間無聯系，或雖有聯系但當其中一段母線發生故障時，能自動斷 開聯系，不影響其余母線段繼續供電。 獨立電源點是指獨立電源來自不同地點，當其中任一獨立電源點因故障停電時， 并不影響其他電源繼續供電。 3靈活性。主接線應在安全、可靠的前提下，力求接線簡單運行靈活，應能適應 各種可能的運行方式的要求。 4經濟性。在滿足以上要求的條件下，力求達到最

26、少的一次投資與最低的年運行 費用。 5可擴展性。電氣主接線在設計時應留有發展余地，不僅要考慮最終接線的實現， 同時要兼顧到從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可 能地在保證供電的情況下完成過渡方案的實施。 3.1.2 電氣主接線的形式 變電所的主接線可以分為有匯流母線的主接線和無匯流母線的主接線兩大類。有 匯流母線的主接線又可分為單母線接線和雙母線接線；無匯流母線的主接線又可分為 單元接線、橋式接線和多角接線。 35110kv 變電所的主接線形式有多種，其中常見的有： 1線路-變壓器組接線 適用于只有一回進線和一回出線，變電所裝設單臺變壓器的場合。見圖 3-1。 圖 3

27、-1 線-變組接線 2單母線接線 所有電源和引出線回路都連接于同一匯流母線上。見圖 3-2。 3單母線分段接線 母線分段后，對于重要的用戶可由分別接于兩段母線上的兩條出線同時供電。在 正常情況下，一般采用分列運行方式，即正常時分段斷路器 qf3 是斷開的，在 qf3 上 裝有備用電源自動投入裝置，當任一電源失電后，qf3 自動接通，保證全部線路繼續 供電。見圖 3-3。 圖 3-2 單母線接線 圖 3-3 單母分段接線 4橋式接線 當只有兩臺變壓器和兩條線路時，可采用橋式接線。廣泛使用于及以下的變電所 中，具有兩路電源的工廠企業變電所也普遍采用，還可以作為建設初期的過度接線。 按橋斷路器的位置

28、可分為： （1）內橋式接線。橋斷路器在進線斷路器的內側（即變壓器側） 。適用于進線線 路較長，負荷比較平穩，變壓器不需經常投切的場合。見圖 3-4。 （2）外橋式接線。橋斷路器在進線斷路器的外側（即進線側） 。適用于進線線路 較短，負荷變化較大，變壓器需要經常切換或電網有穿越功率經過的的場合。見圖 3- 5。 圖 3-4 內橋式接線 圖 3-5 外橋式接線 3.1.3 主接線方案的選擇 1方案比較 以上介紹的常見的幾種主接線形式其技術比較見表 3-1。 表 3-1 主接線方案比較 方案方案優點優點缺點缺點 線-變組接線 接線簡單清晰；所使用的設備少，節 約投資。 主接線中任一設備（包括線路）故

29、障 或檢修時，全部負荷都將停電，可靠 性差。 單母接線 接線簡單清晰；便于進出線；操作方 便。 母線或連接于母線上的任隔離開關故 障或檢修時都將響全部負荷的用電， 可靠性和靈活性差。 單母分段接線 接線簡單清晰；操作方便；便于擴建； 可靠性和靈活性高。 增加了斷路器的數量，投資較大。 內橋接線 接線簡單清晰；四條回路使用三臺斷 路器，線路投切比較方便。 變壓器的投切比較復雜。 外橋接線 裝置簡單清晰；工作可靠靈活變壓器 切換比較方便。 不適用于線路需要經常切換的情況。 2方案確定 從表中各種主接線形式的優缺點比較及其適用場合來分析，經濟性最好的是線-變 組接線，一臺主變只用一個斷路器，且由于是

30、雙線-變組接線，滿足 n-1 供電可靠性要 求，在一臺主變停運后均能向用戶正常供電，所以 35kv 側采用線-變組接線。6kv 側 單母分段接線，用戶可由分別接于兩段母線上的兩條出線同時供電，當任一祖母線故 障或檢修時，用戶仍可通過正常母線繼續供電；而兩段母線同時故障檢修的概率很小， 大大提高了對重要用戶的供電可靠性。 3.2 變壓器的選擇 3.2.1 變壓器類型的選擇 一般正常環境的變電站，可選用油浸式變壓器，且優先選用 sl11 等系列低損耗電 力變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全運行的場所，應所用防塵型或 者防腐蝕型變壓器，例如：sl15 等系列全密封式變壓器，其具有防震、防

31、塵、防腐蝕 的性能，并能與爆炸性氣體相隔絕。多層或高層主體建筑內變電所，宜選用干式變壓 器，例如環氧樹脂澆注干式變壓器。 本變電站屬于化工企業，選用油浸式低損耗系列變壓器。 3.2.2 變壓器臺數的選擇 變壓器臺數的選擇要依據以下原則： 1為滿足負荷對供電可靠性的要求，根據負荷等級確定變壓器的臺數，對具有大 量一、二級負荷或只有大量二級負荷，宜采用兩臺及以上變壓器，當一臺故障或檢修 時，另一臺仍能正常工作。 2負荷容量大而集中時，雖然負荷只為三級負荷，也可采用兩臺及以上變壓器。 3對于季節負荷或晝夜負荷變化較大時，從供電的經濟角度考慮；為了方便、靈 活地投切變壓器，也可選擇兩臺變壓器。 由于本

32、變電站是兩路電源進線，負荷多為一、二級負荷，因此需要兩臺變壓器。 3.2.3 變壓器容量的選擇 變壓器的選擇要考慮到負荷將來可能增加和改造的可能性，必要時最好留有一定 的富余。在負荷系數較低的場合，實際應用中一般都允許變壓器超過額定負荷為峰值 提供電力，而不必為短時的峰值負荷讓變壓器選擇特別大的容量。實際應用變壓器的 選擇還要考慮到開關電器的電流容量和分斷容量以及導體的載流量。 本站裝有兩臺主變壓器，且兩臺變壓器互為暗備用。每臺主變壓器的容量應不小 于總的計算負荷的 60%，一般選取為 70%，即 )(773308.110477 . 07 . 0akvss cant 同時每臺主變壓器的容量應不

33、小于全部一、二級負荷之和。因此每臺主變壓器的 容量可選為 8000kva。 綜上，可以選擇系列低損耗、低噪聲三相雙繞組有載調壓電力變壓器,其技術數據 如表 3-2 所示。 由于變壓器出線為短線路，僅需補償一、二次繞組 5%電壓損失，所以變壓器低壓 側額定電壓為 6.3kv。 表 3-2 變壓器 sz11-8000/35 的技術數據 額定電壓 (kv) 型號 額定 容量 (kva) 高 壓 低 壓 空載 電流 (%) 空載 損耗 (kw) 負載 損耗 (kw) 阻抗 電壓 (%) 連結組 標號 sz11-8000/358000 353 2.5% 6.30.669.842.67.5yd11 外形尺

34、寸為長 3980mm，寬 2550mm，高 3500mm。 第 4 章 短路電流計算 4.1 短路電流計算的目的和意義 短路電流計算是供配電系統設計與運行的基礎，主要用于解決以下問題： 1選擇和校驗各種電氣設備，如斷路器、互感器、電抗器、母線等； 2合理配置繼電保護和自動裝置； 3作為選擇和評價電氣主接線方案的依據。 4.2 短路點的確定和短路電流計算方法 短路一般用戶計算短路電流都是為了選擇設備的需要，設備安裝在哪里，哪里就 是計算短路電流的短路點。但當一段導體的阻抗比較小，可以忽略不計時，某一范圍 內的短路電流值是近似相等的，如高壓母線、低壓母線、變壓器高壓側、變壓器低壓 側、設備接入端等

35、；人們也常用幾個代表性的點來說明某一供電系統的整體短路水平， 這幾個點就是常說的計算短路電流的短路點。因此選擇主變壓器高低壓側作為短路點。 無窮大容量電源系統的三相短路電流采用標幺值法計算。取元件所在電壓等級的 平均額定電壓為基準電壓，并可以近似認為電氣設備（除電抗器外）的額定電壓與所 在電壓等級的平均額定電壓相等。這樣對于多電壓級電路，各元件阻抗標幺值無需進 行電壓換算。 首先要根據原始數據計算短路回路中個元件的阻抗及短路回路中的總阻抗。設基 準功率為 sb，取元件所在電壓級的平均額定電壓 uav為基準電壓 ub。 本變電站系統圖可簡化如圖 4-1 所示。 圖 4-1 變電站系統圖 設 sb

36、=100mva，ub=uav，則有各元件的電抗標幺值如下： 1系統 當系統在最大運行方式下運行時，系統電抗最小，短路電流最大。 x1=x2=x*s1max= x*s2max=0.1020 max. )3( k b s s 980 100 當系統在最小運行方式下運行時，系統電抗最大，短路電流最小。 x1=x2=x*s1min=x*s2min= =0.1471 min. )3( k b s s 680 100 35kv 架空進線：x0=0.40/km，l1=8km。 x3=x4=x*l1=x*l2=0.2337 22 10 37 100 840 . 0 av b u s lx 2變壓器 x5=x6

37、=x*t =0.9375 nt bk s su 100 % 8 100 100 5 . 7 由以上計算可畫出對應狀態下的等值電路圖 4-2。 圖 4-2 等值電路圖 4.3 最大運行方式下短路電流 系統最大運行方式下具有最大的短路電流，簡化電路為： 圖 4-3 最大運行方式下等值電路圖 主變高壓側短路電流計算： 從上節的計算可知，當主變的高壓側短路，即 k1 點發生短路時，系統至主變高壓 側的總電抗為： x*k1=x1+x3=0.1020+0.2337=0.3357 k1 點的基準電流 ib為： ib=1.56(ka) av b u s 3373 100 所以，k1點短路時，其短路電流的次暫態

38、值為： ik1=4.65（ka) 1k b x i 3357 . 0 56 . 1 短路電流沖擊值為： ish=kshik1=2.554.65=11.86(ka)2 次暫態短路功率為： s=uav ik1=374.65=298.0(mva)33 主變低壓側短路電流計算 主變低壓側短路，即 k2 點發生短路。 k2點的基準電流 ib為： ib=9.16(ka) av b u s 33 . 63 100 短路回路的總阻抗為： x*k2=x1+x3+x5=0.1020+0.2337+0.9375=1.2732 所以，短路電流的次暫態值為： ik2=7.19(ka) 2k b x i 2732 . 1

39、 16 . 9 短路電流沖擊值為： ish=kshik2=2.557.19=18.33(ka)2 次暫態短路功率為： s=uav ik2=6.37.19=78.5(mva) 33 綜上所述短路電流計算結果如下表 4-1 所示 表 4-1 最大運行方式下短路電流計算表 短路地點短路點編號 短路電流次暫 態值（ka） i 短路電流穩態 值 （ka）i 短路電流沖擊 值 （ka） sh i 次暫態短路功率 s （mva） 35 kv 母線k14.654.6511.86298.0 6 kv 母線k27.197.1918.3378.5 4.4 最小運行方式下短路電流 系統最小運行方式下具有最小的短路電流

40、，簡化電路為： 圖 4-4 最小運行方式下等值電路圖 主變高壓側短路電流計算： 從上節的計算可知，當主變的高壓側短路，即 k1 點發生短路時，系統至主變高壓 側的總電抗為： x*k1=x1+x3=0.1471+0.2337=0.3808 k1 點的基準電流 ib為： ib=1.56(ka) av b u s 3373 100 所以，k1點短路時，其短路電流的次暫態值為： ik1=4.10（ka) 1k b x i 3808 . 0 56 . 1 短路電流沖擊值為： ish=kshik1=2.554.10=10.46(ka)2 次暫態短路功率為： s=uav ik1=374.10=262.8(m

41、va)33 主變低壓側短路電流計算 主變低壓側短路，即 k2 點發生短路。 k2點的基準電流 ib為： ib=9.16(ka) av b u s 33 . 63 100 短路回路的總阻抗為： x*k2=x1+x3+x5=0.1471+0.2337+0.9375=1.3183 所以，短路電流的次暫態值為： ik2=6.95(ka) 2k b x i 3183 . 1 16 . 9 短路電流沖擊值為： ish=kshik2=2.556.95=17.72(ka)2 次暫態短路功率為： s=uav ik2=6.36.95=75.8(mva) 33 綜上所述短路電流計算結果如下表 4-2 所示。 表 4

42、-2 最小運行方式下短路電流計算表 短路地點短路點編號 短路電流次暫 態值（ka） i 短路電流穩態 值 （ka）i 短路電流沖擊 值 （ka） sh i 次暫態短路功率 s （mva） 35 kv 母線k14.104.1010.46262.8 6 kv 母線k26.956.9517.7275.8 最大最小運行方式下短路電流計算表 4-3 如下所示。 表 4-3 短路電流計算表 短路地點短路點編號運行方式 短路電流次 暫態值 （ka） i 短路電流穩 態值 i （ka） 短路電流沖 擊值 sh i （ka） 次暫態短路功率 s （mva） 最大運行方 式 4.654.6511.86298.0

43、35 kv 母線k1 最小運行方 式 4.104.1010.46262.8 最大運行方 式 7.197.1918.3378.5 6 kv 母線k2 最小運行方 式 6.956.9517.7275.8 第 5 章 電氣設備的選擇 電氣設備的選擇是供配電系統設計的重要內容之一。安全、可靠、經濟、合理是 選擇電氣設備的基本要求。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、 可靠的前提下，選擇合適的電氣設備，盡量采用新技術，節約投資。 電力系統中各種電氣設備的作用和工作條件并不完全一樣，具體選擇方法也不完 全相同，但其基本要求是一致的。電氣設備選擇的一般原則為：按正常工作條件下選 擇設備的額定電

44、流，額定電壓及型號，按短路情況下校驗設備的熱穩定、動穩定以及 開關的開斷能力。 1按正常工作條件選擇電器 （1）額定電壓的選擇 在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓不低于裝置地點的電網額定電壓的條 件來選擇，即 （5- max wn uu 1） （2）額定電流的選擇 電器的額定電流是指在額定周圍環境溫度下，電器的長期允許電流應不小于該回 路在各種合理運行方式下的最大持續工作電流，即 （5- can ii 2） 2按短路情況下校驗電器 （1）短路熱穩定性的校驗 短路電流通過電器時，電器各部分溫度應不超過允許值。滿足熱穩定的條件為： （5- titi tima 22 3） 式中 短路電流的穩態值

45、，ka； i 短路電流假想時間，一般取 1.1s； ima t 電器允許通過的熱穩定電流和時間，ka； t i 設備的熱穩定時間，一般廠家提供的熱穩定計算時間為 3s 或 4s。 t （2）短路動穩定性的校驗 電動力穩定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩定。滿足動穩定的條 件為 （5- max iish 4） 式中 短路電流沖擊值，ka； sh i 電器允許通過的動穩定電流，ka。 max i 下列幾種情況可不校驗熱穩定或動穩定： 1）熔斷器保護的電器，其熱穩定由熔斷器時間保證，故可不校驗熱穩定。 2）采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩定。 3）裝設在電壓互感器回路中的裸導

46、體和電器可不校驗動、熱穩定。 （3）開關設備斷流能力的校驗 對要求能開斷短路電流的開關設備，如：斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安 裝處的最大三相短路容量，即 （5- )3( maxmax koffkoff iiss或 5） 式中 三相最大短路電流與最大短路容量； max )3( maxkk si、 斷路器的開斷電流與開斷容量。 offoff si、 供配電系統中的各種電氣設備由于工作原理和特性不同，選擇和校驗的項目也有 所不同，常用高壓電氣設備選擇和校驗項目如表 5-1 所示。 表 5-1 高壓一次設備的選擇和校驗項目 選擇項目校驗項目 短路 電流序 號 設備名稱額定 電壓 （kv） 額定

47、電流 （a） 裝置類型 （戶內/戶外） 準確 度級熱 穩 定 動 穩 定 開斷 能力 （ka ） 二次 容量 1高壓斷路器 2電壓互感器 3電流互感器 4高壓隔離開關 5高壓負荷開關 6高壓熔斷器 7母線 各電壓級線路的計算電流： 35kv 線路計算電流為： )( 4 . 172 373 11047.08 3 a u s i av ca ca 6kv 線路計算電流為： )(934 3 . 63 10190.40 3 a u s i av ca ca 6kv 側出線最大計算負荷為 )(8 .981540820 22 22 kvaqps cacaca 最大計算電流為 )(90 3 . 63 8 .

48、 981 3 a u s i av ca ca 5.1 高壓斷路器的選擇 斷路器是變配電系統中最重要的開關電器，它不僅能通斷正常的負荷電流，而且 能接通和承受一定時間的短路電流，并能在保護裝置的作用下自動跳閘，切除短路故 障。因此它對電力系統的安全、可靠運行起著及其重要的作用。 5.1.1 35kv 進線斷路器 35kv 側線路工作電壓為 35kv，線路計算電流為 172.4a，短路電流為 4.65，短路 電流沖擊值為 11.86。選用 vd4m-4012-25 手車式斷路器。選擇結果如下表 5-2 所示。 表 5-2 35kv 進線斷路器 vd4m-4012-25 斷路器額定值關系計 算 值

49、結論 額定電壓40.5kv線路工作電壓35kv合格 額定電流1250a線路計算電流172.4a合格 額定 開斷電流 25ka短路電流4.65ka合格 短路63ka短路電流沖擊11.86ka合格 關合電流值 熱穩定 校驗 tit 2 ska 22 2500425 imar ti 2 ska 22 8 . 231 . 165 . 4 滿足 熱穩定性 要求 5.1.2 6kv 進線斷路器 主變壓器低壓側選用 vd4/12-1250a-16ka 型真空斷路器。選擇結果如下表 5-3 所 示。 表 5-3 主變低壓側斷路器 vd4 型真空斷路器額定值關系計 算 值結論 額定電壓12kv線路工作電壓6v合

50、格 額定電流1250a線路計算電流934a合格 額定開斷 電流 16ka短路電流7.19ka合格 短路關合 電流 40ka 短路電流 沖擊值 18.33ka合格 熱穩定 校驗 tit 2 ska 22 1024416 imar ti 2 ska 22 9 . 561 . 119 . 7 滿足熱穩 定性要求 5.1.3 6kv 出線斷路器 6kv 出線側選用 vd4/12-630a-16ka 型真空斷路器。選擇結果如下表 5-4 所示。 表 5-4 6kv 出線側斷路器 vd4 型真空斷路器額定值關系計 算 值結論 額定電壓12kv線路工作電壓6v合格 額定電流630a線路計算電流90a合格 額

51、定開斷 電流 16 ka短路電流7.19ka合格 短路關合 電流 40ka 短路電流 沖擊值 18.33ka合格 熱穩定 校驗 tit 2 ska 22 1600420 imar ti 2 ska 22 9 . 561 . 119 . 7 滿足熱穩 定性要求 5.2 電流互感器的選擇 選擇的電流互感器應滿足變電所中電氣設備的繼電保護、自動裝置、測量儀表及 電能計量的要求。 1電流互感器的準確度級 電流互感器的準確度級是在額定二次負載（一般為 5a）下的準確級別，主要有 0.2 級（一般用于精密測量） 、0.5 級（用于電能計量） 、1 級（用于盤式指示儀表） 、3 級（用于過電流保護） 、10

52、 級（用于非精密測量及繼電器） 、d 級（用于差動保護） 。 2電流互感器的配置原則 （1）凡裝有斷路器的回路均裝設電流互感器，其數量應滿足儀表、保護和自動裝 置的要求。 （2）發電機和變壓器的中性點側、發電機和變壓器的出口端和橋式接線的跨橋上 等均應裝設電流互感器。 （3）對大接地電流系統線路，一般按三相配置；對小接地電流系統線路，依具體 要求按兩相或三相配置。 5.2.1 35kv 進線電流互感器 35kv 線路側選擇 ldj1-35 型單相戶內環氧樹脂澆筑式電流互感器，準確度級為 0.2s（計量） ，0.5/10p10/10p10。選擇結果如下表 5-5 所示。 表 5-5 35kv 線

53、路電流互感器 ldj1-35 型電流互感器關系計 算 值結論 額定電壓35kv=線路工作電壓35kv合格 額定電流400a線路計算電流172.4a合格 極限通過電 流峰值 130ka 短路電流 沖擊值 11.86ka合格 熱穩定 校驗 tit 2 ska 22 3969163 imar ti 2 ska 22 8 . 231 . 165 . 4 滿足熱穩 定性要求 5.2.2 6kv 進線電流互感器 6kv 線路側選擇 lzzbj9-10 型單相戶內環氧樹脂澆筑式電流互感器，準確度級為 0.5/10p10/10p10。選擇結果如下表 5-6 所示。 表 5-6 6kv 線路電流互感器 lzzb

54、j9-10 型電流互感器關系計 算 值結論 額定電壓10kv線路工作電壓6kv合格 額定電流8002500a線路計算電流934a合格 極限通過電 流峰值 157.5 ka 短路電流 沖擊值 18.33ka合格 熱穩定 校驗 tit 2 ska 22 3969163 imar ti 2 ska 22 9 . 561 . 119 . 7 滿足熱穩 定性要求 5.2.3 6kv 出線電流互感器 6kv 出線側 2 號變壓器選用 lzzbj9-10 型單相戶內環氧樹脂澆筑式電流互感器， 準確度級為 0.5/10p30。選擇結果如下表 5-7 所示。異步電動機 yr5001-4 電流互感器 額定電流為

55、75a，異步電動機 y4501-4 電流互感器額定電流為 50a，同步電動機電流 互感器額定電流為 150a，1 號變壓器電流互感器額定電流為 100a，3 號變壓器電流互 感器額定電流為 100a，4 號變壓器電流互感器額定電流為 100a。 表 5-7 6kv 出線電流互感器 lzzbj9-10 型電流互感器關系計 算 值結論 額定電壓10kv線路工作電壓10kv合格 額定電流150200a線路計算電流90a合格 極限通過電 流峰值 56.5ka 短路電流 沖擊值 18.33ka合格 熱穩定 校驗 tit 2 ska 22 25.50615 .22 imar ti 2 ska 22 9 .

56、 561 . 119 . 7 滿足熱穩 定性要求 5.3 電壓互感器的選擇 35110kv 高壓配電裝置設計規范規定，用熔斷器保護的電壓互感器可不校 驗動穩定性和熱穩定性。 1電壓互感器的準確度級 電壓互感器的準確度級由最大電壓比誤差和相位誤差來區分。電壓互感器用于主 變壓器計量時應選用 0.2 級，用于一般電能計量選用 0.5 級，用于測量控制選用 0.5 級， 用于電壓測量不應低于 1 級，用于繼電保護不應低于 3p 級。 2電壓互感器的接線方式 （1）一臺單相電壓互感器接線 一臺單相電壓互感器接在兩相之間，這種接線在三相線路上，只能測量兩相之間 的線電壓，用于連接電壓表、頻率表及電壓繼電

57、器等。為了安全起見，二次繞組有一 端通常取 x 端接地。 （2）兩臺單相電壓互感器接線 兩臺單相電壓互感器 v/v 形接線。這種接線方式用于表計和繼電器的線圈接入 a-b 和 c-b 兩相間的線電壓。 （3）三臺單相電壓互感器接成 y0/y0 選用三臺單相電壓互感器接成 y0/y0，在 10kv 中性點不接地系統中廣泛應用，這 種接線方式用來測量線電壓、繼電保護及絕緣檢查。 （4）三臺單相三繞組電壓互感器 三相單臺三繞組 35kv 及以上的電壓互感器常采用主二次繞組接成星形，用于測量 表計、繼電保護及絕緣檢查。附加的二次繞組接成開口三角形。構成零序電壓過濾器， 供電給保護繼電器和接地信號繼電器

58、。 3電壓互感器的配置原則 （1）電壓互感器的數量和配置與主接線方式有關，并應能滿足測量、保護、同期 和自動裝置的要求。 （2）6220kv 電壓等級的每組主母線的三相均應裝設電壓互感器。 （3）當需要監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。 5.3.1 35kv 線路側電壓互感器 35kv 線路側選擇 jdz9-35 型單相戶外環氧樹脂澆筑式電壓互感器： 額定一次、二次電壓比為 35/0.1/0.1kv 準確度級為 3p/0.5/0.2。 5.3.2 6kv 線路側電壓互感器 6kv 線路側選擇 jdzj-10 型單相戶內環氧樹脂澆筑式電壓互感器： 額定一次、二次電壓比為

59、、準確度級為 3p/0.5/0.2。kv 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 10 5.4 高壓熔斷器的選擇 對于保護電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流容量兩項來選擇。 35kv 高壓熔斷器，選用 xrnp1-40.5 型戶內限流式高壓熔斷器。 1額定電壓：，合格；kvukvu nsn 35 5 . 40 2斷流容量：,合格。amvsmvasn2981000 6kv 高壓熔斷器，選用 rn2-6 型戶內限流式高壓熔斷器。 1額定電壓：， 合格；kvukvu nsn 66 2斷流容量：， 合格。amvsmvasn 5 . 781000 5.5 接地開關的選擇 高壓接地開關的作

60、用主要是對于電器設備的檢修。通常為了防止檢修過程當中來 電的突然性，所以必須要將檢修設備兩端全都接與地面。高壓接地開關，基本都為輸 出負荷接地，當我們檢修人員對高壓配電柜負荷進行檢測時（比如拆裝電纜、緊固螺 栓等） ，就必須要斷開接地開關，并且要合上配電柜上的接地開關，這樣就可以避免突 然來電而導致觸電事故發生的出現，另外最好要放盡電荷剩余量，這樣更有利于日常 檢修的安全。 5.5.1 35kv 側接地開關 35kv 側接地開關選擇 jn22-40.5/31.5 戶內高壓接地開關。選擇結果如下表 5-8 所 示。 表 5-8 35kv 側接地開關 項目單位數據 額定電壓kv40.5 額定短時耐