220kV智能变电站设计说明

目录
第一章原始资料分析 (3)
1.1 设计任务 (3)
1.2 原始资料 (3)
第二章主变压器的选择 (4)
2.1 概述 (4)
2.2 主变压器台数的选择 (5)
2.3 主变压器容量的选择 (5)
2.4 主变压器型号的选择 (6)
2.5 所用变压器的选择 (9)
第三章电气主接线选择 (10)
3.1 概述 (10)
3.2 主接线的选择 (14)
3.3 所用电接线的选择 (16)
第四章短路电流计算 (17)
4.1 短路计算的目的及假设 (17)
4.2 短路电流计算 (20)
第五章电气设备与母线的选择 (24)
5.1 概述 (24)
5.1.1 电气设备选择的一般规则 (24)
5.1.2 电气选择的条件 (25)
5.2 10kV 电压等级电抗器的选择 (26)
5.3 高压断路器和隔离开关的选择 (28)
5.3.1 断路器的选择 (28)
5.3.2 隔离开关的选择 (31)
5.4 互感器的选择 (33)
5.4.1 电流互感器的选择 (34)
5.4.2 电压互感器的选择 (34)
5.4.3 互感器的选择结果表 (37)
5.5 母线的选择 (38)
5.5.1 裸导体的选择及校验原则 (38)
5.5.2 220kV 侧母线的选择 (40)
5.5.3 110kV 侧母线的选择 (41)
5.5.4 10kV 硬母线选择 (42)
第六章配电装置. (44)
6.1 概述. (44)
6.1.1 配电装置特点 (44)
6.1.2 配电装置的基本要求 (45)
6.1.3 配电装置的最小安全净距 (46)
6.1.4 配电装置的设计原则及步骤 (48)
6.2 屋内配电装置 (49)
6.2.1 屋内配电装置的总体布置原则 (49)
6.2.2 屋内配电装置的布置 (50)
6.3 屋外配电装置 (51)
第七章防雷保护. (52)
7.1 直击雷防护 (52)
7.3 雷电过电压的防护 (55)
第八章毕业小结. (55)
第九章参考文献. (66)
第十章图纸. (67)
第一章资料分析
1.1 设计任务由于智能电网的迅速发展，广元地区的供电就慢慢有了很大的缺口，因此需要在广元建一座变电站，起点供电和联络作用。

根据电力系统规划需新建一座220kV 区域变电所，该所变电站建成后与110kV 和220kV 电网相连，近期10kV 没有出线，只带站用电和无功补偿装置。

1.2 原始资料
1、按规划要求，该所有220kV 、110kV 和10kV 三个电压等级。

220kV 出线9 回（其中备用2 回），110kV 出线12 回（其中备用2 回）。

2、110kV 侧作为一些地区变电所进线。

Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回
出线负荷为3000kVA，变电站总的所用最大负荷为,250kVA 。

3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：
220kV 侧cos0.9T max3800 小时/ 年
110kV 侧cos
0.85T max4200 小时/ 年
10kV 侧cos0.8T max9760 小时/ 年
4、220kV 和110kV 侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间分别为2 s 、
1.5s 。

5、系统阻抗：220kV 侧电源近似为无穷大系统，归算至本所侧阻抗为
0.16 ( S j=100MVA)，110kV 侧电源容量为1000MVA，归算至本所110kV
母线侧阻抗为0.32 ( S j=100 MVA)，10kV 侧没有电源。

220kV 母线
6、该地区最热月平均温度为38℃，年平均气温20℃，绝对最高气温为
40 ℃，土壤温度为18℃，海拔100m。

7、该变电所位于市郊半山坡上，地势比较高，无洪涝现象。

交通便利，由于附件有几
座火电厂和工业群，环境污染比较严重。

第二章主变压器的选择
2.1 概述
变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5～10 年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。

如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，运行和检修不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。

因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。

由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊220kV 降压变电站，它是以220kV 受功率为主。

把所受的功率通过主变传输至110kV 及10kV 母线上。

若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。

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，变电所中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，且投资和占用面积增大，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。

故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。

2.3 主变压器容量的选择
主变容量一般按变电所建成近期负荷，5～10 年规划负荷选择，并适当
考虑远期10～20 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。

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后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%～80%。

该变电站是按70%全部负荷来选择。

即：S N(0.7 ～0.8 ) S max∕n 1 (MVA)
S max—变电所最大负荷，MVA，n—变电所主变压器台数
由于变电所最大负荷为180 MVA，因此主变压器容量为：
S N（0.7 ～0.8 ）×180∕（2-1 ）=（126～144）（MVA）
在满足可靠性的前提下，结合经济性，选择容量为150MVA的主变压器
2.4.1 主变压器相数的选择
当不受运输条件限制时，在330kV 以下的变电所均应选择三相变压器单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，也增加了维护及倒闸操作的工作量。

本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。

2.4.2 绕组数的选择
在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。

一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，该所选择三绕组变压器。

2.4.3 主变调压方式的选择
调压方式分为两种，不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常只有
10%（±2×2.5%），另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。

由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。

2.4.4 连接组别的选择和中性点接地方式的设计变压器绕组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有星形“Y”和三角形“ D”。

在变电站中，一般考虑
系统的同步并列以要求限制3 次谐波对电源等因素。

根据以上原则，主变一般是Y，D11 常规接线。

根据原始资料，本站选用YNyn0d11 连接组别。

在63kV 及以下的系统，由于单相接地时，接地电流小，采用不接地的运行方式较为适宜。

电压为110kV 系统，为了减少设备和线路的投资，大多不采用中性点经消弧线圈的接地方式。

目前我国220kV 及以上都采用中性点直接接地的运行方式。

220kV、110kV 接地设备有隔离开关、避雷器和保护间隙（在QF非全相运行时，工频电压升高），可选用避雷器额定电压不低于变压器最大工作相电压的避雷器保护，也可用棒间隙保护。

综上所述，本设计中的主变220kV、110kV 中性点均采用直接接地的运行方式。

在本所中选用无隙的氧化锌避雷器，防止雷电入侵波对中性点绝缘的危害。

2.4.5 主变压器冷却方式的选择
主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却
自然风冷一般只适用于小容量变压器。

强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。

但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。

本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻视，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。

2.4.6 主变型号选择根据以上条件选择，确定采用型号为SFPSZ7-150000/220 的
220kV 三绕组有载调压电力变压器，其具体参数如下：
表2-1
型号中各符号表示意义：从左至右为
S ：三相 F ：风冷却 P ：强迫油循环 S ：三绕组 Z ：有载调压
7：性能水平号 120000 ：额定容量 220 ：电压等级
2.5 所用变压器的选择
2.5.1 所用变压器台数的选择
220kV 变电站，有两台及以上主变压器时，宜从主变压器低压侧分别引
接两台容量相同、互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台工作变压器
按全所计算负荷选择。

根据本次设计的情况，选用两台容量相同的站用变压
器。

2.5.2 所用变压器容量的选择
式中 K 1 —所用动力负荷换算系数，一般取
0.85 P 1、 P 2、 P 3—所用动力、电热、照明负荷之和，
所用变压器容量 S t （ kVA ）的计算公式为：
S t K 1P 1 P 2 P 3
KW 。

由于本次设计的变电站总的所用最大负荷为250kVA，所以S t≥ 250kVA，
根据经济性、可靠性、灵活性，又由于这次选择关系到以后近20 年的发展，一台检修的时候怕另一台长时间高大负荷运行比较危险，因此选择S t=400kVA 的所用变压器。

2.5.3 所用变压器型号的选择根据以上分析计算，查表，本次设计所用变选用型号为
S7—400∕10 的
干式变压器。

S：三相7：特殊用途或特殊结构代号
400：额定容量400kVA 10 ：电压等级10kV
表2-2
第三章电气主接线选择
3.1 概述
变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。

一个变电所的电气主接线因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。

电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。

随着电力
系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。

3.1.1 电气主接线的基本要求
1、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。

主接线可靠性的具体要求：
（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；
（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运
时间，并要求保证对重要用户的供电；
（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。

2、灵活性：主接线应满足在调度、检修、事故处理及扩建时的灵活性。

3、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

（1）投资省（2）占地面积小（3）电能损失少。

电气主接线的可靠性、灵活性、经济性是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。

但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。

3.1.2 主接线选择的主要原则
1. 变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。

根据变电所在系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。

2. 变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求，还应满足电网出故障时应处理的要求。

3. 各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。

4. 近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。

5. 在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。

3.1.3 主接线的类型
单母线接线优点：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。

缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电使用范围：一般适应一台主变的以下情况。

① 6 ～10kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回。

②35 ～63kV 配电装置的出线回路数不超过3 回。

③110kV ～220kV 配电装置的出线路数不超过2 回。

单母分段接线
优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，
另外，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供
电。

缺点：当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向均衡
扩建。

适用范围：
① 6 ～10kV 配电装置的出线回路数为6 回及以上时。

②35 ～63kV 配电装置的出线回路数为4～8 回时。

③110kV ～220kV 配电装置的出线路数为3～4 回时。

单母分段带旁路母线这
种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为110kV 的变电所较为
实用，具有足够的可靠性和灵活性。

35～双母线接线优点：具有供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验。

缺点：增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易
造成误操作。

适用范围：
① 6 ～10kV 配电装置当短路电流较大，出线需要装设电抗器时。

②35 ～63kV 配电装置的出线回路数超过8 回路时。

③110kV ～220kV 配电装置的出线回路数为5 回及以上时
5. 双母线分段带旁路接线
优点：出线回路数较多时，提高了双母线工作的可靠性和灵活性
缺点：占地面积大，增加投资
专用旁路QF的旁路母线。

但当采用可靠性较高的SF6 断路器时可不设置旁路母线
3.2 主接线的选择
3.2.1 220kV 侧
表3-1
由以上比较结果，经过综合判断，定性分析，220kV 侧主接线宜采用方案Ⅰ。

3.2.2 110kV 侧
表3-2
由以上比较结果，经过综合判断，由于资金有限，定性分析，110kV 侧主接线宜采用方案1。

3.2.3 10kV 侧
由以上比较结果，经过定性分析，10kV 侧主接线宜采用方案Ⅰ
综合以上分析可知，根据设计任务书的原始资料可知：该变电所220kV 侧采用双母线接线方式，110kV 侧采用双母接线方式，10kV 侧用单母线分段接线方式。

3.3 所用电接线的选择
所用电接线应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极
慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进、安全、
经济地运行。

3.3.1 所用电源引接方式
当所内有较低电压母线时, 一般均较低电压母线上引接1～2 个所用变压器, 这一所用电源引接方式具有经济和可靠性较高的特点。

当有可靠的6～35kV 电源联络线时，可将一台所用变压器接到联络变压器外侧，更能保证所用电的不间断供电。

由主变压器第三绕组引接, 所用变压器高压侧要选用大断流容量的开关
设备，否则要加装限流电抗器
3.3.2 所用电接线的确定
由于本所内有较低电压（10kV）母线时, 所以从10kV 母线上引接2 台所用变压器, 分别接于10kV 母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时运行当一台故障时另一台能承受变电所的全部负荷。

11
图3-1
第四章短路电流计算
4.1 短路计算的目的及假设
短路是电力系统中最严重的故障，他能破坏对用户的正常供电和电气设备正常工作，因此变电所电气部分的设计和运行，都必须靠到可能发生的各种故障情况，本设计以三相对称短路情况作为分析计算。

4.1.1 短路电流计算的目的
电力系统发生短路时，电压严重下降，可能破坏各电厂并联运行的稳定性，使整个系统被解列成为几个异步运行的部分，这时某些发电厂可能过负荷，因而使频率下降，供电频率下降导致包括锅炉给水的水泵电动机在内的所有异步电动机转速下降，锅炉打不进水，发电厂出力也进一步下降，直至无法运行。

为了保证发电厂的运行，不得不切除一部分负荷。

短路时电压下降的越大持续时间越长，破坏整个系统稳定运行的可能性越大。

为了保证电力系统安全可靠运行，减轻短路的影响，必须努力设法消除可能引起短路的隐患，还必须快速切除故障部分，使系统电压在较短时间内恢复到正常值，为此，可采用快速动作的继电保护和断电器，在发电厂应装设自动电压调整器，还可以采用限制短路电流的措施，如装设电抗器。

4.1.2 短路电流计算的一般规定计算短路电流的目的是为了在电器装置的设计中用来选择电气设备、选择限制短路电流的方式、设计继电保护装置和分析电力系统的故障等, 选择电气设备时，一般只需近似计算该设备的最大可能三相短路电流值，设计继电保护和分析电力系统故障时, 必须计算各种短路情况下系统各支路中的电流和各点的电压。

考虑到现代电力系统的实际情况，要进行极准确的短路计算非常复杂的，同时对决大部分实际问题，并不需要十分精确的计算结果，为了使计算简化, 多采用近似计算方法。

这种方法是建立在一系列假定的基础上的，并且使计算结果稍微偏大一点, 一般误差为10-15%, 计算短路电流的基本假设如下：
①认为在短路过程中，所以发电机的转速相同，电势相位相同，即发电机无摇摆现象。

②不考虑磁系统的饱和，因此可以认为短路回路各元件的感抗为常数，这将使短路电流的计算分析大大简化，并可应用重叠原理。

变压器的励磁电流略去不计。

所有元件的电容略去不计。

认为三相系统是对称的. 元件的电阻一般忽略不计，以简化计算，对电压为1kV 以上的高压装置，这种假设是合理的，因为这些装置中，各元件的电阻比它们的电抗小的多，对短路电流周期分量的计算影响小, 只有当回路中电阻很大时才考虑，例如很长的架空线路和电缆线路，一般当短路回路中总电阻R∑大于总电抗的三分之一
时，在计算周期分量时才考虑电阻，在计算短路电流周期分量时，为了确定衰减时间常数要考虑个元件的电阻，计算电压为1kV 一下低压装置总的短路时因
为元件的电阻较大，除了考虑电抗之外，还必须计算电阻
4.2 短路电流计算的步骤
⑴ 各电厂电抗标幺值
// S b
1000
X A
x dA ?
0.4
0.2
A 棉山电厂：
S NA
2000
//
S b
1000
X B x dB
?b
0.38
0.21
B 伊川二电
厂：
S NB
1800
//
S b
1000
X C x dC
?b
0.45
0.25
C 曙光变电
站：
S NC
1800
//
S b
1000
X D
x dD
?b
0.5
0.5
D 伊川二电
厂：
S ND
1000
⑵ 主变各绕组的等值电抗标幺值 11
V S1%
(V S(1 2)% V S(3 1) % V S(2 3)%) (13.83 23.95
22 11 V S2%
2
(V S(1
2)
% V S(2 3) %
V S(3 1) %)
2
(13.83 7.74
11
V S3%
2 (V
S(2
3)% V S(3 1) %
V S(1 2)%)
2
(7.74 23.95
X L1 X L ?L 1 ? S
2b 0.4 180
1000
2 1.361 L1 L 1
U
a 2v
230
2
X L ?L 3 ? S
b 2
0.4 200
1000
2 1.512
L 3
U a 2v
230
2
X t1
V S1%
? S
b
100 S NT1
15.02 1000 100 150
1.001
X t2
V S2 % ? S b 100
S NT 2
1.19 1000 100 150 0.079
X t3
V S3%
? S b
100
S NT 3
8.93 1000 100 75
1.191
⑶ 各线路等值电抗标幺值
( 取架空输电线路单位电抗为
XL=0.4 Ω /km)
X L2
X L ?L 2 ? S b
2 av
1000
0.4 160 120300
02 1.211
7.74) 15.02 23.95) 1.19 13.83) 8.93
X L3
X L4 X L ?L4 ? S b2
U av
S b
X L5 X L ?L5 ? b2
L5 L 5
U a
2
v av
S b
X L6 X L ?L6 ? b2
L6 L 6
U a
2
v
4）总的短路等值电路图
图4-1 短路等值电路总图
（5）220kV 母线短路点d1 的短路电流计算⑴220kV
母线短路等值电路图如图4.2 和4.3 。

图4-2 220kV 母线短路等值电路图图4-3 220kV 母线短路等值电路图2
0.41201000
2302
0.907
0.41501000
2302
1.134
0.4180
1000
2302 1.361
X 6
X L1?X L2
1.361 1.211 X L1 X L2 X L 3
1.361 1.211 1.512 X L2 ? X L3
1.211 1.512 X L1 X L2 X L 3
1.361 1.211 1.512 X L1?X L3
1.361 1.512 X L1 X L2 X L 3
1.361 1.211 1.512 X L4 ? X L 5
0.907 1.134 X L 4
X L 5
X L6
0.907 1.134 1.361
X L5 ? X L6
1.134 1 .361 X L4 X L5 X L6
0.907 1.134 1.361
X L4 ? X L6 0.907 1.361 0.404
0.448
0.504
0.302
0.454
0.907 1.134 1.361
X 5
X 4
X 2
X 3
X 1
X L 4 X L 5 X L6 各电厂对短路点 d 1的转移电抗值
X fA X A X 1 X 3
( X A X 1)X 3 X B X 2 0.2 0.404 X
fB X B X 2 X 3
( X B X 2)X 3 X A X 1 X fC X C X 4 X 6
X 4)X 6 X fD X D X 5 X 6
0.363 0.504 (0.2 0.404) 0.504 1.571 0.21 0.448 0.21 0.448 0.504 ( 0.21 0.448) 0.504 1.711 0.2 0.404 ⑶ 将 A 、 (X C X D X 5 (X D X 5 )X 6
X C X 4
B 两厂合并，求其对短路点 X f ( A // B) ⑷ 将
C 、 X f (C //
D ) ⑸ 将 A 、 0.25 0.5
0.302 0.363 (0.25 0.302) 0.363 1.125 0.5 0.454 0.454 0.363 (0.5 0.454) 0.363 1.944
0.25 0.302
d 1 的转移电抗值 ( X A X 1)(X B X 2 ) X 1 X A X B X 2 D 两厂合并，求其对短路点 X 4)( X D X 5) X 3 (0.2 0.404) (0.21 0.448) 0.504 0.819 0.2 0.404 0.21 0.448 d 1的转移电抗值 ( X C X 4)( X D 5
X 6
X C X 4 X D X 5 6 B 、C 、D 四厂合并，求其对短路点 (0.25 0.302) (0.5 0.454) 0.363 0.713 0.25 0.302 0.5 0.454
d 1 的转移电抗值 X
f ( A // B // C // D ) X
f ( A// B) ? X f (C // D ) 0.819 0.713 0.381 X f (A// B) X f (C //D ) 0.819 0.713 ⑹ 四厂合并后对短路点 d 1 的计算电抗为 X
js220
X f (A// B//C// D) S b
S 0.381 2000 1800 1800 1000 2.5146 1000
⑺ 通过查计算曲线得 0～ 4s 内不同时间短路电流标幺值， 然后求其有名
11
X t12
(X t1 X t2) (1.001 0.079) 0.461
22
转移电抗： X f110 X f(A//B//C //D) X t12 0.381 0.461 0.842 计算电抗： X js110 X f110 ? S 0.842 2000 1800 1800 1000 5.5572
js110 f110
S b
1000
⑶ 通过查计算曲线得到 0～ 4s 内不同时间短路电流标幺值， 然后求其有 名值
时间
（s ） 0 0.5 1 1.5 2 3 4 标幺值 0.409 0.409 0.410 0.410 0.410 0.410 0.410 有名（ kA ）
6.776
6.776
6.793
6.793
6.793
6.793
6.793
3U av
表 4-1 短路点 d 1 的短路电流表
） 母线短路点 的短路电流计算
I pt
pt
⑴ 等值电路图如图 4.4 和图 4.5
图 4-4 110kV 母线短路等值电路图 1 图 4-5 110kV 母线短路等值电路图 2
⑵ 全部电厂（站）对短路点 d 2的转移电抗值及计算电抗值
pt
I
pt
3U av
表
4-2 短路点 d 2 的短路电流表
时间 （s ） 0 0.5 1 1.5 2 3 4 标幺值 0.18
0.18
0.18
0.18
0.18
0.18
0.18
有名值
（kA ）
5.964 5.964 5.964 5.964 5.964 5.964
5.964
a 、 等值电路图如图 4.6 和图 4.7
图 4-6 10kV 母线短路等值电路图 1
b 、 全部电厂对短路点 d 2 的转移电抗值及计
算电抗值
有名值
表 4-3 短路点 d 3 的短路电流表
1 X
t13 (X
t1 2
X t3) 1
(1.001 1.191) 1.096
2
转移电抗： X
f10 X f (A// B//C // D ) X t13
0.381 1.096 1.477
计算电抗：
X
js10
X
f10
S
1.477 2000 1800 1800 1000 9.748 S b
1000
c 、 通过查计算曲线得到 0～4s 内不同时间短路电流标幺值，然后求其
短路电流标幺值计算公式： I p
1
X
js10 有名值计算公式： I pt pt S
3U av
图 4-7 10kV 母线短路等值电路图 2
第五章电气设备与母线的选择
5.1 概述导体和电气设备的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。

在进行设备选择时，应根据工程的实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。

电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。

电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下都能保持正常运行。

5.1.1 电气设备选择的一般规则
⑴应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；
⑵应按当地环境条件校核；
⑶应力求技术先进和经济合理；
⑷与整个工程的建设标准应协调一致；
⑸同类设备应尽量减少品种；
⑹选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。

5.1.2 电气选择的条件正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。

在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。

电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。

⑴按正常工作条件选择电气设备
①额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高
运行电压，即
Ualm ≥ Usm
一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220kV 及以下时为1.15UN；额定电压是330 ～500kV 时是1.1UN。

而实际电网的最高运行电压Usm一般不会超过电网额定电压的1.1UNs ，因此在选择电器时，一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压
UNS的条件选择, 即
UN≥UNs
②额定电流
电器的额定电流IN 是指在额定周围环境温度θ 0 下，电器的长期允许电流。

IN 不应该小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax ，即
IN ≥ Imax
由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故
其相应回路的Imax 为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05 倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax 应按过负荷确定；母联断路器回路一般可取上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%～80%；出线回路的Imax 除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。

此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。

母线上最大一台发电机或变压器的Imax ；母线分段电抗器的Imax 应为母线
③按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。

我国目前生产的电器使用的额定环境温度θ0＝＋40℃，如周围环境温度高于＋40℃（但≤＋60℃）时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8 ％进行修正，当环境温度低于＋40℃时，环境温度每降低1℃，额定电流可增加0.5 ％，但其最大电流不得超过额定电流的20%。

⑵按短路状态校验
①短路热稳定校验
短路电流通过电器时，电器各部分的温度应不超过允许值。

满足热稳定的条件为：It2 t ≥ Qk ；
式中Q k —短路电流产生的热效应
It 、t —电器允许通过的热稳定电流和时间。

②电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。

满
足动稳定条件为：Ies ≥ Ish ；式中Ish —短路冲击电流有效值；
Ies —电器允许的动稳定电流的有效值。

5.2 10kV 电压等级电抗器的选择
⑴额定电压和额定电流的选择
U N 10kV,I N 2kA I max
⑵电抗百分数的选择。