虎石台2KV降压变电所电气部分初步设计计算书.docx
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虎石台2KV降压变电所电气部分初步设计计算书
第一章短路电流的计算
1.1系统计算电路图和等值电路图
取SB=100MVA，VB=Up，求得等值电路图中各阻抗标幺值如下：
发电机1:
X2=X4=Ud%/100×SB/S=12.4/100×100/200/0.85=0.0527
变压器1:
X3=X5=Xd%/100×SB/S=14/100×100/240=0.0583
发电机2:
X6=X8=X10=Ud%/100×SB/S=18/100×100/125/0.85=0.1224
变压器:
X7=X9=X11=Xd%/100×SB/S=10.5/100100/160=0.0656
线路：
2×100KM:
X’=1/2×100×0.4×100/2202=0.0413
60KM:
X”=60×0.4×100/2202=0.0496
X1=X+X=0.0413+0.0496=0.0909
48KM线路:
X12=48×0.4×100/2202=0.0397
2×60KM线路:
X13=1/2×60×0.4×100/2202=0.0248
2×100KM线路:
X14=160×0.4×100/2202=0.0413
80KM线路:
X15=80×0.4×100/2202=0.0661
1.2220KV母线上K1点发生短路时的短路计算
首先进行网络化简，化简后的网络图见图:
X‘1=X*+X1=0.05+0.0909=0.1409
X‘2=（X2+X3）/2=（0.0527+0.0583）=0.0555
X‘3=（X6+X7）/3=（0.1224+0.0656）/3=0.0627
X‘4=X12=0.0397X‘5=X13=0.0248
X‘6=X15=0.0661X‘7=X14=0.0413
进一步化简如下：
对X’5X’6X’7进行三角变换
网络见图1-4所示
X”1=X’5X’7/（X’5+X’6+X’7）
=0.0248×0.0413/（0.0248+0.0661+0.0413）=0.00748
X”2=X’6X’7/（X’5+X’6+X’7）
=0.0661×0.0413/（0.0248+0.0661+0.0413）=0.02066
X”3=X’5X’6/（X’5+X’6+X’7）
=0.0248×0.0661/（0.0248+0.0661+0.0413）=0.01240
网络见图1-5所示
X‘=X1X2/X1+X2=0.1409×0.0555/（0.1409+0.0555）=0.03983
X“=（X‘+X3）X4/（X‘+X3+X4）
=（0.03983+0.04742）×0.07507/（0.03983+0.04742+0.07507）
=0.04035
X#=X‘+X”=0.02066+0.04035=0.06101
C3=X”/（X’+X3）=0.04035/（0.03983+0.04742）=0.46250
C4=1-C3=1-0.4625=0.5375
C1=C3X’/X1=0.4625×0.02066/0.14091=0.13072
C2=C3-C1=0.4625-0.13072=0.33178
X∈=0.06101
X1∈=X∈/C1=0.06101/0.13072=0.46674
X2∈=X∈/C2=0.06101/0.33178=0.18389
X4∈=X∈/C4=0.06101/0.5375=0.11351
Xjs1=X1∈SG1/SB=0.46674×11000/100=51.3409
Xjs2=X2∈SG2/SB=0.18389×200/0.85/100=0.43268
Xjs4=X4∈SG3/SB=0.11351×125/0.85/100=0.16692
X‘∈=X∈+1/2×（Ud%/100）×（100/S变）
=0.06101+（1/2）×（14.3/100）×（100/120000）
=0.06107
X‘1∈=X‘∈/C1=0.06107/0.13072=0.46719
X‘2∈=X‘∈/C2=0.06107/0.33178=0.18407
X‘4∈=X‘∈/C4=0.06107/0.5375=0.11362
X‘js1=X1∈SG1/SB=0.46719×11000/100=51.39103
X‘js2=X2∈SG2/SB=0.18407×200/0.85/100=0.43310
X‘js4=X4∈SG3/SB=0.11362×125/0.85/100=0.16709
d1点短路有名值：
I”（3）=1/Xjs1×SG1/
Uav=1/51.34089×11000/
×230=0.537825
0s:
I”d1（3）=I”+2.411×SG2/
Uav+6.763×SG3/
Uav
=0.537825+（2.411×200×2+6.763×125×3）/0.85/（
×230）
=10.77590
0.6s:
I”d1（3）=I”+1.872×SG2/
Uav+3.359×SG3/
Uav
=0.537825+（1.872×200×2+3.359×125×3）/0.85/（
×230）
=6.96910
1.2s:
I”d1（3）=I”+1.925×SG2/
Uav+2.7945×SG3/
=0.537825+（1.925×200×2+2.7945×125×3）/0.85/（
×230）
=5.90655
4s:
I”d1（3）=I”+2.119×SG2/
Uav+2.49×SG3/
Uav
=0.537825+（2.119×200×2+2.49×125×3）/0.85/（
×230）
=5.79850
d2点短路有名值：
I”（3）=1/Xjs1×SG1/
Uav=1/51.39103×11000/
×63=1.96157
0s:
I”d2（3）=I”+2.411×SG2/
Uav+6.02×SG3/
Uav
=1.96157+（2.411×200×2+6.02×125×3）/0.85/（
×63）
=36.69854
0.6s:
I”d2（3）=I”+1.872×SG2/
Uav+3.186×SG3/
Uav
=1.96157+（1.872×200×2+3.186×125×3）/0.85/（
×63）
=22.91599
1.2s:
I”d2（3）=I”+1.925×SG2/
Uav+2.827×SG3/
Uav
=1.96157+（1.925×200×2+2.827×125×3）/0.85/（
×63）
=21.69310
4s:
I”d2（3）=I”+2.119×SG2/
Uav+2.476×SG3/
Uav
=1.96157+（2.119×200×2+2.476×125×3）/0.85/（
×63）
=21.11063
冲击电流：
d1点：
Ich1=2.55I”0s=2.55×10.77599=27.4785
d2点：
Ich2=2.55I”0s=2.55×36.69854=93.5813
d1（3）点处短路容量：
S”1=
×230×10.77599=4292.8345
d2（3）点处短路容量：
S”1=
×230×10.77599=4292.8345
名称短路点
基准容量（MVA）
基准电压（KV）
等值电抗
短路电流有名值
冲击电流（KA）
短路容量（KW）
d1（3）
100
220
0.06101
10.7759
27.4785
4292.8134
d2（3）
100
63
0.06170
36.6985
93.5813
4004.5110
第二章电气设备的选择
2.1母线选择
2.1.1220KV侧母线选择
（1）根据最大长期工作电流选择
Igmax=1.05=1.05×94.5/（
×230）=316.3（A）
故选择LGJ——400型钢芯铝纹线，Ie=825（A）
（2）热稳定校验
查当实际环境温度为38℃时的温度修正系数为Kθ=0.85，故有
θF=θ0+（θe-θ0）（Igmax/Ie）2
=38+（70-38）×[260/（0.85×825）]2
=44.5℃
查表得C值为C=97.5
根据公式：
S≥Smin=I∞
/C
由以上短路计算得I∞=5.7985（KA），Iz”=10.78（KA）.
β”=Iz”/I∞=10.78/5.7985=1.86
td=tb+tgf=3+0.05=3.05s
查曲线得tz=3.2s
tfz=0.05β”2=0.05×1.862=0.17s
tdz=tz+tfz=3.2+0.17=3.37s
取Kf=1,
S≥Smin=I∞
/C=5798.5×53.371/2/97.5=109.176mm2＜300mm2
故所选母线合格。
2.1.263KV侧母线选择
（1）根据最大长期工作电流选择
Igmax1=0.7×1.05
=0.7×1.05×120/（
×63）=59.4（A）
Igmax2=1.05
=1.05×120/（
×63）=1154.7（A）
故选择100×8mm2的矩形铝母线，当母线为立放，正常最高发热温度为700C时的，额定电流Ie=1609（A）.
（2）热稳定校验
查当实际环境温度为38℃时的温度修正系数为Kθ=0.85，故有
θF=θ0+（θe-θ0）（Igmax/Ie’）2
=38+（70-38）×[1214.134/（0.85×1609）]2
=63.2℃
查表得C值为C=89.5
根据公式：
S≥Smin=I∞
/C
由以上短路计算得I∞=21.1106（KA），Iz”=36.6985（KA）.
β”=Iz”/I∞=36.6985/21.1106=1.74
td=tb+tgf=3+0.05=3.05s
查曲线得tz=3.15s
tfz=0.05β”2=0.05×1.742=0.15s
tdz=tz+tfz=3.15+0.15=3.3s
取Kf=1,
S≥Smin=I∞
/C=21110×3.31/2/89.5=428.56mm2＜800mm2
故所选母线合格。
（3）动稳定校验:
跨距取1.2m两回路相间距离0.75m
f=1.73×ish2×10-7/a=1.73×21110×21110×10-7/0.75=220.27（N/m）
M=fL2/10=220.27×1.22/10=31.72（N/m）
W=b2h/6=0.008×0.008×0.1/6=1.067×10-5（m3）
σ=M/W=31.72/（1.067×10-5）=29.73×106（Pa）
查手册得硬铝导线母线的最大允许应力σa=70×106（Pa）
σ＜σa所以动稳定满足要求。
2.2高压断路器的选择：
2.2.1220KV侧断路器的选择
（1）根据最大长期工作电流选择
Igmax=1.05S/
Ue1.05×120000/
×230
=1.05×120000/（
×230）=316.2875（A）
本设计选用SW7-220型断路器，有关技术数据见表2-1
表2-1LW11-220（P）型断路器有关技术数据表
安装
地点
型号
额定
电压
（KV）
最高
工作
电压
（KV）
额定
电流
（A）
额定
开断
电流
（KA）
额定
关合
电流
（KA）
热稳定电流
（kA）
220KV侧
SW7-220
220
252
1600
20
55
21（4s）
（2）热稳定校验
热稳定校验公式：
Ir2tr≥I∞2tdz
在验算电器的短路热效应时，应采用后备保护的动作时间，通常取3s。
由以上短路计算得I∞=5.7985（KA），Iz”=10.7759（KA）。
β”=Iz”/I∞=10.7759/5.7985=1.8584
td=tb+tgf=3+0.05=3.05s
查曲线得tzj=3.3s
tfz=0.05β”2=0.05×1.85842=0.17268s
tdz=tz+tfz=3.3+0.17268=3.47268s
短路发热量为：
QK=I2∞tdz=5.79852×3.47268=116.76054（KA2S）
（3）动稳定校验
Idw≥Icj；55≥2.55×10.7759
（4）按额定开断电流选择
Iekd≥Izt；55≥10.7759
（5）按额定关合电流选择
Ieg≥icj；55≥10.7759
其保证值与计算值的比较见表2—2。
表2—2220KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表
计算数据
LW11-220P断路器保证值
电网电压Uew=220KV
额定电压Ue=220KV
长期最大工作电流Igmax=316.288A
额定电流Ie=1600A
次暂态短路电流I（3）=10.7759KA
额定开断电流Iekd=20KA
短路冲击电流i⑶ch=27.4785KA
额定关合电流iegd=55KA
短路冲击电流i⑶ch=27.4785KA
动稳定电流idw=55KA
热效应Qd=116.76KA2.S
热稳定：
Qz=1764KA2.S
2.2.263KV侧断路器的选择
（1）根据最大长期工作电流选择
流过主变低压侧的电流：
Igmax=1.05Se/
Uav=1.05×120000/
×63=1154.7A
流过最大负荷出线的电流Igmax=1.05Se/
Uav
=1.05×35000/（0.85×
×63）=336.7877A
本设计选用LWⅡ（OFPI）-63型断路器，有关技术数据见表2-3。
表2-3LWⅡ（OFPI）-63型断路器有关技术数据表
安装
地点
型号
额定
电压
（KV）
最高
工作
电压
（KV）
额定
电流
（A）
额定
开断
电流
（KA）
额定
关合
电流
（KA）
额定
短时
耐受
电流
（KA）
63KV侧
LWⅡ（OFPI）-63
63
72.5
2000
40
100
31.5（4S）
其他校验方法同220KV侧断路器的校验。
其保证值与计算值的比较见表2—4。
表2—435KV断路器各项技术数据与各项计算数据比较表
计算数据
LWⅡ（OFPI）-63断路器保证值
电网电压Uew=63KV
额定电压Ue=63KV
长期最大工作电流Igmax=1154.7A
额定电流Ie=2000A
次暂态短路电流I″⑶〞=36.6985KA
额定开断电流Iekd=40KA
短路冲击电流i⑶ch=93.5813KA
额定关合电流iegd=100KA
短路冲击电流i⑶ch=93.5813KA
动稳定电流idw=100KA
热效应：
QK=1471.1605KA2S
热效应：
QK=3669KA2S
2.3隔离开关的选择及校验
2.3.1220KV侧隔离开关选择与校验
（1）根据最大长期工作电流选择
Igmax=1.05Se/
Uav=1.05×1200/
×230=316.2875（A）
本设计母线隔离开关选用GW6—220GD单柱剪刀型，出线隔离开关选用GW12—220D型，有关技术数据见表2-7
表2-7220KV隔离开关有关技术数据表
安装
地点
型号
额定
电压
（KV）
最高工作
电压（KV）
额定
电流
（A）
动稳定电流
（kA）
热稳定电流
（kA）
220KV侧出线
220KV侧母线
GW6—220
220
252
1600
125
50（3S）
隔离开关的动热、稳定校验方法同220KV侧断路器的动热、稳定校验。
其保证值与计算值的比较见表2—8。
表2—8220KV隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较表
计算数据
GW6-220技术数据
电网电压Uew=220KV
额定电压Ue=220KV
长期最大工作电流Igmax=316.2875A
额定电流Ie=1600A
短路冲击电流I⑶ch=27.4785KA
动稳定电流idw=125KA
热效应Qd=1471.1605KA2.S
热稳定：
Qz=3969KA2.S
2.3.260KV侧隔离开关选择与校验
（1）根据最大长期工作电流选择
流过主变低压侧的电流：
Igmax=1.05Se/（
Ue）=1.05×120000/（
×63）=1154.7A
流过最大负荷出线的电流：
Igmax=1.05Se/（
Ue）=1.05×35000/（0.95×
×63）=354.5133A
本设计选用GW4—63型隔离开关，有关技术数据见表2-9。
隔离开关的动热、稳定校验方法同220KV侧断路器的动热、稳定校验。
其保证值与计算值的比较见表2—10。
表2-935KV隔离开关有关技术数据表
安装
地点
型号
额定
电压
（KV）
最高工作
电压（KV）
额定
电流
（A）
动稳定电流
（kA）
额定短时
耐受电流
（kA）
63KV侧进线
GW4—63
63
72.5
2000
100
40（4S）
63KV侧出线
GW4—63
63
72.5
2000
100
40（4S）
表2—1063KV隔离开关的各项技术数据与各项计算数据比较表
计算数据
GW4—63技术数据
电网电压Uew=63KV
额定电压Ue=35KV
长期最大工作电流
Igmax=1154.7A（354.5133A）
额定电流Ie=2000A（630A）
短路冲击电流i⑶ch=93.5813KA
动稳定电流idw=100KA（50KA）
热效应Qd=1471.1605KA2.S
热稳定：
Qz=6600KA2.S（3969KA2.S）
经以上校验，所选隔离开关符合要求。
2.4电流互感器的选择及校验
2.4.1220KV侧电流互感器的选择及校验
220KV侧的进出线上电流互感器均用LCWB—220W（3935W）
电网电压Ue=220KV
最大长期工作电流：
Igmax=1.05Se/（
Ue）=1.05×120000/（
×230）=316.29A
220KV侧的进出线上电流互感器均用LCWB—220W（3935W）
L——电流互感器；C——瓷绝缘；W——户外型；
B——保护级；7——设计序号；220——额定电压（KV）；
W1——适用于中污秽地区
有关技术数据见表2-11。
表2—11220KV侧电流互感器有关技术数据表
安装
地点
型号
额定电压
（KV）
最高
工作
电压（KV）
额定
变流
（A）
二次组合
额定动稳定电流（KA）
额定短时热电流（KA）
220KV侧
LB—220W
（3935W）
220
252
400/5
5P/5P/5P/0.5/0.2
55
21（5s）
热稳定检验：
（KtIe1）2×1≥I∞2tdz；（21×1.2）2×5＞116.76
动稳定校验：
icj≤
IelKdw；2.55×10.7759＜
×1.2×55
其保证值与计算值的比较见表2—12。
表2—12220KV电流互感器的技术数据与计算数据比较表
计算数据
LCWB7-220W1的技术数据
电网电压Uew=220KV
额定电压Ue=220KV
长期最大工作电流Igmax=316.2875A
一次额定电流I1e=2*300A
准确度级：
0.5
准确度：
5P,0.5,0.2
短路冲击电流i⑶ch=27.4785KA
额定动稳定电流55KA
热效应Qd=116.76KA2.S
热稳定：
Qz=3175.2KA2.S
2.4.263KV侧电流互感器的选择及校验
电网电压Ue=63KV
流过主变低压侧的电流：
Igmax=1.05Se/（
Ue）=1.05×120000/（
×63）=1154.70A
流过最大负荷出线的电流：
Igmax=1.05Se/（
Ue）=35000/（
×63）=320.75A
63KV侧的进出线上电流互感器均用LCWB5—63,有关技术数据见表2-13。
表2—1363KV侧电流互感器有关技术数据表
安装
地点
型号
额定电压
（KV）
最高
工作
电压（KV）
额定
变流比
（A）
准确级
额定动稳定电流
1S短时热电流
63KV侧
进线
LCWB5—63
63
69
1500/5
0.5
125
50
63KV侧
出线
LCWB5—63
63
69
400/5
B
100
40
热稳定检验：
（KtIe1）2×1≥I∞2tdz；（50×1.5）2×1＞1471.1605
（40×1.5）2×1＞1471.1605
动稳定校验：
icj≤
IelKdw；2.55×93.5813＜
×1.5×125
2.55×93.5813＜
×1.5×125
其保证值与计算值的比较见表2—14。
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