220kV降壓變電站電氣一次部分設計(六)

10.5．短路電流計算匯總表

短路點的編號 基準電壓VaV（KV） 基準電流Ij（kA） 額定電流Ij
In（kA） 短路電流標么
值I″* 短路電流有名
值I″KA 穩態短路電流標么值 穩態短路電流
標有名值 短路電流沖擊
值
ich(KA) 短路全電流最大有效值ich(KA) 短路容量
S″( MVA)
表達式 平均值    I″* In  I″* In 2.55I″ 1.51I″ VjI″
d1 230 0.25 0.25 68.49 17.19 68.49 17.19 43.83 25.96 6848
d2 115 0.5 0.5 18.66 9.37 18.66 9.37 36.08 14.15 2849
d3（限流前） 10.5 5.5 5.5 9.84 54.12 9.84 54.12 138.00 81.72 984
d3（限流后） 10.5 5.5 5.5 7.098 39.03 7.098 39.03 99.53 58.93 709.82

第11章 電氣設備選型計算
11.1. 主要電氣設備選型計算依據
 根據原始資料反映，本站初期上兩臺主變，并預留第三臺變壓器的空間，為避免在后期擴建中出現主要進線斷路器及220、110kV母線需要更換的重大變動，因此，在本次設計任務中，全站總負荷均按本站最終規模的三臺主變容量進行考慮，即SN=3×180= 540MVA。
11.2. 斷路器選型計算
 11.2.1．鑒于目前SF6斷路器設備制造工藝的飛速發展，SF6斷路器已在技術性能和運行維護方面具有明顯的優勢，因此本站220、110kV斷路器推薦采用西門子（杭州）高壓開關設備廠的LW6系列SF6斷路器。
 11.2.2．主要斷路器的選擇
 11.2.2.1．220kV側斷路器的選擇
 根據原始資料反映，本站主要從A、B、C三個系統取得電源，任何一回220kV進線都可能會出現帶全站負荷運行的方式，因此220kV進線斷路器以通過全站負荷進行選擇；主變、母聯斷路器以設計手冊要求的回路最大持續工作電流進行選擇。
 11.2.2.1.1．220kV進線斷路器
 11.2.2.1.1.1．額定電壓選擇：Un≥Vns = 220kV
 11.2.2.1.1.2．最高工作電壓選擇：Ualm≥Vsm =Un×1.15 =220 ×1.15 =253kV
 11.2.2.1.1.3．額定電流選擇：Ie≥Igmax
考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的Igmax=1.05Ie    即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=1.488kA
 11.2.2.1.1.4．額定開斷電流選擇：Ik =I″
 即：Ik =17.19kA
 11.2.2.1.1.5．額定短路關合電流選擇：iNcl≥ish
 即：iNcl ≥43.83kA
 11.2.2.1.1.6．根據以上數據可以初步選擇LW6－220型SF6斷路器其參數如下：
 額定電壓：UN=220kV
 最高工作電壓Ualm =256kV
 額定電流Ie =2500A
 
 
 11.2.2.1.1.7．校驗熱穩定（取后備保護為2S）：I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.05 + 2=2.05S 
 Qk = Ik2×dz = 17.192×2.05 = 605.77kA2·S
 I2r t = 402×4 = 6400 kA2·S 
 即I2 t t > Qk ，滿足要求。
 11.2.2.1.1.8．檢驗動穩定：ish≤ ies
 即：ish= ich=43.83≤ ies= idw =100kA, 滿足要求
 11.2.2.1.1.9．故220kV線路側斷路器選擇戶外LW6－220型SF6斷路器能滿足要求，由上述計可列出下表：

      設備

項目 LW6－220
 產品數據 計算數據
Ualm≥Vsm 256kV 253kV
Ie≥Igmax 2500A 1488A
iNcl≥ish 125kA 43.83kA
Ik≥I″ 40kA 17.19kA
ish≤ ies 100kA 43.83kA
I2 t t ≥Qk 6400 kA2·S 605.77 kA2·S
 11.2.2.1.2．220kV主變、母聯斷路器
 11.2.2.1.2.1．額定電壓選擇：Un≥Vns = 220kV
 11.2.2.1.2.2．最高工作電壓選擇：Ualm≥Vsm =Un×1.15 =220 ×1.15 =253kV
 11.2.2.1.2.3．額定電流選擇：Ie≥Igmax
考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的Igmax=1.05Ie    即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.496kA
 11.2.2.1.2.4．校驗熱穩定（取后備保護為1S）：I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.05 + 1=1.05S 
 Qk = Ik2×dz = 17.192×1.05 = 310.27kA2·S
 I2r t = 402×4 = 6400 kA2·S 
 即I2 t t > Qk ，滿足要求。
 11.2.2.1.2.5．因設備各項選型及校驗均與線路側斷路器相同，故主變、母聯側斷路器設備選型與線路側相同，對照情況見下表：

      設備

項目 LW6－220
 產品數據 計算數據
Ualm≥Vsm 256kV 253kV
Ie≥Igmax 1250A 496A
iNcl≥ish 125kA 43.83kA
Ik≥I″ 40KA 17.19kA
ish≤ ies 100kA 43.83kA
I2 t t ≥Qk 6400 kA2·S 310.27 kA2·S

 11.2.2.2．110kV側斷路器的選擇
 11.2.2.2.1．110kV主變、母聯斷路器
 11.2.2.2.1.1．額定電壓選擇：Un≥Vns = 110kV
 11.2.2.2.1.2．最高工作電壓選擇：Ualm≥Vsm =Un×1.15 =110 ×1.15 =126.5kV
 11.2.2.2.1.3．額定電流選擇：Ie≥Igmax
考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的Igmax=1.05Ie    即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.992kA
 11.2.2.1.1.4．額定開斷電流選擇：Ik =I″
 即：Ik =9.37kA
 11.2.2.1.1.5．額定短路關合電流選擇：iNcl≥ish
 即：iNcl ≥36.08kA
 11.2.2.1.1.6．根據以上數據可以初步選擇LW6－110型SF6斷路器其參數如下：
 額定電壓：UN=110kV
 最高工作電壓Ualm =145kV
 額定電流Ie =1500A
 
 
 11.2.2.1.1.7．校驗熱穩定（取后備保護為1S）：I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.05 + 1=1.05S 
 Qk = Ik2×dz = 9.372×1.05 = 92.187kA2·S
 I2r t = 402×4 = 6400 kA2·S 
 即I2 t t > Qk ，滿足要求。
 11.2.2.1.1.8．檢驗動穩定：ish≤ ies
 即：ish= ich=36.08≤ ies= idw =100kA, 滿足要求
 11.2.2.1.1.9．故110kV線路側斷路器選擇戶外LW6－110型SF6斷路器能滿足要求，由上述計可列出下表：

      設備

項目 LW6－110
 產品數據 計算數據
Ualm≥Vsm 145kV 126.5kV
Ie≥Igmax 1500A 992A
iNcl≥ish 125kA 36.08kA
Ik≥I″ 40KA 17.19kA
ish≤ ies 100kA 43.83kA
I2 t t ≥Qk 6400 kA2·S 605.77 kA2·S

 11.2.2.2.2．110kV側最大一回負荷出線側斷路器
 11.2.2.2.2.1．額定電壓選擇：Un≥Vns = 110kV
 11.2.2.2.2.2．最高工作電壓選擇：Ualm≥Vsm =Un×1.15 =110 ×1.15 =126.5kV
 11.2.2.2.2.3．額定電流選擇：Ie≥Igmax
考慮其中1回線路故障退出時，所有負荷將轉移到另1回線路，所以相應回路的Igmax=Ie
即：Igmax ===0.241kA
 11.2.2.1.1.4．額定開斷電流選擇：Ik =I″
 即：Ik =9.37kA
 11.2.2.1.1.5．額定短路關合電流選擇：iNcl≥ish
 即：iNcl ≥36.08kA
 11.2.2.1.1.6．根據以上數據可以初步選擇LW6－110型SF6斷路器其參數如下：
 額定電壓：UN=110kV
 最高工作電壓Ualm =145kV
 額定電流Ie =1500A
 
 
 11.2.2.1.1.7．校驗熱穩定（取后備保護為1S）：I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.05 + 1=1.05S 
 Qk = Ik2×dz = 9.372×1.05 = 92.187kA2·S
 I2r t = 402×4 = 6400 kA2·S 
 即I2 t t > Qk ，滿足要求。
 11.2.2.1.1.8．檢驗動穩定：ish≤ ies
 即：ish= ich=36.08≤ ies= idw =100kA, 滿足要求
 11.2.2.1.1.9．故110kV線路側選擇戶外LW6－110型SF6斷路器能滿足要求，由上述計可列出下表：

      設備

項目 LW6－110
 產品數據 計算數據
Ualm≥Vsm 145kV 126.5kV
Ie≥Igmax 1500A 241A
iNcl≥ish 125kA 43.83kA
Ik≥I″ 40KA 9.37kA
ish≤ ies 100kA 43.83kA
I2 t t ≥Qk 6400 kA2·S 605.77 kA2·S
 11.2.2.3．10kV側斷路器的選擇
 11.2.2.3.1．10kV變低、母聯側斷路器
 11.2.2.3.1.1．根據第10.4.4.1.2．可得，選定10kV進線側斷路器型號為ZN28-12Ⅰ,其技術參數為：
 額定電壓UN=12kV，額定電流IN=4000A，額定開斷電流INbr=50kA，額定關合電流峰值INc1 =125kA，額定動穩定電流（峰值）IDW =125kA，4S熱穩定電流Ir=50kA，合閘時間0.2s，固有分閘時間0.06s，燃弧時間0.03s（則斷路器全分閘時間為0.09S）
 11.2.2.3.1.2．校驗熱穩定（取后備保護為1S）：I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.06+0.03 + 1=1.09S
 Qk = Ik2×dz = 39.032×1.09 =1660.44kA2·S
 I2r t =502×4 = 10000 kA2·S 
 即I2 t t > Qk ，滿足要求。
 11.2.2.3.1.3．檢驗動穩定：ish≤ ies
 即：ish= ich=99.53≤ ies= 125kA, 滿足要求
 11.2.2.3.1.4．故10kV主變及母聯側選擇戶內ZN28－12型真空斷路器能滿足要求，由上述計可列出下表：

      設備

項目 ZN28－12
 產品數據 計算數據
Ualm≥Vsm 12kV 11.5kV
Ie≥Igmax 4000A 3464A
iNcl≥ish 125kA 99.53kA
Ik≥I″ 50KA 39.03kA
ish≤ ies 125kA 99.53kA
I2 t t ≥Qk 10000 kA2·S 4.45 kA2·S
 11.2.2.3.2． 10kV側最大一回負荷出線側斷路器
 11.2.2.3.2.1．額定電壓選擇：Un≥Vns = 10kV
 11.2.2.3.2.2．最高工作電壓選擇：Ualm≥Vsm =Un×1.15 =10 ×1.15 =11.5kV
 11.2.2.3.2.3．額定電流選擇：Ie≥Igmax
考慮其中1回線路故障退出時，所有負荷將轉移到另1回線路，所以相應回路的Igmax=Ie
即：Igmax ===0.18kA
 11.2.2.3.2.4．額定開斷電流選擇：Ik =I″
 即：Ik =39.03kA
 11.2.2.3.2.5．額定短路關合電流選擇：iNcl≥ish
 即：iNcl ≥99.53kA
 11.2.2.3.2.6．根據以上數據可以初步選擇ZN28－10型真空斷路器其參數如下：
 額定電壓：UN=10kV
 最高工作電壓Ualm =12kV
 額定電流Ie =1250A
 
 
 11.2.2.3.2.7．校驗熱穩定（取后備保護為2S）：I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.03+0.06 + 2=2.09S 
 Qk = Ik2×dz = 39.032×2.09 =3183.78kA2·S
 I2r t = 402×4 = 6400kA2·S 
 即I2 t t > Qk ，滿足要求。
 11.2.2.3.2.8．檢驗動穩定：ish≤ ies
即：ish= ich=99.53≤ ies= idw =100kA, 滿足要求
 11.2.2.3.2.9．故10kV饋線最大負荷側選擇戶內ZN28－12型真空斷路器能滿足要求，由上述計可列出下表：

      設備

項目 ZN28－12
 產品數據 計算數據
Ualm≥Vsm 12kV 11.5kV
Ie≥Igmax 1250A 180A
iNcl≥ish 100kA 99.53kA
Ik≥I″ 40kA 39.03kA
ish≤ ies 100kA 99.53kA
I2 t t ≥Qk 6400 kA2·S 3183.7 kA2·S

11.3 隔離開關選型計算
 
 11.3.1. 220kV側隔離開關
 11.3.1.1.額定電壓選擇：Un≥Vns = 220kV
 11.3.1.2. 額定電流選擇：Ie≥Igmax
 考慮到隔離開關是與相應的斷路器配套使用，所以相應回路的Ie應與斷路器相同，即：Ie =2500A
 11.3.1.3. 根據以上數據可以初步選擇GW4－220(D)W和GW16-220(D、DW)型隔離開關，其參數分別如下：
 GW4－220(D)W：
 額定電壓：UN=220kV          額定電流Ie =2500A   最高運行電壓：Ula=252kV
動穩定電流峰值idw =125kA     4S熱穩定電流50kA
 GW16-220(D、DW)：
 額定電壓：UN=220kV          額定電流Ie =2500A   最高運行電壓：Ula=252kV
動穩定電流峰值idw =125kA     3S熱穩定電流30kA
 11.3.1.4. 校驗熱穩定（下列時間均取自對應斷路器，后備保護取2S）：
 即I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.05 + 2=2.05S 
 Qk = Ik2×dz = 17.192×2.05 = 605.77kA2·S
 I2r t = 502×4 = 10000 kA2·S（GW4型）
 I2r t = 302×3 = 27000 kA2·S（GW16型）
 即I2 t t > Qk ，滿足要求。
 11.3.1.5．檢驗動穩定：ish≤ ies
 即：ish= ich=43.83≤ ies= idw =125kA, 滿足要求
 11.3.1.6．故220kV線路側選擇GW4－220(D)W和GW16-220(D、DW)型隔離開關能滿足要求，由上述計可列出下表：

      設備

項目 GW4－220(D)W GW16-220(D、DW)
 產品數據 計算數據
Ie≥Igmax 2500A 1488A
ish≤ ies 125kA 43.83kA
I2 t t ≥Qk 10000 kA2·S
2700 kA2·S 605.77 kA2·S
 11.3.2. 110kV側隔離開關
 11.3.2.1.額定電壓選擇：Un≥Vns = 110kV
 11.3.2.2. 額定電流選擇：Ie≥Igmax
 考慮到隔離開關是與相應的斷路器配套使用，所以相應回路的Ie應與斷路器相同，即：Ie =1250A
 11.3.2.3. 根據以上數據可以初步選擇GW4－110(D)W和GW16-110(D、DW)型隔離開關，其參數如下：
 GW4－110(D)W
 額定電壓：UN=110kV          額定電流Ie =1250A  最高運行電壓：Ula=126kV
動穩定電流峰值idw =80kA     4S熱穩定電流31.5kA
GW16-110(D、DW)
 額定電壓：UN=110kV          額定電流Ie =1250A  最高運行電壓：Ula=126kV
動穩定電流峰值idw =80kA     3S熱穩定電流31.5kA

 11.3.2.4. 校驗熱穩定（下列時間均取自對應斷路器，后備保護取2S）：
 即I2 t t ≥Qk
 計算時間tjs= td + tb = 0.05 + 2=2.05S 

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