环北二次降压变电所电气部分初步设计
5.4.1 标幺值法的基本原理
标幺制又称为相对单位制，它是各个物理量的实际值与基准值的比值（系数或百分比）
采用标幺制，首要的问题是确定基准值： 1.基准值：
在短路电流的实际计算中，为了方便常选取100MVA或10000MVA作为视在 功率基准值，选用某电压等级的平均额定电压作为电压的基准值。
所谓线路平均额定电压，系指线路始端最大额定电压与线路末端最小额定电 压的平均值。
表5-1 线路额定电压与平均额定电压
额定电压 UN（kV） 10 35 60 110 154 平均额定电压UN（kV） 10.5 37 63 115 162
220
230
若取Sd=100MVA，由可列出不同基准电压Ud下的基准电流Id，与基准电抗Xd值。
基准电压Ud(kV) 基准电流Id(kA) 基准电抗Xd(Ω)
表5-2 常用基准值表
10.5 37 63 115 5.5 1.56 0.917 0.502 1.1 13.7 39.7 132
162
0.356 262
230 0.251 529
2.标幺值
标幺值的定义：
S容量标幺值： Sd （5-3）
UU??电压标幺值： Ud （5-4）
S??
电流标幺值：I??I?Id?I?3Ud?Sd （5-5）
额定标幺值：在电气设备（如发电机、变压器、电抗器及电动机等）的技术数据中，往往给出以其自身额定参数为基准的标幺值。
SS??容量的额定标幺值： SN （5-6）
UU??电压的额定标幺值： UN （5-7）
SXX???X?N2XN电抗的额定标幺值：（5-8） UN
3UNIII???电流的额定标幺值：INSN （5-9）
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5.5 短路电流的计算 （详细计算步骤见计算书）
本次设计的变电所距负荷较近，配电线路较短，10kV侧各配电线路末端的短路电流值与变电所二次母线上的短路电流值相差无几，故只计算出变压器一次与二次母线的短路电流既可满足要求
表5-3 短路计算数据表
计算内容 基准容量SB 基准电压Uav.n
短路电流标幺值ich短路电流有效值I
冲击电流ich
”
单位 MVA kV 1 kA kA
K1
（3）
K2
（3）
100 63 5.9225 5.4280 13.8414
100 10.5 2.2431 12.3342 31.4522
”
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第6章 电气设备的选择
6.1 高压电器选择的一般要求
电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要内容之一。如何正确地选择电气设备，将直接影响到电气主接线和配电装置的安全及经济运行。因此在进行设备的选择时，必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前提下，力争做到技术先进、经济合理、运行方便和留有适当的发展余地，以满足电力系统安全、经济运行的需要。
6.1.1 一般原则
1.应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； 2.应按当地环境条件校验；
3.应力求技术先进和经济合理；
4.与整个工程的建设标准应协调一致； 5.同类设备应尽量减少品种；
6.选用的新产品均应具有可靠的试验依据，并经正式鉴定合理，在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时应经上级批准。
6.1.2 技术条件
选择的高压电器应能在长期工作条件下和发生过电压、过流的情况下，保持正常运行。
1.长期工作条件：
电压：选用的电器在允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug
即：Umax≥Ug （6-1） 电流：选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路各种可能运行方式的持续工作
电流Ig
即：Ie≥Ig （6-2） 由于变压器短路时过载能力很大，双回路出现的工作电流变化幅度也较大，故
其计算工作电流应根据实际需要确定。
高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式回路持续工作电流的要求。
机械荷载：选电器端子的允许载应大于电器引线在正常运行和短路时是最大作用力。各种电器的荷载能力，厂家出厂时已做考虑，本设计不再考虑。
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2.短路稳定条件： 检校的一般原则：
(1)电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行行动、热稳定校验。 (2)用熔断器保护的电器可不验算热稳定，b用熔断保护的电压互感器回路， 可不验算动、热稳定。
短路的热稳定条件：
2（6-3） It?t＞Qd
式中： Qd—在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应；（kA2s）
It—t秒内设备允许通过的热稳定电流的有效值（kA）
t—设备允许通过的热稳定电流的时间（s）
校验短路电流热稳定所用的计算时间tjs按下式计算：
（6-4）tjs?tb?td 式中：tb—继电保护装置后备保护动作时间（s）
td—断路器的和分闸时间（s）
采用延时保护时，tjs相应数据为继电保护装置的启动机构和执行机构的动作时间，短路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧的持续时间总和。
短路的动稳定条件：
（6-5）ich≤idf
式中：ich—短路电流（冲击）峰值（kA）
idf—短路主电流有效值（kA）
Ich≤Idf （6-6） 式中：Ich—电器允许的极限通过电流峰值（kA） Idf—电器允许的极限通过电流有效值（kA） 3.绝缘水平：
在工作电压和过电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。
电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备响应的保护水平，确定当所送电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。
6.1.3 环境条件
1.温度：按《交流高压电器在长期工作时的发热》的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40℃时允许按额定电流长期工作，当电器在安装点的环境温度高于+40℃，但不高于+60℃时，每增高1℃，建议额定电流减少1.8％，当低于+40℃时，每降低1℃，建议额定电流增加0.5%。
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普通高压电器一般可在环境最地温度为-30℃时正常工作，在高寒地区应选择能适应环境最低温度为-40℃的高寒电器。
2.日照：产外高压电器设备在日照下将产生附加温升，如果设备制造部门未能提出产品在日照下额定载流量的下降数据，在设计中可按电器额定电流的80%选择设备。
3.风速：一般高压电器可去风速不大于35m/s的环境下使用。 选择电器时用的最大风速，可去高地10m高，30年一遇的10 m平均最大风速，阵风对外电器及电瓷产品的影响，已由制造厂考虑，不作为选择条件。
对于台风经常侵袭或最大风速超过35m/s的地区，除向制造部门提出特殊定货外，在设计布置时应采取有效的防护措施。如降低安装高度，加强基础固定等。 4.冰雪：在积雪覆冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷线绝缘对地网络。 隔离开关的破冰厚度一般为10mm，在冰雪区，所选择隔离开关的破冰厚度，应大于安装场所的最大覆冰厚度。
5.湿度：选择电器用的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度对湿度较高的场所，应采用该处实际相对湿度。
一般高压电器可使用在20℃相对湿度为90%（电流互感器为85%）的环境中。 6.污秽：在距离海岸1～2km或盐厂附近的盐雾场所在火电厂、炼油厂、冶炼厂、石油化工厂和水泥厂等附近含有由工厂排出的二氧化硫、硫化氢、氨、氮等成分烟气，粉尘等场所，在湿气候下将形成腐蚀性或导电的物质，污秽地区内各种污秽物对电器设备的危害，取决于误会物质的导电性、吸水性随着力数量，比重及距污物源的距离和气象条件，在工程设计中，应根基污秽情况选用下到措施。
增大电瓷外绝缘的有效泄漏比距或选用利于防污的电瓷造型，如果用半导体、大小伞、大倾角、钟罩式等制造绝缘子。
采用屋内配电装置，二级及以上，污秽区63～110kV配电装置采用屋内型。当技术合理时，污秽区220kV配电装置也可采用屋内型。
7.海拔：电器的一般使用条件为海拔不超过1000m海拔超过1000m地区称为高原地区。
本设计变电所不属高原地区，因而不考虑此项因素。
8.地震：地震对电器的影响主要是地震波的频率和地震震动的加速度。 选择电器时，应根据当地震烈度选取用能够满足地震需求的产品，电器的辅助设备各应具有与主设备相同的抗震能力，一般电器产品可以耐受地震烈度8度的地震度，在安装时，应考虑到指甲对地震力的放大作用根据有关规定。地震基本烈度为7度及以下地区的电器可不采用防震措施。
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