摘 要

青海河南20MWp光伏并网电站电气设计

摘 要

本文对青海河南20MWp光伏并网电站电气设计全面设计说明，其中包括主接线设计，短路电流计算，设备的选型及校验，所用电系统设计，防雷保护设计，配电装置布置设计以及主变压器的继电保护设计。

经过对原始资料的分析，初步确立了太阳能电池板和逆变器的型号，以及电源的汇流方式，并且确立了主接线的方案，电站一共分为两个电压等级，110kV和10kV等级，主接线方案中110kV等级上采用单母线的接线形式，10kV电压等级采用的是单母线分段的接线方式。该方案所需设备少，投资少，便于扩建。

在本设计中，对上述方案进行了短路电流的计算和设备的选型及校验，其中短路电流的计算包括周期分量、非周期分量、冲击电流、短路容量及各种不对称短路的电流进行了较为详细的计算.

主变压器保护设计部分，选用国电南京自动化股份有限公司的NS 900系列微机型保护装置，这种保护动作速度快，误差小，运行维护及整定简单，方便可靠，不受运行方式限制，代表着今后电力系统继电保护发展的方向。

关键字：主接线，短路电流，变压器保护

Abstract

Abstract

In this paper, the time the design of the Qinghai he nan 20MWp solar photovoltaic grid power plant electrical and comprehensive design, including the main wiring design, short circuit current calculation, equipment selection and calibration, power system design, lightning protection design distribution plant layout design and transformer protection design.

Analysis of raw data, initially established a model of the solar panels and inverter, as well as the power of convergence, and to establish a program of the main wiring, power plants and a total of two voltage levels, 110kV and 10kV level, the main wiring form of single-bus 110kV rating program, the 10kV voltage level is a single bus section of the indoor voltage cabinet wiring. Greatly need the less equipment, less investment and easy expansion of the program.

In this design, these programs, short-circuit current calculation and the selection of equipment and calibration, short circuit current calculation, including a periodic component, non-periodic components, the impact of current, short circuit capacity and a variety of asymmetric short-circuit The current in a more detailed calculation.

Calculate the design part of the transformer protection, The transformer protection are used the

GUODIAN NANJING

AUTOMATION CO., LTD. developed the NS-900 series protective devices, such protection movement speed, the error is small, operation and maintenance and tuning simple, convenient and reliable, from the run way limit, representing the future direction of development of power system protection.

Keywords: main connection, Short-circuit current, transformer Protection

目 录

目 录

1 太阳能组件与逆变器的选择 ................................ 1

1.1光伏发电的基本原理 ................................. 1 1.2并网逆变器的选择 ................................... 3 1.3集电线路的确定 ..................................... 5 2 主接线方案选择 .......................................... 7

2.1原始资料分析 ....................................... 7 2.2主接线方案的初步拟定 ............................... 7 2.3方案比较与选择 .................................... 11 3 厂用电设计 ............................................. 13 4 主变压器选择及短路电流计算 ............................. 15

4.1主变压器的选择 .................................... 15 4.2短路电流的计算 .................................... 16 4.3三相对称短路计算 .................................. 18 4.4 d1短路点的短路电流计算 ........................... 19 4.5 d2短路点的短路电流计算 ........................... 22 4.6 d3短路点的短路电流计算 ........................... 25 4.7 非对称短路计算 ................................... 27 5 电气设备选择 ........................................... 29

5.1 电气设备选择的一般要求 ........................... 29 5.2 电气设备选择的一般原则 ........................... 29 5.3 主要电气设备的选择与校验 ......................... 31 5.4 110KV母线的选择 .................................. 37 5.5 10KV母线选择 ..................................... 39 5.6 0.4KV母线选择 .................................... 40

目 录

5.7 110kV侧互感器的选择 .............................. 41 5.8 10kV互感器的选择 ................................. 42 5.9 变压器中性点侧的电流互感器选择 .................... 44 5.10 0.4KV互感器的选择 ............................... 44 5.11 避雷器的选择 ..................................... 46 6 主变压器保护 ............................................ 49

6.1 综述 .............................................. 49 6.2 主变压器保护配置 .................................. 49 6.3 主变压器保护装置选择 .............................. 49 6.4 保护原理分析 ...................................... 50 6.5 主变压器保护整定计算 .............................. 52 6.6 变压器相间短路后备保护 ............................ 54 总结 ...................................................... 56 致谢 ...................................................... 57 参考文献 .................................................. 58 附录清单 .................................................. 59

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1 太阳能组件与逆变器的选择

1.1光伏发电的基本原理

光子被吸收后结果之一是将其携带能量转移到吸收物质中的电子上，原子中的电子可能从低能态升为高能态摆脱原子而成为自由电子。当物体受到光照时，物体内电荷由上述而发生变化产生电动势和电流的效应叫做光伏效应，是光伏电池的原理。而将其应用在半导体材料中，使光照在半导体材料上产生电子空穴对，这些电子空穴对在pn结的电场作用下产生分离运动，其中电子移向n区，而空穴则移向p区导致在外部端子上呈现电压并可通过外部电路产生电流这就是光伏特效应，是光伏发电基本原理。

1.1.1光伏电池分类

以晶体管硅材料制备的太阳能电池包括：单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，非硅太阳能电池和薄膜晶体硅太阳能电池，单晶硅具有电池转换效率高稳定性好，但成本高；非晶体硅生产效率高，成本低廉，但转换效率低且效率衰减的较快、不稳定。多晶硅具有稳定的转换效率且性价比最高，是目前光伏发电系统应用中前景最理想材料；薄膜晶体硅可以降低成本是最具有前景的太阳能电池，实验阶段，未量产。

本站位于20MWp并网光伏电站位于青海省黄南州河南县境内，工程的主要任务是发电，建成后供电青海电网。场址区距县城约25km，距西宁市约340km，交通便利。青海省地处中高纬度地带，太阳辐射强度大，光照时间长，年平均总辐射量可达5560MJ/m2～7400MJ/m2，其中直接辐射量占总辐射量的60％以上，仅次于西藏，位居全国第二。

太阳能发电的最主要的三个环节是太阳能电池组，逆变器和控制器，结合本电站实际，应选多晶硅电池。表1为天合光能厂家的部分多晶硅电池组件，根据具体情况从中选择一种多晶硅电池板。【标准测试条件（大气质量AM1.5，辐照度1000W/m2，电池温度25°C）下的测量值】

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表1-1为天合光能厂家的部分多晶硅电池组件 型号 TSM—270PC14 TSM—275PC14 TSM-PC14大型项目太阳能组件 TSM—280PC14 TSM—285PC14 TSM—290PC14 TSM-225PC05 TSM-230PC05 TSM-PC05通用解决方案 TSM-235PC05 TSM-240PC05 TSM-245PC05 最大功率 270 275 280 285 290 225 230 235 240 245 材料 多晶硅 多晶硅 多晶硅 多晶硅 多晶硅 多晶硅 多晶硅 多晶硅 多晶硅 多晶硅 组件转换效率（%） 13.9 14.2 14.4 14.7 14.9 13.7 14.1 14.4 14.7 15 本课题研究的是20MWp的大型项目，所需要的太阳能组件大功率，高效率，但是又本着节约的主题，上述多晶硅组件的两种型号适用的方向不同，由于TSM-PC14适用于大型项目太阳能组件，符合本课题要求，所以选择TSM-PC14系列。最终选择了TSM-280PC14型号的太阳能电池组件一共71432组。表1-2所示TSM-280PC14的主要技术参数，来自天合光能产品目录截图。

表1-2所示TSM-280PC14的主要技术参数

【1】

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1.2并网逆变器的选择

逆变器的选择主要考虑的是额定功率，MPPT工作的电压范围，最大效率和工作时候的温度和海拔高度。主要考察了艾默生，科诺伟业，阳光能源的500kW的逆变器。 逆变器主要技术参数如表1-3所示。

表1-3 各个厂家的500kW逆变器的主要技术对比

厂家 型号 SG500KTL 阳光能源 SG500MX SG500K3 艾默生 绿能电气 SSL0500 PVMC500 科诺伟业 KNGI900-500HEA 额定功最大效率率（KW） MPPT（v） （%） 500 500 500 500 500 500 450～820 500～820 450～820 300～850 450～880 450～850 98.7 98.7 97.3（含变压器） 98.3 98.4 97.5 温度范围 –25～55 –30～55 –25～55 –30～50 –20～50 –20～40 由表1-3可以看出，国内的厂家在MPPT工作电压范围要比国外厂家的要小，效率所有厂家基本相同，阳光能源厂家的逆变器工作的温度范围要比其他厂家的大，这里选择阳光能源的SG500KTL为所用逆变器。本课题要求设计20MWp的太阳能发电站，所需要40台SG500KTL逆变器。表1-4为SG500KTL的详细技术参数

表1-4 SG500KTL的详细技术参数

序号 1 3 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 名称 逆变器型号 隔离方式 直流侧参数 最大直流电压 最大功率电压跟踪范围 推荐最大直流功率 最大直流输入电流 最大输入路数 3

【2】

技术指标 SG500KTL 无变压器隔离 900Vdc 450Vdc～820Vdc 550kWp 1200A 16路 王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 6 7 8 9 交流侧参数 额定输出功率 额定输出电压和频率 允许电网电压 输出频率范围 输出电流波形畸变率 功率因数 调节控制模式：-0.95～+0.95 最大交流电流 系统参数 最大转换效率 欧洲效率 防护等级 夜间自耗电（待机功耗） 运行自耗电 运行 允许环境温度 存储 散热方式 允许相对湿度 要求的电网形式 自动投运条件 自动运行 断电后自动重启时间 逆变器的 降容系数 海拔1000m 海拔2000m 4

500kW 三相270Vac、50Hz 210Vac～310Vac 47Hz～51.5Hz ＜3%（额定功率） 自动运行模式：≥0.99（额定功率） 1176A 98.7% 98.5% IP20 ＜100W ＜2kW -30℃～+55℃（含加热器） -40℃～+70℃ 风冷 0～95%，无凝露 IT电网 直流输入及电网满足要求，逆变器将5min 1 1 2010届电气工程及其自动化专业毕业设计

海拔3000m 海拔3500m 海拔4000m 10 11 12 12.1 12.2 13 低电压穿越 显示与通讯 机械参数 外形尺寸(深3宽3高) 重量 相关认证 1 0.95 0.9 有 触摸屏/RS485通讯接口 850*2800*2180mm 2288Kg 金太阳认证、TUV认证、KEMA认证 1.3集电线路的确定

本期工程建设规模为20MWp，全部采用多晶硅电池组件，由于当地海拔较高，考虑到逆变器的降容使用，整个电站共设40个以500KWp的子方阵。每500kWp太阳电池经一台直流柜与一台500kW逆变器构成一个光伏发电单元，每个光伏发电单元经500kW逆变器将直流电转换为低压交流电，逆变器室两个光伏发电单元经1台1250kVA 升压变压器将逆变器输出交流电压升压。

（1）集电线路回路数确定

箱变电压等级为10kV和35kV，为了节省电缆量，可采用集电线路将若干台箱变先并联再送至开关站的方案。10kV和35kV集电线路方案比较。选出一个最佳方案。

1）10kV集电线路

由于光伏电站占地面积较大，10kV集电线路为以下方案：

共4回集电线路，每回线路输送5MW，考虑到电缆载流量及经济性，采用电缆变截面的方案，集电线路前2台箱变采用YJV22-10kV-3370mm2电缆连接，后3台（或4台）及至开关站之间电缆采用YJV22-10kV-33185 mm2电缆连接，总体而言设备投资相对较少 。

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2）35kV集电线路

共4回集电线路，每回线路输送5MW，以YJV22-35kV-3370mm2的电缆送至开关站。

综合以上经济技术比较可得，10kV集电线路投资相对较少，35kV集电线路投资较高。10kV集电线路推荐，电站以4回10kV集电线路进线

10KV

图 1-1光伏组件与逆变器变压器连接图

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2 主接线方案选择

2.1原始资料分析

青海河南20MWp并网光伏电站位于青海省黄南州河南县境内，工程的主要任务是发电，建成后供电青海电网。场址区距县城约25km，距西宁市约340km，交通便利。青海省地处中高纬度地带，太阳辐射强度大，光照时间长，年平均总辐射量可达5560MJ/m2～7400MJ/m2，其中直接辐射量占总辐射量的60％以上，仅次于西藏，位居全国第二。

本项目建设容量为20MWp，本光伏电站有2回110kV出线接入系统，导线型号选择LGJ-150，110kV系统短路容量500MVA，基准容量取100MVA。

根据以上的数据，应设计的是光伏并网发电站的升压变电站电气设计，由于太阳能光伏发电，在电力网中还不是主要的产能方式，主要是在峰荷时填补系统中提供需要，此电站容量为20MWp在太阳能光伏发电站算是一个大型电站，因此接线方式主要考虑经济性而非可靠性。

2.2主接线方案的初步拟定

通过对原始资料的分析，现采用两个电压等级，分别是10kV和110kV，这里10kV线路电压等级出线是比较多的，所以可靠性是一个重要的问题，加上方便以后扩建方便，所以有以下几种方式：单母线分段接线 ,单母线接线；110kV线路电压等级，出现较少，因此有以下几种方式：单母线接线，内桥接线。对于一台半断路器所适用的范围是当进出线为6回以上，配电系统在电力系统中有重要地位时采用，原始资料中已经说明此系统的作用，故不考虑。

根据上述方式，提出四种接线方案：

第一种：10kV侧采用单母线接线方式【3】；110kV侧采用单母线接线方式，如图2-1。

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110KV10KV

图2-1方案1主接线草图

110KV侧采用单母线接线方式，优点是接线简单，操作方便，设备少，投资少，便于扩建，缺点可靠性差，线路发生短路，会产生大的短路电流。

10KV侧也采用单母线接线方式，优缺点同上，但是本光伏发电厂容量很小，所以这种方案还是可以可虑的。

方案2：10KV侧采用单母线接线；110KV侧采用内桥接线方式；如图2-2。

110KV侧采用内桥式接线，其特点是连接桥断路器在变压器侧，其他两台断路器在线路上，因此线路的投入与切除比较方便，而且当线路发生短路故障时尽故障线路的短路器跳闸，不影响其他回路运行。但是当变压器故障时，则与该变压器连接的两台断路器都要跳闸从而影响一回未发生故障的运行。此外，变压器的投入与切除的操作比较复杂，需投入和切除与该变压器连接的两台断路器，也影响了一回路未故障线路的运行再加上该接线的线路较长（相对来说故障的几率较大），常用于变压器不经常切换的（火电厂）情况。

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10KV侧采用单母线接线方式与方式一中一样，这里不再赘述。

110KV10KV10KV

图2-2方案2主接线草图

第三种：10KV侧采用单母线分段接线；110KV侧采用单母线接线方式，如图2-3。

110KV侧采用单母线接线方式，与第一种一样这里不再赘述。 10KV侧采用单母线分段接线方式，单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电的可靠性与灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；而两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离器开关，完好段即可恢复供电。

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110KV10KV

图2-3方案3主接线草图

第四种：10KV侧采用单母线分段接线；110KV侧采用内桥式接线方式；如图2-4。

110KV10KV

图2-4 方案4主接线草图

110KV侧采用内桥式接线方式与方式二中一样，这里不再赘述。 10KV侧采用单母线接线方式与方式一中一样，这里不再赘述。

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2.3方案比较与选择

考虑到本发电厂是一个容量为20MWp的并网发电厂，距西宁市约340km距离，这里的四个方案中：

第一，二种方案低压侧都是单母线接线，高压侧一个是单母线接线，另一个是内桥式接线方式，这两种方式操作都简单，第一种方案用的断路器比第二种方案少一个，从数量上第二种方案占有优势，但是内桥式接线有它的弊端线路较长所以对断路器的质量有很高的要求，经过查阅一个110KV侧的高压SF6断路器需要3.5万，从经济这方面考虑优先第一种方案。

第三，四种方案，低压侧都是单母线分段，第三种方案高压侧是单母分段，第四种方案高压侧是内桥式接线，经过比较由于内桥的特殊解法，需要的断路器少，但是从稳定性方面考虑，任意一条出故障的话，对内桥接法中的断路器有更高的要求，从经济性稳定性综合考虑优先第三种方案。

第一种方案和第三种方案的比较从稳定性方面考虑，单母分段比单母线接线方式稳定性高，从经济性考虑(10KV线路以下的接线方式一样，所以不考虑)，第一种方案需要8个断路器，经过查阅低压侧4个每个600元，高压侧4个每个5000元，共计22400元，第三种的计算共计23000元，从经济上第一种方案经济，但是600元，可以让其稳定性提高很多，综合比较选择第三种方案。

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3 厂用电设计

发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用电负荷。

厂用电接线的要求，包括 （1）供电可靠，运行灵活；

（2）各组机的厂用电系统应该是独立的，一台机组检修时，不影响其他机组的正常运行；

（3）全厂性公用负荷分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线； （4）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求，一般均应配备可靠的启动/备用电源，尽可能使切换操作简单，启动/备用电源能在短时间内投入；

（5）供电电源应该尽量与电力系统保持紧密的联系，当机组无法取得正常的工作电源时，应尽量从电力系统取得备用电源，这样可以保证其与电气主接线形成一个整体，一旦机组故障时以便从系统倒送厂用电；

（6）充分考虑电厂分期建设和连续工作过程中厂用电系统的工作方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。

厂用电接线的原则，主要有

（1）厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续的供电，使发电厂主机安全运转；

（2）接线应灵活的适应正常、故障、检修等各种运行方式的要求； （3）厂用电源的对应供电性，缩小了故障范围，接线也简单； （4）设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性，并积极慎重的采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性；

（5）在设计厂用电系统接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。

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变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，对500kV变电站，还包括高压断路器和隔离开关的操作机构电源。尽管这些设备的容量并不太大，但由于500kV变电站在电力系统中的枢纽地位，处于运行安全的考虑，其站用电系统必须具有高度的可靠性。

这次要设计的太阳能光伏发电变电站，所需要的站用电包括照明用电，逆变器用电，以及其他设备用电。如图3-1所示，厂用电系统草图。

图3-1中35kV备用的厂用电源进线端设置了一台35kV/10kV变压器，10kV母线上的两个分段上都取了厂用电源，加装了两台10kV/0.4kV变压器，0.4kV上还接有之前为建厂搭建的专用的电缆，在这里也作为备用，0.4kV母线上还用备用发电机作为备用。

35KV110KV备用电T1建厂时的专用电10KVT2T3厂用电0.4KV逆变器照明系统公共负荷变压器冷却检修系统供水系统系统DC

图 3-1厂用电草图

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4 主变压器选择及短路电流计算

4.1主变压器的选择

通过考虑主接线方式和厂用电设计，需要选择三种变压器的型号，用来满足110kV电压等级，10kV电压等级，0.4kV电压等级的需求，还要考虑从电力系统直接拉出的备用电的变压器35kV/10kV的选择。

4.1.1110kV/10kV变压器的选择

110kV/10kV变压器是主要变压器，它所需要满足的是变压器容量的选择，输送往110kV系统共有两回路，本着电力系统分册的原则，如果一台变压器需要检修，那其他变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%，本光伏电厂的最大功率为20MV,因此要求变压器的容量至少需要14MVA.选择SF11-16000/110型号的变压器【4】，表一所示SF11-16000/110变压器的主要参数。

表 4-1 SF11-16000/110的主要参数

额定电压 额定容量型号 （kVA） 高压(kV) (kV) 110±2316000 2.5% SF11-16000/110 空载电流(%) (%) 0.67 10.5 长 4960 宽 4165 高 5060 短路阻抗外形尺寸（mm） 10.5 YNd11 15 73.2 低压标号 载 联结组空负载 损耗(kW) 厂用电系统备用变压器的选择由于没有给出具体的容量，统一按10MVA容量选择，选择了SZ9-10000/35型号的变压器【5】。

表4-2 SZ9-10000/35的主要参数 额定容量型号 （KVA） 额定电压 高压(kV) 15

联结组标号 损耗(KW) 空载 负载 低压王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

(kV) 38.5±3310000 2.5% SZ9-10000/35 空载电流(%) 1.1 短路阻抗(%) 7.5 长 4250 外形尺寸（mm） 宽 3020 高 3350 10.5 YN d11 11.6 50.55 还有两台低压配电变压器的型号和每个逆变器上的变压器也需要选择，这里变压器的容量需要考虑到低压用电设备一共所需要的功率，选择了S11-1250/10型号

表4-3 S11-1250/10型号的主要参数

额定电压 联结组标型号 额定容量（kVA） 高压(kV) (kV) 10.5±231250 2.5% S11-1250/1外形尺寸（mm） 0 空载电流(%) 0.27 短路阻抗(%) 长 4.5 1690 宽 1080 高 1630 0.4 Yyn0 0 00 低压号 空载 136负载 120损耗(W) 4.2短路电流的计算

4.2.1计算短路电流的目的

(1)电气主接线的比较与选择。

(2)选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求。 (3)为继电保护的设计以及调试提供依据。

4.2.2短路电流计算的一般规定

(1) 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地方。

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(2)选择导体和电器用的短路电流，在电气网络连接中，如果有同步电动机和调相机应计算供给的短路电流，如果有电容补偿装置应考虑其放点电流的影响。

(3)导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。

(4)验算导体和电器动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规定。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

4.2.3短路电流计算的基本假设

(1)正常工作时，三相系统对称运行； (2)所有电源的电动势相位角相同；

(3)电力系统中各元件的磁路不饱和，即电气设备电抗值不随电流大小发生变化；

(4)所有电源都在额定负荷下运行； (5)短路发生在短路电流为最大值的瞬间； (6)系统短路时是金属性短路； (7)输电线路的电容略去不计；

(8)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

(9)元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围 (10)除计算短路各电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；

(11)计算短路电路的接线方式应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不是仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

4.2.4短路电流的基本资料

基准容量：取Sj=100MVA。

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基准电压：用各级的平均电压,即UG为10 kV和110kV。 基准电流 ：Ij?Sj3Uj

10KV的Ij?5.8kA,110KV的Ij?0.5kA

4.3三相对称短路计算

4.3.1短路点的选取

短路点选取的基准一般为

在正常接线方式时，选取通过电气设备处于最严重短路电流状态的地点为电路电流计算点【6】；对于负荷，选出线端为短路点0.4kV处一个。这里10.5kV电压等级的接线方式为单母线分段方式，因此取一个短路点，另一个短路点在110kV电压等级母线上。如图1所示。

x3d3110KVx1d2x210KVx40.4KVd1

图4-1 短路点的选取图

4.3.2计算各元件电抗标幺值

电力系统侧：系统的短路容量为500MVA,系统容量为无限大容量，根据系统电抗标幺值的计算公式xs*?sjs\d\，sd表示系统的短路容量。

xs*?x3?100?0.2 50018

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ud%sj10.5100变压器：x1?x2?????0.656

100sb10016ud%sj x4???3.6

100sb光伏电源侧：由于逆变器的短路电压低，逆变器将直流变为交流，就相当于电气隔离，当交流侧短路，则直流侧就相当断开一样，由此在短路计算过程中不考虑电源侧的电抗。

4.3.3绘出等值网络图

s1x3d3110KVx1x2d210KV10KVx40.4KVd1

图4-2 系统的等值网路图

4.4 d1短路点的短路电流计算

4.4.1 故障分量网络简化

s130.2110KV10.65610KV61G3=10M43.6d10.4KVG1=1M50.4G2=9M 19

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图4-3 故障简化图

利用星三角变化，将图4-3简化为：

10KV45873.60.44.9360.98720.4KVd1G1=1MG2=9MG3=10Ms1

图4-4 经星三角变化后故障简化图

x0.2?0.6567?0.2?0.656?1?0.9872 x0.656?18?0.656?1?0.2?4.936 将所有数值折算到短路点侧，得到如图4-5

0.4KV91011d15.7671.114.2G1=1MG2=9MG3=10Ms1

图4-5 故障最简图

4.4.2 计算电抗

?Y?1x?1?1?1?1?1?1?1.9872?4.004x5x8x73.60.44.9360 c??Y?x4?4?3.6?14.4 x9?14.4?0.4?5.76

x10?71.1x11?14.2

4.4.3 短路电流的标幺值

20

(4-1) (4-2) (4-3) (4-4)

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G2，G3计算电抗值大于3，当计算电抗数值大于3时，可以认为短路电流的周期分量在整个过程中保持不变，即短路电流不衰减，则其短路电流标幺值为：

Is*1?*IG3*IG21?0.0714.21??0.014 71.11??0.175.764.4.4 短路电流的有名值

对于无限大容量电源： Is?I?1003?0.4*SSj3Uj (4-5)

Is?0.07??10.1(KA)

对于有限大容量电源：It?It*?Ie?It*?Sn（Sn指电源的额定容量） 3Uj(4-6)

IG3?0.014?IG2103?0.4

9?0.17??2.2(KA)3?0.4?0.2(KA)d1短路点电流I的有名值为12.5KA

4.4.5 计算非周期分量

Ifz0?2?I有效值 (4-7)

Ifz0?2?Is?2?10.1?14.2(KA)Ifz0?2?IG3?2?0.2?0.28(KA) Ifz0?2?IG2?2?2.2?3.1(KA)21

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d1短路点0S时次暂态短路电流周期分量有效值为17.6KA

4.4.6 计算短路容量

Sf?3UPI有效值 (4-8)

Sf?3UPIs?3?0.4?10.1?6.998MWSf?3UPIG3?3?0.4?0.2?0.139MW Sf?3UPIG2?3?0.4?2.2?1.5MWd1短路点短路容量为8.64MW

5.4.7 短路冲击电流

这里说明，不同短路点的衰减系数Kz与冲击系数Kch，由于短路点可看成远离发电厂，则Kz=0.97，Kch=1.8

ish?2KchI有效值 ish?2KchIs?2?1.8?10.1?25.7(KA)ish?2KchIG3?2?1.8?0.2?0.36(KA) ish?2KchIG2?2?1.8?2.2?5.6(KA)4.4.8 全电流

I2ch?I有效值?KZ?2?(Kch?Kz)2 I?I2chs?KZ?2?(Kch?Kz)2?15.37(KA)II22ch?G3?KZ?2?(Kch?Kz)?0.3(KA) I?K2ch?IG2Z?2?(Kch?K2z)?3.34(KA)4.5 d2短路点的短路电流计算

4.5.1 故障分量网络简化

22

(4-9)

(4-10) 2010届电气工程及其自动化专业毕业设计

30.2110KV10.65610KV61G3=10Md2120.72130.72G1=5MG2=5M 图4-6 故障简化图

利用星三角变化，将图4-6简化为：

10KVd2120.72G1=5M130.7270.987284.936G2=5Ms1G3=10M

图4-7 经星三角变化后故障简化图

4.5.2 计算电抗

x7?0.2?0.656?0.2?0.656?0.9872 10.656?1x8?0.656?1??4.936

0.23.6x12?x13??7.2

54.5.3 短路电流的标幺值

23

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Is*1?*IG3*IG11?1.010.98721 ??0.24.9361*?IG??1.3920.724.5.4 短路电流的有名值

对于无限大容量电源：Is?I?*SSj3Uj

Is?1.01?1003?10?5.8(KA)

对于有限大容量电源：It?It*?Ie?It*?Sn（Sn指电源的额定容量） 3UjIG3?0.2?103?10?0.12(KA)53?10

IG1?IG2?1.39??0.4(KA)d2短路点电流I的有名值为6.3kA Ⅴ.计算非周期分量Ifz0?2?I有效值

Ifz0?2?Is?2?5.8?8.2(KA)Ifz0?2?IG3?2?0.12?0.17(KA)Ifz0?2?IG2?2?0.4?0.57(KA)Ifz0?2?IG1?2?0.4?0.57(KA)d2短路点0S时次暂态短路电流周期分量有效值为8.94kA

4.5.5 计算短路容量

Sf?3UPI有效值

24

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Sf?3UPIs?3?10?5.8?100.46MWSf?3UPIG3?3?10?0.12?2.08MW

Sf?3UPIG2?3?10?0.4?6.9MWSf?3UPIG1?3?10?0.4?6.9MWd2短路点短路容量为110.16MW

4.5.6 短路冲击电流

这里说明，不同短路点的衰减系数Kz与冲击系数Kch，由于短路点可看成远离发电厂，则Kz=0.97，Kch=1.8

ish?2KchIs?2?1.8?5.8?14.76(KA)ish?2KchIG3?2?1.8?0.12?0.3(KA)i

sh?2KchIG2?2?1.8?0.4?1.01(KA)ish?2KchIG1?2?1.8?0.4?1.01(KA)4.5.7 全电流

I?I22chs?KZ?2?(Kch?Kz)?8.8(KA)IK22ch?IG3?Z?2?(Kch?Kz)?0.46(KA)I22

ch?IG2?KZ?2?(Kch?Kz)?1.54(KA)I?K22ch?IG1Z?2?(Kch?Kz)?1.54(KA)4.6 d3短路点的短路电流计算

4.6.1 故障分量网络简化

25

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s130.2d3110KV140.5G=20M

图4-8 故障简化图

4.6.2 计算电抗

xjs?x14?0.5

4.6.3 短路电流的标幺值

1?50.2 1*IG??20.5Is*?4.6.4 短路电流的有名值

Is?I?*SSj3Uj

Is?5?IG?2?1003?11020?2.624(KA)

3?110?0.2(KA)4.6.5 计算非周期分量

Istf?2?Is?2?2.6?3.68(KA)Istf?2?IG?2?0.2?0.28(KA)

4.6.6 计算短路容量

26

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Sf?3UPIs?3?110?2.624?495.4MWSf?3UPIG?3?110?0.2?38.1MW

4.6.7 短路冲击电流

ish?2KchIs?2?1.8?2.624?7.052(KA)ish?2KchIG?2?1.8?0.2?0.5(KA)

4.6.8 全电流

2Ich?Is?KZ?2?(Kch?Kz)2?3.98(KA)

Ich?IG?K?2?(Kch?Kz)?0.3(KA)2Z24.7 非对称短路计算

4.7.1 序电抗的计算

1.正序电抗就是三相对称电压正常工作时的电抗值。

2.负序电抗，对于架空线，变压器，电缆，电抗器，电容器等静止设备负序电抗等于正序电抗。

3.零序电抗 这里只有主变压器的110kV侧才会出现所以系统侧为0.2

4.7.2 短路计算

⑴ d3短路点的短路电流计算

正序电抗和为X?1?0.7 负序电抗和为X?2?0.7 零序电抗和为X?0?0.2 ① 单相短路电流 正序电流的标幺值：

\1) I*1?1x1??x2??x0??1?0.625 (4-11)

0.7?0.7?0.227

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x1∑ 、x2∑、 x0∑分别为正序、负序、零序组合电抗）

正序电流的有名值：

I\1)1?I\1)*1?Ij?0.625?0.5?0.31

单相短路电流值：

I\1)?3?I\1)1?0.94

② 两相短路电流值 正序的标幺值：

I\2)1*1?x?x?1?0.71 1?2?0.7?0.7正序电流有名值：

I\2)?I\2)1*1?Ij?0.71?0.5?0.36

单相短路电流值：

I\2)?3?I\2)1?3?0.36?0.62

③ 两相接地短路电流值

正序电流标幺值： I\1,1)1*1??1.x1??x16 2??x0?x2??x0?正序电流有名值：I\1,1)1?I\1,1)*1?Ij?0.58 单相短路电流值：

I\(1,1)?3?1?x2??x0?(x2?I\(1,1)1?0.42 2??x0?)28

(4-13)（ (4-12)

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5 电气设备选择

5.1 电气设备选择的一般要求

① 应满足各种运行，检修，短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。

② 应按当地环境条件（如海拔，大气污染程度和环境温度等）校核。 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，以减少备品备件，方便运行管理。 ⑥ 选用的新产品均应有可靠的实验数据，并经正式检定合格。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。

5.2 电气设备选择的一般原则

① 按正常工作条件的选择 ⑴ 类型和型式的选择

根据设备的安装地点，使用条件等因素，确定是选用户内型还是户外型；选择普通型还是防污型；选用装配式还是成套式；选用适合有人值班的还是满足无人值班要求的等。

⑵ 额定电压

UN?UUS

式中 UNS—装置地点电网额定电压； UN—电气设备的额定电压； ⑶ 额定电流

IN?IMAX

式中 IN—选用电气的额定电流；

IMAX—正常运行条件下，各回路的最大持续工作电流； ② 按短路状态进行效验

当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两

29

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种效应，电气在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动，热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。当发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。

⑴ 短路热稳定条件【6】

It2t?QK (5-1)

式中 QK—在计算时间tk内，短路电流的热效应（KA2?S） It—t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA） t—设备允许通过的热稳定电流的时间（S） 校验短路热稳定所需要的计算时间tk按下式计算：

tk?tpr?t (5-2)

式中 tpr—继电保护装置的后备保护动作时间（s）

tbr—断路器的全分闸时间（s）

采用无延时保护时，tk可取下表中的数据，该数据为继电保护装置的起动机构和执行机构的动作时间，断路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧持续时间的总和。当继电保护装置有延时整定时，则应按表中数据加上相应的整定时间。

表5-1 校验热效应的计算时间（s）

断路器开关速度 高速断路器 中速断路器 低速断路器 断路器的全分闸时间td（s） <0.08 0.08～0.12 >0.12 计算时间tjs（s） 0.1 0.15 0.2 ⑵ 短路动稳定条件

ich?igf (5-3)

式中 ich—短路冲击电流峰值（kA）

igf—电气允许的极限通过电流峰值（kA）

30

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5.3 主要电气设备的选择与校验

5.3.1 110kV侧断路器和隔离开关的选择

（1）断路器选择

以该线路输送的最大容量来确定最大工作电流，并按此工作电流来进行设备的选择，即：

Ig?1.05PN3UNcos??1.05?20?10003?110?1?110.22(A) (5-4)

表5-2 SW4?110型断路器参数

热稳定额定电型号 压（kV） 流（kA） 量（MVA） 流（kA） （kA） 有效SW4-110 110 55 32 21 1000 3500 峰值 值 5s 0.06 0.25 （s） （s） 额定电开断容极限通过电电流闸时间时间固有分合闸当短路出现在d3短路点时的短路电流最大，查短路电流计算得到该短路点的短路电流I″=2.624kA，冲击电流ish=7.052kA

a动稳定校验

ish?7.052kA；ies?55kA

7.052?55，所以符合要求；

b热稳定校验

QK?tK(I??)2?10It2K/2?It2K12?? (5-5)

''2I?I?I??Q?(I)?tK (5-6) t/2tK由于,则

式中tK为故障切除时间,选用SW4-110型断路器为快速断路器，所以取继电器动作保护时间为0.6s，而SW4-110QF的固有时间为0.06s，所以

31

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tk?0.6?0.06?0.66s

222??Q?(I)?t?2.624?0.66?4.54kAS K因此KIt2?t?(21)2?5?2205kA2?S (5-7)

因为4.54?2205，所以符合要求； c校验开断能力（灭弧能力）

''t?0.66?0.1sIk因为，且校验标准为?INbr

I''?2.624kA,INbr?21kA,2.624?21,所以符合要求。

（2）隔离开关选择

表5-3 GW4-110/1250型隔离开关参数 型号 GW4-110/1250 额定电压（KV） 110 额定电流（KA） 1250 极限通过电流（KA） 峰值 50 4s 20 操动机构型号 CS11G、 CS14G (1)动稳定校验 ish?7.052kA；ies?50kA 因为7.052?50，所以符合要求； (2)热稳定校验

QK?2tK(I??)2?10It2?I/2tKK??

12QK?(I??)2?tK?2.6242?0.66?4.54kA2S

It2?t?(20)2?4?1600kA2?S

因为4.54?1600，所以符合要求

5.3.2 10kV开关柜选择

1.选择开关柜为KYN28-12型金属铠甲装置【7】，下面是开关柜的参数。

表5-4 KYN28-12型金属铠甲装置参数

32

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2.断路器选择

因为Ig?1.05PN1.05?20?1000??1212.44(A)

3UNcos?3?10?1.44A选断路器 所以应按UN?10kV,IN?1212表5-5 SN3?10/2000型断路器参数

固有额定型号 电压额定开断容量电流（MVA） （kV） （kA） SN3-1010 /2000 2000 6kV V 值 33

热稳定极限通过电流电流（kA） （kA） （s） 10k峰有效值 5s 0.14 时间分闸合闸时间（s） 0.5 王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

300 500 75 43.5 30 (1)动稳定校验

当短路出现在d2短路点时的短路电流最大，查短路电流计算结果得到该短路点的短路电流I″=6.3kA，冲击电流ish= 14.76kA

ish?14.76kA；ies?75kA

14.76?75，所以符合要求；

(2)热稳定校验

QK?2tK(I??)2?10It2?I/2tKK??

12''2I?I?I??Q?(I)?tK t/2tK由于,则

选用SN3?10/2000型断路器为快速断路器，所以取继电器动作保护时

2间为0.6s，而SN3?10/0的固有时间为0.14s，所以tk?0.6?0.14?0.74s

222??Q?(I)?t?6.3?0.74?29.4kAS KK因此

It2?t?(30)2?5?4500kA2?S 因为29.4?4500，所以符合要求； (3)校验开断能力（灭弧能力）

''t?0.74?0.1sIk因为，且校验标准为?INbr

I''?6.3kA,INbr?30KA,6.3?30,所以符合要求

3.隔离开关的选择 因为Ig?1.05PN1.05?20?1000??1212.44(A)

3UNcos?3?10?1.44A选隔离开关 所以应按UN?10kV,IN?1212表5-6 GN2?10/2000型隔离开关参数

34

2010届电气工程及其自动化专业毕业设计 额定电压型号 （kV） GN2-10/210 000 2000 85 50 （kA） 电流（kA） 流（kA） 峰值 5s CS6-2 型号 额定电流极限通过热稳定电操动机构(1)动稳定校验

ish?14.76kA；ies?85kA 因为14.76?85，所以符合要求； (2)热稳定校验

QK?2tK(I??)2?10It2?I/2tKK??

12QK?(I??)2?tK?6.32?0.74?29.4kA2S

It2?t?(50)2?5?12500KA2?S

因为29.4?12500,所以符合要求.

5.3.3 0.4kV开关柜的选择

表5-7 FDMNS低压抽屉式配电柜参数

【8】

1. 0.4KV母线断路器和隔离开关的选择

35

王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

以该线路输送的最大容量来确定最大工作电流，并按此工作电流来进行设备的选择，即：

Ig?1.05PN3UNcos??1.05?1?10003?0.4?1?1515.5(A) (5-8)

当短路出现在d1短路点时的短路电流最大，查短路电流计算结果得到该短路点的短路电流I″=12.5kA，冲击电流ish= 25.7kA

A 断路器选择

表5-8 SN9?10/2000型断路器参数

固有额定型号 电压额定开断容量电流（MVA） （kV） （kA） （kA） （kA） （s） 10kV SN9-1010 /2000 2000 250 52 20.2 0.05 0.2 峰值 4s 极限通过电流电流时间（s） 热稳定分闸时间合闸(2)动稳定校验

ish?25.7kA；ies?52kA

25.7?52，所以符合要求；

(2)热稳定校验

QK?2tK(I??)2?10It2?I/2tKK?? (5-9)

12''2I?I?I??Q?(I)?tK t/2tK由于,则

选用SN9?10/2000型断路器为快速断路器，所以取继电器动作保护时

0的固有时间为0.05s，所以间为0.6s，而SN9?10/200QF

tk?0.6?0.05?0.65s

222??Q?(I)?t?12.5?0.65?101.6kAS KK因此

36

2010届电气工程及其自动化专业毕业设计

It2?t?(20.2)2?4?1632kA2?S 因为101.6?1632，所以符合要求； (3)校验开断能力（灭弧能力）

''t?0.65?0.1sIk因为，且校验标准为?INbr

I''?12.5kA,INbr?20.2KA,12.5?20.2,所以符合要求

B 隔离开关的选择

表5-9 GN2?10/2000型隔离开关参数 额定电压型号 （kV） GN2-10/210 000 2000 85 50 （kA） 电流（kA） 流（kA） 峰值 5s CS6-2 型号 额定电流极限通过热稳定电操动机构(1)动稳定校验

ish?25.7kA；ies?85kA 因为25.7?85，所以符合要求； (2)热稳定校验

QK?2tK(I??)2?10It2?I/2tKK??

12QK?(I??)2?tK?25.72?0.65?101.6kA2S

It2?t?(50)2?5?12500KA2?S

因为101.6?12500,所以符合要求.

5.4 110KV母线的选择

按长期允许的电流来选择，母线最大可持续电流为

Ig?初次选用：

1.05PN3UNcos??1.05?20?10003?110?1?110.22(A) (5-10)

37

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表5-10 母线参数

【10】

LHBJ型铝合金绞线 标准截面（mm2） 50 根数/直径（根/mm） 7/3 允许载流量（A） 158 外径（mm） 9 在70oC时的长期允许载流量为158A,当环境温度为40oC时，查表可得修正系数为0.81，Iy?158?0.81?128(A),大于110.22A. 热稳定校验：

保护时间tpr?0.05s断路器全段时间为tab?0.15s。计算时间

tk?tpr?tab?0.2s

短路电流为：

I有名值?I0.1?I0.2?2.624KA (5-11)

周期分量热效应：

222I有效值?10?I0.1?I0.2QP??tk?1.378(KA2?S) (5-12)

121s）又因为t?（，故应计算非周期分量热效应。通过电力系统分册查的

T=0.05

2 (5-13) Qap?T?I有效值?0.344（KA2?S）则QK?QP?Qap?1.722(KA2?S)

稳定温度为：

I?w??0?(???0)(g)2?20?(70?20)?（I110.222）?44.30C(5-14) 158查表得到热稳定系数C?97

满足短路时发热的最小导体截面为：

Smin?QK?103?13.53(mm2) (5-15) C38

2010届电气工程及其自动化专业毕业设计

经济截面sj?IgJ,查表可知J=0.8.得到sj?137.75(mm2)

故满足热稳定校验。

5.5 10KV母线选择

同理按长期电流来选择，母线最大可持续电流

Ig?1.05PN1.05?20?1000??1212.44(A) (5-16)

3UNcos?3?10?1选用单条10038 mm2矩形铝导体平放

表5-11 母线参数

【8】

矩形铝导体长期允许载流量 导体尺寸h*b(mm2) 10038 集肤效应系数Kf 允许载流量（A） 惯性半径ri(x)(cm) 1 1547 2.89 在70。C时的长期允许载流量为1547A，同时环境温度40℃。因此温度修正系数k=0.81，Iy=154730.81=1253A，大于1212.44A。 热稳定校验：

保护动作时间tpr=0.05(s). 断路器全开断时间tab=0.15（s）。则计算时间tk= tpr+ tab=0.2（s）。

I''=I0.1=I0.2=6.3kA (5-17)

周期分量热效应：

22I''?10?I0.1?I0.2Qp ??tk=7.9(kA22S) (5-18)

122又 t<1（s），故应计算非周期分量热效应。查表知，该变电所各电压级母线及出线非周期分量等效时间T=0.05。

Qnp=T3I

''2=1.98(kA22S) (5-19)

Qk= Qp+ Qnp=9.88(kA22S) (5-20)

正常运行时导体的温度为

39

王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

?w??0?(???0)(g)2?20?(70?20)?（II1212.442）?67.260C (5-21)

1547查表得到热稳定系数C=87，满足短路时发热的最小导体截面为:

Smin?QKCIgJ?103?9.88?103?36(mm2) (5-22) 87经济截面sj?满足热稳定要求。

,查表可知J=0.8.得到sj?1515.55(mm2)

5.6 0.4KV母线选择

同理按长期电流来选择，母线最大可持续电流

Ig?1.05PN3UNcos??1.05?1?10003?0.4?1【8】

?1515.5(A) (5-23)

选用双条10038 mm2矩形铝导体平放

表5-12 母线参数 矩形铝导体长期允许载流量 导体尺寸h*b(mm2) 集肤效应系数Kf 允许载流量（A） 惯性半径ri(x)(cm) 10038 。

1 2259 2.89 在70C时的长期允许载流量为2259A，同时环境温度40℃。因此温度修正系数k=0.81，Iy=225930.81=1829.79A，大于1515.5A。 热稳定校验：

保护动作时间tpr=0.05(s). 断路器全开断时间tab=0.15（s）。则计算时间tk= tpr+ tab=0.2（s）。

I''=I0.1=I0.2=12.5kA (5-24)

周期分量热效应：

22I''?10?I0.1?I0.2Qp ??tk=31.25(kA22S) (5-25)

122又 t<1（s），故应计算非周期分量热效应。查表知，该变电所各电压

40

2010届电气工程及其自动化专业毕业设计

级母线及出线非周期分量等效时间T=0.05。

Qnp=T3I

''2=7.8125(kA22S) (5-26)

Qk= Qp+ Qnp=39.06(kA22S) (5-27)

正常运行时导体的温度为

?w??0?(???0)(Ig1515.52)2?20?(70?20)?（）?430C(5-28) I2259查表得到热稳定系数C=97，满足短路时发热的最小导体截面为:

Smin?IgJQKC?103?39.06?103?64.43(mm2) (5-29) 97经济截面sj?,查表可知J=0.8.得到sj?1894.4(mm2)

满足热稳定要求。

5.7 110kV侧互感器的选择

5.7.1 电流互感器的选择及校验

I）根据前述工作电流结果，初选LCW-110型电流互感器，其基本参数如表。

表5-13 LCW-110型电流互感器基本参数表

额定电流比 准确级次 1s热稳定电流倍数 动稳定电流倍数 300/5 0.5 75 150 II）热稳定校验

由上面计算可知，短路电流热效应

Qk=4.54kA22S

而该电流互感器所允许的

(KtIN1)2=(7530.110)2 =68.0625kA22S (5-30)

可以得到(KtIN1)2＞Qk 故满足要求。

41

王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

III）动稳定校验

ish=7.052kA

而该电流互感器所允许的

2IN1Kes=230.1103150=23.335kA (5-31)

可以得到2IN1Kes＞ish

由此可见，选择该互感器满足要求。

5.7.2 电压互感器的选择及校验

I）根据前述原始数据以及电压互感器的选择要求，初选YDR-110型电压互感器，其基本参数。

表5-14 YDR-110型电压互感器基本参数

额定容量(VA) 最大容量额 定 变 比 准 确 等 级 (VA) 0.5级 110000100//100 331级 220 3级 440 1200 150 II）电压互感器的校验

如前所述，无需校验电压互感器的动热稳定性。而对于二次负荷，由于资料有限，也不再校验。一般地，这些互感器都能满足要求。

5.8 10kV互感器的选择

5.8.1 电流互感器的选择及校验

因为进线柜中与出线柜中的电流互感器不一样，选择两种电流互感器。 进线柜电流互感器：

Ig?1.05?P20?1000?1.05??1212.44(A) (5-32)

3Ucos?3?10?1进线柜电流互感器：

Ig?1.05?P5?1000?1.05??303(A) (5-33)

3Ucos?3?10?142

2010届电气工程及其自动化专业毕业设计

I）根据前述工作电流结果，初选LBJ-10型电流互感器，其基本参数 。

表5-15 LBJ-10型电流互感器基本参数表

额定电流比 准确级次 1s热稳定电流倍数 动稳定电流倍数 3000/5 300/5 0.5 0.5 50 100 90 180 II）热稳定校验

由上面计算可知，短路电流热效应

Qk=29.4kA22S

而该电流互感器所允许的

(KtIN1)2=(5031.212)2 = 3672.36kA (5-34) (KtIN1)2=(10031.212)2 =14689.44kA22S

不难看出，(KtIN1)2＞Qk III）动稳定校验

ish=14.76kA

而该电流互感器所允许的

2IN1Kes=231.212390=154.26kA (5-35) 2IN1Kes=231.2123180=308.5kA

不难看出，2IN1Kes＞ish

由此可见，选择该互感器满足要求。

5.8.2 电压互感器的选择及校验

I）根据前述原始数据以及电压互感器的选择要求，初选JSJW-10型电压互感器，其基本参数。

表5-16 JSJW-10型电压互感器基本参数

额定容量(VA) 最大容量额 定 变 比 准 确 等 级 (VA) 0.5级 1级 10000/100/100/3 120 43

3级 480 960 200 王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

II）电压互感器的校验

如前所述，无需校验电压互感器的动热稳定性。而对于二次负荷，由于资料有限，也不再校验。一般地，这些互感器都能满足要求。

5.9 变压器中性点侧的电流互感器选择

选择主变压器额定电流：

Ig?1.05?P3Ucos??1.05?16?10003?110?1?88(A) (5-36)

I）根据前述工作电流结果，初选LCW-110型电流互感器，其基本参数。

表5-17 LCW-110型电流互感器基本参数表

额定电流比 准确级次 1s热稳定电流倍数 动稳定电流倍数 100/5 0.5 75 150 II）热稳定校验

由上面计算可知，短路电流热效应

Qk=27.54kA22S

而该电流互感器所允许的

(KtIN1)2=(7530.088)2 =43.56kA22S (5-37)

不难看出，(KtIN1)2＞Qk III）动稳定校验

ish=7.052kA

而该电流互感器所允许的

2IN1Kes=230.0883150=18.67kA (5-38)

不难看出，2IN1Kes＞ish

由此可见，选择该互感器满足要求。

5.10 0.4KV互感器的选择

5.10.1 电流互感器的选择及校验

44

2010届电气工程及其自动化专业毕业设计

Ig?1.05?P3Ucos??1.05?1?10003?0.4?1?1515.5(A) (5-39)

根据前述工作电流结果，初选LBJ-10型电流互感器，其基本参数 。

表5-18 LBJ-10型电流互感器基本参数表

额定电流比 准确级次 1s热稳定电流倍数 动稳定电流倍数 3000/5 0.5 50 90 热稳定校验

由上面计算可知，短路电流热效应

Qk=101.6kA22S

而该电流互感器所允许的

(KtIN1)2=(5031.5155)2 = 5742kA22S (5-40)

不难看出，(KtIN1)＞Qk 动稳定校验

ish=25.7kA

而该电流互感器所允许的

2IN1Kes=231.5155390=193kA (5-41)

2

不难看出，2IN1Kes＞ish

由此可见，选择该互感器满足要求。

5.10.2 电压互感器的选择及校验

I）根据前述原始数据以及电压互感器的选择要求，初选JSJW-10型电压互感器，其基本参数。

表5-19 JSJW-10型电压互感器基本参数

额定容量(VA) 最大容量额 定 变 比 准 确 等 级 (VA) 0.5级 1级 10000/100/100/3 120 200 3级 480 960 45

王振：青海河南20MWp并网光伏电站电气设计

II）电压互感器的校验

如前所述，无需校验电压互感器的动热稳定性。而对于二次负荷，由于资料有限，也不再校验。一般地，这些互感器都能满足要求。

5.11 避雷器的选择

避雷器是为了限制电气设备绝缘上的过电压峰值，保护电器设备的安全而设置一种过电压保护装置。目前使用的避雷的主要有四种型号：保护间隙避雷器；排气式避雷器；阀式避雷器；金属氧化物避雷器。

保护间隙和排气式避雷主要用于配电系统、线路和发、变电所进线段的保护，以限制入侵的大气过电压；阀式避雷器和金属氧化物避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还用来限制内过电压或做为内过电压的后备保护。 一、根据本设计的需要列出需要装设避雷器的位置

（1）110kV母线以及出线、进线处需要装设 （2）主变110kV侧中性点接地 （3）10kV母线以及开关柜中需要装设 （4）0.4KV母线出现需要装设 二、各个避雷器的选择

避雷器的型号及参数。

表5-20 本电站所选各避雷器的型号及参数表

工频放电电冲击放电额定 避雷器安装型号 点 （kV） （kV） 不小于 10 kV母线 10 kV开关柜FZ-10 中 46

【6】

冲击电流下的残压幅值不大于(kA) 45(3kA) 45(3kA) 灭弧 电压压有效值电压幅值（kV） 不大于不大（kV） 于 31 31 45 45 电压FZ-10 10 10 12.7 12.7 26 26