kV短路电流计算书

220kV短路电流计算书(总19页)

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设计计算书

短路电流计算

1、

计算电路图和等值电路图

Uk（1-2）%14，Uk（1-3）%23，Uk（2-3）%8，设SB100MVA则，

11US1（Uk（1-2）%Uk（1-3）%-Uk（2-3）%）（1423-8）14.522

11US2（Uk（1-2）%Uk（2-3）%-Uk（1-3）%）（148-23）-0.522

11US3（Uk（1-3）%Uk（2-3）%-Uk（1-2）%）（238-14）8.522

x*S0.042 U%S14.5100*x1S1B0.121100SN100120

x*2US2%SB0.51004.17*103100SN100120 US3%SB8.51000.07100SN100120

x*31-1、d1短路时等值阻抗图

2

Sd-1Id-1**1123.81 *XS0.042折算到220kV短路容量有名值

Sd-1Sd-1*Sj23.81*1002381MVA 折算到220kV短路电流有名值

*Id-1I*d-1Sj3UB23.81*1005.97kA

3230根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，取电流冲击系数Kch1.8，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值

22Ich1（2Kch-1）Id-11（21.8-1）5.979.01kA

冲击电流ich2KchId-121.85.9715.22kA 1-2、d2点短路时的等值阻抗图，

Xd-2**X1*X20.1210.00417X[(XX)//(XX)]X0.0420.1

22*S*1*2*1*2*SSd-2Id-2**1110 *Xd0.1-2折算到110kV短路容量有名值

Sd-2Sd-2*Sj10*1001000MVA 折算到110kV短路电流有名值

*Id-2Id-2*Sj3UB10*1005.02kA

3115根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，取电流冲击系数Kch1.8，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值

3

22Ich1（2Kch-1）Id-21（21.8-1）5.027.58kA

冲击电流ich2KchId-221.85.0212.801kA 1-3、d3点短路时的等值阻抗图，

X*d-3*X1*X30.1210.07X[(XX)//(XX)]X0.0420.1375

22*S*1*3*1*3*SSd-2Id-2**117.27 *Xd0.1375-2折算到35kV短路容量有名值

Sd-3Sd-3*Sj7.27*100727MVA 折算到35kV短路电流有名值

**Id-3Id-3*Sj3UB7.27*10011.34kA 337根据《电力工程电气设计手册》的相关规定，取电流冲击系数Kch1.8，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值

22Ich1（2Kch-1）Id-31（21.8-1）11.3417.12kA

冲击电流ich2KchId-321.811.3428.917kA 短路点的编号 基准电压短路电流标么短路电流有名短路电流冲击值ich 4

短路全电流最大有效短路容量S ( MVAUB（Kv） 值I*（kA） 1X 值I（KA） (KA) 值Ich (KA) ) 表达式 d1 d2 d3

平均值 230 115 37 I*IN 2.55I 1.51I 3UBI 10 2381 1000 727 电气设备的选择与校验

一、1、220kV侧GIS组合电器选择 选择ZF11-252型GIS组合电器。 ZF11型GIS共用的技术参数如下表。

表 GIS通用部分的技术参数

单位 kV A Hz kA kA pC kV kV 相对地 230 550 气室 ± ± <1% 项 目 额定电压 额定电流 额定频率 额定峰值耐受电流 参数值 252 1250 50 63 35 断口间 275 650 相间 345 550 其它气室 ± ± 额定短时耐受电流（3s） 局部放电 1 min工频耐受电压 50μs额定雷电冲击耐受电压 额定SF6气体压力（表压 20℃） 最低功能压力（表压 20℃） 补气压力（表压 20℃） SF6气体年漏气率 a 断路器（含CT）MP5

断路器（含CT）、快速隔离开关、快速接地开关气室 出厂前≤150 运行中≤300 1．1 断路器 ZF11-252内部断路器参数如下：

额定电压 220kV 最高工作电压252kV 额定电流 1250A 额定开断电流 额定短路关合电流 63kA 3s热稳定电流 额定闭合时间 固有分闸时间 燃弧时间

（1）额定电压选择：UNUNs2201.15253kV （2）额定电流选择：Imax运行中≤500 其余气室 SF6气体水分含量 ppm 出厂前≤250 1.05SB1.0512020.661kA 3UB3220IcyScy3UBPSS601500.157kA ，Iss0.437kA.

32203UB0.93*220*0.9 因为Imax 、Icy、Iss中Imax最大，所以额定电流按Imax选择。INImax0.661kA

（3）开断电流选择：INBrId15.97kA （4）短路关合电流选择：iNclich15.22kA （5）热稳定校验，取短路电流持续时间tds3s：

tkdtbtg0.050.0280.078s tdstkdth0.0780.150.228s

QdI2tds5.9723106.92kA2s

2QrI2.75kA2s rt31.532976QrQd

（6） 动稳定校验：ich15.22kAiNcl63kA 故此断路器符合要求。

6

由于每回出线的各项指标都比220kV侧总负荷低，因此选择此断路器也合适。 、隔离开关及接地开关

ZF11-252内部隔离开关参数如下：

额定电压 220kV 最高工作电压252kV 额定电流 1250A 额定短路关合电流 63kA 3s热稳定电流

（1）额定电压选择：UNUNs2201.15253kV （2）额定电流选择：Imax1.05SB1.0512020.661kA 3UB3220IcyScy3UBPSS601500.157kA ，Iss0.437kA.

32203UB0.93*220*0.9 因为Imax 、Icy、Iss中Imax最大，所以额定电流按Imax选择。INImax0.661kA

（3）热稳定校验，取短路电流持续时间tds3s：

tkdtbtg0.050.0280.078s tdstkdth0.0780.150.228s

QdI2tds5.9723106.92kA2s

22QrI2t31.532976.75kAs rQrQd

（4） 动稳定校验：ich15.22kAiNcl63kA

故此隔离开关符合要求。

由于每回出线的各项指标都比220kV侧总负荷低，因此选择此隔离开关也合适。接地开关盒隔离开关参数一致也满足要求。

、电流互感器

该电流互感器在线路正常运行状态和过载状态以及短路故障时，测量电流，给测量仪表和继电保护装置提供电流参量。该CT为穿心式结构，即原边仅有主回路导体一匝，二次线圈绕制完成后把它们放置在金属壳体内，内充气体作为绝缘介质，一般一个筒体内可装1~4只二次线圈，一般一只线圈配一个接线座。接线座上的端子编号与二次线圈的出线头编号完全一致。金属壳体外有明显的极性标牌。

表 电流互感器元件额定技术参数

参 数 名 称 单位 数 值 kV 220 系统额定电压 A 1200 额定一次电流 A 5 额定二次电流 7

测量用 保护用 仪表保安系数 标准准确级 VA 额定输出 准确限值系数 标准准确级 额定输出 VA 5,10 , 30 20，30 5P 30 60 60 1s热稳定倍数 动稳定倍数 （1）额定电压选择：UNUNs2201.15253kV （2）额定电流选择：Imax1.05SB1.0512020.661kA 3UB3220IcyScy3UBPSS601500.157kA ，Iss0.437kA.

32203UB0.93*220*0.9 因为Imax 、Icy、Iss中Imax最大，所以额定电流按Imax选择。INImax0.661kA

22（3）热稳定校验：（ImKt）（120060）5184kA2sQk106.92kA2s

（4）动稳定校验：2ImKdw2120060101.81kAish15.22kA

故此电流互感器也满足要求。 、电压互感器

电压互感器也是GIS标准之一，采用的是JDQX型SF6绝缘的电磁式电压互感器，独立气室，内充气体，壳体上装有密度继电器、吸附剂、充放气接头等附件，可为用户提供三线圈和四线圈两种规格的品种。具有变比及精度可按用户主接线要求确定。

其参数如下表。

表 电压互感器元件额定技术参数

项 目 额定一次电压 （kV） 额定二次电压 （kV） 剩余电压绕组额定电压（kV） 额定输出 （VA） 标准准确级 额定SF6气压 （表压 20℃） 、避雷器 8

技 术 参 数 220/3 3 75/120/300 3P/3P MPa 避雷器是一种过电压限制器，它实质上是过电压能量的接受器，它与别保护设备并联运行，当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电压，保护电气设备。

本GIS组合电器内带氧化锌避雷器，主要安装在变电站的进线侧，用于保护GIS的电气设备绝缘免受雷电和操作过电压的损害，为独立气室，内充气体。其标准放电流分5KA、10KA两种。该产品系无间隙氧化锌避雷器，芯体是氧化锌阀片，其非线性电阻特性比碳化硅优异，在运行电压下阻性泄露电流约 mA以下，无串联火花放电间隙，不存在续流和放电迟延问题。

表 避雷器参数 额定电 压kV 220 灭弧电 压kV 252 ≥ 503 ≤ 580 工频放电电压kV 冲击放电电压kV 710 灭弧电压选择kV 220×＝176 、出线套管 出线套管是GIS的一个标准元件，供架空线与GIS连接使用，该套管为穿心式结构，导流杆从中央通过，上部接接线板，下部装电联接和GIS主回路连通，内充气体。该瓷套为防污型：海拔高度分1000、2000m两种；爬电比距分25mm/kV，31mm/kV两种，以满足Ⅲ、Ⅳ级污秽地区的要求，其余技术参数如下：

工频耐压：395KV 雷电冲击： 950KV

无线电干扰电压：≤500μV 瓷套弯曲负荷：4000N 主回路电阻：≤80μΩ 安全系数：倍

2、220kV侧母线和连接线选择 220kV侧母线

回路最大持续工作电流为：

Imax1.05Ie1.05SN21201.050.661kA 3UB3220修正系数K为 Ka170400.82

a107025ImaxKIa1

按最大持续工作电流选择查设备手册选LF218072型铝锰合金管形导体。其标称截面积为954mm2，+70℃允许的最大热稳定工作电流为1900A。

电流校验：ImaxKIa10.8219001558A

9

热稳定校验： SminQdKf1AhAwCQdKf

+70℃时，C=87 Kf1

1128.391061130.24mm2954mm2 满足要求。 87代入计算的Smin变压器220kV侧引接线的选择 按经济电流密度选择导体截面积：

查经济电流密度曲线，当Tmax5000h时，经济电流密度J1.1Amm2，则：

SjImaxJ661600.91mm2 1.1查阅资料选取LGJ-800/100钢芯铝绞线，其标称截面积为800mm2，+70℃允许的最大热稳定工作电流为2400A。

电流校验：ImaxKIa10.8224001968A 热稳定校验：C=87 Kf1

1128.391061130.24mm2800mm2 87Smin满足要求。

3、110kV侧GIS组合电器的选择 由条件初步选择ZF12-126型组合电器。

表 GIS通用部分的技术参数

单位 参数值 kV A Hz kA kA pC 10

126 1250 50 63 35 项 目 额定电压 额定电流 额定频率 额定峰值耐受电流 额定短时耐受电流（3s） 局部放电 相对 1 min工频耐受电压 50μs额定雷电冲击耐受电压 额定SF6气体压力（表压 20℃） 最低功能压力（表压 20℃） 补气压力（表压 20℃） SF6气体年漏气率 MPa kV kV 室 ± ± 地 230 550 断口间 275 650 相间 345 550 其它气室 ± ± 断路器（含CT）气<1% 断路器（含CT）、快速隔离开关、快速接地开关气室 出厂前≤150 运行中≤300 其余气室 出厂前≤250 运行中≤500 SF6气体水分含量 ppm 断路器

ZF12-126内部断路器参数如下：

额定电压 110kV 最高工作电压126kV 额定电流 1250A 额定开断电流 额定短路关合电流 63kA 3s热稳定电流 额定闭合时间 固有分闸时间 燃弧时间

⑴ 额定电压选择：UNUNs1101.15126.5kV ⑵ 额定电流选择：INImax1.05SB1.051200.661kA 3UB3110⑶ 开断电流选择：INBrId25.02kA ⑷ 短路关合电流选择：iNclich12.801kA ⑸ 热稳定校验，取后备保护时间th0.15s：

tkdtbtg0.050.030.08s tdstkdth0.080.150.23s

QdI2tds3.9220.233.53kA2s

11

22QrI2t4034800kAs rQrQd

⑹ 动稳定校验：ich9.97kAiNcl100kA

故此断路器符合要求。

由于每回出线的各项指标都比110kV侧总负荷低，因此选择此断路器也合适。而对于母线断路器，由于只有在一台主变故障时才会闭合，而故障容量也不会超过进线容量，因此选择此断路器也符合要求。

隔离开关与接地开关

ZF12-126内部隔离开关参数如下：

⑴ 额定电压选择：UNUNs1101.15126.5kV ⑵ 额定电流选择：INImax1.05Sj3Uj1.0512031100.661kA

⑸ 热稳定校验，取后备保护时间th0.15s：

tkdtbtg0.050.030.08s tdstkdth0.080.150.23s

QdI2tds3.9220.233.53kA2s

22QrI2rt4034800kAs

QrQd

⑹ 动稳定校验：ich12.801kAiNcl100kA 故此隔离开关符合要求。

由于每回出线的各项指标都比110kV侧总负荷低，因此选择此隔离开关也合适。而对于母线隔离开关，由于只有在一台主变故障时才会闭合，而故障容量也不会超过进线容量，因此选择此隔离开关也符合要求。

接地开关和隔离开关参数一致，也满足要求。 电流互感器

ZF12-126型三相共箱SF6气体绝缘金属封闭开关设备采用一次穿心式电流互感器。这种电流互感器在线路正常运行或过载状态或短路故障时测量电流，给测量仪表和继电器保护提供电流参量。每只电流互感器内可装2-3只二次线圈。二次线圈分为测量和保护两种。

12

其主要参数如表所示。

表 电流互感器元件额定技术参数

参 数 名 称 单 数 值 位 110 系统额定电压 kV A 2000 额定一次电流 A 5 额定二次电流 5,10 仪表保安系数 测量用 , 标准准确级 30 额定输出 VA 保护用 准确限值系数 标准准确级 额定输出 VA 20，30 10P 30 75 1s热稳定倍数 动稳定倍数 135 ⑴ 额定电压选择：UNUNS110kV ⑵ 额定电流选择： INImax1.05Sj3Uj1.0512031100.661kA

22⑶ 热稳定校验：（ImKt）（200075）22500kA2sQk3.53kA2s

⑷ 动稳定校验：2ImKdw22000135381.8kAish15.07kA

故此电流互感器也满足要求。 电压互感器

ZF12-126型SF6气体绝缘金属封闭开关设备用电压互感器。采用电磁式电压互感器（PT），供额定频率为50Hz的额定电压为110kV电力系统作为电气测量和保护用。

其参数如下：

表 电压互感器元件额定技术参数

项 目 额定一次电压 （kV） 额定二次电压 （kV） 13

技 术 参 数 110/3 3 剩余电压绕组额定电压（kV） 额定输出 （VA） 标准准确级 额定SF6气压 （表压 20℃） SF6气体最低功能压力（表压 20℃） 避雷器

75/120/300 3P MPa MPa 126（L）型三相共箱SF6气体绝缘金属封闭开关设备采用Y10WF-100/260型无间隙金属氧化物避雷器作为该GIS的保护元件，它用于保护GIS的电气设备绝缘免受雷电和部分操作过电压的损害。

该避雷器主绝缘为六氟化硫气体，芯体是氧化锌阀片，其非线性电阻特性比碳化硅优异。在运行电压下阻性泄漏电流小，没有串联火花放电间隙，不存在续流和放电迟延问题。其接地端子经放电记录器和短路片（供测量泄漏电流用）再接地。

避雷器在正常运行电压下，基本上处于绝缘状态，仅流过数百微安的泄漏电流，其中大部分是容性电流。当过电压侵入时，避雷器工作在伏—安特性的低阻区域，放电电流经过避雷器泄入大地。过电压过后，避雷器又恢复到正常运行电压下的工作状态。其参数如下表所示。

表 避雷器参数 名 称 避雷器额定电压（有效值） 标称放电电流（8/20μs） （峰值） 1/5μs陡波冲击电流残压（峰值） 避雷器持续运行电压（有效值） 8/20μs雷电冲击电流残压（峰值） 30/60μs操作冲击电流残压（峰值） 直流1mA参考电压 2ms方波电流冲击18次 4/10μs大电流冲击2次 内绝缘额定耐受电压 MPa ) 额定雷电冲击耐受电压（峰值） 额定工频1min耐受电压 （有效值） 单位 kV kA kV kV kV kV kV A kA kV kV MPa MPa MPa 技术参数 100 10 ≤291 78 ≤260 ≤221 ≥145 600 65 550 230 345 （对地） （相间） ≤250 SF6气体水分含量[10-6（体积分数）] SF6气体额定压力 （表压 20℃） SF6气体报警压力 （表压 20℃） SF6气体最低功能压力 （表压 20℃） 14

出线套管

本GIS带的出线套管参数如下：

表 出线套管参数 额定电压 （kV） 1min 工频耐压（kV） (干试、湿试) 50μs雷电冲击耐受电压（kV）（峰值） 爬电比距 （mm/ kV） 主回路电阻 （μΩ） SF6额定气压（MPa）20℃表压 额定电流（A） SF6年漏气率（％） SF6气体水分含量（ppm） 无线电干扰电压 （μV） 瓷套弯曲耐受负荷 （N） 4、110kV侧母线及连接线选择 110kV侧母线选择

回路最大持续工作电流为：

Imax1.05Sj3Uj1.0512031100.661kA

126 230 550 31 ＜80 2000/3150 〈1 ≤250 ≤2500 2500 修正系数为：

Ka1a1070400.82

7025ImaxKIa1

按最大持续工作电流选择查设备手册选LF217064型铝锰合金管形导体。其标称截面积为631mm2，+70℃允许的最大热稳定工作电流为1200A。

电流校验：ImaxKIa10.8212001020A 热稳定校验： SminQkKf1AhAwCQkKf

+70℃时，C=87 Kf1

13.53106121.596mm2631mm2 满足要求。 87代入计算的Smin15

4．2变压器110kV侧引接线选择

按经济电流密度选择导体截面积：

查经济电流密度曲线，当Tmax3600h/y时，经济电流密度J1.3mm2，则：

SjImax661508.46mm2 J1.3查阅资料选取LGJ-800/100钢芯铝绞线，其标称截面积为800mm2，+70℃允许的最大热稳定工作电流为2400A。

电流校验：ImaxKIa10.8224001968A 热稳定校验：C=87 Kf1

Smin13.53106121.596mm2800mm2 87满足要求。

5、35kV高压器件及母线选择 35kV高压开关柜选择

本次设计选择型铠装一开始交流金属封闭开关设备。本产品特点： 1、

采用热缩绝缘材料及环氧涂覆绝缘工艺，优化电极形状，柜体结构紧凑，缩小占地面积；

2、

开关柜柜体选用优质冷轧钢板经数控钣金加工成型后，通过高强度螺栓螺母和铆螺母连接而成，构件表面采用喷塑或镀锌工艺；

3、

可配用国产(3AV3)真空断路器和法国施耐德SF1、SF2型及阿尔斯通FP系列六氟化硫断路器，以满足不同用户的需求；

4、 5、

开关柜各功能小室均采用金属隔板封隔，并设有独立的压力释放通道； 断路器、接地开关等操作均可在开关柜门关闭情况下进行，即可实现关门操作；

6、

开关柜的结构适应性强，主接线方案可达到198种以上，能满足不同用户的需要；

7、

手车、断路器、接地开关和后柜门之间设有防止误操作的机械连锁装置，

“五防”功能齐全，安全可靠。

其技术参数如下表：

项目 表 开关柜技术参数 单位 16

参数 额定绝缘水平 额定电压 额定频率 主母线额定电流 分支母线额定电流 1min贡品耐受电压（有效值） 雷电冲击耐受电压 kV Hz 50 A 1250 A 630 相间、相对一次隔离端kV 地 口 95 115 185 215 V 2000 辅助控制回路1min工频耐受电压 额定短路开断电流 额定短路关合电流（峰值） 额定短时耐受电流（4s） 额定峰值耐受电流 辅助控制回路额定电压 防护等级 外形尺寸（宽深高） kA 25, kA 63，80 kA 25， kA 63，80 V ~110，-110，~220，-220 外壳IP4X隔室间，断路器室门打开时IP2X m m 断路器 本开关柜采用（3AV3）真空断路器，其技术参数如下：

表 （3AV3）真空断路器技术参数 项目 单位 kV 额定电压 Hz 额定频率 kV 额定绝缘工频耐受电压（有效值） 水平 雷电冲击耐受电压（峰值） A 额定电流 kA 额定短路开断电流 kA 额定短路关合电流（峰值） kA 额定短时耐受电流（4s） ms 分闸时间 合闸时间 ms 参数 50 95 185 1250 25 63 25 40 60 1. 额定电压选择：UNUNs351.1540.25kV 2. 额定电流选择：INImax1.05SB1.05601.04kA 3UB3353. 开断电流选择：INbrId311.34kA 4. 短路关合电流选择：iNclich28.917kA

17

5. 热稳定校验，设短路电流持续时间为tds=3s。

tkdtbtg0.050.040.09s tdstkdth0.090.150.24s

QdI2tds11.3423385.79kA2s

22QrI2rt2542500kAs

QrQd

6. 动稳定校验：ich28.917kAiNcl63kA

故此断路器满足要求。 电流互感器

本开关柜选择LZZB9-35型电流互感器，其参数如下：

表 LZZB9-35型电流互感器技术参数 额定准确及相应准确级下的额定输出额定短时耐一次组合 （VA） 受电流（1s10P110P110P20 有效值）电流 0 5 （A） （kA） 1500 10P20 30 30 30 30 20 额定峰值耐受电流（峰值）（kA） 80 1. 额定电压选择：UNUNs35kV 2. 额定电流选择：INImax1.05SB1.05601.04kA 3UB33523. 热稳定校验：I2.25kA2sQd385.79kA2s t54.529704. 动稳定校验：ies80kAich28.917kA

故此电流互感器满足要求。 35kV侧母线电压互感器

采用JDJJ-35型电压互感器，其参数如下：

表 JDJJ-35型电压互感器参数 型号 额定电压（kV） 二次绕组额定容量（VA） 1 3 一次绕组 二次绕组 辅助绕组 JDJJ-35 353 接地开关选择 0.13 0.13 18

最大容量（VA） 150 250 600 1200 本开关柜选择型接地开关，其技术参数如下表：

表 型接地开关技术参数 名称 单位 kV 额定电压 kV 额定绝缘雷电冲击耐压（峰值） 水平 1min工频耐受电压 kA 额定短时耐受电流（4s） kA 额定峰值耐受电流（峰值） kA 额定短路关合电流（峰值）

1． 额定电压选择：UNUNs35kV 2． 额定电流选择：INImax参数 95 85 80 80 1.05SB1.05601.04kA 3UB3353． 热稳定校验：短路电流持续时间为tds=3s

tkdtbtg0.050.040.09s tdstkdth0.090.150.24s

QdI2tds11.3423385.79kA2s

22QrI2rt31.543969kAs

QrQd

4． 动稳定校验：ich28.917kAiNcl80kA 故此接地开关满足要求。 35kV侧母线选择

35kV的长期工作持续电流Imax1.05SB1.05601.04kA 3UB33535kV主母线一般选用矩形的硬母线，选择LMY—1006立放矩形铝母线70C时最高允许温度为1371A，热稳定要求最小截面积68.60mm2。

Ka1a1070400.82

7025电流校验：ImaxKIa10.8213711124.22A

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热稳定校验： SminQkKf1AhAwCQkKf

+70℃时，C=87 Kf1 代入计算的Smin1385.791061225.76mm268.60mm2 满足要求。 87 35kV侧避雷器选择

（1）按额定电压选择 35kV系统最高电压，相对地电压为3=，避雷器相对地电压为=，取避雷器额定电压为53kV。

（2）按持续运行电压选择 35kV系统相电压,选择氧化锌避雷器持续运行电压，此值大于。

（3）标称放电电流的选择 35kV氧化锌避雷器标称放电电流选择5A。 由上述条件，选择HY5WZ2-52/134型避雷器。

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