本科生毕业论文（设计）-远程110kV变电站设计.doc

浙江大学远程教育学院本科生毕业论文（设计） 题 目110kV变电站设计 专 业 电气工程及其自动化（08秋）学习中心海盐学习中心姓 名 刘晓平 学 号 D20807620021指导教师颜龙德(教师)2011年4月26日摘 要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，各行各业对电力的需求越来越大，电力工业的建设势必需要带动各类大小变电站的同步建设。变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，它直接影响到整个电力系统的安全与经济运行。本次设计变电站是某地区农网改造的重要部分，进线为2回110KV, 出现为2个电压等级：35kV和10kV；通过负荷计算确定主变压器的容量，同时根据经济和技术的比较，确定三个电压等级的主接线方式，通过短路电流的计算，对配电装置和各种电气设备进行合理选择；最后，对二次部分和防雷保护也进行了简单的设计。关键词 变电站设计 电气主接线 短路电流 二次部分 防雷保护 目 录一、概述4二、原始资料及其分析4三、负荷分析5四、变压器的选择7五、电气主接线9六、短路电流的计算12（一）短路电流计算的目的和条件12（二）短路电流的计算步骤和计算结果12七、配电装置及电气设备的配置与选择 16（一）导体和电气设备选择的一般条件16（二）设备的选择17（三）高压配电装置的配置26八、二次回路部分26（一）测量仪表的配置26（二）继电保护的配置27九、所用电的设计29十、防雷保护30结束语33参考文献33设计变电所主接线图34一、概述电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。从电压变化方向看，变电站有升压变电站和降压变电站两大类。这里所设计得就是110KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障时可根据具体情况由系统自动做出判断，启动相应保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速合闸恢复供电。这样不仅保护了各负荷设备的安全、利于延长使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性。二、原始资料及其分析（一）原始资料待建变电站是该地区农网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。1、电压等级变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。110kV ： 2回35kV ： 5回 （其中一回备用）10kV ： 12回 （其中四回备用）2、待建变电站负荷数据（表1）表1 待建成变电站各电压等级负荷数据电压等级用电单位最大负荷(MW)用电类别回路数供电方式距离(km)35kV铝厂1511架空39钢铁厂101，21架空25A变电站1531架空35B变电站2031架空40备用110kV无线电厂0.5631电缆4仪表厂0.531电缆5手机厂0.6322电缆4电机厂0.4221电缆3电视机厂0.831架空14配电变压器A0.7811架空15配电变压器B0.931架空16其它0.732电缆4备用2注：（1）35kV ,10kV负荷功率因数均取cos=0.85（2）负荷同时率：35kV kt=0.9 10kV kt=0.85（3）年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年 (4）网损率为 A%=8%（5）站用负荷为50kW cos=0.87（6）35kV侧预计新增远期负荷20MW 10kV侧预计新增远期符合6MW （二） 原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有110千伏，35千伏，10千伏三个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的，所以一定要考虑到农村的实际情况。农忙期和农限期需电量差距较大，而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的情况，待建变电站的设计尽可能的超前，采用目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。三、负荷分析（一）负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷。 （二）待建变电站负荷计算1、 35kV 侧 近期负荷：P近35 =15+10+15+20=60MW 远期负荷：P远35 =20MW =60+20=80MWP35 k(1+k)=80*0.9*（1+0.08）=77.76MW Q35PtgPtg(cos10.85)=48.20 MVar 视在功率 Sg35=91.482 MVAIN35 =1.509kA2、 10kV 侧 近期负荷：P近10 =0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW 远期负荷：P远10 =6MW =5.29+6=11.29MW P10 k(1+k)=11.29*0.85*（1+0.08）=10.364MW Q10PtgPtg(cos10.85)=6.423 MVar 视在功率 Sg10=12.192 MVAIN10 =0.7039kA3、站用电容量 Sg所0.057MVA4、待建变电站供电总容量 S= Sg35+ Sg10+ Sg所= 91.482+12.192+0.057103.731(MVA)P= P35+ P10+ P所=77.76+10.364+0.0588.174(MW)四、变压器的选择主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。（一） 变电所主变压器的选择有以下几点原则：1、 在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器。2、 对于330 kV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，均采用三相变压器。3、 装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台主变停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。4、 具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。5、与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。6、对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。（二）主变台数的确定由原始资料可知，待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大，出线多，且农用电受季节影响大，所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济的发展，可再投入一台变压器。（三）主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后 510 年规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区，10kV主要给某开发区供电，35kV主要给下面乡镇及几个大企业供电。考虑到 开发区及其乡镇的发展速度非常快，所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求。确定变压器容量:1、变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的 60%，即 =S60% =103.73160%62.241(MVA)2、单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要一，二级负荷为 15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA所以变压器的容量最少为62.241MVA（四）变压器类型的确定1、相数的选择变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组，其经济性要好得多。因此待建变电站采用三相变压器。2、绕组形式绕组的形式主要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。三绕组变压器通常应用在下列场合：(1) 在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压与系统连接或向用户供电。(2) 在具有三种电压等级的降压变电站中，需要由高压向中压和低压供电，或高压和重压向低压供电。(3) 在枢纽变电站中，两种不同的电压等级的系统需要相互连接。(4) 在星形-星形接线的变压器中，需要一个三角形连接的第三绕组。本待建变电站具有110kV,35kV,10kV 三个电压等级，所以拟采用三绕组变压器。3、 普通型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器，其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗，所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。由于自耦变压器的结构简单、经济，在110kV级以上中性点直接接地系统中，应用非常广泛，自耦变压器代替普通变压器已经成为发展趋势。因此，综合考虑选用自耦变压器。4、中性点的接地方式电网的中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定：凡是110kV-500kV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；主变压器6-63kV采用中性点不接地。所以主变压器的110kV侧中性点采用直接接地方式，35kV，10kV侧中性点采用不接地方式。综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下表：表 3-1 变压器型号型号及容量（kVA）额定容量比高压/中压/低压(%)额定电压高压/中压/低压(kV)空载损耗(kW)-负载损耗(kW)空载电流%阻抗电压（% ）高中高低中低SFS7-63000/110100/100/50121/38.5/10.5773000.810.5186.5五、电气主接线电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电气系统的主要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。由于本设计的变电站有三个电压等级，所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况，考虑各自的出线方向。论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施，拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。（一）对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面1、可靠性安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。2、灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：（1） 操作的灵活性 （2） 调度的灵活性（3） 扩建的灵活性3、经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑：（1） 节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。（2） 占地面积少。由于本变电站占用农田所以要尽量减少用地。（3） 电能损耗小。电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择工作。4、另外主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。（二）电气主接线的基本原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。（三）待建变电站的主接线形式1、110kV侧方案（一）: 采用单母线接线考虑到110kV侧有两条进线，因而可以选用单母线接线。其优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点是：（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短路时事故未消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。（2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。（3）调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生故障时，有较大的短路电流。方案 （二）：采用单母线分段带旁路接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。方案（三）：双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响 两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所的供电可靠性的要求；双母线接线供电可靠性高，但无旁路母线检修断路器时需要停电而且双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；采用单母线分段带旁路的电气接线可将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；而且带旁路可以在检修断路器时对用户进行供电。故经过综合考虑采用方案（二）。2、35kV侧方案（一）: 采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。方案（二）：单母线分段优点：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。（2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。方案（三）：采用单母线分段带旁路接线优点 ：（1）可靠性、灵活性高（2）检修线路断路器时仍可向该线路供电缺点：投资大，经济性差单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II 类负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；虽然带有旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但其投资大、经济性能差，故采用方案（二）单母线分段接线。3、10kV侧方案（一）: 采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。方案（二）：单母线分段优点：(1) 母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。(2) 对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II 类负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性。故采用方案（二）。综合以上三种主接线所选的接线方式，画出主接线图。见附图。六、短路电流计算（一）短路电流计算的目的和一般规定短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算。1、短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要有以下几个方面： 电气主接线的比较。 选择导体和电器。 在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 接地装置的设计，也需要用短路电流。2、一般规定 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，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划； 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响； 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。（二）短路电流的计算步骤和计算结果1、计算步骤在工程计算中，短路电流其计算步骤如下：（1）选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值； （2）画等值网络图；（3）选择短路点；（4）按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；（5）利用实用曲线算出短路电流。2、 计算各回路电抗（取基准功率Sd = 100MVA Ud=UaV）根据上面所选的参数进行计算：X1*X2*X0.4800.241X3*X4*1/200(UK12%UK31%UK23%) 1/200(10.5186.5) =0.175X5*X6*1/200(UK12%UK23%UK31%) 1/200(10.56.518) =-0.0080X7*X8*1/200(UK23%UK31%UK12%) 1/200(6.51810.5) =0.111由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为 X13*=X1*/2=0.241/2=0.1205 X10*=X3*/2=0.175/2=0.0875 X11*=X5*/2=-0.008/2=-0.0040 X12*=X7*/2=0.111/2=0.0555计算各短路点的最大短路电流（1）K点短路时X*X13*0.1205I” *I S*1X*10.1205=8.299短路次暂态电流：I”SISI”S *Id8.2994.166（kA）短路冲击电流： ish.S2.55 I”S2.554.16610.624（kA）全电流最大有效值：Ish.S 1.51 I”S 1.514.166=6.2816（kA）短路电流容量：Sd”= I”S Un=829.78(MV) (2) K2点短路时 X*X13*+X10*+X11*=0.1205+0.0875-0.0040=0.204I” *I S*1X*1/0.204=4.902短路次暂态电流：I”SISI”S *Id4.902=7.649（kA）短路冲击电流： ish.S2.55 I”S2.557.64919.505（kA）全电流最大有效值：Ish.S 1.51 I”S 1.517.649=11.550（kA）短路电流容量：Sd”= I”S Un=490.179 (MV) (3) K3点短路时X*X13*+X10*+X12*=0.1205+0.0875+0.0555=0.2635I” *I S*1X*1/0.2635=3.795短路次暂态电流：I”SISI”S *Id3.795=20.868（kA）短路冲击电流： ish.S2.55 I”S2.5520.86853.213（kA）全电流最大有效值：Ish.S 1.51 I”S 1.5120.868=31.511（kA）短路电流容量：Sd”= I”S Un=379.505(MV)从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。七、配电装置及电气设备的配置与选择（一）导体和电气设备选择的一般条件导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。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，并考虑远景发展的需要；（2）应按当地环境条件校核；（3）选择导体时应尽量减少品种；（4）应力求技术先进和经济合理； （5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致；（6）选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格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、过电流的情况下保持正常运行。（1）长期工作条件.电压选用电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg.电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线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，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。所选用电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。（2）短路稳定条件.校验的一般原则a.电器在选定后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。b.用熔断器保护的电器可不验算热稳定。2c.短路的热稳定条件 IttQd2式中 Qdt在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应（kA 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时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间tjs按下式计算： tjs=tb+td式中 tb继电保护装置后备保护动作时间（s）td断路器全分闸时间（s）d.短路动稳定条件 ichidfIchIdf式中 ich短路冲击电流峰值（kA） idf短路全电流有效值（kA） 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相应的保护水平来确定。当所选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。(二)设备的选择1、断路器的选择高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。其最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流。（1）高压断路器按下列条件进行选择和校验a.选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，因此6 220kV要选用SF6断路器。b.根据安装地点选择户外式或户内式。c.断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。d.断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。e.校核断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。f.热稳定校验应满足的条件是：短路的热效应小于断路器在 tK 时 间内的允许热效应。g.动稳定校验应满足的条件是：短路冲击电流应小于断路器的动稳定 电流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。h.按短路关合电流选择，应满足条件是：断路器额定关合电流不少于短路冲击电流ish ，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。（2）110kV侧断路器的选择a.该回路为 110 kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。b.断路器安装在户外，故选户外式断路器。c.回路额定电压Ue110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流 ImaX=1.050.547（kA）型号额定电压kV额定电流A最高工作电压kV额定开断电流kA动稳定电流kA3S热稳定电流kA额定峰值耐受电流 kA固有分闸时间S合闸时间SOFPT-110110160012631.58031.5800.030.d.为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6 断路器。如下表：e.进行校验计算.开断电流能力校验因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短。，故选I =4.166kA进行校验所选断路器的额定开断电流 I。= 31.5kA I =4.166kA，则断流能力满足要求。.短路关合电流的校验在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时 及产生巨大的短路电流，更容易发生触头破坏和曹遭受电动力的损坏。而且不可避免接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为 80kA，流过断路器的冲击电流为10.624kA，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。.热稳定校验设后备保护动作时间 1.9s，所选断路器的固有分闸时间 0.07，选择熄弧时间 t =0.03S。则短路持续时间 t =1.9+0.07+0.03 =2s。因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计则 短路热效应 Qk = I”2t =4.16622=534.711kA2.s允许热效应 Ir2t =31.52 3 = 2976.75kA2.s Ir2tQk 热稳定满足要求。以上各参数经校验均满足要求，故选用OFPT(B)-110断路器。 （3） 35kV侧断路器的选择a.该回路为 35 kV电压等级，故选用六氟化硫断路器b.断路器安装在户内，故选用户内断路器c.回路电压35 kV，因此选用额定电压Ue35kV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流 Imax=1.051.4989(kA)d.为方便运行管理及维护，选同一型号产品，初选LW8-35断路器其参数如下：型号额定电压kV额定电流A最大工作电压kV额定开断电流kA极限开断电流额定断流容量kVA极限通过电流4S热稳定电流kA固有分闸时间s有效值峰值LW8-3535160040.52525160036.663250.06e.对所选的断路器进行校验.断流能力的校验流过断路器的短路电流 IK =7.649。所选断路器的额定开断电流 I =25kV IK，即断路器的断流能力满足要求。.动稳定校验所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值idw=63kA,流过断路器的冲击电流ish=19.505kAidw，则动稳定满足要求。.热稳定校验设后备保护动作时间 1.9s，所选断路器的固有分闸时间 0.06s，选择熄弧时间 t =0.03s。则短路持续时间 t =1.9+0.06+0.03 =1.99s。以前述的方法算得 Qz=7.64921.99=116.429 kA2s因为短路持续时间1s，非周期分量忽略不计， 即Qk=Qz=116.429kA2s允许热效应Ir2t=2524=2500kA2sQk 所以热稳定满足要求。从以上校验可知断路器满足使用要求，故确定选用 LW8-35A断路器。（3）10 kV侧断路器的选择a.该回路为 10kV 电压等级，故可选用真空断路器。b.该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。c.回路额定电压为 10kV，因此必须选择额定电压 Ue 10 kV的断路器，且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流 Imax=1.050.7039（k A）d.初选 SN9-10真空断路器，主要数据如下：型号额定电压kV额定电流kA额定开断流电kA动稳定电流kA4S热稳定电流kA固有分闸时间sSN9-10101.252563250.05e.对所选的断路器进行校验.断流能力的校验流过断路器的短路电流 IK =20.868 kA。所选断路器的额定开断电流 I =25kV IK，即断路器的断流能力满足要求。.动稳定校验所选断路器的动稳定电流为63kA， 流过断路器的冲击电流ish = 53.213kA63KA则动稳定满足要求。.热稳定校验设后备保护动作时间 1.9s，所选断路器的固有分闸时间 0.05s，选择熄弧时间 t =0.03s。则短路持续时间 t =1.9+0.05+0.03 =1.98s。则Qd = Qz=20.86821.98= 862.237 kA2.s允许热效应 Ir2t = 252 4 = 2500 kA2.s 由于短路时间大于 1 s ,非周期分量可忽略不计则Qd =Qz=862.237kA2.s ，由于 Ir2t QK，所以热稳定满足要求从以上校验可知该断路器满足要求，所以确定选用 SN9-10真空断路器。2、隔离开关的选择隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为：隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。（1）隔离开关的配置a.接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。b.断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。c.中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。（2）隔离开关按下列条件进行选择和校验a.根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。b.根据安装地点选用户外或户内式。c.隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。d.隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。e.动稳定校验应满足条件为： idw ishf.热稳定校验应满足条件为：Ir2t Qkg.根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操作机构户内 8000A以上隔离开关，户外 220 kV高位布置的隔离开关和 330 kV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手动操作机构。(3)110kV侧隔离开关的选择a.为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。b.该隔离开关安装在户外，故选择户外式。c.该回路额定电压为 110kV，因此所选的隔离开关额定电压 Ue 110kV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流ImaX=1.050.547（kA）d.初GW4110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下：型 号额定电压kV额定电流A 最大工作电压kV接地 刀闸A极限通过电流kA4S热稳定电流kA备注有效值峰值GW4-110D11012501262000325510e.校验所选的隔离开关.动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即idw = 55kA流过该隔离开关的短路冲击电流ish =10.624kA.s 即 idw ish 55kA10.624kA 动稳定要求满足。.热稳定校验隔离开关允许热效应 Ir2t = 1024 =400 kA2.s 短路热效应 QK = Ir2t = 4.1662234.711kA2.s Ir2t QK热稳定满足要求。经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用 GW4 110D型高压隔离开关。(4)35kV侧的隔离开关的选择 a.为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。b.该隔离开关安装在户内，帮选用户内式。c.该回额定电压为35kV，帮选择隔离开关的额定电压Ue35KV,且其额定电流必须大于流过隔离开关的最大持续电流Imax = 1.051.4989(kA)d.初选GN35T型高压隔离开关，其主要技术数据如下：型 号额定电压额定电流最大工作电压极限通过电流峰值4S热稳定电流单 位kVAkVkAkAGW-35（D）35200040.55020e.校验所选择的隔离开关.动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值，即idw = 50kA，短路冲击电流 ish =19.505kAidw ish， 动稳定满足要求。.热稳定校验隔离开关允许热效应 I2rt = 2024 = 1600kA2s短路热效应 QK = Ir2t =7.64921.99=116.429 kA2s 即I2rtQK 热稳定满足要求。从以上校验可知，所选该隔离开关满足要求，所以确定选用GW35D型高压隔离天关。(5)10kV侧隔离开关的选择a.为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。b.隔离开关安装在户内，故选用户内式。c.该回路的额定电压为10kV所选隔离开关的额定电压Ue10kV，额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1.050.7039（kA）d.初选GN1910型隔离开关，其主要技术数据如下：型 号额定电压额定电流允许热效应Ir2t动稳定电流单 位kVAkA2skAGN19101012503200100e.校验所选的隔离开关。.动稳定校验所选隔离开关的动稳定电流100kA短路冲击电流ish = 53.213kAidw ish , 动稳定满足要求。.热稳定校验隔离开关允许热效应 I2rt = 3200KA2S短路热效应 Qd =862.637KA2S I2rtQd热稳定满足要求.从以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用GN1910型隔离开关。3、导线的选择本设计的110kV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线，而10kV、35kV采用屋内配电装置，故采用矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过+70；在计太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线可按不超过+80来考虑。（1）110KV母线的选择与校验： a.按最大工作电流选择导线截面SImax=1.050.547（kA）=547(A)年最高平均温度为+31，而导线长期允许温度为+80，则温度修正系数：K0=0.944Imax = K0Ial则 IalImax/K0547/0.944=579.45(A)选择110KV母线型号为：LGJ185，查表得IY=631A。Imax=547AKIY=0.944631=3595.66A满足要求b.热稳定校验： S=185 mm2Smin=70.99mm2满足热稳定要求。(2)35KV母线的选择与校验a.按最大工作电流选择导线截面SImax=1.051.4989(kA）Ial= Imax/k0=1498/0.944=1587A 选择35KV母线型号为：h100b10（单条矩形），查表得IY=1663A。Imax=14989AkIY=0.9441663=1569A满足要求b.热稳定校验： S=1000 mm2Smin=124mm2满足热稳定要求。c.动稳定校验母线采取水平排列平放则W=bh2/6=101002/6=16666(mm3) =1.666610-5 m3相邻支柱间跨距取 L=1.5m相间母线中心距离取a=0.25mmax=0.173 ish2 =0.17319.5052=3.55106(pa)maxy=70106pa满足动稳定要求。(3)10kV母线的选择与校验由于安装在室内，选用硬母线a.按最大持续工作电流选择母线截面:Imax =1.050.7039(kA)IYj= Imax/k0=703.9/0.944=745.65A 选择10KV母线型号为h63b10（单条矩形），查表得IY=1129A。Imax=703.9AKIY=0.9441129=1004.81A满