110KV无人值守变电站设计

1 110KV110KV 无人值守变电站设计无人值守变电站设计 胡欣勇 07 电气工程及自动化 学号：01 摘要：随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。 变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全 运行对电力系统至关重要。本文主要进行 110kv/10kv 无人值班降压变电站的设计。主要内 容包括：变电站电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。 其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、PT、CT、支柱绝缘子、套管、母线导 体、避雷器、电抗器、高压熔断器等。本文简单介绍了采用综合自动化设备实现变电站无 人值班。 附件包括：变电站电气主接线图、变电站平面布置图、110kv 侧进线间隔 断面图 关键词：降压变电站、电气部分设计、无人值班、综合自动化系 2 目录目录 摘要 .1 ABSTRACT. 第一章前言.3 1.1 无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则.3 1.2 基本概念.3 第二章 变电站一次系统的设计 .5 2.1 原始材料分析及主变的选择.5 2.2 电气主接线设计.5 2.3 所用电设计及功率因数的补偿.7 2.4 短路电流的计算.8 2.5 电气设备的选择.10 2.5.1 高压断路器的选择.10 2.5.2 隔离开关的选择.11 2.5.3 电流互感器的选择.11 2.5.4 电压互感器的选择.12 2.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择.13 2.5.6 母线导体的选择.14 2.5.7 避雷器的选择.14 2.5.8 电抗器的选择.15 2.6 高低压配电装置的设计.17 第三章 变电所二次系统的设计 .17 3.1 继电保护规划设计 .17 3.2 变电所调度自动化系统的设计 .19 3.3 RCS9700 综合自动化系统.20 第四章 计算书 .26 4.1 短路电流计算.26 4.2 电气设备的选择校验.27 4.2.1 高压断路器的选择校验.27 4.2.2 隔离开关的选择校验：.28 4.2.3 电流互感器的选择校验.29 4.2.4 支柱绝缘子的选择校验.29 4.2.5 10KV 穿墙套管的选择.29 4.2.6 母线导体的选择校验：.30 工作总结 .32 致谢 . 参考资料及文献 .33 附 录 .34 3 第一章第一章 前言前言 1.1 无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则无人值班变电站的发展过程、特点、设计原则 1.1.1 无人值班变电站的发展过程无人值班变电站的发展过程 变电站无人值班运行管理，早在 50 年代末 60 年代初，许多供电局就进行了无人值班 的试点，当时采用的是从原苏联引进的有接点远动技术，型号是 SF-58,但由于技术手 段不完善，管理体制不适应，认识上的种种原因，除上海、郑州等少数地区外都没有 坚持。80 年代以来，自动化技术的完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高， 郑州、深圳、大连、广东出现无人值班，1996 年底全国有 60 余座，97 年底有 1000 余 座。 1.1.2 特点特点 增强了设备可靠性：无论是正常操作或事故处理，均通过自动化系统，减少了人为失误， 降低了出差错的概率，及时准确可靠； 简化生产管理环节：以实现远动和自动化为基础，人到自动化的转变使生产管理环节得以 解放； 降低了电力建设造价：采用先进的远动及自动化设备，优化系统结构，减少设备可用空间， 减少占地面积和生产辅助设备及生活设施，降低工程造价； 推进供电网络科学化管理；在供电网络中，降压变电站进线由地区电网接入降至配电电压 与用户连接，将降压变电站、开关站及相关馈线综合考虑实行自动化管理，增强供电可靠 性，提高科学管理水平。 1.1.3 设计原则设计原则 结合本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划，根据电网结构、变电站地 理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况，因地制宜地制定设计方案； 除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外，其与电网配合、 继电保护及安全自动装置等均应能满足运行方式的要求； 自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系， 做到远近结合； 节约用电，减少建筑面积，既降低电网造价，又满足了电网安全经济运行； 对一、二次设备及土建进行必要简化，取消不必要措施； 应满足备用电源自投、无功功率和电压调节。 1.2 基本概念基本概念 1.2.1 按突然中断供电造成的损失程度分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负 荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱 重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场 所的负荷。 1.2.2 一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电 4 所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电） 。 1.2.3 同时率-各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用 户多少、各用户的用电特点有关。 对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的 地位，可分为以下几类： 1.2.4 枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分， 汇集多个电源，电压为 330-500kv 的变电所，成为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统 的瘫痪。 1.2.5 中间变电所：高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长距离输电 线路分段，一般汇集 2-3 个电源，电压为 220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所 主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。 1.2.6 地区变电所：高压侧一般为 110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个 地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。 1.2.7 终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为 110kv 经降压后直接 向用户供电的变电所。全所停电后仅使用户中断供电。 5 第二章第二章 变电站一次系统的设计变电站一次系统的设计 2.1 原始材料分析及主变的选择原始材料分析及主变的选择 由原始资料知，新建变电站位于市工业区，临近负荷中心，用于工业和城市生活用电。 且该新建变电站有 110kv 及 10kv 两个电压等级，110kv 有两回线路，10kv 有十回线 路，可知该变电所为一地区变电所。 根据电力工程电气设计手册的要求，并结合本变电站的具体情况及相关要求，选 用两台同样型号的无励磁调压的两绕组变压器。 2.1.1 主变容量的确定主变容量的确定 主变压器容量应根据 5-10 年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等 综合考虑确定其容量。对重要变动所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容 量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电。 对于装设两台变压器的变电所，每台变压器的容量 Sn 通常按下式进行初选： Sn=Simp 式中：Simp变电所全部重要负荷容量 变电所某一级电压的最大计算负荷为：Smax=KtPmax(1+)/cos 式中 Kt同时率； Pmax、cos 各用户的最大有功和功率因数 该电压级电网的线损率 计算如下： Pimp=7.5*80%+2*75%+6*80%+2*80%+3*40%+3.5*80%+4.6*70%+3.4*50%=22.82MW Simp=0.85*22.82*（1+5%）/0.8=25.46MVA 考虑到同一重要负荷不在同一时刻出现，应考虑同时率 Kt=0.85 2.1.2 变压器台数的选择变压器台数的选择 为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断 供电。考虑近期及远景规划，经上述分析，拟选用 SF7-40000/110 型变压器。 2.1.32.1.3 变压器相数的选择变压器相数的选择 对于 330kv 及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。 2.1.42.1.4 主变绕组数量的选择主变绕组数量的选择 对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电的变电所，为简化电压等级和避免重 复容量，一般采用双绕组变压器。 2.1.52.1.5 绕组联结方式绕组联结方式 我国 110kv 级以上的电压变压器绕组都采用“Y”连接，35kv 及以下电压等级，变 压器都采用“Y-”连接，故选择 YN，D11 连接。 2.1.6 结论结论 根据电压允许波动范围为 5%以内，结合本站实际选择两台同样型号的双 绕组无励磁电力变压器 SF7-40000/110。2.2 电气主接线设计 电气主接线是发电厂、变电站的设计主体。采用何种形式的接线，与电力系统原始资 料，发电厂、变电站本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的 6 选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。因此，主接线的设计 必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确地处理好各方面的关系， 合理地选择主接线方案。 电气主接线设计的基本原则:电气主接线设计应以设计任务为依据，以国家经济建设的 方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、 满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，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。 主接线设计的基本要求： 在设计主接线时，应使其满足供电可靠、运行灵活和经济等 项基本要求。 可靠性 断路器检修时不宜影响对系统的供电； 线路、断路器、母线发生故障或母线检修时，应保证对重要用户的供电。 灵活性 调度灵活，操作简便：应能；灵活地投入（或切除）某些机组、变压器或线路，调 配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求； 检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影 响电力网的正常运行及对用户的供电； 扩建方便：应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，一次和二次设备 等所需的改造最少。 经济性 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、 保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电 流，以便选择价格合理的电器设备； 占地面积少：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省 架构、导线、绝缘子及安装费用； 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加 电能损失。 2.2.1 110kv 侧接线侧接线 这里主要介绍有汇流母线接线中的单母线接线、单母分段接线和无汇流母线的桥型接 线。 单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方，且有利于扩建等优点。但 可靠性、灵活性较差，这种接线只适用于 6-220KV 系统中只有一台发电机或一台主 变压器，且出线回路数又不多的中、小型发电厂或变电所，它不能满足一、二类用户 的要求。 单母分段接线对重要用户可以从不同段引出两回馈线回路，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。这种接线广泛用于中小容量发电厂的 6-10KV 接线和 6-220KV 变电所 中。 桥型接线的特点：一般当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线。高压断 路器数量少，是比较经济的接线，四个元件只需要三台断路器，线路的投入和切除操作方 便，线路故障是仅将故障线路断路器断开，其它线路和变压器不受影响。现将内桥接线和 外桥接线作以比较。 2.2.1.1 内桥内桥 7 优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器 缺点：1）变压器切除投入较复杂，需操作两台断路器并影响一回路暂时停电。 2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。 3）出现断路器检修时，出线在此期间停运。 适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高 2.2.1.2 外桥外桥 优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器 缺点：1）线路切除投入较复杂，需要操作两台断路器，并有一台变压器暂时停运； 2) 连接桥断路器检修时两个回路需解列运行； 3）变压器侧断路器检修时，变压器停运。 适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器切换较频繁或线路较短，故障率较小 的情况，线路有穿越功率时采用此接线，因为穿越功率只流过一个断路器，断路器检修时 对此功率影响小。 根据实际情况，110kv 有两回路进线，有穿越功率流过，110kv 侧选用外桥型接线。 2.2.2 10kv 侧电气主接线的选择侧电气主接线的选择 10kv 侧出线有十回，故考虑单母接线和单母分段，优缺点比较如下： 表 1 10kv 主接线的选择方案比较 方案可靠性灵活性经济性 单母接线不够灵活可靠，母线或隔离 开关故障或检修时均使整个 配电装置停电 接线简单清晰，设备 少，操作方便，便于 扩建和采用成套配电 装置 同左 单母分段接线用断路器把母线分段后，对 重要用户可以从不同段引出 两个回路，有两个电源；当 一段母线故障时分段断路器 能将故障切除保证正常段的 不间断供电和不致使用户停 电 简单经济方便实用， 克服了单母接线的 缺点 10kv 侧出线有十回，按照规程规定：单母分段既具有单母接线简单经济方便的优点， 又在一定程度上克服了它的缺点，对重要用户从不同段引出两个回路，使重要用户有 两个电源，提高了供电可靠性，220kv 及以下变电所供应当地的 6-10kv 配电装置，由 于采用了制造厂制造的成套开关柜，地区电网成环网运行检修水平的迅速提高，采用 单母分段一般能满足要求。 不设旁路的原因： （1）6-10kv 回路供电负荷小，供电距离短，并一般可在网络中取得备用电源； （2）向工业供电回路一般比较多，企业内有备用电源，允许一回路停电； （3）6-10kv 大多为电缆出线，事故跳闸次数少。 综合考虑以上因素：本变电站位于市区，减少配电装置占地和占用空间，消除火灾隐 患及环保要求，此接线不带有旁路。 2.2.3 结论：结论：110kv 采用外桥型接线，10kv 采用单母分段接线。2.3 所用电设计及功 8 率因数的补偿 2.3.1 所用电的设计所用电的设计 确定所用变压器的参数，一般的变电所，均装设有两台变压器，以满足整流操作电源，强 迫油循环变压器，无人值班的要求； 确定所用变压器容量：根据所用负荷统计和计算，选用合适的变压器容量； 确定变压器电源引接方式。当变电所内有较低的电压母线时，一般从这类母线引接电源， 这种引线具有经济、可靠的优点。 选择结果 所用电的引接：为了保证供电的可靠性，所用电分别从 10kv 母线上引接，为了节省投资， 所用变采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。 所用电容量：这里选用两台 S9-M-50 型，参数如下： 表 2 所用变压器数据表 额定容量 KVA 连接组别号空载损耗 KW 负载损耗 KW 空载电流 A 短路阻抗 50Y,yn00.170.8724 2.3.2 功率因数的补偿功率因数的补偿 P =（7.5+2+6+2+2.4+3+3.5+4.6+3.4+3.6）*0.85=32.3MW 原来的功率因数是 0.8，要求补偿到 0.9 以上，采用在低压侧并联电容器的方法： cos=0.8 =36.87o cos=0.9 =25.84o 要求补偿的无功容量为： Qc=P*(tan-tan)=32.3*(tan36.87o- tan25.84o)=8.58Mvar 每相补偿的电容值 C= Qc/32=8.58*106/（3*314*10*103）=91.08f 电容值选择数值至少为 91.08f，每相装设一个电容器。2.4 短路电流的计算 2.4.12.4.1 计算的目的和内容计算的目的和内容 为了选择断路器等电器设备或对这些设备提出技术要求； 评价并确定网络方案； 研究限制短路电流的措施； 为继电保护整定和调试提供数据； 分析计算送电线路对通讯设施的影响。 在电力系统设计中，短路电流的计算应按照远景规划水平考虑，远景规划水平一般按 建成后 5-10 年。计算内容为系统在最大运行方式时各枢纽点的三相短路电流。工程设 计中，短路电流计算均采用实用计算法。所谓实用计算法是指在一定的假设条件下计 算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程求解短路电流的完整表达式。 2.4.22.4.2 计算的假设条件计算的假设条件 故障前为空载，即负荷略去不计，只计算短路电流的故障分量； 故障前所有电压均等于平均额定电压，其标幺值等于 1； 系统各个元件电阻略去不计（1kv 及以上的高压电网） ； 只计算短路电流的基频分量。 2.4.3 各元件参数的计算各元件参数的计算 9 选取基准电压 Ub=Uav=115，Sb=100，则等值图中各计算值为：线路 X b =0.4/KM， 只计算三相短路电流 XS1*=XS1*Sb /Sj=0.6*100/1250=0.048 XS2*=XS2*Sb /Sj =0.8*100/350=0.029 X11*=x1l1*SB/U2av=0.4*10*100/1152=0.03 X12*=x1l2*SB/U2av =0.4*14*100/1152=0.042 X13*=x1l3*SB/U2av =0.4*6*100/1152=0.018 X14*=x1l4*SB/U2av =0.4*20*100/1152=0.06 主变的计算：Xt*=Uk(%)*SB/(100* SN)=10.5*100/(100*40)=0.2625 短路电流的计算分为次暂态电流-短路电流周期分量的有效值和短路冲击电流，前者 用于检验断路器开端容量和继电保护的整定热稳定计算，后者用于动稳定的计算。 2.4.4 短路电流的计算步骤短路电流的计算步骤 短路电流计算的基准值 Ub= Uav=115kv, Sb=100MVA; 计算各元件参数的标幺值，做出等值电路； 进行网络简化，求出电源点与短路点之间的电抗，此电抗称为入端电抗； 求出短路电流标幺值，进而求出短路电流有名值; 计算冲击电流有效值。 2.4.5 系统等值图系统等值图 图 1 系统等值图 计算结果如下列表：（计算过程见计算书） 表 3 各短路点计算结果 短路点次暂态电流有效值 (KA) 冲击电流幅值 ish (KA) d 110.6827.18 d 22.827.18 10 2.5 电气设备的选择电气设备的选择 正确地选择电气设备是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 行电气设备选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择要能可靠的工作，必须 按正常工作条件进行选择，并按短路状态进行校验动稳定和热稳定。电气设备选择的一般 要求如下： 应满足各种运行、检验、短路和过电压情况的要求，并考虑远景发展； 应按照当地环境条件（如海拔、大气污染程度和环境污染程度等）校验； 应力求技术先进和合理； 与整个工程建设标准应协调一致； 同类设备应尽量减少品种； 选择的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 2.5.1 高压断路器的选择高压断路器的选择 高压断路器的主要功能：正常运行时，用来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或 退出运行，能起保护作用。高压断路器是开关设备中功能最为完善的一种，其最大特点是 能断开负荷电流和短路电流。 1）断路器种类和型式的选择： 除满足各项技术条件外，还应考虑安装调试和运行维护方 便。一般 6-35kv 采用真空断路器，35-500kv 采用 SF6断路器。 2) 额定电压的选择： UN= UNS UNS-电网额定电压 3）额定电流的选择： IN= IMAX IMAX-各种合理方式下最大持续工作电流 4）开断短路电流的选择 INbr= IPT（或 I） IPT为实际开断瞬间的短路电流周期分量，开断电器应能在最严重的情况下开断短路电 流，故断路器的开断计算时间 t 应为主保护时间和断路器固有分闸时间之和。 热稳定校验 I2t*t= QK It、t-电器允许通过的热稳定电流和时间 QK-短路电流热稳定效应 动稳定校验 Ies= Ish Ies、 Ish-短路冲击电流幅值和电器允许通过的动稳定电流幅值 7）110kv 侧高压断路器选择结果如下 表 4 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下 计算数据 SW6110 UNS 110KVUN 110KV IMAX 210AIN 1200A I 10.68KA INbr 15.8KA QK 351.31(KA)2*SIt2*t 998.56(KA)2*S Ish 27.18KAIes 41KA 11 由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故 110KV 侧选用 SW6110 型断路器。 8）10kv 侧高压断路器选择结果如下 表 5 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下 计算数据 SN1010 UNS 10KVUN 10KV IMAX 2309AIN 3000A I 2.82KA INbr 40KA QK 24.81(KA)2*SIt2*t 6400(KA)2*S Ish 7.18KAIes 125KA 由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故 10KV 侧选用 SN1010型断路器。 2.5.2 隔离开关的选择隔离开关的选择 隔离开关是发电厂和变电所的常用电器，它需要与断路器配套使用。但是隔离开关无 灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流、短路电流，其主要用途是： 隔离电压 倒闸操作 分合小电流 隔离开关的型号应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术 经济比较后确定。其选择的具体方法与断路器的 1）2）3）4）5）6）相同，不再重复。 根据对隔离开关操作控制的要求，还应选择其配用的操动机构。屋内式 80000A 以下 的隔离开关一般采用手动的操作机构；220KV 及以上高位布置的隔离开关宜采用电动 机构和液压机构。 将以上各个选择条件与短路电流的计算结果相比较，经过计算后，设备选型如下 表 6 隔离开关选择结果 设备选型技术数据 UN（KV）IN（A）Ies（KA）5s 热稳定电 流（KA） GW5-110/6301106305020 GN2-10/300010300010050 隔离开关的校验： 隔离开关的校验的具体方法与断路器的 1）2）3）4）5）相同，不再重复。查表得： 110KV 采用 GW5-110/630 型，10KV 采用 GN2-10/3000 型。2.5.3 电流互感器的选择 电流互感器（CT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器 线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5A 或 1A） ，使测量仪表和保护装置 标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装； 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。 1）型式选择 根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油浸式） ， 安装方式（户内式、户外式、装入式、穿墙式） ，结构形式（多匝式、单匝式、母线式） ，测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态特性等） 。 12 一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用 LQ 线圈式和 LM 母线式：6-20KV 户内配电装置和高压开关柜中，常用的 LD 单匝贯穿式或复杂贯穿式：35KV 及以上 电流互感器多采用油浸式结构。在条件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管， 应优先采用套管电流互感器，以节省占地和投资。 2）额定电压和额定电流的选择： UN1= UNS IN1= IMAX 式中 UN1、 IN1-电流互感器的一次额定电压和额定电流 3）二次额定电流的选择 CT 二次额定电流有 5A 和 1A 两种，一般弱电系统用 1A，强电系统用 5A。当配电装 置（例如超高压）距离控制系统室较远时，为了能使 CT 能多带二次负荷或减少电缆 截面，提高准确级，应尽量采用 1A。 4）按准确度级选择 CT 的准确度应符合二次测量、继电保护等的要求，用于电能计量的 CT，准确度级不 应低于 0.5 级，用于继电保护的 CT 误差应在一定的限值内，以保证过电流测量准确度 的要求。 5）检验二次负荷的容量 为保证 CT 工作准确度要求，CT 的二次负荷不超过允许的最大负荷，CT 的二次负荷 包括测量仪表、继电器电流线圈，二次电缆和接触电阻等电阻；检验二次负荷的公式： 按容量检验：S2= SN2 按阻抗检验：Z2= ZN2 式中 S2-CT 的二次最大一相负荷，VA； SN2-CT 的二次额定负荷，VA； Z2-CT 的二次最大一相阻抗，； ZN2-CT 的二次额定阻抗，。 6）热稳定校验： CT 的内部热稳定能力用热稳定倍数 Kr表示，热稳定倍数 Kr等于互感器 1s 热稳定电流 与一次额定电流 IN1之比， 故热稳定条件为： （Kr* IN1）2*1= QK 式中 QK-短路热效应 动稳定校验： CT 的内部动稳定能力用动稳定倍数 Kd表示, Kd等于 CT 内部允许通过的极限电流（峰 值）与 Kd倍一次额定电流 IN1之比， 故：CT 的内部动稳定条件为： （Kd*1.414*IN1）= im 式中 im-通过二次侧绕组的最大冲击电流 综上，经过计算，设备选型如下（计算过程详见计算书） 表 7 CT 的选择结果 安装地点型号绕次组合 110KV 侧 LCW1100.5/1 10KV 侧 LAJ101/D 2.5.4 电压互感器的选择电压互感器的选择 电压互感器（PT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器 线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 13 将一次回路的高电压变为二次回路的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型 化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装： 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。 1）型式选择： 根据安装的场所和使用条件，选择电压互感器绝缘结构和安装方式，一般 6-20KV 户内配电装置多用油浸式或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35KV 配电装置选用 电磁式电压互感器；110KV 及其以上的配电装置中尽可能地选用电容式电压互感器。 2）按额定电压选择： 为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压在所安装电网额定电压的 90%-110%之 间。 PT 二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于 电网相电压时，二次绕组额定电压应选为 100/1.732v。当电网为中性点直接接地系统时， 互感器辅助副绕组额定电压选为 100/1.732v；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器 辅助副绕组额定电压选为 100/3v。 3）按容量和准确度级选择： PT 按容量和准确度级选择与 CT 相似，要求互感器二次最大一相负荷 S2应该不超过 设计要求的准确度级的额定二次负荷 SN2，而且 S2应该尽量最接近 SN2，因 S2过小也会使 误差增大，PT 的二次负荷 S2计算式为： S2=(P0)2+（Q0)2）1/2 式中 P0 、Q0-同一相一表和继电器电压线圈的有功功率、无功功率。 4）PT 不校验动稳定和热稳定 5）经过计算，选择结果如下： 表 8 PT 的选择结果 型号额定电压（KV）副绕组额定容量 (VA) 最大容量(VA) 原绕组副绕组辅助 绕组 0.513 YDR110 110/1.73 2 0.1/1.7320.11502204401200 JDZJ10 10/1.7320.1/1.7320.1/34060150300 备注：YDR110 Y-电压互感器 D-单相 R-电容式 JDZJ10 J-电压互感器 D-单相 Z-环氧浇注绝缘 J-接地保护用 2.5.5 支柱绝缘子和穿墙套管的选择支柱绝缘子和穿墙套管的选择 支柱绝缘子额定电压和类型选择，进行短路动稳定校验。穿墙套管按额定电压、额定 电流和类型选择，按短路电流条件进行动稳定和热稳定校验。 1）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管： 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应大于等于电网额定电压即 UN= UNS ； 2）按额定电流选择穿墙套管： 穿墙套管额定电流 IN大于等于回路最大持续工作电流 IMAX，即 IMAX= QK 5）支柱绝缘子和套管的动稳定校验： 要求：FMAX= IMAX 式中 Iy-导线的长期允许载流量，A 按经济电流密度选择： Sj= IMAX/J (mm2) 4) 热稳定检验应满足条件：Smin= Q1/2K/C 式中 C-母线的热稳定系数 QK-短路电流热效应 (KA)2*s Smin -满足热稳定最小截面，mm2 5）动稳定校验应满足条件： MAX=（IB/ I-X*）IBL* UB*100%/(UNL* IB) 式中 UB-基准电压，KV； IB-基准电流，KA； X*-以 UB、IB为基准，从电源计算到所选用电抗器前的电抗标幺值； UNL-电抗器额定电压，KV；INL-电抗器额定电流，KA； I-电抗器后短路的次暂态电流，KA。 电压损失校验：U%=U*100%/UNL= XL%*IMAX*sin/INL=60% 校验动稳定： 电抗器的动稳定电流 ies不小于通过电抗器的最大三相短路电流 ish,即 ies=ish 热稳定校验：电抗器允许的最大短路热效应 I2t*t 不小于电抗器实际的最大短路热效 应 QK,即 I2t*t=QK 电抗器选择如下： （主要用于 10KV 馈线电缆线路） 表 11 电抗器选择结果 产品型号额定容量 KVA 线路电压 KV 端子电 流 A 电抗(%)动稳定电 流 KA 热稳定电 流 KA XKGK-10-200-6 3*1155 10.5200612.7518 2.5.9 高压熔断器的选择高压熔断器的选择 熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋内 型高压熔断器在变电所常用于保护电力电容器，配电线路和变压器，而在电厂多用于 电压互感器。 额定电压选择：UN= UNS 额定电流选择： 按熔管额定电流选择：INFT=INFS 为了保证熔断器不被损坏，高压熔断器的熔断额定电流应大于等于熔体的额定电 流。熔体额定电流选择 INFS=KImax 式中 K-可靠系数，K=1.11.3 Imax-电力变压器回路最大工作电流 熔断器开断电流校验：INbr=Ish 对于保护 PT 的高压熔断器，只按额定电压及按开断电流容量来选择 高压熔断器选择结果 表 12 高压熔断器选择结果 型号额定电压 KV 额定电流 KA 最大开断容 量 MVA 最大开断电 流 KA 备注 RN2100.550085保护至内 TV 17 5) 最大开断容量 500MVA40MVA 满足要求。 2.5.10 接地刀闸的选择接地刀闸的选择 为保证电器和母线的检修安全，每段母线装设 12 组接地刀闸，63KV 及以上断路器 两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀。 对于 35KV 及以上隔离开关的接地刀，应根据其安装处的短路电流进行动，热稳定校 验。计算方法同 110KV,10KV 隔离开关相同，这里不再赘述。 表 13 接地刀闸选择结果 型号 UN KVIN AIes KA 5s 热稳定电 流 KA 操动机构型 号 GW5-110/6301106305020CS17 GN2-10/2000010200008536CS6-2 2.6 高低压配电装置的设计高低压配电装置的设计 配电装置是发电场和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电 器、保护和测量电器、母线和必备辅助设备组建而成，用来接收和分配电能的装置。 配电装置按装设地点不同分为屋内式和屋外式，按组装方式分为装配式和成套式。其 型式选择因考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行要求 及检修确定，一般 35KV 及以下配电装置采用屋内式；110KV 及以上采用屋外式，配电装 置应满足以下要求： 必须符合国家的经济技术政策和电力工程设计的规范要求； 保证运行可靠； 便于检修、巡视、操作； 在保证安全的前提下，布置紧凑，节约材料和造价； 安装和扩建方便。 2.6.1 设计步骤设计步骤 根据配电装置的电压等级、电器形式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境 条件选择配电装置型式； 拟定配电装置的配置图； 按照所选择设备的外形尺寸、运输方法、检修巡视的安全和方便等要求，遵守配 电装置技术规定的有关规定，并参考各种配电装置的典型设计手册，设计并绘制配 电装置的平断面图。