110kv变电站电气主接线设计_毕业设计（论文）说明书

河南理工大学毕业设计（论文）说明书I毕业设计（论文）说明书110KV变电站电气主接线设计摘要随着城市化的发展，城郊已经纳入城市的发展规划，供电方面要求越来越高，特别是供电的安全性、可靠性和持续性。电网的安全性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。本论文设计了一个降压变电站，此变电站有三个电压等级高压侧电压为110KV。中压侧电压为35KV，有八回出线。低压侧电压为10KV，有十四回出线。同时对于变电站内的主要设备进行合理的选型。本设计选择选择两台SFSZ1163000/110主变压器，其他设备如断路器、隔离开关、电流互感器、高压熔断器、电压互感器和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性，使其更加贴合实际，更具现实意义。关键字降压变电站；电气主接线；变压器；设备选型。河南理工大学毕业设计（论文）说明书IIABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFCITILIZATION,THEPLANNINGOFCITYEXPANDINGHASINCLUDEDTHESKIRTSOFATOWN,THEREQUIREMENTOFPOWERSUPPLYISHIGHERANDHIGHER,ESPECIALLYTOTHESECURITY、RELIABILITYANDENDURANCEBUTTHESECURITY、RELIABILITYANDENDURANCEOFTHEELECTRICALNETWORKOFTENRELYONTHETRANSFORMERSUBSTATIONSRATIONALITYANDDISPOSITIONONETYPICALTRANSFORMERSUBSTATIONREQUESTSTHEEQUIPMENTSINITWORKRELIABLY,OPERATENIMBLY,BEINGCARRIEDONREASONABLYANDEASYTOEXPENDREFERTOTHESESEVERALREASONS,INTHISARTICLEWEDEVISEATRANSFORMERSUBSTATIONFORABASINGVOLTAGE,WHICHHASTHREEVOLTAGERATESTHEHIGHVOLTAGERATEIS110KVTHEMIDDLEVOLTAGERATEIS35KV,WHICHHASEIGHTROUTESTHELOWVOLTAGERATEIS10KV,WHICHHASFOURTEENROUTESINTHESAMETIME,WESELECTTHEMAINEQUIPMENTSFORTHETRANSFORMERSUBSTATIONTHISARTICLESELECTTWOMAINTRANSFORMERSFSZ1163000/110ANDOTHEREQUIPMENTS,FOREXAMPLEBREAKER,ISOLATOR,CURRENTTRANSFORMER,VOLTAGETRANSFORMER,HIGHVOLTAGEFUSE,IDLEWORKCOMPENSATOR,THEPROTECTINGEQUIPMENTSANDSOONAREALSOSELECTED,DEVISEDANDDISPOSEDACCORDINGTOTHEACTUALFACTWHATSMORE,WETRYOURBESTTOMANGETOMAKETHESUBSTATIONWORKRELIABLY,OPERATENIMBLY,BECARRIEDONREASONABLYANDEASYTOBEEXPENDEDSOTHATITCANCLOSETHEFACTMOREKEYWORDSTRANSFORMERSUBSTATIONELECTRICALMAINWIRINGTRANSFORMEREQUIPMENTTYPESELECTION河南理工大学毕业设计（论文）说明书III目录摘要IABSTRACTII目录III1概述111概述112设计任务1121待设计变电站基本情况1122设计任务22电气主接线设计421主接线设计的要求422主接线设计4221110KV主接线设计422235KV主接线设计522310KV主接线设计63主变压器的选择931变压器容量和台数的确定932变压器型号的确定94短路电流的计算1141短路计算的原因与目的1142短路计算的条件11421短路计算原则11422短路计算的一般规定1243最大最小运行方式分析12431最大运行方式12432最小运行方式13433基本假定13434基准值的选择13435各元件参数标幺值的计算1444短路电流的计算15441短路计算的目的15河南理工大学毕业设计（论文）说明书IV442短路计算165电气设备的选择1851电气设备选择要求18511电气设备选择技术条件1852高压断路器的选择1953隔离开关的选择2054各级电压母线的选择20541110KV侧母线的选择2154235KV侧母线的选择2154310KV侧母线的选择2155绝缘子和穿墙套管的选择2256电流互感器的配置和选择22561参数选择22562型式选择2357电压互感器的配置和选择23571参数选择23572型式选择24573110KV侧PT的选择2457435KV母线PT选择2458各主要电气设备选择结果一览表256过压保护及接地2661过电压保护2662接地装置277消防通风通信及监控2871消防2872通风2873通讯2874监控28741、闭路监控系统29742、防盗、防火报警系统29毕业设计总结30河南理工大学毕业设计（论文）说明书V致谢32参考文献33附录134附录235附录336河南理工大学毕业设计（论文）说明书11概述11概述随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设和改造、拉动内需的发展计划，110KV变电站的建设迅猛发展。供电可靠性是城网建设改造的一个重要目标，110KV变电站设计是成网建设分中较为关键的技术环节，如何设计110KV变电站，是城网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。12设计任务121待设计变电站基本情况该变电站位于湖北省沙洋县后港镇，该地区地势平坦，交通便利，空气污染轻微。所处自然条件年最高气温45年最底气温5年平均气温18最热月平均最高温度30土壤温度25土壤电阻率7000CM该变电站建成后主要作为供给城郊的工厂以及一部分城郊居民生活用电。该变电站的电压等级为110KV/35KV/10KV，110KV是电源电压，35KV和10KV是二次电压。供电源由50公里外的兴隆港110KV变电站供给，备用电源为相距50KM的110KV沙洋变电站经沙后线受电。该变电站带负荷情况见表11、表12。表1135KV母线侧所带负荷负荷名称有功功率（MW）功率因数拾桥镇变509十里铺镇变1309蛟镇变4809管珰镇变6509古泵镇变509毛李镇变4809河南理工大学毕业设计（论文）说明书2系统110KV待设计110KV变电站35KV10KV中压35KV侧计划送出线8回，其中2回备用。表1210KV母线侧所带负荷负荷名称有功功率（MW）功率因数纺织厂1109纺织厂22309纺织厂32309塑料厂2209加工厂209材料厂1209食品厂0809化工厂0809低压10KV侧计划送出线14回，其中4回备用，2回接站用变压器。待设计变电站与电力系统的连接关系如下图13所示图11关系图122设计任务（1）选择本变电所主变的台数、容量和类型；（2）变电所电气主接线设计，选出几个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个较佳方案；（3）短路电流计算；（4）选择和校验所需电气设备（主变压器、断路器、隔离开关、母线、10KV电河南理工大学毕业设计（论文）说明书3缆、电流互感器和电压互感器等等）；（5）防雷保护规划设计；（6）画出变电站主接线和站用电图纸；注设计图纸应符合国家有关规程、规范。本章小结本章主要对设计任务和原始资料进行收集。其中包括设计背景，环境资料，以及变电站近期所供给的对象以及负荷容量进行资料收集整理，并且提出待设计变电站的一次部分设计的任务和要求。河南理工大学毕业设计（论文）说明书42电气主接线设计21主接线设计的要求变电站电气主接线的选择是根据变电站在系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、变压器台数及容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地紧张，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量简单化。因此变电站设计应该满足一下基本要求1、运行可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2、具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3、操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4、经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5、应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。22主接线设计221110KV主接线设计方案I采用单母线分段接线河南理工大学毕业设计（论文）说明书5优点1、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，有两个电源供电。2、当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点1、当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2、扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围适用于3563KV配电装置的出线回路数为48回时。方案II采用双母线接线优点供电可靠，调度灵活，扩建方便。适用范围一般适用于出线回路多，容量较大的配电装置中，3560KV出线数超过8回，或连接电源较大，负荷较大时。经过对比，决定采用单母分段接线方式。22235KV主接线设计该变电站中压35KV侧有8回出线，其中2回是备用。其负荷情况如下表21所示表2135KV母线侧所带负荷负荷名称有功功率（MW）功率因数拾桥镇变509十里铺镇变1309蛟镇变4809管珰镇变6509古泵镇变509毛李镇变4809参考35KV负荷情况，考虑以下两种优化方案方案I采用单母线分段接线优点（1）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，有两个电源供电。（2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。河南理工大学毕业设计（论文）说明书6缺点（1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。（2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围3563KV配电装置的出线回路数为48回时。方案II采用双母线接线优点供电可靠，调度灵活，扩建方便。适用范围一般适用于出线回路多，容量较大的配电装置中，3560KV出线数超过8回，或连接电源较大，负荷较大时。经过对比，决定采用双母线接线方式。22310KV主接线设计该变电站低压10KV侧计划出线14回，其中4回备用，2回接站用变压器。10KV侧负荷如下表22所示表2210KV母线侧所带负荷负荷名称有功功率（MW）功率因数纺织厂1109纺织厂22309纺织厂32309塑料厂2209加工厂209材料厂1209食品厂0809化工厂0809方案I采用单母线接线优点接线简单、设备少、操作方便、经济性好，并且母线便于向两端延伸，便于扩建。缺点（1）可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运行，造成全站长期停电。（2）调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。适用范围这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和河南理工大学毕业设计（论文）说明书7变电站中。方案II采用单母线分段接线优点（1）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，有两个电源供电。（2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点（1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。（2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围610KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过以上论证，决定采用单母线分段接线。图21和图22分别为所选用的单母线分段接线和双母线接线形式。图21单母线分段接线河南理工大学毕业设计（论文）说明书8图22双母线接线本章小结本章主要对变电站三个电压侧（110KV、35KV和10KV）的主接线方式进行方案分析比较。从经济方面、运行可靠性方面和维修灵活性方面综合研究分析并确定各侧均采用单母线分段接线方式。此方案可以保证重要负荷在一部分线路故障时的可靠运行，并减少维修时繁琐的步骤跟时间，实现最优化运行。河南理工大学毕业设计（论文）说明书93主变压器的选择31变压器容量和台数的确定首先确定主变压器的容量。变电站容量确定原则如下（1）按供电负荷和510年规划负荷确定（2）重要变电站按一台停运其余满足负荷的供电。（3）非重要变电站按一台停运,其余变满足全部负荷（7080）。可得到变压器的容量为MVASCN4598150其中8为当地经济增长率，5为符合规划的5年。变压器台数与电压等级、接线形式、传输容量及与系统联系紧密有关。变压器台数确定原则如下（1）与系统联系紧密大中站，2台以上。（2）与系统联系弱小型厂站，1台。（3）地区孤立的变电站或大型企业变电站设3台变压器。结合所给资料可知，该变电站应选用两台一样，并且容量都为63MVA的主变压器，其中一台为备用。32变压器型号的确定变压器相数的确定在330KV及以下的电路系统中，一般采用三相变压器。绕组数的确定在具有三种电压的变电所中，如果通过主变压器的功率达到该主变压器容量的15及以上，或低压侧虽然无负荷，但在变电所内需要装设无功功率补偿装置时，主变压器宜采用三绕组变压器。结合本次设计的具体实际情况，都应选择三绕组变压器。绕组连接组号的确定变压器三相绕组的连接组号必须和电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星型“Y”和三角型“D“两种，为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组为“D”型。我国110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择“Y”的连接方式，而35KV经消弧线圈接地采用Y，610KV侧采用“D”型连接方式。所以本次设计的变电站主变压器绕组连接方式为Y/Y/D河南理工大学毕业设计（论文）说明书10调压方式的确定变压器的调节方式有两种无励磁调压和有载调压。无励磁调压的调整范围通常在225以内；有载调压的调整范围可达30，其结构复杂，价格较贵，只有在以下情况才予以选用接于输出功率变化大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时，接于时而为送端、时而为受端、具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。为了保证供电质量，110KV及以下变压器应至少有一级电压的变压器采用有载调压。因此该站的主变压器110KV高压侧选择有载调压。变压器冷却方式的确定油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量的不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环冷却等。中小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。容量在315MVA及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却方式；容量在350MVA及以上的特大容量变压器一般采用强迫油循环导向冷却方式。因此主变压器选用强迫油循环风冷却方式。根据以上设计原则，本次110KV变电站设计所采用的变压器确定为三绕组有载调压变压器，相关数据如下型号SFSZ1163000/110额定容量63/63/63MVA额定电压1158125/3725/105KV2高压侧调压范围1108125KV中压侧调压范围37225KV本章小结本章针对变电站计划运行的情况，对负荷功率进行计算。针对计算结果，主变压器决定选择两台63MVA的三相变压器，一方面可以保证近期负荷的可靠供电，一方面也提供相对大的容量供远期扩展。站用电方面也预备了足够的容量，确保了检修时站用电关键区的可靠运行。河南理工大学毕业设计（论文）说明书114短路电流的计算41短路计算的原因与目的电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过电压以及工作人员的误操作，都可能造成相与相、相与地之间导电部分短接，短路电流高达几万安、几十万安培。这样大的电流所产生的热效应及机械效应，会使电气设备损坏，人身安全受到威胁，由于短路时系统电压骤降，设备不能运行。单相接地在中性点直接接地系统中，对邻近通信设备将产生严重的干扰和危险影响，所以电力系统必须进行短路故障计算。另外，对于电气设备的规格选择，继电保护的调整整定，对载流导体发热和电动力的核算，都需要对系统短路故障进行计算。短路计算选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在设计和选择发电厂。电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线时，确定是否需要采用限制短路电流的措施等，都需要进行必要的短路电流计算。计算电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也包含有短路计算的内容。在确定输电线路对通讯的干扰，对已经发生的故障进行分析，都必须进行短路计算。42短路计算的条件421短路计算原则短路计算中采用以下假设条件和原则（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，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（5）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。（6）除计算短路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。（7）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。（8）输电线路的电容略去不计。河南理工大学毕业设计（论文）说明书12422短路计算的一般规定（1）验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统5L0年的远景发展规划。确定短路电流时，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按线方式。（2）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放电电流的影响。（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的点；对带电抗器6L0KV出线，选择母线到母线隔离开之间的引线、套管时，短路计算点应取在电抗器之前、其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。（4）电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流计算。若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严重时，则应按严重的计算。43最大最小运行方式分析在选择保护方式分析时，对大多数保护都必须认真分析与考虑哪种运行方式来作为计算的依据，一般而言所选用的保护方式，应在系统的各种故障参数增加而动作的保护，如电流保护，通常应根据系统最大运行方式来确定保护的定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性。那么，在其他运行方式下，必然能保证选择性；而对灵敏性校验，则应根据最小运行方式来进行，因为只要在最小运行方式下，灵敏性合格，那么在其他运行方式下的灵敏性就会更好，对反映鼓掌参数减小而动作的欠量保护。如低压保护，刚刚好相反，此时应根据最小运行方式来整定，而根据最大运行方式来校验灵敏性。431最大运行方式根据系统最大负荷的要求，电力系统中的所有可以投入的发电设备都投入运行（全部或绝大部分投入运行），以及所有线路和规定的中性点全部投入运行的方式称为系统最大运行方式即QF1、QF2都在闭合的状态。对继电保护而言，则是指在系统最大运行方式下短路时，通过该保护的短路电流为最大时的系统连接方式。本设计题目中，本变电站的最大运行方式为两台63MVA的变压器并联运行，以及所有负荷投入时的运行方式。但由于纵联差动保护，由于其保护范围外故障时，保护不应动作。为河南理工大学毕业设计（论文）说明书13了方便变压器纵联差动的整定计算，在变压器高压侧和低压侧的短路点的电流应为支路电流。所以变压器高压侧的短路点电流为变电站高压侧投入的，断路器闭合时，流过变压器高压侧的短路电流。变压器低压侧的短路电流为系统并联运行桥短路器连接，变压器单台投入时流入变压器低压侧的短路电流。432最小运行方式根据系统负荷为最小，投入与之相适应的系统连接且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为系统的最小运行方式。本设计题目中，变电站的最小运行方式为，变压器单台投入时的运行方式即QF1、QF2都在打开状态。433基本假定（1）系统运行方式为最大运行方式。（2）磁路饱和、磁滞忽略不计。即系统中各元件呈线性，参数恒定，可以运用叠加原理。（3）在系统中三相除不对称故障处以外，都认为是三相对称的。（4）忽略对计算结果影响较小的参数，如元件的电阻、线路的电容以及网内的电容器、感性调和及高压电机向主电网的电能反馈等。（5）短路性质为金属性短路，过渡电阻忽略不计。（6）系统中的同步和异步电机均为理想电机。434基准值的选择为了计算方便，通常取基准容量SJ100MVA；基准电压UJ取各级电压的平均电压，即基准电压UJUP105UE（41）基准电流（42）JJSI3基准电抗（43）JJJSUIX2河南理工大学毕业设计（论文）说明书14常用基准值如表41所示。表41常用基准值表（SJ100MVA）基准电压UJ（KV）3156310537115230基准电流IJ（KA）183391655015605020251基准电抗XJ（）009920397110137132530435各元件参数标幺值的计算电路元件的标幺值为有名值与基准值之比，计算公式如下（44）JU（45）JS（46）JJII3（47）2JJUSX采用标幺值后，相电压和线电压的标幺值是相同的，单相功率和三相功率的标幺值也是相同的，某些物理量还可以用标幺值相等的另一些物理量来代替，如IS。电抗标幺值和有名值的变换公式如表42所示。表42中各元件的标幺值可由表41中查得。表42各电气元件电抗标幺值计算公式元件名称标幺值备注发电机COSS10NJDPXXD“为发电机次暂态电抗的百分值。变压器NJKTSUUK为变压器短路电压百分值，SN为最大容量线圈额定容量。电抗器2I310JKXXK为电抗器的百分电抗值。河南理工大学毕业设计（论文）说明书15线路20JLUSX为线路长度。L系统阻抗SBKDCSKD为与系统连接的断路器的开断容量；S为已知系统短路容量。其中线路电抗值的计算中，的取值为0X6220KV架空线，取04/KM35KV三芯电缆，取012/KM610KV三芯电缆，取008/KM表42中SN、SB单位为MVA，UN、UB单位为KV，IN、IB单位为KA。44短路电流的计算电力系统的状态有三种正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过符合或阻抗连接的。441短路计算的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。短路电流计算的规定（1）电力系统中所用电源都在额定负荷下运行。（2）同步调相机都具有自动调整励磁装置包括强行励磁。（3）短路电流为最大值的瞬间。（4）所有电源的电动势相位角相同。（5）正常工作时，三相系统对称运行。因考虑短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻对异步电动机的作用，仅有确定短路电流的冲击值和最大全电流的有效值时才给予考虑。最大运行方式计算短路电流是所用的接线方式是可能发生最大短路电流的正常接线方式及最大运行方式，而不能用仅在切换过程中的能并列的接线方式。河南理工大学毕业设计（论文）说明书16三相短路一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相或两相接地短路较三相短路的情况严重时，则应按严重情况进行校验。442短路计算具体短路计算如下最大三相短路电流分别出现在D1、D2和D3短路点处，如下图41所示图41短路接线图MVASD10AVRUKVKKDDD510U371532、IDD311ASID62KAUSIDD533线路；170504D1X变压器；35S1D32N；801705D4NXD1点发生三相短路时1851XIK三相短路电流周期分量有效值KAIIDK9421在工程设计中，当短路时总电阻较小，总电抗较大，一般KCH取KCH18，即有18255，故设计时计算一般为2河南理工大学毕业设计（论文）说明书17三相短路冲击电流最大值12KCHIIKAISH5711D2点发生三相短路时3002X82IK三相短路电流周期分量有效值KAIDK452三相短路冲击电流最大值CHIIS31522D3点发生三相短路时46091703X3IKKAID9413本章小结三相短路电流是选择与校验电气设备的基本依据。本章对各个短路点进行选择，并进行计算得出各项数据。对后面的设备选型和校验运行可靠性提供了可靠的数据，有利于选择经济又可靠的各项电气设备。河南理工大学毕业设计（论文）说明书185电气设备的选择51电气设备选择要求由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为（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）应满足安装地点和当地环境条件校核。（3）应力求技术先进和经济合理。（4）同类设备应尽量减少品种。（5）与整个工程的建设标准协调一致。（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。511电气设备选择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、电压选用的电器允许最高工作电压MAXU不得低于该回路的最高运行电压GU,即GMAXU2、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GI，即GEI校验的一般原则（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验和热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况下的短路电流。（2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3、短路的热稳定条件QDIRT2TDTDI22“/10河南理工大学毕业设计（论文）说明书19DTQ在计算时间T内，短路电流的热效应（A2S）ITT秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（A2S）校验短路热稳定所用的计算时间TS按下式计算TSTDTKD式中TD继电保护装置动作时间内（S）TKD断路的全分闸时间（S）4、动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是ICHIDWICHIDW上式中ICH、ICH短路冲击电流幅值及其有效值；IDW、IDW允许通过动稳定电流的幅值和有效值；5绝缘水平在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口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。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，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。52高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型号选择本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求（1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。（2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。（3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。（4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。河南理工大学毕业设计（论文）说明书20考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。53隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求（1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。（2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。（3）隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。（4）隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。（5）隔离开关的结构简单，动作要可靠。（6）带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。又根据最大持续工作电流及短路电流得知隔离开关的型号及数据如下表61所示表51隔离开关型号表电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流110KVGW4110G110KV1000A80A35KVGW43535KV1000A50A10KVGN191010KV1000A80A河南理工大学毕业设计（论文）说明书2154各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容（1）选择母线的材料，结构和排列方式；（2）选择母线截面的大小；（3）检验母线短路时的热稳定和动稳定；（4）对35KV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；（5）对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。各侧母线最大持续工作电流110KV侧IGMAX4666MVA/110KV245A335KV侧IGMAX3196MVA/35KV5272A10KV侧IGMAX147MVA/10KV8487A541110KV侧母线的选择按最大长时负荷电流选择母线截面积MLOALQIKOAL/结合所给资料可算得KQ0866KAIINMLO3051选择母线为LGJ150/20，允许长时工作电流IAL445A校验合格。54235KV侧母线的选择同110KV的选择原理，ILOM105IN0406KA。母线型号选择LGJ185/30，允许长时工作电流IAL533A，校验合格。54310KV侧母线的选择同110KV的选择原理，ILOM105IN2227KA。母线型号选择8010，允许长时工作电流2538A，热稳定校验合格。动稳定校验采用三排水平排列，则WBH2/61066106相邻支柱间跨距取L12M相间母线中心距离取A025M河南理工大学毕业设计（论文）说明书22MPAAWLISH701801732MAX55绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635KV为瓷绝缘，60220KV为油浸纸绝缘电容式。110KV,35KV和10KV侧绝缘子型号如下表62所示表52绝缘子型号表电压等级型号110KVZSW11035KVZSW35/40010KVLMC1056电流互感器的配置和选择561参数选择1技术条件（1）正常工作条件一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，（2）短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数（3）承受过电压能力绝缘水平，泄露比2环境条件所处自然条件年最高气温45年最底气温5年平均气温18最热月平均最高温度30河南理工大学毕业设计（论文）说明书23土壤温度25土壤电阻率7000CM562型式选择35KV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35KV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，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，以节约投资，减少占地。110KV侧CT的选择根据设计手册35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用LC系列。出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。根据UGEMAXIJ选择型号为LCWB6110W型。35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ35系列CT电流互感器型号如表63所示表53电流互感器型号表电压等级型号110KVLCWB611035KVLCZ3510KVZSW10/50057电压互感器的配置和选择571参数选择1技术条件河南理工大学毕业设计（论文）说明书241正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷。2承受过电压能力绝缘水平，泄露比距。572型式选择1620KV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五柱电压互感器。235110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。573110KV侧PT的选择电力工程电气设计手册248页，35110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。表54110KV侧电压互感器参数表额定电压（V）二次绕组额定输出（VA）电容量型号一次绕组二次绕组剩余电压绕组05级1级高压电容中压电容载波耦合电容YDR110/3100/100150VA300VA1255010电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用YDR110型电容式电压互感器。57435KV母线PT选择3511KV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。选四台单相带接地保护油浸式TDJJ35型PT选用户内式表5535KV侧电压互感器参数表型号额定电压V接线方式河南理工大学毕业设计（论文）说明书25一次绕组二次绕组剩余电压绕组TDJJ3535000/3100/3100/3Y/Y/准确度测量准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编05级。PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。58各主要电气设备选择结果一览表表56电气设备选择一览表本章小结电压等级电气设备110KV35KV10KV高压断路器LW36126ZN1235ZN1210隔离开关GW4110GGW435GN1910电流互感器LCWB6110LCZ35LMC10电压互感器YDR110TDJJ35TSJW10绝缘子ZSW110ZSW35/400ZSW10/500母线LGJ150LJX630/61LMY8010主变压器SFSZ1163000/110河南理工大学毕业设计（论文）说明书26本章主要根据电气设备选型要求对变电站所要用的主要设备（断路器、隔离开关、母线、绝缘子、穿墙套管、电流互感器和电压互感器等等）进行了参数选择以及型号选择，最终确定了主要电气设备的型号。河南理工大学毕业设计（论文）说明书276过压保护及接地61过电压保护变电所范围内雷击目的物可以分为A类、BI类、B类、B类和C类5种。由于是初步设计，所以只考虑A类雷击目的物的防雷保护，包括屋内外配电装置、主控制楼、组合导线及母线桥等。电压在110KV及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置架构上。对于3560KV的配电装置，为防雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针进行保护。如需要将避雷针装在架构上时，配电装置接地网的接地电阻，不得大于下列数值35KV配电装置为1，60KV配电装置为2。安装避雷针的架构支柱应与配电装置接地网相连接。在避雷针的支柱附近，应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻应不大于10。由避雷针与配电装置接地网上的连接处起，至变压器与接地网上的连接处止，沿接地线的距离，不得小于15M。在变压器门型架构上，不得装置避雷针。在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。装设独立避雷针时，避雷针与配电装置部分在地中和空气中应有一定的距离。（1）地中避雷针本身的接地装置与最近的配电装置接地网的地中距离SDI03R（M），式中R是独立避雷针的接地电阻。在任何情况下，SDI不得小于3M。（2）空气中由独立避雷针到配电装置导电部分之间以及到配电装置电力设备与架构接地部分之间的空气距离SK03R01H（M），式中H是被保护物考虑点的高度。在任何情况下，SK不得小于5M。电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型架构上，须满足下列条件（1）3560KV出线门型架构周围半径20M范围内的接地电阻应不大于5，当土壤电阻率5104CM时，这个范围的半径可增大至30M；（2）线路终端杆塔的接地电阻应不大于10；（3）在变压器的660KV出口处装设阀型避雷器。主控制楼及屋内配电装置对直击雷的防雷措施如下（1）若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地；（2）若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地；（3）若结构为非导电体的屋顶时，采用避雷带保护，该避雷带的网络为810M，每隔1020M设引下线接地。河南理工大学毕业设计（论文）说明书28上述的接地可与总接地网连接，并在连接处加装集中接地装置，其接地电阻应不大于10。110KV系统采用氧化锌避雷器作为限制操作过电压和雷电侵入波的措施，并以避雷器10KA雷电冲击残压作为绝缘配合的依据。在110KV架构上设置了2只高度为25M的避雷针。在变电站的北围墙内、南、北两端各设一只为25M的独立避雷针，作为直雷的保护装置。62接地装置本变电站的接地装置有以下三种（1）工作接地，作用是保证电力系统正常工作而接地。如变压器中性点接地。（2）过电压保护接地，是过电压保护装置或设备的金属结构，如避雷器、避雷针、避雷线接地。（3）保护接地，是一切正常时不带电的电气设备外壳、配电装置的金属结构（构架）接地。本次设计，接地网采用垂直接地和水平接地干线联合构成；在避雷针、避雷器及主变压器附近增加垂直接地极，加强散流作用，接地网接地电阻应小于05欧姆。（1）主接地网采用棒形50钢管，长25米镀锌接地棒，其间以606的镀锌热镀扁钢连接成环形，钢管上端埋入深度为08米。另外，在接地网靠近1主变位置留一接地检查井。（2）户外接地扁钢与主接网可靠焊接，要三面焊牢，其焊接长度为扁钢宽度的三倍。在焊接点必须刷防锈漆2遍，并涂热沥青处理。（3）接地网施工完毕后应进行实测，接地电阻RD05欧姆。否则将采取降阻措施。本章小结往往恶劣的环境下会对变电站设备有影响，比如雷电。为了避免雷电对变电设备造成破坏，通常对变电站进行防雷保护，本章对变电站防雷进行了保护设计，采用了防雷设备进行保护，可以抵抗一定程度的雷电作用。河南理工大学毕业设计（论文）说明书297消防通风通信及监控71消防消防间内配置推车式消防车2台，干粉灭火器10台。消防措施如下（1）主变压器、微机房等重要场所，设置火灾自动检测报警装置。微机室、二次室内配置二氧化碳或四氯化碳自动灭火器。（2）35KV、10KV屋内配电装置、建筑物室内等设置必要的手车式或手提式干粉灭火器，室外设有消防水栓。（3）对电缆竖井、电缆沟及屏、柜、箱底部采用封、堵、隔、涂等缩小火灾范围的措施。措施如下35KV、10KV高压室、二次控制室、通往夹层的电缆孔洞和预留盘位的孔洞用防燃材料堵严，通向电缆沟的孔洞也用防火材料堵严，并有足够的防火段长度。在电缆夹层中备有足够的照明和消防器材。（4）对电缆防火采取以下措施1、在同一沟道内，动力电缆与控制电缆分层布置。2、经主变压器安装检修地通往二次室电缆，在引出场地处的电缆沟中设防火隔墙。3、二次室电缆入口处采用防火材料封堵。4、GIS组合电器一次、二次电缆在进出电缆隧道、电缆沟入口处采用防水材料封堵。72通风该站初设为无人值班变电站,该站采用自然通风与机械通风相结合的方式。10KV配电室下部装百页窗，上部安装低噪音防爆轴73通讯由于该站为无人值班变电站，采用微机保护、微机监控，信息传输量大。利用110KV线路架空避雷线及电缆沟道敷设复合光纤通讯电缆，采用光纤通讯方式，一主一备环网通讯，确保通道畅通。为确保该站与调度的通信联络，在该站内安装一部市话。74监控本变电所按无人值班设计，要求该所具有较高的安全监控系统。河南理工大学毕业设计（论文）说明书30741、闭路监控系统要求本变电站安装5台摄像机，摄像机要求是彩色摄像机。摄像机安装位置大门、高压开关室、控制室、110KV设备区、变压器没备区。该系统能全自动或通过报警触发器，启动并以数字化方式录入所有摄像机所捕获的图像内容。742、防盗、防火报警系