毕业设计（论文）110KV降压变电站电气部分的设计

1、摘 要 变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及输电网络按一定的方式所 组成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能 安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。 本次设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度。首先根据任务书上所给系 统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要 性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析， 经济及可靠性方面考虑，确定了 110kv，35kv，10kv 以及站用电的主接线形式，然后 又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变

2、压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，做出线路 保护，变压器保护，母线保护，防雷保护。 关键词：110kv 变电站；输电系统；短路电流；继电保护 abstract the substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments ，transmission ，protection and the distribution. it obtains the electric power from

3、the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. design of this time is aim at intensity of mastering of every subject knowledge of this speciality reflecting. first, ana

4、lyze the trend of load department according to all parameter of load about system and circuit on task book. it expounds the necessity to this situation from the aspect of increasing load. then through to the generalization of planning to build the transformer substation and the analysis of the load

5、materials, economy and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 110kv, 35kv, 10kv. calculated and supplied power in the range and confirmed substations number of the main voltage transformer through load finally, capacity and type, capacity and type of using the voltage

6、transformer stand surely at the same time, finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit protection, the voltage transformer protection, the bus bar protection and prevent the thunder from protecting. k

7、ey words：110kv substation；transmission system；short out in the electric current；relay protection 目录 摘 要.i abstractabstract.ii 第 1 章 引 言.1 1.1 概述 .1 1.2 我国变电站设计现状 .1 1.3 设计方法、目的和意义 .2 1.3.1 设计方法.2 1.3.2 设计目的和意义.2 第 2 章 电气主接线设计.3 2.1 110kv 电气主接线侧.3 2.2 35kv 电气主接线侧.4 2.3 10kv 电气主接线侧.4 2.4 站用电接线侧 .5 2.5

8、 主变压器的选型 .6 2.5.1 主变压器容量的确定.6 2.6 主变压器中性点的运行方式 .9 第 3 章 无功功率补偿.12 3.1 无功补偿的概念及重要性 .12 3.2 无功补偿装置类型的选择 .12 3.2.1 无功补偿装置的类型.12 3.2.2 常用的三种补偿装置的比较及选择.12 3.3 电力电容器的容量计算 .13 第 4 章 配电装置及避雷器的规划.15 4.1 10kv配电装置的规划 .15 4.2 35kv配电装置的规划 .15 4.3 110kv配电装置的规划 .15 4.4 避雷器的规划 .15 第 5 章 短路电流计算.17 5.1 参数分析 .17 5.2 最

9、大运行方式短路电流计算 .20 5.3 最小运行方式短路电流计算 .23 第 6 章 主要电气设备的选择.27 6.1 断路器和隔离开关的选择及校验 .27 6.2 电流互感器的选择及校验 .34 6.3 电压互感器的选择 .40 6.4 母线的选择 .42 6.5 支持绝缘子和穿墙套管的选择 .46 6.5.1 型式选择.46 6.5.2 额定电压选择.46 6.5.3 穿墙套管的额定电压选择.47 6.5.4 动热稳定效验.47 第 7 章 配置继电保护及自动装置.49 7.1 线路保护 .49 7.2 主、所用变压器保护 .49 7.3 电容器保护 .50 7.4 自动装置的要求 .50

10、 7.5 对 35kv 侧架空线进行继电保护计算 .50 7.5.1 过电流保护.50 7.5.2 整定计算方案.51 第 8 章 结束语.53 致谢.54 参考文献：.55 附图：电气主接线图.57 第 1 章 引 言 1.1 概述 通过网络及杂志我们可以发现，近年来一些发达国家的能源不是很丰富，进而导 致电力资源不是充足。为了满足国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已 经形成了完善的变电设计理论。比较完善的变电站设计理论，是真正的做到了节约型， 集约型，高效型。发达国家通过改善优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，尽可 能地提高变电站的可靠性，尽可能地使变电站的灵活性提高，尽可能地

11、提高经济性。 然而在国内，变电站的设计中仍然存在很多问题，比如可靠性还欠提高。我国经 济的发展给电力行业带来两个问题：一是电力能源的需求持续增长，城市和农村用电 量和密度越来越来高，需要更多的深入市区农村的变电站，以减少线路的功率损耗， 提高电力系统的稳定性等，然而这些变电站占地面积大；二是城区地价昂贵，环境要 求严格，在稠密的市区选择变电站址相当困难。 此外变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发 展的趋势。我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以 其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变 电站监控项目中获得

12、成功的应用15。 1.2 我国变电站设计现状 我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了 集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努 力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步 跨入世界先进水平的行列。变电所是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较 大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电所的建 立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、新型建材的采 用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂 土建施工技术及施工组织水平

13、也相应地随之不断提高。我选择设计本课题，是对自己 已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法 培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发 展，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对 待。 1.3 设计方法、目的和意义 1.3.1 设计方法 110kv 降压变电所电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册，辅助资料 和国家有关规程，主要完成该变电站的一次、二次部分设计，参考国内外最新的设计 方法、研究成果和新的电气设备，对降压变电所的电气主接线方案，主变压器的选择， 电气设备的选择（包括断路器，隔

14、离开关，熔断器等），配电装置的选择以及防雷保 护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接线和相关一次、二次设备、避雷装置、 继电保护装置进行选择。同时，完成变电站主接线图和自动装置的详细设计图16。 1.3.2 设计目的和意义 根据毕业设计任务书所提供的原始数据，结合具体学习的特点，准确的知识资料， 通过严密的全面的分析，对变电所的主要电气设备、电气主接线、保护装置及接地网 进行初步设计。在最后对所有的电气设备，电气主接线，电气的二次接线，电气设备 保护装置等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经济、环保地对用户供电 的目的。 110kv 变电所的设计需要既能保证安全可靠性和灵活性，又要

15、保证保护环境、节 约资源、易于实现自动化设计方案。在 110kv 变电所电气主接线简单清晰、接地和保 护安全高效、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，110kv 变电站应从电力系统整 体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统。 第 2 章 电气主接线设计 主接线应该考虑运行的可靠、灵活性、经济合理性、可扩建性等。 2.1 110kv 电气主接线侧 由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为 地区性负荷。变电站 110kv 侧和 10kv 侧，均为单母线分段接线。在采用单母线、分段 单母线或双母线的 35kv110kv 系统中，当不允许停电检修断路器时

16、，应设置旁路母 线46。 根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图 2.1 及图 2.2 所示。 qfc qfpqfpqfpqfp qfc qfp wp w2 w1 图 2.1 单母线分段接线 图 2.2 双母线带旁路母线接线 对图 2.1 及图 2.2 所示方案、综合比较，见表 2-1。 表 2-1 主接线方案比较表 项目 方案 方案方案 技 术 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性较好 分段较复杂 运行可靠、运行方式 灵活、便于事故处理、 易扩建 母联断路器可代替需 检修的出线断路器工作 倒闸复杂，易误操作 经 济 设备少、投资小 母线便于向两端扩建 占地大、设备多、投

17、 资多 母联断路器兼作旁路 断路器节省投资 在技术上（可靠性、灵活性）第种方案稍显优势，但综合考虑到经济上则方案 优势明显。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性以及经济性。经综 合分析，决定选第种方案为设计的最终方案。 2.2 35kv 电气主接线侧 电压等级为 35kv60kv，出线为 48 回，可采用单母线分段接线，也可采用双 母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接 线时，可增设旁路母线。但考虑到经济性及条件限制本设计不设置旁路母线46。 据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图 2.3 及图 2.4 所示。 qfc qfp qfc w1 q

18、f1qf2 图 2.3 单母线分段接线 图 2.4 双母线接线 对图 2.3 及图 2.4 所示方案、综合比较。见表 2-2 表 2-2 主接线方案比较 项目 方案方案单方案双 技 术 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性好 能进行不停电检修出线 断路器，保证重要用户供 电 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 设备少、投资小 母线便于向两端扩建 设备多、配电装置复 杂 投资和占地面大 经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案 ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。 2.3 10kv 电气主接线侧 610kv 配电

19、装置出线回路数目为 6 回及以上时，可采用单母线分段接线。而双 母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较 高的场合46。 上述两种方案如图 2.5 及图 2.6 所示。 qfc w1 qf2 qf1 w2 qfc w1 qf1qf2 图 2.5 单母线分段接线 图 2.6 双母线接线 对图 2.5 及图 2.6 所示方案、综合比较，见表 2-3 表 2-3 主接线方案比较 项目 方案方案单分方案双 技 术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路 必须停止工作 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 占地少 设备

20、少 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。 所以选用方案。 2.4 站用电接线侧 一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单 母线接线两种方案。 上述两种方案如图 2.7 及图 2.8 所示。 qfc w1 qf2 qf1 w2 w1 qf2 qf1 图 2.7 单母线分段接线 图 2.8 单母线接线 对图 2.7 及图 2.8 所示方案、综合比较，见表 2-4。 表 2-4 主接线方案比较 经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案。 2.5 主变压器的选型 2.5.1 主变压

21、器容量的确定 1、负荷容量计算： (2-1)%)51.( cos . 1 s ks （式中：k 为同时率，为有效功率，为功率因数） 1 scos 项目 方案方案单分方案单 技 术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回 路必须停止工作 扩建时需向两个方向均 衡发展 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性差 经济 占地少 设备少 设备少、投资小 110kv 侧 akv s . 5 . 48435 %)51 (8 . 0)60007000(85 . 0 30009 . 0)80007000(85 . 0 110 35kv 侧 35 0.8700080000.

22、930000.85700060000.81 5% 30614.7. s kv a 10kv 侧 10 0.85350035000.9(400020002000)0.85 10000.8(1 5%) 16323.6. s kv a （注：式中的 5%为线路损耗） 2、主变压器容量确定的要求： 1）主变压器容量一般按照变电站建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到 远期 1020 年的负荷发展，并且因为负荷年增长率为 5%，则 6 年后 5 110 (1 5%) 61.817. ss mv a 2） 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要 负荷的变电站，应考虑当一

23、台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力 后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压 器容量就能保证全部负荷的 6070%，故本变电站选择两台主变压器每台变压器各自 承担。当一台主变压器停运时，另一台则承担 70%s 的负荷。 1 30.909. 2 smv a 即 61.817 70% 43.272. s mv a 主 所以本变电站可以选用两台 50mva 的变压器就可以满足要求了 3、相数的确定： 主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的容量、制造水平，可靠性要求及运 输条件等因素。当不受运输条件限制时，在 330kv 及以下的变电所中，一般都应选

24、用 三相变压器，经综合考虑，在满足技术及经济条件的情况下，本所主变压器选用三相 式变压器 4、冷却方式的确定： 对 110kv 电压级采用自然风冷却，为使热量散发到空气中，变压器上装有片状或 管状辐射式冷却器，以增加油箱冷却面积。 5、调压方式和分接头的确定： 主变调压方式有无载及有载调压两种。因本所侧母线电压受系统运行方式影响不 大，电压波动在允许偏移（5%）范围内，故采用无载调压，而无载调压的主变有 5 个分接头（），一般设于高压（110kv）侧，因为同样容量下高压侧电流最 2 2.5% 小，最容易操作分接头。 6、绕组接线组别的确定： 为消除三次谐波的影响，可以选用 011nn y y

25、d 7、变电站主变压器型号的选择： 具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器 容量的 15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器 采用三绕组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且 规程上规定对电力系统一般要求 10kv 及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站 主变压器选用有载三圈变压器12。 我国对于 110kv 及以上都采用 y 形连接。 故主变参数如下表： 表 2-5 主变压器参数 电压组合及分接范围 短路阻抗（%） 空载 电流 （% ） 容量 分配 （% ） 空载损 耗 （kw ） 负载损 耗 （kw

26、） 连接 组 型号 高压中压低压 高-中高-低中-低 sfsz9- 50000/ 110 1108 1.25% 3855 % 10 5 11 10.517 5 6.5 0.91100 100 100 49.7 189yn， yn0,d 11 8、站用变容量的确定 站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有 10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式， 正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变 压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。 kva s 106 %101 075.96 站 9

27、、站用变型式的选择 考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的 目标，可选用干式变压器。 故站用变参数如下： 表 2-6 站用变压器参数 电压组合 型号 高压高压分接范围低压 连接组标 号 空载 损耗 负载 损耗 空载 电流 阻抗电 压 s9-200/1010;6.3;65%0.4y,yn00.482.61.34 因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的 电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。 根据设计规范第 3.7.1 条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容 补偿装置，电容器装置应设置在主变

28、压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中 性点不接地的星型接线915。 电力工程电力设计手册规定“对于 35-110kv 变电所，可按主变压器额定容量 的 10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电 所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功 缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。 2.6 主变压器中性点的运行方式 1、主变压器的 110kv 侧采用中性点直接接地方式 a.主变压器中性点接地点的数量应该使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正 序电抗之比小于 3。以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的 01 /

29、xx 灭弧电压；并且11.5 以使单相接地短路电流不超过三相短路电流。 01 /xx b.所有普通变压器的中性点都应该经隔离开关接地，以便于运行调度以及灵活选 择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按照线电压 设计，应该在中性点安装避雷器保护。 c.选择接地点时应保证任何故障形式都不应该使电网解列成为中性点不接地点， 双母线接线有两台及以上主变压器时，可以考虑两台主变压器中性点直接接地。 2、10kv 及 35kv 侧采用中性点经过消弧线圈接线方式 a. 当 663kv 电网采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于 30a（610kv 电网） ，或 10a（20

30、68kv 电网）时，中性点应该经消弧线圈接地。 b.消弧线圈台数、容量及型号选择3033。 1）.台数：消弧线圈在本所中的要求 在任何运行方式下，电网不得失去消弧线圈的补偿，故可分别选择两台消弧线圈 分别装置在两台主变压器中性点上，并且当一台消弧线圈故障时，两台变压器合用一 台消弧线圈时，应该分别用隔离开关与变压器中性点相连，平时运行只合其中一组隔 离开关，防止误操作。 2）.由 1）中已经确定的选择的两台消弧线圈，由于安装在接线三绕组 00 /yy 变压器中性点上的消弧线圈的容量。不应超过变压器三相总容量的 50%，并且不得大 于三绕组变压器任一绕组的容量。 即 （2- q 50%50000

31、 50%25000 varsk 主变压器 2） 由于本所选用的主变压器中，高、中、底压的容量分配为 100%/100%/100%故可以 选用容量小于 25000kvar 的消弧线圈。 由于： (k=1.35) （2- 3 c c u qki 3） 且架空线 （2- 3 2.710 ce iul 4） 电缆线路 （2- 0.1 cc iul 5） 对于 10kv 侧 （2- ccc iii 6） 对于 10kv 系统，附加的变电站电容电流为 16% 故 （2- 1.16 cc ii 7） 计算得 20.62 c ia 1.35 20.62 10.53 168.754 var q k 对于 35k

32、v 系统，附加的变电站电容电流为 13% 故 （2- 1.13 cc ii 8） 计算得 29.366 c ia 1.35 29.366 38.53 881.208 var q k 消弧线圈的分接头数量用于变压器的一般不小于 5 个 3）选型 经过 2）中计算及设计可靠性、今后的发展及经济性等方面的综合考虑选择两台 容量分别为 1000kva 的 dxy-1000/38.5 油侵式消弧线圈 表 2-7 dxy-1000/38.5 油侵式消弧线圈参数 型号额定电压（kv）额定电流（a）额定容量（kva） dxy-1000/38.538.5501000 dsjy-220/10.510.541220

33、 第 3 章 无功功率补偿 3.1 无功补偿的概念及重要性 无功补偿是指在交流电力系统中，就可看成为有功电源负荷和无功电源负荷两个 并存且不可分割的电力系统，在运行、设计、监测、管理中，借助功率因数把有功系 统和无功系统有机地联系起来，形同一个整体。它的存在保持了交流电力系统的电压 水平，保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量，并可以使电网传输电能的损失 最小。 3.2 无功补偿装置类型的选择 3.2.1 无功补偿装置的类型 无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。 目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。 3.2.2 常用的三种补偿装置的比较及选择 静止补偿

34、器： 静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器 可吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率，来调 节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。但此设备造价太高且调节不能连续的缺 点，故不在本设计中采用。 同步调相机： 同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供无功功 率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。 电力电容器： 电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供的无功功率值 与所节点的电压成正比。电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装，又可 分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，

35、由于它没有旋转部件， 维护也较方便。为了在运行中调节电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，根据 负荷的变化，分组投入和切除。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择电力电容器 作为无功补偿装置30。 无功补偿装置容量的确定：并联电容器装置的分组，现场经验一般按主变容量的 10-30来确定无功补偿装置的容量。 电力电容器装置的接线： 电力电容器装置的基本接线分为星形（y）和三角形（）两种。经常使用的还有 由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。 从电气工程电气设计手册 （一次部分）p502 页表 9-17 中比较得，应采用双星形接 线。因为双星形接线更简单，而且可

36、靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰， 适用于 10kv 及以上的大容量并联电容器组。 中性点接地方式： 对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器 装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。当功率因数不满足要求时，首 先进行自然功率因数补偿，在进行人工补偿8。 3.3 电力电容器的容量计算 1) 负荷侧所需要补偿的最大容性无功量计算式： （3- 12 22 12 22 12 (|) 1 cos1 cos () coscos cfmfm fm qptgtg p 1） 由于负荷侧为高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整装置的电力用户， 故 2 cos0.

37、9 2）具体计算部分 （1）35kv 侧负荷 0.8 (70008000300070006000) 24800 p kw 222 111 0.8 (70008000)130001(70006000)1 0.90.850.8 415099.252 var q k 所以 854 . 0 252.1509924800 24800 cos 2222 1 qp p 且因为 24800 fm ppkw 22 11 24800(11) 0.8540.9 6957.265 var cfm q k （2）10kv 侧负荷 kwp13600)100020002000350040003500(85 . 0 222

38、111 0.85 (35003500)1(400020002000)1 10001 0.90.850.8 7278.567 var q k 所以 882 . 0 567.727813600 13600 cos 2222 1 qp p 且因为 13600 fm ppkw var327.2796)1 9 . 0 1 1 882 . 0 1 (13600 22 kqcfm 选型部分如下表： 表 3-1 电力电容器参数 型号额定电压（kv）额定电流（a）额定容量（kvar） wbfmhl3130003/11 11157.53000 wbamhl124003/ 5 . 38 35107.87200 第

39、4 章 配电装置及避雷器的规划 4.1 10kv 配电装置的规划 由于该电压等级较低，可选择屋内布置。采用两层装配与成套混合式布置，因 610kv 三层及两层装配式配电装置通过设计、施工及运行的长期实践；所暴露出的 问题和缺陷较多，主要有：结构复杂，工期长，检修不方便，操作不方便。近年来有 些工程设计采用型双母线成套开关柜，组成两层装配与成套混合式布置，从而 使配电装置的结构大为简化，大大的减少了建筑安装工作量，缩短了建设周期及土地 使用量，也方便了运行操作813。 4.2 35kv 配电装置的规划 在现有的 35kv 屋外布置及屋内布置两者中可选屋内式布置，这样可减少土地的占 用量，并且由于

40、本所 35kv 侧选用的是单母分段接线，故可以采用多油断路器的两层 35kv 配电装置，或采用少油断路器的单层 35kv 配电装置8。 4.3 110kv 配电装置的规划 在该电压等级可选用的配电装置包括：普通中型配电装置、半高型配电装置、高 型配电装置及屋内配电装置。考虑到占地面积，工期长短，材料使用量等经济因素及 操作检修方面的综合因素，本所最终采用近年来较为普遍采用的半高型配电装置15。 4.4 避雷器的规划 首先须考虑避雷器安装处电力系统电压等级的额定电压，避雷器只能安装在与其 额定电压相应的电压等级上。以及灭弧电压：为保证工频续流电弧在每一次过零时间 靠熄灭，所允许加在避雷器上的最高

41、工频电压，避雷器的灭弧电压应大于其安装处相 导体上可能出现的最高工频电压，这个可能出现的最高工频电压与系统中性点，运行 线，不正常运行或故障类型等有关，当系统处于正常运行状态下发生过电压使避雷器 动作时，避雷器装在相电压下灭弧，若避雷器动作时系统内同时有不对称短路，则全 相的对地电压有可能高于相电压，这时避雷器就必须在高于相电压的条件下灭弧。其 次须考虑工频放电电压冲击放电电压、残压、保护比及切断比 以上各参数中，前五个为基础指标参数，后两个为导出指标。 依据以上条件选择避雷器型号参数如下： 表 4-1 避雷器参数 型号 额定电压 （kv） 灭弧电压工频电压 冲击放电电压峰 值小于(kv) f

42、cz3-110j110100170ug195250 fcz-35354170ug85122 yc-101012726ug3145 第 5 章 短路电流计算 5.1 参数分析 设取，且设架空线路电抗为，电缆电抗 100. b smv a bav vv 0.4/xkm ，取无限大电网的次暂态电势，负荷电势为。则发电机 1 0.08/ l xkm 21e 1 0.8e g-1/g-2 1 100 0.165 1250.85 0.112 x 21 0.112xx 发电机侧变压器 12 /tt 34 100 0.13 150 0.087 xx 主变压器电抗：由以知主变压器型号参数： （5- (1 2)(

43、1 3)(2 3) %10.5,%17 18,%6.5 sss vvv 取17. 5 1） 1(1 2)(1 3)(2 3) 1 %(%)10.75 2 ssss vvvv 所以 2(1 2)(2 3)(1 3) 1 %(%)0.25 2 ssss vvvv 3(1 3)(2 3)(1 2) 1 %(%)6.75 2 ssss vvvv 各绕组等值电抗分别为 （5- 2 3 1 1 2 3 % 10 100 10.75110 10 100100000 13 sn n vv x s 2） （5- 2 3 2 2 % 10 100 0.3 sn n vv x s 3） （5- 2 3 3 3 %

44、10 100 8.17 sn n vv x s 4） 主变压器等值电路图如下： x1x1 x3 x3x2 x2 110kv 10kv 35kv 图 5-1 主变压器等值电路图 经过星-三变换得 （5- 1212123 1212 / 1 6.11 2 xxxxxx xx 5） （5- 1313132 1313 / 1 166.43 2 xxxxxx xx 6） （5- 2323231 2323 / 1 3.84 2 xxxxxx xx 7） 其等值电路图如图 5-2： 110kv 10kv35kv x13x12 x23 图 5-2 主变压器星-三变换图 再进行一次三-星变换得 （5- 1213

45、1 121323 6.499 zz z zzz 8） （5- 1223 2 121323 0.15 zz z zzz 9） （5- 2313 3 121323 4.084 zz z zzz 10） 将所得的变压器各侧阻抗归算为标幺值如下： 1 2 100 6.4990.049 115 x 2 2 100 0.150.011 37 x 3 2 100 4.08403.672 10.5 x 其等值电路图如图 5-3： 10kv35kv 110kv 0.049 -0.0113.672 图 5-3 三-星变换图 5.2 最大运行方式短路电流计算 系统 c 为无限大功率电源时，它到 110kv 双母线的

46、电抗标幺植 .max 1600. d smv a （5- max .max 100 0.0625 1600 b s d s x s 11） 短路阻抗图如下： gs f1 f3 f2 35kv10kv 3.672 110kv 0.291 0.09 0.049 -0.011 图 5-4 短路阻抗图 由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下： 1 f gs f1 110kv 0.291 0.09 图 5-5 点短路图 1 f 则无限大功率电源侧 max 0.090.0625 0.1525 s xxx 1 6.557 s i x 发电机转移电抗计算 1 0.291 f x 查汽轮发电机运算

47、曲线数字表一 （ 1 .11 21250.85 0.2910.856 100 n jsf b s xx s ）知，当 t=0 时的短路电流周期分量的标幺值， 110kv 侧 .1 0.12 0.95 js x1.222i 短路电流基准值为 kaib502.0 3115 100 则 110kv 侧短路电流有名值为 ka s iiii n sb 178.5 1103 85.01252 222.1557.6502.0 1103 * 1 冲击电流为 * (1.821.852) (1.8 1.22221.8525.178)0.502 8.362 msb iiii ka 由短路阻抗图知，当点发生三相短路时

48、，其等值电路图如下： 2 f gs f2 35kv 2.329 0.128 图 5-6 点短路图 2 f 发电机转移电抗则计算电抗 1 2.329 f x 1 .11 2 1250.85 2.3296.85 100 n jsf b s xx s 由于3.45，故把汽轮发电机侧也看成无限大系统 .1js x 其等值电路图如下图 s f2 0.121 图 5-7 等值短路电路图 则无限大功率电源侧 则 100 2.329/ /0.128 1600 0.184 x 1 5.435 s i x 5.435 fs ii 35kv 侧短路电流基准值为 100 1.5605 337 b ika 则 35kv

49、 侧短路电流有名值为 1.5605 5.4358.481ika 冲击电流为 （5- 1.852 1.8525.435 1.5605 22.180 msb iii ka 12） 由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下： 3 f g f3 s 3.8953.821 图 5-8 点短路电路图 3 f 发电机转移电抗计算电抗 1 3.895 f x 由于3.45，故把汽轮发电机侧也看成 1 .11 2 1250.85 3.89511.456 100 n jsf b s xx s .1js x 无限大系统 其等值电路图如图 5-9。 f3 s 1.929 图 5-9 点短路等效电路图 3

50、f 则无限大功率电源侧 则 100 3.895/ /3.821 1600 1.992 x 1 0.502 s i x 0.502 fs ii 10kv 侧短路电流基准值为 100 5.5 3 10.5 b ika 则 10kv 侧短路电流有名值为 0.502 5.52.761ika 冲击电流为 （5- 1.852 1.8520.502 5.5 7.224 msb iii ka 13） 5.3 最小运行方式短路电流计算 系统 c 为无限大功率电源时，它到 110kv 双母线的电抗标幺植 .min 1200. d smv a min .min 100 0.083 1200 b s d s x s

51、短路阻抗图如右图： gs f1 f3 f2 35kv10kv 3.672 110kv 0.428 0.181 0.049 -0.011 图 5-10 短路阻抗图 由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下： 1 f g f1 s 0.4280.181 图 5-11 点等值电路图 1 f 无限大功率电源侧 （5- min 0.1810.083 0.264 s xxx 14） 则 （5- 1 3.788 s i x 15） 发电机转移电抗则计算电抗 1 0.428 f x 汽轮发电机侧，查汽轮发电机运 1 .11 2 1250.85 0.4281.259 100 n jsf b s xx

52、 s 1.259 j x 算曲线数字表 （）知，当 t=0 时的短路电流周期分量的标幺值 1.00 3.45 j x 0.825i 110kv 侧短路电流基准值为 kaib502.0 3115 100 则 110kv 侧短路电流有名值为： ka s iiii n sb 175. 3 1103 85. 01252 825 . 0 788 . 3 502. 0 1103 * 1 两相短路电流 （5- (2) 3 2.750 2 iika 16） 冲击电流为 （5- * (1.821.852) (1.8 0.82521.8523.788) 0.502 6.029 msb iiii ka 17） 由短

53、路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下： 2 f g f2 s 0.4660.219 图 5-12 点等值电路图 2 f 则无限大功率电源侧 （5- max 0.2190.083 0.302 s xxx 18） 则 （5-19） 1 0.95 s i x 发电机转移电抗计算电抗 1 0.466 f x 查汽轮发电机运算曲线知，当 t=0 时的短路 1 .11 2 1250.85 0.4661.371 100 n jsf b s xx s 电流周期分量的标幺值 0.763i 35kv 侧短路电流基准值为 100 1.5605 337 b ika 则 35kv 侧短路电流有名值为 ka

54、s iiii n sb 984.4 373 85.01252 763.095.05605.1 373 * 1 两相短路电流 （5- (2) 3 4.489 2 iika 20） 冲击电流为 * (1.821.852) (1.8 0.76321.8520.95) 1.5605 6.910 msb iiii ka 由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下： 3 f g f3 s 4.1493.902 图 5-13 点短路电路图 3 f 发电机转移电抗计算电抗 1 4.149 f x 由于3.45，故把汽轮发电机侧也看成 1 .11 2 1250.85 4.14912.203 100 n

55、 jsf b s xx s .1js x 无限大系统 则无限大功率电源侧如图 5-14 所示。 f3 s 3.848 图 5-14 点短路等效电路图 3 f 则 （5- min 3.8480.083 3.931 s xxx 1 0.214 s i x 21） 故 0.214 fs ii 10kv 侧短路电流基准值为 100 5.5 3 10.5 b ika 则 10kv 侧短路电流有名值为 0.214 5.51.177ika 两相短路电流 （5- (2) 3 1.019 2 iika 22） 冲击电流为 （5- 1.852 1.8520.214 5.5 3.079 msb iii ka 23）

56、 短路计算部分计算结果如下： 表 5-1 短路计算部分计算结果 电压等级 短路类型 110kv（） 1 f 35kv（） 2 f 10kv（） 3 f i(ka)5.1788.4812.761 最大运行方式 (ka) m i 8.36222.1807.224 最小运行方式i(ka)3.1754.9841.177 (ka) m i 6.0296.9103.079 (ka) )2( i2.7504.4891.019 第 6 章 主要电气设备的选择 6.1 断路器和隔离开关的选择及校验 高压断路器的种类分： 油断路器：采用油作灭弧介质，按绝缘结构分为多油式与少油式断路器。少油式 断路器的油只作灭弧和

57、触头间弧隙的绝缘介质，断路器中的带电导体与接地部分之间 的绝缘主要采用瓷件，油量少，占地少，廉价，已有长期的运行经验，当前在 110220kv 电压等级配电装置中仍然在使用。 压缩空气断路器：采用压缩空气做灭弧介质，具有大容量下开断能力强及开断时 间短的特点，但结构复杂、尚需配置压缩空气装置，价格比较贵，而且合闸时气噪音 大，所以主要用于 220kv 及以上电压的室外配电装置。 sf6 断路器：采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的 sf6 气体作灭弧介质，具有 优良的开断性能。考虑到其价格较高，且安置在屋内需要有良好的通风、排风和可靠 的捡漏与检测设备，以防人员中毒。故不考虑在本次设计中使用。

58、真空断路器：利用真空的高介质强度灭弧，具有灭弧时间快、底噪声、高寿命及 可频繁操作的优点，已在 35kv 及以下配电装置中获得最广泛的采用。真空断路器切断 短路电流及分合电动机负荷时，会产生截流过电压，需采用氧化锌避雷器等过电压保 护措施124。 通过以上四种断路器的比较确定在本次设计中使用少油式断路器、真空断路器分 别作为 110kv、35kv 及以下等级的断路器的参考选择类型。 隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下分、合线路。其选择依据跟 断路器基本相同只是隔离开关无灭弧装置，不能用来通断负荷电流和短路电流，故隔 离开关在额定电压、电流的选择时无须考虑其开断电流和短路关合电流的影

59、响。 表 6-1 高压断路器、隔离开关的选择及其校验项目 项目额定电压额定电流开断电流额定关合电流热稳定动稳定 高压断路器 kpocn ii shk ii 隔离开关 snn uu max iin kt qti 2 shstf ii 同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，其型式应根据配电装置的布置特 点和使用要求等因素，进行综合技术经济比较后确定。 1. 110kv 主变、出线侧 1) 主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流 )(107.551 1103 1000100 05. 1 max ai 具体选择及校验过程如下： （1）额定电压选择： kvuu snn 110 （2）额

60、定电流选择： aiin107.551 max （3）额定开断电流选择： kaiinbr5.178 根据发电厂电气部分p358 选择 sw4-110g/1000，其技术参数如下表： 表 6-2 sw4-110g/1000 技术参数表 型号 额定工 作电压 (kv) 最高工 作电压 (kv) 开断容量 （mv.a ） 额定 电流 （a ） 额定开 断电流 （ka） 额定短路 关合电流 （峰值） （ka） 4s 热 稳定电 流 （ka） 固有分 闸时间 （s） 固有合 闸时间 (s) sw4- 110g/1000 1101103500100018.455210.060.25 （4）热稳定校验： （6