110kV终端变变电站电气一次系统设计

1、毕业设计说明书摘要在电力系统中变电站是极为重要的组成部分，所以，变电站的设计正确与否，将影响整个电力系统的安全可靠行和运行效率。本说明书详细介绍了本次110kV变电站设计的过程和具体步骤。根据各专业提供的资料和相关的设计规范，拟定设计方案同时进行方案比较及作出最终设计方案的确定。首先分析设计原始资料，计算出需要的负荷，同时考虑长远发展情况选择合适的负荷增长率。确定各电压等级出线回路后，选择不同电气主接线进行方案比较，从可靠性、灵活性和经济性三个方面进行，最后选择本次设计电气主接线方案。确定主变型号，计算出35kV和10kV侧短路电流。根据短路电流值选择和校验相应的电气元件。最后简要说明本次11

2、0kV变电站防雷接地设计。关键字：110kV变电站；主接线；短路电流计算；电气设备选型AbstractTransformer substation in electric power system is a very important part of, so, the design of the transformer substation is correct or not, will affect the whole electric power system safe and reliable line and running efficiency.This manual introd

3、uces the 110 kV substation design process and specific steps.According to the information provided by the professional and related design specifications, and formulate design plan and scheme comparison and make a final determination of design scheme. First of all the raw data of the analysis and des

4、ign, calculate the need of load, at the same time, considering the long-term development situation to choose the appropriate load rate.After each voltage grade wire loop, choose a different main electrical wiring scheme comparison, reliability, flexibility and economy from three aspects, finally cho

5、ose the design of the main electrical wiring scheme.To determine the main transformer model, calculate the 35 kV and 10 kV side short circuit current.According to the short circuit current value selection and check the corresponding electrical components.Finally briefly explain the 110 kV substation

6、 grounding design.Key word: 110 kV substation；Main electrical connection；Short circuit current calculation；Electrical equipment selectionI目录 摘要IAbstractII目录1第一章 绪言（1）第二章 负荷计算及主变选择（2）2.1原始资料（2）2.2 负荷计算（2）2.3 主变压器的选择（3）2.4所用变压器的选择（5）2.5 小结（6）第三章 电气主接线设计（7）3.1电气主接线概述（7）3.2 电气主接线的基本要求（7）3.3 主接线的基本形式和特点（

7、8）3.4 设计方案和结果（11）第四章 短路电流计算（13）4.1 假设条件（13）4.2 基准值选取（13）4.3计算过程（14）4.4 短路电流计算结果（20）第五章 电气设备选择与校验（21）5.1 电气设备选择的原则和条件（21）5.2 110kV侧高压配电装置选择（23）5.3 35kV侧配电装置选择（28）5.4 10kV高压开关柜的选择（31）5.5 本章小结（36）第六章 变电站防雷接地设计（37）6.1直击雷保护（37）6.2变电站侵入波保护（37）6.3主变防雷保护（38）6.4变电站接地保护（38）第七章 总结（39）致 谢（40）参考文献（41）附录（43）第 1 页

8、第一章 绪言变电站是电力系统中极为重要的环节，它负责电能的汇集和分配，对整个电网的安全和经济运行起到关键性作用。我国电力系统正在朝着大电网、超高压、大容量方向发展，各种高压设备也在同步发展，并且不断向小型化、免维护或少维护、高可靠性方向发展，高能耗设备将逐步退出市场。110kV变电站电气设备分一次和二次设备。直接用来接受和分配电能的称之为一次设备。由一次设备组成的回路为电气主接线系统，也可称为一次系统。本说明为110kV变电站电气一次系统设计。变电站一次系统的设备主要有主变压器、断路器、隔离开关、母线、互感器、补偿电容及避雷装置等。主变压器是整个变电站的核心，负责转换需要的电压。变电站设计时需

9、要进行负荷计算来确定变压器容量和台数。开关设备（断路器和隔离开关）负责切断和投送电。互感器用来转换电压和电流，进行监测和保护系统。避雷器用来保护系统中的电气设备在过电压情况下不被损坏。母线的作用是传输电能。本次设计的步骤：先进行负荷计算，选定主变，比较确定电气主接线方式，进行短路电流计算，根据短路电流计算结果选择电气元件，最后简单介绍110kV变电站的防雷接地。第二章 负荷计算及主变选择2.1原始资料拟建变电站电压等级：110/35/10kV，两回进出线。设计自然条件：海拔<1000m，本地区污秽等级2级，地震烈度<7级，最大风速2.5m/s，最高气温38摄氏度，最低气温零下2摄氏

10、度，平均气温15摄氏度。2.2 负荷计算待建的110kV变电站各电压等级负荷数据如下表2-1：表2-1 各电压等级负荷情况表电压等级（kV）线路名称最大负荷（MW）COS负荷等级供电距离（km）Tmax 及同时率351#10#线路200.852304000/0.75101#12#线路180.852104000/0.75考虑未来5年的发展，本次110kV变电站负荷年增长率按5%考虑。2.2.1计算过程综合最大计算负荷： （2-1）同时系数，出线回路数较少时，取0.9-0.95,出线回路数较多时，取0.85-0.9；线损，选用5%。1）35kV侧出线回路为10回，取，由公式（2-1）计算得：(MV

11、A)考虑5%的负荷增长率，则远期总负荷：(MVA)2）10kV侧出线回路为12回，取，由公式（2-1）计算得： =18.9（MVA）考虑5%的负荷增长率，则远期总负荷：(MVA)3）110kV侧选取，由公式（2-1）计算得：(MVA)考虑5%的负荷增长率，则远期总负荷：(MVA)2.3 主变压器的选择2.3.1 主变容量和台数的选择由原始资料中的设计容量可知，应选两台主变压器，35kV110kV变电站设计规范GB 50059-2011中规定“装有两台及以上主变压器的变电站，当其中一台断开时，另一台主变容量不应小于60的全部负荷。”容量的选择条件： （2-2）其中为变电站总的负荷,(MVA)。考

12、虑到长远发展，所以使用远期负荷进行计算。计算结果如下： (MVA)暂定考虑容量为31.5MVA的变压器。本次设计考虑65%的全部负荷来进行校验，按实际负荷：， （2-3）带入数据:（MVA)满足条件。2.3.2 变压器型号选择1）绕组数量和连接组别选择文献3中规定“变电站中有三个电压等级，且主变各电压侧负荷容量均超过主变容量的15时，优先选用三圈变压器。”本次设计变电站有三个电压等级，校验得： /21/41.8950.50.15 /18.9/41.8950.450.15故选用三绕组110kV变压器，绕组的连接方式与系统电压相位一致，绕组采用Y0连接，35kV采用Y形连接，10kV采用连接；11

13、0kV侧中性点经隔离开关接地，35kV侧中性点不直接接地，10kV侧中性点可靠接地。2）调压方式选择普通变压器调压范围为±5%，调节范围小，同时操作不便，遇到逆调压情况时，不能满足使用要求。有载调压变压器调压范围一般为15%以上，既可以向系统传输功率，又能从系统反送功率。有载调压变压器可以在保证供电质量的前提下，保持母线电压恒定不变。本次设计选择有载调压变压器，其分接头为110±8×1.25/38.5±2×2.5/10.5kV。3）容量比选择国内降压变压器容量通常有两种方式选择，100/100/100和100/100/50。由上述计算可知：主变

14、压器额定容量为31500kVA，35kV侧负荷占主变容量的71，10kV侧负荷占额定容量的60，均大于50，故本次设计选择容量比100/100/100。4）冷却方式选择：变压器常用冷却方式有4种，分别为自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。冷却系统的好坏关系到供电系统的可靠性，同时考虑日常操作和维护，本次设计选择自然风冷。设计选用两台SFSZ931500/110有载调压变压器，两台变压器暗备用，具体参数如下：表2-2 变压器技术数据型号额定容量（kVA）额定电压（kV）损耗（kW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别高压中压低压空载短路SFSZ9-31500/11031

15、500110±8x1.25%38.5±2x2.5%10.58.241Uk1-2=10.5%Uk1-3=17.5%Uk2-3=6.5%1Yn、Yn0、d112.4所用变压器的选择2.4.1 所用变台数的确定站用负荷在变电站中属重要负荷，故大中型变电站，一般设两台站变。本次设计的110kV变电站，有两台主变和两段10kV母线，考虑运行可靠、检修和维护方便，设两台所用变，采用暗备用方式。2.4.2 所用变容量的确定站用变压器容量应满足正常运行负荷需求，并留有10%左右的裕量。两台站变互为备用，正常情况下只有一台所用变在工作，故其要负担所有站用负荷，本次设计选用两台容量相等的站用变

16、压器，站变分别接在10kV两段母线上。站变容量一般按照主变容量的（0.10.5）考虑，本设计以0.1来选择，采用Dyn11接线组别。单台所用变容量S所N=0.1SN0.16300063（kVA）查产品目录，选用S11-M-80/10，安装在室内。其主要技术参数如下：表2-3 站用变压器技术数据型 号额定容量电 压 组 合联结标号阻抗电压()空载电流(A)空载损耗（kW）负载损耗（kW）高压低压S11-M-80/1080kVA10kV0.4kVDyn1141.80.241.252.5 小结 本章介绍了本次设计中如何对主变和站用变进行选择，具体选择结果如下：主变压器选用2台SFSZ9-31500/

17、110型有载调压变压器；站用变压器选用2台S11-M-8010型号配电变压器。第三章 电气主接线设计3.1电气主接线概述电气主接线的选择是变电站设计的第一步，主接线须提供可靠的供电、运行灵活、操作维护方便、同时节省投资和便于后期扩建。选择主接线方式时，需考虑多方面因素，同时进行技术经济最终确定。35kV110kV线路两回及以下时，适合用桥形线路接线，超过两回时，适合用单母线接线。3.2 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要如下：表3-1 电气主接线基本要求序号名称备注1可靠性出线开关检修时，确保不影响系统供电；检修时保障一级和二级负荷的用电。2灵活性调配时能灵活投入或断开变压器及线路，满足系

18、统在故障情况下的运行要求；检修时能方便断开断路器，母线及继电保护设备，同时不影响电网运行；满足扩建要求，改造时节省投资。3经济性节省一次性建设投资；尽可能节省空间，同时考虑扩建需要，合理利用土地面积；减少变压器电能损耗。3.3 主接线的基本形式和特点1）单母线接线这种接线方式操作简单、便于扩建，但不够灵活可靠。任一电气元件（母线或断路器等）故障或检修时，整个配电装置都必须停电。常用于出线回路少，且没有重要负荷的供电系统。适用范围：610kV配电装置，不超过5回出线回路；3563kV配电装置，不超过3回出线回路；110220kV配电装置，不超过2回出线回路。 图3-1 单母线接线2）单母分段接线

19、用断路器将单母线接线分段，重要负荷可以从两段母线分别引出，双电源供电。供电可靠性较高，投资高，扩建时较困难。适用范围：610kV配电装置，6回及以上出线回路；35kV配电装置，48回出线回路；110220kV配电装置，34回出线回路。图3-2 单母分段接线3）双母线接线供电可靠、操作灵活、便于扩建，一条母线检修时，另一条可以正常工作。图3-3 双母接线适用范围：610kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器；35kV配电装置，超过8回出线回路，或连接的电源较多、负荷较大时；110220kV配电装置，5回及以上出线回路，当负荷极为重要时，4回及以上出线回路。4） 双母线分段接线图3-4 双

20、母分段接线双母分段接线，可以缩小母线故障时的停电范围。双母线分段接线与双母线接线相比，可靠性更高，当其中一段工作母线故障时，继电保护动作，分段断路器断开；这时可以将故障段电源进线断路器断开，该段母线所连的出线回路停电；然后其电源进线和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这种母线接线方式可以在短时间内恢复供电，停电时间短。5） 桥型接线节省投资，四个回路只需三台高压断路器。（1） 内桥形接线适用范围：适用于小型供电系统，变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。（2）外桥形接线适用范围：适用于小型发电厂或变电所，变压器切换较频繁或线路较短同时故障率较少的情况。图3-5 桥型接线3.4 设

21、计方案和结果3.4.1 110kV侧主接线选择本次设计为110kV终端变电站，110kV出线只有2回，综合考虑上述主接线方式优缺点，为降低终端变电站的投资成本，110kV侧主接线采用内桥接线方式。3.4.2 35kV侧主接线选择本次设计35kV侧出线回路为10路，分析各接线方式的优缺点，同时从可靠性，灵活性和经济性等方面考虑决定采用双母线接线方式。3.4.3 10kV侧主接线选择本次设计10kV侧出线回路为12路，分析各接线方式的优缺点，同时从可靠性，灵活性和经济性等方面考虑决定采用单母线分段接线。3.4.4 变电站的主接线综合上述各电压侧的主接线选择结果，可确定本次变电站的主接线图。变电站主

22、接线简图如下：图3-6 电气主接线简图第四章 短路电流计算4.1 假设条件假设此次110kV变电站电源进线引自110kV国家电网。变电站110kV侧等值电抗=0.0498。4.2 基准值选取在短路计算的基本假设前提下，选取基准值。取基准容量为：，基准电压为，根据公式： （4-1） 计算出基准值如下表所示（Sb=100MVA）：表4-1 基准电压对应的基准电流 Ub（kV）1153710.5Ib（kA）0.502 1.56 5.54.3计算过程4.3.1绘制系统接线图图4-1 系统接线图4.3.2 计算变压器各绕组电抗主变参数为SFSZ9-31500/110 110±8x1.25%/3

23、8.5±2x2.5%/10.5kV，接线组别：YN，yn0，d11，短路电压百分数:=10.5；%=17.5；%=6.5。则变压器各绕组短路电压百分数为：变压器各绕组等值电抗标么值为： 4.3.3 计算系统电抗计算得110kV侧等值电抗=0.0498，则110kV侧等值电抗标么值为：4.3.4 绘制等值电抗图绘制系统的等值电抗图并标示出短路点位置，见下图4-2。图4-2 系统等值电抗图4.3.5 计算各短路点三相短路电流1)点短路：图4-3 点短路时等值电抗图110kV侧等值电抗标幺值为：110kV侧的短路电流：（kA）根据电力工程电气设计手册的相关规定，110kV侧短路电流冲击值为

24、：（kA）110kV侧短路全电流最大有效值为：（kA）短路容量：(MVA)2) 点短路（并列运行）： 图4-4 点短路等值电抗图35kV侧等值电抗标么值为：35kV侧短路电流（并列运行）：（kA）根据电力工程电气设计手册的相关规定，35kV侧短路电流冲击值为：（kA）35kV侧短路全电流最大有效值为：（kA）短路容量：(MVA)3)点短路（并列运行）：图4-5 点短路等值电抗图（并列）10kV侧等值电抗标幺值为：10kV侧短路电流（并列运行）：（kA）根据电力工程电气设计手册的相关规定，10kV侧短路电流冲击值为：（kA）10kV侧短路全电流最大有效值为：（kA）短路容量：(MVA)点短路（分

25、列运行）：图4-6 点短路等值电抗图（分列）10kV侧等值电抗标幺值为：10kV侧短路电流（分列运行）：（kA）根据电力工程电气设计手册的相关规定，10kV侧短路电流冲击值为：（kA）10kV侧短路全电流最大有效值为：（kA）短路容量：(MVA)4.4 短路电流计算结果短路电流计算结果如下表4-2：表4-2 短路电流计算结果短路点编号及短路类型短路点名称短路电流周期分量起始有效值（kA）稳态短路电流有效值（kA）短路全电流最大有效值（kA）短路电流冲击值（kA）短路容量(MV·A)（三相）110kV20.0820.0830.3251.2044000（三相）35kV8.1468.146

26、12.320.773522.193（三相）10kV（并列）18.18218.18227.45546.364330.579（三相）10kV(分列)9.4839.48314.31924.181172.414 第五章 电气设备选择与校验电气设备选型是变电站设计环节中的重要部分之一，合理选择电气设备型号和容量是电气主接线能安全可靠和经济运行的前提条件。在进行设备选型时，在保证安全性的前提下，还应根据项目具体情况合理选用新技术，考虑投资成本，选取合理的电气选型方案。5.1 电气设备选择的原则和条件5.1.2 选择的原则电气系统中各元件的作用和工作条件或许有差异，但它们必须满足的条件是一致的。电气设备应能

27、够可靠运行，选择时应按照正常运行情况下的工作条件来考虑，同时要进行短路电流计算来校验选择元件的热稳定性和动稳定性。5.1.3 选择的条件1）按正常工作条件选择（1）额定电压所选电气设备的额定电压U要不低于所在回路电网的最高运行电压： （5-1）（2）额定电流电气设备的额定电流是指在额定周围环境温度Q 0下，其能长期允许通过的电流不小于该回路合理运行下的最大持续工作电流： （5-2）（3）按当地环境条件校验选择时需考虑电气设备安装点的环境条件，例如污秽等级、环境温度、风沙情况、地震强度、海拔高度、冻土层深度等，如果超出电气设备的一般使用条件，要采取相应的措施。2）按短路情况校验（1）短路热稳定校

28、验需满足条件为： （5-3） 短路时的电流热效应, （kA）2 ·s； 短路时导体和用电设备允许的热效应, （kA）2 ·s； t秒内允许通过的短时热电流,（kA）。（2）短路动稳定校验需满足条件为： （5-4） 短路时的电流冲击值,（kA）； 短路全电流最大有效值,（kA）；电气设备允许通过的动稳定电流峰值,（kA）；电气设备允许通过的动稳定电流有效值,（kA）。（3）短路计算时间热稳定短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和对应的断路器全开断时间tbr之和，即： （5-5）一般取主保护时间，（s）。5.2 110kV侧高压配电装置选择5.2.1 110kV断路器的选择

29、1） 断路器的额定电压： (kV)电气设备的额定电压，（kV）；安装点电网额定电压，（kV）。2） 断路器的额定电流： 电气设备额定电流，（kA）； 最大持续工作电流,（kA）。根据公式 （5-6）所统计电压侧最大负荷容量,(MVA)；各电压等级额定电压,(kV)。代数据到式（5-6）：（A）(考虑远期负荷的增长，选用远期负荷计算)3）设计选用LW25-126W型六氟化硫断路器，具体参数如下：设备型号：LW25-126W；额定电压：115kV；额定电流：1250A；额定开断电流：31.5kA；动稳定电流：80kA；3s热稳定电流：31.5kA；允许使用环境温度：-4040。4）校验（1）（kA

30、）（2）（A）>（A）（3）额定开断电流校验：110kV母线三相稳态短路电流有效值（kA）LW25-126W断路器的额定开断电流（kA）符合要求（4） 动稳定校验：110kV母线三相短路冲击电流： （kA）LW25-126W断路器的动稳定电流：（kA）满足动稳定要求（5） 热稳定校验： (5-7)短路电流通过断路器的最长时间，计算时间，（s）；断路器的断开时间，（s），取为0.05s；继电保护动作时间，（s），取后备保护时间为2s。数据代入式（5-7）： (s)因1s导体的发热主要由周期分量来决定，代数据入公式（5-3）则：kA2 ·skA2 ·s满足热稳定要求（6）

31、温度校验本次110kV变电站所在地区气温：-238，满足要求。由上述校验可知，110kV侧选用LW25-126W断路器符合要求。5.2.2 110kV侧隔离开关选择选择和校验过程同上，设计选择GW4-110D型隔离开关，具体参数如下：设备型号：GW4-110D；额定电压：115kV；额定电流：1250A；动稳定电流：80kA；4s热稳定电流：31.5kA；允许使用环境温度：-4040。校验后，结果满足要求。5.2.3 110kV侧电流互感器选择1） 一次回路电压：(kV)电网额定电压,(kV)；一次回路电压,(kV)。 2）一次回路电流： （A） 最大长期工作电流,（A）；一次回路额定电流,（

32、A）。3）选择LB7-110W ,技术参数如下：型号：LB7-110W；额定电压：115kV；电流比：1200/5；级次组合：0.2S/0.5/4x5P30；Kd:135；Kt:75/1。（1） 热稳定校验：短路电流通过电流互感器的最长时间，计算时间，（s）；断路器的断开时间，（s），取为0.05s；继电保护动作时间，（s）取后备保护时间为2s。代入数据： (s)kA2 ·s（A）；(s)kA2 ·s符合要求（2） 动稳定校验：；（A）；（kA）（kA）符合要求。通过以上校验可知，选择LB7-110W型电流互感器符合要求。5.2.4 110kV侧电压互感器选择PT的型号：T

33、YD-110/-0.02；户外安装；准确等级： 0.5；额定变比：（kV）。5.2.5 110kV侧母线的选择110kV主母线采用屋外半高型设计，选用钢芯铝绞线。110kV最大负荷持续工作电流：=242.43（A）根据此侧T4000h/y及经济电流密度表，选择经济电流密度J=1（A/²）则导体的经济截面为 ： S=242（²） (5-8)初选LGJ-800/70mm型导线载流量：1403A ；截面积：800 ²；其集肤系数Kf=1；最高允许温度为70；基准环境温度为+25。考虑环境温度修正系数：(40) （A） > （A）热稳定校验正常运行时导体温度<

34、70根据，查表5-1得C=87，则满足短路时发热的最小导体截面为：(²)< 800(²)即能满足热稳定要求。截面积499²>70²可不进行电晕校验。表5-1 导体工作条件及对应的热稳定系数C导体种类和材料导体长期允许工作温度（）短路时导体允许最高温度（）C值母线铜铝70703002001718761035kV交联聚乙烯绝缘电缆铜芯铝芯铝芯90（注1）90（注1）90（注1）250250200（注2V交联聚乙烯绝缘电缆铜芯铝芯铝芯80（注1）90（注1）80（注1）250250200（注2）1429381注：1、根据国

35、家标准GB 12706.3-1991额定电压35kV及以下铜芯、铝芯塑料绝缘电力电缆第三部分第3.1条的规定，交联聚乙烯绝缘电力电缆导体的最高额定温度为90；国家标准GB 50217-1994电力工程电缆设计规范附录A中，额定电压大于10kV的交联聚乙烯绝缘电力电缆，额定负荷时最高允许温度为80。2、对发电厂、变电所及大型联合企业等重要回路的铝芯电缆，短路最高允许温度为200。5.3 35kV侧配电装置选择5.3.1 35kV侧断路器的选择1） 断路器的额定电压：（kA）2） 断路器的额定电流：代数据入公式（5-6）得：（A）(考虑远期负荷的增长，选用远期负荷)3）设计选择ZW30-40.5型

36、真空断路器，具体参数如下：设备型号：ZW30-40.5；额定电压：40.5kV；额定电流：2000A；额定开断电流：31.5kA；动稳定电流：80kA；4s热稳定电流：31.5kA；允许使用环境温度：-4040。4） 校验校验结果均满足要求。5.3.2 35kV侧隔离开关的选择选择和校验过程同上，设计选择GW4-35W型隔离开关 ，具体参数如下：设备型号：GW4-35W；额定电压：37kA；额定电流：630kA；动稳定电流：50kA；4s热稳定电流：20kA；允许使用环境温度：-4040。校验结果均满足要求。5.3.3 35kV侧电流互感器的选择1） 一次回路电压：(kV)2） 一次回路电流：

37、（A）3）预选：LZZBJ2-40.5W ,技术参数如下:型号：LZZBJ2-40.5W；额定电压：40.5kA；电流比：800/5；级次组合： 10P25/10P25/0.5/0.2；：135；：75/1。4）校验：（1） 热稳定校验：短路电流通过电流互感器的最长时间，计算时间，（s）；断路器的断开时间，（s），取为0.06；继电保护动作时间，（s）取后备保护时间为2s。代入数据： (s)kA2 ·s（A）；(s)kA2 ·s符合要求（2） 动稳定校验：；（A）；（kA）（kA）符合要求通过以上校验可知，选择LZZBJ2-10型电流互感器符合要求。5.3.4 35kV侧电

38、压互感器选择PT的型号：JDZXF25-35W2 户外；准确等级： 0.5；额定变比：(kV)5.3.5 35kV侧母线选择1） 最大负荷持续工作电流I=363.73（A）2） 根据此侧T4000h/y及经济电流密度表，选择经济电流密度J=1(A/²)则导体的经济截面为 S=363.7(²)选择LGJ-300/25mm型导线；载流量754A；截面积333²；集肤系数Kf=1；最高允许温度为70；基准环境温度为+25。考虑环境温度修正系数：（A） >（A）3）热稳定校验正常运行时导体温度:()<70()4）根据50.5，查表5-1得C=87，则满足短路时

39、发热的最小导体截面为：(²)< 333(²)能满足热稳定要求。5.4 10kV高压开关柜的选择5.4.1 10kV侧断路器选择1）断路器的额定电压： (kV)2）断路器的额定电流：带数据入公式（5-6）得： （A）(考虑远期负荷的增长，选用远期负荷)3）设计选择ZN7-12型断路器，具体参数如下：设备型号：ZN7-12；额定电压：10.5kV；额定电流：2000A；额定开断电流：31.5kA；动稳定电流：100kA；3s热稳定电流：31.5kA4） 校验（1） (kV)（2）（A）>（A）（3）额定开断电流校验：10kV母线三相稳态短路电流有效值：（kA）ZN7

40、-12断路器的额定开断电流：（kA）符合要求。（4）动稳定校验：10kV母线三相短路冲击电流：（kA）ZN7-12断路器的动稳定电流：（kA）满足动稳定要求。（5） 热稳定校验：短路电流通过断路器的最长时间，计算时间，（s）；断路器断开时间，（s），取0.06s；继电保护动作时间，（s），取后备保护时间为2s。代入数据： (s)因1s导体的发热主要由周期分量来决定，带数据入公式（5-3）则：kA2 ·skA2 ·s满足热稳定要求。（6）温度校验ZN7-12断路器允许使用环境温度：-4040，满足要求。通过以上的校验可知，10kV侧所选的ZN7-12断路器完全符合要求。5.4

41、.2 10kV侧隔离开关的选择选择和校验过程同上，设计选择GN30-10D/2000A户内交流高压隔离开关 ，具体参数如下：设备型号：GN30-10D/2000A；额定电压：10kV；额定电流：2000A；动稳定电流：50kA；4s热稳定电流：31.5kA；允许使用环境温度：-1040。校验结果均满足要求。5.4.3 10kV侧电流互感器的选择1）一次回路电压：（kA） 2）一次回路电流：（A）3） 预选：LZZBJ-10,技术参数如下：设备型号：LZZBJ-10；额定电压：10kA；电流比：2500/5；级次组合：10P25/0.2；动稳定电流：80kA；= 135；= 75/1s4）校验：

42、（1） 热稳定校验：短路电流通过断路器的最长时间，计算时间，（s）；断路器断开时间，（s），取0.06s；继电保护动作时间，（s），取后备保护时间2s。代入数据：=0.06+2=2.06(s)因Td1s发热主要由周期分量来决定，则： kA2 ·s（A）；(s)kA2 ·s符合要求（2）动稳定校验：；（A）；（kA）（kA）符合要求通过以上校验可知，选择LZZBJ-10型电流互感器符合要求。5.4.4 10kV开关柜型号综合上述最终选定的高压开关柜的型号为：XGN2-10-24T。配有GN30-10D/1000A型隔离开关；ZN7-12/1000A型断路器；LZZBJ-10型

43、电流互感器和Y5WZ1-17/45型避雷器。5.4.5 10kV 侧母线选择1）最大负荷持续工作电流I=（A）2） 根据此侧T4000h/y及经济电流密度表，选择经济电流密度J=1(A/²)则导体的经济截面为=1145.75(²)按以上计算选择和设计任务要求可选择矩形母线。初选2x(LMY-125x10)型导线。具体参数如下：载流量：3005A；截面积：2500²，集肤系数Kf=1，最高允许温度为70，基准环境温度为+25考虑环境温度修正系数： （A） > （A）3)热稳定校验正常运行时导体温度 ()<70()4) 根据46.55，查表5-1得C=87

44、，则满足短路时发热的最小导体截面为：(²)< 2500(²)能满足热稳定要求。5.5 本章小结短路电流计算完成之后，选择设备和导体。电气设备和载流导体的功能不同，校验方式也完全不同。本章详细介绍了如何进行电气设备和导体的选择和校验。只有合理的选择电气设备和载流导体，才能使变电站安全稳定的运行。本次计算，严格参照设备手册进行选型和校验，所选设备合理恰当。第六章 变电站防雷接地设计变电站在整个供电系统中非常重要，如果变电站发生雷击事故，将会导致大面积停电，同时会损坏电网，所以变电站防雷必须合理可靠。正常情况下雷击有两种：雷电直击变电站电气设备，架空线路雷电波沿线路侵入变电

45、站。6.1直击雷保护110kV供电设施采用独立避雷针防雷，防雷击地电阻不大于4欧姆。1）110kV架空线全线架设双避雷线，防止雷电直击线路。2）在变电站内安装根避雷针，使变电站的所有设备与建筑都在其保护范围内6.2变电站侵入波保护由于线路落雷频繁，这样雷电波会沿着架空线侵入变电站，入侵的雷电波会受到线路绝缘的限制，其峰值可能超过电气设备的绝缘冲击水平，故应装设避雷器来限制雷电波电压峰值，保护设备安全。1）根据变电站实际情况在下列点装设避雷器：（1）110kV进线端，防止110kV线路雷电流侵入变电站（2）35kV和10kV母线，防止线路雷电流侵入变电所（3）主变110kV中性点接地2） 根据各级电压等级确定避雷器的额定电压所选避雷器列表如下表6-1表6-1 避雷器参数表安装点额定电压（kV）设备型号持续运行电压（kV）最大雷击残压（kV）陡坡冲击残压（kV）最大操作冲击残压（kV）110kV侧110Y10W5-108/2087328131423935kV侧35Y5W5-51/13423.45115411410kV侧10Y5WZ1-17/4513.61751.838.36.3主变防雷保护1）低压绕组开路运行时，当变压器高中压侧有雷电波时，将会在低压侧绕组