110Kv变电站课程设计修改

1、 摘 要根据设计任务书的要求，本次设计为 110kV 变电站设计，并绘制电气主接线图。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为 110kV、35kV 和 10kV 三个电压等级。110KV 电压等级采用双母线接线， 10KV 电压等级采用单母线分段接线。本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、熔断器等） 、无功补偿设计、各电压等级配电装置设计。本设计以11010kV 变电站设计规范 、 电气设计手册一次部分 、 11010kV高压配电装置设计规范等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部

2、为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。关键词：降压变电站；电气主接线；变压器； 设备选型； 无功补偿110kv 变电所设计 11.110KV 变电站发展概况变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。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。变电站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

3、。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站的建立促使变电站建筑结构和设计不断地改进和发展。变电站结构的改进、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也相应地随之不断提高。电气主接线是发电厂变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。随着变电站综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，继而实现“无人值班”变电站已成为电力系统新的发展方向和趋势。110KV 区域降压变电

4、站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好110KV 变电站的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110KV 变电站的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以 110KV 变电站需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。110KV 变电站的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节

5、约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，110KV 变电站电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、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，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的 110KV 变电站为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了新的设计思路。1.1 工程概况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

6、考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110KV，10KV 以及站用电的主接线，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110kv 变电所设计 2计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，然后根据短路电流及冲击电流进行相关的校验，从而完成了 110KV电气一次部分的设计，并力求在可靠性的前提下，做到运行操作简便，运行灵活，经济合理。1.2 变电站位置分 待建的城区变电站由新黄线、新区线引进 110KV 进线，110KV 降压

7、变电站在城区近郊并向机械厂、酒厂、番茄酱厂、城区、工业园、自来水厂、生活区、转供电、发展线 1、发展线 2。110KV 进线 2 回，在 10KV 侧有 10 回出线，则可以看出这所变电站是一所普通的终端变电站，在电力系统中的作用不是很重要，只是对周边负荷供电。变电站的选址一般要求地势平坦且交通方便，以便施工和设备的运输。2变电站电气主接线设计及主变压器的选择变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护

8、和控制方法的拟定将会产生直接的影响。2.1 主接线的设计原则和要求2.1.1 主接线的设计原则(1)考虑变电站在电力系统的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2)考虑近期和远期的发展规模变电站主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。(3)考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对

9、主接线的影响对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。(4) 考虑主变台数对主接线的影响变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。(5)考虑备用量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障110kv 变电所设计 3停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，

10、例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。2.1.2 主接线设计的基本要求根据电气设计手册一次部分有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。 可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠

11、性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：(1)断路器检修时是否影响供电；(2)线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；(3)变电站全部停电的可能性。 灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：(1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。(2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，

12、且不影响对用户的供电。(3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。 经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。(1)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

13、设备。110kv 变电所设计 4(2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。(3)占地面积小。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。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。(4)在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。2.2 主接线的设计2.2.1 设计步骤电气主接线设计，一般分以下几步：(1)拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案

14、，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保留 2 个技术上相当的较好方案。(2)绘制最优方案电气主接线图。2.2.2 初步方案设计根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。110KV 侧采用双母线接线，35KV 侧采用单母分段接线，10KV 侧采用单母分段接线接线形式如下：110kv 变电所设计 5图 1 主接

15、线图2.3 主变压器的选择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。2.3.1 主变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。2.3.2 主变压器型式的选择 相数的确定在 110kv 变电站中，一般都选用三相

16、式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。 绕组数的确定在有两种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的 15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。 绕组连接方式的确定变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国 110KV 及以上电压，

17、变压器绕组都采用星接，35KV 也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。10KV 变压器绕组都采用角接。 结构型式的选择三绕组变压器在结构上有两种基本型式。(1)升压型。升压型的绕组排列为：铁芯中压绕组低压绕组高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。(2)降压型。降压型的绕组排列为：铁芯低压绕组中压绕组高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。110kv 变电所设计 6(3)应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压

18、型。 调压方式的确定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变分接头较多，调压范围可达 30%，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电站变压器配置，应选用无载调压变压器。2.3.3 主变压器容量的选择变电站主变压器容量一般按建站后 510 年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷的 50%70%（10110KV 变电站为 60%） ，或全部maxS重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择。 即 （1-1）MVANS

19、SN) 1(%)51 (6 . 0max8式中 N变压器主变台数2.3.4 主变压器型号的选择Sjs=Ke(Pimax/cosi)（1+%）Sjs-最大计算负荷（KVA）Pimax -每个用户的最大负荷（KW）Cosi-功率因数Ke-同时系数%-线损率（取为 5%）全所最大计算负荷：Sjs=KeSjs（10KV） 10KV 线路负荷计算表 1 10KV 负荷名称最大负荷（KW）cos回路数机械厂35000.851工业园50000.852自来水厂15000.852番茄酱厂20000.851城 区15000.851表格中各负荷间同时系数为 0.85Sjs=0.85*（3500/0.85+2*500

20、0/0.85+2*1500/0.85+2000/0.85+1500/0.85）*(1+5%)=21(MVA) 35KV 线路负荷计算表 2 35KV 负荷名称最大负荷（KW）COS回路数110kv 变电所设计 7火电厂一80000.91火电厂二50000.91表格中各负荷间同时系数为 0.9Sjs=0.9*（8000/0.9+5000/0.9）*(1+5%)=13.65(MVA) 110KV 级负荷计算35KV 各负荷与 10KV 各负荷间的同时系数为 0.9Sjs=0.9（21+13.65）=31.185(MVA)所用电负荷计算Sjs=（K1*P1+P2）K1-所用动力负荷换算系数，一般取

21、0.85P1-所用动力负荷之和P2-所用照明负荷之和表 3 110kV 变电站自用电负荷类别名称容量（KW）功率因数安装台数工作台数备注照明主充电机200.8511周期照明浮充电机4.50.8511经常动力主变通风0.150.853232经常动力蓄电池通风2.70.8511经常照明检修、试验用电150.8511经常照明载波通讯用电10.8511经常照明屋内照明5.20.8511经常照明屋外照明4.50.8511经常动力生活水泵4.50.8522周期照明福利区用电1.50.8511周期Sjs=0.85（0.15*32+2.7*1+4.5*2）+20+4.5+15+1+5.2+4.5+1.5=0.

22、0653（MVA）由上述计算结果可知：10KV 侧 PLMAX=21(MVA)35KV 侧 PLMAX=13.65(MVA)高压侧 PLMIN=0.6*(21+13.65)= 20.79(MVA) 变电站用电负荷 Pz 为：Pz=0.0653(MVA)所以变电站最大负荷 Smax为： Smax=20.79+0.0653=20.9(MVA)由以上计算，选择主变压器型号如下：表 4 主变压器型号及参数损耗(KW)阻抗电压(%)额定电压(KV)型号及容量(KVA)高中低连接组空载 负载 高中高低中低空载电流(%)SFSL7-31500/110 10122.5%10.5YN,yn0,d11381251

23、0.5 17.5 6.51.1110kv 变电所设计 812122.5%38.522.5%3522.5%3短路电流计算3.1 短路计算的目的、规定与步骤3.1.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定

24、电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。3.1.2 短路计算的一般规定 计算的基本情况(1)电力系统中所有电源均在额定负载下运行。 (2)所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） 。(3)短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。(4)所有电源的电动势相位角相等。(5)应考虑对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，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式） ，不能用仅在切换过程

25、中可能并列运行的接线方式。3.1.3 计算步骤(1)选择计算短路点。(2)画等值网络图。首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。选取基准容量 Sb和基准电压 Ub（一般取各级的平均电压） 。将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。(3)化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 Xnd。110kv 变电所设计 9(4)求计算电抗 Xjs。(5)由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到Xjs=3.5） 。计算无限大容量（

26、或 Xjs3）的电源供给的短路电流周期分量。计算短路电流周期分量有名值和短路容量。3.2 变压器的参数计算及短路点的确定3.2.1 变压器参数的计算基准值的选取：，取各侧平均额定电压MVASb100bU(1)主变压器参数计算由表查明可知：U12%=10.5 U13%=17.5 U23%=6.5U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(10.5+17.5-6.5)=10.75U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(10.5+6.5-17.5)=-0.253所以 I*=I*=I0.2*= 1/Xjs1=1/4.54=0.22 Ib=Sb/(3Ub)=100/(3115

27、)=0.502(KA)In=IbSn/Sb =0.5021000/100=5.02(KA)I= I=I0.2=I*In=I*In=I0.2*In=0.225.02=1.1(KA)ich=2.55I=2.551.1=2.8(KA)ich=1.52I=1.521.1=1.672(KA)S=3IUn=31.1110=209.58(MVA)3.3.2 短路点 d-2 的短路计算(35KV 母线)网络化简为：110kv 变电所设计 11 图 5 d-2 点短路等值图Xf2=Xs+(X1+X2)/(X1+X2)=0.454+(0.341+0)/(0.341+0)=0.6245Xjs2=Xf2Sn/Sb=0

28、.62451000/100=6.245I*=I*=I0.2*= 1/Xjs2=0.16Ib=Sb/(3Ub)=100/(337)=1.56(KA)In=IbSn/Sb =1.561000/100=15.6(KA)I= I=I0.2=I*In=I*In=I0.2*In=0.1615.6=2.5(KA)ich=2.55I=2.552.5=6.375(KA)ich=1.52I=1.522.5=3.8(KA)S=3IUn=32.535=151.55(MVA)3.3.3 短路点 d-3 的短路计算(10KV 母线)网络化简为： 图 6 d-3 点短路等值图Xf3=Xs+(X1+X3)/(X1+X3)=0

29、.454+(0.341+0.214)/(0.341+0.214)=0.7315Xjs3=Xf3Sn/Sb=0.73151000/100=7.315I*=I*=I0.2*= 1/Xjs3=0.1367Ib=Sb/(3Ub)=100/(310.5)=5.5(KA)In=IbSn/Sb =5.51000/100=55(KA)I= I=I0.2=I*In=I*In=I0.2*In=0.136755=7.52(KA)ich=2.55I=2.557.52=19.176(KA)ich=1.52I=1.527.52=11.43(KA)S=3IUn=37.5210=130.25(MVA)3.3.4 短路点 d-

30、4 的短路计算网络化简只需在图 2.4 上加站用变压器的电抗标幺值即可，如下图所示：110kv 变电所设计 12 图 7 d-4 点短路等值图Xf4=Xf3+X4=0.7315+50=50.7315Xjs2=Xf4Sn/Sb=50.73151000/100=507.315I*=I*=I0.2*= 1/Xjs3=0.00197Ib=Sb/(3Ub)=100/(30.4)=144.34(KA)In=IbSn/Sb =144.341000/100=1443.4(KA)I= I=I0.2=I*In=I*In=I0.2*In=0.001971443.4=2.84(KA)ich=2.55I=2.552.8

31、4=7.242(KA)ich=1.52I=1.522.84=4.32(KA)S=3IUn=32.840.38=1.87(MVA)110kv 变电所设计 144电气设备选择与校验导体和电器的选择是变电站设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。 4.1 电气设备选择的一般规定4.1.1 一般原则应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。4.1.2 有关的几项规定导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条校核电器的基本使用条件。(1)在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。表 7 各回路

32、持续工作电流回路名称计算公式变压器回路Igmax=1.05In=1.05Sn/3Un馈电回路Igmax=Pn/3Uncos注： 等都为设备本身的额定值。nnnIUP,4.2 各回路持续工作电流的计算各回路持续工作电流计算结果见下表：表 8 各回路持续工作电流结果表回路名称计算公式及结果110KV 母线Ig.max=1.05Sn/3Un=1.0531500/3115=166.05A110KV 进线Igmax=Pn/3Uncos=31185/(31150.85)=184.2A35KV 母线Ig.max=1.05Sn/3Un=1.0531500/338.5=495.996A火电厂一Ig.max=S/

33、3Uncos=8000/(3370.85)=146.86A35KV 出线火电厂二Ig.max=S/3Uncos=5000/(3370.85)=91.79A10KV 母线Ig.max=1.05Sn/3Un=1.0531500/310.5=1818.65A机械厂Ig.max=S/3Uncos=3500/310.50.85=226.4A工业园Ig.max=S/3Uncos=5000/310.50.85=323.45A自来水厂Ig.max=S/3Uncos=1500/310.50.85=97A番茄酱厂Ig.max=S/3Uncos=2000/310.50.85=129.38A10KV 出线城 区Ig.

34、max=S/3Uncos=1500/310.50.85=97A0.4KV 母线Ig.max=1.05Sn/3Un=1.05653/30.38=104.17A4.3 高压电气设备选择4.3.1 断路器的选择与校验断路器型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压 6220kV的电网一般选用少油断路器， 断路器选择的具体技术条件如下：110kv 变电所设计 15(1)电压：Ug(电网工作电压)Un （4-1）(2)电流：Ig.max(最大持续工作电流)In （4-2）(3)开断电流： IdtIkd （4-3）式中

35、：Idt断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量； Ikd 断路器的额定开断电流。(4)动稳定： ichimax （4-4）式中：ich 断路器极限通过电流峰值； imax三相短路电流冲击值。(5)热稳定： I2tdzIt2t （4-5）式中：I稳态三相短路电流；其中：，由和短路电流计算时间 t，查短路电流周期分量205. 0zdztt II等值时间 t,从而计算出。dzt 断路器的选择各断路器的选择结果见下表：表 9 断路器的型号及参数 性能指标位置 型号额定电压（KV）额定电流（A）额定断开电流（KA）动稳定电 流（KA）热稳定电 流（KA）固有分闸时间（s）合闸时间（s）变压器 11

36、0KV 侧OFPI-110110125031.58031.5(3)0.030.12变压器 35KV 侧HB35361250258025(3)0.060.0635KV 出线侧HB35361250258025(3)0.060.06变压器 10KV 侧HB-101012504010043.5(3)0.060.0610KV 出线侧ZN4-10C1060017.329.417.3(4)0.050.24.3.2 隔离开关的选择及校验隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件

37、与断路器相同，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，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。 隔离开关的选择110kv 变电所设计 16各隔离开关的选择结果见下表：表 10 隔离开关的型号及参数开关编号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(s)(KA)110KV 侧GW2-1101106005014(5)35KV 变压器侧GW4-353510008023.7(4)35KV 出线侧GW8-3535400155.6(5)10kv 出线侧GN19-10/401040031.52.54.3.3 电流互感器的选择 电流互感器选择的具体技术

38、条件如下：(1)一次回路电压： UgUn （3-6）式中：Ug电流互感器安装处一次回路工作电压； Un 电流互感器额定电压。(2)一次回路电流：IgmaxIn （3-7）式中：Igmax电流互感器安装处的一次回路最大工作电流； In电流互感器原边额定电流。当电流互感器使用地点环境温度，最高气温+39，最低气温为-18，应对 In进行修正。(3)准确级准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准等级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。各电流互感器的选择结果见下表：表 11 电流互感器的型号及参数二次负荷()10%倍数参

39、数位置型号额定电流比(A)级次组合准确级次0.5 级1 级二次负荷() 倍数1S 热稳定倍数动稳定倍数110KV 进线侧LB-1102300/50.5/BB/B0.5B2.02.01570183变压器35KV 侧LCW-3515-1000/50.5/30.5/3242286510035KV 出线侧LB-35300/50.5/B1/B20.5/0.5/B2B2/B2/B20.5B1B22.02.01555140变压器10KV 侧LBJ-101000/50.5/D1/DD/D0.51D0.5105090110kv 变电所设计 1710KV 出线侧LA-10300/50.5/31/30.5130.4

40、10751354.3.4 电压互感器的选择 电压互感器选择的具体技术条件如下：(1)一次电压：1U 1.1UnU10.9Un （4-10）式中：Un电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为nU%10(2)二次电压 U2n：电压互感器二次电压，应根据使用情况，表 538 进行选择。(3)准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。(4)二次负荷 S2：S2Sn （4-11）式中：S2二次负荷； Sn 对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。 电压互感器的选择由电压互感器选择的技术条件及各侧使用情况：(1)1

41、10KV 侧：Un=110(KV)U2n=100/3(V) (2)35KV 侧： Un=35(KV)U2n=100(V)(3)10KV 侧：Un=10(KV)U2n=100(V)三侧电压互感器准确等级：1 级互感器选择如下表所示：表 12 电压互感器型号及参数在下列准确等级下额定容量(VA)型式额定变比0.5 级1 级3 级最大容量(VA)JCC-1101003100311000025050010002000JDJ-3535000/1001502506001200单相(屋外式)JDZ-1010000/10080150300500110kv 变电所设计 184.3.5 熔断器的选择高压熔断器应按

42、所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。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电流的损害，屋内型高压熔断器在变电站中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。 熔断器选择的具体技术条件如下：(1)电压： （4-12）ngUU限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为ngUU(2)电流： （4-13）nfnfgIII12max式中：熔体的额定电流。nfI2 熔断器的额定电流nfI1(3)根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之间，或熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与

43、负荷侧继电保护之间动作的选择性。(4)断流容量： （4-14）kdchIII )(或 熔断器的选择依据以上熔断器选择的技术条件，35KV 和 10KV 熔断器如下表所示：表 13 熔断器的型号及参数系列型号额定电压(KV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RN2100.51000保护户内电压互感器RW9-35350.52000保护户外电压互感器4.4 母线及电缆的选择变电站屋内屋外配电装置的主母线、变压器电气设备与配电装置母线之间的连接导线统称为母线。选择配电装置中的母线主要考虑：母线的材料、母线截面形状、母线截面积的大小、校验母线的动稳定和热稳定。4.4.1 材料的选择配电装置母线的材料有

44、铜、铝、铝合金。铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性强，用途广，是很好的母线材料。但是铜的储量不多，价值较贵，因此铜母线只用于空气中含腐蚀性气体的屋外配电装置。铝的电阻率为铜的 1.7-2 倍，密度为铜的 30%，而且储量多价值也低，因此在屋内屋外配电装置中广泛采用铝母线或铝合金母线。在机械强度要求较高的情况下使用铜母线。4.4.2 母线截面积的选择110kv 变电所设计 19 按长期发热允许电流选择各种电压等级的配电装置中，主母线和下引线以及临时装设的母线，一般均按长期发热允许电流选择截面积。因此，必须满足在正常运行中，通过母线的最大长期工作电流不应大于母线的长期发热允许电流，即： KIalI

45、gmax (4-15)式中： Ial相应于环境温度为 25oC 及母线放置方式时母线的长期允许电流。 Igmax通过母线的最大长期工作电流。 K温度修正系数)/()(0alalK0为母线的额定温度，通常 0=250C， 为母线安装地点的实际环境温度，al为母线的长期允许温度，通常 al=700C。(1)110KV 母线选择由表 8 可知 110KV 母线中 Igmax=116.05A943. 0)2570/()3070(K KIal=0.943252=237.636116.05=Igmax所以选 253 的矩形铝母线截面积为 75mm2平放 Ial=252A(2)35KV 母线选择由表 8 可

46、知 35KV 母线中 Igmax= 495.996AKIal=0.943632=595.976A495.996=Igmax所以选 503 矩形铝母线截面积为 250mm2平放 Ial=632A(3)10KV 母线选择由表 8 可知 10KV 母线中 Igmax= 1818.65AKIal=0.9431360=1282.48A1818.65A=Igmax所以选 8010 矩形铝母线截面积为 800mm2平放 Ial=1360A 母线的校验(1)热稳定校验母线正常运行最高温度为： （4-16）)(5 .34)252/05.116()2570(25)/)(22maxCIIalalW由表得：，则母线最

47、小截面为：99CminS （4-17）)(75)(4 .71990 . 11050226minmmmmCKQSSK110kv 变电所设计 20满足热稳定。(2)动稳定校验由短路电流计算结果表查得，短路冲击电流为：KAich8 . 2相间距离取m35. 0 （4-18）)(53.3111)10105.25(35. 011073. 11073. 13727mNilfchph （4-19）)(1013. 2308. 001. 033533mbhWph （4-20）)(1029. 31013. 2105 . 153.311106523PaWlfphphph由、125. 08010hb111. 0801

48、0101022hbbb得：48. 012K同相条间应力为： （4-21）)(31.75648. 001. 0251051025. 01025. 0271227mNKbifchb （4-22）)(16. 131.75610)29. 670(08. 0201. 0)(26maxmfhbLbphalb,即每跨内满足动稳定所必须的最少衬垫数为 2 个。实际衬垫距29. 116. 15 . 1maxbLL为：max75. 025 . 12bbLmLL满足动稳定的要求。4.4.3 10KV 出线电缆的选择 按允许载流量选择导线和电缆的截面积：导线和电缆在正常运行时，必须保证它不致因温度过高而烧毁，因此，必

49、须满足导线和电缆的最大允许持续电流 Ial不小于其最大工作电流 Igmax，即max.galIKI )/()(0alalK110kv 变电所设计 21式中，Ial是相应于环境温度为时导线和电缆的长期允许电流，可查表得出，单0位是 A，是通过导线和电缆的最大长期工作电流，单位是 A，K 是温度修正系数，max.gI是导线和电缆的额定温度;通常=25 摄氏度；是导线和电缆安装地点的实际环00境温度；是导线和电缆的长期允许温度，单位是摄氏度。al化工厂： 选缆心截面 120mm2 Ial=246AAIg4 .226max.由已知得：961. 0)2590/()3090(Kmax.4 .22641.2

50、36246961. 0galIKI其余选择方法同化工厂。 10KV 出线电缆的选择及校验(1)按额定电压：ngUUmax(2)按最大持续工作电流选择电缆面积 S，查表 8 得：AIg96.51max选择电缆，时，、。2120mmS CN25AIN245Cal90温度修正系数 （4-23） 15. 12590159025alaltK其中为土壤温度由表得土壤热阻修正系数,直埋两根并列敷设系数。允许载流量0 . 13K92. 04K（4-24）)(13.38821.25924592. 00 . 115. 143AIKKKINtal满足长期发热要求。5无功补偿设计无功电源和有功电源一样是保证系统电能质

51、量和安全供电不可缺少的。据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的 50100%。另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的 75%和 25%。因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的 12 倍。由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。5.1 无功补偿的原则与基本要求5.1.1 无功补偿的原则(1)根据技术

52、规程规定按主变容量的 10%20%进行无功补偿；(2)分级补偿原则，按主变无功损耗减去电缆充电功率确定无功补偿的容量；且10KV 和 110KV 侧电压不能低于标称电压；110kv 变电所设计 22(3)在轻负荷（2%30%主变容量计时）时由于电缆充电功率的影响，其充电功率与补偿功率近似抵消。5.1.2 无功补偿的基本要求(1)电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力和一定的检修备用、事故备用；(2)在正常运行方式时，突然失去一回线路，或一台最大容量的无功补偿设备，或一台最大容量的发电机（包括失磁）之后，系统无功电

53、源事故备用的容量方式及配电方式，应能保持电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；在正常检修运行方式时，若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定；(3)对于 110KV 及以上系统的无功补偿，应考虑提高电力系统稳定性的作用。5.2 补偿装置选择及容量确定5.2.1 补偿装置的确定(1)同步调相机：同步调相机在额定电压5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或

54、吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。(2)串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（0.95）或导线截面小的线路，由于 PR/V 分量y的比重大，串联补偿的调压效果就很小。(3)静电补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并

55、联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级 500KV 变电站中。(4)并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于本次设计的变电站为 110KV 降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而原始110kv 变电所设计 23资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。所以选择并联补偿装置。5.2.2 补偿装置容量的选择(1)负荷所需补偿的最大容性无功量计算利用电容器改善功率因数需要补偿的无功量

56、为： （5-1）cfofmfmfmfmQPPtgtgPQ1cos11cos1|)|(|221221式中：负荷所需补偿的最大容性无功量（Kvar）fmQ 母线上的最大有功负荷（KW）fmP 补偿前的最大功率因数角（ ）1 补偿后的最小功率因数角（ ）2 由所需补偿的容性无功值0cfQ时，每千瓦有功负荷补偿到21coscos（Kvar/KW）则本站所需补偿的无功值为：（其中功率因数是由 0.85 补偿到 0.9） (5-2)var)(4 . 519 . 0118 . 0120|)|(|2221MtgtgPQfmfm(2)电容器型号的选择选择电容器如下表：表 14 电容器参数型号额定电压（KV）额定容量（Kvar/KW）WBFF324003/113/112400110kv 变电所设计 24总 结本次课程设计建设一座 110KV 降压变电站，运用所学到的理论知识，通过对原始资料的分析和短路计算，掌握变电所的电气主接线方案的选择，主要电气设备的选型。主变压器、负荷计算、短路电流的计算、无功补偿设计、容量及型号的选择，以及各种保护的确定等。