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压器的容量及型号，最后

2、，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ABSTRACTThe 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 the electric pow

3、er 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, analyze the trend o

4、f 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 materials, econo

5、my 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 transformer stan

6、d 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. Key words：110KV s

7、ubstation；Transmission system；Short out in the electric current；Relay protection目录 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc77695364 h IABSTRACT PAGEREF _Toc77695365 h II第1章 引 言1概述11.2 我国变电站设计现状11.3 设计方法、目的和意义21设计方法2设计目的和意义2第2章 电气主接线设计32.1 110kV电气主接线侧32.2 35kV电气主接线侧42.3 10kV电气主接线侧42.4 站用电接线侧5主变压器的选型6主变压器容量的确定6主变

8、压器中性点的运行方式9第3章 无功功率补偿123.1 无功补偿的概念及重要性123.2 无功补偿装置类型的选择12无功补偿装置的类型12常用的三种补偿装置的比较及选择12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154.1 10kv配电装置的规划154.2 35kv配电装置的规划154.3 110kv配电装置的规划15避雷器的规划15第5章 短路电流计算17参数分析17最大运行方式短路电流计算20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断路器和隔离开关的选择及校验27电流互感器的选择及校验34电压互感器的选择406.4 母线的选择42支持绝缘子和穿墙套管的选择46

9、型式选择46额定电压选择46穿墙套管的额定电压选择47动热稳定效验47第7章 配置继电保护及自动装置49线路保护49主、所用变压器保护49电容器保护50自动装置的要求50对35KV侧架空线进行继电保护计算50过电流保护50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

10、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

11、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、

12、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。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

13、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。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，又要保证保护环境、节约资源、易于实现

14、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，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，如图及

15、图所示。双母线带旁路母线接线对图及图所示方案、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35kV60k

16、V，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。如图及图所示。 单母线分段接线 母线接线对图及图所示方案、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

17、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。上述两种方案如图及图所示。 单母线分段接线 母线接线对图及图所示方案、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 占地少设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大

18、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。上述两种方案如图及图所示。 图单母线分段接线 图单母线接线对图2.7及图所示方案、综合比较，见表2-4。表2-4 主接线方案比较项目 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。主变压器容量

19、的确定1、负荷容量计算： (2-1)（式中：K为同时率，为有效功率，为功率因数）110kv侧 35kv侧 10kv侧 （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 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

20、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。即 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

21、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11

22、0kv及以上都采用Y形连接。故主变参数如下表： 表2-5主变压器参数型号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）连接组高压中压低压高-中高-低中-低10010010049.7 189YN，yn0,d11SFSZ9-50000/1105%3855%105111758、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

23、变压器承担。9、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 站用变压器参数型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压高压高压分接范围低压S9-200/1010;6.3;65%Y,yn04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。

24、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。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灭弧电压；并且1以使单相接地短路电流不超过三相短路电流。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

25、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（2068kv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

26、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 （2-2）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）且架空线 （2-4）电缆线路 （2-5） 对于10kv侧 （2-6）对于10kv系统，附加的变电

27、站电容电流为16%故 （2-7） 计算得 对于35kv系统，附加的变电站电容电流为13% 故 （2-8）计算得 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的油侵式消弧线圈 表2-7 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）50100041220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

28、，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。常用的三种补偿装置的比较及选择静止补偿器：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

29、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，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。

30、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。1) 负荷侧所需要补偿的最大容性无功量

31、计算式： （3-1）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）具体计算部分（1）35kv侧负荷所以 且因为 （2）10kv侧负荷 所以 且因为 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）113000357200第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

32、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

33、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

34、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)FCZ3-110J110100170Ug195250FCZ-35354170Ug85122YC-101012726Ug3145第5章 短路电流计算设取，且设架空线路电抗为，电缆电抗，取无限大电网的次暂态电势，负荷电势为。则发电机 G-1/G-2 发电机侧变压器主变压器电抗：由以知主变压器型号参数： （5-1） 所以 各绕组等值电抗分别为 （5-2） （5-3） （5-4）主变压器等值电路图如

35、下：图5-1主变压器等值电路图经过星三变换得 （5-5） （5-6） （5-7）其等值电路图如图5-2：图5-2主变压器星-三变换图再进行一次三星变换得 （5-8） （5-9） （5-10）将所得的变压器各侧阻抗归算为标幺值如下：其等值电路图如图5-3：图5-3三-星变换图系统C为无限大功率电源时，它到110kv双母线的电抗标幺植 （5-11）短路阻抗图如下：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： 图5-5 点短路图则无限大功率电源侧 发电机转移电抗计算查汽轮发电机运算曲线数字表一 （）知，当t=0时的短路电流周期分量的标幺值， 110kv侧短路电流基准值为

36、则110kv侧短路电流有名值为 冲击电流为 由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下：图5-6 点短路图发电机转移电抗则计算电抗 由于，故把汽轮发电机侧也看成无限大系统其等值电路图如下图 图5-7等值短路电路图则无限大功率电源侧 则 35kv侧短路电流基准值为 则35kv侧短路电流有名值为 冲击电流为 （5-12）由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下：图5-8 点短路电路图发电机转移电抗计算电抗由于，故把汽轮发电机侧也看成无限大系统其等值电路图如图5-9。 图5-9 点短路等效电路图则无限大功率电源侧 则 10kv侧短路电流基准值为 则10kv侧短路电流有名值为 冲

37、击电流为 （5-13）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短路阻抗图如右图：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： 图5-11 点等值电路图无限大功率电源侧 （5-14） 则 （5-15）发电机转移电抗则计算电抗汽轮发电机侧，查汽轮发电机运算曲线数字表 （）知，当t=0时的短路电流周期分量的标幺值110kv侧短路电流基准值为 则110kv侧短路电流有名值为：两相短路电流 （5-16）冲击电流为 （5-17）由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下： 图5-12 点等值电路图则无限大功率电源侧

38、（5-18）则 （5-19）发电机转移电抗计算电抗查汽轮发电机运算曲线知，当t=0时的短路电流周期分量的标幺值35kv侧短路电流基准值为 则35kv侧短路电流有名值为 两相短路电流 （5-20）冲击电流为 由短路阻抗图知，当点发生三相短路时，其等值电路图如下：图5-13 点短路电路图发电机转移电抗计算电抗由于，故把汽轮发电机侧也看成无限大系统则无限大功率电源侧如图5-14 所示。 图5-14 点短路等效电路图 则 （5-21） 故 10kv侧短路电流基准值为 则10kv侧短路电流有名值为 两相短路电流 （5-22）冲击电流为 （5-23）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

39、最大运行方式电压等级短路类型110kv（）35kv（）10kv（）I(KA) (KA)最小运行方式I(KA)(KA)(KA)第6章 主要电气设备的选择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

40、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。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

41、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隔离开关同样，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 具体选择及校验过程如下：（1）额定电压选择： （2）额定电流选择：

42、（3）额定开断电流选择： 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/1000110110350010005521（4）热稳定校验： （6-1） 由于 （6-2） 断路器 短路热稳定计算时间为 （6-3）由于，不计非周期热效应。短路电流的热效应等于周期分量热效应，即查发电机运算曲线知 同理且所以 即：满足热稳定校验

43、。（5）动稳定校验： （6-4）因为 所以满足动稳定校验。具体参数如下表：表6-3 断路器型号计算数据LW6220/2500UN110kVUN110kVA1000AkA21 kAkA55 kA由表可知，所选断路器满足要求。2) 主变侧隔离开关的选择与校验过程如下：（1）额定电压选择： （6-5）（2）额定电流选择： （6-6）根据发电厂电气部分P358选择GW4-110D/1000-80，其技术参数如下表：表6-4. GW4-110D/1000-80技术参数表型号额定电压额定电流5s热稳定电流动稳定电流峰值GW4-110D/1000-80110 kV1000 A21.5 kA80 kA（3）热

44、稳定校验： 所以，满足热稳定校验。（4）动稳定校验：=80kA =8.326kA ,所以，满足动稳定校验要求。表6-5 具体参数如下计算数据GW4-110D/1000-80220kV110kV1000A80 kA由表可知，所选隔离开关满足选择要求。2. 35KV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： 具体选择及校验过程如下：（1）额定电压选择： （2）额定电流选择： （3）额定开断电流选择： 根据发电厂电气部分P358选择SW2-35/1000，技术数据如下表所示：表6-6技术数据型号额定工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定开断容量（）4s热稳

45、定电流（kA）极限通过电流（峰值）（kA）合闸时间(s)固有分闸时间(s)SW2-35/10003510001500（4）热稳定校验：而设主保护和后备保护的动作时间为0s和1s，则热稳定计算时间：由于，不计非周期热效应。 （6-7）所以，满足热稳定校验。（5）动稳定校验：因为，所以满足动稳定校验。其具体参数如下表：表6-7 具体参数计算数据SW2-35/100035kV35kV1000A由表可知，所选断路器满足选择要求。2) 主变侧隔离开关的选择与校验（1）额定电压选择： （2）额定电流选择： 根据发电厂电气部分P358选择GW5-35G/1000-83，其技术参数如表6-8。表6-8 GW5

46、-35G/1000-83技术参数型号额定电压额定电流4s热稳定电流动稳定电流峰值GW5-35G/1000-8335 kV1000 A25 kA83 kA（3）热稳定校验：因为所以，满足热稳定校验。（4）动稳定校验：具体参数如下表： 表6-9 具体参数计算数据GW5-35G/1000-83110kV35kV1000A83 kA由表可知，所选隔离开关满足选择要求。3. 10KV主变、出线侧1) 主变10kV侧断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流： 具体选择及校验过程如下：（1）额定电压选择： （2）额定电流选择： （3）额定开断电流选择：由发电厂电气部分P358选择SN10-10/100

47、0断路器，其技术数据如表6-10所示：表6-10 技术数据型号额定电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）2s热稳定电流（kA）极限通过电流（峰值）（kA）合闸时间(s)分闸时间(s)SN10-10/100010100080（4）热稳定校验：设主保护和后备保护的动作时间为0s和1s，则校验短路热稳定的计算时间：由于，不计非周期热效应。所以，满足热稳定校验。（5）动稳定校验：因为，所以满足热稳定校验。具体参数如下表。 表6-11 动稳定具体参数计算数据SN10-10/100010kV10kV1000A80kA 由表可知，所选断路器满足选择要求。2) 主变隔离开关的选择与校验。流过回路的最大

48、持续工作电流： （1）额定电压选择：（2）额定电流选择：根据发电厂电气部分P358选择GN6-10/1000-80型隔离开关，其技术参数如下表：表6-12 GN6-10/1000-80技术参数表型号额定电压额定电流4s热稳定电流动稳定电流峰值GN6-10/1000-8010 kV1000 A31.5 kA80 kA（3）热稳定校验：因为，所以，满足热稳定校验。（4）动稳定校验：，所以，满足动稳定校验。具体参数如下表：表6-13 动稳定具体参数计算数据GN6-10/1000-8010kV10kV3000A3969160kA由表可知，所选隔离开关满足选择要求。a.按一次回路额定电压和电流选择810

49、。电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足： （6-7） （6-8）式中 b、电流互感器种类和型式的选择在选择时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择型式。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L(C)系列。10kV屋内配电装置常采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构，如LZ系列的树脂浇注绝缘结构只适用于屋内配电装置。c、准确级的选择互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级，0.51级的电流互感器用于变电所的测量仪表，电能表必须用级的电流互感器。d、热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流来表示，故热稳定按

50、下式校验： （6-9）e、动稳定校验电流互感器的内部动稳定性常以额定动稳定倍数表示，校验式 （6-10）外部动稳定校验主要是校验互感器出线端受到的短路作用力不超过允许值。有的产品样本未标明出线端部运行作用力，而只给出动稳定倍数。一般是在相间距离为40cm，计算长度为50cm的条件下取得的。按下式校验： （6-11）1. 110KV电流互感器的选择 1) 按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流： 电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足： 型式：采用串级绝缘瓷箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。额定电压：准确等级：用于保护，测量、计量用，其准确等级为级。查发电

51、厂电气部分P358，初步选定的型号为：LCWD-110型。其具体参数如下：表6-14 LCWD-110参数型 号额定电流比（A）准确级次1s热稳定（倍数）额定动稳定电流（倍数）LCWD-1101000/5751502) 热稳定校验： （6-12）所以，满足热稳定校验。3) 动稳定校验：(1) 内部动稳定校验： （6-13）因为所以，满足内部动稳定校验。(2) 外部动稳定校验： （6-14）所以，满足外部动稳定校验。综上，所以LCWD-110（2600/5）满足要求。具体数据见下表： 表6-15 LCWD-110参数项目 数据LCWD-110（2600/5）计算数据110kV110kV1200A

52、AkAkA1502. 35kv侧电流互感器的选择1) 按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流： 电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足： （6-15） （6-16）2) 电流互感器种类和型式选择35KV以下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。采用树脂浇注绝缘结构的电流互感器，安装地点是屋内。3) 准确级的选择作电流、电能测量及继电保护用，准确级选择级。初步根据发电厂电气部分P358选择LCW-35型电流互感器。其技术数据如下表所示： 表6-16 LCW-35参数型 号 额定电流（A）准确级次1s热稳定电流（倍数）额

53、定动稳定电流（倍数）LCW-35600/5651004) 热稳定校验： （6-17）所以，满足热稳定校验。5) 动稳定校验：(1) 内部动稳定校验： （6-18） 因为所以，满足内部动稳定校验。(2) 外部动稳定校验： （6-19），所以，满足外部动稳定校验。综上，所以LCW-35（600/5）满足要求。具体数据见表6-17 LCW-35 表6-17 LCW-35具体数据 项目 数据LCW-35（600/5）计算数据35kV35kV600 A501.599 A1003. 10KV电流互感器的选择 1) 按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流：电流互感器的一次回路额定电压

54、和电流必须满足：2) 电流互感器种类和型式选择10KV以下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。采用树脂浇注绝缘结构的电流互感器，安装地点是屋内。3) 准确级的选择作电流、电能测量及继电保护用，准确级选择级。查发电厂电气部分P358 ，初步选定型号：LA-10 表6-18 LA-10参数型 号 额定电流比（A）准确级次1s热稳定（倍数）额定动稳定（倍数）LA-101000/5751354) 热稳定校验： 所以，满足热稳定校验。5) 动稳定校验：(1) 内部动稳定校验： 因为所以，满足内部动稳定校验。(2) 外部动稳定校验： 所以，满足外部动稳定

55、校验。综上，所以LA-10（1000/5）满足要求。具体数据见下表： 表6-19 LA-10参数项目 数据LA-10（1000/5）计算数据10kV10kV1000A135电压互感器的种类和型号电压互感器应根据装设地点和使用条件进行选择925。在635kv 屋内配电装置中，一般采用油侵式或浇注式电压互感器：110220kv配电装置当容量和准确级满足要求时，宜采用电容式电压互感器，也可采用油侵式；500kv均为电容式。三相式电压互感器投资省，但仅20kv以下才有三相式产品。三相五柱式电压互感器广泛用于315KV系统，而三相三柱式电压互感器，为避免电网单相接地时，因零序磁通的磁阻过大，致使过大的零

56、序电流烧坏电压互感器，则电压互感器的一次侧三相中性点不允许接地，不能测量相对地电压，故很少采用。用于接入精确度要求较高的环境，可以采用三相式电压互感器或两个单相电压互感器接成不完三角形接法。在本次设计中对电压互感器的选型依据为：620KV配电装置中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。35kV110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。220kV及以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。按一次回路电压选择： （6-

57、20）按二次回路电压选择：二次回路电压必须满足测量电压为100V。电压互感器接线不同，二次电压各不相同。准确等级：由于本设计主要用于保护、测量、计量用，其准确等级为级。1. 110KV电压互感器的选择 型式：采用串级绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。额定电压： KVV准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为级。在网上查相关设计手册，选择PT的型号：JCC2-110。额定变比： 2. 35KV电压互感器的选择 型式：采用油浸式绝缘结构PT，供电压、电能和功率测量以及继电保护用。额定电压： 准确等级：用于保护、测量以及计量用，其准确等级为级。查发电厂电气部分P359 ，选定

58、PT型号：JDJJ-35额定变比为：kV3. 10KV电压互感器的选择 型式：采用油浸式绝缘结构PT，供电压、电能和功率测量以及继电保护用。额定电压： 准确等级：用于保护、测量以及计量用，其准确等级为0.5级。查发电厂电气部分P359 ，选定PT型号：JSJW-10额kV6.4 母线的选择 母线一般按母线材料、类型和布置方式；导体截面；电晕；热稳定；动稳定；共振频率等项进行选择与校验。母线一般为硬母线，而架空线则是软导线。常用的硬母线截面有矩形、槽型和管型。母线的经济截面可由下式决定： （6-21）式中：经济截面（）； J经济电流密度（）。经济电流密度J与年最大负荷利用小时数Tmax有关，本设

59、计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为：110kV侧 Tmax=5000小时/年35kV侧 Tmax=5000小时/年10KV侧 Tmax=5500小时/年1. 110kV母线初步选型 表6-20 LGJ- 630/45参数电压等级(KV)型号最大允许电流(A)截面积（mm）110LGJ- 630/451025630按经济电流密度选择导体截面积：正常工作时的最大长期工作电流：查经济电流密度曲线，当Tmax =5000h时，钢芯铝绞线的经济电流密度，则可选择钢芯铝绞线LGJ- 630/45，其标称截面为630/45 ，长期允许载流量为1025 A，外径33.60 mm。1) 当环境温度为40时，导

60、体最高允许温度为70时，查表得综合修正系数为K=0.81,则按长期发热允许电流校验： 2) 热稳定校验，正常运行是的导体温度：（） （6-22）查发电厂电气部分表6-12可得在温度为55下的C值为：C=93，则满足短路时发热的最小导体截面为： （6-23）故满足热稳定要求。3) 电晕校验：可知 满足要求。2. 35kV母线母线初步选型表6-21 LGJ- 800/55参数电压等级(KV)型号最大允许电流(A)截面积（mm）35LGJ- 800/551220800按经济电流密度选择导体截面积：正常工作时的最大长期工作电流：查铝导体经济电流密度曲线，当Tmax =5000h时，钢芯铝绞线的经济电流