电气工程基础课程设计报告1-华科电气

课程设计说明书设计题目110kV降压变电站电气系统初步设计电气学院电气工程及其自动化专业班学生姓名：学号：完成日期：指导老师（签字）：华中科技大学

目录一、概述..................................................................................................................…1二、设计基础资料...................................................................................................2三、主变压器及主接线设计.....................................................................................3四、主接线设计.........................................................................................................5五、短路电流计算...................................................................................................7六、电气设备选择.................................................................................................101.断路器和隔离开关选择............................................................................112.导线的选择................................................................................................153.限流电抗器的选择....................................................................................174.电压互感器的选择....................................................................................185.电流互感器的选择....................................................................................196.高压熔断器的选择....................................................................................217.支持绝缘子和穿墙套管的选择.................................................................228.消弧线圈的选择.........................................................................................239.避雷器的选择.............................................................................................24附录短路电流计算书...............................................................................................25七、课程设计体会及建议.......................................................................................31八、参考文献...........................................................................................................32附图110kV降压变电所电气主接线图（#2图纸）

第1页设计计算与说明主要结果概述1设计目的（1）复习和巩固《电气工程基础》课程所学知识（2）培养分析问题和解决问题的能力（3）学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法2设计内容本设计只做电气部分的初步设计，不作施工设计和土建设计主变压器选择：根据负荷选择主变压器的容量、型式、电压等级电气主接线设计：可靠性、经济性和灵活性短路电流计算：不同运行方式（大、小、主）、短路点与短路类型主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、消弧线圈、避雷器等绘制电气主接线图3设计要求（1）制定任务书（2）确定变压站各电压等级的合计负荷及负荷类型（3）选择主变压器，确定型号、相数、容量比等确定电压等级；各侧总负荷；选择台数、容量；校验近、远期变压器的负荷率，若不满足规程规定，应采取的措施；校验事故情况下变压器的过载能力；接地方式。最终必须确定主变压器的：型号、相数、容量比、电压比、接线组别、短路阻抗等（4）电气主接线设计对每一个电压等级，拟定2～3各主接线方案，先进行技术比较，初步确定2-3个较好的方案，再进行经济比较，选出一个最终方案。（5）短路电流计算电力系统侧按无限大容量系统供电处理；用于设备选择时，按变电所最终规模考虑；用于保护整定计算时，按本期工程考虑；举例列出某点短路电流的详细计算过程，列表给出各点的短路电流计算结果Sk、I”、I∞、Ish、Teq（其余点的详细计算过程在附录中列出）。电气设备选择每类设备举例列出一种设备的详细选择过程，列表对比给出选出的所有设备的参数及使用条件。第2页设计计算与说明主要结果设计基础资料1待建变电站的建设规模=1\*GB2⑴ 变电站类型： 110kV降压变电站=2\*GB2⑵ 三个电压等级： 110kV、35kV、10kV=3\*GB2⑶ 110kV： 近期进线2回，出线1回；远期进线1回，出线1回35kV： 近期4回；远期2回10kV： 近期6回；远期2回2电力系统与待建变电站的连接情况=1\*GB2⑴ 变电站在系统中地位： 终端变电站=2\*GB2⑵ 变电站仅采用110kV的电压与电力系统相连，为变电站的电源=3\*GB2⑶ 电力系统至本变电站高压母线的标么电抗（Sd=100MVA）为：最大运行方式时 0.30；最小运行方式时 0.40；主运行方式时 0.35=4\*GB2⑷ 上级变电站后备保护动作时间为3s3待建变电站负荷=1\*GB2⑴ 110kV出线：负荷每回容量12000kVA，cos＝0.9，Tmax＝5000h=2\*GB2⑵ 35kV负荷每回容量4000kVA，cos＝0.85，Tmax＝4000h；其中，一类负荷1回；二类负荷2回=3\*GB2⑶ 低压负荷每回容量1425kW，cos＝0.95，Tmax＝4000h；其中，一类负荷2回；二类负荷2回=4\*GB2⑷负荷同时率0.94环境条件=1\*GB2⑴ 当地年最高气温400C，年最低气温-200C，最热月平均最高气温350C，年最低气温-50C=2\*GB2⑵ 当地海拔高度： 600m=3\*GB2⑶ 雷暴日： 10日/年5其他=1\*GB2⑴ 变电站地理位置： 城郊，距城区约10km=2\*GB2⑵ 变电站供电范围： 110kV线路：最长100km，最短50km； 35kV线路：最长60km，最短20km；10kV低压馈线：最长30km，最短10km；=3\*GB2⑶ 未尽事宜按照设计常规假设。第3页设计计算与说明主要结果三、主变压器选择1电压等级待建变电所的电压等级为110kV/35kV/10kV。2各侧总负荷110kV近期负荷：S110=12000*1*0.9=10800kVA35kV近期负荷：S35=4000*4*0.9=14400kVA10kV近期负荷：S10=1425/0.95*6*0.9=8100kVA近期总负荷：S近=10800+14400+8100=33300kVA110kV远期负荷：S’110=12000*1*0.9=10800kVA35kV远期负荷：S’35=4000*2*0.9=7200kVA10kV远期负荷：S’10=1425/0.95*2*0.9=2700kVA远期总负荷：S’=10800+7200+2700=20700kVA总负荷：S总=33300+20700=54000kVA其中重要负荷，即一、二类负荷：S重要=4000*3*0.9+1425/0.95*4*0.9=16200kVA3选择台数、容量确定原则：大中型发电厂和枢纽变电所，主变不应少于2台；按变电所建成后5~10年的规划负荷选择，并适当考虑远期10~20年的负荷发展；对重要变电所，应考虑一台主变停运，其余变压器在计及过负荷能力及允许时间内，满足I、II类负荷的供电；如果有两台变压器，每台容量应能满足全部供电负荷的60%~70%，即33000*（60%~70%）=19800~23100kVA。根据以上原则，一期工程选择2台20000kVA主变压器，二期工程增加1台20000kVA主变压器。4校验变压器负荷率近期变压器负荷率：33300/(20000*2)*100%=83.25%远期变压器负荷率：54000/(20000*3)*100%=90%近期、远期皆留有一定的裕度，且利用率较高，经济性较好。5校验事故情况下的过载能力近期一台主变压器停运,其余变压器担负全部负荷的70%时，过载率：33300/20000*70%=116.55%此时担负重要负荷：16200/20000*100%=81%远期一台主变压器停运,其余变压器担负全部负荷的70%时，过载率：54000/（20000*2）*70%=94.5%电压等级110kV/35kV/10kV一期规模总负荷33300kVA最终规模总负荷54000kVA重要负荷16200kVA一期选2台，最终选择3台20000kVA主变压器近期负荷率83.25%远期负荷率90%近期一台主变压器停运过载率116.55%远期一台主变压器停运过载率94.5%第4页设计计算与说明主要结果6接地方式我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用∆连接。7变压器最终确定变压器各侧负荷百分比：110kV侧：10800＞1/2SN35kV侧：14400＞1/2SN10kV侧：8100＜1/2SN故容量比为100/100/50。每侧绕组的通过容量都达到额定容量的15%及以上，所以采用三相三绕组变压器。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相三绕组变压器。综上所述，拟选择主变压器型号为SFSL7-20000/110的三相三绕组电力变压器，一期2台。二期增加1台。其参数如下：型号：SFSL7-20000/110相数：三相容量比：100/100/50电压比：110/35/10.5接线组别：YN，yn0，d11短路阻抗：Uk(1-2)=10.5%;Uk(1-3)=18%;Uk(2-3)=6.5%接地方式YN/yn0/d11容量比为100/100/50选择主变压器型号为SFSL7-20000/110第5页设计计算与说明主要结果四电气主接线设计1设计原则：根据国家标准《GB50059-9235～110kV变电所设计规范》，变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负载性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。35～110kV线路为两回及以下时，宜采用桥型、线路变压器组或线路分支接线，超过两回时，宜采用扩大桥型接线、单母线或分段单母线接线。110kV线路为6回以上时，宜采用双母线接线。220kV及以下，当进出线回路多，输送功率打，可采用有母线的接线形式。无母线接线，通常用于进出线回路少且不在扩建的情况。根据国家标准，当变电所有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许听见检修断路器时，可设置旁路设施。当6～35kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。采用单母和双母接线的110kV~220kV电压等级，若断路器停电检修时间较长，一般应设置旁路母线。35kV以下电压，由于供电距离不远，对重要用户可采用双回线路；若单母分段，也可设置不带专用断路器的旁路母线接线。2设计方案：（1）110kV侧其近期进线2回，出线1回；远期进线1回，出线1回，综上原则，待选比较好的方案有：方案一：单母线分段接线其特点：技术方面：简单清晰，设备较少；可靠性较差，灵活性较差；母线分段减少了故障或检修时的停电范围。经济方面：设备较少，投资较小方案二：单母线分段带旁母接线其特点：技术方面：可靠性较高，灵活性较好；检修断路器时不用停电；倒闸操作较复杂，容易误操作经济方面：占地较大，投资较多综合考虑，单母线分段带旁母的方案虽然在供电可靠性上显得更满足负荷的要求，但占地大，投资多。相反，待建变电所在110kV侧近期和远期的负荷率都不高，用双倍的投资换取略高的可靠性是不划算的。另一方面，各种新型断路器的出现和成功运行表明，断路器的检修110kV侧选用单母线分段接线第6页设计计算与说明主要结果问题可以不用复杂的旁路设施来解决，而用备用的断路器来替代需要检修的断路器。且替代断路器的方法相当轻便，不会对负荷造成较大影响。综上，110kV侧选用单母线分段接线。（2）35kV侧其近期4回；远期2回，综合设计原则，待选较好的方案有：方案一：单母线分段带旁母接线其特点：技术方面：简单清晰，操作方便；可靠性较差，未接旁母回路检修时仍需停电；母线分段减少了故障或检修时的停电范围。经济方面：用母线分段断路器兼做旁路短路器节省投资；设备较少，占地小方案二：双母线接线其特点：技术方面：可靠性高，调度灵活；易于扩建为大中型变电所；线路复杂，容易误操作经济方面：投资多，配电装置复杂。综合以上分析，虽然双母线接线的方案具有供电更可靠，调度更灵活，又便于扩建的优点，但常常还需采取在断路器和相应的隔离开关之间加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑闭锁等防止误操作的安全措施，大大增加了投资，只在我国大中型发电厂和变电站中广泛使用。对于待建的110kV变电站，在满足重要负荷供电需求的同时应考虑投资的经济性。所以，35kV侧选用单母线分段带旁母接线。3）10kV侧其近期6回；远期2回，综合设计原则，较好的方案有：方案一：单母线分段接线其特点：技术方面：简单清晰，设备较少；可靠性较差，灵活性较差；母线分段较少了故障或检修时的停电范围。经济方面：设备少，投资小。方案二：单母线分段带旁母接线其特点：技术方面：可靠性较高，检修断路器时不用停电，容易误操作。经济方面：占地大，投资多。由以上分析可知，采用手车式高压开关柜时，可不设置旁路设施，对供电可靠性的影响不大。折中考虑可靠性和经济性，10kV侧采用单母线分段接线。35kV侧选用单母线分段带旁母接线10kV侧采用单母线分段接线第7页设计计算与说明主要结果五短路电流计算系统按无穷大系统处理，通常基准容量取100MVA。用于设备选择时，按最终规模考虑。用于继电保护整定，按一期工程考虑。1选择基准值基准电压：Ud1＝115KV，Ud2＝37KV，Ud3＝10.5KV。基准容量：Sd＝100MVA。则基准电流Id1=Sd/（Ud1）=0.5KA，Id2=Sd/（Ud2）=1.56KA，Id3=Sd/（Ud3）=5.5KA。2确定系统电抗标幺值计算最大运行方式下：0.30最小运行方式下：0.40主运行方式下：0.353变压器绕组电抗标幺值X1%=0.5（Uk1-2%+Uk1-3%－Uk2-3%）＝11%，X2%=0.5（Uk1-2%+Uk2-3%－Uk1-3%）＝0，X3%=0.5（Uk1-3%+Uk2-3%－Uk1-2%）＝7%，4三侧电抗标幺值XⅠ*==11%*100/20=0.55XⅡ*==0XⅢ*==7%*100/20=0.35计算结果如左边所示第8页设计计算与说明主要结果5短路电流计算最终规模下：在最大运行方式下：k1点的三相短路：三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.30=1.67kA次暂态电流：I″＝I∞＝1.67KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=4.24KA短路容量SK＝Sd/X1＝333MVA其他短路点、运行方式、规模下的计算过程详见附录中的短路电流计算书。在最终规模下，且最大运行方式下的短路电流计算：短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk22073.233.238.2210kVk31679.179.1723.33在最终规模下，且最小运行方式下的短路电流计算：短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12501.251.253.1835kVk21722.682.686.8110kVk31437.867.8620计算结果如左边所列表格第9页设计计算与说明主要结果在最终规模下，且主运行方式下的短路电流计算：短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12861.431.433.6435kVk21882.932.937.4510kVk31548.468.4621.54在一期规模下，且最大运行方式下的短路电流计算：短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk21742.712.716.9110kVk31337.337.3318.67在一期规模下，且最小运行方式下的短路电流计算：短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12501.251.253.1835kVk21482.312.315.8810kVk31608.88.822.4在一期规模下，且主运行方式下的短路电流计算：短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12861.431.433.6435kVk21181.841.844.6710kVk31256.886.8817.7第10页设计计算与说明主要结果六电气设备选择电气设备应能满足正常、短路、过电压和特定条件下安全可靠的而要求，并力求技术先进和经济合理。通常电气设备选择分三步，第一按正常工作条件选择，第二按短路情况检验其热稳定性和电动力作用下的动稳定性，第三按实际条件修正。同时兼顾今后的发展，选用性能价格比高，运行经验丰富、技术成熟的设备，尽量减少选用设备类型，以减少备品备件，也有利于运行、检修等工作。设备选择原则：设备型号应符合使用环境和安装条件的要求；设备的规格、参数按正常工作条件选择，并按照最大短路电流进行效验。1）按正常工作条件选择电器额定电压：UNUNS额定电流：INImax2）按短路情况检验热稳定校验：It2tQk动稳定校验：iesish各侧持续工作电流计算：主变压器110kV侧：Imax1=1.05*20000/(31/2*110)=110.2A主变压器35kV侧：Imax2=1.05*20000/(31/2*35)=346.4A主变压器10kV侧：Imax3=1.05*10000/(31/2*10.5)=577.4A110kV进线：Imax4=18000/(31/2*110)=94.5A110kV出线：Imax5=12000/(31/2*110)=63.0A35kV出线：Imax6=4000/(31/2*35)=66.0A10kV出线：Imax7=1425/(31/2*10.5*0.95)=82.5A110kV母线分段开关按110kV侧负荷60%算：Imax8=60%*54000/(31/2*110)=170.0A35kV母线分段开关按35kV侧负荷60%算：Imax9=60%*21600/(31/2*35)=213.8A10kV母线分段开关按10kV侧负荷60%算：Imax10=60%*10800/(31/2*10.5)=356.3A计算结果如左所示第11页设计计算与说明主要结果1.断路器和隔离开关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。待建变电站在选择断路器的过程中，尽可能采用同一型号断路器，以减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。断路器的校验：(1)额定电压：UN≥UNS(2)按额定电流选择：IN≥Imax(3)额定开断电流：INbr≥I”(4)热稳定校验：It2tQk(5)动稳定校验：iesish隔离开关的校验，除了其不必开断短路电流外，其他项目与断路器相同热稳定时间的选择：类别继电保护时间/s断路器分闸时间/s灭弧时间/s热效应等效时间/s110kV进线3.00.10.053.15主变110kV侧2.50.10.052.65主变35kV侧2.00.10.052.15主变10kV侧1.50.20.051.75110kV出线1.00.10.051.1535kV出线1.00.10.051.1510kV出线0.50.20.050.75以主变110侧为例：断路器：选择SW3-110G/1200型断路器(1)额定电压：UN≥UNS选择的断路器的额定电压110kV，等于主变110kV侧电压110kV，符合要求(2)按额定电流选择：IN≥Imax选择的断路器额定电流为1200A，大于主变110kV侧电流110.2A，符合要求(3)额定开断电流：INbr≥I”选择的断路器额定开断电流为15.8KA，大于主变110kV侧短路全电流1.67KA，符合要求(4)热稳定校验：It2tQk所选断路器热稳定为15.82*4KA2*s，大于主变110kV侧热效应1.672*2.65KA2*s，符合要求(5)动稳定校验：iesish所选的断路器额定动稳定电流为41KA，大于主变110kV侧短路冲击电流4.24KA，符合要求热稳定等效时间如左表所示第12页设计计算与说明主要结果隔离开关：选择GW4-110/600型隔离开关：(1)额定电压：UN≥UNS选择的隔离开关的额定电压110kV，等于主变110kV侧电压110kV，符合要求(2)按额定电流选择：IN≥Imax选择的隔离开关额定电流为600A，大于主变110kV侧电流110.2A，符合要求(3)热稳定校验：It2tQk所选隔离开关热稳定为142*5KA2*s，大于主变110kV侧热效应1.672*2.65KA2*s，符合要求(4)动稳定校验：iesish所选的隔离开关额定动稳定电流为50KA，大于主变110kV侧短路冲击电流4.24KA,符合要求综上可列表，变压器110kV侧断路器和隔离开关：设备型号SW3-110G/1200型断路器GW4-110/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压110KV110KV110KV110KV额定电流1200A110.2A600A110.2A额定开断电流15.8KA1.67KA热稳定/KA2*s15.82*41.672*2.65142*51.672*2.65动稳定41KA4.24KA50KA4.24KA操动机构CD5-XGCS-14其他部分也按照以上方法校验，所选择的设备如下：110KV进线断路器和隔离开关：设备型号SW3-110G/1200型断路器GW4-110/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压110KV110KV110KV110KV额定电流1200A94.5A600A94.5A额定开断电流15.8KA1.67KA热稳定/KA2*s15.82*41.672*3.15142*51.672*3.15动稳定41KA4.24KA50KA4.24KA操动机构CD5-XGCS-14所选断路器和隔离开关如左边列表所示第13页设计计算与说明主要结果110KV出线断路器和隔离开关：设备型号SW3-110G/1200型断路器GW4-110/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压110KV110KV110KV110KV额定电流1200A63.0A600A63.0A额定开断电流15.8KA1.67KA热稳定/KA2*s15.82*41.672*1.15142*51.672*1.15动稳定41KA4.24KA50KA4.24KA操动机构CD5-XGCS-14110KV分段断路器和隔离开关：设备型号SW3-110G/1200型断路器GW4-110/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压110KV110KV110KV110KV额定电流1200A170.0A600A170.0A额定开断电流15.8KA1.67KA热稳定/KA2*s15.82*41.672*2.65142*51.672*2.65动稳定41KA4.24KA50KA4.24KA操动机构CD5-XGCS-14变压器35kV侧断路器和隔离开关：设备型号SW3-35G/600型断路器GW2-35/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压35KV35KV35KV35KV额定电流600A346.4A600A346.4A额定开断电流6.6KA3.23KA热稳定/KA2*s6.62*43.232*2.15142*53.232*2.15动稳定17KA8.22KA50KA8.22KA操动机构CD3-XGCS8-335kV出线断路器和隔离开关：设备型号SW3-35G/600型断路器GW2-35/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压35KV35KV35KV35KV额定电流600A66.0A600A66.0A额定开断电流6.6KA3.23KA热稳定/KA2*s6.62*43.232*1.15142*53.232*1.15动稳定17KA8.22KA50KA8.22KA操动机构CD3-XGCS8-3第14页设计计算与说明主要结果35KV分段断路器和隔离开关：设备型号SW3-35G/600型断路器GW2-35/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压35KV35KV35KV35KV额定电流600A213.8A600A213.8A额定开断电流6.6KA3.23KA热稳定/KA2*s6.62*43.232*2.15142*53.232*2.15动稳定17KA8.22KA50KA8.22KA操动机构CD3-XGCS8-3变压器10kV侧高压开关柜：设备型号GG-1A（F1）型开关柜，断路器SN10-10项目设备参数使用条件额定电压10KV10KV额定电流1000A577.4A额定开断电流28.9KA9.17KA热稳定292*4KA2*s9.172*1.75KA2*s动稳定71KA23.33KA操动机构CD-1010kV出线高压开关柜：设备型号GG-1A（F1）型开关柜，断路器SN10-10项目设备参数使用条件额定电压10KV10KV额定电流1000A82.5A额定开断电流28.9KA9.17KA热稳定292*4KA2*s9.172*0.75KA2*s动稳定71KA23.33KA操动机构CD-1010KV分段断路器和隔离开关：设备型号SN8-10G/600型断路器GN2-10/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压10KV10KV10KV10KV额定电流600A356.3A600A346.4A额定开断电流11.6KA9.17KA热稳定/KA2*s11.62*49.172*1.75142*59.172*1.75动稳定33KA23.33KA50KA23.33KA操动机构CD3-XGCS6-1T第15页设计计算与说明主要结果2、导线的选择本变电站规模中等，电流不大，母线全部采用铝制矩形母线，部分引出线采用钢芯铝导线。选择原则为：①按照周围环境最高温度情况选择导线的载流量不小于最大工作电流，长线路按照经济电流密度选择；②热稳定校验按照公式：校验，取C=97。以110KV母线的选择为例：拟选用LWB-80*8型矩形铝排平置，支持绝缘子艰巨2.5m，相间中心线距为0.4m。1按最大持续电流校验：其允许载流量为1249A，大于母线最大工作电流8*82.5=660A。2热稳定校验：其最小允许界面：Smin=I∞*tmin1/2/C=125.1mm2,满足要求。3动稳定校验：母线截面系数：W=h2*b/6=8.53cm2母线在短路时的最大电动力：F=1.73*ish2*l/10s=588.5N母线受到的最大应力：σmax=F*l/10W=1725N/cm2铝母线的允许应力为6860N/cm2，所以满足要求其他导线按照类似的方法选择和校验，选择结果如下表：（接下页）所选导线如下页列表所示第16页设计计算与说明主要结果（接上页）项目工作电流/AJec(A/mm2)Sec/mm2I∞/KASmin/mm2导线型号Ial/A主变110KV引出线110.21.291.81.6728.1LGJ-150445110KV母线2*631.21051.6728.1LGJ-150445110KV线路631.252.51.6718.5LGJ-70275主变35KV引出线346.41.15301.23.2348.8LGJ-15044535KV母线6*661.15344.33.2348.8LGJ-15044535KV旁母6*661.15344.33.2348.8LGJ-15044535KV线路661.1557.43.2335.7LGJ-70275主变10KV引出线577.41.15502.19.17125.1LGJ-40080010KV母线8*82.51.15573.99.17125.1LWB-80*8124910KV线路82.51.1571.79.1781.9LGJ-150445第17页设计计算与说明主要结果3.限流电抗器的选择(1)限流电抗器的作用:①限制短路电流②维持母线上的残压(2)限流电抗器的选择①电抗百分值的选择，需要根据具体要求（如限制短路电流到何值）来确定；②电压损失的校验，要求电抗器的电压损失不应大于电网额定电压的5%；③母线残压的校验,如不满足残压要求，可增大电抗值或才用瞬时速断保护。待建变电站中各线路的电流由其他设备的选择保证，不选择限流电抗器。第18页设计计算与说明主要结果4.电压互感器的选择电压互感器的配置应能保证在主接线的运行方式改变时保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。每条母线的三相上均装设电压互感器。（1）、110KV母线上的电压互感器110KV线路选择电容式单相电压互感器，一次侧绕组接于电网相电压上。选择型号为YDR-110的电压互感器，其变比为：，最大容量为1200VA。（2）、35KV母线上的电压互感器35KV线路选择电磁式单相电压互感器，一次侧绕组接于电网相电压上。选择型号为JDJJ-35的电压互感器，其变比为：，最大容量为1200VA。（3）、10KV母线上的电压互感器10KV线路选择电磁式单相户内电压互感器，一次侧绕组接于电网相电压上。选择型号为JDZJ-10的电压互感器，其变比为：，最大容量为300VA。选择结果如下表：项目型号变比最大容量（VA）110KV母线YDR-110120035KV母线JDJJ-35120010KV母线JDZJ-10300第19页设计计算与说明主要结果5.电流互感器的选择电流互感器是一种特殊的变压器，其一次绕组串联在电力线路里，二次绕组接仪表和继电器。其作用是将一次电流转变为标准的二次电流(如5A和1A)，以便于测量和保护。凡装有断路器的回路应装设电流互感器。电流互感器的选择一般要求：以主变110KV侧电流互感器为例：（1）型式选择选择LCWD-110。（2）用于电能计量的电流互感器准确度不应低于0.5级选择0.5级。（3）额定电压不应低于装设地点电路的额定电压额定电压为110KV，等于进线的额定电压，满足要求。（4）额定一次电流不应小于电路中的计算电流额定电流为200A，大于进线电流110.2A，满足要求。（5）校验热稳定（75*200）2*1=22.5*107>25102*3.15=1.98*107,符合条件。校验动稳定21/2*200*150=51961>5100,满足要求。其他电流互感器按照类似的方法选择和校验，选择结果如下表：（接下页）所选电流互感器如下页表格所列第20页设计计算与说明主要结果（接上页）项目型号电流比热稳定倍数动稳定倍数110KV进线LCWD-11075150110KV出线LCWD-1107515035KV出线LCWD-356515010KV出线LA-1090160主变110KV侧LCWD-11075150主变35KV侧LCWD-3565150主变10KV侧LA-105090110KV母线LCWD-1107515035KV母线LCWD-356515010KV母线LA-105090第21页设计计算与说明主要结果6.高压熔断器的选择为保护电压互感器，必须在电压互感器旁装设高压熔断器。一般35kV及以下的电压等级需要装设高压熔断器。熔件的额定电流要大于工作电流，且留有充足的裕度以躲过变压器励磁涌流的影响。校验断流容量时，应不小于短路容量。限流式熔断器的额定电压，应与电网的额定电压相符。所选高压熔断器如下表：项目型号额定电压额定电流断流容量作用35KV等级35KV2~10A600MVA保护户外电压互感器10KV等级10KV0.5A100MVA保护户内电压互感器第22页设计计算与说明主要结果7.支持绝缘子和穿墙套管的选择(1)绝缘子绝缘子是用来支撑或悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘的一种瓷质、钢化玻璃、或高分子合成材料制作的元件。它应具有良好的绝缘性能和足够的机械强度。悬式绝缘子主要用于35kV及以上的线路上，通常将他们组装成绝缘子串，每串绝缘子片数应根据线路的电压等级按绝缘要求确定。①110kV线路拟采用X-4.5型悬式绝缘子，每相8片。②35kV线路拟采用X-4.5型悬式绝缘子，每相4片。③10kV户外用支柱绝缘子采用ZS-10/500型，绝缘子高度210mm，机械破坏负荷500kg，其动稳定校验如下：F=1.73*ish2*l/10s=588.5NFal=500*9.8*60%=2940N所以满足要求。(2)穿墙套管10kV进线穿墙套管选用CWLB-10/1000型，额定电流1000A，5s热稳定电流为20kA，套管长度600mm，机械破坏负荷750kg。校验动稳定：F=1.73*ish2*l/10s=588.5NFal=750*9.8*60%=4410N所以满足要求。校验热稳定：452*5KA2*s≥11.222*2.1KA2*s满足要求。第23页设计计算与说明主要结果8.消弧线圈的选择按我国有关的规定，在3～60kV电力电网中，电容电流超过下列数值时，电力系统中性点应装设消弧线圈：(1)3～60kV电力网，30A(2)10kV电力网，20A(3)35～60kV电力网，10A由于主变10kV侧是三角形接法，所以不需要装设消弧线圈。只需在主变35kV侧装设消弧线圈。当35KV系统发生单相接地短路时的电容电流为：按我国有关的规定，在3~60KV电力电网中，电容电流超过下列数值时，电力系统中性点应装设消弧线圈：（1）、3~60KV电力网，30A；（2）、10KV电力网，20A；（3）、35~60KV电力网，10A。由于主变10KV侧是三角形接法，所以不需要装设消弧线圈。只需在主变35KV侧装设消弧线圈。当35KV系统发生单相接地短路时的电容电流为：，因此可以不装设消弧线圈，但远景时可能需要装设，故应预留位置。第24页设计计算与说明主要结果9.避雷器的选择(1)概述避雷器是一种普遍采用的侵入波保护装置，是一种过电压限制器。用来限制沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内过电压，故也称为过电压限制器，简称限压器。为了使避雷器能够达到预期保护效果，必须满足下面的基本要求：①具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合。②有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工频续流，使电力系统得以继续运行。(2)避雷器的选择电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备所承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来限制。避雷器的选择主要有以下原则：①避雷器额定电压必须与安装避雷器的电力系统的电压等级相等。②35KV及以下电压等级的系统，避雷器的灭弧电压为系统最大工作线电压的110%；对110KV及以上中性点接地系统的避雷器，其灭弧电压为系统最大工作线电压的80%。③对工频放电电压要规定其上、下限。所选择避雷器的型号如下表：项目型号额定电压（KV）灭弧电压（KV）工频放电电压（KV）110KV母线FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=18035KV母线FZ-353541>35*1.1=38.5(84~104)>41*1.8=73.810KV母线FZ-101012.7>10*1.1=11(26~31)>10*1.8=18主变中性点FZ-110110126>110*0.8=88(254~312)>126*1.8=227主变110KV侧FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=180主变35KV侧FZ-353541>35*1.1=38.5(84~104)>41*1.8=73.8主变10KV侧FZ-101012.7>10*1.1=11(26~31)>10*1.8=18110KV出线FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=180110KV进线FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=18035KV出线FZ-353541>35*1.1=38.5(84~104)>41*1.8=73.810KV出线FZ-101012.7>10*1.1=11(26~31)>10*1.8=18第25页设计计算与说明主要结果附录短路电流计算书最终规模下：在最大运行方式下：（1）k1点的三相短路三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.30=1.67kA次暂态电流：I″＝I∞＝1.67KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=4.24KA短路容量SK＝Sd/X1＝333MVA（2）k2点的三相短路网络变换：X11=X2‖X3‖X4+X1=0.55/3+0.30=0.483三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.483=3.23kA次暂态电流：I″＝I∞＝3.23KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=8.22KA短路容量SK＝Sd/X11＝207MVA(3)k3点的三相短路网络变换：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）‖（X4+X7）+X1=（0.55+0.35）/3+0.30=0.60三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.60=9.17kA次暂态电流：I″＝I∞＝9.17KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=23.33KA短路容量SK＝Sd/X12＝167MVA第26页设计计算与说明主要结果短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk22073.233.238.2210kVk31679.179.1723.33最终规模下：在最小运行方式下：（1）k1点的三相短路三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.40=1.25kA次暂态电流：I″＝I∞＝1.25KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=3.18KA短路容量SK＝Sd/X1＝250MVA（2）k2点的三相短路网络变换：X11=X2‖X3‖X4+X1=0.55/3+0.40=0.583三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.583=2.68kA次暂态电流：I″＝I∞＝2.68KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=6.81KA短路容量SK＝Sd/X11＝172MVA(3)k3点的三相短路网络变换：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）‖（X4+X7）+X1=（0.55+0.35）/3+0.40=0.70三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.70=7.86kA次暂态电流：I″＝I∞＝7.86KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=20KA短路容量SK＝Sd/X12＝143MVA短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12501.251.253.1835kVk21722.682.686.8110kVk31437.867.8620第27页设计计算与说明主要结果最终规模下：在主运行方式下：（1）k1点的三相短路三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.35=1.43kA次暂态电流：I″＝I∞＝1.43KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=3.64KA短路容量SK＝Sd/X1＝286MVA（2）k2点的三相短路网络变换：X11=X2‖X3‖X4+X1=0.55/3+0.35=0.533三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.533=2.93kA次暂态电流：I″＝I∞＝2.93KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=7.45KA短路容量SK＝Sd/X11＝188MVA(3)k3点的三相短路网络变换：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）‖（X4+X7）+X1=（0.55+0.35）/3+0.35=0.65三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.65=8.46kA次暂态电流：I″＝I∞＝8.46KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=21.54KA短路容量SK＝Sd/X12＝154MVA短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12861.431.433.6435kVk21882.932.937.4510kVk31548.468.4621.54第28页设计计算与说明主要结果在一期工程时：在最大运行方式下：（1）k1点的三相短路三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.30=1.67kA次暂态电流：I″＝I∞＝1.67KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=4.24KA短路容量SK＝Sd/X1＝333MVA（2）k2点的三相短路网络变换：X11=X2‖X3+X1=0.55/2+0.30=0.575三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.575=2.71kA次暂态电流：I″＝I∞＝2.71KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=6.91KA短路容量SK＝Sd/X11＝174MVA(3)k3点的三相短路网络变换：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）+X1=（0.55+0.35）/2+0.30=0.75三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.75=7.33kA次暂态电流：I″＝I∞＝7.33KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=18.67KA短路容量SK＝Sd/X12＝133MVA短路点编号短路电流计算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk21742.712.716.9110kVk31337.337.3318.67第29页设计计算与说明主要结果在一期工程时：在最小运行方式下：（1）k1点的三相短路三相短路电流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.40=1.25kA次暂态电流：I″＝I∞＝1.25KA冲击电流最大值：ish=1.8I″=3.18KA短路容量SK＝Sd/X1＝250MVA（2）k2点的三相短路网络变换：X11=X2‖X3+X1=0.55/2+0.40=0.675三相短路电