毕业论文：110kV变电所电气一次部分初步设计

110kV变电所电气一次部分初步设计PAGE1三门峡职业技术学院毕业设计（论文）题目110kV变电所电气一次部分初步设计并列英文题目110kVelectricalsubstationpartofthepreliminarydesignofa系部电气工程系专业供用电技术姓名班级07供电一班指导教师职称论文报告提交日期2009年12月20日摘要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。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（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。本次设计110kV变电所电气一次部分初步设计，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。AbstractElectricitysubstationisanimportantcomponentofthesystem,itwilldirectlyaffectthepowersystemsecurityandeconomicoperationofpowerplantsarelinkedandusersofintermediatelinks,transformationanddistributionofpowerplaysarole.Themainelectricalpowerplantsubstationwiringisthemainlinkinthemainelectricalwiringdirectlyrelatedtothedevelopmentofthewholeplant(by)thechoiceofelectricalequipment,powerdistributionequipmentlayout,relayprotectionandautomaticdeviceidentification,ispartoftheelectricalsubstationthedecisivefactorinthesizeofinvestment.Thedesignofa110kVelectricalsubstationpartofthepreliminarydesign,firstofall,accordingtothemainterminaloftheeconomicandreliableoperationofallflexibilitytochoosetheconnectionmodevoltage,inthetechnicalaspectsandeconomicaspectsofcomparison,theflexibilitytoselecttheoptimumconnectionmode.Secondly,tocarryoutshort-circuitcurrentcalculation,accordingtopointouttheshort-circuitshort-circuitalltheimpactofsteady-statecurrentandshortcircuitcurrent,calculatedfromthethree-phaseshort-circuitwhenthecircuithasbeenoccurringintheworkofthebusvoltage,thesteady-statecurrentandtheimpactofshort-circuitcurrentvalue.Finally,inaccordancewiththevoltageleveloftheratedvoltageandmaximumcontinuousoperatingcurrentequipmentchoice,andthenproceedtocheck.前言经过三年的系理论知识的学习，及各种实习操作，还有老师精心培育下，对电力系统各部分有了初步的认识与了解。在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读《发电厂电气部分》、《电气设计规范》、《电力系统分析》和《发电厂电气部分》设计计算资料等参考书籍，在指导老师的指导下，经过周密的计算，完成了此次毕业设计。几周的毕业设计，使我了解设计的要求，及设计内容，更加深刻了解课本中的内容，使知识与理论相结合，使基础知识与实际操作紧密联系。尤其对主接线，电气设备以及导本选择方法进一步掌握。本毕业设计中共分两部分第一部分是设计说明书共计四章，第二部分是技术设计计算书共计两章。由于水平所限，设计书中难免出现错误和不妥之处，希望指正。目录摘要前言第一部分设计说明书5第一章原始资料分析5第一节原始资料分析5第二节原始资料分析5第二章电气主接线设计6第三章最大持续工作电流及短路计算7第一节各回路最大持续工作电流7第二节短路电流计算点的确定和短路电流计算结果7第四章主要电气设备选择12第一节主变压器的选择12第二节高压断路器的选择及说明13第三节隔离开关的选择及说明14第四节母线的选择及说明15第五节电流互感器的配置和选择17第六节电压互感器的配置和选择19第七节各主要电气设备选择结果一览表20第二部分技术设计计算书22第一章短路电流计算书22第一节系统接线22第二节元件参数图22第三节选取基准值并进行折算23第四节计算三相短路电流值25第二章主要电气设备选择计算书30第一节高压断路器的选择计算30第二节隔离开关的选择计算31第三节母线的选择计算33第四节电流互感器的选择计算34第五节电压互感器的选择计算36结束语38参考文献39第一部分设计说明书第一章原始资料总体分析第一节原始资料分析系统接线图S=750MVAS=750MVA110kV2╳100km2╳150km70km2╳60km50km63MVA150MVA50MW125MWG1T1G2T2CΩ/km第二节原始资料分析变电所的建设规模类型：110kV降压变电所变电所的最终容量、机组型式和台数：两台三相双绕组变压器，容量20MVA。②电力系统与本厂连接情况：变电所在电力系统的地位和作用：地区变电所、交换电能电压、接受和分配电能。变电所进入系统的电压等级为110kV，出线回路4回。③电力负荷水平10kV侧有8条给用户的引出线，出线最大负荷4500kW，cosφ=0.8，最大负荷利用小时数3500小时，继电保护动作时间为1.5S；一台50kVA的所用变压器，所用电总的最大负荷为30kVA。④环境条件：10kV为屋内配电装置，周围空气温度为35℃。10kV电缆为3根并列埋入地下，净距为200mm，土壤温度为15℃。第二章电气主接线设计(一)110kV电气主接线110KV侧的接线（1）单母分段接线单母分段接线：

接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电。（2）双母线优点：检修任一母线时，不会停止对用户的连续供电，当检修任一母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此刀闸相连的该组母线，其它回路均可通过另一组母线继续运行，从而提高了供电可靠性。缺点：1、投资较大，所用设备多，占地面积大，增加了一组母线和一组刀闸。2、配电装置复杂，经济性差。3、在运行中隔离开关做为操作电器，易发生误操作事故。总体来说：110kV电压级线路回路数4回，为使线路断路器检修时不停电，应采用单母线分段接线或双母线带旁路接线，以保证其供电的可靠性和灵活性。这两种接线方式都能适应运行方式的变化，也能保证供电可靠，所以现在要考虑经济性，能明显看出单母分段接线比双母线带旁路接线投资少，接线简单清晰，所用设备少，运行操作方便，配电装置简单，保护配置也相对简单，所以选用单母线分段接线。(二)10kV电气主接线10KV侧接线：方案一：单母线接线：具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少等优点，但当母线或母侧隔离开关检修故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作，当母线发生短路时，所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸，因而造成母线电压失压全部停电，检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电。方案二：单母分段接线：

接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电。总体分析：10kV电压级鉴于出线回路太多，且为直馈线，电压较低，宜采用屋内配电，其单回线路负荷较低，因此，可能采用单母线分段接线或双母线分段接线形式。但双母线分段接线比单母线分段接线所用设备多，接线复杂，操作不方便，投资较大，综合分析和考虑经济性，选取单母线分段接线方式。(三)所用电接线变电所的主要所用负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充放电装置和整流装置以及采暖、通风、照明、供水等负荷，这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压只需0.4kV一级，采用动力与照明混合供电方式。题目给出为一台所用变压器，所以选取单母线接线。第三章最大持续工作电流及短路计算第一节各回路最大持续工作电流各回路最大持续工作电流的公式为：Igmax=eq\f(Ｓmax,Ueeq\r(3))其中：Ｓmax——所统计各电压侧负荷容量Ue——各电压级额定电压。第二节短路电流计算点的确定和短路电流计算结果１.基本要求（１）基本假定短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：①正常工作时，三相系统对称运行。②所有电源的电动势相位角相同。③系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电机饱和、磁滞、锅流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间相差1200电气角。④电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小变化。⑤电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。⑥同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。⑦短路发生在短路电流为最大值的瞬间。⑧不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。⑨除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。⑩元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。2.一般规定①验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成的5—10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。②选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响。③选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。对电抗器的6~10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。④导体和电器的动稳定、热稳定和电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。（３）变电所中可以采取的限流措施①变压器分裂运行。②在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器。③采用低压侧为分裂绕组的变压器。④出线上装设电抗器。（４）短路计算点的确定要求短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。计算步骤（１）基准值的选取高压短路电流一般只计及各元件的电抗，采用标么值计算。为了计算方便，通常选取基准容量SJ=100MVA或SJ=1000MVA计算，基准电压UJ一般取各级的平均电压，即UJ=UP其中，UP——平均电压Ue——额定电压当基准容量SJ（MVA）与基准电压UJ（kV）选定后，基准电流IJ（kA）与基准电抗XJ（Ω）便已决定：基准电流IJ=eq\f(SJ,eq\r(3)×UJ)基准电抗XJ=eq\f(UJ,eq\r(3)×IJ)（２）各元件参数标么值的计算电路元件的标么值为有名值与基准值之比，计算公式如下：U*=eq\f(U,UJ)S*=eq\f(S,SJ)I*=eq\f(I,IJ)=I×eq\f(eq\r(3)×UJ,SJ)X*=eq\f(X,XJ)=X×eq\f(SJ,UJ2)(３)Δ—Y变换①Δ形网络如下图示：3321②Y形网络如下图示：2231③Δ—Y网络变换公式如下：X1=eq\f(X12×X13,X12+X23+X13)X2=eq\f(X12×X23,X12+X23+X13)X3=eq\f(X23×X13,X12+X23+X13)（４）按同一计算法对等值电源进行归并当仅计算任意时间t的短路电流周期分量Izt，各电源的发电机形式、参数相同且距离短路点的电气距离大致相等时，可将各电源合并为一个总的计算电抗Xjs=XΣ*×eq\f(SeΣ,SJ)则，Izt=Izt*×IeΣ其中，XΣ*——各电源合并后的计算电抗标么值Izt*——各电源合并后的t秒短路电流周期分量标么值SeΣ——各电源合并后的总的额定容量（MVA）IeΣ——各电源合并后总的额定电流（kA）（５）三相短路电流周期分量计算①无限大电源供给的短路电流当供电电源为无穷大或计算电抗（以供电电源为基准）Xjs≥3时，不考虑短路电流周期分量的衰减，此时，Xjs=XΣ*×eq\f(Se,SJ)Iz*=I*〞=I*∞=eq\f(1,XΣ*)Iz=eq\f(Ie,Xjs)=eq\f(Up,eq\r(3)×XΣ)=eq\f(IJ,XΣ*)=I*〞×IJS〞=eq\f(Se,Xjs)=eq\f(SJ,XΣ*)=I〞×SJ其中，XΣ*——电源对短路点的等值电抗标么值Xjs——额定容量Se量下的计算电抗Se——电源的额定容量（MVA）Iz*——短路电流周期分量的标么值Iz——短路电流周期分量的有效值（kA）I*〞——0秒短路电流周期分量的标么值I*∞——时间为∞短路电流周期分量的标么值XΣ——电源对短路点的等值电抗有名值（Ω）Ie——电源的额定电流（A）Up——电网的平均电压（kV）S〞——短路容量（MVA）②③④有限功率电源的短路电流计算通常使用运算曲线，运算曲线是一组短路电流周期分量Izt*与计算电抗Xjs、短路时间t的变化关系曲线。所以，根据各电源的计算电抗Xjs，查相应的运算曲线，可分别查出对应于任何时间t的短路电流周期分量标么值Iztm*，并由下式求出各有名值：Xztm=Xtm*×eq\f(Snm,eq\r(3)×Uj)（kA）（m=1，2，……n）其中，Xztm——第m个电源短路后第t秒钟短路电流周期分量有名值Snm——第m个电源等值发电机额定容量转移电抗Xn——各电源与短路点之间的电抗。计算电抗Xjs——转移电抗在各实际电源电压下的值。原等值发电机容量为基值的电抗标么值Xjsm=Xmd×eq\f(Snm,Ub)（m=1，2，……n）其中，Snm——第m个电源等值发电机额定容量，MVAXmd——第m个电源与短路点之间的转移阻抗标么值Xjsm——第m个电源与短路点之间的计算电抗常用设备电抗换算公式设备名称厂家所给参数有名值标么值（以SJ、UJ为基准）发电机XFN（标么值）XF=XFn×eq\f(un2,Sn)XF*=eq\f(SF,SJ)=XFn×eq\f(SJ,Sn)变压器XB%=Ud%XB=eq\f(Ud%×un2,100Sn)XB=eq\f(XB,XJ)=eq\f(Ud%×SJ,100Sn)线路X0（Ω/m）L（km）XL=X0×LXC*=eq\f(SJ,SN)系统已知系统短路容量从基值SJ1换算到基值SJ2XJ1SJ2=XJ1×eq\f(SJ2,SJ1)③短路点短路电流周期分量有名值Izt=Iztm*×eq\f(Snm,eq\r(3)×UJ)+I*×eq\f(SJ,eq\r(3)×UJ)（式中，m=1，2，……n，并求和。）其中，Iztm*——有限功率电源供给的短路电流周期分量标么值Xmd——无限大功率电源供给的短路电流标么值（６）冲击电流的计算三相短路发生后的半个周期（t=0.01s），短路电流的瞬时值达到最大，称为冲击电流ich。当不计周期分量的衰减时，其值按下式计算：ich=eq\r(2)×Kch×I″Kch=1+e-eq\f(1ω,Ta)其中，Kch——冲击系数，按下表选取。不同短路点的冲击系数短路点Kch（推荐值）eq\r(2)×KchIch短路全电流最大有效值发电机端发电厂高压侧母线及发电机电压电抗器后远离发电厂的地点在电阻较大的电路（RΣ>eq\f(1,3)×XΣ）第四章主要电气设备选择电气设备的选择是发电厂和变电所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运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。第一节主变压器的选择变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。1、主变压器台数：为保证供电可靠性，变电所一般设有两台主变压器。2、变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。3、在330KV及以下电力系统中，一般选三相为压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯—低压—中压—高压线圈，高与低之间阻抗最大。4、绕组数和接线组别的确定：该变电所有两个电压等级，所以选用三相双绕组绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110KV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，10KV采用Δ连接。5、调压方式的选择：普通型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。6、冷却方式的选择：主变压器一般采用的冷却方式有：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。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。第二节高压断路器的选择及说明１.参数选择断路器及其操动机构应按表所列技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。断路器参数选择项目参数技术条件正常工作条件电压、电流、频率、机械荷载短路稳定性动稳定电流、热稳定电流和持续时间承受过电压能力对地和断口间的绝缘水平、泄漏比距操作性能开断电流、短路关合电流、操作循环、操作次数、操作相数、分合闸时间及同期性、对过电压的限制、某些特需的开断电流、操动机构环境条件环境环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度环境保护噪音、电磁干扰２.型式选择断路器型式的选择，除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定。选择原则如下表所示。断路器的选型安装使用场所可选择的主要型式需注意的技术特点配电装置35kV及以下少油断路器用量大，注意经济实用性，多用于屋内或成套高压开关柜内，采用多油或老型号少油断路器需注意产品质量和重合闸影响。电缆线路开断应无重燃真空断路器多油断路器35kV-220kV少油断路器开断220kV空载长线时，过电压水平不应超过允许值，开断无重燃，有时断路器的两侧为互不联系的电源六氟化硫断路器空气断路器３.关于开关能力的几个问题在校核断路器的断流能力时，应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间的短路电流作为校验条件。４.机械荷载断路器接线端子允许的水平机械荷载列于下表。断路器接线端子允许的水平机械荷载额定电压（kV）10及以下35－63110220-330接线端子水平机械拉力（N）2505007501000第三节隔离开关的选择及说明１.配置：（１）隔离开关的配置：①接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。②接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。③断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。④中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。（２）接地刀闸的配置：①为保证电器和母线的检修安全，35kV及以上每段母线根据长度宜装设1-2组接地刀闸，两组接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母线隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地器。②63kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸。③旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。④63kV及以上主变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸。２.选择（１）参数选择隔离开关及其操作机构应按表中所列技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。隔离开关参数选择项目参数技术条件正常工作条件电压、电流、频率、机械荷载短路稳定性动稳定电流、热稳定电流和持续时间承受过电压能力对地和端口间的绝缘水平、泄漏比距操作性能分合小电流、旁路电流和母线环流、单柱式隔离开关的接触区、操作机构环境条件环境环境温度、最大风速、覆冰厚度、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度环境保护电磁干扰（２）型式选择隔离开关的型式，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。（３）操作机构选择①屋内式8000A以下隔离开关一般采用手动操作机构；8000A及以上，宜采用电动机构。②屋外式220kV及以下隔离开关和接地刀闸一般采用手动操作机构；（４）机械荷载机械荷载应考虑母线（或引下线）的自重、张力、风力和冰雪等施加于接线端的最大水平静拉力。当引下线采用软导线时，接线端机械荷载不需再计入短路电流产生的电动力。但对采用硬导体分裂导线或扩径空心导线的设备间连线，则应考虑短路电动力。（５）关于开断小电流选用的隔离开关应具有一定的切合电感、电容性小电流的能力，并应能可靠切断断路器的旁路电流及母线环流。（６）关于接地刀①为保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设1-2组接地闸刀，63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧，宜配置接地闸刀。应尽量选用一侧或两侧带接地闸刀的隔离开关。安装单柱隔离开关时，一般在主母线侧需配以单独的接地器。②对于35kV及以上隔离开关的接地闸刀，应根据其安装处的短路电流进行动、热稳定校验。接地闸刀允许通过的热稳定电流，不一定与主闸刀的额定热稳定电流相同。第四节母线的选择及说明1．硬导体的选择（１）导体选型载流导体一般使用铝或铝合金材料。纯铝的成型导体一般为矩形、槽形和管形。由于纯铝的管形导体强度稍低，110kV及以上配电装置敞露布置时不宜采用。铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管形。铝锰合金导体载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金导体机械强度大，但载流量小，主要缺点是焊接困难，因此使用受到限制。（２）导体型式及适用范围导体形状应满足的要求导体除满足工作电流、机械强度和电晕要求外，导体形状还应满足下列要求：①电流分布均匀（即集肤效应系数尽可能低）②机械强度高③散热良好（与导体放置方式和形状有关）④有利于提高电晕起始电压⑤安装、检修简单，连接方便。常用导体形式我国目前常用的硬导体型式有矩形、槽形和管形等。①矩形导体单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点，一般适用于工作电流≤2000A的回路中。多片矩形导体集肤效应系数比单片导体的大，所以附加损耗增大。因此载流量不是随导体片数增加而成倍增加的，尤其是每相超过三片以上时，导体的集肤效应系数显著增大。在工程实用中多片矩形导体适用于工作电流I≤4000A的回路中。当工作电流为4000A以上时，导体则应选用有利于交流电流分布的槽形或圆管形的成型导体。②槽形导体槽形导体的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比，其优点是散热条件好、机械强度高、安装也比较方便。尤其是在垂直方向开有通风孔的双槽形导体比不开孔的方管形导体的载流能力约大9%-10%；比同截面的矩形导体载流能力约大35%。因此在回路持续工作电流为4000A-8000A时，一般可选用双槽形导体，大于上述电流值时，由于回引起钢结构严重发热，故不推荐使用。③管形导体管形导体是空心导体，集肤效应系数小，且有利于提高电晕的起始电压。户外配电装置使用管形导体，具有占地面积小、架构简明、布置清晰等优点。但导体与设备端子连接较复杂，用于户外时易产生微风振动。（３）导体截面的选择和校验（３．1）、一般要求裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验①工作电流②经济电流密度③电晕④动稳定或机械强度⑤热稳定裸导体尚应按下列使用环境条件校验①环境温度②日照③风速④海拔高度（３．2）、按回路持续工作电流选择按经济电流密度选择除配电装置的汇流母线外，对于全面负荷利用小时数较大，母线较长（长度超过20m），传输容量较大的回路，均应按经济电流密度选择导体截面。导体截面的校验①按电晕条件校验：对110kV及以上电压的母线应按电晕电压校验。②按短路热稳定校验③按短路动稳定校验：导体短路时产生的机械应力一般均按三相短路验算。第五节电流互感器的配置和选择电流互感器的配置：（１）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。（２）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口等。（３）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。电流互感器的选择（１）参数选择电流互感器应按表中所列技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。电流互感器的参数选择项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械荷载短路稳定性动稳定倍数、热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距环境条件环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度（２）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。一般常用型式为：低压配电屏和配电设备中LQ线圈式，LM母线式；6-20kV屋内配电装置和高压开关柜中LD单匝贯穿式，LF复匝贯穿式；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。树脂浇注绝缘的LZ系列只适用于35kV屋内配电装置。在有条件时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资、减少占地。选用母线式电流互感器时，应注意校核窗口允许穿过的母线尺寸。（３）一次额定电流选择①当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。②电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的1/3进行选择。③中性点非直接接地系统中的零序电流互感器，在发生单相接地故障时，通过的零序电流较中性点直接接地系统的小得多。为保证保护装置可靠动作，应按二次电流及保护灵敏度来校验零序电流互感器的变比。（４）短路稳定校验动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验，对于母线从窗口穿过且无固定板的电流互感器（LMZ型）可不校验动稳定。热稳定校验则是校验电流互感器承受短路电流发热的能力。1、内部动稳定校验电流互感器的内部动稳定性通常以额定动稳定电流或动稳定倍数Kd表示。Kd≥eq\f(ich,I1eeq\r(2))×103其中，Kd——动稳定倍数，由制造部门提供ich——短路冲击电流的瞬时值（kA）I1e——电流互感器的一次绕组额定电流（A）2、外部动稳定校验外部动稳定校验主要是校验电流互感器出线端受到的短路作用力不超过允许值。Kd×eq\r(eq\f(50,40lM))eq\r(f(50,40lm))≥eq\f(ich,I1eeq\r(2))×103其中，Kd——动稳定倍数，由制造部门提供ich——短路冲击电流的瞬时值（kA）I1e——电流互感器的一次绕组额定电流（A）LM——计算长度（cm）3、热稳定校验制造部门在产品型录中一般给出t=1s或5s的额定短时热稳定电流或热稳定电流倍数Kr，Kr≥eq\f(eq\r(Qd/t),I1e)×103其中，Qd——短路电流引起的热效应（kA2·S）；t——制造部门提供的热稳定计算采用的时间，t=1s或5s。4、提高短路稳定度的措施当动热稳定不够时，例如有时由于回路中的工作电流较小，互感器按工作电流选择后不能满足系统短路时的动、热稳定要求，则可选择额定电流较大的电流互感器，增大变流比。5、关于准确度和暂态特性电流互感器的准确度是在额定二次负荷下的准确级次。用于电度计量的电流互感器，准确度不应低于0.5级，500kV宜用0.2级；用于电流电压测量的，准确度不应低于1级，非重要回路可使用3级。用于继电保护的电流互感器，应用“D”（或“B”）级，同时按校验额定10%倍数，以保证过电流时的误差不超过规定值。第六节电压互感器的配置和选择一、电压互感器的配置：（一）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。（二）6-220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否要装设电压互感器，应视各回出线侧装设电压互感器的情况和需要确定。（三）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。二、电压互感器的选择（一）参数选择电压互感器按表中所列技术条件选择，并按表中环境条件校验。电压互感器参数选择项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压、一次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距环境条件环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度（二）型式选择1、6-20kV配电装置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。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。2、35-110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。3、接在110kV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。（三）接线方式选择在满足二次电压和负荷要求的条件下，电压互感器应尽量采用简单接线。（四）电压选择电压互感器的额定电压按表中数据选择。电压互感器的额定电压选择型式一次电压（V）二次电压（V）第三绕组电压（V）单相接于一次线电压上（如V/V接法）Ux100—接于一次相电压上eq\f(Ux,eq\r(3))eq\f(100,eq\r(3))中性点非直接接地系统100/3、eq\f(100,eq\r(3))中性点直接接地系统三相Ux100100/3其中，Ux——系统额定电压（五）准确度及二次负荷电压互感器的准确度是在额定二次负荷下的准确级次。用于电度计量，准确度不应低于0.5级；用于电压测量，不应低于1级；用于继电保护不应低于3级。（六）铁磁谐振特性和防谐措施电磁式电压互感器安装在中性点非直接接地系统中，且当系统运行状态发生突变时，有可能发生并联谐振。为防止此类型铁磁谐振发生，可在电压互感器上装设消谐器，亦可在开口三角端子上接入电阻或白帜灯泡。第七节各主要电气设备选择结果一览表主变得选择结果序号型号1SZ10-200000/110断路器选择结果序号电压等级（KV）型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）额定关合电流（KA）分闸时间1110LW6-110I11031010040（3S）100≤90ms210ZN51-10（3AG）101250256325（4S）63隔离开关选择结果序号电压等级（kV）型号额定电压（kV）额定电流（A）额定动稳定电流（峰值）（kA）额定热稳定电流（有效值）（kA）1110GW6-110G110125010040（3S）210GN19-1010125010040（4S）电流互感器选择结果序号电压等级（KV）型号额定电流比（A）KrKd二次负荷0.2级10p级110LFZ2-10300/51202102110LB7400/5电压互感器选择结果序号电压等级（KV）型号额定电压比二次负荷（VA）110JDEJ-1010/eq\r(3)eq\r(3)120（0.5级）2110TYD110/eq\r(3)110/eq\r(3)eq\r(3)母线的选择结果序号电压等级（KV）型号1110LGJ—300210TMY-100×1010KV出线电缆的选择结果序号电压等级（KV）型号110YJVV22-10

第二部分技术设计计算书第一章短路电流计算书第一节系统接线图S=750MVAS=750MVA110kV2╳100km2╳150km70km2╳60km50km63MVA150MVA50MW125MWG1T1G2T2CΩ/km系统图元件参数根据系统中各元件的要求，查资料，得出各元件参数。1、发电机名称G1G2型号QFS-125-2QFS-50-2Un%（kV）cosφ接线形式YYXd〝%18X*X2%22X2*X0%X0*2、变压器名称T1T2绕组相别三相三绕组三相三绕组接线组别Y0/Y0/Δ-12-11Y0/Y0/Δ-12-11Sn（kVA压等级242/121/11242/121/11Uk12%2323Uk23%88Uk13%1313Pk（kW）230425P0（kW）1080953、水电系统名称C容量（MVA）750Xd〝X2X1=X0X0=X1接地形式中性点直接接地4、线路因为，X1Ω/km，X0=3X1公式结果XL1（Ω）X1╳L120XL2（Ω）eq\f(1,2)X1╳L212XL3（Ω）X1╳L328XL4（Ω）eq\f(1,2)X1╳L420XL5（Ω）eq\f(1,2)X1╳L5305、主变压器名称T型号SFP-20000绕组相别三相双绕组接线组别Y0/Δ-11低压侧额定电压（kV）11Uk第三节选取基准值并进行折算1、基准值的选取设SJ=100MVAUJ=Uav2、各元件参数标么值的计算（1）系统变压器T1①变压器各电压等级短路电压百分数化简：Uk1%=eq\f(1,2)×(Uk12%+Uk13%-Uk23%)=eq\f(1,2)×(23+13-8)=14Uk2%=eq\f(1,2)×(Uk12%+Uk23%-Uk13%)=eq\f(1,2)×(23+8-13)=9Uk3%=eq\f(1,2)×(Uk13%+Uk23%-Uk12%)=eq\f(1,2)×(13+8-23)=-1②阻抗标么值：高压侧：X1*=eq\f(SB,100×SN)×Uk1%=eq\f(100,100×150)×中压侧：X2*=eq\f(SB,100×SN)×Uk2%=eq\f(100,100×150)×低压侧：X3*=eq\f(SB,100×SN)×Uk3%=eq\f(100,100×150)×（2）系统变压器T2①变压器各电压等级短路电压百分数化简：Uk1%=eq\f(1,2)×(Uk12%+Uk13%-Uk23%)=eq\f(1,2)×(23+13-8)=14Uk2%=eq\f(1,2)×(Uk12%+Uk23%-Uk13%)=eq\f(1,2)×(23+8-13)=9Uk3%=eq\f(1,2)×(Uk13%+Uk23%-Uk12%)=eq\f(1,2)×(13+8-23)=-1②阻抗标么值：高压侧：X1*=eq\f(SB,100×SN)×Uk1%=eq\f(100,100×63)×中压侧：X2*=eq\f(SB,100×SN)×Uk2%=eq\f(100,100×63)×低压侧：X3*=eq\f(SB,100×SN)×Uk3%=eq\f(100,100×63)×（3）线路XL1*=XL1×eq\f(SB,UB2)=20×eq\f(100,2312)XL2*=XL2×eq\f(SB,UB2)=12×eq\f(100,1152)XL3*=XL3×eq\f(SB,UB2)=28×eq\f(100,1152)XL4*=XL4×eq\f(SB,UB2)=20×eq\f(100,1152)XL5*=XL5×eq\f(SB,UB2)=30×eq\f(100,1152)（4）主变XT*=eq\f(SB,100×SN)×Uk%=eq\f(100,100×20)×第四节计算三相短路电流值根据参数及系统图，画出正序网络图，并求短路电流。1、D1点三相短路时，其正序网络图及化简图如下：00.09330.0370.2220.2260.060.090.1430.2120.2270.30.1510.123CG2G1D1图一00.3520.2260.150.3550.5270.1510.123CG2G1D1图二00.0610.2260.060.1450.5270.1510.123CG2G1D1图三00.0610.3710.5270.1510.183CG2G1D1图四00.1840.5270.151CG12D1图五00.388D1图六因此，图五中，ZΣ=eq\f(,)图六中，计算转移阻抗为：XfG12=eq\f(ZΣ,CG12)=eq\f(,eq\f(,))XfC=eq\f(ZΣ,CC)=eq\f(,eq\f(,))计算电抗为：XjsG12=XfG12×eq\f(SΣ,SB)×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),100)XjsC=XfC×eq\f(SΣ,SB)×eq\f(750,100)=8.325>3因此，要查运算曲线求短路电流周期分量标么值，查汽轮机运算曲线有t=0S时，I*=1.27；t=0.2S时，I*=1.12；t=2S时，I*=1.36；所以，其有名值为：I0（3）×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),eq\r(3)×115)+eq\f(1,)×eq\f(750,eq\r(3)×115)=1.788（kA）I（3）×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),eq\r(3)×115)+eq\f(1,)×eq\f(750,eq\r(3)×115)=1.631（kA）I2（3）×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),eq\r(3)×115)+eq\f(1,)×eq\f(750,eq\r(3)×115)=1.883（kA）冲击电流为：ich=Kch×eq\r(2)×I0（3）=×1.788=4.56（kA）２．D2点三相短路时，其正序网络图及化简图如下：0.0.1840.5270.414CG12D2图八0.1840.5270.151CG12D2图七0.5250.525GG12CD2图九从图上可以看出转移阻抗，XfG12XfC计算电抗为：XjsG12=XfG12×eq\f(SΣ,SB)×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),100)XjsC=XfC×eq\f(SΣ,SB)×eq\f(750,100)=15.95>3因此，IC*=eq\f(1,)=0.063，要查运算曲线求短路电流周期分量标么值，查汽轮机运算曲线有t=0S时，IG12*=0.66；t=0.2S时，IG12*=0.61；t=2S时，IG12*=0.69；所以，其有名值为：I0（3）×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),eq\r(3)×)×eq\f(750,eq\r(3)×)=10.19（kA）I（3）×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),eq\r(3)×)×eq\f(750,eq\r(3)×)=9.615（kA）I2（3）×eq\f(eq\f(125,)+eq\f(50,08),eq\r(3)×)×eq\f(750,eq\r(3)×)=10.54（kA）冲击电流为：ich=Kch×eq\r(2)×I0（3）=×10.19=25.98（kA）综上所述，短路电流计算结果表如下：短路电流短路点I（3）（kA）ich（kA）I（3）（kA）I2（3）（kA）D1D2第二章主要电气设备选择计算书第一节高压断路器的选择计算额定电压的选择：Ue≥UeS额定电流的选择：Ie≥Imax开断电流的选择：Iebr≥Ipt额定关合电流的选择：iec1≥ish１、10kV侧（1）、选择计算可得，Imax=eq\f(×20,eq\r(3)×)×103(A)根据以上选择原则，所以选择的断路器型号为ZN51-10。（2）、校验①额定电流：Ie≥ImaxIe②额定开断电流Iekd=25kA>10.425A（I〞）③额定关合电流Ieg④热稳定短路电流持续时间t=td+tdf=1.5+0.1=1.6（S）根据公式Irt2×t≥Qdt而Irt2×t=252×4=2500（kA2·S）Qdt=（I（3））2×2×1.6=173.889（kA2·S）由于所以，满足热稳定的要求。⑤配用CT8弹簧草动机构。可见，所选断路器满足要求。（二）、110kV侧1、选择计算可得，Imax=eq\f(×20,eq\r(3)×115)×103(A)根据以上选择原则，所以选择的断路器型号为LW6-110I。2、校验（1）额定电流：Ie≥ImaxIe（2）额定电压：Ue≥Uew（3）额定开断电流Iekd（4）热稳定短路电流持续时间t=td+tdf=2.5+0.1=2.6（S）根据公式Irt2×t≥Qdt而Irt2×t=402×3=4800（kA2·S）Qdt=（I（3））2×2×2.6=8.229（kA2·S）由于所以，满足热稳定的要求。（5）额定关合电流Ieg（6）动稳定电流Idw=100kA>ich（4.536kA）可见，所选断路器满足要求。第二节隔离开关的选择计算额定电压的选择：Ue≥UeS额定电流的选择：Ie≥Imax１、10kV侧（1）、选择根据以上选择原则，所以选择的隔离刀闸型号为GN19-10（2）、校验①额定电流：Ie≥ImaxIe②额定电压：Ue≥UewUe=10kV=Uew③动稳定电流Idw=100kA>ich（26.584kA）④热稳定短路电流持续时间t=td+tdf=1.5+0.1=1.6（S）根据公式Irt2×t≥Qdt而Irt2×t=402×4=6400（kA2·S）Qdt=（I（3））2×2×1.6=173.889（kA2·S）由于所以，满足热稳定的要求。⑤配用CS6-1型操动机构。可见，所选隔离开关满足要求。２、110kV侧（1）、选择根据以上选择原则，所以选择的隔离刀闸型号为GW6-110G（2）、校验①额定电流：Ie≥ImaxIe②动稳定电流Idw=100kA>ich（4.536kA）③热稳定短路电流持续时间t=td+tdf=2.5+0.1=2.6（S）根据公式Irt2×t≥Qdt而Irt2×t=402×3=4800（kA2·S）Qdt=（I（3））2×2×2.6=8.229（kA2·S）由于所以，满足热稳定的要求。④配用CJ2-XG型操动机构。可见，所选隔离开关满足要求。所以，断路器和隔离开关选择表如下：数据型号计算数据电气参数U（kV）Imax（A）Iz（kA）ich（kA）I22×tUe（kV）Ie（A）Izkd（kA）Idw（kA）Ir2×tLW6-110I11011031501004800GW6-110G11011012501004800ZN51-10（3AG）1010125025632500GN19-10101012501006400第三节母线的选择计算母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。敞露母线一般按导体材料、类型和敷设方式、导体截面、电晕、短路稳定、共振频率等各项进行选择和校验。1、裸导体应根据具体使用情况按下列条件选择和校验（1）型式：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机，变压器出线端部，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。回路正常工作电流在400A及以下时，一般选用矩形导体。在400～8000A时，一般选用槽形导体。（2）配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导体的截面和导体的结构型式。（3）当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对220KV及以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。2、母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电流选择外，其余导体截面，一般按经济电流密度选择。（1）按导体长期发热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流Igmax应不大于导体长期发热的允许电流Iy即：Igmax≤kIy（2）按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数Tmax将有一个年计算费用最低的电流密度—经济电流密度（J），导体的经济截面可由下式：（3）热稳定校验：按上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。S≥Smm=（mm2）C—热稳定系数

取I∞—稳态短路电流（KA）tdz—短路等值时间S（4）动稳定校验：动稳定必须满足下列条件即：δmax≤δyδy—母线材料的允许应力（硬铅δy为69×106P∞硬铜137×106Pa，铜为157×106Pa）提供电源，以获得较高的可靠性。10KV侧母线截面选择因为安装地点电压为10KV,根据规程选择80×10的矩形铝母线，基准环境温度25℃，母线平放，其基准条件下长期允许电流为Ige=1411A（1）按长期电流选择时，所选母线截面的长期允许电流应大于装设回路中最大持续工作电流。即Ir≥ImaxIr=K×Ire所以，Ig×（2）10kV母线不需要进行电晕电压校验。（3）热稳定校验S≥eq\r(eq\f(Qd,C))其中，S——所