電氣工程學院課程設計第頁共43頁課程設計(論文)題目110kV降壓變電所一次設計學院名稱電氣工程學院指導教師職稱班級學號學生姓名2014年6月30日設計論文1.原始資料：某市電網最高運行電壓等級為220kV，已建成220kV變電所2座，主變容量300MVA，110kV變電所12座，主變總容量700MVA。地方電廠裝機總容量680MW，年發電量合計3.1億度。目前在建的110kV變電所有三個，規模均為2*31.5MVA。估計2019年，該市總用電量6.5億度，全市用電最高負荷2330MW。110kV變電所技術要求：（1）設計的變電所引入兩回110kV電壓等級的入線，每回最大輸送容量為80MVA，電能送往35kV電網和10kV電網。35kV電網側，每回最大可輸送12MVA負荷，最大總負荷50MVA。10kV電網側，每回最大可輸送5MVA負荷，最大總負荷50MVA。（2）該變電所有三個電壓等級。110kV出線最終四回，本期二回；35kV出線八回；10kV出線最終十二回，本期十回。（3）110kV側短路容量為1000MVA；（4）本變電所址地勢平坦，進出線方便，防污等級按二級考慮，構建筑物按七度區抗震設防。2、設計要求2.1單獨完成論文(WORD打印裝訂，不少于5000字)。2.2論文格式規范，包括任務書、開題報告、中英文摘要與關鍵詞、目錄、正文、參考文獻（有相應的標準、規范，參考文獻不少于10篇）。2.3獨立完成。摘要本文為110kV變電所一次部分設計。通過查找資料，運用所學知識，按照設計要求進行了變電所的主接線設計，短路電流計算，主要電氣設備型號及參數的確定，防雷及過電壓保護裝置的設計，CAD繪制主接線圖，完成了電力系統中變電所一次部分的簡單設計。關鍵詞：變電所；主接線；短路計算；設備選擇目錄1.前言 62.電氣主接線設計 72.1主接線的設計原則 72.2主接線設計的基本要求 82.2.1主接線可靠性的要求 82.2.2主接線靈活性的要求 82.2.3主接線經濟性的要求 92.3電氣主接線的選擇和比較 92.3.1主接線方案的擬訂 92.3.2主接線方案的討論比較 122.3.3主接線方案的選擇 143主變壓器的選擇與論證 143.1DL/T5429-2009規程中有關變電所主變壓器選擇的規定 143.2主變壓器選擇的一般原則與步驟 153.2.1主變壓器臺數的確定原則 153.2.2主變壓器形式的選擇原則 153.2.3主變壓器容量的確定原則 153.3主變壓器的計算與選擇 173.3.1容量計算 173.3.2變壓器型號的選擇 174短路電流計算 184.1概述 184.2短路計算的目的及假設 194.2.1短路電流的目的 194.2.2短路電流計算的一般規定 194.2.3短路計算基本假設 194.2.4基準值 204.2.5短路電流計算的步驟 204.3主變壓器參數計算 214.4.1短路點d1的短路計算（主變110kV側） 224.4.2短路點d2的短路計算（35kV母線） 234.4.3短路點d3的短路計算（10kV母線） 245電氣設備的選擇及校驗 255.1概述 255.1.1一般原則 265.1.2技術條件 265.2各回路最大持續電流 275.3斷路器的選擇及校驗 285.3.1110kV側斷路器的選擇及校驗 285.3.235kV母線,出線斷路器的選擇及校驗 295.3.310kV母線,出線斷路器的選擇及校驗 295.3.4斷路器型號 305.4隔離開關的選擇及校驗 305.4.1110kV側隔離開關的選擇及校驗 315.4.235kV母線隔離開關的選擇及校驗 315.4.310kV母線隔離開關的選擇及校驗 325.4.4隔離開關型號一覽表 335.5互感器的選擇與校驗 335.5.1電流互感器的選擇 345.5.2變壓器110kV側電流互感器的選擇與校驗 365.5.3變壓器35kV側電流互感器的選擇與校驗 365.5.4變壓器10kV側電流互感器的選擇與校驗 375.5.5電流互感器型號一覽表 385.6電壓互感器的選擇 385.6.1110kV側電壓互感器的選擇 395.6.2變壓器35kV及其出線側電壓互感器的選擇 405.6.3變壓器10kV及其出線側電壓互感器的選擇 405.7避雷器的選擇及校驗 415.7.1110kV側避雷器的選擇和校驗 415.7.235kV側避雷器的選擇和校驗 415.7.310kV側避雷器的選擇和校驗 421.前言目前，我國城市電力網和農村電力網正進行大規模的改造，與此相應，城鄉變電所也正不斷的更新換代。我國電力網的現實情況是常規變電所依然存在，小型變電所，微機監測變電所，綜合自動化變電所相繼出現，并得到迅速的發展。本設計的內容為110kV終端變電所電氣一次系統設計，正是最為常見的常規變電所，并根據變電所設計的基本原理設計，務求掌握常規變電所的電氣一次系統的原理及設計過程。2.電氣主接線設計2.1主接線的設計原則變電所電氣主接線是電力系統接線的主要部分。它表明了發電機、變壓器、線路、和斷路器等電氣設備的數量，并指出應該以怎樣的方式來連接發電機、變壓器線路以怎樣與電力系統相連接，從而完成發電、變電、輸配電的任務[1]。它的設計，直接關系著全站電器設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統的安全、穩定、靈活和經濟運行。主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關技術經濟政策的前提下，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。對于6～220kV電壓配電裝置的接線，一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。應視電壓等級和出線回數，酌情選用。旁路母線的設置原則：1）采用分段單母線或雙母線的110kV配電裝置，當斷路器不允許停電檢修時，一般需設置旁路母線[1]。因為110KV線路輸送距離長、功率大，一旦停電影響范圍大，且斷路器檢修時間較長（平均每年5～7天），故設置旁路母線為宜。當有旁路母線時，應首先采用以分段斷路器或母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線。2）35kV配電裝置可不設旁路母線，是因為重要用戶多系雙回路供電，有可能停電檢修斷路器。其次，還因為斷路器年平均檢修時間短，通常為2～3天[1]。如線路斷路器不允許停電檢修時，可設置其它旁路設施。3）10kV配電裝置，可不設旁路母線。對于出線回路數多或多數線路系向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的配電裝置，可設置旁路母線。對于變電所的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡量采用斷路器少或不用斷路器的接線。當出線為2回時，一般采用橋形接線。2.2主接線設計的基本要求變電所的電氣主接線應根據該變電所在電力系統中的地位、回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節約投資等要求[2]。對電氣主接線的基本要求，概括的說應包括可靠性、靈活性、和經濟性。2.2.1主接線可靠性的要求安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線的最基本要求[3]?？煽啃缘墓ぷ魇且员ＷC對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。評價主接線可靠性的標志是：1)斷路器檢修時是否影響停電；2)線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數和停運時間的長短，以及能否對重要用戶的供電；3)變電站全部停電的可能性。2.2.2主接線靈活性的要求主接線的靈活性有以下幾個方面的要求：1)調度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和負荷；能夠滿足系統在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。2)檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3)擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最少。2.2.3主接線經濟性的要求在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。1)投資?。褐鹘泳€簡單，以節約斷路器、隔離開關等設備的投資；占地面積小：電氣主接線設計要為配電裝置布置創造條件，以節約用地、架構、導線、絕緣子及安裝費用。2)電能損耗少：經濟選擇主變壓器型式、容量和臺數，避免兩次變壓而增加電能損失。2.3電氣主接線的選擇和比較2.3.1主接線方案的擬訂高壓側是2回出線，可選擇線路變壓器組，單母分段，橋型接線。中壓側有4回出線，低壓側有12回出線，均可以采用單母線、單母分段、單母分段帶旁路和雙母線接線。在比較各種接線的優缺點和適用范圍后，提出如下四種方案：方案1（圖2-1）高壓側，中壓側，低壓側：單母分段圖2-1方案2主接線圖方案2：（圖2-2）高壓側：外橋接線；中壓側：單母分段帶旁路母線；低壓側：單母線分段接線圖2-3方案3主接線圖方案3（圖2-3）高壓側：內橋接線法；中壓側：單母線分段；，低壓側：雙母線圖2-4方案4主接線圖方案4（圖2-4）高壓側：內橋接線；中壓側：單母分段，低壓側：單母線分段圖2-4方案4主接線圖2.3.2主接線方案的討論比較方案1:110kV、35kV、10kV側：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行，各段并列運行，各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續運行。當然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別在夏季雷雨較多時，斷路器經常跳閘，因此要相應地增加斷路器的檢修次數，這使得這個問題更加突出。方案2：110kV側：采用外橋法接線。與內橋法一樣,該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經濟效益。當任一線路發生故障時，需同時動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺未發生故障的變壓器的運行。但當任一臺變壓器故障或是檢修時，能快速的切除故障變壓器，不會造成對無故障變壓器的影響。因此，外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。此外，當電網有穿越性功率經過變電站時，也采用外橋接線。35kV、10kV側：采用單母分段帶旁路母線接線.該接線方法具有單母分段接線優點的同時,可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線,從而得到較高的可靠性.這樣就很好的解決了在雷雨季節斷路器頻繁跳閘而檢修次數增多引起系統可靠性降低的問題.但同時我們也看到,增加了一組母線和兩個隔離開關,從而增加了一次設備的投資.而且由于采用分段斷路器兼做旁路斷路器,雖然節約了投資,但在檢修斷路器或母線時,倒閘操作比較復雜,容易引起誤操作,造成事故.方案3：110kV側:采用內橋法接線。該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經濟效益。連接橋斷路器接在線路斷路器的內側。因此，線路的投入和切除比較方便。當線路發生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行。但是當變壓器發生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發生故障的運行。由于變壓器是少故障元件，一般不經常切換，因此，系統中應用內橋接線較多，以利于線路的運行操作。35kV側：單母線分段接線。采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行，各段并列運行，各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續運行。當然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別在夏季雷雨較多時，斷路器經常跳閘，因此要相應地增加斷路器的檢修次數，這使得這個問題更加突出。10kV側：采用雙母線接線。優點:供電可靠.通過兩組母線隔離開關的倒換操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷;一組母線故障后能迅速恢復供電,檢修任一回路母線的隔離開關時,只需斷開此隔離開關所屬的一條電路和與此隔離開關相連的該組母線,其他線路均可通過另一組母線繼續運行.調度靈活,各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活地適應電力系統中各種運行方式調度和潮流變化地需要;通過倒換操作可以組成各種運行方式.擴建方便.缺點:增加一組母線和多個隔離開關,一定程度上增加一次投資.當母線故障或檢修時,隔離開關作為倒換操作電器,容易誤操作.方案4：110kV側：采用內橋接線法。該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經濟效益。連接橋斷路器接在線路斷路器的內側。因此，線路的投入和切除比較方便。當線路發生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行。但是當變壓器發生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發生故障的運行。由于變壓器是少故障元件，一般不經常切換，因此，系統中應用內橋接線較多，以利于線路的運行操作。35kV和10kV側：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行，各段并列運行，各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續運行。當然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別在夏季雷雨較多時，斷路器經常跳閘，因此要相應地增加斷路器的檢修次數，這使得這個問題更加突出。2.3.3主接線方案的選擇通過分析原始資料,與各方案優缺點，最終選擇方案4進行設計。3主變壓器的選擇與論證在各級電壓等級的變電所中，變壓器是主要電氣設備之一，其擔負著變換網絡電壓進行電力傳輸的重要任務。確定合理的變壓器容量是變電站安全可靠供電和網絡經濟運行的保證。特別是我國當前的能源政策是開發與節約并重，近期以節約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經濟容量，提高網絡的經濟運行素質將具有明顯的經濟效益。3.1DL/T5429-2009規程中有關變電所主變壓器選擇的規定1)主變容量和臺數的選擇，應根據《電力系統設計技術規程》DL/T5429-2009有關規定和審批的電力規劃設計決定進行。凡有兩臺及以上主變的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證供應該站全部負荷的70%，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。2)根據電力負荷的發展和潮流的變化，結合系統短路電流、系統穩定、系統繼電保護、對通信線路的影響、調壓和設備制造等條件允許時，應采用自耦變壓器。3)主變調壓方式的選擇，應符合《電力系統設計技術規程》DL/T5429-2009的有關規定。3.2主變壓器選擇的一般原則與步驟3.2.1主變壓器臺數的確定原則1)對大城市郊區的一次變電所，在中、低壓側已構成環網的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜[4]。2)對地區性孤立的一次變電所或大型工業專用變電所，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性[4]。3)對于規劃只裝設兩臺主變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變電器容量的1~2級設計，以便負荷發展時，更換變電器的容量[4]。主變壓器容量選擇。主變壓器容量按變壓器5~10年的電力負荷發展規劃來選擇。凡裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當其中一臺主變壓器停止運行后，其余主變壓器停止運行后，其余主變壓器的容量需能夠承擔規定的轉移負荷。一般估算其余變壓器需能保證70%電力負荷的供電，在考慮變壓器過負荷能力的允許時間內，還能保證對一級和二級負荷的用戶供電[5]。3.2.2主變壓器形式的選擇原則1)110kV主變一般采用三相變壓器。2)當系統有調壓方式時，應采用有載調壓變壓器。對新建的變電所，從網絡經濟運行的觀點考慮，應采用有載調壓變壓器。3)具有三個電壓等級的變電所，一般采用三繞組變壓器。3.2.3主變壓器容量的確定原則1)為了準確選擇主變的容量，要繪制變電所的年及日負荷曲線，并從該曲線得出變電所的年、日最高負荷和平均符合。2)主變容量的確定應根據電力系統5~10年發展規劃進行。3)變壓器最大負荷按下式確定：式中——負荷同時系數；——按負荷等級統計的綜合用電負荷。對于兩臺變壓器的變電站，其變壓器的容量可以按下式計算：如此，當一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為40%，則可保證84%的負荷供電。3.3主變壓器的計算與選擇3.3.1容量計算同時系數0.9，按最大總負荷計算：S=0.7*(50+50)*0.9=63MVA結論：選擇兩臺63MVA的變壓器并列運行。3.3.2變壓器型號的選擇綜上所述：選擇額定容量63000kVA，性能水平較高的三繞組變壓器。選擇SFSZ11-63000/110參數：額定容量63000容量分配100:100:100電壓組合1103510鏈接組號YNyn0d11空載損耗9.6kW負載損耗44.7kW空載電流（%）0.95阻抗電壓高—中：10.5高—低：17~18中—低：6.54短路電流計算計算短路電流的目的主要是為了選擇斷路器等電氣設備或對這些設備提出技術要求；評價并確定方案，研究限制短路電流措施；為繼電保護設計與調試提供依據；分析計算送電線路對通訊設施的影響[7]。在變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環節。在選擇電氣設備時，為保證在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，需要進行全面的短路電流計算。短路電流計算的步驟為1)根據已知條件和計算目的畫出計算電路并作出等值電路2)化簡電路3)計算短路電流4.1概述造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣被損壞，引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過電壓（如直接遭受雷擊等），絕緣材料的自然老化和污穢，運行人員維護不周及直接得機械損傷等[8]。在電力系的電氣設備，在其運行中都必須考慮到可能發生的各種故障和不正常運行狀態，最常見同時也是最危險的故障是發生各種型式的短路，因為它們會破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。短路是電力系統的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統）發生通路的情況。在三相系統中，可能發生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩定性。4.2短路計算的目的及假設4.2.1短路電流的目的短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環節其計算目的是：1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2)在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。3)在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4)按接地裝置的設計，也需用短路電流。4.2.2短路電流計算的一般規定1)驗算導體和電器動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃（一般為本期工程建成后5~10年）。確定短路電流計算時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2)選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3)選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4)導體和電器的動穩定、熱穩定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算4.2.3短路計算基本假設1)正常工作時，三相系統對稱運行；2)所有電源的電動勢相位角相同；3)電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發生變化；4)不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5)元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；6)系統短路時是金屬性短路。4.2.4基準值高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準值：基準容量：=100MVA基準電壓：(kV)10.5371154.2.5短路電流計算的步驟現在，電力設計部門對復雜電力系統及發電廠，變電所短路電流的計算幾乎都在計算機上進行。作為單位的發電廠、供電公司企業，對設計驗算、設備改造等需進行短路電流計算時，有時勿需專購短路電流計算程序，進行手算會更方便，概念更清楚[9]。計算步驟如下：1)計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；2)給系統制訂等值網絡圖；3)選擇短路點；4)對網絡進行化簡，把供電系統看為無限大系統，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。標幺值： 有名值： 5)計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量： 短路電流沖擊值： 4.3主變壓器參數計算由變壓器原始數據計算得，Uk1%=10.75,Uk2%=-0.25,Uk3%=6.75(=100MVA，=115kV)UK1%=1/2[UK(1-2)%+UK(1-3)%-UK(2-3)%]=1/2*(10.5+17.5-6.5)=10.75UK2%=1/2[UK(1-2)%+UK(2-3)%-UK(1-3)%]=1/2*(10.5+6.5-17.5)=-0.25UK3%=1/2[UK(2-3)%+UK(1-3)%-UK(1-2)%]=1/2*(17.5+6.5-10.5)=6.75于是，XT1=UK1%/100*SB/SN=0.171XT2=UK2%/100*SB/SN=-0.004XT3=UK3%/100*SB/SN=0.0994.4網絡的等值變換與簡化方案2與方案5的短路計算的系統化簡阻抗圖及各阻抗值，短路點均一樣。系統阻抗圖（圖4-1）圖4-1系統阻抗圖系統電抗簡化圖：4.4.1短路點d1的短路計算（主變110kV側）基準電壓UB=115kV，系統為無窮大系統，發生短路時，短路電流的周期分量在整個短路過程中不衰減。網絡化簡如圖：圖4-2d1點短路系統網絡化簡圖Xd=Xs=X1=0.1次暫態短路電流標幺值：Id=1/Xs=10基準電流：IB=SB/√3*UB=0.5021kA短路電流標幺值：I″=Id*IB=5.021kA沖擊電流(ksh=1.8)：Ich=ksh*√2*Id=12.80kA短路容量：S=√3*I″*Uav=√3*5.021*115=1000.1MVA4.4.2短路點d2的短路計算（35kV母線）網絡化簡如圖所示：

圖4-3d2點短路系統網絡化簡圖X1=0.1X8=0.0855X9=-0.002X11=X1+X8+X9=0.1835Xd=X11=0.1835次暫態短路電流標幺值：Id=1/Xd=5.45基準電流：IB=SB/√3*UB=1.56kA短路電流標幺值：I″=Id*IB=8.502kA沖擊電流(ksh=1.8)：Ich=ksh*√2*Id=2.55*Id=14.0kA短路容量：S=√3*I″*Uav=√3*8.502*37=544.86MVA4.4.3短路點d3的短路計算（10kV母線）圖4-4d4點短路時系統網絡化簡圖網絡化簡如圖所示，X1=0.1X8=0.0855X10=0.099X12=X1+X8+X10=0.2845Xd=X12=0.2845次暫態短路電流標幺值：Id=1/Xd=3.515基準電流：IB=SB/√3*UB=5.4986kA短路電流標幺值：I″=Id*IB=19.33kA沖擊電流(ksh=1.8)：Ich=ksh*√2*Id=2.55*Id=8.96kA短路容量：S=√3*I″*Uav=√3*19.33*10.5=315.55MVA表4-1短路電流匯總表短路電流編號基準電IB(kA)支路名稱電源短點總電抗Xd短路沖擊流Ich(kA)穩態短路電流I″(kA)短路容量S(MVA)10.5021110kV側21（6.43）1000.121.5635kV母線0.183514.08.502（13.26）544.8635.498610kV母線0.28458.9619.33（106.28）315.555電氣設備的選擇及校驗5.1概述導體和電器的選擇是變電所設計的主要內容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟的重要條件。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術，并注意節約投資，選擇合適的電氣設備。電氣設備的選擇同時必須執行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和適當的留有發展余地，以滿足電力系統安全經濟運行的需要。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態來校驗熱穩定和動穩定后選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。5.1.1一般原則1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展的需要；2）應按當地環境條件校核；3）應力求技術先進和經濟合理；4）選擇導體時應盡量減少品種；5）擴建工程應盡量使新老電器的型號一致；6）選用的新品，均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。5.1.2技術條件1）按正常工作條件選擇導體和電氣a．電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網的最高運行電壓即 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當額定電壓在110KV及以下時為1.15，而實際電網運行的一般不超過1.1。b.電流導體和電器的額定電流是指在額定周圍環境溫度Q0下，導體和電器的長期允許電流應不小于該回路的最大持續工作電流即 ≥由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的=1.05（為電器額定電流）。c.按當地環境條件校核當周圍環境溫度和導體額定環境溫度不等時，其長期允許電流可按下式修正， 基中為溫度修正系數;為最高工作溫度;為額定載流量基準下的環境溫度（）;為實際環境溫度；對應于所選截面、環境溫度為+25時，長期允許載流量（A）2）按短路情況校驗電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩定，用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩定。a.短路熱穩定校驗滿足熱穩定條件為： 驗算熱穩定所用的計算時間： b.短路的動穩定校驗滿足動穩定條件為： 5.2各回路最大持續電流110kV側：Igmx=10.05Sn╱(√3*Un)=10.05*63╱（√3*110）=0.347kA35kV母線：Igmx=10.05*63╱(√3*35)=1.091kA35kV出線：Igmx=S╱(√3Un)=12╱(√3*35)=0.1984kA10kV母線：Igmx=10.05*63╱(√3*10)=36.6kA10kV出線：Igmx=S╱(√3*Un)=5╱(√3*10)=0.289kA5.3斷路器的選擇及校驗3kV及以上電力系統中使用的斷路器稱為高壓斷路器，它是電力系統中最重要的控制和保護設備。無論電力線路處在什么狀態，例如空載、負載或短路故障，當要求斷路器動作時，它都應能可靠地動作，或是關合，或是開斷電路[10]。斷路器必須具備的基本功能可列舉以下各項：1)在關合狀態時應為良好的導體，非但對正常的電流，即使對于短路電流也應能承受其熱的與機械的作用。2)在開斷狀態時，具有良好的絕緣性。在清潔和污穢兩種狀態下，皆能承受對地以及同相端子間的電壓。3)于關合狀態的任意時刻，應能在不發生異常電壓的情況下，在盡可能短的時間內，開斷額定開斷電流以下的電流。4)于開斷狀態的任意時刻，應能在斷路器觸頭不產生熔焊的情況下，在短時間內安全地關合處于短路狀態下的電路[11]。5.3.1110kV側斷路器的選擇及校驗1)電壓：,所以，2)電流：斷路器參數如下表所示：表5-1斷路器LW6-126參數型號額定電壓（kV）額定電流(A)額定開斷電流(kA)動穩定電流峰值(kA)4s額定短路耐受電流(kA)LW6-126126200031.58031.5因為,,所以，。3)斷開電流：因為Idt=6.43kA,，所以，。4)動穩定：因為Ich=12.8kA，，所以，，滿足動穩定。經以上檢驗此斷路器滿足各項要求。5.3.235kV母線,出線斷路器的選擇及校驗1)電壓：,所以，2)電流：斷路器參數如下表5-2所示：表5-2斷路器LW6-40.5參數型號額定電壓（kV）額定電流(A)額定開斷電流(kA)動穩定電流峰值(kA)4s額定短路耐受電流(kA)LW6-40.540.51250256325因為,,所以，。3)斷開電流：Idt=13.26kV，，所以，。4)動穩定：因為Ich=14kA，，所以，，滿足動穩定。經以上檢驗此斷路器滿足各項要求。5.3.310kV母線,出線斷路器的選擇及校驗1)電壓：,所以，2)電流：表5-3斷路器SN1-10-400參數型號額定電壓kV額定電流A額定斷開電流kA極限通過電流kA最大有效104002005230因為,,所以，。3)斷開電流：Idt=106.28A，，所以，。4)動穩定：Ich=8.96kA，，所以，，滿足動穩定。5.3.4斷路器型號斷路器型號一覽表:表5-4斷路器型號一覽表型號電壓（kV）額定電流（kA）額定斷開電流（kA）極限通過電流（kA）額定最大最大有效LW6-126126218231.58046.2LW6-40.540.5701.25256336.4SN1-10-40011.6520.440052305.4隔離開關的選擇及校驗 隔離開關，配制在主接線上時，保證了線路及設備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關時，必須遵循倒閘操作順序。隔離開關的配置：1）斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側隔離；2）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地；3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設1~2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側的隔離開關和線路的隔離開關，宜裝設接地刀閘。應盡量選用一側或兩側帶接地刀閘的隔離開關；4）按在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關；5）當饋電線的用戶側設有電源時，斷路器通往用戶的那一側，可以不裝設隔離開關，但如費用不大，為了防止雷電產生的過電壓，也可以裝設。5.4.1110kV側隔離開關的選擇及校驗1)電壓：2)電流：110kV側選擇GW2-110-600，其參數如下，表5-5隔離開關參數型號額定電壓，kV額定電流，A動穩定電流，kA熱穩定電流s，（kA）1106005014(5)3)動穩定：因為Ich=12.8kA，則滿足動穩定。5.4.235kV母線隔離開關的選擇及校驗1)電壓：2)電流：選擇GW4-35-2000，其參數如下:表5-6隔離開關參數型號額定電壓，kV額定電流，A動穩定電流，kA熱穩定電流s，（kA）3520005015.8(4)3)動穩定：因為Ich=1.091kA，則滿足動穩定。5.4.310kV母線隔離開關的選擇及校驗1)電壓：2)電流：選擇GN10-10T-4000，其參數如下:表5-7隔離開關數型號額定電壓，kV額定電流，A動穩定電流，kA熱穩定電流s，（kA）10400060014(5)3)動穩定：因為Ich=36.6kA，則滿足動穩定。5.4.4隔離開關型號一覽表表5-8隔離開關型號一覽表型號額定電壓，kV額定電流，A動穩定電流，kA熱穩定電流s，（kA）1106005014(5)3520005015.8(4)10400060014(5)5.5互感器的選擇與校驗互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統和二次系統間的聯絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行和故障情況，其作用有：1)將一次回路的高電壓和電流變為二次回路標準的低電壓和小電流，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構輕巧、價格便宜，便于屏內安裝。2)使二次設備與高電壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身的安全。電流互感器在電力系統中被廣泛應用，工作原理與變壓器相似。其特點有：a.一次繞組串聯在電路中，并且匝數很少，故一次繞組中的電流安全取決于被測電路的負荷電流，而與二次電流大小無關。b.電流互感器的二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路情況下運行[12]。電路互感器的一次繞組串聯在回路里（在導線截斷處），二次繞組經某些負荷（測量儀表和繼電器）而閉合，并保證通過的負荷電流與一次繞組的電流成正比[13]。電壓互感器的特點：1)容量很小，類似于一臺小容量變壓器，但結構上需要有較高的安全系數；2)二次側所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態運行，即開路狀態。目前電力系統廣泛應用電壓互感器主要有電磁式和電容分壓式兩種。電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同，其特點有容量很小，類似一臺小容量變壓器，近于空載狀態下運行。隨著電力系統輸電電壓的增高，電磁式電壓互感器的體積越來越大，成本隨之增高，因此研制了電容式電壓互感器[12]?；ジ衅鞯呐渲茫?)為滿足測量和保護裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設電流互感器；2)在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器，如：發電機和變壓器的中性點；3)對直接接地系統，一般按三相配制。對三相直接接地系統，依其要求按兩相或三相配制；4)6－110kV電壓等級的每組主母線的三相上應裝設電壓互感器；5)當需要監視和檢測線路有關電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。5.5.1電流互感器的選擇1)電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和的影響，使一次電流與在數值和相位上都有差異，即測量結果有誤差，所以選擇電流互感器應根據測量時誤差的大小和準確度來選擇。2)電流互感器10%誤差曲線：是對保護級（BlQ）電流互感器的要求與測量級電流互感器有所不同。對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍內有較高的準確級，而當其通過故障電流時則希望早已飽和，以便保護儀表不受短路電流的損害，保護級電流互感器主要在系統短路時工作，因此準確級要求不高，在可能出現短路電流范圍內誤差限制不超過-10%。電流互感器的10%誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過-10%的條件下，一次電流的倍數入與電流互感器允許最大二次負載阻抗Z2f關系曲線。3)為保證互感器的準確級，其二次側所接負荷應不大于該準確級所規定的額定容量。4)按一次回路額定電壓和電流選擇:電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/3左右以保證測量儀表的最佳工作，電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必須滿足：和，為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次工作電流應盡量接近額定電流。5)種類和型式的選擇:選擇電流互感器種類和形式時，應滿足繼電保護、自動裝置和測量儀表的要求，再根據安裝地點（屋內、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入式等）來選擇。6)熱穩定檢驗:電流互感器熱穩定能力常以允許通過一次額定電流的倍數來表示，即：7)動穩定校驗：電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（）的倍數（動穩定電流倍數）表示其內部動穩定能力，故動穩定可用下式校驗：5.5.2變壓器110kV側電流互感器的選擇與校驗1)一次回路電壓：2)一次回路電流：選擇表5-9電流互感器參數型號額定電流比，A級次組合準確級次二次負荷，Ω10%倍數1s熱穩定倍數動穩定倍數重量，kg價格元0.5級1級二次負荷Ω倍數油總重LCW-175150125500430011.21.215,3)動穩定：=12.8kA，滿足動穩定。5.5.3變壓器35kV側電流互感器的選擇與校驗1)一次回路電壓：2)一次回路電流：選擇表5-10電流互感器參數型號額定電流比，A級次組合準確級次二次負荷，Ω10%倍數1s熱穩定倍數動穩定倍數0.5級1級3級LCWB-3521565100,3)動穩定：=14.0kA滿足動穩定。5.5.4變壓器10kV側電流互感器的選擇與校驗1)一次回路電壓：2)一次回路電流：選擇表5-11電流互感器參數型號額定電流比，A級次組合準確級次二次負荷，Ω10%倍數1s熱穩定倍數動穩定倍數價格萬元0.5級1級3級LBJ-100.5/D1/DD/D0.52.4509024012.4D4.0,（3）動穩定：=8.96滿足動穩定。5.5.5電流互感器型號一覽表表5-12電流互感器型號一覽表型號額定電流比級次組合準確級次二次負荷，Ω10%倍數1s熱穩定倍數動穩定倍數0.5級1級3級D級二次負荷Ω倍數LCW-17515011.21.215D215LCWB-350.51.233565100D0.8310.430.6LBJ-100.5/D1/DD/D0.52.4509012.42.4D4.05.6電壓互感器的選擇1)電壓互感器的準確級和容量電壓互感器的準確級是指在規定的一次電壓和二次負荷變化范圍內，負荷功率因數為額定值時，電壓誤差最大值。由于電壓互感器本身有勵磁電流和內阻抗，導致測量結果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負荷有關，所以用一臺電壓互感器對于不同的準確級有不同的容量，通常額定容量是指對應于最高準確級的容量。2)按一次回路電壓選擇為了保證電壓互感器安全和在規定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在（1.1～0.9）范圍內變動。3)按二次回路電壓選擇電壓互感器的二次側額定電壓應滿足保護和測量使用標準儀表的要求，電壓互感器二次側額定電壓可按下表6-20選擇。表5-13電壓互感器的選擇方式電網電壓,kV型式二次繞組電壓,V接成開口三角形輔助繞組電壓IV3～35單相式100無此繞組110J～500J單相式100/EQ\R(,3)1003～60單相式100/EQ\R(,3)100/33～15三相五柱式100100/3（相）4）電壓互感器及型式的選擇電壓互感器的種類和型式應根據安裝地點和使用條件進行選擇，在6～35kV屋內配電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。110～220kV配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。5.6.1110kV側電壓互感器的選擇110kV進線側電流互感器選擇：選擇型號為a.型式：電容式電壓互感器表5-14的技術數據型式額定變比kV準確等級下的額定容量VA最大容量VA備注0.20.5/3P3P電容式50501001000b.一次電壓：c.二次電壓：根據使用情況選用所需二次額定電壓d.準確等級：0.5/3P選擇型號為5.6.2變壓器35kV及其出線側電壓互感器的選擇選定型號為1）型式：環氧樹脂澆注絕緣電壓互感器表5-16的技術數據型式額定變比kV準確等級下的額定容量VA最大容量VA備注0.20.56P澆注式（單相）40801006002）一次電壓：3）二次電壓：根據使用情況選用所需二次額定電壓4）準確等級：變壓器10kV及其出線側電壓互感器的選擇選定型號為1）型式：環氧樹脂澆注絕緣全封閉支柱式電壓互感器表5-17的技術數據型式額定變比kV準確等級下的額定容量VA最大容量VA備注0.2/6P0.5/6P澆注式（單相）30/5080/504002）一次電壓：3）二次電壓：根據使用情況選用所需二次額定電壓4）準確等級：0.5/6P5.7避雷器的選擇及校驗5.7.1110kV側避雷器的選擇和校驗選擇FZ-110型，其參數如下表所示：表5-18FZ-110的技術數據型號組合方式額定電壓，kV滅弧電壓，kV工頻放電電壓，kV不小于不大于FZ-1104×FZ-30J1101002282681)滅弧電壓校驗：最高工作允許電壓：直接接地：滿足要求2)工頻放電電壓校驗校驗：下限值：下限值：上、下限值均滿足要求。3)殘壓校驗：滿足要求。4)沖擊放電電壓校驗：,滿足要求。所以，所選FZ-110型避雷器滿足要求。5.7.235kV側避雷器的選擇和校驗選擇FZ-35型，其參數如下表所示：表5-19FZ-35的技術數據型號組合方式額定電壓，kV滅弧電壓，kV工頻放電電壓，kV不小于不大于FZ-352×FZ-153541841041)滅弧電壓校驗：最高工作允許電壓：直接接地：滿足要求2)工頻放電電壓校驗校驗：下限值：下限值：上、下限值均滿足要求。3)殘壓校驗：滿足要求。4)沖擊放電電壓校驗：,滿足要求。所以，所選FZ-35型避雷器滿足要求。5.7.310kV側避雷器的選擇和校驗由選擇FZ-10型，其參數如下表所示：表5-20FZ-10的技術數據型號組合方式額定電壓，kV滅弧電壓，kV工頻放電電壓，kV不小于不大于FZ-10單獨元件1012.72631（1）滅弧電壓校驗：最高工作允許電壓：直接接地：滿足要求（2）工頻放電電壓校驗校驗：下限值：下限值：上、下限值均滿足要求。（3）殘壓校驗：滿足要求。（4）沖擊放電電壓校驗：,滿足要求。所以，所選FZ-10型避雷器滿足要求。參考文獻1.35~110kV變電所設計規范.GB50059-20112.三相油浸式電流變壓器技術參數和要求GB╱T6451-20083.3~110kV高壓配電裝置設計規范.GB50060-20084.電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范.GBT50062-20085.電力系統調度自動化設計技術規程。DL╱T5003-20056.電力系統設計技術規程。DL╱T5429-20097.熊信銀.發電廠電氣部分（第三版）.中國電力出版社.20048.傅知蘭.電力系統電氣設備選擇與實用計算.中國電力出版社.20049.徐國政張節榮錢家驪黃瑜瓏.高壓斷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