毕业设计-变电站110KV电气设计

1 毕业设计任务书 一、变电站的型式： 该站为降压站，有 110、 35 及 10kV 电压。 110kV 以双回线与 150kM外的系统相连，系统最大方式容量为 1200MVA，相应的系统电抗为 0.2；系统最小运行 方式 下 相应的系统电抗为 0.3。（以系统容量及电压为基准的标么值）。 二、 35kV 及 10kV 最大负荷列于下表： 35kV 最大负荷表 ： 用户名称 容量（ MVA） 性质 距离（ kM） 301 线路 10 、 15 302 线路 9 、 5 303 线路 5 、 5 304 线路 6 5 10kV 最大负荷表： 用户名称 功率 MW 性质 线路类型 线路长（ kM） 901 线路 3 、 架空 5 902 线路 2.5 、 架空 4 903 线路 2 、 架空 3 904 线路 2 、 架空 2 905 线路 1 电缆 1 三 、设计任务： 1、 电气 主接线设计； 2、 短路电流计算； 3、 电气设备选择 （主变压器，断路器，隔离开关，母线， 10kV 电缆，电流互感器和电压互感器 ） ； 4、 10kV 高压开关柜选择 。 5、 继电保护整定计算。 （ 1） 主变压器继电保 护整定计算。 （ 2） 35kV 线路 301 和 302 继电保护整定计算。 2 四 、应交 的 设计成果： 1、 设计说明书一份。 2、 主接线图一张 3、 开关柜图一张。 附：主要参考资料： 所发翻印的资料。 发电厂电气部份课程设计参考资料（黄纯华编）。 发电厂电气部分（刘永俭编）。 电力系统继电保护（课本）。 自动装置（课本）。 设计题目后所附资料。 3 摘要 此次设计涉足变电站的主接线图设计、短路电流计算、电气设备选择、二次部分设计等，我根据课题的要求及目前国内外的发展概况，并参考供电局一些变电站的实 际情况，进行了大量的计算和作图，认真独立地完成了设计。通过此次设计，让从事变电运行工作的我在掌握变电运行技能的同时，也了解和弄懂了变电站的设备配备、保护配备原则以及一些设计原理，通过学以致用，让我获益菲浅。 但由于时间仓促，加上本人水平有限，存在问题是在所难免的，不正之处恳请各位老师给予批评指正。 4 目录 一、主接线图设计 5 、 110kV 母线接线型式 5 、 35kV 母线接线型式 6 、 10kV 母线接线型式 7 、全站主接线形式 8 二、短路电流计算 14 、选择短路点 14 、画出短路阻抗图 15 、计算各元件阻抗 15 、计算各短路点短路电流 16 、统计短路计算结果 21 三、电气设备选择 21 、断路器选择与校验 21 、隔离开关选择与校验 23 、母线选择与校验 24 、 10kV 电缆选择与校验 26 、电压互感器选择 28 、电流互感器选择 28 、设备选择结果表 28 四、二次部分设计 30 、主变压器保护配置 30 、变压器差动保护整定计算 31 、变压器复压过流保护 35 、变压器过负荷保护 35 、 35kV301 线路 继电保护整定计算 35 、 35kV302 线路继电保护整定计算 37 5 110kV 变电站电气设计说明书 一、 主接线设计 、 110kV 母线接线型式 1、初拟接线方案 根据任务要求， 110kV 系统以双回线与 150kM 外的系统相连，因此可不必装设旁路母线，所以 110kV 母线可选择以下几种型式：、桥形接线；、单母接线；、单母分段接线；、双母接线； 如下图： 2、比较接线方案 根据电气主接线的要求，主接线应满足供电可靠性：断路器检修时，能否不影响供电；线路，断路器或母线故障时，停电时间长短以及能否保证重要用 6 户的供电。运行灵活性：调度灵活，操作简便，检修安全，扩建方便。经济性：投资省，占地面积小，电能损耗少。 、桥形接线 ： 可靠性低 ，当联络断路器停电检修时，两条线路均需停电，使全站失电。但投资省，设备少，操作简便，适用于变电站建设初期，负荷少，出线少时。 、单母接线：可靠性和灵活性低，当母线或母线隔离开关检修和发生短路故障时，两条线路均需停电，使全站失电。但操作简单，扩建方便，设备少、投资少，适用于出线少的变电站。 、单母分段接线：可靠性高，检修方便，任一断路器停电检修或任一母线故障时，只需将该断路器或该段母线停电检修，此时能保证有一回出线和一台主变可靠运行，这样可以保证对 35kV 或 10kV 的重要用户的不间断供电。这种接线方式调度 灵活，操作简单，而且投资省，占地面积少，电能损耗少，经济运行性高，适用于出线不超过 4 回的变电站。 、双母接线：可靠性高，当任一母线故障时，可将该母线上的负荷倒到另一母线上继续运行，不影响供电，当任一出线断路器停电检修时，另一回出线可以通过母联保证两条母线带电。这种运行方式调度灵活，但操作复杂，而且投资大，占地面积大，在出线少的情况下经济性差，适用于出线在 4 回以上。 3、确定接线方案 经比较上述 4 种接线的运行可靠性和运行灵活性以及经济性，选择、单母分段接线型式。 、 35kV 母线接线型式 1、 初拟接线方案 根 据设计任务要求， 35kV 有 4个用户，其中类用户两个，类用户 一 个 、累用户一个 。另据设计要求， 35kV 配电装置一般不装设旁路母线，因此可选择以下接线方案： 7 2、 比较接线方案 根据电气主接线的要求，主接线应满足供电可靠性：断路器检修时，能否不影响供电；线路，断路器或母线故障时，停电时间长短以及能否保证重要用户的供电。运行灵活性：调度灵活，操作简便，检修安全，扩建方便。经济性：投资省，占地面积小，电能损耗少。 、单母线接线：可靠性和灵活性低，当母线故障时，两台主变均需停电，使 35kV 负荷失电。但操作简单，扩 建方便，适用于负荷不重要以及出线不多的情况。 、单母分段接线：可靠性高，检修方便。重要负荷设置为双回线分别接在不同段母线上，任一断路器停电检修或任一母线故障时，只需将该断路器或该段母线停电检修，此时能保证有一台主变和一条母线可靠运行，保证了对重要负荷的不间断供电，这种接线方式调度灵活，操作简单，而且投资省，占地面积少，电能损耗少，经济运行性高，适用于 35kV 出线不超过 8 回的变电站。 3、 确定接线方案 经比较上述 2 种接线的运行可靠性和运行灵活性以及经济性，选择、单母分段接线型式。 、 10kV 母线接线型式 1、 初 拟接线方案 根据设计任务要求， 10kV 有 5个用户，其中类用户 一 个，类用户 4 个。 8 另据设计要求， 10kV 配电装置一般不装设旁路母线，因此可选择以下接线方案： 2、 比较接线方案 、单母线接线：可靠性低，当母线故障时，两台主变均需停电，使 10kV负荷失电。适用于负荷不重要的情况。 、单母分段接线：可靠性高，检修方便。重要负荷设置为双回线分别接在不同段母线上，任一断路器停电检修或任一母线故障时，只需将该断路器或该段母线停电检修，此时能保证有一台主变和一条母线可靠运行，保证了对重要负荷的不间断供电，这种接线方式 调度灵活，操作简单，而且投资省，占地面积少，电能损耗少，经济运行性高，适用于 10kV 负荷容量不超过 50MW 的变电站。 3、 确定接线方案 经比较上述 2 种接线的运行可靠性和运行灵活性以及经济性，选择、单母分段接线型式。 、全站主接线形式 1、 初拟接线方案 对于单侧供电的变电站，当有重要负荷时，单台变压器难以满足可靠性要求，此时变电站一般装设两台主变压器。因此初拟方案如下： 9 2、 比较接线方案 10 由于 110/35kV 变压器无现成产品，需去厂家订做，投资非常大，故方案、不可取。下面对方案、按静态方法进行比较 （选择变压器、确定投资费用、运行费用）： 主变压器选择： 由设计任务可知，变电站的最大负荷： S35=（ 10+9+6+5） =30MVA P10=（ 3+2.5+2+2+1） =10.5MW 考虑负荷的同时系统 K1=0.85,线路损耗 Ks 取 5%，功率因数 cos =0.8，则35kV 和 10kV 的综合最大负荷为： S35.Z.MAX=（ 1+Ks） K1S35=(1+0.05) 0.85 30=26.775MVA S10.Z.MAX=（ 1+Ks） K1P10 / cos = (1+0.05) 0.85 10.5/0.8=11.71MVA 对于方案 : 110/10kV 双卷变的容量为 : S1e= 0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 35/10kV 双卷变的容量为 : S2e=0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 110/35/10kV 三卷变的容量为 : S3e=0.6 （ S35ZMAX +S10ZMAX） =0.6（ 26.775+11.71） =23.09MVA 故选择变压器及综合投资如下：（查毕业设计指导书附表） 型号及容量kVA 额定电压（ kV） 损耗（ KW） 空载电流 % 阻抗电 压 % 综合投资（万元） 数量（台） 空载 短路 高中 高低 中低 高中 高低 中低 SFL7 -20000 110 /11 27.5 104 0.9 10.5 15 1 SFL7-20000 35 /11 22.5 93 0.7 8 14.35 1 SFS -31500 121/38.5/11 46 207 207 165 1 10.5 18 6.5 32.86 1 对于方案 : 11 110/10kV 双卷变的容量为 : S1e= 0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 35/10kV 双卷变的容量为 : S2e=0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 故选择变压器及综合投资如下：（查毕业设计指导书附表） 型号及容量（ kVA） 额定电压（ kV） 损耗（ KW） 空载电流 % 阻抗电 压 % 综合投资（万元） 数量（台） 空载 短路 SFL7 -20000 110 /11 27.5 104 0.9 10.5 15 2 S7-31500 35 /11 31.6 132 0.6 8 14.35 2 对于方案 : 110/35/10kV 三卷变的容量为 : S3e=0.6 （ S35ZMAX +S10ZMAX） =0.6（ 26.775+11.71） =23.09MVA 故选择变压器及综合投资如下：（查毕业设计指导书附表） 型号及容量（ kVA） 额定电压（ kV） 损耗（ KW） 空载电流 % 阻抗电 压 % 综合投资（万元） 数量（台） 空载 短路 高中 高低 中低 高中 高低 中低 SFSL7 -31500 121/38.5/11 46 207 207 165 1 10.5 18 6.5 32.86 2 方案的技术经济比较： 综合投资 Z： (注： a 为 不明的附加费用比例系数， 110kV 取 90) 方案 ： Z=Z0（ 1+a/100） =（ 15+14.35+32.86） (1+90/100)=118.484 万元 方案 ： Z=Z0（ 1+a/100） =（ 15 2+14.35 2） (1+90/100)=111.53 万元 方案 ： Z=Z0（ 1+a/100） =（ 32.86 2） (1+90/100)=124.868 万元 变压器年电能损耗总值 A： (无功经济当量 K=0.1) 方案 ： 12 110/10kV 双卷 变 : A1=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =(27.5+0.1 0.9 20000/100) 8000 +(104+0.1 10.5 20000/100)(0.8) 2 5010 =1370809.6kWh 35/10kV 双卷变 : A2=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =(22.5+0.1 0.7 20000/100) 8000 +(93+0.1 8 20000/100) (0.8) 2 5010 = 1103219.2 kWh 110/35/10kV 三卷变 : P1=( P1-2+ P1-3 P2-3)/2=(207+207 165)/2=124.5kW P2=( P1-2+ P2-3 P1-3)/2=(207+165 207)/2=82.5 kW P3=( P1-3+ P2-3 P1-2)/2=(207+165 207)/2=82.5 kW Q1= ud1 %Se /100 =( ud1-2 %+ ud1-3 % ud2-3 %) Se /2 100 =(10.5+18 6.5) 31500/200 =3465kVar Q2= ud2 %Se /100 =( ud1-2 %+ ud2-3 % ud1-3 %) Se /2 100 =(10.5+6.5 18) 31500/200 0kVar Q3= ud3 %Se /100 =( ud1-3 %+ ud2-3 % ud1-2 %) Se /2 100 =(6.5+18 10.5) 31500/200 =2205kVar A3=n( P0+K Q0)T0 +(1/2n)( P1+ K Q1)(S1/Se)2+( P2+ K Q2)(S2/Se)2 +( P3+ K Q3)(S3/Se)2 13 =(46+0.1 1 31500/100) 8000 +0.5 (124.5+0.1 3465) 0.82 +(82.5+0.1 0 ) 0.82+(82.5+0.1 2205) 0.82 5010 =1993140.8kWh A = A1+ A2+ A3 =1370809.6+1103219.2 +1993140.8 =4467169.6 kWh 方案 ： 110/10kV 双卷变 : A1=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =2 (27.5+0.1 0.9 20000/100) 8000 +0.5 (104+0.1 10.5 20000/100)(0.8) 2 5010 =1231404.8kWh 35/10kV 双卷变 : A2=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =2 (22.5+0.1 0.7 20000/100) 8000 +0.5 (93+0.1 8 20000/100) (0.8) 2 5010 =989609.6kWh A= A1+ A2 =1231404.8+989609.6=2221014.4 kWh 方案 ： 110/35/10kV 三卷变 : A=n( P0+K Q0)T0 +(1/2n)( P1+ K Q1)(S1/Se)2+( P2+ K Q2)(S2/Se)2 +( P3+ K Q3)(S3/Se)2 =2 (46+0.1 1 31500/100) 8000 +0.25 (124.5+0.1 3465) 0.82 +(82.5+0.1 0 ) 0.82+(82.5+0.1 2205) 0.82 5010 =1926570.4kWh 年运行费用 u： 14 方案 ： u= A 10-4+0.1Z ( 电能价格，取 0.2 元 / kWh) =0.2 4467169.6 10-4+0.1 118.484 =101.192 万元 方案 ： u= A 10-4+0.1Z ( 电能价格，取 0.2 元 / kWh) =0.2 2221014.4 10-4+0.1 111.53 =55.573 万元 方案 ： u= A 10-4+0.1Z ( 电能价格，取 0.2 元 / kWh) =0.2 1926570.4 10-4+0.1 124.868 =51.018 万元 3、 确定接线方案 根据上述结果列表如下： 方案 变压器数量（台） 综合投资（万元） 年运行费用（万元） 3 118.484 101.192 4 111.530 55.573 2 124.868 51.018 经比 较， 方案年运行费用高， 一次性综合投资也不低； 方案的投资最省，但是有 4台主变，这样会使运行中维护检修工作量大，并且在保护配置方面也要相应增加，操作复杂 ； 方案的 一次性投资虽然大，但年运行费用 最省，只有两台主变，比方案少了两台，维护检修工作少，操作简单， 故主接线图的最终方案确定为方案。 二、短路电流计算 、选择短路点 。如图： 15 、画出短路阻抗图 ： 、计算各元件阻抗 16 用标么值进行计算，取基准容量 Sj=100MVA，基准电压 Uj 用各级电压的平均 电压，平远均电压为 1.05 额定电压，即 Uj110=1.05Ue110=1.05 110=115kV Uj35=1.05Ue35=1.05 35 37kV Uj10=1.05Ue10=1.05 10=10.5kV 取线路每相每公里电抗值 X0=0.4 /kM，最大运行方式下系统容量SS=1200MVA， 系统电抗 XSMin=0.2，最小运行方式下 系统电抗 XSMAX=0.3。 则各元件电抗标么值为： 1、系统 ： X1MAX*= XSMAXSj/SS=0.3 100/1200=0.025（最小运行方式 ） X1Min*= XSMinSj/SS=0.2 100/1200=0.017（最大运行方式） 2、线路： X2*= X3*=X0 lSj/ Uj1102=0.4 150 100/1152=0.45369 X10*= X0 lSj/ Uj352=0.4 15 100/372=0.43828 X302*= X0 lSj/ Uj352=0.4 5 100/372=0.1461 3、变压器： ud1 %=0.5( ud1-2 %+ ud1-3 % ud2-3 %)=0.5 (10.5+18 6.5)=11 ud2 %=0.5( ud1-2 %+ ud2-3 % ud1-3 %)=0.5 (10.5+6.5 18) 0 ud3 %=0.5( ud1-3 %+ ud2-3 % ud1-2 %)=0.5 (18+6.5 10.5)=7 X4*= X5*=ud1 %Sj/ 100Se=(11 100000)/ (100 31500) =0.34921 X6*= X7*=ud3 %Sj/ 100Se=(7 100000)/ (100 31500) =0.22222 X8*= X9*=ud2 %Sj/ 100Se=(0 100000)/ (100 31500) =0 X11*= ud %Sj/ 100Se=(0.4 15 100000)/ (100 10000) =0.6 X302*= ud %Sj/ 100Se=(0.4 5 100000)/ (100 9000) =0.2222 在短路阻抗图上标明各元件阻抗标么值。 、计算各短路点短路电流。 1、 K1点： 、最大运行方式下： 短路点总电抗： 17 XK1*= X1MAX*+ X2*/2=0.017+0.45369/2=0.243845 计算电抗： Xjs= XK1*SSMAX/ Sj=0.243845 1200/100=2.92614 3 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/2.92614=0.34175 =I= I* SSMAX/ Uj110=0.34175 1200/ ( 115)=2.05888kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 2.05888=5.250144kA 短路容量： S= Uj110I= 115 2.05888=410MVA 、最小运行方式下： 短路点总电抗： XK1*= X1Min*+ X2*=0.025+0.45369=0.47869 计算电抗： Xjs= XK1*SSMin/ Sj=0.47869 1200/100=5.74428 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/5.74428=0.17409 =I= I* SSMin/ Uj110=0.17409 1200/ ( 115)=1.04879kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 1.04879=2.67445 kA 短路容量： S= Uj110I= 115 1.04879=209MVA 2、 K2点： 、最大运行方式下： 短路点总电抗： XK2*= X1MAX*+ X2*/2+ X4*/2=0.017+0.45369/2+ 0.34921/2=0.41845 计算电抗： Xjs= XK2*SSMAX/ Sj=0.41845 1200/100=5.0214 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 18 I*=I *=1/ Xjs=1/5.0214=0.199148 =I= I* SSMAX/ Uj35=0.199148 1200/ ( 37)=3.72901kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 3.72901=9.50899kA 短路容量： S= Uj35I= 37 3.72901=239MVA 、最小运行方式下： 短路点总电抗： XK2*= X1Min*+ X2*+ X4*=0.025+0.45369+0.34921=0.8279 计算电抗： Xjs= XK2*SSMin/ Sj=0.8279 1200/100=9.9348 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/9.9348=0.10066 =I= I* SSMin/ Uj35=0.10066 1200/ ( 37)=1.88478kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 1.88478=4.8061 kA 短路容量： S= Uj35I= 37 1.88478=121MVA 3、 K3点： 、最大运行方式下： 短路点总电抗： XK3*= X1MAX*+ X2*/2+ X4*/2+ X6*/2=0.017+0.45369/2+ 0.34921/2+ 0.22222/2=0.52956 计算 电抗： Xjs= XK3*SSMAX/ Sj=0.52956 1200/100=6.35472 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/6.35472=0.15736 =I= I* SSMAX/ Uj10=0.15736 1200/ ( 10.5)=10.3832kA 冲击电流： 19 ich =2.55I=2.55 10.3832=26.47738kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 10.3832=189MVA 、最小运行方式下： 短路点总电抗： XK3*= X1Min*+ X2*+ X4*+ X6*=0.025+0.45369+0.34921+0.22222=1.05012 计算电抗： Xjs= XK3*SSMin/ Sj=1.05012 1200/100=12.60144 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/12.60144=0.07936 =I= I* SSMin/ Uj10=0.07936 1200/ ( 10.5)=5.2361kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 5.2361=13.3522kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 5.2361=95MVA 4、 K4点： 、最大运行方式下： 短路点总电抗： XK4*=X1MAX*+X2*/2+X4*/2+X10*=0.017+0.45369/2+0.34921/2+0.43828 =0.85673 计算电抗： Xjs= XK4*SSMAX/ Sj=0.85673 1200/100=10.28076 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/10.28076=0.09727 =I= I* SSMAX/ Uj35=0.09727 1200/ ( 37)=1.82135kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 1.82135=4.6444kA 短路容量： S= Uj35I= 37 1.82135=117MVA 20 、最小运行方式下： 短路点总电抗： XK4*= X1Min*+ X2*+ X4*+ X10*=0.025+0.45369+0.34921+0.43828=1.26618 计算电抗： Xjs= XK4*SSMin/ Sj=1.26618 1200/100=15.19416 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/15.19416=0.06581 =I= I* SSMin/ Uj35=0.06581 1200/ ( 37)=1.23237kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 1.23237=3.14255kA 短路容量： S= Uj35I= 37 1.23237=79MVA 5、 K5点： 、最大运行方式下： 短路点总电抗： XK5*= X1MAX*+ X2*/2+ X4*/2+ X10*+ X11* =0.017+0.45369/2+ 0.34921/2+ 0.43828+0.6 =1.45673 计算电抗： Xjs= XK5*SSMAX/ Sj=1.45673 1200/100=17.48076 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/17.48076=0.05721 =I= I* SSMAX/ Uj10=0.05721 1200/ ( 10.5)= 3.7746kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 3.7746=9.62523kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 3.7746=69MVA 、最小运行方式下： 短路点总电抗： 21 XK5*= X1Min*+ X2*+ X4*+ X10*+ X11* =0.025+0.45369+0.34921+0.43828+0.6 =1.86618 计算电抗： Xjs= XK5*SSMin/ Sj=1.86618 1200/100=22.3942 Xjs 3，求短路电流不用查运算曲线，用倒数法 I*=I *=1/ Xjs=1/22.3942=0.04465 =I= I* SSMin/ Uj10=0.04465 1200/ ( 10.5)=2.9464kA 冲击电流： ich =2.55I=2.55 2.9464=7.5134kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 2.9464=54MVA 、统计短路计算结果 列表如下： 短路点 最大方式 最小方式 I* I(kA) ich(kA) S（ MVA） I* I(kA) ich(kA) S（ MVA） K1 0.34175 2.05888 5.25014 410 0.17409 1.04879 2.6744 209 K2 0.199148 3.7290 9.50899 239 0.10066 1.88478 4.8061 121 K3 0.15736 10.3832 26.47738 189 0.07936 5.2360 13.3522 95 K4 0.09727 1.82135 4.6444 117 0.06581 1.23237 3.14255 79 K5 0.05721 3.7746 9.62523 69 0.04465 2.9464 7.5134 54 三、电气设备选择 、断路器 选择与校验 1、最大工作电流 IgMAX： IgMAX110= S110ZMAX/ Ue110 =（ 26.775+11.71） / （ 110） 0.20199kA=201.99A 22 IgMAX35= S35ZMAX/ Ue35=26.775/ （ 35） 0.44167kA=441.67A IgMAX10= S10ZMAX/ Ue10=11.71/ （ 10） 0.67608kA=676.08A 2、列出电网条件： 电网工作电压 Ug(kV) 最大工作电流 IgMAX(A) 最大暂态短路电流 I(kA) 短路容量 S （ MVA） 110 201.99 2.05888 410 35 441.67 3.7290 239 10 676.08 10.3832 189 3、选择断路器： 根据设计要求， 110kV、 35kV 系统 选择 SF6 断路器，并根据电网条件选择了断路器，其参数如下： 型号 额定电压 Ue(kV) 额定电流 Ie(A) 额定开断电流 Ikd(kA) 额定开断容量 Se （ MVA） LW-110 110 2000 40 3500 LWS-35 35 600 20 750 SN10-10 10 1200 31.5 750 4、校验： 、动稳定： 型号 极限通过电流峰值iMAX(kA) 或 冲击电流ich(kA) 备注 LW-110 100 5.25014 满足要求 LWS-35 50 9.50899 满足要求 SN10-10 80 26.47738 满足要求 、热稳定： 设断路器跳闸时间为 0.1S，过流保护动作时间为 2S，则短路时间 t=0.1+2=2.1S，而 =I/ I =1，由 和 t 在设计指导书第 9 页上查得 tz=1.75S，所以 短路电流发热等值时间： 23 tdz=tz 0.05=1.75+0.05=1.8S 热稳定： I2 110tdz=（ 2.05888） 2 1.8=7.630kA2S I2 35tdz=（ 3.7290） 2 1.8=25.03 kA2S I2 10tdz=（ 10.3832） 2 1.8=194.06 kA2S 经比较： 型号 4S 热稳定电流 I t(kA) I2 tt 或 I2 tdz(kA2S ) 备注 SW4-110 40 6400 7.630 满足要求 SW2-35 20 1600 25.03 满足要求 SN10-10 31.5 3969 194.06 满足要求 、隔离开关 选择与校验 1、选择： 根据电网条件选择了隔离开关，其参数如下： 型号 额定电压 Ue(kV) 额定电流 Ie(A) GW4-110D 110 600 GW2-35D 35 600 GN8-10 10 1000 2、校验： 型号 动稳定电流iMax(kA) 或 冲击电流 ich(kA) 热稳定电流 I t (kA,S) I2 tt (kA2S ) 或 I2 tdz (kA2S ) 备注 GW4-110D 50 5.25014 15.8(4) 998.56 7.630 满足要求 GW2-35D 50 9.50899 14(5) 980 25.03 满足要求 GN8-10 75 26.47738 30(5) 4500 194.06 满足要求 24 、母线 选择与校验 1、 110kV 和 35kV母线选择与校验 、选择： 110kV 和 35kV 配电装置的母线采用钢芯铝绞线。 按最大工作电流选择导线截面 S 即 IgMAX KIY 表 a：钢芯铝绞线长期允许截 流量 IY（ A） 导线型号 导线最高允许温度 LGJ-50 LGJ-70 LGJ-95 LGJ-120 LGJ-150 LGJ-185 70 210 265 330 380 445 510 80 215 260 352 401 452 531 表 b：裸导体在不同海拔调度及环境温度下的综合校正系数 K 导体最高允许温度 适用 范围 海拔调度 (m) 实际环境温度（） +20 +25 +30 +35 +40 +45 +50 +80 计及日照时户外软导线 1000 及以下 1.05 1 0.95 0.89 0.83 0.76 0.69 2000 1.01 0.96 0.91 0.85 0.79 3000 0.97 0.92 0.87 0.81 0.75 4000 0.93 0.89 0.84 0.77 0.71 设 变电站的最高年平均温度为 +20，月平均最高气温 32下， 海拔1000m 以下， 变电站的实际平均温度为（ 20 32） /2 26，在导体最高允许温度 +80时，由表 b 查出 K=1 所以从表 a 中选择 110kV 和 35kV 母线型号如下： 110kV： LGJ-70 IgMAX110=201.99A KIY=1 260=352A 35kV： LGJ-185 IgMAX35=441.67A KIY=1 531=531A 25 、热稳定检验 110kV： LGJ-70 S=70mm2 Smin =I 110 /C=2.05888 1000 /87=31.8 mm2 ，满足要求。 35kV： LGJ-185 S=185mm2 Smin =I 35 /C=3.7290 1000 /87=57.5 mm2 ，满足要求。 2、 10kV 母线选择与校验 、选择 ： 10kV 配电装置的母线采用硬母线（铝排）。 按最大持续工作电流选择导线截面 S 即 IgMAX10=676.08A KIY 表 c：矩形铝导线长期允许载流量 IY（ A） 导体尺寸 h b(mm2) 636.3 63 10 806.3 80 10 1006.3 10010 1256.3 12510 单条 平放 872 1129 1100 1411 1363 1663 1693 2063 竖放 949 1227 1193 1535 1481 1807 1840 2242 双条 平放 1211 1800 1517 2185 1840 2613 2276 3152 竖放 1319 1954 1649 2375 2000 2840 2474 3426 设变电站的最高年平均温度为 +20，月平均最高气温 32下，海拔1000m 以下，变电站的实际平均温度为（ 20 32） /2 26，在导体最高允许温度 +80时，由表 b 查出 K=1 所以从表 c 中选择 10kV 母线 尺寸为 63 6.3 mm2 ，单条平放。 26 IgMAX10=676.08A KIY=1 872 872A 、热稳定校验： 铝排截面： S=63 6.3=396.9mm2 Smin =I 10 /C=10.3832 1000 /87=160.1 mm2 ，满足要求。 、动稳定校验： 10kV 母线三相短路时短路冲击电流 ich=26.47738kA=26477.38A 对于单条平放母线，支持绝缘子间的跨距 L=1.2m，截面系数 w=0.167bh2（ b 为母线厚度， h为母线宽度，单位 m3），母线相间距离 a=0.25m，振动系数 =1，则作用在母线上的最大应力 max=(1.73 i2chL2 10-8)/(aw) =(1.73 26477.382 1 1.22 10-8) /(0.25 0.167 6.3 10-3 632 10-6) =16.729 106 Pa 母线材料的允许应力 (硬铝 )y=69 106 Pa max=16.729 106 Pa，满足要求。 、 10kV 电缆选择与校验 1、 10kV905 线路 的直埋电缆选择： 根据设计要求，选用 10kV 铝芯、铝包、钢带铠装的 ZLL12 型三芯油浸纸绝缘电力电缆。 、按最大持续工作电流选择电缆截面 S： 905 线最大持续工作电流： IgMAX= SZMAX/ Ue cos=1000/( 100.8)=72.17A 由表 d 查得，选用截面 S 70mm2，其在土壤热阻系数 80时，额定长期允许电流 Iy=150A。另 设 变电站最热月地下 0.8m 深处最高温度 25，由表 e查得温度校正系数 k=1。经校正后 S 70mm2 电缆的长期允许电流 K Iy=1 150=150A IgMAX=72.17A 表 d： 10kV 电缆长期允许载流量 Iy（ A） 27 缆芯截面 （ mm2） 空气中敷设 直埋敷设 土壤热阻系数80 土壤热阻系数120 50 120（ 105） 130 115 70 145（ 130） 150 140 95 180（ 160） 185 165 120 205（ 185） 215 185 150 235（ 210） 245 215 185 270（ 245） 275 240 注：括弧内数字适用于裸铅（铝）包电缆。 表 e：环境温度变化时电缆载流量的校正系数 K 缆芯工作温度( ) 不同环境温度下的载流量校正系数 5 10 15 20 25 30 35 40 45 80 1.17 1.13 1.09 1.04 1 0.954 0.905 0.853 0.798 65 1.22 1.17 1.12 1.06 1 0.935 0.865 0.791 0.707 60 1.25 1.20 1.13 1.07 1 0.926 0.845 0.756 0.655 50 1.34 1.26 1.18 1.09 1 0.895 0.775 0.623 0.447 、 按经济电流密度选择电缆截面 S = IgMAX /J J=1.54 S = 72.17/ 1.54 = 46.86 mm S=70 mm2 根据上述两个条件 查表可选择 10kV 铝包电缆，缆芯面 70mm2 、热稳定校验 校验电缆时，只考虑速动保护动作，设断路器的跳闸时间为 0.1S，保护动作时间为 0.1S， t=0.1+0.1=0.2S，在 =1 时，查设计指导书第 8 页图 2，得 tz=0.17S tdz=tz+0.05=0.17+0.05=0.22S 电缆的热稳定系数 C 95，所以电缆的最小截面 Smin =I 10 /C=10.3832 1000 /95=51.264 mm2 S=70 mm2，满足要求。 28 、按允许电压降校验 取电缆电阻率 =0.029mm2 /m，则电 压降 U% = IgMAXL 100/(UeS) = 72.17 0.029 1 100/(10 70) =0.518% 5%，满足要求。 、电压互感器选择 1、根据安装地点和使用条件选择电压互感器的类型。 110kV 选用电容式电压互感器， 35kV 选用电磁式电压互感器， 10kV 选用浇注绝缘的电磁式电压互感器。 2、按一次回路电压选择和二次侧额定电压选择。 选择结果如下： 型号 额定电压(kV) 接线方式 形式 基本二次绕 组电压 (V) 辅助二次绕组电压(V) 备注 JCC1-110 110kV Y0/Y0/ 单相式 100/ 100 3 只 JDJJ-35W 35kV Y0/Y0/ 单相式 100/ 100/3 3 只 配熔断器RW9-35 JDZJ-10 10kV Y0/Y0/ 单相式 100/ 100/3 3 只 、电流互感器选择 按安装地点、安装使用条件及一次电路的电压和电流选择电流互感器型号如下： 110kV： LCWD-110 (400/5) 35kV： LCWD-35W (主变： 1000/5 线路： 300/5) 10kV： LZZ1-10 (主变： 2000/5 线路： 300/5) 、设备选择结果表 设备 型号 备注 29 主变 SFSL7-31500 Se =31500kVA 断路器 110kV LW-11