【电气工程及其自动化】某110kv变电站电气部分初步设计

本科生毕业设计（论文）某110KV变电站电气部分初步设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2014年5月10日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录前言11设计的内容和要求111原始资料分析1111变电站的建设规模1112电力系统与本所的连接情况112设计原则和基本要求213设计内容32主变压器的选择321主变台数的确定322本变电站站用变压器的选择423小结53电气主接线的选择531选择原则5311主接线设计的基本要求及原则5312主接线的基本形式和特点632变电站的各侧主接线方案的拟定7321110KV侧主接线方案732235KV侧主接线方案832310KV侧主接线方案933小结104短路电流计算1041短路计算的目的及假设10411短路电流计算的目的10412短路电流计算的一般规定11413短路计算基本假设1142短路电流计算的步骤1143短路电流计算及计算结果1244小结155导体和电气设备的选择1551电气设备的选择原则1552断路器和隔离开关的选择16521110KV侧断路器和隔离开关的选择1652235KV侧断路器和隔离开关的选择1752310KV侧断路器和隔离开关的选择1853主变中性点隔离开关的选择1954互感器的选择19541电流互感器的选择20542电压互感器的选择2055母线的选择21551110KV侧母线2155235KV侧母线2155310KV侧母线2256高压熔断器的选择2257小结236变电站防雷保护及其配置2361直击雷的过电压保护2362雷电侵入波的过电压保护2463避雷器和避雷线的配置2464小结247高压配电装置及平面布置2471设计原则与要求25711设计原则25712设计要求2572高压配电装置2673小结278继电保护装置2781变电所母线保护配置2782变电所主变保护的配置27821主变压器的主保护28822主变压器的后备保护28结论28附录31致谢40某110KV变电站电气部分初步设计摘要本文首先通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）。最后，并绘制了电气总平面布置图、防雷保护配置图等相关设计图纸。关键词电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择；设计图纸110KVSUBSTATIONELECTRICALPARTDESIGNABSTRACTFIRSTTHROUGHTHEANALYSISOFRAWDATAANDTHETOTALLOADOFOPTIONSUNDERTHESUBSTATIONTRANSFORMER,THEPRIMARYWIRINGOFTHEECONOMYUNDERBOTHRELIABLEANDFLEXIBLEOPERATIONREQUIREMENTS,LESSOUTOFTHEPROGRAM,IDENTIFIEDTHEMAINELECTRICALSUBSTATIONCONNECTIONPROGRAMTHESIMULATIONOFSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION,OBTAINEDFROMTHETHREEPHASESHORTCIRCUITCALCULATIONOFSHORTCIRCUITOCCURREDWHENTHEBUSVOLTAGELEVEL,ITSSHORTCIRCUITSTEADYSTATECURRENTANDTHEIMPACTOFCURRENTVALUETHENACCORDINGTOTHERESULTSANDTHEVOLTAGELEVELOFRATEDVOLTAGEANDMAXIMUMCONTINUOUSOPERATINGCURRENTFORTHEMAINELECTRICALEQUIPMENTSELECTIONANDVALIDATIONINCLUDINGCIRCUITBREAKER,DISCONNECTINGSWITCH,CURRENTTRANSFORMER,VOLTAGETRANSFORMER,ETCFINALLY,THETOTALELECTRICALDRAWAFLOORPLAN,LAYOUTPLANANDOTHERRELATEDLIGHTNINGPROTECTIONDESIGNDRAWINGSKEYWORDSELECTRICALMAINWIRINGDESIGNSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATIONELECTRICALEQUIPMENTSELECTIONDESIGNDRAWINGS前言本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习四年以来的学习结果。此次设计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。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，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110KV主接线，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，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置，从而完成110KV变电所一次系统的设计。1设计的内容和要求11原始资料分析111变电站的建设规模（1）类型110KV地方变电站。（2）最终容量根据电力系统的规划需要安装两台容量为315MVA，电压为110KV/35KV/10KV的主变压器，主变各侧容量比为100/100/100，一次设计并建成。112电力系统与本所的连接情况（1）、待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。（2）、本变电站有两回平行线路与110KV电力系统连接，有两回35KV电力系统连接。（3）、本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗的标么值示意图如图1（SJ100MVA），110KV及35KV电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在内。图1变电所连接示意图图1变电所连接示意图电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备，35KV因电网线路的电容电流较少，也不装设消弧线圈。110KV出线无电源。电力负荷水平110KV进出线共2回，两回进线为110KV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。35KV进出线共2回，两回进线连接着35KV电源，输送容量各为35000KVA。10KV出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000KVA设计；另外5回每回输送容量为4000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。本变电站自用电主要负荷如表11。表11110KV变电站自用电负荷序号设备名称额定容量（KW）功率因数（COS）安装台数工作台数备注1主充电机2008511周期性负荷2浮充电机4508511经常性负荷3主变通风0150853232经常性负荷4蓄电池通风2708511经常性负荷5检修、试验用电15085经常性负荷6载波通讯用电1085经常性负荷7屋内照明528屋外照明459生活水泵4508522周期性负荷10福利区用电15085周期性负荷计算负荷（1K425985015417231504SV1）5、环境条件（1）当地年最高温度391，年最低温度59，最热月平均最高温度29；最热月平均地下08M土壤温度215。（2）当地海拔高度15183M。（3）当地雷电日T251日/年。12设计原则和基本要求设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建的方便性。要求如下（1）选择主变压器台数、容量和型式一般按变电站建成510年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力；（2）设计变电所电气主接线；（3）短路电流计算；（4）主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定；13设计内容本次设计的是一个降压变电站，有三个电压等级110KV/35KV/10KV，110KV主接线采用双母线接线方式，两路进线，35KV和10KV主接线均采用单母线分段接线方式。主变压器容量为2X315MVA，110KV与35KV之间采用Y0/Y012连接方式，110KV与10KV之间采用Y0/11连接方式。本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接35KV的引出线，另一端接10KV的引出线。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。2主变压器的选择21主变台数的确定根据原始资料，变电站的建设规模已确定，待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。本变电站有两回平行线路与110KV电力系统连接，有两回35KV电力系统连接。最终容量根据原始资料中电力系统的规划需要安装两台容量为315MVA，电压为110KV/35KV/10KV的主变压器，主变各侧容量比为100/100/100，一次设计并建成。211绕组数和接线组别的确定该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，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Y连接，35KV采用Y形连接，10KV采用连接。（1）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。所以用两台SFSZ731500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数见表21。表21变压器技术数据额定电压（KV）损耗（KW）型号额定容量（KVA）高压中压低压空载短路阻抗电压（）空载电流（）连接组别SFSZ731500/1103150011012583541058241U12105U13175U23651YN、YN0、DN22本变电站站用变压器的选择变电站的站用电是变电站的重要负荷，因此，在站用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站安全，经济的运行。一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。根据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。站用变压器的容量应按站用负荷选择（21）（其余负荷照明负荷KVA085S）站用变压器的容量（2）照明（VAKPSE2）根据给出的站用负荷计算（2VAK5942085124512730154S3）考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变10KV侧选择两台SL7125/10型号配电变压器，互为备用。根据容量选择站用电变压器如下型号SL7125/10容量为125KVA连接组别号YN，YN0调压范围为高压5阻抗电压为423小结在本章中，根据本变电站的实际情况选择了变电站的主变压器和站用变压器主变压器为两台SFSZ731500/110型有载调压变压器；站用变压器两台SL7125/10型号配电变压器。3电气主接线的选择31选择原则电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定与电力系统及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。311主接线设计的基本要求及原则变电站主接线设计的基本要求如图31表31主接线方案经济比较表方案项目方案一110KV侧单母线分段接线，35KV侧单母线分段接线、10KV侧单母线接线。方案二、110KV侧双母线接线，35KV侧单母线分段接线、10KV侧单母线分段接线。可靠性1、当母线发生故障时,仅故障母线停止工作2、可将双回路分别接于不同母线分段上,保证对重要用户的供电3、一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线。4、任一出线的开关检修时，该回线路1、检修母线时，不会中断对用户供电；2、检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；3、工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；4、可利用母联开关代替出线开关；5、便于扩建；6、双母线接线设备较多，配电装置复杂，必须停止工作；5、当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；投资、占地面积较大,运行中需要隔离开关切断电路,容易引起误操作灵活性1、110KV运行方式相对简单，灵活性差；2、各种电压级接线都便于扩建和发展。1、各电压级接线方式灵活性好；2、110KV电压级接线易于扩建和实现自动化。经济性设备相对少，投资小。1、设备相对多，投资较大。2双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大。变电站主接线设计原则（1）变电站的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。（2）在610KV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。（3）在3566KV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为48回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。（4）在110220KV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为34回时，采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，或当0220KV配电装置在系统中居重要地位；出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。（5）当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。312主接线的基本形式和特点主接线的基本形式可分两大类有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。在电厂或变电站的进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便、有利于安装和扩建。缺点是有母线后配电装置占地面积较大，使断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器少，占地面积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电站。有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线无分段、双母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接线等。32变电站的各侧主接线方案的拟定在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑（1）断路器检修时，不影响连续供电；（2）线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求；（3）变电所有无全所停电的可能性；主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。321110KV侧主接线方案图31单母线分段接线图32双母线接线A方案如图31所示，B方案如32所示。两方案分析A方案的主要优缺点（1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；（3）一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；（6）110KV为高电压等级，一旦停电，影响下级电压等级供电，其重要性较高，因此本变电站设计不宜采用单母线分段接线。B方案的主要优缺点（1）检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电；（2）检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；（3）工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；（4）可利用母联开关代替出线开关；（5）便于扩建；（6）双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大，运行中需要隔离开关切断电路，容易引起误操作。（7）经济性差结论A方案一般适用于110KV出线为3、4回的装置中；B方案一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，所以选择A方案单母线分段接线为110KV侧主接线方案。32235KV侧主接线方案方案A图33单母线接线方案B图31单母线分段接线A方案如图33所示，B方案如34所示。两方案分析A方案的主要优缺点（1）接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差；（2）当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；（3）出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点（1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；（3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。结论B方案一般速用于35KV出线为48回的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电站35KV出线为2回，所以选择B方案单母线分段接线为35KV侧主接线方案。32310KV侧主接线方案方案A图35单母线接线方案B图36单母线分段接线A方案如图35所示，B方案如36所示。两方案分析A方案的主要优缺点（1）接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差；（2）当母线或母线隔离开关发生故障或检修时；各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；（3）出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点（1）母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；（3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。结论B方案一般适用于10KV出线为6回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电站10KV出线为12回，所以选择B方案单母线分段接线为10KV侧主接线方案。33小结本章通过对原始资料的分析及根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。通过对两种主接线的可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，设计最终方案为110KV侧单母线分段接线，35KV侧单母线分段接线、10KV侧单母分段接线。4短路电流计算41短路计算的目的及假设411短路电流计算的目的（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）在接地装置的设计，也需用短路电流。412短路电流计算的一般规定（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后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按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机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。（4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。413短路计算基本假设（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）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发生变化；（4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；42短路电流计算的步骤目前在电力变电站建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法，其步骤如下（1）选择要计算短路电流的短路点位置；（2）按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图；1）在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；2）选取基准容量和基准电压UB（一般取各级的平均电压）；3）将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗；4）由前面的推断绘出等值网络图；（3）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，即转移电抗；（4）求其计算电抗；（5）计算有名值和短路容量；（6）计算短路电流的冲击值；1）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值（4JDII1）有名值（4DJDIII2）2）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量（4IVSJ3）短路电流冲击值（452IICJ4）（8）绘制短路电流计算结果表43短路电流计算及计算结果等值网络制定及短路点选择根据前述的步骤，针对本变电所的接线方式，把主接线图画成等值网络图如图41所示图41等值网络图F1F3为选择的短路点，选取基准容量SJ100MVA，由于在电力工程中，工程上习惯性标准一般选取基准电压，所以10KV/35KV/110KV的各侧基准电压和EAVBU051基准电流分别为基准电压KV10537115基准电流KA550156050431主变电抗计算（1）SFSZ731500/110的技术参数（434105/10/751/10/UXD2NJS5）（4/213NJD6）（4214053/10/756/10/314NJDSUX7）（2）三相短路计算简图，图42图42三相短路计算简图（3）三相短路计算1）110KV侧三相短路简图如下图43图43110KV侧三相短路简图当F1短路时，（4AVSIBFK5021732118）短路电流（489102IF9）稳态短路电流的有名值AIIFFK94850211（410）冲击电流ICH94251（411）短路全电流最大有效值KIIFCH3711（412）短路容量（4MVASIBF9801113）2）35KV侧三相短路简图如下图44图4435KV侧三相短路简图当F2短路时，（4KAVSIBF561372032214）短路电流（4KXIF257034120132215）稳态短路电流的有名值（4KAIIFF527562216）冲击电流（4KIIFCH98352217）短路全电流最大有效值（4KAIIFCH3251512218）短路容量（4MVASIBF7251072219）3）10KV侧三相短路简图如下图45图4510KV侧三相短路简图当F3短路时（4KAVSIBF49510732320）短路电流（4KXIF521403120412321）稳态短路电流的有名值（4KAIIFF3685293322）冲击电流（4IIFCH16852523323）短路全电流最大有效值（4KAIIFCH62313324）短路容量（4MVASIBF520325）短路电流计算结果见表41。表41短路电流计算结果短路点基准电压VAV（KV）稳态短路电流有名值IKA短路电流冲击值ICHKA短路全电流最大有效值ICHKA短路容量SMVAF111549124957399980F23735289765322257F31058362132126215244小结短路电流是效验导体和电气设备热稳定性的重要条件，短路电流计算结果是选择导体和电气设备的重要参数，同时继电保护的灵敏度也是用它来效验的。所以正确计算短路电流，对整个变电站的设计至关重要，也最能体现出整个变电站设计的经济性。5导体和电气设备的选择51电气设备的选择原则电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备和载流导体。各种电气设备选择的一般程序是先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。电气设备与载流导体的设计，必须执行国家有关的技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后扩建留有一定的余地。电气设备选择的一般要求包括（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）选择导体时应尽量减少品种；（5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致；（6）选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格；（7）按短路条件来校验热稳定和动稳定；（8）验算导体和110KV以下电缆短路热稳定时，所有的计算时间，一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间；而电器的计算时间一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间；断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。52断路器和隔离开关的选择521110KV侧断路器和隔离开关的选择（1额定最高电压选择（51265KV10KUDMAXN1）（2额定电流选择考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，以MAXNDI相应回路的，即MAX051DIAUSNK173605（52）短路参数（5K849AICH3）（51IF4）（50KVUSN5）（5617302/51MAXASIIEG6）查设备手册试选LW14110型六氟化硫断路器1。动稳定校验（5EGIKAI17360MAX7）（58049521KIIDWCH8）动稳定校验合格。热稳定校验（5508922SKAQK9）（5）（承受312210）Q承受QK热稳定校验合格。110KV侧隔离开关的选择UE110KVIGMAX01736KA查设备手册试选GW4110型隔离开关，参数如下额定电压UE110KV额定电流IE600A动稳定电流IDW50KA4S热稳定电流16KA动稳定校验EGIKAI17360MAXKAIDWCH54912热稳定校验822SKQK）（承受SAQK46122Q承受QK热稳定校验合格。断路器参数见表51。表51LW14110型断路器参数计算数据LW14110参数U（KV）110UE（KV）110IGMAXA1736IEA2000、25001KACH7399IRKA315、40I12495IDWKA80、100I2TDZ98205IR2T3152352235KV侧断路器和隔离开关的选择（1）额定最高电压选择（5540135UDMAXNKV11）（2）额定电流选择（5KASIND6031MAX12）短路参数97682KAICH25782KAIF35KVUSN（54631/051MAXOSIEG13）查设备手册试选LW835型断路器1如表52。动稳定校验EGIKAI5460MAX6397682KAIKDWCH动稳定校验合格。热稳定校验50272SKAQK）（承受SAQK4252Q承受QK热稳定校验合格。35KV侧隔离开关的选择VUSN355460MAXKIG查设备手册试选GW435（D）型隔离开关，参数如下额定电压额定电流KE1250AIE动稳定电流2S热稳定电流25KA63AIDW动稳定校验EGIK540MAX639782KAIKIDWCH动稳定校验合格。热稳定校验272SAQK）（承受SQ522Q承受QK热稳定校验合格。断路器参数见表52。表52LW835型断路器参数计算数据LW835参数U（KV）35UE（KV）35IGMAXA5456IEA1600I/KA2257IRKA25ICH2KA8976IDWKA63I2TDZ5072IR2T45252310KV侧断路器和隔离开关的选择（1）额定最高电压选择（51MAXKVUDN14）（2）额定电流选择（5KASIND93051AX15）短路参数3281KAICH5213KAI10KVUSN（597/05MAXSIEG16）断路器型号为SN1010/3000433其参数如下额定电压额定电流I10KVUE30AIE4S热稳定电流额定短路开断电流34AIRW4KKD额定峰值耐受电流MAXKID动稳定校验EGII91130321KAIKDWCH动稳定校验合格。热稳定校5022SKAQK）（承受SQ422Q承受QK热稳定校验合格。所选断路器满足要求。10KV侧隔离开关的选择10KVUSN91MAXKAIG查设备手册试选GW910型隔离开关2，参数如下额定电压额定电流V10KEIE6动稳定电流5S热稳定电流20KA35AIDW动稳定校验EGIK9MAX动稳定校验合格。10213IKIDWCH热稳定校验522SKAQK）（承受SAQK5202Q承受QK热稳定校验合格。53主变中性点隔离开关的选择主变中性点隔离开关选取中性点专用型号GW8110型主要参数额定电压KV10UE额定电流AIE40动稳定电流KDW510S热稳定电流42KA所以各侧电压等级的断路器和隔离开关的参数如表53。表53断路器、隔离开关参数表参数器件/型号安装地点额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流54互感器的选择互感器是电力系统中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、100/）和小电流（5、1A），3其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护装置等4。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电保护装置时的安全，互感期待每一个二次绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。541电流互感器的选择（1）110KV侧电流互感器（5173602/051MAXASIIEG17），选取LVQB110，300/5，05/D/10PKVUSN（518）电流互感器参数1S热稳定电流40KA动稳定电流100KA动稳定校验动稳定校验合格。1049512KAICH热稳定校验82SQD）（承受SAQK1042Q承受QD热稳定校验合格。（2）35KV侧电流互感器IG（56543721/051MAXSIIEG19），选取LVQB35，600/5，05/D/10PKVUSN3电流互感器参数短时热稳定电流315KA动稳定电流80KA动稳定校验动稳定校验合格。809762KAICHUEKVIEKAIDWKAKALW14110110KV1102000、250080、100315、40，3秒LW83535KV40516006325，4秒断路器SN1010/300043310KV103000130433，4秒GW4110110KV侧1106005016，4秒GW435（D）35KV侧3512506325，2秒隔离开关GW91010KV侧106003520，5秒LW14110主变中性点1102000、250080、100315、40，3秒热稳定校验50272SKAQD）（承受SAQK1532Q承受QD热稳定校验合格。（3）10KV侧电流互感器（5190732/051MAXSIIEG20）选取开关柜配套使用的型号LMZ12/1500/5。电流互感器型号见表54。表54电流互感器选型表安装地点型号110KVLVQB11035KVLVQB3510KVLMZ12/1500/5542电压互感器的选择电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，对于（1）315KV配电装置，宜采用三相五柱式电压互感器；（2）635KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；（3）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，也可采用油浸式。根据上述条件，选择如表55。表55电压互感器选择表额定电压/KV各级次额定容量/VA安装地点型号原线圈副线圈辅助线圈05级1级3级110KV母线JCC2110110/301/01500100035KV母线JDJJ3535/01/01/315025060010KV母线JDZJ1010/01/301/3508020055母线的选择551110KV侧母线对于110KV侧母线按照发热选取，本次设计的110KV侧的电源进线为两回，一回最大可输送35000KVA负荷，主变压器的容量为31500KVA，最大持续工作电流按最大负荷算8192073/051MAXASIIEG查设备手册表选择LGJ185/10钢芯铝绞线，在最高允许温度70度的长期载流量为518A，满足最大工作电流的要求。其参数如下计算半径36毫米，计算截面1934平方毫米，户外载流量518A。校验110KV母线选单根的软导线，其综合矫正系数按海拔2000米，环境温度40。则K079。电流的校验（58192240951870MAX1AIIG21）则电流校验满足要求。热稳定校验（52262FSIN783S709148KSMMCQ22）所以热稳定满足要求。55235KV侧母线本次设计的35KV侧最大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算（56035721/051MAXASIIEG23）查设备手册表选择LGJ400/50钢芯铝绞线，在最高允许温度70度的长期载流量为851A，满足最大工作电流的要求。其参数如下计算截面39973平方毫米，户外载流量851A。校验35KV母线选单根的软导线，其综合矫正系数按海拔2000米，环境温度40，则K079。电流的校验60567109MAX2AIIG则电流校验合格热稳定校验（52262FSIN83713905KSSMCQ24）所以热稳定满足要求55310KV侧母线根据原始资料得知，10KV侧最大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算为（5190732/051MAXASIIEG25）查设备手册表可选择2条TMY125X10型的矩形铝导体，平放时长期允许载流量为3005A。其参数如下计算截面2500平方毫米，户外载流量3005A校验10KV母线，其综合矫正系数按环境温度40其综合矫正系数，则K081。（1）电流的校验则电流校验合格1902430581MAX3AIIG（2）热稳定校验S1000MM226FSIN45KSCQ所以热稳定满足要求。56高压熔断器的选择变电站35KV电压互感器和10KV电压互感器以及站用变压器都用高压熔断器保护电气设备免受过载和短路电流的损害及用来保护电压互感器。按额定电压和开断电流进行选取（1）35KV侧熔断器选择0KVUNSKA325ICHN选择结果如表56。（2）10KV侧熔断器选择10KNSK621ICHN选择结果如表57。表56熔断器参数安装地点型号额定电压（KV）额定电流（A）最大开断电流（KA）断流容量（MVA）35KV电压互感器RN235/053505171000表57熔断器参数安装地点型号额定电压（KV）额定电流（A）最大开断电流（KA）断流容量（MVA）10KV电压互感器RN210/05100550100057小结电气设备的选择条件包括两大部分一是电气设备所必须满足的基本条件，即按照正常工作条件（最高工作电压和最大持续工作电流选择，并按短路状态校验动、热稳定；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。本章根据短路电流计算结果选择了本变电站所用的电气设备。6变电站防雷保护及其配置避雷针、避雷器是变电站屋外配电装置和站内电工建筑物防护直击雷过电压的主要措施。变电站借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来实现，主控制室和屋内配电要采用屋顶上的避雷带。61直击雷的过电压保护装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不宜超过10欧，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离SK不宜小于5M，独立避雷针的接地装置与接地网之间的地中距离SD应不大于3M。根据上述条件，变电站避雷针配置如下（1）35KV、110KV配电装置在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。（2）主变压器装设独立避雷针。（3）各电压等级母线桥装设独立避雷针。（4）主控制楼屋内配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。62雷电侵入波的过电压保护对入侵波防护的主要措施（1）在变电站内装设阀型避雷器以限制入侵雷电波的幅值，同时在变电站的进线上，设进线段保护，以限制流经阀型避雷器的雷电流和降低入侵雷电波的陡度。（2）变电站内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，在110KV、35KV靠近变电站12KM的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30KA和75KA保护角在25和30范围内，冲击接地电阻在10左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现，即设置进线段保护。对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组对地加装一个避雷器，对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器为分级绝缘。其绝缘水平为35KV等级，需在中性点上装避雷器。63避雷器和避雷线的配置避雷器的配置（1）进出线设备外侧；（2）所有母线上；（3）变压器高压侧，尽量靠近变压器；（4）变压器低压侧为时，只装在B相；（5）主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设；避雷线的配置（1）110KV及以上线路全长架设避雷线；（2）35KV雷电日较高应全长架设避雷线；（3）10KV35KV，一般设12KM的进线段保护，以降低雷电波的陡度。64小结运行中的电气设备，可能受到来自外部的雷电过电压的作用，从而造成电气设备损坏。为了避免电气设备受到雷电的过电压，必须采取有效的过电压防护器具，实现防雷保护。而装设避雷针、避雷线等避雷器具是防雷保护的最有效措施。7高压配电装置及平面布置配电装置是变电站的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备、保护和测量电器、母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。形式有屋内和屋外配电装置，装配式配电装置和成套式配电装置。71设计原则与要求711设计原则高压电站和配电装置型式选择应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。（1）节约用地（2）运行安全和操作巡视方便配电装置布置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求，使配电装置一旦发生事故，将事故限制到最小范围和最低程度，并使运行人员在正常操作和处理事故的过程中不致发生意外情况，保证运行检修人员身安全，以及在检修维护过程中不致损害设备。（3）便于检修和安装对于各种型式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装条件。此外，配电装置的设计还必须考虑分期建设和扩建过渡的便利。（4）节约三材，降低造价。712设计要求（1）满足安全净距的要求屋外配电装置的安全净距可参考电力工程电气设计手册8表101。配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定安全净距。屋外带电装置带电部分的上面下面，不应有照明、通信和信号线架空跨越或穿过；屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷的照明或动力线路跨越。（2）满足运行和检修的要求1）运行要求。在设计中应考虑的问题有进出线方向。避免或减少各级电压架空的交叉。配电装置的布置应该做到整齐清晰。各级电压配电装置各回路的相序排列应尽量一致。配电装置内设有供操作、巡视用的通道。2）检修要求在设计中应考虑的问题有有足够的维修间距，确保人身安全。有足够的检修空间。（3）有足够的安全距离72高压配电装置（1）110KV配电装置110KV为本变电所的高压侧，主接线采用单母线分段接线方式，宜用屋外型布置。因本变电站为终端变电站，不受土地面积的限制，所以采用普通中型布置方式。中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内并装在一定高度的基础上，母线所在水平稍高于电器所在水平面，构架高10M。（2）35KV配电装置35KV为本变电所的中压侧，主接线采用单母线分段接线方式，屋外普通中型布置，单列布置，构架高73M，母线构架56M，每个间隔52M，间隔与间隔之间为2米。（3）10KV配电装置10KV为本变电所的低压侧，主接线采用单母线分段接线方式，进出线共12回，全部为架空线路。规程上要求610KV配电装置一般均为屋内布置，当出线不带电抗器时，一般采用成套开关柜单层布置，当出线带电抗器时，一般采用三层或二层布置。由短路计算和设备的选择中可知，本设计中10KV出线不带电抗器，所以采用成套配电装置开关柜单层布置。不装设隔离开关。配电装置的型号为KYN810（F）型金属铠装移开式高压开关柜。KYN810（F）型金属铠装移开式高压开关柜，由柜体和手车两大