110KV降压变电所设计(毕业论文)

毕业设计（论文）题目：110KV降压变电所设计学生姓名：系别：电气工程系专业年级：指导教师：摘要110KV降压变电所电气部分设计随着我国国民经济的快速增长，电能已成为影响我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的供配电设施。变电所是联系发电厂和电能用户的中间环节，起着变换和分配电能的重要作用。本次所设计的课题是某110kV变电所电气初步设计，该变电所是一个地区性重要的降压变电所，它主要担任110kV及10kV两电压等级功率交换，把接受功率全部送往10kV侧线路。本所位于市中部，所址工程情况良好，处于地区网络枢纽点上，具有110kV、及10kV两个电压等级，110kV侧以接受功率为主，10kV主要用于所用电以及变电站近区负荷。本次所设计的变电所是重要变电所，全所停电后，将影响整个地区以及下一级变电所的供电，变电所最后规模：容量为2100MVA，可选择型号为SFZ9—16000/110KV.SPZ9系列双绕组有载调压的变压器。110kV侧本期出线有2回。主接线形式为单母线分段带旁路接线。本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，所设计是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出。关键词：关键词1变电站；关键词2主变压器；关键词3出线；关键词4配电装置Abstract110kVtransformersubstationthepreliminarypartdesignelectricityWiththefastgrowthofourcountrynationaleconomy,theelectricityalsobecomesimportantofthedevelopmentandsupervisioninourcountry.Everydistrictbuildsaseriesofsupplyanddistributeestablishment.Thesubstationisthemiddlelinkbetweenpowerplantandcustomers,whosefunctionistransforminganddistributingelectricpower.Thistimedesignsthetopicissome110kVtransformersubstationelectricitypreliminarydesign,thistransformersubstationisatopicalityimportantvoltagedroppingresistortransformersubstation,itmainlyholdsthepostof110kVandthe10kVtwovoltagerankpowerexchange,acceptsthepoweralltoescorttothe10kVsidecircuit.Thisinstituteislocatedmiddlethecity,thesiteprojectsituationisgood,isinthelocalareanetworkkeypositiontolight,has110kV,andthe10kVthreevoltageranks,the110kVsideacceptsthepowerprimarily,10kVmainlyusesinusingelectricityaswellastheidleworkcompensation.Thistimedesignsthetransformersubstationisthekeypositiontransformersubstation,afterallpowercut,willaffecttheentireareabythelevelundertheleveltransformersubstationpowersupplynamelythisdesigntransformersubstationfinalscale:Usesthreethreewindingstohavecarriestheregulatingtransformer,mutuallyforspare.The110kVsideVgoingbeyondalinehasfive.Therefore110kVandthe10kVhostwiringfinalplanusesthedoublemothertopartition.10KVusesthesinglemothertopartition.Thistransformersubstationpowerdistributionequipmentusesimproveshalfhighpowerdistributionequipment,110kVand10kVusesthecircuitbreakersinglerowarrangement,undertheisolatorlayingasidegeneratrix,willcauseitsandanotherlevelisolatorelectricitydistanceincreases,reducesthepowerdistributionequipmentthefore-and-aftdistance.Thisdesignpaperistaketechnicalstandardsandsoonourcountrypresenteachrelatedstandardregulationsasthebasis,designsisapreliminarydesign,providesthefirsthandinformationaccordingtotheprojectdescription,thereferencepertinentdataandthebooks,carriesonthecomparisontoeachkindofplantoobtain.Keywords：word1Transformersubstation；word2Maintransformer；word3Goingbeyondaline；word4Powerdistributionequipment目录工程概况 11变电所概况 11.1变电所位置分析 11.2负荷计算的意义及计算目的 11.3变压器的选择 22电气主接线设计 32.1电气主接线的设计原则 PAGEREF_Toc231737643\h43短路电流计算 63.1短路电流计算的目的 63.2在验算导线和电气设备时所用的短路电流一般有以下规定 \h63.3短路电流计算的步骤 63.4短路电流计算过程 74电气设备及母线的选择 104.1选择电气设备和母线的主要技术条件 114.2母线及各回出线的选择原则 114.3断路器,隔离开关的选择原则 124.4110KV母线,断路器,隔离开关的选择 124.510KV母线，断路器，隔离开关的选择 144.6变压器10KV侧及母联断路器和隔离开关的选择 15HYPERLINK\l"_Toc231737657"4.7各回出线的选择 164.8支柱绝缘子和穿墙套管的选择原则 184.9互感器的选择 194..10并联电容器组的选择 245.防雷保护和接地装置 255.1变电所的防雷设计原则 255.2变电所的主要防雷设备 PAGEREF_Toc231737663\h255.3变电所的防雷设计 25致谢 27参考文献 28工程概况变电所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和变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全（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，是变电所电气部分投资大小的决定性因素。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。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电所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，10kV以及站用电的主接线，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，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，然后根据短路电流及冲击电流进行相关的校验，从而完成了110kV电气一次部分的设计，并力求在可靠性的前提下，做到运行操作简便，运行灵活，经济合理。(1)系统至城中变110KV母线的短路容量为3984MVA(2)待建城中变电所有关资料；110KV进线2回。负荷情况10KV出线10回：加工厂1回，1.5MW/回，4KM；机械厂2回，1.2MW/回，3KM；药棉厂1回，2MW/回，3KM；棉纺厂2回，1.8MW/回，4KM；水厂2回，1.6MW/回,2.5KM化工厂2回，2MW/回，3KM；功率因数为0.85。最大负荷利用小时数：T=5000h/年。(3)发电厂变电所地理位置图如图所示。图1-1变电所地理位置图G1：汽轮发电机，2*12.5MW，Xd”=0.125,cosφ=0.8；G2：汽轮发电机，30MW，Xd”=0.13,cosφ=0.8；(4)环境最高气温400C，最热月最高平均气温320C(5)变电所10KV侧过电流保护动作时间为1S。1变电所概况1.1变电所位置分析待建的城中110KV降压变电所在城市近郊并向加工厂、机械厂、棉纺厂、药棉厂、水厂、化工厂供电。110KV进线2回，在10KV侧有10回出线，则可以看出这所变电所是一所普通的终端变电所，在电力系统中的作用不是很重要，只是对周边负荷供电。变电所的选址一般要求地势平坦且交通方便，以便施工和设备的运输。本变电所占地面积3720平方米。1.2负荷计算的意义及计算目的变电所进行电力设计的基本原始资料是根据各用电负荷所提供，但往往这些统计是不齐全的，所以在设计时必须考虑5到10年的负荷增长情况并如何根据这些资料正确估计变电所所需要的电力、电量是一个非常重要的问题。负荷计算直接影响着变压器的选择，计算负荷是根据变电所所带负荷的容量确定的，预期不便的最大假想负荷。这个负荷是设计时作为选择变电所电力系统供电线路的导线截面，母线的选择，变压器容量，断路器，隔离开关，互感器额定参数的依据。计算方法：根据原始材料给定的有功功率P、功率因素COS，求出无功功率Q=P*tan=+++……+=+++……+计算负荷:，为需要系数一般取0.85。根据原始资料：，则加工厂1回：机械厂2回：药棉厂1回：棉纺厂2回：水厂2回：化工厂2回：=16.7MVA1.3变压器的选择变电所主变压器容量一般应按5-10年规划负荷来选择。根据城市规划，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量。对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。对于一般变电所，当一台主变停运时，其余变压器的容量应能满足全部负荷的70%-80%，在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用并联运行。变压器容量首先应满足在下，变压器能够可靠运行。对于单台：≥对于两台并联运行：+＞≥+≥+变压器除满足以上要求外还需要考虑变电所发展和调整的需要，并考虑5-10年的规划，并留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。根据现实运行的经验，一般是采用两台变压器互为备用。对于两台互为备用并联运行的变压器，变电所通常采用两台等容量的变压器，单台变压器容量视它们的备用方式而定：eq\o\ac(○,1)暗备用：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的50%，此时，变压器的容量应按变压器最大负荷的70%选择，其有显著的优势：1.正常情况下，变压器的最大负荷率为70%，符合变压器经济运行并留有一定的裕量。2.若一台变压器故障，另一台变压器可以在承担全部最大负荷下（过负荷40%）继续运行一段时间。这段时间完全有可能调整生产，切除不重要负荷，保证重要负荷的正常供电。这种暗备用的运行方式具有投资省，能耗小的特点，在实际中得到广泛应用。eq\o\ac(○,2)明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时，两台变压器按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑，较暗备用能耗大，投资大，故在实际中不常采用。变压器选择方法：根据负荷计算出的，由于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单台变压器容量按70%*选择，并考虑5-10年规划，留有15%的发展余地。=0.7**（1+15%）所选择的变压器容量＞0.7**（1+15%）即可。考虑两台主变压器互为暗备用，单台容量按计算容量的70%选择。考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量，则所选的变压器容量大于13443.5KVA即可。本设计所以选择两台：2*SFZ9—16000/110型变压器。其技术参数如表1-1：表1-12*SFZ9—16000/110型变压器技术参数型号额定容量KVA高压KV高压分接范围低压KVSFZ9-16000/11016000110110±8*1.25%6.36.610.5空载损耗KW负载损耗KW空载电流I%阻抗电压联结组标号20.2477.41.210.5表1-2所用变压器的选择：序号名称额定容量（KW）负荷类型1通信4经常、连续2充电屏7.5经常、连续3监控电源1经常、连续4保护电源1经常、连续5动力电源11.5不经常、断续6取暖、通风电源32经常、连续小计动力负荷577110KV加热0.7经常、连续810KV加热1.6经常、连续小计加热负荷2.3910KV配电装置照明4短时、连续10二次设备照明3短常、连续11屋外配电装置照明10短时、连续小计照明负荷17则所用变压器的容量可选80KVA，则所用变压器选择SC—80/10型，的干式变压器，380/220所用配电屏GGD1—54型，共3面2电气主接线设计电力系统是有发电厂，变电所，线路及用户组成。变电所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，而主接线代表了变电所的电气部分的主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电所设计的首要部分。关系着电力系统的安全和稳定，灵活经济运行。由于电能生产的特点是：发电，变电，输电，用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏也影响工、农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下正确处理好各方面的关系，全面分析有关因素，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠。同时，主接线是保证电网安全可靠，经济运行的关键，是电气设备布置，选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。2.1电气主接线的设计原则应根据变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量，本期建设规模，输送电压等级，进出线回路数，供电负荷的重要性，保证供电平衡，电力系统线路容量，电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定，应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。2.2现就本设计的两套方案进行比较图2-1方案一接线图图2-2方案二接线图方案一：110KV采用带母线型内桥接线，10KV采用带有母联断路器的双母线接线型式，母联断路器和桥联断路器均带有备用电源自动投入装置。方案二：110KV采用单母线分段，10KV侧采用单母线分段和带专用旁路断路器的旁路母线接线型式。详细比较如下:2.2.1110KV单母分段接线单母线分段用断路器进行分段，这种接线方式可以提高可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电。根据实际的运行经验，两母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。对110KV等级进出线回数为3-4回时可以采用此接线方式，本设计变电所110KV进线为两回。2.2.2110KV带母线型内桥接线110KV带母线型内桥接线方式用于两台变压器进出线回路为两回的情况。由于本变电所的容量不是很大，根据运行经验可以知道，变压器的故障率很小，且不经常切换，并通过桥联断路器将两母线和变压器联系起来。内桥接线在线路的切除或投入时，不影响其余回路的工作，且操作简单。虽然其在切入或投入变压器时，要使相应的线路停电，并考虑复杂。但由于现实中变压器的故障率很小且不经常切换，所以不予考虑。虽然单母线分段较内桥接线操作较为方便，灵活，但其增加了两台高压断路器的投资。内桥接线的可靠性也比较高，对于本设计的变电所已经足够。，从本次设计的变电所的地位可知，该变电所是一般的变电所，且是一个向负荷供电的终端变电所。因此可靠性要求不是极高，所以内桥接线可以满足要求。故110KV本设计采用内桥接线。2.2.310KV采用单母分段带旁路接线断路器经长期运行和切断数次断路电流，都需要进行检修，为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路。方案二中采用了单母线分段带专用旁路母线的接线，从给定的原始资料可以知道，本变电所的出线回路为10回，由于回路数较多则可以考虑架设专用的旁路母线。该接线方式的优点有：其提高了供电的可靠性性和灵活性，并可以通过旁路母线在保证向负荷不间断供电的情况下检修出线上的断路器。但这种接线一旦母线故障，有50%的停电率，这种接线增加了一格旁路断路器的投资，并且在检修断路器时其倒闸操作繁琐，根据长期的运行经验可以知道，变电所，发电厂出现的事故，多数是由人为误操作所致。单母线分段带旁路的接线出现误操作的几率很大，所以本设计不予采纳。2.2.410KV采用带有母联断路器的双母线接线的分析由原始资料出线10回，=5000h则可以知道：负荷对供电的可靠性要求比较高。双母线接线有两组母线，并可以互为备用。每一电源和出线都装有一台断路器，并有两组母线隔离开关，分别与两组母线相连，两组母线则通过母联断路器进行联系起来。双母线接线较单母线接线具有更高的可靠性和灵活性。其有显著的特点：eq\o\ac(○,1)供电可靠通过两组母线的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开隔离开关所属的一条线路与此隔离开关相连的该组母线其他电路则可以通过另一母线继续运行。如：欲检修工作母线，则把全部电源倒在另一母线上。其操作步骤是：先合上母联断路器两侧的隔离开关，再合上母联断路器，向备用母线充电至两组母线等电位，为保证供电不中断，先合上备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关，完成母线切换后再断开母联断路器及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。eq\o\ac(○,2)调度灵活：各个电源和负荷可以任意分配到任一母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒闸操作可以组成各种运行方式：1.当母联断路器断开，一组母线工作，另一母线作为备用，相当于单母线运行。2.两组母线同时工作，并通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，这是目前采用最广泛的运行方式，它的继电保护相对较简单。有时为了系统需要，亦可以将母联断路器断开（处于热备用状态）两组母线同时运行，此时这个变电所相当于分裂为两个电厂向各负荷送电，这种运行方式常用于最大运行方式时，以限制断路电流。根据调度的需要，双母线还可以完成一些特殊的功能。如：母联与系统进行同期或解列操作，个别回路要进行单独试验时，可以将该回路单独接到备用母线上运行，当线路利用短路方式熔冰时，亦可以将备用母线作为熔冰母线不影响其他回路工作。双母线接线的运行方式则可以根据实际的需要进行选择，其运行的灵活性远比单母线分段带旁路母线的高，这亦是本设计采用双母线接线的一个原因。eq\o\ac(○,3)扩建容易：在扩建时可以向双母线左右两方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中不会造成其他回路的停电。由于双母线具有较高的可靠性且应用广泛，其继电保护也相对简单，继电保护对线路部分主要是保护母线，并根据实际长期的运行经验，双母线同时故障的几率很小，所以不予考虑双母线同行停运的可能性。2.2.5两方案的经济性比较方案一：使用110KV高压断路器3台，110KV高压隔离开关8台，SFZ9—16000/110型变压器，10KV等级断路器13台，隔离开关36台，双母线。方案二：：使用110KV高压断路器5台，110KV高压隔离开关10台，SFZ9—16000/110型变压器，10KV等级断路器14台，隔离开关39台，单母线分段，一组旁路母线。由此可以知道，方案的得投资较省，经济性较好。综合可靠性，灵活性和经济性三方面，从以上的分析可以知道，方案一具有很显著的优势，所以本次设计的电气主接线选择方案一。3短路电流计算3.1短路电流计算的目的在发电厂、变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，也是电气设计的主要计算项目，其目的有以下几个方面：1.在选择电气主接线时，为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措施等均要进行必要的短路电流计算。2.在选择电气设备时，如高压断路器，隔离开关等，为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。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流的冲击值，用以校验设备的动稳定。3.在计算屋外高压配电装置时，需要短路条件校验的相间和相对地的距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需要以各种短路时的短路电流为依据。4.接地装置的设计，也需要短路电流计算。3.2在验算导线和电气设备时所用的短路电流一般有以下规定（1）计算的基本情况eq\o\ac(○,1)电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。eq\o\ac(○,2)短路发生在短路电流最大的瞬间。eq\o\ac(○,3)所有电源的电动势相同。eq\o\ac(○,4)正常工作时三相系统对称运行。eq\o\ac(○,5)应考虑对短路电流有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。（2）接线方式：计算短路电流时，所有的接线方式应是可能发生的最大短路电流的最大运行方式，而不能用在切换过程中可能出现并列运行的接线方式。1.计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，以及负荷增加情况。2.短路种类一般按三相短路计算，若发电机出口的两相或中性点直接接地系统及自耦变器等回路中的单相或两相接地短路较三相短路严重时，应按严重的情况校验。3.短路点的选择在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点为短路计算点。本设计短路计算点选择在变压器110kV侧的母线上和10kV母线上，母线上的短路电流在三相短路时最大。3.3短路电流计算的步骤在本设计中短路电流计算采取实用计算曲线法，其具体步骤如下：1.计算系统，线路，发电机在基准容量下的标幺值并绘制等值网络：eq\o\ac(○,1)本设计选择基准容量=100MVA，=eq\o\ac(○,2)发电机电抗，略去网络各元件的电阻输电线路电容和变压器的励磁支路，只用其标幺值。eq\o\ac(○,3)无限大功率电源内阻抗等于零，系统=/eq\o\ac(○,4)略去负荷2.按网络变换的原则，将网络中的电源合成为几组，每一组用一个等值发电机代表。无限大系统另成一组。求出各等值发电机对短路点的转移电抗，以及系统对短路点的转移电抗。3.将求出的转移电抗按相应的等值发电机容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗。4.进行化简，最终化成系统，发电机对短路点的等值电路。对发电机求出的计算电抗。并查气轮机的曲线查出等效电流标幺值最终的短路电流为：=+=（+）/（*）=/（**）系统的等值电抗图图3-1系统的等值电抗图3.4短路电流计算过程设基准容量：，基准电压则基准电流：点短路电流计算当点发生短路时，系统对短路点的基准电流为：短路电抗标幺值计算：，线路LGJ—240/12KM经查表得其电抗为0.401/KM，则其电抗的标幺值为：线路LGJ—240/10KM，电抗值=0.401/KM由原始资料给定的三绕组容量为：31.5MVA由查表得SFSZ9—31500/110,I%=0.6升压变压器，，（+—）=*（17+10.5-6.5）=10.5=（+-）=*(17+6.5-10.5)=6.5=(+-)=*(10.5+6.5-17)=0则：，30kMW汽轮机的电抗标幺值：由双绕组变压器容量为16MVA可以查变压器的相关手册：SF9—16000/35，，，双绕组变压器的电抗标幺值为：两台并联的发电机的电抗标幺值为：，下面进行化简：当点发生短路时：，对下面等值网络的进行合并图3-2等值网络的合图3-3系统及发电机对短路点的等值网络查汽轮机的曲线在=0.43时在0S时等效电流标幺值为：则发电机组对短路点的短路电流为：点的短路电流为系统对短路点的短路电流加上发电机对短路点的短路电流之和：点的冲击电流：点短路电流计算当将所选择的两台主变SFZ9—16000/110放入到系统中时，在上面计算的基础上，并将两台变压器合并后的电抗标幺值：图3-4两台主变运行等值网络的合并图当短路点在变压器的10KV侧的点时：将、、进行Y—△变换：图3-5系统及发电机对短路点的等值网络查汽轮机的曲线，当=2.95时的电流的标幺值：则10KV侧的短路电流：则点的电路电流为：当1台变压器故障，10KV侧的短路电流为：图3-6两台主变运行等值网络的合并图将、、进行Y—△变换：图3-7系统及发电机对短路点的等值网络则取3.45时的等效电流标幺值：当单台变压器运行时的10KV侧的短路电流为：所以双台变压器并列时的短路电流较大。4电气设备及母线的选择电气设备及母线选择是变电所设计的主要内容之一。正确选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工作实际情况，在保证可靠性的前提下，积极、稳妥地采用新技术并注意节省选择合适的电气设备。其基本要求是：电气设备要能可靠地工作，必须按正常的工作条件选择，并按短路状态来校验动热稳定。4.1选择电气设备和母线的主要技术条件（1）电压，其允许的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压即电网电压，≥（2）电流，其长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流。≥（3）机械荷载，电气设备的机械荷载安全系数有厂家提供，机械荷载须满足安装要求。（4）短路稳定条件，导线或电气设备的动、热稳定及设备的开断电流，可按三相短路验算。当单相、两相接地较三相短路严重时，应按严重情况验算。绝缘水平，在工作电压及过电压的情况下，其内、外绝缘应保证必要的可靠性，电气设备的绝缘水平应符合国家标准的规定。按当地环境条件校验电气设备，在选择电气设备或导体时要考虑设备安装地点的环境条件，如：温度、日照、风速、冰雪、相对湿度、污秽、海拔、雨量，并根据环境条件校验。校验电气设备的热稳定和开断能力时，要必须确定短路计算时间，验算热稳定的计算时间为继电保护时间和相应断路器全开断时间之和。=+=+其中：—继电保护时间—断路器全开断时间—断路器的固有分闸时间—灭弧时间断路器能在最严重的情况下开断电流。在校验热稳定时，如在选择母线是，其短路电流时间为继电保护的主保护时间与断路器的全开断时间之和，选择负荷出线时的短路时间为后备保护时间与断路器的全开断时间之和。4.2母线及各回出线的选择原则本设计的母线按最大工作电流选择：≤即最大持续工作电流要小于等于在该环境温度下的导体的长期允许载流量与实际环境温度的修正系数之积，10KV按经济电流密度选择=/即最大持续工作电流与所选择导线类型在相应的最大负荷利用小时数下的经济电流密度之比。导线的动、热稳定校验：按热稳定校验确定母线的最小截面：—为短路电流的非周期分量，—短路电流周期分量，—为所选择导线的热稳定系数。如果计算出的小于所选择的导线截面积即满足热稳定的要求。动稳定校验：其中：W—截面系数—母线单位条间应力—母线短路冲击电流—相间距离取0.75m，—绝缘子跨距取1.2m—截面形状系数，在相应的形状曲线上可以查到，只要条间应力加相间应力小于允许应力即满足动稳定要求。本设计110KV母线按，即2倍的变压器额定电流，选择LGJ—150型钢芯铝绞线，10KV也按2倍的变压器额定容量选择，选择双条LMY—100*10铝导条水平放置。4.3断路器,隔离开关的选择原则断路器是变电所中重要的开关器件，具有灭弧装置，能够开断短路电流和负荷电流，其是母线、变压器及线路的保护元件。断路器种类和型式选择：按照断路器采用的灭弧介质可以分为油断路器，压缩空气断路器，六氟化硫断路器，真空断路器，随着开关技术的发展，现在变电所设计一般是采用六氟化硫断路器和真空断路器，而油断路器基本上被淘汰。本设计选择LW6—126I/3150六氟化硫断路器和ZN5—10/1000室内真空断路器。额定电压和电流的选择式中—电网额定电压—设备的额定电压—电气设备的额定电流—电网的最大负荷电流。开断电流选择高压断路器的额定开断电流不应小于实际开断瞬间短路电流周期分量即当断路器的较系统短路电流电流大很多的时候，简化可用，为短路电流的有效值。短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流不应小于短路电流的最大冲击值。即短路动稳定和热稳定校验为动稳定电流，为断路器热稳定电流，为热稳定时间。隔离开关是发电厂，变电所常用的开关器件，它与断路器配套使用，但隔离开关不能用来接通或开断短路电流和负荷电流，其主要功能是：隔离电压，检修时使检修设备与电源隔离，以确保检修安全。倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以改变运行方式，常用隔离开关和断路器协同操作来完成。分合小电流，因隔离开关具有一定的分合小电流和电容电流的能力，可以用来分、合避雷器，电压互感器，空载母线等隔离开关与断路器相比，额定电压，额定电流选择及短路动、热稳定校验项目相同，但由于隔离开关不能够开断、接通短路电流，故不需要进行开断电流和关合电流的校验。本设计选用的隔离开关有：户外型，户内型，出线上选择型。4.4110KV母线,断路器,隔离开关的选择本设计110KV母线按2倍的SFZ9—16000/110型变压器110KV侧的额定电压选择，变压器的额定电流为：选择母线时考虑两台变压器同时满负荷运行，其所有额定电流加载到母线上，此时母线上的最大工作电流：根据实际的运行情况，110KV母线在室外一般是采用钢芯铝绞线，由相关的电气手册，LGJ钢芯铝绞线的长期载流量均是在环境温度为20℃时的载流量，当环境温度为32℃时：温度修正系数：，由则选择的母线的载流量必须大于202A,考虑变电所的扩建和长远发展和负荷增加等因素，选择较大的型号导线，本设计选择LGJ—150钢芯铝绞线。查钢芯铝绞线的相关手册LGJ—150的载流量为463A导线的实际运行温度为：查相关的电气手册LGJ钢芯铝绞线的热稳定系数C在37.5℃值为：C=100母线的热稳定校验：短路时间：则变电所及各级母线出线的非周期分量的等效时间：T=0.05S短路电流周期分量：短路电流的非周期分量：则短路电流热效应：满足短路热效应的导线的最小截面积为：对于110KV电压等级，LGJ钢芯铝绞线，LGJ—70以上则不用进行电晕校验，因而LGJ—150不需要进行电晕校验。由以上的计算可以看出选择的LGJ—150满足要求。变压器110KV侧断路器及隔离开关的选择变压器110KV侧的最大工作电流为其额定电流：，根据线路的电压及最大工作电流及断路器在屋外等因素，且现在一般是采用灭弧性能良好的真空断路器或断路器，则可以选择型六氟化硫断路器和型隔离开关。短路时间：则变电所及各级母线出线的非周期分量的等效时间：T=0.05S短路电流周期分量：短路电流的非周期分量：则短路电流热效应：断路器与隔离开关的相关参数与计算值比较如下所示：表4-1断路器与隔离开关的相关参数与计算值比较计算数据110KV126KV110KV88A3150A1250A9.082KA31.5KA——23.16KA125KA——53.1623.16KA125KA50KA由以上数据比较可知，型六氟化硫断路器和型隔离开关均能满足要求。母线上的断路器，110KV进线及两母线之间连接的断路器和隔离开关均用此类型。4.510KV母线，断路器，隔离开关的选择10KV侧母线同样按两台变压器的额定电流下满负荷并联运行时的最大工作电流选择：考虑温度修正，由于10KV母线是在室内，所以环境温度是40℃则，温度修正系数：导体的允许电流为：则选择的母线的载流量必须要大于2395A，查相关的电气手册，本设计10KV母线选择LMY—100*10双条矩形铝导体，水平放置，其载流量为2613A,经温度修正后：〉1940A从数字上看可以满足要求。（1）热稳定校验：导条实际的运行温度：℃查不同温度下的裸导体的热稳定系数C值，在65℃时的C=89短路电流时间，主保护时间一般取0.5S＞0.1S，则需要考虑短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，短路电流的周期分量：短路电流的热效应为周期分量与非周期分量之和：LMY—100*10双条矩形铝导体的集肤效应系数=1.42满足热稳定要求的最小截面积为：则最小截面积满足负荷所需要的要求。（2）动稳定校验：导线的自振荡频率由以下求得：铝导的弹性模量，，导体不发生共振的最大绝缘子跨距：下面计算取L=1.2小于1.8m则满足要求。相间距离a=0.75m。母线相间应力计算如下： 截面系数：则：导线同相条间作用应力计算如下：当同相由双条导体组成时，认为电流在导条中平均分配，条间作用力为：查矩形截面形状系数曲线=0.42，则条间应力为：导体的应力为条间应力与相间应力之和：由此可知满足动稳定的要求。临界跨距及条间衬垫最大跨距为：m取，则满足要求。4.6变压器10KV侧及母联断路器和隔离开关的选择变压器10KV侧的额定电流为：，由于10KV配电装置一般均在屋内所以应选择户内型的断路器和隔离开关。短路电流时间，主保护时间一般取0.5S＞0.1S，则需要考虑短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，短路电流的周期分量：短路电流的热效应为周期分量与非周期分量之和：表4-2断路器及隔离开关额定数据与计算数据比较计算数据10KV10KV10KV970A1000A1000A14.36KA25KA36.62KA63KA26.8236.62KA63KA75KA由以上表格的数据比较可以看出，所选的断路器及隔离开关均满足要求，变压器10侧及双母线的联络断路器及隔离开关均用此类型。4.7各回出线的选择加工厂的最大工作电流为：机械厂的最大工作电流为：药棉厂的最大工作电流为：棉纺厂的最大工作电流为：化工厂的最大工作电流为：水厂的最大工作电流为：10KV出线一般都是按经济电流密度选择：，查钢芯铝绞线的曲线，可以知道在时，查钢芯铝绞线得经济电流密度的值为1.08。则各厂的经济截面为：加工厂：机械厂：药棉厂：棉纺厂：化工厂：水厂：实际中所选择的截面积要小于经济截面，考虑到工厂负荷有增加的可能，所以本次选线选择较大型号的导线。机械厂选择LGJ—95/20型，加工厂、水厂和棉纺厂选择LGJ—120/25型，药棉厂和化工厂选择LGJ—150/25型钢芯铝绞线。查相关的电气手册，LGJ系列导线在环境温度为20℃时的长期允许载流量LGJ—95为357A，LGJ—120的载流量为408A，LGJ—150的载流量为163A，当环境温度为40℃时的温度修正系数：进行修正后为电流为：，，均大于所有回路的最大工作电流，所以均满足要求。电压损失校验：由钢芯铝绞线的对应型号可以查出其单位电抗和电阻值。LGJ—95，LGJ—120，LGJ—150，加工厂LGJ—120：机械厂LGJ—95：药棉厂LGJ—150：棉纺厂LGJ—150：水厂LGJ—120：由上面的计算可以知道，各回出线的电压损失均小于5%，所以满足电压损失要求，综合上面的校验则可以得出，所选择的各回出线能满足负荷的需求，所以选择导线满足要求，合格。各回出线上断路器及隔离开关的选择10KV出线按最大回路的工作电流=136A进行选择，短路时间为：所以不考虑短路电流热效应的非周期分量。表4-3回线数据表计算数据10KV10KV10KV136A630A600A14.36KA20KA——36.62KA50KA——126.8236.62KA50KA52KA由以上数据比较可知和均满足要求。4.8支柱绝缘子和穿墙套管的选择原则根据安装地点的环境，选择屋内、屋外或防污式及满足要求的产品型式，一般户内采用联合胶装多棱式，屋外采用棒式，需倒装时用悬挂式。额定电压的选择无论是支柱绝缘子和穿墙套管均应符合产品的额定电压大于或等于电网电压的要求，3-20KV屋外支柱绝缘子和套管，当有冰雪和污秽时，宜用高一电压等级的产品。穿墙套管的额定电流选择与窗口尺寸配合具有导体的穿墙套管的额定电流应大于或等于最大持续工作电流。当环境温度是40-60度时，导体的取85度时需修正：动、热稳定校验穿墙套管的热稳定校验：（母线型穿墙套管不需要热稳定校验）动稳定校验：计算跨距对于套管：(套管长度)即满足动稳定要求，为绝缘子底部到导线水平中心线高度，b为导线支持器下片厚度，平放时b=12mm，H绝缘子高度。本设计选用的支柱绝缘子是：ZS—110和ZPD—20型，穿墙套管选择的是：CWLC—20型，各出现的穿墙套管选择的是：CWLB—10型。4.8.1支柱绝缘子的选择本变电所110KV在室外，则可以根据电压等级选择ZS—110型支柱绝缘子，10KV考虑到西北地区冰雪和污秽比较严重，所以选择较高电压等级的ZPD—20型，即技术参数如下：表4-4支柱绝缘子技术参数型号额定电压（KV）绝缘子高度（mm）机械破坏负荷（kg）ZS—1101101060300-850ZPD—20202032000动稳定校验：绝缘子的动稳定需满足：10KV支柱绝缘子：=203+12+50=265mm，110支柱绝缘子：=1060+12+3.5=1075.5mm所以动稳定均满足要求。4.8.2穿墙套管的选择母线通过的最大电流可能为2倍的变压器10KV侧额定电流，即1940A，则选择的套管额定电流要大于1940A，同样考虑冰雪和污秽因素，抬高一电压等级选择。母线侧可以选择CWLC—20型，出线选择CWLB—10型两种套管，其技术参数如下：表4-5穿墙套管技术参数型号额定电压（KV）绝缘子高度（mm）机械破坏负荷（kg）CWLC—20208801250CWLB—1010230750热稳定校验：3000A时的热稳定电流为：60KA（5S）则：所以满足要求。动稳定校验：=（1.2+0.88）/2=1.04所以动热稳定均满足要求，同理可得CWLB—10也满足要求。4.9互感器的选择4.9.1电流互感器的选择原则种类和型式的选择：如根据安装地在屋内还是屋外和其安装型式（穿墙式，支持式，装入式等）当电流小于400A时选用一次绕组多匝式，以提高准确度。一次回路额定电压、电流选择：，为提高准确精度，所选电流互感器尽量与相近。准确等级和额定容量的选择:为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确等级不得低于所供测量仪表的准确等级，其选择应遵守相关的规程。互感器按选定准确等级所规定的额定容量应大于或等于二次侧所接负荷即：、分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻。为接地电阻取0.1为连接导线电阻。代入求连接导线的最小截面。式中、—分别为连接导线截面和计算导线。—导线电阻率，铜与实际的距离L有关系，本设计采用不完全星形接线，（4）热稳定校验：为热稳定倍数，由所选的电流互感器参数可查出动稳定校验：为动稳定倍数，由所选的电流互感器参数可查出本设计变压器110KV侧选择LCWD—110型，变压器的10KV侧采用的LBJ—10型，出线上选择LFZJ1—10电流互感器。4.9.2110KV电流互感器选择110KV最大的工作电流为变压器的额定电流88A，互感器二次侧所带部分负荷：表4-6互感器二次侧所带部分负荷仪表名称A相C相电流表（46L1—A）0.35——电功表（46D1—W）0.60.6电能表（DS1）0.50.5合计1.451.1根据电网电压为110KV，最大电流为88A。则可以选择LCWD—110型电流互感器，变比为：（2*50）-（2*600）/5，准确级为0.5级。其认定阻抗，热稳定倍数，动稳定倍数，选择连接导线截面，其最大相负荷电流阻抗：由于电流互感器采用不完全星形接线：取电流互感器与测量仪表相距40m。导线截面积：选择截面为1.5的铜导线作为连接导线，1.5的铜导线的接地电阻：二次侧的负荷电阻为：所以满足0.5级的最大负荷要求。热稳定校验：动稳定校验：所以动、热稳定均满足要求。4.9.3变压器10KV侧电流互感器的选择电流互感器二次侧所接的负荷如下表：表4-710KV侧电流互感器二次侧所接的负荷仪表名称二次负荷U相（V.A）二次负荷W相(V.A)电流表（46L1—A）0.35有功功率表（46D1—W）0.60.6无功功率表（46D1—VAR）0.60.6有功电能表（DS1）0.50.5无功电能表（DX1）0.50.5合计2.552.2根据安装处电网的额定电压，最大工作电流则可以选择支持式加大容量的LBJ—10额定电流比为：1000-1500/5,准确等级为0.5级的额定阻抗热稳定倍数为，动稳定倍数，其连接导线的截面和其最大负荷相阻抗：由于电流互感器采用不完全星形接线取电流互感器与测量仪表相距40m。导线截面积：则选择截面为1.5的铜导线作为连接导线，1.5的铜导线的接地电阻：=0.1+0.102.+0.808=1.01<满足0.5级的最大负荷要求。热稳定校验：动稳定校验：所以选择的LBJ—10型电流互感器满足要求。4.9.4各回出线电流互感器的选择由于各回出线的最大负荷电流：，安装地点的则可以选择LFZJ1—10型电流互感器，其额定电流比为：20-200/5,准确等级为0.5级时的额定电流阻抗，热稳定系数：，动稳定系数：其连接导线的截面和其最大负荷相阻抗：由于电流互感器采用不完全星形接线取电流互感器与测量仪表相距40m。所以选择截面为2.5的铜导线，2.5的铜导线的接地电阻为：=0.102+0.485+0.1=0.687<，满足0.5级的最大负荷要求，热稳定校验：动稳定校验：动热稳定均满足要求，所以选择的LFZJ1—10合格。4.9.5电压互感器的选择原则：（1）6-20KV一般是采用树脂绝缘结构或油浸绝缘结构，当需要零序电压时，一般采用三相五柱式电压互感器，35-110KV采用由浸绝缘或气体绝缘结构，220KV以上，当容量或准确等级满足要求时，可采用电容式电压互感器。（2）用于中性点直接接地系统，其辅助绕组电压为100KV，用于中性点非直接接地系统时，其辅助绕组电压为（3）用于电能计量时，按计量对象准确程度采用相应准确度的电压互感器。一般是按0.2级或0.5级，用于电压测量不低于0.5级，用继电保护为3P级，各准确等级应符合比值差及相位差的规定要求。（4）对于超高电力网快速保护中的电容式互感器，应具有良好的瞬时响应特性。本设计10KV母线上选择电压互感及，110KV母线上采用的是型电压互感器。4.9.6110KV电压互感器的选择电压互感器二次侧所带负荷如下表：4-8电压互感器二次侧所带负荷仪表名称及型号每线圈消耗功率仪表电压线圈仪表数目AB相BC相有功功率表（46D1-W）0.6111.81.8无功功率表（46D1-