毕业设计110_∕35∕10kV降压变电站电气一次系统设计毕业论文.doc

毕毕 业业 设设 计计(论文论文) 系 别电力工程系 专业班级 学生姓名 指导教师 二二一一年六月年六月 题 目 110/35/10kv 降压变电站一 次系统设计 本科毕业设计（论文） i 110kv 降压变电站一次系统设计 摘要 城市供电系统的核心部分是变电站。因此，设计和建造一个安全、经济的变电站， 是极为重要的。110kv 变电所设计以生产实际为依据，以变电所的最佳运行状态为基础， 系统的阐明了 110kv 变电所设计的基本方法和步骤，经过多方面的校验，是满足实际生 产需要的一套最优设计方案。本变电站设计除了注重变电站设计的基本计算外，对于主 接线的选择与论证等都作了充分的说明，其主要内容包括：变电站主接线方案的选择， 进出线的选择；变电站主变压器台数、容量和型式的确定；短路点的确定与短路电流的 计算，电气设备的选择（断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，避雷器） ；配电 装置设计和总平面布置；防雷保护与接地系统的设计。另外，绘制了七张图纸，包括： 电气主接线图，电气总平面布置图，防雷接地图，110kv 接线断面图，110kv 内桥断面图， 35kv 接线断面图，10kv 室内配电图等。图纸规格与布图规范都按照了电力系统相关的图 纸要求来进行绘制。 关键词：变电站；电气主接线；电气设备；设计 本科毕业设计（论文） ii a design of eletric system for 110kv terminal transformer substation abstract the core of city for supplying power is transformer. it is very important to design and build one safe and economical transformer substation 1. the actual design for the production, based on the best operation to substations based system designed to clarify the 110kv substations basic methods and steps, after multiple access, is a set of solutions to meet the needs of actual production design programs. besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design makes satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. the main content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. in addition, drawing seven blueprints include the main wiring diagram; the disposal drawing of electric plane; the drawing of lightning proof protection and earth system; the drawing of 110kv connection; the drawing of 35kv connection; the drawing of 10kv indoor distribution and so on. both the specification of drawing and the criterion of disposal is based on requirement of drawing to electric power system. keywords: transformer substation; main connection; electric equipment; design 本科毕业设计（论文） 目 录 摘要 i abstract .ii 1 绪论 1 1.1 课题背景.1 1.2 变电站设计发展概况.1 1.3 本文主要研究内容.1 2 电气主接线设计 2 2.1 主接线的设计原则.2 2.2 主接线设计的基本要求.3 2.2.1 主接线可靠性的要求 3 2.2.2 主接线灵活性的要求 3 2.2.3 主接线经济性的要求 3 2.3 电气主接线的选择和比较.3 2.3.1 主接线方案的拟订 3 2.3.2 主接线各方案的讨论比较 6 2.3.3 主接线方案的初选择 8 3 主变压器的选择与论证 9 3.1 主变压器容量的确定.9 3.2 主变压器台数的确定.9 3.3 主变压器型式的确定10 3.4 主变压器的计算与选择10 3.4.1 容量计算 .10 3.4.2 变压器型号的选择 .10 4 短路电流的计算 .11 4.1 网络的等值变换与简化11 4.2 短路点的选择与各短路点的短路电流的计算11 5 重要的电气设备选择 .14 5.1 断路器的选择14 5.1.1 断路器选择原则与技术条件 .14 5.1.2 断路器型号的选择及校验 .15 5.2 隔离开关的选择16 5.2.1 隔离开关的选择原则及技术条件 .16 5.2.2 隔离开关型号的选择及校验 .17 6 方案 d 与方案 e 的技术经济比较 .18 本科毕业设计（论文） 6.1 方案的总投资比较18 6.2 方案的综合投资比较18 6.3 方案的年运行费比较18 6.4 最终方案的确定20 7 其它电气设备的选择 .21 7.1 电流互感器的选择21 7.2 电压互感器的选择24 7.2.1 110kv 母线电压互感器的选择24 7.2.2 35kv 母线电压互感器的选择.24 7.2.3 10kv 电压互感器的选择.25 7.3 避雷器的选择25 7.3.1 110kv 侧避雷器的选择25 7.3.2 110kv 侧避雷器的选择及校验25 7.3.3 35kv 母线接避雷器的选择及校验.26 7.3.4 10kv 母线接避雷器的选择及校验.26 7.3.5 避雷器型号一览表 .27 7.4 母线与导线的选择与校验27 7.4.1 110kv 侧进线的校验27 7.4.2 110kv 母线的选择及校验28 7.4.3 35kv 母线的选择及校验.28 7.4.4 35kv 进线的选择及校验.29 7.4.5 35kv 出线的选择及校验.29 7.4.6 10kv 母线的选择及校验.30 7.4.7 10kv 进线的选择及校验.30 7.4.8 10kv 出线导线的选择及校验.31 7.4.9 10kv 出线电缆的选择及校验.31 7.6 高压熔断器的选择32 7.7 无功补偿与补偿装置的选择32 7.7.1 电容器的选择 .32 7.7.2 限流电器的选择 .33 8 配电装置的选择 .34 8.1 配电装置的选择要求与分类34 8.2 配电装置设计选择35 9 防雷保护设计 .36 9.1 避雷针的作用36 本科毕业设计（论文） 9.2 避雷针的设计36 9.2.1 四支避雷针的保护范围及计算公式 .36 9.2.2 本所避雷针的设计过程 .36 10 接地网的设计 39 10.1 设计说明.39 10.2 接地体的设计.39 10.3 典型接地体的接地电阻计算.39 10.4 接地网设计计算.40 结论 .42 参考文献 .43 致谢 .44 本科毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 课题背景 目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所 也正不断的更新换代。我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所，微 机监测变电所，综合自动化变电所相继出现，并得到迅速的发展。然而，所有的变化发 展都是根据变电设计的基本原理而来，因此对于变电设计基本原理的掌握是创新的根本。 本毕业设计的内容为 110kv 终端变电所电气一次系统设计，正是最为常见的常规变电所， 根据变电所设计的基本原理设计，要求掌握常规变电所的电气一次系统的原理及设计过 程。 1.2 变电站设计发展概况 变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重 的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系 统管理模式的需求。同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装 置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。建国以来， 我国的电力事业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复 杂和用户对电能的质量的要求进一步提高，电网自动化就显得极为重要。近年来我国计 算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条 件。变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务， 对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电站自动化既是实现自动化的 重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更 是电力系统自动化 ems 和 dms 的基础。 1.3 本文主要研究内容 本变电所设计除了注重变电所设计的基本计算外，对于主接线的选择与论证等都作 了充分的说明，其主要内容包括：变电所主变压器台数、容量和型式的确定；变电所主 接线方案的选择；短路点的确定与短路电流的计算，电气设备的选择；初选方案的经济 比较；配电装置设计和总平面布置；防雷保护与接地系统的设计。另外，绘制了七张图 纸，包括：电气主接线图，电气总平面布置图，防雷接地图，110kv 接线断面图，110kv 内桥断面图，35kv 接线断面图，10kv 室内配电图。图纸规格与布图规范都按照了电力系 统相关的图纸要求来进行绘制。由于在设计中查阅了大量的相关资料，所以开始逐步掌 握了查阅，运用资料的能力，又可以总结四年来所学的电力工业的部分相关知识，为我 日后的工作打下了坚实的基础。 本科毕业设计（论文） 2 2 电气主接线设计 2.1 主接线的设计原则2 电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线 的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对 电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟订有较大影响。因此必须正确 处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。在选 择电气主接线时，应以下各点作为设计依据：变电所在电力系统中的地位和作用，负荷 大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性等多项基本要求。 （1） 运行的可靠性。 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间 的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 （2）具有一定的灵活性。 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而 且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最 小，并且在检修时可以保证检修人员的安全。 （3）操作应尽可能简单、方便。 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂 的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单， 可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 （4）经济上合理。 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占 地面积最少，使其尽可能地发挥经济效益。 （5）应具有扩建的可能性。 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑 到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地 位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 对于 6220kv 电压配电装置的接线，一般分两类：一为母线类，包括单母线、单母 线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、 桥形接线和多角形接线等。应视电压等级和出线回数，酌情选用。 旁路母线的设置原则： （1）采用分段单母线或双母线的 110kv 配电装置，当断路器不允许停电检修时，一 般需设置旁路母线。因为 110kv 线路输送距离长、功率大，一旦停电影响范围大，且断 路器检修时间较长（平均每年 57 天） ，故设置旁路母线为宜。当有旁路母线时，应首 先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。 （2）35kv 配电装置中，一般不设旁路母线，因重要用户多系双回路供电，且断路器 检修时间短，平均每年 23 天。如线路断路器不允许停电检修时，可设置其它旁路设施。 （3）10kv 配电装置，可不设旁路母线。对于出线回路数多或多数线路系向用户单独 供电，以及不允许停电的单母线、分段单母线的配电装置，可设置旁路母线。 本科毕业设计（论文） 3 对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器少或不 用断路器的接线。当出线为 2 回时，一般采用桥形接线。 2.2 主接线设计的基本要求 变电站的电气主接线应根据该变电站所在电力系统中的地位，变电站的规划容量、 负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、 运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。 2.2.1 主接线可靠性的要求 可靠性的工作是以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。 主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此， 不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可 靠性的影响。评价主接线可靠性的标志是： （1）断路器检修时是否影响停电； （2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及 能否对重要用户的供电； （3）变电站全部停电的可能性。 2.2.2 主接线灵活性的要求 主接线的灵活性有以下几个方面的要求： （1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足 系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。 （2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且 不致影响对用户的供电。 （3）扩建要求。在扩建时，无论一次和二次设备改造量最少。 2.2.3 主接线经济性的要求 在满足技术要求的前提下，做到经济合理。 （1）投资省：主接线简单，以节约断路器、隔离开关等设备的投资； （2）占地面积小：为配电装置布置创造条件，节约用地、导线、绝缘子及安装费用。 （3）电能损耗少：经济选择变压器型式、容量和台数，避免两次变压增加电能损失。 2.3 电气主接线的选择和比较 2.3.1 主接线方案的拟订 110kv 高压侧是 2 回出线，可选择线路变压器组接线，单母分段带旁路母线接线，桥 本科毕业设计（论文） 4 型接线，双母接线，单母线分段接线等。 35kv 中压侧有 6 回出线，10kv 低压侧有 12 回出线，均可以采用单母线接线，单母 分段接线，单母分段带旁路接线和双母线接线。 在比较各种接线的优缺点和适用范围后，提出如下五种方案： 方案 a （图 3-1） 高压侧：内桥接线；中压侧，低压侧：双母线接线。 图 3-1 方案 a 主接线图 方案 b（图 3-2） 高压侧：单母分段接线；中压侧，低压侧：双母线接线。 图 3-2 方案 b 主接线图 方案 c（图 3-3） 高压侧，中压侧：单母线分段带旁路母线接线；低压侧：单母线接线。 本科毕业设计（论文） 5 图 3-3 方案 c 主接线图 方案 d（图 3-5） 高压侧：内桥接线；中压侧，低压侧：单母线分段带旁路母线接线。 图 3-4 方案 d 主接线图 方案 e（图 3-6） 高压侧：内桥接线；中压侧，低压侧：单母线分段接线。 图 3-5 方案 e 主接线图 本科毕业设计（论文） 6 2.3.2 主接线各方案的讨论比较 1变压器线路单元接线 （1）优点：接线最简单，设备最少，不需高压配电装置。 （2）缺点：线路故障或检修时，变压器要停运；变压器故障或检修时，线路要停运。 （3）适用范围：只有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置、直 接将电能送至系统枢纽变电所时。 2桥形接线 当两个变压器线路单元接线相互连接时，可接成桥形接线。连接桥断路器装于靠 近主变压器侧，称内桥接线；连接桥断路器装于靠近出线侧，称外桥形接线。 (1)内桥形接线： a）优点：高压断路器数量少，四个元件只需三台断路器。 b）缺点：变压器的切除和投入较复杂，需操作两台断路器并影响一回线路暂时停运； 连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行；出现断路器检修时，线路要在此期间停运。 c）适用范围：适用容量较小的变电所，变压器不常切换或线路较长、故障率较高情 况。 （2）外桥形接线： a）优点：同内桥形接线。 b）缺点：线路的切除和投入较复杂，需操作两台断路器，并有台变压器暂时停运； 连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行；变压器侧断路器检修时，变压器需在此期 间停运。 c）适用范围：适用于容量较小的发电厂、变电所，并且变压器的切换较频繁或线路 较短、故障较少的情况。当线路有线路穿越功率时，也宜采用外桥形接线。 33-5 角形接线 为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用 3-5 角形 为宜，并且变压器与出线回路宜对角对称布置。 （1）优点： a）投资省，平均每回路只需装设一台断路器。 b）没有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，只需切除一段与其相连接的元件， 对系统运行的影响较小。 c）接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性、灵活性较高。 d）每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施。 隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作的可能性。 e）占地面积小。多角形接线占地面积是普通中型双母线带旁路母线接线的 40%，对 地形狭窄地区和地下洞内布置较合适。 (2) 缺点： a）任何一台断路器检修都成开环运行，因而降低了接线的可靠性。 b）每个进出线都连接着两台断路器，每台断路器又连着两个回路，从而是继电保护 和控制回路接线复杂。 （3）适用范围：适用于能一次建成的、最终进出线为 3-5 回的 110kv 及以上电压的 配电装置，不宜用于有再扩建可能的发电厂、变电所中。 4单母线接线 （1）优点：接线简单清晰、设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。 本科毕业设计（论文） 7 （2）缺点：不够灵活可靠，母线或隔离开关故障或检修，均需使整个配电装置停电。 （3）适用范围： a）35-63kv 配电装置的出现回路数不超过 3 回时； b）110-220kv 配电装置的出线回路数不超过 2 回时。 5单母线分段接线 （1）优点： a）用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同端引出两个回路，有两个电源供电； b）当一段母线发生故障时，分段断路器能自动将故障切除，保证正常段母线不间断 供电和不致使重要用户停电。 （2）缺点： a）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期间内停电； b）当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越； c）扩建时需向两个方向均衡扩建。 （3）适用范围： a）35-63kv 配电装置出线回路数为 4-8 回时； b）110-220kv 配电装置出线回路数为 3-4 回时。 6双母线接线 由于母线保护要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接方式运行。 （1）优点： a）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可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，可只停该 回路； b）调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应 系统中各种运行方式和潮流变化的需要； c）扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建均不影响两组母线的电源和负荷的 均匀分配，不会引起原有回路的停电，当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接 不同的母线段时，也不会产生出线的交叉跨越； d）运行中便于安排设备进行调试。 （2）缺点： a）每一回路都要增加一组母线隔离开关，故该接线使用隔离开关多； b）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。 （3）适用范围： a）35-63kv 配电装置当出现回路数超过 8 回时，或连接的电源较多、负荷较大时； b）110-220kv 配电装置出线回路数为 5 回及以上时，或当 110-220kv 配电装置在系 统中居重要地位、出线回路数为 4 回以上时。 7双母线分段接线 当 220kv 进出线回路数甚多、双母线需要分段时，分段原则是： （1）当进出线回路数为 10-14 回时，在一组母线上用断路器分段。 （2）当进出线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用断路器分段。 （3）为了限制某种运行方式下 220kv 母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据 需要将母线分段。 （4）在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。 本科毕业设计（论文） 8 8增设旁路母线 为保证采用单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的供 电，可增设旁路母线。 旁路母线有三种接线方式，即设有专用旁路断路器、母联断路器兼作旁路断路器、分 段断路器兼作旁路断路器。 2.3.3 主接线方案的初选择 通过分析原始资料,可以知道该变电站在系统中的地位较重要（供给工农业生产及城 乡生活用电）,年运行小时数较高（5800 小时/年以上）,因此主接线要求有较高的可靠性 和调度的灵活性。高压 110kv 侧有两回出线（架空线） ，不必考虑扩建和穿越功率，所以 高压侧可采用内桥接线；再根据以上各方案的初步经济与技术性综合比较，兼顾可靠性， 灵活性,我选择方案 d 与方案 e，待选择完电气设备及潮流计算后再进行更详尽的技术经 济比较来确定最终方案。 本科毕业设计（论文） 9 本科毕业设计（论文） 10 3 主变压器的选择与论证 在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，成为主变压器。 在各级电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压进行 电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的 保证。特别是我国当前的能源政策是开发与节约并重，近期以节约为主。因此，在确保 安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显 的经济效益。 3.1 主变压器容量的确定3 （1）主变容量一般按变电站建成后 5-10 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10- 20 年的负荷发展，对于城郊变电站，主变压器应与城市规划相结合。 （2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负 荷的变电所，应考虑当一台主变停运时，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性质变 电站，当一台主变停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%-80%。 （3）同级电压的单台降压变压器通量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、 全网化。 （4）变压器最大负荷按下式确定： 0m pkp 式中负荷同时系数； 0 k 按负荷等级统计的综合用电负荷。p 对于两台变压器的变电站，其变压器的容量可以按下式计算： me ps6 . 0 如此，当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为 40%，则可保证 84%的负荷 供电。 3.2 主变压器台数的确定 （1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装 设 2 台为宜。 （2）对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设 3-4 台主变压器的可能性。 （3）对于规划只装设两台变压器的变电站，应结合远景负荷的发展，研究其变压器 基础是否需要大于变压器容量的要求设计，以便符合发展时，有调换更大容量的变压器 的可能性。 本科毕业设计（论文） 11 3.3 主变压器型式的确定 （1）当不受运输条件限制时，在电压为 330kv 及以下的发电厂和变电站中主变一般 采用三相变压器。具有三个电压等级的变电站，一般采用三绕组变压器。 （2）当系统有调压方式时，应采用有载调压变压器。对新建的变电站，从网络经济 运行的观点考虑，应采用有载调压变压器。 （43）我国 110kv 及以上变压器绕组都采用 y 连接；35kv 宜采用 y 连接，其中性 点多通过消弧线圈接地。35kv 以下电压，变压器绕组都采用连接。 3.4 主变压器的计算与选择 3.4.1 容量计算 在发电厂电气部分可知：装有两台及以上主变压器的变电所中，当断开一 台主变时，其余主变压器的容量在记及过负荷能力允许时间内，应能保证用户的一级和 二级负荷的供电；对一般性质变电站，当一台主变压器停运时，其余主变压器容量应满 足全部负荷的 70%-80%。 已知 35kv 侧最大负荷为 38mw，最小负荷为 20mw，；85 . 0 cos 10kv 侧最大负荷为 18mw，最小负荷为 12mw，；85 . 0 cos sn0.6smax (s max为变电站最大负荷) =0.6(380.85+180.85)=39.5mva 结论：选择两台 50mva 的变压器并列运行。 3.4.2 变压器型号的选择 因为本次设计中有三个电压等级，为降压变电站。且当变压器最小负荷侧通过的容 量大于主变容量的 15%时，宜选用三绕组降压变压器。 因为：s35 / s110=（25/0.85）/30/0.85+25/0.85=45.4%15%， 所以本设计用三绕组 变压器，绕组排列顺序为（由内向外）：10 kv、35 kv、110 kv。 综上所述： 主变压器选用三相三线圈有载调压、节能型降压变压器。 型 号：sfsz7-50000；容 量：50000kva 电压比：110 / 38.5 / 11kv；接线方式、组别：yn/ yn0/ -11 阻抗电压百分比：高-中 10.5% 高-低 18% 中-低 6.5% 空载损耗：71.2kw；空载电流： 1.3% 负载损耗： 高-低 250kw 容量比 ：100 / 100 / 100 调压方式： 有载调压 冷却方式：强迫油循环风冷 本科毕业设计（论文） 12 4 短路电流的计算 4.1 网络的等值变换与简化4 方案 d 与方案 e 的短路计算的系统化简阻抗图及各阻抗值，短路点均一样。 1）系统阻抗图（图 4-1） 图 4-1 系统阻抗图 首先应用星-三角变换，将每台变压器的阻抗化简，其转化图如图 4-2 图 4-2 系统阻抗转化图 4.2 短路点的选择与各短路点的短路电流的计算 选 d1,d2,d3 为短路点进行计算。 已知，由 sb=100mva, uav=115kv，基准电流：ib=0.502ka，系统短路容量为 sd=3000mva 所以 系统短路电抗 s d*1 =s d/sb =3000/100=30 x d*1=1/s d*1 =0.0333 线路电抗 x l*1=12x0ls bu b2 本科毕业设计（论文） 13 =120.395401001152=0.00299 总电抗 x d* =0.0333+0.00299=0.0347 又由所选的变压器参数阻抗电压：10.5% (高-中)，18% (高-低)，6.5%（中-低）算得 uk1%=1 / 2u(1-2)% +u(1-3)% - u(2-3)%=11% uk2%=1 / 2u(1-2)% +u(2-3)% - u(1-3)%= -0.5% uk3%=1 / 2u(1-3)% +u(2-3)% - u(1-2)%= 7% 主变容量为 50mva， 标幺值：= uk1% / 100(sb/sn)= 0.2444 *1 x = uk2% / 100(sb/sn)= -0.0111 *2 x = uk3 % /100(sb/sn)=0.1556 *3 x 简化后的阻抗图如图 4-3： 图 4-3 系统阻抗简化图 （1）当 d1 点短路时： xjs*1=0.0347 id1*= 1 / xjs*1 = 1/0.0347= 28.815 100/（115）=0.502(ka) 1 3/ bbb usi3 d1=id1*ib =28.8150.502= 15.075(ka) “i i= d1=15.075(ka) “i ich=kch d1=38.4413(ka) （110kv 及以上网络 kch取 1.8）2“i s=ub1i=11515.075=3002.7266mva33 其中，xjs*计算电抗； id1*短路电流周期分量标幺值； d 起始次暂态电流； it=时的稳态电流； “i ich 短路电流冲击值； s短路容量。 （2）当 d2 短路时： 本科毕业设计（论文） 14 xjs2*=0.0347+=0.1555 0.108 0.1080.0687 1.513 （-1. 513+0. 0687） d2*=1/ xjs2*=1/0.1555=6.4309 “i ib2=sb/ub2=100/(37)=1.560()33 d2=d2*ib2 =6.43091.560=10.0322 ka (ka) “i“i i= d2=10.0322(ka) “i ich=kch d2= 2.55 10.0322=25.582(ka) 2“i s2=ub2i= 642.922(mva)3 （3）当 d3 点短路时： xjs3*=0.0347+=0.2333 0.108+0.0687 0.1080.0687 1.513 -1. 513 （） d3*=1/ xjs3*=1/0.2333=4.2863 “i ib3=sb/ub3=100/(10.5)= 5.5(ka)33 d3=d3*ib =4.28635.5=23.5765(ka) “i“i i = d3=23.5765(ka) “i ich=2.55 d3=2.5523.5765=60.1154(ka) “i s3=ub3i=10.523.5765=428.775(mva)33 本科毕业设计（论文） 15 5 重要的电气设备选择 5.1 断路器的选择 5.1.1 断路器选择原则与技术条件5 在各种电压等级的变电站的设计中，断路器是最为重要的电气设备。高压断路器的 工作最为频繁，地位最为关键，结构最为复杂。在电力系统运行中，对断路器的要求是 比较高的，不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力，而且要 求其在短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。 高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入 电路或退出运行，起着控制作用；当设备或电路发生故障时，能快速切除故障回路，能 起保护作用。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。 按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、 压缩空气断路器、真空断路器、sf6 断路器等。 断路器型式选择，除满足各项技术条件和环境外，还应考虑便于施工调试和维护， 并以技术经济比较后确认。 断路器选择的具体技术条件简述如下： 1）电压：（电网工作电压）。 j u n u 2）电流：（最大持续工作电流）。 maxg i an i 由于高压断路器没有持续过载的能力， 其额定电流取最大工作持续电流。 maxg i a 3）开断电流（或开断容量） 、 （或） （5- d tkd ii ad tkd ss a 1） 式中断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量； d t i a 断路器 t 秒的开断容量； d t s a 断路器的开断容量； kd i 断路器额定开断容量。 kd s 断路器的实际开断时间 t ,为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。 固有分闸时间查阅发电厂电气部分课程设计参考资料表 5-255-296。 4）动稳定： （5- ch i max i 2） 式中三相短路电流冲击值； ch i 断路器极限通过电流峰值。 max i 5）热稳定： 本科毕业设计（论文） 16 （5- 22 dzt i ti t 3） 式中稳态三相短路电流； 2 i 短路电流发热等值时间（又称假想时间） ； dz t 断路器 t 秒热稳定电流。 t i 其中，由 =1.0 和短路电流计算时间 t， 0.05 dzz tt i i 从发电厂电气部分课程设计参考资料6中查短路电流周期分量等值时间，算出 z t 。 dz t 5.1.2 断路器型号的选择及校验 （1）电压选择 110kv 侧： ug=110kv n u 35 kv 侧： ug=35kv n u 10 kv 侧： ug=10kv n u （2）电流选择： （5-4） )cos3/( maxmax gn upii 110kv 侧：1.05sn/（un）=1.05*63000/（*110）=248a max iin33 35 kv 侧： =779.4a max iin)cos3/( max g up 10 kv 侧： 1283.755a max iin （3）开断电流： 110kv 侧：idt=15.075ka 2799.674mva kd i dkd ss 35kv 侧：idt=10.0322ka 642.922mva kd i dkd ss 10kv 侧：idt=23.5765ka 428.775mva kd i dkd ss （4）最大短路冲击电流： 110kv 侧：ich=38.4413ka max i 35kv 侧：ich=25.582ka max i 10kv 侧：ich=60.1154ka max i 根据以上数据，选定断路器如下： 1）110kv 侧 选定为 lw11-110.各项技术数据如下： 额定电压：110kv 额定电流：1600a 额定开断电流：31.5ka 极限通过电流（峰值）：80ka 热稳定电流（5s 有效值）31.5ka 2）35kv 侧 选定为 lw8-35.各项技术数据如下： 本科毕业设计（论文） 17 额定电压：35kv 额定电流：1600a 额定断路开断电流：25ka 极限通过电流（峰值）：63ka 4s 热稳定电流：25ka 3）10kv 侧 选定为 sn3-10.各项技术数据如下： 额定电压：10kv 额定电流：2000a 额定开断电流：29ka 极限通过电流（峰值）：75ka 热稳定电流（5s 有效值）：30ka 校验： 1）满足动稳定，即 ichimax 2）满足热稳定，即 ix2.tdzit2t 其中 tdz=tz+0.05 （1）110kv 侧 ich =38.4413ka imax=63ka ichu10.9unu1=110kvun=110kv 2二次电压 u2n：u2n=100/ 3 3准确等级：1 级 表 7-2-1 jcc110 型电压互感器 在下列准确等级 下额定容量(va)型式额定变比 1 级3 级 最大容量 (va) 连接组 单相 (屋外式) jcc-110 100 3 100 3 110000 500100020001/1/1-12-12 7.2.2 35kv 母线电压互感器的选择 1一次电压 u1：1.1unu10.9unu1=35kvun=35kv 2二次电压 u2n：u2n=100 3准确等级：1 级 表 7-2-2 jdj35 型电压互感器 在下列准确等级 下额定容量(va)型式额定变比 0.5 级1 级3 级 最大容量 (va) 单相 (屋外 式) jdj-3535000/1001502506001200 本科毕业设计（论文） 27 7.2.3 10kv 电压互感器的选择 1一次电压 u1：1.1unu10.9unu1=10kvun=10kv 2二次电压 u2n：u2n=100kv 3准确等级：1 级 表 7-2-3 jdz-10 电压互感器 在下列准确等级 下额定容量(va)型式额定变比 0.5 级1 级3 级 最大容量 (va) 单相 (屋外式) jdz-1010000/10080150300500 7.3 避雷器的选择8 7.3.1 110kv 侧避雷器的选择 避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免 受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电 压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。 避雷器有两种：（1）阀型避雷器按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀 型避雷器：（2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。用 于线路作为防雷保护。 7.3.2 110kv 侧避雷器的选择及校验 由 ug=110kv 查表选 fz-110j 型，如下表所示： 表 7-3-1 fz-110j 型避雷器 工频放电电压(kv) 型号组合方式 额定电压 (kv) 灭弧电压 (kv)不小于不大于 fz-110j4fz-30j110100224268 检验： （1）灭弧电压校验： 最高工作允许电压：kv 5 . 12611015 . 1 15 . 1 nm uu 直接接地：kv，满足要求。 2 . 101 5 . 1268 . 0 mdmh ucu （2）工频放电电压校验： 下限值： kv219 3 5 .126 3 0 xggfx uku 本科毕业设计（论文） 28 上限值： kv312kv2622192 . 12 . 1 gfxgfs uu 上、下限值均满足要求。 一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合，故此项检验从略。 7.3.3 35kv 母线接避雷器的选择及校验 由 ug=35kv 查表选 fz-35 型，如下表所示： 表 7-3-2 fz-35 型避雷器 工频放电电压(kv) 型号组合方式 额定电压 (kv) 灭弧电压 (kv)不小于不大于 fz-352fz检验： （1）灭弧电压校验： 最高工作允许电压：kv25.403515 . 1 15 . 1 nm uu 直接接地：kv，满足要求。 2 . 3225.408 . 0 mdmh ucu （2）工频放电电压校验： 下限值： kv72.69 3 25.40 3 0 xggfx uku 上限值： kv104kv664.8372.692 . 12 . 1 gfxgfs uu 上、下限值均满足要求。 7.3.4 10kv 母线接避雷器的选择及校验 由 ug=10kv 查表选 fz-10 型，如下表所示： 表 7-3-3 fz-10 型避雷器 工频放电电压(kv) 型号组合方式 额定电压 (kv) 灭弧电压 (kv)不小于不大于 fz-10单独元件1012.72631 检验： （1）灭弧电压校验 最高工作允许电压：kv 5 . 111015 . 1 15 . 1 nm uu 直接接地： kv，满足要求。65.12 5 . 111 . 1 mdmh ucu （2）工频放电电压校验 本科毕业设计（论文） 29 下限值： kv23 3 5 . 11 5 . 3 0 xggfx uku 上限值： kv31kv28232 . 12 . 1 gfxgfs uu 上、下限值均满足要求。 7.3.5 避雷器型号一览表 表 7-3-4 避雷器型号一览表 工频放电电压(kv) 型号组合方式 额定电压 (kv) 灭弧电压 (kv)不小于不大于 fz-110j4fz-30j110100224268 fz-352fzfz-10单独元件1012.72631 7.4 母线与导线的选择与校验 母线的选择母线的选择9 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，或采用 硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬导体。 回路正常工作电流在 4000a 及以下时，一般选用矩形导体；（2）按最大持续工作电流选 择导线载面 s；（3）按经济电流密度 j 选择；（4）热稳定校验；（5）动稳定校验。 导线的选择导线的选择 导线截面积的选择原则和作法如下： 1）送电线路的导线截面积，一般根据经济电流密度选择。对于大跨越导线的截面 积，一般按长期允许载流量选择。 2）送电线路所采用的导线和避雷线，应符合国家颁布的产品规格，铝绞线、钢芯 铝绞线和扩径导线的规格及其长期允许载流量列于参考书电力系统课程设计及毕业设 计参考资料8的附录一。 3）导线截面积选择的一般作法：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后作 电压损失、机械强度、电晕、发热等技术条件的校验，有必要时尚需作技术经济比较， 确定导线截面积及相应的导线型号。 7.4.1 110kv 侧进线的校验 根据任务书已知 110kv 侧架空线路采用 lgj-300。查表得 lgj-300 型