毕业设计（论文）-110KV地区变电所电气主接线设计.doc

110kv地区变电所设计110kv地区变电所设计书 目 录前言1110kv地区变电所设计任务书2第一章 变电站电气主接线设计及主变压器的选择31.1 主接线的设计原则和要求31.1.1 主接线的设计原则31.1.2 主接线设计的基本要求41.2 主接线的设计51.2.1 设计步骤51.2.2 初步方案设计51.2.3 最优方案确定111.3 主变压器的选择111.3.1 主变压器台数的选择111.3.2 主变压器型式的选择111.3.3 主变压器容量的选择131.3.4 主变压器型号的选择13第二章 站用电设计142.1 站用电设计的要求及接线形式设计142.1.1 设计要求142.1.2 站用主接线设计142.2 站用变压器的选择142.2.1 站用变压器的选择的基本原则142.2.2 站用变压器型号的选择14第三章 短路电流计算163.1 短路计算的目的、规定与步骤163.1.1 短路电流计算的目的163.1.2 短路计算的一般规定163.1.3 计算步骤173.2 变压器的参数计算及短路点的确定173.2.1 变压器参数的计算173.2.2 短路点的确定183.3 各短路点的短路计算19第四章 电气设备选择与校验204.1 电气设备选择的一般规定204.1.1 一般原则204.1.2 有关的几项规定204.2 各回路持续工作电流的计算214.3 高压电气设备选择214.3.1 断路器的选择与校验214.3.2 隔离开关的选择及校验234.3.3 避雷器的选择及检验244.3.4 母线与电缆的选择及校验24第五章 无功补偿设计275.1 无功补偿的原则与基本要求275.1.1 无功补偿的原则275.1.2 无功补偿的基本要求275.2 补偿装置选择及容量确定285.2.1 补偿装置的确定28第六章 主变保护设计296.1 概述296.2 各种变压器保护介绍296.2.1 纵差保护296.2.2 瓦斯保护296.3.3 复合电压起动的电流保护306.3 变压器保护的配置原则326.3.1 瓦斯保护326.3.2 纵差动保护326.3.3 后备保护326.4 本站主变保护的设计33第七章 变电站配电装置的设计347.1 概述347.1.1 屋内配电装置的特点347.1.2 屋外配电装置的特点347.1.3 成套配电装置的特点347.2 配电装置的基本要求及设计步骤357.2.1 配电装置应满足以下基本要求357.2.2 配电装置设计的基本步骤357.3 屋内配电装置357.3.1 概述357.3.2 屋内配电装置的若干问题367.4 屋外配电装置387.4.1 屋外配电装置的分类387.4.2 屋外高压配电装置的若干问题387.4.3 屋外配电装置安全净距397.5 本变电所的配电装置40心得体会42参考文献44附录45符号说明58基值电压 额定电压电网工作电压 基值电流额定电流 0s短路电流周期分量 0.2s短路电流周期分量稳态短路电流周期分量短路电流冲击值 全电流最大有效值 短路容量 变压器额定容量最大持续工作电流断路器额定开断电流 断路器极限通过电流峰值三相短路电流冲击值。稳态三相短路电流短路电流发热等值时间；断路器t秒热稳定电流断路器t秒热稳定电流ct的1s动稳定倍数系统最高相电压有效值经济电流密度电抗转移电抗计算电抗电流互感器原边额定电流前 言 电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，因为电能与其他能源相比有显著的优越性，它可以方便的与其他能量相互转换，可以远距离输电，输送的经济性较好，且在使用时易操作和控制，所以在现代化生产和人民生活中，电能得到日益广泛的应用。 本论文110kv地区变电所电气主接线设计，首先通过对原始资料的分析及根据变电所的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的经济型可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术经济比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电器主接线方案。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接线时，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）最后绘制了电气主接线图、防雷保护配置图。关键词： 主接线；短路电流；电气设备；主变保护；配电装置110kv地区变电所设计任务书一 设计题目 110kv地区变电所电气设计二 建设规模1、电压等级： 110 kv、 35kv、 10kv2、主 变： 近期2台、 远期2台 容 量： 本期263000kva， 远期280000kva 主变线圈容量比：100/100/503、 进出线回路： （1）110kv侧进线2回，来自2个电源;出线本期4回，远期6回， 出线各 回路负荷为4080mva （2）中压侧电源1回，近期出线8回，远期出线10回，各回路负荷分别为： 10200kva 13600kva 43500kva 42800 kva 6380 kva 21750 kva 15000kva 12220kva （3）低压侧出线本期10回，远期16回，各回路负荷为20004000kva三 系统短路容量按系统远期接线设计算到本所变压器母线的最大三相短路容量为 5210mva四 所址 地形平坦，海拔500米，位于城市近郊，环境温度（-20+36），污染较大 五. 设计要求及内容 根据厂用电出线回路及负荷并适当的考虑其安全可靠性，技术先进，经济合理的要求，通过进行短路电流计算及设备选择校验，确定电气主接线图，进行方案认证，确定防雷接地装置和继电保护方案，最后按要求写出设计计算说明书，汇总主要设备清单。第一章 变电站电气主接线设计及主变压器的选择变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。1.1 主接线的设计原则和要求1.1.1 主接线的设计原则(1) 考虑变电站在电力系统的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。(2) 考虑近期和远期的发展规模变电站主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。(3) 考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。(4) 考虑主变台数对主接线的影响变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。(5) 考虑备用量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。1.1.2 主接线设计的基本要求根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。(1) 可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，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。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，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。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：1) 断路器检修时是否影响供电；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，以及能否保证对重要用户的供电；3) 变电站全部停电的可能性。(2) 灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：1) 调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。2) 检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。3) 扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。(3) 经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。1) 投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/610kv）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。2) 年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。3) 占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。4) 在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。1.2 主接线的设计1.2.1 设计步骤电气主接线设计，一般分以下几步：(1) 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘汰一些较差的方案，保留2个技术上相当的较好方案。(2) 对2个技术上比较好的方案进行经济计算。(3) 对2个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。(4) 绘制最优方案电气主接线图。1.2.2 初步方案设计根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10kv ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。1）对于110kv电气主接线由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110kv侧和10kv侧，均为单母线分段接线。110kv220kv出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kv110kv系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图1.1及图1.2所示。 图1.1单母线分段带旁路接线 图1.2双母线带旁路母线接线表1-1 110kv主接线方案比较表 项目 方案 方案方案技术 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 倒闸操作复杂，容易误操作经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 占地大、设备多、投资大 母联断路器兼作旁路断路器节省投资对方案、进行对比，方案、综合比较，见表1-1。在技术上（可靠性、灵活性）第种方案明显合理，在经济上则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第种方案为设计的最终方案。 2）对于35kv电气主接线电压等级为35kv60kv，出线为48回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kv60kv出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为23天。）所以，35kv60kv采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图1.3及图1.4所示。 图1.3单母线分段带旁路接线 图1.4双母线接线表1-2 35kv主接线方案比较项目 方案 方案 方案技术简单清晰、操作方便、易于发展可靠性、灵活性差旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作经济设备少、投资小用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大对方案、进行综合比较，见表1-2。经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。3）对于10kv电气主接线610kv配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母分段接线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图1.5及图1.6所示。 图1.5单母线分段接线 图1.6双母线接线表1-3 10kv主接线方案比较项目 方案 方案 方案技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济 占地少 设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大对方案、进行对比，方案、综合比较，见表1-3。经过综合比较方案在经济性上比方案好，但是根据本次设计任务要求，远期需要扩建出线回路树，且调度灵活也可保证供电的可靠性，所以选用方案。1.2.3 最优方案确定经以上通过技术对比和经济对比。最优方案可选择为：110kv侧双母线带旁路母线接线，35kv侧为单母线分段带旁路接线，10kv侧为双母分段接线。1.3 主变压器的选择在各种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所安全可靠供电和网络经济运行的保证。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意义。1.3.1 主变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。1.3.2 主变压器型式的选择(1) 相数的确定在330kv及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。(2) 绕组数的确定在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。(3) 绕组连接方式的确定变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kv及以上电压，变压器绕组都采用星接，35kv也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kv及以下电压，变压器绕组都采用角接。(4) 结构型式的选择三绕组变压器在结构上有两种基本型式。1) 升压型。升压型的绕组排列为：铁芯中压绕组低压绕组高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。2) 降压型。降压型的绕组排列为：铁芯低压绕组中压绕组高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。3) 应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。(5) 调压方式的确定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电所变压器配置，应选用无载调压变压器。1.3.3 主变压器容量的选择 变电站主变压器容量一般按建站后510年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷的50%70%（35110kv变电站为60%），或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择。即 （1-1）式中 n变压器主变台数1.3.4 主变压器型号的选择由所给材料选择主变压器型号如下：表1-4 主变压器型号及参数型号及容量(kva)额定电压(kv)容量阻抗电压(%)空载电流(%)高中高低中低高中低sfpsz7-75000/11011035107500022.51381.3其容量比为：100/100/50。第二章 站用电设计2.1 站用电设计的要求及接线形式设计2.1.1 设计要求站用电接线应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足下列特殊要求：(1) 尽量缩小站用电系统懂得故障影响范围，并应尽量避免引起全站停电事故；(2) 充分考虑变电站正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求；(3) 分期扩建或连续施工，对公用负荷的供电，要结合远景规划统筹安排。2.1.2 站用主接线设计站用变压器由变压器最低电压级的母线段引接。对于本站站用电源的接线形式可设计为：图2-1 站用电接线2.2 站用变压器的选择2.2.1 站用变压器的选择的基本原则(1) 变压器原、副边额定电压分别与引接点和站用电系统的额定电压相适应；(2) 阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范围内，站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的；(3) 变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率。2.2.2 站用变压器型号的选择表2-1 站用变压器型号及参数型号额定容量(kva)额定电压(kv)连接组损耗(w)阻抗电压(%)空载电流(%)空载短路sc10-160/1016010.5/0.4y,yn0480186041.3第三章 短路电流计算 3.1 短路计算的目的、规定与步骤3.1.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：(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。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；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。(3) 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。(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) 接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.2 短路计算的一般规定(1) 计算的基本情况1) 电力系统中所有电源均在额定负载下运行。2) 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。3) 短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。4) 所有电源的电动势相位角相等。5) 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。(2) 接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。(3) 计算容量应按本工程设计计划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后510年）。3.1.3 计算步骤(1) 选择计算短路点。(2) 画等值网络图。1) 首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。2) 选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压）。3) 将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。4) 绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。(3) 化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。(4) 求计算电抗。(5) 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到）。(6) 计算无限大容量（或）的电源供给的短路电流周期分量。(7) 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。(8) 计算短路电流冲击值。(9) 绘制短路电流计算结果表。3.2 变压器的参数计算及短路点的确定3.2.1 变压器参数的计算基准值的选取：，取各侧平均额定电压(1) 主变压器参数计算由表1-1查明可知： 电抗标幺值为：(2) 站用变压器参数计算由表2-1查明：(3) 系统等值电抗3.2.2 短路点的确定此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110kv进线处短路与变压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：图3-1 系统等值网络图3.3 各短路点的短路计算如下表所示表3-1 短路电流计算结果表短路点编号基值电压短路电流有名值支路名称短路电流最大值短路电流冲击值全电流有效值短路容量公式2.552.71.521.62k-111514.99110kv2645.338.2222.62985.8k-23711.5835kv4372.629.3317.48742.1k-310.556.1910kv3880143.322.6272.6 具体计算过程见附录。第四章 电气设备选择与校验导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。4.1 电气设备选择的一般规定4.1.1 一般原则(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) 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。4.1.2 有关的几项规定导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条校核电器的基本使用条件。(1) 在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。 表4-1 各回路持续工作电流回路名称计算公式变压器回路馈电回路注：等都为设备本身的额定值。各标量的单位为：i（a）、u（kv）、p（kw）、s（kva）。(2) 验算导体和电器时，所用短路电流见短路电流计算结果表。(3) 验算导体和110kv以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间。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。(4) 环境条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。4.2 各回路持续工作电流的计算依据表4-1，各回路持续工作电流计算结果见下表： 表4-2 各回路持续工作电流结果表回路名称计算公式及结果110kv母线ig.max=2645.3110kv进线ig.max=440.935kv母线ig.max=4372.635kv出线ig.max=753.4a10kv母线ig.max=388010kv出线ig.max=242.5a4.3 高压电气设备选择4.3.1 断路器的选择与校验断路器型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6220kv的电网一般选用少油断路器，电压110330kv电网，可选用sf6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。(1) 断路器选择的具体技术条件如下：1) 电压： （4-1）2) 电流： （4-2）3) 开断电流： （4-3）式中：断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；断路器的额定开断电流。4) 动稳定： （4-4）式中： 断路器极限通过电流峰值；三相短路电流冲击值。5) 热稳定： （4-5）式中：稳态三相短路电流；短路电流发热等值时间；断路器t秒热稳定电流。其中：，由和短路电流计算时间t，可从发电厂电气部分课程设计参考资料第112页，图5-1中查出短路电流周期分量等值时间t,从而计算出。(2) 断路器的选择根据如下条件选择断路器：电压：电流：，各回路的见表4-2。各断路器的选择结果见下表：表4-3 断路器的型号及参数 性能指标位置 型号额定电压（kv）额定电流（a）额定断开电流（ka）动稳定电 流（ka）热稳定电 流（ka）固有分闸时间（s）合闸时间（s）110kv母线侧sfmt-110110400050125500.025110kv出线侧sw4-110110125031.58031.50.050.1835kv母线侧sw2-35c35200024.824.80.060.4035kv出线侧dw8-3535160031.58016.50.070.3010kv母线侧sn10-1010300040150400.070.210kv出线侧hb101012504043.50.060.06具体计算，校验过程见附录。4.3.2 隔离开关的选择及校验隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。(1) 隔离开关的选择根据如下条件选择隔离开关：电压：电流：，各回路的见表4-2。各隔离开关的选择结果见下表： 表4-4 隔离开关的型号及参数 性能指标位置 型号额定电压（kv）额定电流（a）极限通过电流峰值（ka）5s热稳定电流（ka）110kv母线侧gw4-110/2500110250010040（4s）110kv出线侧gw4-110/125011012508031.5（4s）35kv母线侧gw4-35/250035250010040（4s）35kv出线侧gw4-35/12503512505020（4s）10kv母线侧gn8-10/1000101000754010kv出线侧gn8-10/600106005220具体计算，校验过程见附录。4.3.3 避雷器的选择及检验(1) 避雷器选择的具体技术条件如下：1) 额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。2) 灭弧电压： （4-12）式中：避雷器的最大容许电压（灭弧电压）；额定相电压；最小电压倍数。3) 工频放电电压： （4-13）式中：工频放电电压下限； 额定相电压。(2) 避雷器的选择依据变压器三侧额定电压，三个电压等级下的避雷器选择如下： 表4-5 避雷器的型号及参数型号组合方式额定电压(kv)灭弧电压(kv)工频放电电压(kv)不小于不大于fz-110j4fz-30j110100224268fz-352fz体计算，校验过程见附录。4.3.4 母线与电缆的选择及校验(1) 110kv母线的选择 根据任务书二计算得，110kv母线上的总负荷s=480000kva，额定电压un=110kv 故最大电流 而 故选择槽型铝导体。其具体参数查表得：h=100 b=45,导体的截面积为2020。集肤效应的系数为kf=1.038 （4-14）(2) 35kv母线的选择及校验根据任务书二计算得，35kv母线上的总负荷s=165450kva，额定电压un=35kv 故最大电流 而 故选择槽型铝导体。其具体参数查表得：h=100 b=45,导体的截面积为2020。集肤效应的系数为kf=1.038(3) 10kv母线的选择及校验根据任务书二计算得，10kv母线上的总负荷s=64000kva，额定电压un=10kv 故最大电流 而 故选择槽型铝导体。其具体参数查表得：h=125 b=55,导体的截面积为2740。集肤效应的系数为kf=1.05(4) 110kv架空线的选择及校验根据任务书二计算得，110kv架空线上的最大负荷s=80000kva，额定电压un=110kv 故最大电流 而 故选择lgj 185/30铝导体。其具体参数查表得：r=0.17 x=0.41。(5) 35kv架空线的选择及校验根据任务书二计算得，35kv架空线上的最大负荷s=42800kva，额定电压un=35kv 故最大电流 而 故选择lgj 400/50铝导体。其具体参数查表得：r=0.79 x=0.382。(6) 10kv电缆的选择及校验根据任务书二计算得，10kv电缆上的最大负荷s=4000kva，额定电压un=10kv 故最大电流 而 故选择lgj 70/10铝导体。其具体参数查表得：r=0.45 x=0.368。其具体校验过程见附录。第五章 无功补偿设计无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的50100%。另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的75%和25%。因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的12倍。由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。5.1 无功补偿的原则与基本要求5.1.1 无功补偿的原则(1) 根据技术规程规定按主变容量的10%20%进行无功补偿；(2) 分级补偿原则，按主变无功损耗减去电缆充电功率确定无功补偿的容量；且10kv和110kv侧电压不能低于标称电压；(3) 在轻负荷（2%30%主变容量计时）时由于电缆充电功率的影响，其充电功率与补偿功率近似抵消；5.1.2 无功补偿的基本要求(1) 电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常及事故运行时，都应实行分层分区、就地平衡的原则，并且无功电源应具有灵活的调节能力和一定的检修备用、事故备用。(2) 在正常运行方式时，突然失去一回线路，或一台最大容量的无功补偿设备，或一台最大容量的发电机（包括失磁）之后，系统无功电源事故备用的容量方式及配电方式，应能保持电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；在正常检修运行方式时，若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等必要措施，以维持电压稳定。(3) 对于110kv及以上系统的无功补偿，应考虑提高电力系统稳定性的作用。(4) 无功补偿设备的配置与设备类型的选择，应进行技术经济比较。通常，应以可分组投切的并联电容器以及可调节的并联电抗器为主要无功补偿设备。5.2 补偿装置选择及容量确定5.2.1 补偿装置的确定(1) 同步调相机：同步调相机在额定电压5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。(2) 串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（0.95）或导线截面小的线路，由于pr/v分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为35kv或10kv，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。(3) 静电补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级500kv变电所中。(4) 并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。由于本次设计的变电站为110kv降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。所以选择并联补偿装置。第六章 主变保护设计6.1 概述变压器是电力系统普遍使用的重要电器设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障而损失就更大。因此必须针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置，一般包括：(1) 反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护。(2) 反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，或电流速断保护。(3) 作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压启动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）。(4) 反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护。(5) 反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。(6) 反映变压器过负荷的变压器过负荷保护。(7) 反映变压器非全相运行的非全相保护等。6.2 各种变压器保护介绍6.2.1 纵差保护变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，理想情况下，流入差动继电器的电流等于零。但实际上由于变压器的励磁电流，接线方式和电流互感器误差等因素的影响，继电器中有不平衡电流流过。由于这些特殊因素的影响，变压器关动保护的不平衡电流远比发电机差动保护的大。因此，变压器差动保护需要解决的主要问题之一是采取各种措施避越不平衡电流的影响。在满足选择性的条件下，不要保证在内部故障时有足够的灵敏系数和速动性。6.2.2 瓦斯保护(1) 瓦斯继电器的类型瓦斯继电器又称气体继电器。瓦期继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。以往使用的浮筒式瓦斯继电器，由于浮筒的密封性不良而经常漏油，抗震性能差，常常造成瓦斯继电器误动作。目前，国内采用的瓦斯继电器有浮筒挡板式和开口杯挡板式两种型式，均有两对触点引出，可以并联使用。瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发生重瓦斯跳