毕业设计（论文）-110kV变电站典型设计.doc

华北电力大学科技学院毕业设计（论文） i 摘 要 变电站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变 电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（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，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。 本次设计建设一座 110kv 降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的 要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优 接线方式。其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击 电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流 和冲击电流的值。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择， 然后进行校验，完成相应配电装置的布置。 关键词：变电站，主接线，变压器，短路计算，电气设备 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） ii abstract the know-why the learns , real circumstances of this engineering of combination are used , the analysis conscientiously careful by way of to the primary sources , as well as short circuit calculation to decides on the scheme . the selection of the electric owner grasping the transformer substation wiring scheme , the mould selecting of major electric installation , the selection of main transformer platform number , capacity and model , as well as the various protections are surely calmly . define finally this 110kv transformer substation electric owners wiring diagram , and accomplishes the preliminary design to the 110kv transformer substation . designing by way of this , i have had a more overall understanding to the design of transformer substation , and makes me learn , not only the reliability will fully be thought over in the engineering designation and the flexibility , and still more will give consideration to many things economy , long-range nature and technical . keywords: substation ; wring ; transformer ; short account ; electric installa 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） iii 目 录 摘 要i abstractii 目 录.iii 绪 论.1 1 电气主接线的选择.2 1.1 单母线接线.2 1.2 单母线分段接线.3 1.3 双母线接线.3 1.4 增设旁路母线的接线.4 1.5 桥形接线.4 1.6 二分之三接线.5 1.7 选择结论.5 2 主变压器的选择.6 2.1 主变台数的选择.6 2.2 主变相数的选择.6 2.3 主变绕组数量的选择.6 2.4 主变容量的选择.6 2.5 主变连接方式的选择.7 2.6 主变阻抗的选择.7 2.7 主变电压调整方式的选择.7 2.8 主变冷却方式的选择.7 2.9 选择结论.7 3 短路电流计算.8 3.1 各元件电抗标幺值的计算.8 3.2 短路电流计算.9 4 主要电气设备选择.13 4.1 高压断路器的选择.14 4.1.1 110kv侧高压断路器的选择.14 4.1.3 10kv侧高压断路器的选择15 4.2 高压隔离开关的选择.16 4.2.1 110kv侧高压隔离开关的选择16 4.2.2 35kv侧高压隔离开关的选择17 4.2.3 10kv侧高压隔离开关的选择17 4.3 电压互感器的选择.17 4.3.1 110kv电压互感器的选择18 4.3.2 35kv电压互感器的选择18 4.3.3 10kv电压互感器的选择18 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） iv 4.4 电流互感器的选择.19 4.4.1 110kv电流互感器的选择19 4.4.2 35kv电流互感器的选择19 4.4.3 10kv 电流互感器的选择.19 4.5.1 110kv避雷器的选择20 4.5.2 35kv避雷器的选择20 4.5.3 10kv避雷器的选择21 4.6 导线选择.21 4.6.1 110kv母线桥选择23 4.6.2 35kv母线的选择24 4.6.3 10kv母线的选择25 4.6.4 110kv进线选择26 4.6.5 10kv出线的选择27 5 配电装置.29 5.1 110kv 侧配电装置.29 5.2 35kv 侧配电装置.29 5.3 10kv 侧配电装置.29 参考文献.30 致 谢.31 附录 a 外文文献翻译原文 .32 附录 b 外文文献翻译译文38 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 1 绪 论 电力系统一次设计是电力系统中的一项基础工作。它的任务是将电厂与变电站合理地 连成一个系统，在变电站对电压进行变换，转化成适合生产和生活所需要的电压等级。 本设计是对 110kv 降压变电站的内部规划进行设计，包括主接线，各个电气设备的 选择，屋内外配电装置的设计，防雷保护的设计等，计算包括负荷及短路电流等的运算。 通过本次设计，我掌握了变电站电气部分设计的方法。对变电站的特点，以及它在 电力系统中的地位、作用和运行方式等有清晰的概念。熟悉了电气主接线图以及主要电 气设备的工作原理和性能、及其运行使用中应注意的事项。培养独立分析和解决问题的 工作能力及实际工程设计的基本技能。 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 2 1 电气主接线的选择 对电气主接线的基本要求，应包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。 1）可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务，供电可靠是对电力主接线最基本的要求，但不是 绝对的。分析电气主接线的可靠性时，要考虑变电站在系统中的地位、作用、用户的负 荷性质和类别、设备制造水平和运行经验等诸多因素。 2）灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。 3）经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可 靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。 电气主接线的形式主要包括： 1）有汇流母线的接线：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线 或隔离开关等。 2）无汇流母线的接线：变压器线路单元接线、桥形接线角形接线等。 1.1 单母线接线 如图 1.1 所示 ： 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。 缺点：不够灵活可靠。任何元素故障或检修均须整 个配电装置停电。 适用范围：6-10kv 出线回路数不超过 5 回，35kv 出线回路数不超过 3 回，110kv-220kv 出 线回路数不超过两回。 本站有很重的负荷，停电将造成很大损失。从出线 回路看，10kv 侧 20 回，35kv 侧 4 回，110kv 侧 2 回，三个电压等级都不宜采用单母线接线形式。 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 3 1.2 单母线分段接线 如图 1.2 所示 ： 优点： 1）用断路器把母线分段后，对重要用户 可从不同段引出两个回路，以两个电源供电。 2）当一段母线发生故障，分段断路器自 动切除故障，保证正常段母线不间断供电和 不致使重要用户停电。 缺点： 1）当一段母线或母线隔离开关故障或检 修时，该母线的回路都要在检修期间停电。 2）当出线为双回路时，常使架空线路出 现交叉跨越。 3）扩建时需向两个方向均衡扩建。 适用范围： 1）6-10kv 配电装置出线回路数为 6 回及以上时。 2）35-63kv 配电装置出线回路数为 4-8 回及以上时 3）110-220kv 配电装置出线回路数为 3-4 回及以上时 本站 10kv 侧出线 20 回，且带有一二类负荷，适用于这种接线方式，对特别重要的 用户可以从不同段引出两个回路，来保证其可靠性。35kv 侧出线 4 回，用单母线分段接 线的方式也比较适合。 1.3 双母线接线 如图 1.3 所示： 优点： 1）供电可靠，通过两组母线隔离开 关的倒换操作，可以轮流检修一组母线 而不致使供电中断。 2）调度灵活，各个电源和各路负荷 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电镀和潮流 变化的需要。 3）便于扩建。 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 4 4）便于试验。 缺点： 1）增加一组母线和一条回路就增加一组母线隔离开关，使投资增加。 2）容易误操作，操作复杂。 适用范围： 1）6-10kv 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时。 2）35-63kv 配电装置，当出线回数超过 8 回时，或连接的电源点较多，负荷较大时。 3）110-220kv 配电装置出线回路数为 5 回及以上，或当 110-220kv 配电装置在系统 中居重要地位，出线回路为 4 回及以上时。 本站为中小型变电站，出线回路数较少，也无特殊要求，考虑到其经济性，三个电 压等级均不适合这种接线方式。 1.4 增设旁路母线的接线 旁路母线或旁路隔离开关的设置原则： 1）110-220kv 配电装置线路输送功率较多，送电距离较远，停电影响较大，当 110kv 出线为 7 回以上，220kv 出线为 5 回及以上时，一般装设旁路断路器。 2）35-63kv 配电装置一般不设旁路母线。 3）6-10kv 配电装置一般不设旁路母线，也不设旁路隔离开关。 本站 110kv 侧只有 2 回进线，输送距离较近，功率较小，不宜采用。 1.5 桥形接线 当只有两台主变压器和两条输电线路时，采用桥形接线，使用断路器数目最少。按 照桥连断路器 qf3的位置，桥形接线可分为内桥形和外桥形。 1）内桥接线 桥连断路器 qf3设置在变压器侧，正常运行时处于闭合状态。当输电线路较长，故 障几率较多，而变压器又不需要经常切换时，采用内桥式接线比较合适。 2）外桥接线 桥连断路器设置在线路侧。在出线较短，且变压器随着经济运行要求需要经常切换， 或系统有穿越功率流经本厂（如双回出线均接入环形电网）时，就更为适宜。为了检修 桥连断路器时不致引起系统开环运行，可增设并联的旁路隔离开关以供检修之用，正常 运行时则断开。有时在并联的跨条上装设两台旁路隔离开关（qs1 ，qs2） ，是为了轮流 检修任一台旁路隔离开关之用。 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 5 1.6 二分之三接线 虽然供电可靠灵活，但本站 110kv 侧出线回路少，造价太高，不适合此形式。 1.7 选择结论 经过经济与技术比较，本站电气主接线选择为： 110kv 主接线采用内桥接线； 35kv 主接线采用单母线开关分段接线； 10kv 主接线采用单母线开关分段接线。 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 6 2 主变压器的选择 在发电厂和变电站中，主变压器用来电力系统或用户输送功率。主变的选择直接影 响主接线的形式和配电装置的结构。 2.1 主变台数的选择 依据：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 两台变压器为宜。 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三台 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，其变压器基础宜按大于变压器的 12 级设计，以便负荷发展时，容易更换变压器。 选择：本站属于终端一次变电站，为节约资金，宜选择两台主变压器。 2.2 主变相数的选择 依据：1）当不受运输条件限制时，在 330kv 及以下变电站，均应选择三相变压器。 2）当发电厂与系统连接的电压为 500kv 时，宜经技术经济比较后，确定选择三相 变压器、两台变压器或单相变压器。 选择：本站不受运输条件限制，故选三相变压器。 2.3 主变绕组数量的选择 依据：在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均未达到该变压器 容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内须装设无功补偿设备时，主 变压器宜采用三绕组变压器。 选择：本站为三个电压等级，且中压 40%15%；低压 80%15% 所以，选择三绕组变压 器。 2.4 主变容量的选择 依据：1）主变容量一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10 年的负荷发展。对于城市变电站应于城市规划相结合。 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。对于重要负荷 的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力 后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对于一般性变电站，当一台 主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80% 。 选择：本站总负荷为：s=16+32=48mva 全部负荷的 80%为：48*80%=38.4mva 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 7 考虑到远期负荷的发展，可选择该变压器的容量为 40mva 2.5 主变连接方式的选择 依据：变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。我国 110kv 及以上电压等级，变压器绕组都采用 y0 连接；35kv 亦采用 y 型连接，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 d 连接（） 。 选择：本站选择的连接方式为：110kv 为 yn；35kv 侧为 yn0；10kv 侧为 d11，即连接 组别分别为：yn ，yn0 ，d11 2.6 主变阻抗的选择 主变阻抗实际上就是绕组间的漏抗。阻抗的大小主要决定于变压器的结构和采用的 材料。目前国内生产的变压器有升压型和降压型两种结构。升压型的绕组排列顺序自铁 芯向外依次为中、低、高，所以高、中压侧阻抗最大；降压型的绕组自铁芯向外依次为 低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。 选择：本站的潮流方向从高压流向低压，主要负荷在低压侧，故选择降压型变压器。 2.7 主变电压调整方式的选择 依据：1）对于 220kv 及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化的情况下，采 用有载调压方式，一般不宜采用。 2）对于 110kv 及以下的变压器，宜考虑至少一级电压的变压器采用有载调压方式。 选择：本站为 110kv 变压器，负荷波动较大，选择 110kv 侧为有载调压变压器。 2.8 主变冷却方式的选择 依据：主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、 强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷，大容量变压器一般采用 强迫油循环风冷却变压器。 选择：本站主变属于较小的变压器，采用风冷方式。 2.9 选择结论 综上所述：选择本站的主变压器型号为：sfsz1040000/110 电压比：11081.25%/38.5/10.5 kv 接线组别：yn ，yn0 ，d11 阻抗电压：高 中 10.5% 高 低 17.5% 中 低 6.5% 套管泄露比距不小于 2.5 cm/kv 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 8 3 短路电流计算 短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电 流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电 气设备。因此，在变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计 算。 短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行 短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有 3 个，即 110kv 母线短路 （k1 点） ，35kv 母线短路（k2）点，10kv 电抗器母线短路（k3 点）此时，我们取 sb=1000mva，ubuav 示意图如下： 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 9 3.1 各元件电抗标幺值的计算 短路阻抗图如下： 110kv 入线 ：xl=0.386/km xl*= xlsb / ub2=5.61000/1152=0.42 系统侧：xs*= sb/ sn=1000/1518=0.66 变压器阻抗计算： 所选出的 sfsz1040000/110 型变压器参数：un=110kv；sn=40mva 阻抗电压：uk(12)%=10.5%；uk(13)%=17.5%；uk(23)%=6.5% uk1%=1/2(u12% u13% u23%)=1/2(10.517.56.5)=10.75 uk2%=1/2(u12% u23% u13%)=1/2(10.56.517.5)=0.250 uk3%=1/2(u13%u23%u12%)=1/2(17.56.510.5)=6.75 xt1 = uk1%un2/100sn=10.751102/(100400)=32.52 xt2 = uk2%un2/100sn=01102/(100400)=0 xt3 = uk3%un2/100sn=6.751102/(100400)=20.42 计算参数标幺值： 标幺值 = 有名值/基准值 ib=sb/ub zb=ub2/sb3 x*=x/zb=xsb/ub2 xt1* = xt1sb/ub2 = 32.521000/1152 = 2.46 xt2* = xt2sb/ub2 = 01000/1152 = 0 xt3* = xt3sb/ub2 = 20.421000/1152 = 1.54 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 10 3.2 短路电流计算 示意图如下： 其中：x1=x2=xs*+xl*=0.66+0.42=1.08 x3=x4=xt1*=2.46 x5=x6=xt3*=1.54 下面讨论短路点分别选在三个电压等级母线上的短路计算： 1）当 110kv 母线发生短路 x1=x1x2=1.08/2=0.54 短路电流标幺值: i*=i*=1/ x1*=1/0.54=1.85 其有名值: i= i= i*sb/ub=1.851000/115=9.29 ka 33 当一回线路运行,另一回检修时: x*=1.08 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 11 i*=i*=1/ x1*=1/1.08=0.93 i= i= i*sb/ub=0.931000/115=4.65 ka33 短路冲击电流:ich=2.55 i=2.554.65=11.86 ka 短路容量: s=sb/x*=1000/1.08=926 mva 2）当 35kv 母线发生短路 x*=(x1+x3)/2=(1.08+2.46)/2=1.77 短路电流标幺值:i*=i*=1/ x*=1/1.77=0.56 其有名值:i= i= i*sb/ub=0.561000/37=8.82 ka33 短路冲击电流:ich=2.55 i=2.558.82=22.49 ka 短路容量: s=sb/ x*=1000/1.77=565 mva 3）当 10kv 母线发生短路 x*=(1.08+2.46+1.54)/2=2.54 短路电流标幺值:i*=i*=1/ x*=1/2.54=0.39 其有名值:i= i= i*sb/ub=0.391000/10.5=21.45 ka33 短路冲击电流:ich=2.55 i=2.5521.45=54.69 ka 短路容量: s=sb/ x*=1000/2.54=393.7 mva 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 12 短路电流计算结果： 短路点110kv 母线35kv 母线10kv 母线 短路电流初始值 i（ka） 4.65 8.82 21.45 短路电流稳态值 i（ka） 4.65 8.82 21.45 短路冲击电流 ich（ka） 11.86 22.49 54.69 短路容量 s（mva） 926 565 394 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 13 4 主要电气设备选择 由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也 都不相同。电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，因此它们的选 择和校验都有几个共同的原则。 主要电气设备选择的一般原则： 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。 2）应满足安装地点和当地环境条件校核。 3）应力求技术先进和经济合理。 4）同类设备应尽量减少品种。 5）应与整个工程的建设标准协调一致。 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。特殊情况下选用未 经正式鉴定的新产品应经上级批准。选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过 电压、过电流的情况下保持正常运行。 主要电气设备的选择条件 1） 选用的电器允许最高工作电压 un不得低于该回路的最高运行电压 uns,即， ununs 2）选用的电器额定电流 in不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电 流 imax ，即 inimax 3）额定开断电流大于实际开断瞬间的短路电流周期分量：inbript 4）短路关合电流大于短路电流最大冲击值： inclish 校验的一般原则及条件： 1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流 一般取最严重情况的短路电流。 2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3）短路的热稳定条件：it2tqk 4）动稳定校验：电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。 满足动稳定的条件是：ies ish 其中：ish短路冲击电流幅值 ies允许通过动稳定电流的幅值 5）绝缘水平：在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的 绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器 短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据 实际需要确定。 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 14 4.1 高压断路器的选择 本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减 少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求： 1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应 该具有足够的热稳定性和动稳定性。 2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装 维护方便。 sf6 断路器已成为高压和超高压领域很有发展前途的断路器，其灭弧能力强、绝缘性 能强、噪音低、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，所以在 110kv 及 35kv 电压等级 考虑采用 sf6 断路器。10kv 电压等级考虑采用少油断路器。高压电器没有明确的过载能 力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。 4.1.1 110kv 侧高压断路器的选择 出线断路器的选择： 额定电压：ununs 额定电流：imax=1.05s/u=1.0540/115=241 (a)33 根据各类断路器的特点，初选 sf6 断路器，户外型，lw11110 型 =1.2 4.652 =25.95 (ka2.s) qnp=t i2 =0.054.652=1.08 (ka2.s) qk= qp+qnp=25.95+1.08=27.03 (ka2.s) it2t=31.523=2976.75 (ka2.s) 校验数据如下表： 计算数据lw11110 产品数据比较依据结果 u=110 kv un=110 kvun=uns满足 imax=241 a in=1600 a inimax 满足 i =4.65 ka inbr =31.5 ka inbri 满足 ish=11.86 ka incl =80 ka inclish 满足 qk =27.03 ka2.s it2t=2976.75 ka2.s it2tqk 满足 tt t qp iii 222“ 2/10 12 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 15 ish=11.86 kaies=80 ka iesish 满足 110kv 出线侧选择 lw11110 型断路器 出于产品统一化的考虑，桥联断路器亦选择 lw11110 型断路器，校验同上。 4.1.2 35kv 侧高压断路器的选择 主变至母线的断路器选择： 额定电压：ununs 额定电流：inimax imax=1.05s/u=1.0540/37=655(a)33 根据各类断路器的特点，初选户外型少油断路器， lw835 型 热稳定性校验： =1.2 8.822 =93.35 (ka2.s) qnp=t i2 =0.058. 822=3.89 (ka2.s) qk= qp+qnp=93.35+3.89=97.24 (ka2.s) it2t=24.824=3969 (ka2.s) 校验数据如下表： 计算数据lw835 产品数据比较依据 结果 u=35 kvun=35 kvun=uns 满足 imax=655 ain=1600 a inimax 满足 i =8.82 kainbr =31.5 ka inbri 满足 ish=22.49 kaincl =80 ka inclish 满足 qk =97.24 ka2.s it2t=3969 ka2.s it2tqk 满足 ish=22.49 kaies=80 ka iesish 满足 主变至母线侧选择 lw835 型少油断路器 出于产品统一化考虑，母联断路器和出线断路器亦选择 lw835 型断路器，校验同上。 4.1.3 10kv 侧高压断路器的选择 imax=1.05s/u=1.0540/10.5=2309.47(a)33 选择 sn410g 型户内型少油断路器 热稳定性校验： =1.2 54.692 =3589.2 (ka2.s) tt t qp iii 222“ 2/10 12 tt t qp iii 222“ 2/10 12 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 16 qnp=t i2 =0.0554.692=149.55 (ka2.s) qk= qp+qnp=3589.2+149.55=3738.75(ka2.s) it2t=17321=29929 (ka2.s) 校验数据如下表： 计算数据sn410g 产品数据比较依据 结果 u=10 kvun=10 kvun=uns 满足 imax=2309.47 ain=5000 a inimax 满足 i =21.45 kainbr =105 ka inbri 满足 ish=54.69 kaincl=300 ka inclish 满足 qk =3738.75 ka2.sit2t=29929 ka2.s it2tqk 满足 ish=54.69 kaies=300 ka iesish 满足 10kv 侧选择 sn410g 型户内型少油断路器 4.2 高压隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可 以拉、合小电流电路。 选择隔离开关时应满足以下基本要求： 1) 隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。 2) 隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下， 不致引起击穿而危及工作人员的安全。 3) 隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 4) 隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低 操作时的过电压。 5) 隔离开关的结构简单，动作要可靠。 6) 带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。 4.2.1 110kv 侧高压隔离开关的选择 参照高压断路器的计算数据，可选择 gw5110/630 型高压隔离开关。 it2t=31.524=3969 ka2.s 校验数据如下表： 计算数据gw5110/630 产品数据比较依据 结果 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 17 u=110 kvun=110 kvun=uns 满足 imax=241 ain=630 a inimax 满足 qk =27.03 ka2.sit2t=3969 ka2.s it2tqk 满足 ish=11.86 kaies=50 ka iesish 满足 4.2.2 35kv 侧高压隔离开关的选择 主变至母线侧高压隔离开关的选择： 参照高压断路器的计算数据，可选择 gw535/1250 型高压隔离开关。 it2t=31.524=3969 ka2.s 校验数据如下表： 计算数据gw535/1250 产品数据比较依据 结果 u=35 kvun=35 kv un=uns 满足 imax=655 ain=1250 a inimax 满足 qk =97.24 ka2.sit2t=3969 ka2.s it2tqk 满足 ish=22.49 kaies=80 ka iesish 满足 出于产品统一化的考虑，出线侧亦选择 gw535/1250 型隔离开关，校验同上。 4.2.3 10kv 侧高压隔离开关的选择 参照高压断路器的计算数据，可选择 gn210/3000 型高压隔离开关。 it2t=5025=12500 ka2.s 校验数据如下表： 计算数据gn210/3000 产品数据比较依据 结果 u=10 kvun=10 kvun=uns 满足 imax=2309.47 ain=3000 a inimax 满足 qk =3738.75 ka2.sit2t=12500 ka2.s it2tqk 满足 ish=54.69 kaies=100 ka iesish 满足 4.3 电压互感器的选择 为使电力系统正常运行并保持电能质量，而且在短路后迅速将故障元件切除，不致 使故障范围扩大，必须通过二次设备实现测量、控制、检察及保护，二次设备的输入信 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 18 号就由互感器获得。互感器在主接线中的配置，总是与一次设备的运行要求及主接线的 接线形式有关。互感器在主接线中的配置原则如下： 电压互感器的配置应根据测量、同期、保护等的需要，分别装设相应的电压互感器。 其中与变电站有关的配置原则如下： 1）母线：工作母线和备用母线都应装设一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。 母线如果分段，应在各段上分别装设一组电压互感器。 2）35kv 及以上线路按对方是否有电源考虑。对方无电源时不装，有电源时，可装 设一台单相双绕组或二绕组电压互感器。110kv 及以上线路，为节约投资和占地，一般 选择电容分压式电压互感器。 电压互感器的选择内容包括： 一次回路电压的选择：0.8 un11uns1.2un1 种类和形式的选择：635kv 的配电装置一般采用油浸式或树脂浇注绝缘式。 4.3.1 110kv 电压互感器的选择 1）一次回路电压 un1=110kv 相电压为 110/kv3 2）二次回路电压为 100/v 接成开口三角的辅助绕组电压为 100v3 3）种类和形式为单相电压式电压互感器 选择：tyd110/型3 电压比：1 . 0/ 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 110 准确级：0.2/0.5/3p 4.3.2 35kv 电压互感器的选择 1）一次回路电压 un1=35kv 相电压为 35/ kv3 2）二次回路电压为 100/v 接成开口三角的辅助绕组电压为 100 v3 3）种类和形式选择单相油浸式电压互感器 选择：jdx35 型 电压比： 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 35 准确级：0.2/0.5/6p 4.3.3 10kv 电压互感器的选择 1）一次回路电压 un1=10kv 相电压为 10/kv3 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 19 2）二次回路电压为 100/v 接成开口三角的辅助绕组电压为 100v3 3）种类和形式选择单相油浸式电压互感器 选择：js2k10f 型 电压比： 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 1 . 0 / 3 10 准确级：0.2/0.5/6p 4.4 电流互感器的选择 在所有支路均应按测量及保护的要求，装设相应的电流互感器。在发动机、主压器、 大型厂用变压器和 110kv 及以上大接地电流系统各回路中，一般应三相均装设电流互感 器；而对于非主要回路，一般在 ab 相装设。一般采用双铁芯或多铁芯的电流互感器，可 分别供给测量和保护使用。有些 35kv 及以上等级断路器两侧套管内装设有电流互感器， 就不必另外装设了。 电流互感器的选择内容包括： 一次回路额定电和电流的选择：un1uns in1imax 二次额定电流的选择：有 5a 和 1a 两种，一般弱电系统用 1a，强电系统用 5a。 4.4.1 110kv 电流互感器的选择 un1=110kv imax=1.2=241a 选择 in1=300a 3115 40 二次电流：in2=5a 选择 lcwb6110 型 4.4.2 35kv 电流互感器的选择 un1=35kv imax=1.2=655 选择 in1=800a 337 40 二次电流：i n2=5a 选择 lcwd135 型 4.4.3 10kv 电流互感器的选择 un1=10kv imax=1.2=2309.47 in1=3000a 35 .10 40 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 20 二次电流：i n2=5a 选择 jdzj-10 型 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 21 4.5 避雷器的选择 变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，避雷器的配制位置如下： 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； 4.5.1 110kv 避雷器的选择 持续运行电压：ubyuxg uxg=110/=63.5kv3 额定电压：ubeug ug=1.5ux=1.563.5=95.25kv 初选 y10w1100/260 bil/klp=342.86kv 4 . 1 480 1.35ugs/ kcp=1.35=234.78 kv 15 . 1 200 校验数据如下： 计算数据产品数据比较依据结果 uxg=63.5 kvuby=73 kv ubyuxg 满足 ug=95.25 kvube=100 kv ubeug 满足 bil/klp=342.86 kvublc=206 kv ublcbil/klp 满足 1.35ugs/kcp=234.78 kvubcc=221 kv ubcc1.35ugs/kcp 满足 各项条件均满足要求，故选择 y10w1100/260 型无间隙氧化锌避雷器合格。 4.5.2 35kv 避雷器的选择 持续运行电压：ubyuxg uxg=35/=20.2kv3 额定电压：ubeug ug=1.5ux=1.520.2=30.3kv 初选 y5w41/108 bil/klp=200/1.4=142.85kv 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 22 1.35ugs/kcp=1.35=93.6 kv 15 . 1 80 校验数据如下： 计算数据产品数据比较依据结果 uxg=20.2 kvuby=23.4 kv ubyuxg 满足 ug=30.3 kvube=41 kv ubeug 满足 bil/klp=142.85 kvublc=62.36 kv ublcbil/klp 满足 1.35ugs/kcp=93.6 kvubcc=56 kv ubcc1.35ugs/kcp 满足 4.5.3 10kv 避雷器的选择 持续运行电压：ubyuxg uxg=10/=5.8kv3 额定电压： ubeug ug=1.5ux=1.55.8=6.6kv 初选 y5w12.7/42 bil/klp=75/1.4=53.6kv 1.35ugs/kcp=1.35=35.1kv 15 . 1 30 校验数据如下： 计算数据产品数据比较依据结果 uxg=5.8kvuby=6.6kv ubyuxg 满足 ug=8.7kvube=12.7kv ubeug 满足 bil/klp=53.6kvublc=24.25kv ublcbil/klp 满足 1.35ugs/kcp=35.1kvubcc=20.6kv ubcc1.35ugs/kcp 满足 各项条件均满足要求，故选择 y5w12.7/42 型无间隙氧化锌避雷器合格。 4.6 导线选择 导体材料、类型和敷设方式的选择 材料：多选用铝或铝合金，只有特殊时采用铜（如电流特别大） 类型和敷设方式： a) 硬导体：形状有矩形，槽形和管形 矩形导体特点： 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 23 1）散热条件好和机械强度与布置方式有关 2）便于安装和连接 3）集肤效应系数大，不能用于大电流（1000a） ，单条导体面积为 1250mm2 4）若电流大，则用多条，最多用三条 5）由于存在尖端放电，不能用于高电压（un10kv） 槽形导体特点： 1）散热条件和机械强度都好； 2）集肤效应系数小（导体中间空，截面利用率高） 3）安装也不困难 4）适用电流为 4000-8000a 5）适用电压 un35kv 管形导体特点： 1）机械强度高 2）集肤效应系数小 3）安装方便 4）管内可以通风以加强冷却，电流可大于 8000a 5）表面光滑可用于高电压 un110kv b) 软导体:包括钢芯铝绞线、组合导体、分裂导线、扩径导线 1）较短的导体(长度20m)： 母线一般属较短导体按导体，长期发热允许电流选择：imaxialk k与温度和海拔高度有关的综合修正系数或计算。 这样选出的截面 s 是一个满足发热的最小截面积，投资最小，但未考虑运行费用。 2）长导体：按经济电流密度选择 经济电流密度 j-对应不同种类的导体和不同的最大负荷 利用小时数 tmax将有一个年计算费用最低的电流密度 sj=imax/j 一般说，sj按长期发热选出截面 s 但若很小，tmax则选出的截面积 sj有可能s发热 此时取 s= s发热按经济电流密度选出的导体截面，也应满足发热的限制。 电晕电压校验：ucrumax 不需进行电晕校验的情况： 110kv：lgj-70 型号及以上或管形导体外径20mm 220kv：lgj-300 型号及以上或管形导体外径30mm 热稳定校验：热稳定所需的最小截面 min k q s c 2 2 2 “22“ 10 12 tk k tk kpnp tqqq iiii t 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 24 其中： t 查表 p q 同期分量热效应 np q 非同期分量热效应 974 3 p 可得 短路热稳定计算时间 kprbrttt 后备保护计算时间全开段时间 全开段时间 abinattt 固有分闸时间电弧持续时间 若 ssmax 则满足热稳定要求 4.6.1 110kv 母线桥选择 导体材料：类型和敷设方式的选择 因本站 110kv 侧采用内桥形接线，属于无母线形式，但因桥上装有开关设备， 电压互感器等设备，设置母线桥。但因为不受空间场地限制，从经济角度考虑 采用软导线，钢芯铝绞线。 1）导体截面积的选择： 因为属于短导线，应按导体长期发热允许电流选择：imax ialk 导体最大持续工作电流： max 40 1.051.051.05210.86( ) 3 1153 115 n n s a ii 查电气工程电气设计手册一次部分 411p 初选 lgj-240/30 环境温度，最高温度为+ 0 25c 0 70c 长期允许载流量 ial=655a 0 7030 0.94 7025 al al k 所以 满足要求。0.94 655615.7210.85 al kaa i 2) 电晕校验： maxcruu 因为当 110kv 导线 lgj-70 型号及以上的可以不进行电晕校验 本站 lgj-240/30 不需要电晕校验 3) 热稳定校验： min s k q k s c kpnp qqq 2 2 “22 10 12 tk k tk p q iii t 华北电力大学科技学院毕业设计（论文） 25 kprbrttt 后备保护计算时间+全开断时间=1+0. 2=1. 2s 本站为系统，任何时刻的都相同 “ i 所以 2222“ “121.2 4.6525.95 12 k p k kasq ii t t 非同期分量热效应： 2“ np tq i 其中：t 为非同期分量等效时间，t=0.05s 所以：