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110kv变电站设计带CAD图,kv,变电站,设计,cad
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毕 业 设 计 论 文题目： 110kv变电站设计（一次部分）摘 要本文首先根据任务书上所给负荷的参数，从安全，经济及可靠性等方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV的主接线方案，通过对负荷资料的分析进行了负荷的计算，根据负荷计算结果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。并且进行了无功功率补偿的计算及无功功率补偿装置的选择，然后，进行了短路电流计算，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，选择了成套配电装置并对配电装置内部高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等主要电气设备进行了选择和校验。之后对变电站的防雷保护进行了设计。从而完成了110kV变电站电气部分的设计。 关键词： 变压器；主接线；短路电流计算；配电装置AbstractFirstly, according to the load on the mission statement of the argument, from the security, economic and reliability considerations, to determine the 110kV, 35kV, 10kV main terminal program to load data through the analysis of the load calculation, according to the load calculation The results identified a number of main transformer, capacity and model, but also to determine the capacity of the station transformers and model. And carried out the calculation of reactive power compensation and reactive power compensation device to select, then, the short-circuit current calculation, based on the maximum continuous operating current and short circuit calculation results, select the voltage power distribution equipment and power distribution unit within the high-voltage circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, bus and other major electrical equipment were selected and verified. After the lightning protection of substations were designed. Thus completing the electrical part of the 110kV substation design.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典Key words: transformers；main wiring； short-circuit current calculation；distribution equipment. 目录目录摘 要I引言 11 电气主接线设计21.1 电气主接线的基本知识21.2 电气主接线的基本要求21.3 电气主接线的设计31.3.1 110kv电气主接线设计31.3.2 35kv电气主接线设计51.3.3 10kv电气主接线设计61.4 变电站主接线图62 负荷分析计算及变压器选择7 2.1 负荷分析7 2.2 负荷计算7 2.2.1 负荷计算的目的7 2.2.2 负荷计算的方法8 2.3 主变台数、容量和型号的确定92.3.1 主变台数的确定92.3.2 主变容量确定92.3.3 主变相数选择92.3.4 主变绕组数量92.3.5 主变绕组连接方式102.3.6 主变压器型号确定102.3.7 变压器负荷率及系统运行方式分析122.4 站用变台数、容量和型号的确定122.4.1 站用变台数的确定122.4.2 站用变容量的确定132.4.3 站用变型号选择13 2.5 出线线路导线型号的选择13 2.5.1 35KV出线侧的导线选择142.5.2 10KV出线侧导线选择153 无功功率补偿16 3.1 无功功率补偿的必要性16 3.2 无功功率补偿的方法16 3.3 无功功率补偿计算174 短路电流的计算19 4.1 短路电流的危害19 4.2 短路电流计算的目的19 4.3 短路电流计算方法和步骤19 4.4 母线处短路电流计算点的确定204.5 母线处短路电流计算结果214.6 35kv出线处短路电流计算结果264.7 10kv出线处短路电流计算结果274.8 变压器零序短路电流计算结果285 配电装置选择及总平面的设计295.1 配电装置的概述295.1.1 各种配电装置的特点305.1.2 成套配电装置的选择305.1.3 配电装置的型式选择315.1.4 各电压等级配电装置的确定315.2 配电装置配置图355.3 配电装置的总平面图355.4 GIS断面图356 配电装置内部电气设备选择与校验36 6.1 电气设备选择原则366.1.1 电气设备选择的一般要求366.1.2电气设备选择的一般原则366.2断路器的选择376.2.1 断路器形式选择376.2.2短路热稳定和动稳定校验376.2.3高压断路器的选择结果与校验37 6.3 高压隔离开关的选择43 6.3.1高压隔离开关的选择结果与校验43 6.4 互感器的选择45 6.4.1 电流互感器的选择45 6.4.2电流互感器的选择结果与校验466.4.3 电压互感器的选择506.4.4 电压互感器的选择结果50 6.5 母线的选择52 6.6 避雷器的选择537 防雷保护的设计56结论参考文献致谢附录A 110kv变电站主接线图附录B 110kv变电站配置图V河南城建学院本科毕业设计（论文） 引言附录C 110kv变电站平面图附录D 110kvGIS断面图 引 言电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大能量储存的二次能源。电能的发、变、输、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡，要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展的规律，因此，做好电力规划、加强电网建设尤为重要。我国具有极其丰富的能源，这些优越的自然条件为我国电力工业的发展提供了良好的物质基础。但是，旧中国的电力工业落后，无法将其利用，不过，新中国成立以后电力工业有了很大的发展，尤其是1978年以后，改革开放、发展国民经济的正确决策和综合国力的提高，使电力工业取得了突飞猛进、举世瞩目的辉煌成就。但是，随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能满足整个社会发展的需要，另外，由于我国人口众多，由此在按人口平均用电方面，迄今不仅仍远远落后于一些发达国家，即使在发展中国家中，也只处于中等水平，尚不及全世界平均人口用电量的一半，这些都是目前电力行业所面临的问题，因次，为国民经济部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，是电力系统的基本任务。节能减排，“一特四大”实现高度自动化，西电东送，南北互供，发展联合电力系统，是我国电力工业的发展方向，也是一项全局性的庞大系统工程。要想实现这一目标，必须加强电力系统的现代化建设。然而变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，担负着电能的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。因此变电站一次侧的设计要满足安全性，可靠性，稳定性，设计时应考虑主接线的形式，根据负荷运行情况和环境因素合理的选择变电所的位置和变压器的型号，这些因素都会影响变电站电能的转换效率和电能的重新分配速度，因此变电站的研究对现代电力行业的发展有着很大的意义。 展望未来，我们坚信，在新世纪中，中国的电力工业必将持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。 1 1 电气主接线设计1.1 电气主接线的基本知识电气主接线是发电厂和变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。主接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济比较后方可确定。1.2 电气主接线的基本要求现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。（1）运行的可靠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，并且再检修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。1.3 主接线设计电气主接线的设计，应根据变电站在电力系统中得地位，负荷性质，出线回路数，设备特点，周围环境及变电站得规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠性，运行灵活，操作方便，节约投资和便于扩建等要求。查35110KV变电所设计规范，具体如下:第3.2.1条 变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。第3.2.2条当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。第3.2.3条35110kV线路为两回及以下时，宜采用桥 形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。第3.2.4条在采用单母线、分段单母线或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110kV线路为6回及以上，3563kV线路为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器35110kV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。第3.2.5条当变电所装有两台主变压器时，610kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。1.3.1 110KV电气主接线设计（1）方案选择方案：线路变压器单元接线（见图1.1）方案：内桥接线（见图1.2）方案：单母线接线（见图1.3）方案：单母线分段接线（见图1.4）图1.1 线路-变压器单元接线 图1.2 内桥接线图1.3 单母线接线 图1.4单母线分段接线(2)方案比较见表1.1表1.1 110KV主接线方案比较方案项目线变单元接线（方案）内桥接线（方案）单母线接线（方案）单母线分段接线（方案）优点接线简单；开关使用量少，节省投资接线简单、清晰;使用开关量相对较少;具有一定的可靠性和灵活性接线简单、清晰，操作方便接线简单、清晰，操作方便；可靠性、灵活性较高缺点串联回路任意设备故障或检修，整个单元停电。可靠性差。不适用于主变经常投切的情况，可扩展性差。可靠性、灵活性差。开关使用量最多，投资较大;任一断路器检修，该回路必须停止工作经过综合比较上面四种方案，线变单元接线，单母线接线可靠性，灵活性较差，内桥接线灵活性较差，不利于扩建。考虑到变电站的长远发展，选择可靠性，灵活性较高的单母线分段接线。1.3.2 35kV电气主接线设计（1）方案选择电压等级为35kV60kV，出线回数超过3回时，可采用单母线接线，也可采用单母线分段接线。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，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采用单母分段母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案：方案：单母线接线（见图1.5）方案：单母线分段接线（见图1.6） 图1.5 单母线接线 图1.6 单母分段接线（2）方案比较见表1.2表1.2 35kv主接线方案比较 方案项目单母线接线（方案）单母线分段接线（方案）优点接线简单、清晰，操作方便接线简单、清晰，操作方便；可靠性、灵活性较高缺点可靠性、灵活性差任一断路器检修，该回路必须停止工作据上述两种接线方案的比较，又由于本变电站35KV用户负荷较轻无一级，二级负荷，所以采用可靠性和灵活性较高，经济较合理的单母线分段接线。1.3.3 10kV电气主接线设计610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线接线，单母线分段接线。而双母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。本所10KV出线共6回线路，且变电站10KV用户负荷较轻，宜采用单母线分段接线，方案见图1.7图1.7 10kv单母线分段接线1.4 变电站主接线图见附录A所示63 2 负荷分析计算与变压器选择2.1 负荷分析2.1.1 本变电站的负荷资料表2.1 变电站负荷资料电压等级负荷名称最大负荷(KW)COS供电方式回线数35KV刘工线80000.9架空1刘王线45000.83架空1刘丁线55000.92架空110KV东大街线9000.87电缆1城东线6000.95架空1环城线10000.89架空1郊东线7500.93电缆1郑工线5000.88电缆1其他50000.93架空1已知系统情况为系统通过双回110kV架空线路向待设计变电所供电，在本次设计的变电所中，站用变采用10KV为#1站用变，无35KV站用变。2.1.2 负荷的重要性：本变电站35kv和10kv侧用户负荷较轻，无一、二级负荷，都是三级负荷，根据设计规范，三级负荷一般只需要一个电源供电。2.2负荷计算2.2.1 负荷计算的目的负荷计算主要是确定“计算负荷”。“计算负荷”是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷。它是按发热条件选择电气设备的一个假想的持续负荷，“计算负荷”产生的热效应和实际变动负荷产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导体及电器时，在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过容许值。计算负荷是选择变压器容量、电气设备、导线截面的依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆过早老化甚至烧毁，造成重大损失。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2.2 负荷计算的方法若已知一个供电范围的电气设备数量和容量时，负荷计算的方法有：需要系数法、利用系数法和二项式法。(1)需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用电设备数量较多，且容量相差不大的情况。(2)二项式法其考虑问题的出发点就是大容量设备的作用，因此，当用电设备组中设备容量相差悬殊时，使用二项式法可以得到较为准确的结果。(3)利用系数法是通过平均负荷来求计算负荷，这种方法的理论依据是概率论与数理统计，因此是一种较为准确的计算方法，但其计算过程相对繁琐。因本设计的电气设备数量和容量都是确定的，且容量相差不大，所以其负荷计算方法选择计算较简单的需要系数法。主要计算公式如下： 有功功率： 式（2.1）无功功率: 式（2.2）视在功率: 式（2.3）计算电流: 式（2.4）其中K是同时系数，有功同时系数取0.85-1，无功同时系数取0.95-1.35kv侧：P35kv=0.9*（8 000+4 500+5 500）=16 200kw Q35kv=Kq=0.95*（8 000*0.48+4 500*0.6+5500*0.425）=8 433.625kvarS35kv=18 263.789KVA=301.28A10kv侧：P10kv=0.9*（900+600+1000+750+500+5000）=7 875kwQ10kv=0.9*(900*0.5667+600*0.328+1000*0.512+750*0.395+500*0.54+5000*0.395）=3 572.076kvarS10kv=8 647.274KVA=499.265A110kv侧总计算负荷：=16 200+7 875=24 075kw=8 433.625+3 572.06=12 005.701 kvar=26 902.46 KVA=141.205A负荷计算结果如表2.2所示：表2.2 负荷计算结果电压等级负荷名称最大负荷(KW)COSSc(KVA)Ic(A)35KV刘工线80000.98888.89146.63刘王线45000.8354.2289.44刘丁线55000.925978.2698.6210KV东大街线9000.871034.4859.73城东线6000.95631.5836.46环城线10000.891123.5964.87郊东线7500.93806.4546.56郑工线5000.88568.1832.8其他50000.935376.34310.412.3主变压器台数、容量和型式的选择依据电力工程电气设计手册、发电厂电气部分、35110KV变电所设计规范选择主变及站用变。2.3.1 主变台数确定在电力工程电气设计手册中可知：“对大中城市郊区的一次变电站，在中、低压已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜”。在运行或检修时，可以一台工作，一台备用或检修，并不影响供电，也可以两台并列运行。根据设计任务书中所示本变电所为地方变电所，且出线回路数较多，为保证供电的可靠性，参照规程要求，宜选用两台主变压器。 2.3.2 主变容量确定主变压器容量应根据负荷情况进行选择。在电力工程电气设计手册中规定对于装设两台及以上主变压器的变电所，应满足当一台主变停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%80%。为保证可靠供电，避免一台主变故障或检修时影响对用户的供电，主变容量就为总负荷的70%80%。容量计算如下：选择条件: nSeS总 SeS总/n=26.902（1+5%）/2=14.124 MVA 取Se=20 MVA 校验条件: (n-1)Se0.7 S总 (2-1)Se0.726.902（1+5%） Se19.77MVA主变容量Se的选择必须符合以上两个条件，所以此110KV变电站主变容量选为20MVA2.3.3 主变相数选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素，当不受运输条件限制时在330KV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器，本变电所中采用可靠性较高的三相变压器。2.3.4 主变绕组数量 本变电所有110kV、35kV、10kV三个电压等级，根据设计规程规定，“具有三个电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器各容量的15%以上。主变压器一般采用三绕组变压器”， 故本设计中选择三相三绕组有载调压降压变压器。2.3.5 主变绕组连接方式变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的连接方式有y形和形，高、中、低三侧绕组如何连接要根据具体情况来确定。我国110KV及以上电压，变压器都采用Y形连接；35KV亦采用y形连接，35KV以下电压，变压器绕组都采用形连接。由此可知，此变电站110KV侧采用Y形连接，35KV侧采用y形连接，10KV侧采用形连接。中性点的接地方式：选择电力网中性点接地方式是一个综合性的问题，它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及度通信线路的干扰。主要的接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈和直接接地。电力网中性点接地的方式，决定了变压器中性点的接地方式，电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。中性点的接地方式与接地电容电流的大小有关，电力设备过电压保护设计技术规程SDJ779中规定：当310KV系统的单相接地电容电流不超过30A，2066KV系统的单相接地电容电流不超过10A时，应采用中性点不接地方式 ，即35kv系统，Ic=10A时采用中性点不接地方式，10kv系统，Ic=30A时采用中性点不接地方式，其中Ic是接地电容电流。电容电流的大小与导线截面关系不是很大，但与导线长度关系重大，在计算时一定要将系统内所有导线的长度加起来，两根或多根并列运行的电缆，要按两根或多根统计。按DL/620-1997设计规范得接地电容电流的估算公式如下所示：架空线路：Ic=UL/350，电缆线路：Ic=UL/10，其中U-线电压，L-电压U下电网总长度。本变电站中35kv侧电容电流Ic=UL/350=35*（25+20+18）/350=6.310A10kv侧电容电流：Ic=UL/350+ UL/10=10*（5+20+6）/350+10*（2+12+8）/10=22.880.95 满足要求10KV母线上的无功功率补偿计算：1、10KV的总计算负荷为： Pc = 7875KW Qc = 3572.076Kvar Sc =8647.274KVA2、补偿前变压器10KV侧功率因数为0.91即： 补偿后变压器10KV侧功率因数需达到： 3、无功补偿量：= 0.757875(0.45 -0.32)= 767.81 kvar经查哈尔滨威翰电气设备股份有限公司生产的静止无功发生器SVG型号，10kv侧采用的无功补偿装置的型号为H.SVG-10/900补偿后的平均功率因数：=0.9580.95 满足要求 4 短路电流的计算4.1 短路电流的危害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，短路造成的危害如下：（1）短路电流IK远大于正常工作电流，短路电流产生的力效应和热效应足以使设备受到破坏。（2）短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电压严重低于正常电压，会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故。（3）短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及环境安全带来危害。如误操作隔离开关产生的电弧常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电弧短路可能引起火灾等。（4）不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害。（5）不对称短路使磁场不平衡，会影响通信系统和电子设备的正常工作，造成空间电磁污染。因此，在发电厂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，三相交流系统的短路种类主要有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。三相短路指供配电系统三相导体间的短路；两相短路指三相供配电系统中任意两相导体间的短路；单相短路指供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路。上述短路中，三相短路属于对称短路，其他短路属于不对称短路。因此，三相短路可用对称三相电路分析，而不对称短路采用对称分量法分析，即把一组不对称的三相量分解成三相对称的正序、负序和零序分量来分析研究。在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。4.2短路电流计算的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为达到上述目的，需计算出下列各短路参数：三相短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验ish冲击电流，用来校验电气设备和母线的动稳定。Ish短路电流最大有效值，用来校验电气设备和母线的热稳定。S三相短路容量，用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据采用标幺制计算时，其计算公式为： 式（3.1） 式（3.2） 式（3.3） 式（3.4）4.3短路电流计算方法和步骤在本设计中将系统看成无穷大容量，采用标幺值法进行短路电流计算。其步骤如下（1）绘制计算电路图。将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号。（2）确定短路计算点。短路计算点的选择要使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。（3）按所选择的短路计算点绘制出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。（4）将等效电路化简，求出其等效总阻抗。（5）计算短路电流和短路容量。4.4母线处短路电流计算点的确定通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。按三相短路进行短路电流计算，母线处发生最大短路电流的短路电流计算点有4个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点），系统的电路图如下：图4-1 系统等值电路4.5 母线处短路短路电流计算结果1）选基准: =100MVA = 2）由变电站主接线图画出其等值电抗图如图4.2X1X2X3X4X8X9X7X5X6K1K2K3K4110KV侧35KV侧0.4KV侧10KV侧图4.2 等值电路图3）计算短路电抗值（1）系统视为无限大容量电源，则系统阻抗为0（2）线路阻抗：X1=X2=0.4（3）三绕组变压器阻抗：Us(1-2)%=10.5% Us(1-3)%=17.5 % Us(2-3)%=6.5% UT1= 1/2 (10.5%+17.5%-6.5%)=10.75%UT2= 1/2 (10.5%+6.5%-17.5%)=0UT3= 1/2 (10.5%+17.5%-6.5%)=6.75%XT1*= （UT1/100）x（SB/Se）=(10.75/100)x(100/20)=0.5375XT2*=0XT3*=（UT3/100）x（SB /Se）=(6.75/100)x(100/20)=0.3375X3=X4=0.5375X5=X6=0.3375X8=X9=0（4）站用变压器阻抗：X7=(Uk%/100)x(SB /S站)= (4/100)x(100/0.03)=133.34）计算短路电流（1）最大运行方式下：等值电抗图如图5-2所示K1点短路：K1点的短路总阻抗X=X1/X2=0.2Us=110KV =110（1+5%）=115Us*= Us/=110/115=0.96= Us* /X=0.96/0.2=4.78=4.78(100/115)=2.34KA=1.82.34=6.1KA=1.522.34=3.648KA=1004.78=478MVAK2点短路：X10=X7+（X5/X6）=133.3+（0.33750.3375）/（0.3375+0.3375）=133.469X11=（X1/X2）+（X3/X4）=0.2+（0.53750.5375）/（0.5375+0.5375）=0.469K2点的短路总阻抗X=X10/X11=（133.4690.469）/（133.469+0.469）=0.4671Us=38.5KV =35（1+5%）=37KVUs*= Us/=38.5/37=1.041= Us* / X=1.041/0.0.4671=2.228=2.228(100/37)=3.476KA=1.83.476=8.847KA=1.523.476=5.284KA=1002.228=222.8MVAK3点短路：X12=（X1/X2）+（X3/X4）+（X5/X6）=0.6375K3点的短路总阻抗X=X7/X12=（0.6375133.3）/（133.3+0.6375）=0.635Us=11KV =10（1+5%）=10.5KVUs*= Us/=11/10.5=1.048= Us* / X =1.048/0.635=1.652=1.652(100/10.5)=9.08KA=1.89.08=23.12KA=1.529.08=13.8KA=1001.652=165.2MVAK4点短路：K4点的短路总阻抗X=X7+X12=133.3+0.0.6375=133.9375Us=0.4KV =0.38（1+5%）=0.399Us*= Us/=0.4/0.399=1.003= Us* / X =1.003/133.9375=0.00748=0.00748(100/0.399)=1.083KA=1.81.083=2.756KA=1.521.083=1.646KA=1000.00748=0.7MVA（2）最小运行方式下：等值电抗图如图4.3所示K1K2K3K4110KV侧35KV侧10KV侧0.4KV侧X1X5X3X8X7图4.3 最小运行方式下的等值电抗图K1点短路：K1点的短路总阻抗X=X1 =0.4Us=110KV =110（1+5%）=115Us*= Us/=110/115=0.96= Us* /X=0.96/0.4=2.4=2.4(100/115)=1.2KA=1.81.2=3.05KA=1.521.2=1.824KA=1002.4=240MVAK2点短路：X13=X1+X3 =0.4+0.5375=0.9375X14=X5+X7=0.3375+133.3=133.6375K2点的短路总阻抗X=X13/X14=（133.63750.9375）/（0.9375+133.6375）=0.9303Us=38.5KV =35（1+5%）=37KVUs*= Us/=38.5/37=1.041= Us* /X=1.041/0.9303=1.118=1.118(100/37)=1.745KA=1.81.745=4.44KA=1.521.745=2.65KA=1001.118=111.8MVAK3点短路：X15=X1+X3+X6=0.4+0.5375+0.3375=1.275K3点的短路总阻抗X=X7/X15=（1.275133.3）/（133.3+1.275）=1.263Us=11KV =10（1+5%）=10.5Us*= Us/=11/10.5=1.048= Us* /X=1.048/1.263=0.829=0.829(100/10.5)=4.56KA=1.84.56=11.6KA=1.524.56=6.93KA=1000.829=82.9MVAK4点短路：K4点的短路总阻抗X=X7+X15=133.3+1.275=134.575Us=0.4KV =0.38（1+5%）=0.399Us*= Us/=0.4/0.399=1.003= Us* /X=1.003/134.575=0.00745=0.00745(100/0.399)=1.078KA=1.81.078=2.74KA=1.521.078=1.638KA=1000.00745=0.7MVA 母线处短路电流计算结果如表4.1所示：表4.1 母线处短路电流计算结果列表运行方式最大运与行方式最小与行方式计算项短路点K1点K2点K3点K4点K1点K2点K3点K4点（KA）2.343.4769.081.0831.21.7454.561.078（KA）6.18.84723.122.7563.054.4411.62.74（KA）3.6485.28413.81.64618242.656.931.638（MVA）4782228165.20.748240111.882.90.74.6 35kv出线处短路电流计算点的确定及计算结果根据所选导线型号和线路长度，计算出线路电抗标幺值，然后按上述同样计算短路电流的公式，分别计算出最大和最小运行方式下的三相短路电流，其中35kv侧最大和最小运行方式的系统等值电路如下图4.4和4.5所示，短路电流计算结果如表4.2所示：图4.4最大运行方式下35kv出线等值电抗图 图4.5最小运行方式下35kv出线等值电抗图表4.2 35kv出线处短路电流计算结果列表运行方式最大运与行方式最小与行方式计算项短路点刘工线刘王线刘丁线刘工线刘王线刘丁线（KA）1.3231.481.5740.961.0431.08（KA）3.3673.76684.0062.442.65 2.76（KA）2.012.252.392 1.4591.591.64（MVA） 84.895100.8761 66.869.64.7 10kv出线处短路电流计算点的确定及计算结果10kv侧最大和最小运行方式的系统等值电路如下图4.6和4.7所示，短路电流计算结果如表4.3和4.4所示：图4.4最大运行方式下10kv出线等值电抗图 图4.5最小运行方式下10kv出线等值电抗图表4.3 10kv出线处最大运行方式下短路电流计算结果列表运行方式最大运行方式计算项短路点东大街城东线环城线郊东线郑工线其他（KA）4.8135.3565.379 1.1461.0895.573（KA）12.2513.6313.69 2.9172.77 14.18（KA）7.3168.148.176 1.741.6558.47（MVA） 87.597.497.820.8 19.8101.3表4.4 10kv出线处最小运行方式下短路电流计算结果列表运行方式最小运行方式计算项短路点东大街城东线环城线郊东线郑工线其他（KA）3.383.463.46 0.990.9864.5（KA）8.628.88.8 2.532.49 9.04（KA）5.135.25 5.25 1.51.495.396（MVA） 58.762.662.618 17.864.54.8 变压器零序短路电流计算结果变压器高压侧中性点直接接地的保护一般用零序电流的保护，所以为了满足二次侧保护计算的需求，变压器中性点处的零序电抗图如图4.8所示,计算变压器中性点处的零序电流过程如下：图4.8变压器中性点零序等值电抗图由=100MVA，高压侧的=110kv，则ZB=UB2/SB=1102/100=121由标幺值X1=X2=0.4，X3=X4=0.5375， X5=X6=0.3375，X7=X8=0，化为有名值得X1=X2=48.4，X3=X4=65.0375， X5=X6=40.8375，X7=X8=0，则变压器中性点零序短路电流为:3*I0=3*110000/（48.4+65.0375+40.8375）=2139.03A计 5 配电装置选择及总平面布置设计5.1配电装置概述配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。按电器装设地点不同，可分为屋内式和屋外式；按组装方式，又可分为装配式和成套式。配电装置的运行规定如下：（1）配电装置包括：开关（断路器）、闸刀（隔离开关、刀闸）、流变（电流互感器）、压变（电压互感器）、母线、电缆、耦合电容器、电抗器、消弧线圈、电力电容器、避雷器、阻波器等电气设备。（2）配电装置在运行中一般不得超限额运行，下列情况允许超限额，但应加强监视，防止长期超载危及设备安全。同一间隔设备限额仅受流变限制时，允许流变过载1020运行；在事故运行方式下，导线发热温度可短时按90考虑，但必须经局总工程师批准。（3）开关切断故障电流次数达到规定值的前二次时，应汇报调度停用重合闸，同时必须安排检修。若为了满足运行条件不停用重合闸，应经总工程师或上级生技部门同意，允许跳闸次数以局下达的文件为准。（4）硬母线及设备应涂相色，A相黄色、B相绿色、C相红色（软母线只标明相别）。（5）室内配电装置各连接处可能发热的要害部位，均应贴70示温腊片。腊片熔化应判断为接头过热，室外设备连接处温度达80时，应立即设法减少负荷。（6）开关室及户外配电装置场地上应有装设接地线的固定接地插头，符合“防误”要求，并作黑色标号，配电设备不带电的金属外壳均应可靠接地。（7）开关室的门窗关闭密封，电缆间的出入口堵塞严密，各通风孔、洞加装防护网，做好防小动物措施，每月定期检查一次。（8）变电所应备有足够的安全用器具及备品，定期检查和试验，过期或不合格者不准使用，并不得混放。（9）配电装置的各种记录、资料、试验报告齐全，数据符合规程要求，整组传动试验正常。（10）运行中的流变二次侧不准开路，否则二次线圈将产生高电压危及人身设备安全，并造成铁芯过热而损坏。（11）运行中的压变二次侧不得短路，否则二次熔丝将熔断，影响计量，引起保护误动作，并极易损坏压变。5.1.1 各种配电装置的特点 1）屋内式配电装置的特点：（1）占地面积小（2）室内进行，不受气候影响（3）污秽空气影响小（4）房屋建筑投资较大2）屋外式配电装置的特点：（1）土建工作量和费用小，建设周期短（2）扩建方便（3）相邻设备之间距离大，便于带电作业（4）占地面积大（5）受外界环境影响，须加强绝缘（6）不良气候对设备维修和操作有影响3）成套配电装置的特点是：（1）电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑（2）电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现成安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁（3）运行可靠性高，维护方便（4）耗用钢材较多，造价较高5.1.2 成套配电装置的选择成套配电装置是将各种有关的开关电器、测量仪表、保护装置和其他辅助设备按照一定的方式组装在统一规格的箱体中，组成一套完整的配电设备。成套配电装置按电压及用途分，可分为高压开关柜、低压开关柜和照明配电箱。配电装置按电器装设地点不同，可以分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式。选择成套配电装置的原因是：电器布置在封闭或半封闭的金属外壳当中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；所有电器元件已经在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；运行可靠性高，维护方便。经过对原始资料的分析及周围环境等综合考虑，110kv选用GIS装置，主变35kv、10kv侧母线分段处及出线处选用高压开关柜。5.1.3 配电装置的型式选择随着现代工业发展的需要，变电站自动化程度越来越高，所以变电所内的电气设备趋向于选择可靠性高、维护方便的成套装置，成套配电装置是按照电气主接线的标准配置或用户的具体要求，将同功能回路的开关电器、测量仪表、保护电器和辅助设备都组装在全封闭或半封闭的金属壳体内的装置，本变电站110kv侧选择GIS（气体全封闭组合电器）成套配电装置，屋内布置，产品外观如下图5.1所示，GIS是将断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、避雷器、母线和出线套管等元件，按照电气主接线的要求依次连接，组成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳内，壳内充有一定的SF6气体，作为绝缘盒灭弧介质，不同于高压开关柜的是：GIS一般要实现一个配电装置的整体，而高压开关柜只能完成一个间隔的功能。35kv、10kv侧均采用高压开关柜，高压开关柜按断路器安装方式分为移开式(手车式)和固定式，按安装地点分为户内和户外，按柜体结构可分为金属封闭铠装式开关柜、金属封闭间隔式开关柜金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜四大类，产品图片如图5.2所示。图5.1 GIS 图5.2高压开关柜5.1.4 各电压等级配电装置的确定1）110kv侧配电装置的选择GIS一般有各种不同的间隔组成，本站有两进两出及电压互感器四个半间隔，采用三相共箱式结构（即三项灭弧室，安装在同一壳体内）所采用的GIS型号是新东北电气（沈阳）高压开关有限公司生产的ZF6-126型气体绝缘金属封闭开关设备，其主要特点如下（1）体积最小，重量轻，抗地震：它是国内同类GIS间隔单元体积最小的产品，标准间隔宽度仅为1.2-1.5m;外壳和导体采用铝合金材料，耐腐蚀、重量轻、抗地震性能好，标准间隔重量约为2-4T。（2）开断能力强：断路器采用自能灭弧原理，具有很高的短路开断和关合能力，开合线路充电电流无重燃和重击穿现象，电寿命达到16次，隔离开关能满足切合母线转移电流和母线充电电流的要求；接地开关满足关合短路电流和切合感应电流的要求。 （3）绝缘水平高：产品绝缘结构设计合理，所用的绝缘件都经严格的质量检验，整体耐受电压水平超过国际和IEC标准的要求，绝缘稳定可靠。截流主回路的维修周期较长。由于结构内充SF6气体，无氧状态下不会造成导体接头的劣化，SF6气体消耗可忽略不计，触头的耐久性高，所以显著地延长了灭弧室的维修周期。（4）可靠性能高：由于带电部分被封闭于充有SF6气体的金属容器中，其可以完全避免由于化学烟雾以及某些盐类沉积物的玷污，经长期使用后，仍可保持高度的可靠性。缩小形GIS还具有组合性，它可以拆卸成几个部分，结构的简单性导致了高度的性能和高度的可靠性，系统的高度可靠性又带来了系统的标准化。（5）避雷器：采用了Zn0元素的无间隙避雷器，由于采用了无间隙结构，整个结构不仅简单，小型化而且性能非常优良，在其工作过程中不会产生电弧，其性能不受大气压的影响，是一种优良的具有高度可靠性的避雷器。（6）隔离开关与接地开关：隔离开关与接地开关具有线性的简单结构。三相一个操动机构，人力操作或动力操作可用于各种控制。当需要快速启动操作时，它能够开闭励磁电流，环电流等等。本变电站110kv侧成套装置的选择：(1)额定电压：UeUN =110kV(2)额定电流：Ie本变电站110kV侧最大长期工作电流Igamx（1.05是考虑了变压器过负荷能力）（3）选择的ZF6-126的整机技术参数如下表5.1所示：表5.1 ZF6-126的整机技术参数型号安装场所环境温度(C)额定电压（KV）额定电流（A）额定频率（HZ）ZF6-126 户内-3040 126 1250 502）35kv侧配电装置的选择本变电站主变35kv侧及出线侧选用的高压开关柜是正泰集团生产的KYN61-40.5(Z)型铠装移开式交流金属封闭开关设备，KYN61-40.5(Z)用于40.5KV三相交流50Hz的电力系统中，作为发电厂、变电所及工矿企业的配电室接受与分配电能之用，具有控制、保护和监测等功能，除广泛用于一般电力系统外，还可使用于频繁操作的场合，使用环境条件符合GB3906规定的正常使用环境条件。其主要特点是柜内配用新型全绝缘真空断路器，柜体采用组装结构，提高了产品外观品质和手车与柜体的配合精度，手车推进拉出十分方便。本产品符合GB3906-1991335kv交流金属封闭开关设备、GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求、IEC60298:1990额定电压1kv以上52kv以下交流金属开关设备和控制设备标准。产品型号及含义如下图所示：本变电站主变35kv侧及母线分段处高压开关柜的选择：(1)额定电压：UeUN =35kV(2)额定电流：Ie本变电站35kV最大长期工作电流Igmax（3）选择的主变35kv侧及母线分段处高压开关柜KYN61-40.5(Z)的整机技术参数如下表5.2所示：表5.2主变35kv侧及母线分段处高压开关柜技术参数型号安装场所环境温度(C)额定电压（KV）额定电流（A）额定频率（HZ）KYN61-40.5/1250 户内-3040 40.5 125050本变电站35kv侧出线高压开关柜的选择：(1)额定电压：UeUN =35kV(2)额定电流：Ie本变电站35kV侧最大负荷长期工作电流Igmax(3)选择的35kv侧出线高压开关柜KYN61-40.5(Z)的整机技术参数如下表5.3所示：表5.3 35kv侧出线高压开关柜技术参数型号安装场所环境温度(C)额定电压（KV）额定电流（A）额定频率（HZ）KYN61-40.5 /1250 户内-3040 40.5 1250 503）10kv侧配电装置的选择本设计主变10kv侧及出线侧选用的高压开关柜是正泰集团生产的KYN28A-12(Z)型铠装移开式交流金属封闭开关设备，KYN28A-12(Z)用于12KV三相交流50Hz的电力系统中，作为发电厂、变电所及工矿企业的配电室接受与分配电能之用，具有控制、保护和监测等功能，本系列产品具有防止误分、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂(合)接地线(接地开关)；防止带接地线(开关)合闸；防止误入带电间隔的“五防”连锁功能，既可以配用ZN63A-12型真空断路器，又可以配用VD4、VB2、3AH等国外厂家生产的真空断路器。产品型号及含义如下图所示本变电站主变10kv侧及母线分段处高压开关柜的选择：(1)额定电压：UeUN =10kV(2)额定电流：Ie本变电站10kV侧母线最大长期工作电流Igmax（3）选择的主变10kv侧及母线分段处高压开关柜KYN28A-12(Z)的整机技术参数如下表5.4所示：表5.4 主变10kv侧及母线分段处高压开关柜技术参数型号安装场所环境温度(C)额定电压（KV）额定电流（A）额定频率（HZ）KYN28A-12/1250 户内-3040 12 1250 50本变电站10kv侧出线高压开关柜的选择(包括站用变高压侧的开关柜)：(1)额定电压：UeUN =10kV(2)额定电流：Ie本变电站10kV出线最大负荷长期工作电流Igmax（3）选择的10kv侧出线高压开关柜KYN28A-12 (Z)的整机技术参数如下表5.5所示：表5.5 10kv侧出线高压开关柜技术参数型号安装场所环境温度(C)额定电压（KV）额定电流（A）额定频率（HZ）KYN28A-12/630 户内-3040 12 630 505.2配电装置的配置图如附录B所示5.3配电装置的总平面图如附录C所示 5.4 GIS断面图如附录D所示 6 配电装置内部电气设备的选择与校验6.1 电气设备的选择原则选好成套配电装置后，还要对其内部的电气设备进行具体的选择与校验。正确的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必须符合国家有关经济技术政策，技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求，所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应6.1.1 电气设备选择的一般要求(1)应满足各种运行、检修、短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。(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)应与整个工程的建设标准协调一致。(5)同类设备应尽量减少品种，以减少备品备件，方便进行管理。(6)选用的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。6.1.2电气设备选择的一般原则电气设备的选择应遵循以下两个原则：1.按正常工作状态选择；2.按短路状态校验。1)按正常工作状态选择电气设备：（1）额定电压。电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般220kv及以下的电气设备的最高允许工作电压为1.15Ue。所以一般可以按照电气设备的额定电压Ue不低于装设地点的电网的额定电压UN：UeUN（2）额定电流。所选电气设备的额定电流Ie不得低于装设回路最大持续工作电流Igmax: IeIgmax。计算回路的Igmax应该考虑回路中各种运行方式下的持续工作电流，变压器回路考虑在电压降低5时出力保持不变，所以Igmax1.05 Ie;母线分段断路器回路一般可取母线最大长期工作电流Igmax；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的Igmax。（3）环境条件对设备选择的影响。当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超过一般电气设备使用条件时应采取措施。电气设备的额定电流是指在基准环境温度下，能允许长期通过的最大工作电流，此时电气设备的长期发热温升不超过其允许温度。我国生产的电气设备一般使用的额定环境温度为-40。C40。C，所以周围的环境温度应该在电气设备额定环境温度的范围之内。2)按短路状态校验：（1）热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过允许值：It2tQdt式中：Qdt短路电流产生的热效应It2t电气设备允许通过的热效应（2）动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏：igt ish式中：ish短路冲击电流igt -电气设备允许通过的动稳定电流6.2 高压断路器的选择高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电网或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压短路器是开关电器中最完善的一种设备，其最大特点是断开电器中负荷电流和短路电流。6.2.1断路器型式选择选择断路器型式时，应依据断路器的特点及使用环境、条件决定。（1）额定电压选择UeUN式中: Ue断路器的额定电压, kv；UN电网的额定电压，kv。（2）额定电流选择IeIgmax式中：Ie断路器的额定电流,A；Igmax电网的最大负荷电流，A。（3）断路器开断电流的选择断路器的额定开断电流,不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量即：6.2.2短路热稳定和动稳定校验热稳定校验式It2tQdt动稳定校验式igt ish6.2.3 高压断路器的选择结果与校验1)110kV断路器的选择(1)额定电压：UeUN =110kV(2)额定电流：Ie本变电站110kV最大长期工作电流Igmax（1.05是考虑了变压器过负荷能力）(3)新东北电气（沈阳）高压开关有限公司生产的ZF6-126型气体绝缘金属封闭开关设备GIS内部配的断路器组件由三相共箱式断路器和操动机构组成，每相灭弧室有独立的绝缘筒封闭，灭弧室为单相式，采用轴向同步双向吹弧式工作原理，结构简单开断能力强。GIS内部配的断路器技术数据如下表6.1所示:表6.1 110kV断路器的技术参数技术参数额定电流I（A）额定开断电流（KA）动稳定电流(kA)4秒热稳定电流(kA)125031.58031.5(4)校验：Ue=126KvUNI=1200A499.27A额定开断电流校验：110kV母线三相稳态短路电流 =2.4KA ZF6-126内部断路器的额定开断电流31.5KA符合要求。动稳定校验 ：110kV母线短路三相冲击电流=6.1(kA)ZF6-126内部断路器的动稳定电流Igf=80(kA)Igf 符合动稳定要求热稳定校验：/= /=3.648/2.4=1.52查曲线：tep3.8秒110kV母线短路热容量：Qdt= 2tep=2.42 3.8=21.89(kA2S)ZF6-126内部断路器的4秒热稳定电流：It=31.5(kA)It2t=31.524=3969(kA2S)2tepUNI=1250AIgmax=499.27A额定开断电流校验：35kV母线三相稳态短路电流=3.51KA ZNB5-40.5/1250断路器的额定开断电流20KA符合要求。动稳定校验 ：35kV母线短路三相冲击电流：=8.933(kA) ZNB5-40.5/1250断路器的动稳定电流Igf=50(kA)Igf 符合动稳定要求热稳定校验：/=Ish / =5.34/3.51=1.52查曲线：tep3.8秒35kV母线三相短路热容量：Qdt= 2tep=3.512 3.8=46.82(kA2S)ZNB5-40.5/1250断路器的4秒热稳定电流：It=20(kA)It2t=2024=1600(kA2S)2tepUNI=1250AIgmax=146.6A额定开断电流校验：35kV出线三相稳态短路电流=1.08KA ZNB5-40.5/1250断路器的额定开断电流20KA符合要求。动稳定校验 ：35kV出线短路三相冲击电流：=2.76(kA) ZNB5-40.5/1250断路器的动稳定电流Igf=50(kA)Igf 符合动稳定要求热稳定校验：/=Ish / =1.64/1.08=1.52查曲线：tep3.8秒35kV出线三相短路热容量：Qdt= 2tep=1.082 3.8=4.43(kA2S)ZNB5-40.5/1250断路器的4秒热稳定电流：It=20(kA)It2t=2024=1600(kA2S)2tepUNIe=1250AIgmax=499.27A额定开断电流校验：10kV母线三相稳态短路电流 =9.08KA ZN65A-12/1250断路器的额定开断电流40KA符合要求。动稳定校验 ：10kV母线短路三相冲击电流：=23.12(kA) ZN65A-12/1250断路器的动稳定电流Igf=100(kA)Igf 符合动稳定要求热稳定校验：/=Ish /=1.52查曲线：tep3.8秒10kV母线三相短路热容量：Qdt=2tep=9.082 3.8=325.42(kA2S)ZN65A-12/1250断路器的4秒热稳定电流：It=40(kA)It2t=4024=6400(kA2S)2tepIgmax=310.41A额定开断电流校验：10kV出线三相稳态短路电流 =5.573KA ZN65A-12/630断路器的额定开断电流30KA符合要求。动稳定校验 ：10kV出线短路三相冲击电流：ish =14.18(kA) ZN65A-12/630断路器的动稳定电流Igf=50(kA)ish Igf 符合动稳定要求热稳定校验：/=Ish /=8.47/5.513=1.52查曲线：tep3.8秒10kV出线三相短路热容量：Qdt=2tep=5.51323.8=123.54(kA2S)ZN65A-12/630断路器的4秒热稳定电流：It=20(kA)It2t=2024=1600(kA2S)2tepUNI=1200A499.27A额定开断电流校验：110kV母线三相稳态短路电流 =2.4KA ZF6-126内部配置的隔离开关的额定开断电流31.5KA符合要求。动稳定校验 ：110kV母线短路三相冲击电流=6.1(kA)ZF6-126内部配置的隔离开关的动稳定电流Igf=80(kA)Igf 符合动稳定要求热稳定校验：/= /=3.648/2.4=1.52查曲线：tep3.8秒110kV母线短路热容量：Qdt= 2tep=2.42 3.8=21.89(kA2S)ZF6-126内部配置的隔离开关4秒热稳定电流：It=31.5(kA)It2t=31.524=3969(kA2S)2tepIt2t 符合热稳定要求温度校验：ZF6-126内部断路器允许使用环境温度：-3040本变电站地区气温：-3040，符合要求。通过以上校验可知，110kV侧ZF6-126内部配置的隔离开关完全符合要求6.4 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），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的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。互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，一般有电磁式和电容式两类。6.4.1 电流互感器的选择电流互感器分为测量用电流互感器和保护用电流互感器，测量用电流互感器是用来计量和测量运行设备电流的，保护用电流互感器主要与继电保护装置配合，在线路发生短路故障时，向继电保护装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全，当采用弱电控制系统或配电装置距离控制室较远时，为减小电缆截面积，提高带二次负荷的能力及准确级，二次额定电流应采用1A，而强电系统采用5A。根据GB1208-87电流互感器标准查得电流互感器的准确级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差的百分值，电流互感器的准确级分为0.2、0.5、1.0、3、10五级，保护用电流互感器准确级分为稳态保护用P和暂态保护用TP两类，安装于出现处的电流互感器准确级不应低于0.5级，对于测量精度要求较高的大容量变压器干线处电流互感器宜选用0.2级，常用电流互感器外形如下图6.2所示：图6.2 电流互感器外形6.4.2电流互感器选择结果与校验1)110kV电流互感器的选择(1)额定电压：UeUN =110kV(2)额定电流：测量用电流互感器的Ire =1.25Igmax=185.33A Igmax是本变电站110kV最大长期工作电流（1.05是考虑了变压器过负荷能力）保护用电流互感器的Ire是用所选变压器的额定容量计算的=A(3) 所以选电流互感器的变比为200/5，新东北电气（沈阳）高压开关有限公司生产的ZF6-126型气体绝缘金属封闭开关设备GIS内部配置的电流互感器型号为LVQB1-110，技术参数如下表6.7所示：表6.7主变110KV侧电流互感器技术参数型号个数技术参数电流比级次组合额定动稳定电流（KA）额定短时热电流（KA）LVQB1-11015个200/50.5/10P15075（4）校验：热稳定校验：/= /=3.648/2.4=1.52查曲线：tep3.8秒110kV母线短路热容量：Qdt= 2tep=2.42 3.8=21.89(kA2S)LVQB1-110电流互感器的短时热稳定电流：It=31.5(kA)It2t=31.524=3969(kA2S)2tepIt2t 符合热稳定要求动稳定校验 ：110kV母线短路三相冲击电流=6.1(kA)LVQB1-110电流互感器的动稳定电流Igf=80(kA)Igf 符合动稳定要求通过以上校验可知，ZF6-126内部配置的电流互感器LVQB1-110符合要求。2)主变35KV侧电流互感器及分段电流互感器选择(1)额定电压：UeUN =35kV(2)额定电流：测量用电流互感器的Ire =1.25Igmax=376.6A保护用电流互感器的Ire是用所选变压器的额定容量计算的=所以选电流互感器的变比为500/5，35kv高压开关柜KYN61-40.5内部配置的电流互感器型号为LDJ5-35Q/300，型号及含义如下所示表6.8 主变35KV侧电流互感器及分段电流互感器技术数据型号个数技术参数电流比级次组合额定动稳定电流（KA）额定短时热电流（KA）LDJ5-35Q/30015个500/50.5/10P1013063（4）校验：热稳定校验：/=Ish / =5.34/3.51=1.52查曲线：tep3.8秒35kV母线三相短路热容量：Qdt= 2tep=3.512 3.8=46.82(kA2S)LDJ5-35Q/300电流互感器的短时热稳定电流：It=63(kA)It2t=6324=15876(kA2S)2tepIt2t 符合热稳定要求动稳定校验：35kV母线短路三相冲击电流：=8.933(kA) LDJ5-35Q/300电流互感器的动稳定电流Igf=130(kA)Igf 符合动稳定要求通过以上校验可知，高压开关柜KYN61-40.5内部配置的电流互感器符合要求。3)35KV出线侧电流互感器选择(1)额定电压：UeUN =35kV(2)额定电流：Ire =1.25Igmax=183.29A（3）所以选电流互感器的变比为200/5，选择35kv高压开关柜KYN61-40.5内部配置的电流互感器型号为LDJ5-35Q/300，电流互感器的型号及参数如表6.9表6.9 35KV出线侧电流互感器技术数据型号个数技术参数电流比级次组合额定动稳定电流（KA）额定短时热电流（KA）LDJ5-35Q/30018个200/50.5/10P7530（4）校验：热稳定校验：/=Ish / =1.64/1.08=1.52查曲线：tep3.8秒35kV出线三相短路热容量：Qdt= 2tep=1.082 3.8=4.43(kA2S)LDJ5-35Q/300电流互感器的短时热稳定电流：It=30(kA)It2t=3024=3600(kA2S)2tepIt2t 符合热稳定要求动稳定校验：35kV出线短路三相冲击电流：=2.76(kA)LDJ5-35Q/300电流互感器的动稳定电流Igf=75(kA)Igf 符合动稳定要求通过以上校验可知，35kv高压开关柜KYN61-40.5内部配置的电流互感器LDJ5-35Q/300符合要求。4)主变10KV侧电流互感器及分段电流互感器选择（1）U1eU1g=10Kv（2）测量用电流互感器的Ire =1.25Igmax=624.08A保护用电流互感器的Ire是用所选变压器的额定容量计算的=（3）所以选电流互感器的变比为1500/5，10kv高压开关柜KYN28A-12(Z)内部的电流互感器LZZBJ9-12,主变10kV侧断路器及分段处电流互感器的技术参数如下表6.10所示：表6.10 主变10KV侧电流互感器及分段电流互感器技术数据型号个数技术参数电流比级次组合动稳定电流（KA）1s热稳定电流（KA）LZZBJ9-1215个1500/50.5/10P157.563/1s(4)校验：热稳定校验：/=Ish /=8.47/5.513=1.52查曲线：tep1.18秒10kV母线三相短路热容量：Qdt=2tep=9.0821.18=97.28(kA2S)LZZBJ9-12电流互感器1s热稳定电流：It=63(kA)2tep(I1e)2t符合要求动稳定校验：10kV母线短路三相冲击电流：=23.12(kA) LZZBJ9-12电流互感器的动稳定电流Igf=157.5(kA)Igf 符合动稳定要求通过以上校验可知，高压开关柜KYN28A-12(Z)内部的电流互感器LZZBJ9-12符合要求。5)10KV出线侧电流互感器选择（1）额定电压：UeUN =10kV（2）额定电流：I1e1.25Ic35KV侧最大负荷=388.016A（3）所选电流互感器变比为400/5，10kv侧出线高压开关柜KYN28A-12 (Z) 电流互感器LZZBJ9-12, 出线侧电流互感器的技术参数如下表6.11所示：表6.11 10KV出线侧电流互感器技术数据型号个数技术参数电流比级次组合动稳定电流（KA）1s热稳定电流（KA）LZZBJ9-1236个400/50.5/10P56.522.5/1s(4)校验：热稳定校验：/=Ish /=8.47/5.513=1.52查曲线：tep1.18秒10kV出线三相短路热容量：Qdt=2tep=5.51321.18=35.86(kA2S)LZZBJ9-12电流互感器1s热稳定电流：It=22.5(kA)2tep(I1e)2t符合要求动稳定校验：10kV出线短路三相冲击电流：ish =14.18(kA)LZZBJ9-12电流互感器的动稳定电流Igf=56.5(kA)0.75UN为系统额定电压有效值，为避雷器额定电压。（2）灭弧电压：8/20雷电冲击波残压峰值281kV110kV所以GIS内部配置避雷器型号YH10WZ-110/281满足校验。2、35kv避雷器的选择与校验35kv高压开关柜内配置氧化锌避雷器型号HY5W，含义如下：选择避雷器型号为HY5W-36/108，技术参数如表6.16所示：表6.16 35kv避雷器技术参数型号避雷器额定电压有效值最高持续运行电压有效值标称放电电流8/20雷电冲冲击波残压峰值短时耐受电流峰值HY5W-36/10836KV29KV5KA108KV65KA校验：（1）为系统额定电压有效值，为避雷器额定电压。（2）灭弧电压：8/20雷电冲击波残压峰值108kV35kV所以35kv高压开关柜内配置氧化锌避雷器HY5W满足校验。2) 10kv避雷器的选择与校验选择避雷器型号为HY5W-12/108，技术参数如表6.17所示6.17 10kv侧避雷器技术参数型号避雷器额定电压有效值最高持续运行电压有效值标称放电电流8/20雷电冲冲击波残压峰值短时耐受电流峰值HY5W-12/3612KV10.5KV5KA36KV65KA校验：（1）为系统额定电压有效值，为避雷器额定电压。（2）灭弧电压：8/20雷电冲击波残压峰值36kV10kV所以10kv高压开关柜内配置氧化锌避雷器HY5W满足校验。 7 防雷保护的设计变电所是重要的电力枢纽，一旦发生雷击事故，就会造成大面积停电，一些重要设备如变压器等，多半不是自恢复绝缘，其内部绝缘如果发生闪络，就会损坏设备，因此，变电所实际上是完全耐雷的。变电所的雷害事故来自两个方面：一是雷直击变电所；二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所直击雷的保护一般采用避雷针或避雷线（避雷线主要用于保护线路，避雷针主要用于发电厂和变电所的保护），对于雷击输电线后产生的雷电波发电厂、变电所的保护一般使用避雷器，对于35110kv无避雷线的线路，在靠近变电所的一段进线上必须架设避雷线，其长度一般取12km，作为变电所的进线段保护。变电站避雷器选的是无间隙金属氧化物避雷器，根据中华人民共和国电力行业标准交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（Overvoltage protection and insulation coordination forAC electrical installations）DL/T 6201997第5.3.4 条规定：采用无间隙金属氧化物避雷器作为雷电过电压保护装置时，应符合下列要求：a)避雷器的持续运行电压和额定电压应不低于表7.1所列数值。b)避雷器能承受所在系统作用的暂时过电压和操作过电压能量。表7.1 无间隙金属氧化物避雷器持续运行电压和额定电压系统接地方式持续运行电压（kV）额定电压（kV）相 地中性点相 地中性点有效接地110kV0.45 Um0.75 Um0.57 Um不接地3kV20kVUmUm0.8 Um;0.72 Umg35kV、66kVUm Um0.72 Um7
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