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河南机电高等专科学校毕业设计论文论文题目：110kv 变电站设计系部： 电气工程系专业： 供用电技术班级： 2012 级 01 班学生姓名：学号： 120315101指导老师：2014 年 12 月 31 日河南机电高等专科学校毕业设计/论文i摘 要电力工业为现代化生产提供主要动力，电力科学的发展和广泛应用，对我国工农业的迅速发展及人民生活的提高起到了巨大的作用和深远的影响。而变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是发电厂和用户联系的中间环节。为满足工业发展的需要,设计一座 110kv 变电站，以 10kv 向附近的工厂供电。变电站安装两台变压器， 一次建成。 设计要求采用两回 110kv 进线， 10kv 出线 10 回，基于上述条件，变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。在本变电站的设计中，包括对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、主接线、短路电流计算等部分的分析计算以及防雷设计。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。关键词：变电站设计；主接线；设备选择；防雷计算abstractthe electric power industry to provide the main impetus for the modernization ofproduction, development and wide application of the power of science, the rapiddevelopment of industry and agriculture of our country and peoples life improvedplayed huge role and far-reaching influence. and the substation pooling power, liftingvoltage and distribution of electric power of the place, is a middle link of power plantand customer contact. in order to meet the needs of industrial development, design a110kv substation, uses 10kv to nearby the factory power supply. the installation oftwo sets of transformer substation, a built. the design requirements using two 110kvback into line, 10kv outlet 10 back, based on the above conditions, the substationdesign based on meeting the national design standards, as far as possible to consider theactual situation of the local. in the design of the substation, including calculation andanalysis of substation overall analysis and load analysis, the selection of maintransformer, the main wiring, short-circuit current calculation portion and lightningprotection design. under the premise of ensuring the reliability of power supply, reducethe occurrence of accidents and reduce the operation cost.河南机电高等专科学校毕业设计/论文-ii -keywords:the design of the substation ；main wiring； the choice of equipment；preventing lightning calculation河南机电高等专科学校毕业设计/论文-iii -目 录摘 要.i绪 论.1第 1 章变电站概述.21.1变电站的组成分类.21.2变电站的工作原理.2第 2 章变电站总体分析.42.1变电站建设规模及气象条件.42.2负荷分析.4第 3 章主变压器的选择.53.1电力负荷估算.53.2容量计算.5第 4 章电气主接线的设计.74.1110kv 高压侧的接线方式.84.210kv 低压侧的接线方式.9第 5 章短路电流计算.115.1短路电流的危害.115.2短路电流计算目的与规定.115.3短路电流计算步骤.12第 6 章电气设备选择.246.1电气设备选择的总体概述.246.2电气设备选择条件.246.3电气设备选择过程.246.4断路器及隔离开关选择.276.5电压互感器的选择.366.6支柱绝缘子和穿墙套管选择.366.7电气设备选择结果.37第 7 章继电保护的配置.397.1继电保护的基本知识.397.2主变压器保护配置计算.39第 8 章防雷设计.448.1变电站的防雷保护概述.44河南机电高等专科学校毕业设计/论文-iv -8.2避雷针保护范围与计算.45展 望.46致 谢.47参考文献.48附 录.49河南机电高等专科学校毕业设计/论文1绪 论世界各国电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强。所以很多发达国家的电力系统都已联合成统一的国家电力系统，甚至联合成跨国电力系统。这可以说是现代电力工业发展的重要标志。我国也必然要向这一方向发展由于负荷的不断增长和电源建设的发展，负荷和能量分布不均衡，将一个电力系统与邻近的电力系统互联，是历史发展的必然趋势。不仅城市与城市之间，省与省之间，大区与大区之间的相邻电力系统如此，国与国之间的电力系统也是这样。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是北郊 110kv 变电站。本次设计为 110kv 变电站设计，分为变电站概述、负荷分析、短路电流计算，电气主接线，主变保护整定计算，10kv 侧保护整定计算，设备选择 ，防雷设计等几部分。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。在这次设计中老师治学严谨、知识广博、善于捕捉新事物、新的研究方向，在设计的选题和设计思路上给了我很多的指导和帮助。老师循循善诱的教学方法、热情待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对学生严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-2 -第 1 章变电站概述变电站，改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠 变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器。按规模大小不同，小的称为变电所。变电站大于变电所。变电所：一般是电压等级在 110kv 以下的降压变电 站；变电站：包括各种电压等级的“升压、降压”变电站。1.1变电站的组成分类变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5kv、50hz）；1000kv、750kv、500kv、330kv、220kv、110kv、66kv、35kv、10kv、6.3kv 等电压等级的变电站；10kv 变电所。箱式变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。变电站在特定的环境中；是将 acdcac 转换过程。像海底输电电缆以及远距离的输送中。有些采用高压直流输变电形式。直流输电克服交流输电的容抗损耗。具有节能效应。1.2变电站的工作原理变压器是变电站的主要设备，分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器(即高、低压每相共用一个绕组，从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。电压高低与绕组匝数成正比，电流则与绕组匝数成反比。变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器。前者用于电力系统送端变电站，后者用于受端变电站。变压器的电压需与电力系统的电压相适应。为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。按分接头切换方式变压器有带负荷有载调压变压器和无负荷无载调压变压器。有载调压变压器主要用于受端变电站。电压互感器和电流互感器。它们的工作原理和变压器相似，它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。在额定运行情况下电压互感器二次电压为 100v，电流互感器二次电流为 5a 或 1a。电流互感器的二次绕组经常河南机电高等专科学校毕业设计/论文-3 -与负荷相连近于短路，请注意：绝不能让其开路，否则将因高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。开关设备。它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等。都是断开和合上电路的设备。断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路；故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。在中国，220kv 以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。隔离开关（刀闸）的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用。在停电时应先拉断路器后拉隔离开关，送电时应先合隔离开关后合断路器。如果误操作将引起设备损坏和人身伤亡。负荷开关能在正常运行时断开负荷电流，没有断开故障电流的能力，一般与高压熔断丝配合用于 10kv 及以上电压且不经常操作的变压器或出线上。为了减少变电站的占地面积，六氟化硫全封闭组合电器（gis）得到广泛应用。它把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头 等分别装在各自密封间中，后集中组成一个整体外壳，并充以六氟化硫气体作为绝缘介质。 这种组合电器具有结构紧凑体积小重量轻不受大气条件影响， 检修间隔 长，无触电事故和电噪声干扰等优点，具有发展前 765kv 已在变电站投入运行。它的缺点是价格较贵，制造和检修工艺要求高。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-4 -第 2 章变电站总体分析2.1变电站建设规模及气象条件为满足工业发展的需要,新建的一座变电站为 110kv 变电站，以 10kv 向附近的平原机械厂、开拓水泥厂、电器设备厂等用户供电。变电站安装两台变压器，一次建成。变电站的电压等级时 110/10kv,110kv 是 2 回，10kv 是 10 回。厂区所在地全年最高气温+40，最低气温-6，最热月平均最高气温 35;年最热月平均温度为 25,当地海拔高度 180 米；最大风速 30m/s,属于我国级标准气象区。2.2负荷分析变压器二次侧负荷有平原机械厂,开拓水泥厂,开拓水泥厂,太行纺纱厂,太行纺纱厂,电器设备厂,铸造厂,宾馆,市化肥厂,市化肥厂。表 2-1负荷统计序号用户pmax(kw)cos1平原机械厂20000.902开拓水泥厂20000.853开拓水泥厂20000.904太行纺纱厂30000.855太行纺纱厂30000.856电器设备厂10000.807铸造厂20000.808宾馆10000.859市化肥厂15000.8510市化肥厂15000.80合计19000河南机电高等专科学校毕业设计/论文-5 -第 3 章主变压器的选择变压器是变电站最主要和最贵的设备，变压器的选择在变电所中是比较重要的，主变压器的台数和容量应根据地区供电条件负荷性质用电容量和运行方式等条件综合考虑确定；一般凡装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故停运以后，其余主变的容量应该保证该所全部负荷的 60%，在计及过负荷情况能力后的允许时间内，应该保证用户的一级、二级负荷。在 330kv 及以下的变电所中，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。3.1电力负荷估算电力负荷估算公式为sc =cosa%)(1pkc（3-1）式中当输电线路在三回以下时，取 k=0.951.00；sc某一级电压的最大视在计算负荷；kva；k同时系数，一般取 k =0.850.9；a%线损率，可取平均值 a%=5%；cos平均功率因数，可取 cos=0.80；pc各工厂或农业负荷馈电线最大有功功率计算负荷。最小负荷的计算值一般取最大值的 60%-70%，若主要为农业用电负荷，则取最大值的 20%-30%。3.2容量计算在 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。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。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-6 -1选择条件是两台主变容量总和应大于综合最大计算负荷：nsnsjs(kva 或 mva)（3-2）n=2；sjs综合最大计算负荷2校核条件：(n-1)sn0.7sjs(n-1)snsi+sii3sjs 计算：10kv 侧综合最大计算负荷：sjs远= kt(tcospinimax1)(1+%) =0.85(24)/0.8 （1+0.05） =26.775(mva)kt-10kv 侧同时系数取 0.85sjs近= kt(tcospinimax1)(1+%)=0.85(17.9)/0.8（1+0.05）=19.97 (mva)0.7sjs远=18.74mva远景si+sii=0.85(14.5)/0.8（1+0.05）=16.18 mva根据计算结果选择变压器容量可选用两台额定容量为 20mva 的变压器，根据电力工程电气手册查表可选用主变型号为：sfl1-20000/110(kava/kv)合格。s 代表三相，f 代表双分裂绕组，l 代表铝制，1 代表设计序号。20000 代表变压器的额定容量，110 代表额定电压。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-7 -第 4 章电气主接线的设计一、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主要是断路器检修时是否影响供电；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；变电站全部停电的可能性。二、灵活性：主接线的灵活性要求主要是调度灵活，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；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。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。三、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。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。运行要节约资源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。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。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-8 -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。4.1110kv 高压侧的接线方式图 4-1单母线分段接线图 4-2双母线带旁路母线接线表 4-1 方案对比方案项目方案 1方案 2优点不会造成全所停电；调度灵活；保证对重要用户的供电； 占地少； 设备少。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；母联断路器兼作旁路断路器节省投资。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-9 -缺点任一断路器检修，该回路必须停止工作；当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线。倒闸操作复杂，容易误操作；占地大、设备多、投资大。由上面种方案的对比，根据变电站设计的可靠性、灵敏性、经济性来考虑，进行综合分析之后。110kv 高压侧选择方案一还是比较合理的。故就选择方案一。4.210kv 低压侧的接线方式图 4-3单母线分段接线图 4-4 双母线接线表 4-2 方案河南机电高等专科学校毕业设计/论文-10 -方案项目方案 1方案 2优点不会造成全所停电；调度灵活；保证对重要用户的供电；占地少；设备少。供电可靠；调度灵活；扩建方便；便于试验。缺点任一断路器检修， 该回路必须停止工作； 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时， 必须断开接在该分段上的全部电源和出线。易误操作；设备多、配电装置复杂；投资和占地面大。综上所述，由上面的两种方案对比来看，综合考虑，方案一调度灵活也可保证供电的可靠性，应该选择第一种方案。110kv 采用单母线分段接线方式，10kv采用单母线分段接线方式。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-11 -第 5 章短路电流计算5.1短路电流的危害在供电系统中发生短路故障时，短路故障使电源供电回路的总阻抗减小，此时短路电流急剧增加，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安；短路点产生的电弧会烧坏电器设备而短路电流通过电气设备导体时的热效应很大，同时受到电动力的作用在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；短路故障会改变电力网络的结构，引起功率分布的变化。5.2短路电流计算目的与规定计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，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。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数：i 次暂态短路电流， 用来做为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。shi 三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。i三相短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。s 次暂态三相短路容量，用来检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。为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响，做出一下规定：1.所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。2.认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的变化而变化。3.输电线路的分布电容略去不计。4.每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。唯一例外的是电抗器，应该采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否则，误差偏大。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-12 -5.计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗，因为这些元件 x/3r 时，可以略去电阻的影响。只有在短路点总电阻大于总电阻的 1/3 时才加以考虑。6.短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。有关感应电动机对电力系统三相短路冲击电流的影响：在母线附近的大容量电动机正在运行时，在母线上发生三相短路，短路点的电压立即降低。此时，电动机将变为发电机运行状态，母线上电压低于电动机的反电势。7.在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并。8.以供电电源为基准的电抗标幺值3,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。5.3短路电流计算步骤图 5-1电力系统结构简图的等值电路图一、基准容量ds=100mw、ud1=115kv、ud2=10.5kv则基准电流i d1=1ddsu=1003 1150.50kaid2=2ddsu=1005.503 10.5ka基准电抗xd1=21ddus=132.25河南机电高等专科学校毕业设计/论文-13 -x d2=ddus3=1.10各种线形的单位电抗统一选 0.4/km二、各条架空线路的电抗的标幺值：xl1=300.42115100=0.091xl2=300.42115100=0.091xl3= 500.42115100=0.151三、和发电机电抗标幺值：xd1*= xd2*=14.5%221155 .1050100=0.0024sc系统在最大、最小运行方式下对应的电抗的标幺值分别为 xmax、xmin则:xmax0357. 02800100xmin0455. 02200100四、变压器的电抗标幺值：0017. 063100100%5 .10xxt2t10053. 020100100%5 .10x43ttx五、短路电流计算公式短路电流周期分量有效值：*dxiij（5-1）短路冲击电流峰值：j 2ikichch（5-2）短路全电流最大有效值：河南机电高等专科学校毕业设计/论文-14 -2121chjchkii(5-3)不同短路点的冲击系数表 5-1冲击系数短路点chk推荐值chk2发电机端1.902.69发电厂高压侧母线及发电机电抗器后1.852.62远离发电厂的地点1.802.55六、在最大运行方式下：（1）当 k1 点短路时：图 5-2图 5-3等效后的简图/x2xxx1l*1*1d*f1*t*x0259. 00582. 0/xx2*3*4*t3*f2*lltxxx0841. 0xxx2*1*k1*ff 8634. 60841. 031ik13当母线电压不变的情况下：河南机电高等专科学校毕业设计/论文-15 -iik1*dxiij=0841. 050. 0=5.9453j 2ikichch=2.551605.159453. 52121chjchkii=5.94539774. 851. 1三相短路后的容量： mvaikd05.1367u3s1311k3（2）当 k2 点短路时：图 5-4图 5-5等效后的简图：/x2xxx1l*1*1d*f1*t*x0259. 00607. 0/xx3*2*4*t3*f3*lltxxx0866. 0xxx3*1*k2*ff 6671. 60866. 031ik23当母线电压不变的情况下：ii河南机电高等专科学校毕业设计/论文-16 -k2*dxiij=0866. 050. 0=5.7736j 2ikichch=2.557228.147736. 52121chjchkii=5.77367181. 851. 1三相短路后的容量： mvaikd95.1327u3s2312k3（3 当 k3 点短路时：图 5-6图 5-7 等效后的简图/x2xxx1l*1*1d*f1*t*x0259. 0 0597. 0xx/x4*l3*2*t3*f4*tlxx0856. 0xxx4*1*k3*ff 7449. 60856. 031ik33当母线电压不变的情况下：iik3*dxiij=0856. 050. 5=6.4252河南机电高等专科学校毕业设计/论文-17 -j 2ikichch=2.553843.164252. 62121chjchkii=6.42527021. 951. 1三相短路后的容量： mvaikd66.122u3s3323k3（4）当 k4 点短路时：图 5-8图 5-9 等效后的简图/x2xxx1l*1*1d*f1*t*x0259. 0 0597. 0xx/x4*l3*2*t3*f5*tlxx0856. 0xxx5*1*k4*ff 7449. 60856. 031ik43当母线电压不变的情况下：iik4*dxiij=0856. 050. 5=6.4252j 2ikichch=2.553843.164252. 62121chjchkii=6.42527021. 951. 1河南机电高等专科学校毕业设计/论文-18 -三相短路后的容量： mvaikd66.122u3s4324k3（5）由于在最大运行方式下、点查短路电流曲线的查运算曲线得：0 秒短路电流标幺值：i1ak=7.1，ak3i=7.02 秒短路电流标幺值：i1ak2.8，ak3i=2.74 秒短路电流标幺值：i1ak=3.0，ak3i=3.4k1点的短路电流：i=7.111535 .62=2.227（ka）；i2/tk=2811535 .62=0.878（ka）；itk=3.011535 .62=0.941（ka）；k点的短路电流i=7.05 .1035 .62=24.056（ka）；i2/tk=2.75 .1035 .62=9.279（ka）；表 5-2 短路电流与短路点itk=3.45 .1035 .62=11.685（ka）；短路电流短路点i（ka）i2/tk（ka）itk（ka）k12.2270.8780.941k34.0569.27911.685河南机电高等专科学校毕业设计/论文-19 -七、在最小运行方式下：仅有一台发电机投入工作（1）当 k1 点短路时：图 5-10图 5-11等效后的简图0308. 0/xmin.1*1*1*1h*cltdxxxx0582. 0/xx2*3*4*t3*h2*lltxxx0891. 0xxx2*1*k1*hh 7309. 90891. 0123ik12当母线电压不变的情况下：iik1*dxiij=0891. 050. 0=5.6116j 2ikichch=2.553097.146116. 52121chjchkii=5.61164735. 851. 1三相短路后的容量： mvaikd19.1938u3s1211k2（2）当 k2 点短路时：河南机电高等专科学校毕业设计/论文-20 -图 5-12图 5-13等效后的简图0308. 0/xmin.1*1*1*1h*cltdxxxx0607. 0/xx3*2*4*t3*h3*lltxxx0915. 0xxx3*1*k2*hh 4645. 90915. 0123ik22当母线电压不变的情况下：iik2*dxiij=0915. 050. 0=5.4645j 2ikichch=2.559344.134645. 52121chjchkii=5.46452513. 851. 1三相短路后的容量： mvaikd13.1885u3s2212k2（3）当 k3 点短路时：图 5-14河南机电高等专科学校毕业设计/论文-21 -图 5-15等效后的简图0308. 0/xmin.1*1*1*1h*cltdxxxx 0597. 0xx/x4*l3*2*t3*h4*tlxx0905. 0xxx4*1*k3*hh 569. 90905. 0123ik32当母线电压不变的情况下：iik3*dxiij=0905. 050. 5=60.7734j 2ikichch=2.559723.1547734.602121chjchkii=60.77347678.9151. 1三相短路后的容量： mvaikd0229.174u3s3213k2（4）当 k4 点短路时：图5-16图 5-17等效后的简图0308. 0/xmin.1*1*1*1h*cltdxxxx河南机电高等专科学校毕业设计/论文-22 - 0597. 0xx/x4*l3*2*t3*h5*tlxx0905. 0xxx4*1*k4*hh 569. 90905. 0123ik42当母线电压不变的情况下：iik4*dxiij=0905. 050. 5=60.7734j 2ikichch=2.559723.1547734.602121chjchkii=60.77347678.9151. 1三相短路后的容量： mvaikd0229.174u3s3214k2八、短路电流计算结果表 5-3 短路电流计算结果短路点短路电流周期分量(有效值)短路 冲击 电流(峰值)短 路 全 电 流最大有效值最大运行方式下k16.863415.16058.9774k26.667114.72288.7181k36.744916.38439.7021k46.744916.38439.7021最小运行方式下k19.730914.30978.4735k29.464513.93448.2513k39.5690154.972391.7678河南机电高等专科学校毕业设计/论文-23 -k49.5690154.972391.7678河南机电高等专科学校毕业设计/论文-24 -第 6 章电气设备选择6.1电气设备选择的总体概述正确选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的运行的重要条件。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，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，具体选择方法也就不完全一样。但对它们的要求却是基本相同的。电力系统中的各种电气设备，其运行条件完全一样，选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求是相同的。电气设备要想能可靠地工作，必须按正常运行条件进行选择，并且按短路条件校验其热稳定和动稳定。导体的选择主要有：各电压级的汇流母线、主变引下线、出线以及各电压级的绝缘子等。电气设备包括各电压级的出线断路器、旁路断路器、分段断路器、以及相应的隔离开关、熔断器等。用于保护和测量用的电流互感器，包括穿墙套管、开关柜的选择及其一次接线的编号。6.2电气设备选择条件依据导体和电器的选择设计技术规定: 选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压。即：smmaluu.其中，nmaluu15. 1.snsmuu1 . 1一般按照snnuu 选择电气设备的额定电压。对于导体：axalimi对于电器：axnimi的计算方法：)10(m05. 1ikvnaxi（6-1）主变的引下线：对应电压侧niax05. 1im（6-2）分段回路：kitnax05. 1im（6-3）其中：k=0.50.8变压器额定电流nt。6.3电气设备选择过程一.最大长期工作电流 imax的计算汇流母线的 imax：110kv 侧： imax=1.05in=1.058 . 0115320000=132a10kv 侧：imax=1.05in=1.058 . 05 .103200001443河南机电高等专科学校毕业设计/论文-25 -二. 母线选择（1）110kv 母线选择按导体长期发热允许电流选择截面imax k il（6-4）式中 ：imax导体所在回路中最大持续工作电流。lal在额定环境温度；co250时导体允许电流。k与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数。k =0alal=25704070=0.81icalo40=0.81170=138（a）132a故选择型号为 lgj-35 的钢芯铝绞线，长期允许载流量为 170a。热稳定校验：短路电流通过的时间为：tk=tpr+tab=4s短路电流周期分量的热效应：qp=22221012tktkkiiit=12941. 0878. 010227. 22224 =4.52kas因 t=1s，故不计算非周期分量的热效应，所以qk= qp=4.52kas=0+（al0）2max2alii=25 +（70 25）2217013252.10c根据 发电厂电气部分 查表 4-6， c=满足短路时发热的最小导体截面为：smin=ksqkc=911105 . 46=23.3mm21443a热稳定校验：短路电流通过的时间为：tk=tpr+tab=4s短路电流周期分量的热效应：qp=22221012tktkkiiit=12685.11279. 910056.242224=525.42kas因 t1s,故不计算非周期分量的热效应,故:qk= qp=525.42kas正常运行时导体温度：=0+（al0）2max2alii= 25 +（70 25）2219201443=50.40c根据发电厂电气部分查表可知当 c=91 满足短路时的最小导体截面为：smin=ksqkc=9145. 1104 .5256=251.8mm21000 mm2满足热稳定要求。动稳定校验：ish=16.384ka母线相间应力fph=-721.73 10 shia=25. 0163841073. 127=107.37（n/m）导体截面系数：w=26bh=20.01 0.1256=2.6105（m3）河南机电高等专科学校毕业设计/论文-27 -则：ph=210phf lw=52106 . 210137.107= 4.12105（pa）ph1s,故不计算非周期分量的热效应。所以qk= qp=4.52kas表 6-1110kv 计算数据和断路器的有关参数表计算数据lw35-126uns110kaun110kvimax132ain2500ai2.227kainbr31.5kaich8.977kai1nc80kaqk4.52kasi22t4992kas河南机电高等专科学校毕业设计/论文-28 -由选择结果表可见各项条件均能满足，故选断路器 lw35-126 合格。（2）110kv 出线隔离开关的选择uns=110kvimax=132aqk=4.52kasich=8.977ka可选用 gw5-110 型号的隔离开关。表 6-2110kv 计算数据和隔离开关的有关参数表计算数据gw5-110/600uns110kvun110kvimax132ain600aqk4.52kasi22t1602kasich8.977kaies50ka由上表可见所选隔离开关 gw5-110/600 合格。二、110kv 主变引下线断路器和隔离开关的选择（1）断路器的选择imax=132a根据断路器的 uns，imax的要求，可选 lw35-126 型断路器。根据前面的计算部分得：i=2.227ka河南机电高等专科学校毕业设计/论文-29 -i2tk=0.878kaitk=0.941ka计算周期分量热效应：qp=22221012tktkkiiit=4.52kas因 t1s,故不计算非周期分量的热效应, 所以:qk= qp=4.52kas表 6-3110kv 计算数据和断路器的有关参数表计算数据lw35-126uns110kaun110kvimax132ain2500ai2.227kainbr31.5kaich8.977kai1nc80kaqk4.52kasi22t4992kas由选择结果表可见各项条件均能满足，故选断路器 lw35-126 合格（2）隔离开关的选择uns=110kvimax=132aqk=4.52kas河南机电高等专科学校毕业设计/论文-30 -ich=8.977ka表 6-4110kv 主变下引线计算数据和隔离开关的有关参数表计算数据gw5-110/600uns110kvun110kvimax132ain600aqk4.52kasi22t1602kasich8.977kaies50ka由上表可见所选隔离开关 gw5-110/600 合格三、 10kv 出线断路器和隔离开关的选择（1）断路器的选择imax=max3npu cos（1+500）=9 . 05 .1032000（1+500）=128.3a根据前面的计算部分得：i=24.56kai2tk=9.279kaitk=11.685kaich=9.702ka热稳定校验：短路时的周期分量的热效应：河南机电高等专科学校毕业设计/论文-31 -qp=22221012tktkkiiit=12685.11279. 910056.242224=525.42kas因 t1s,故不计算非周期分量的热效应, 故qk= qp=525.42kas表 6-5计算数据和断路器的有关参数计算数据zn5-10/1250uns10kaun10kvimax128.3ain1250ai24.56kainbr25kaich9.702 kai1nc63kaqk525.42kasi22t6502kas由选择结果表可见各项条件均能满足，故选断路器 zn5-10/1250 合格。（2）隔离开关的选择：由uns=10kvimax=128.3aqk=525.42kasich=9.702ka查表可选用 gn19-10/1000-80 型号的隔离开关。表 6-610kv 出线计算数据和隔离开关的有关参数河南机电高等专科学校毕业设计/论文-32 -计算数据gn19-10/1000-80uns10kvun10kvimax128.3ain1000aqk525.42kasi22t6252kasich9.702 kaies80ka由上表可见所选隔离开关 gn19-10/1000-80 合格。四、10kv 分段断路器和隔离开关的选择（1）断路器的选择imax=1443a根据断路器的 uns，imax的要求，查表可选 zn12-10/2000 型断路器。根据前面的计算部分得：i=24.56kai2tk=9.279kaitk=11.685kaich=9.702ka周期分量的热效应：qp=22221012tktkkiiit=525.42kas因 t1s，故不计算非周期分量的热效应。所以qk= qp=525.42kas计算数据和断路器的有关参数河南机电高等专科学校毕业设计/论文-33 -表 6-710kv 分段断路器计算数据和断路器的有关参数表计算数据zn12-10/2000uns10kaun10kvimax1443ain2000ai24.56kainbr31.5kaich9.702kai1nc63kaqk525.42kasi22t7492kas由选择结果表可见各项条件均能满足，故选断路器 zn12-10/2000 合格。（2）隔离开关的选择uns=10kvimax=1443aqk=525.42kasich=9.702ka可选用 gn22-10/2000 型号的隔离开关。表 6-8 计算数据和隔离开关的有关参数计算数据gn22-10/2000uns10kvun10kvimax1443ain2000a河南机电高等专科学校毕业设计/论文-34 -qk525.42kasi22t525.42kasich9.702kaies100ka由上表可见所选隔离开关 gn22-10/2000 合格。五、10kv 主变引下线断路器和隔离开关的选择（1）断路器的选择imax=1443a根据断路器的 uns，imax的要求，查表可选 zn12-10/2000 型断路器。根据前面的计算部分得：i=24.56kai2tk=9.279kaitk=11.685kaich=9.702ka周期分量的热效应：qp=22221012tktkkiiit=525.42kas因 t1s，故不计算非周期分量的热效应。所以qk= qp=525.42kas表 6-910kv 分段断路器计算数据和断路器的有关参数计算数据zn12-10/2000uns10kaun10kvimax1443ain2000a河南机电高等专科学校毕业设计/论文-35 -i24.56kainbr31.5kaich9.702kai1nc63kaqk525.42kasi22t7492kas由选择结果表可见各项条件均能满足，故选断路器 zn12-10/2000 合格（2）隔离开关的选择uns=10kvimax=1443aqk=525.42kasich=9.702ka可选用 gn22-10/2000 型号的隔离开关。表 6-10计算数据和隔离开关的有关参数计算数据gn22-10/2000uns10kvun10kvimax1443ain2000aqk525.42kasi22t7502kasich9.702kaies100ka由上表可见所选隔离开关 gn22-10/2000 合格。河南机电高等专科学校毕业设计/论文-36 -6.5电压互感器的选择一、110kv 侧电压互感器的选择（1）一次回路的电压选择0.8un1uns1.2 un1（6-5）（2）二次回路的电压选择根据发电厂电气部分按表 5-10 可选二次回路的电压为 100/3。根据本次设计的使用条件可选则 jdr-110 型式的电压互感器。二、10kv 侧电压互感器的选择（1）种类和型式的选择：jsjw-10 式电压互感器（2）一次额定电压和二次额定电压的选择电压互感器的一次绕组额定电压，应根据互感器的接线方式来确定其相电压或相间电压。电压互感器的二次绕组额定电压通常是供额定电压为 100v 的仪表和继电器的电压绕组使用。电压互感器的辅助绕组电压用于 35kv 及以下的中性点不接地系统的电压为 100/3v。三、容量和准确级的选择互感器的额定二次容量应不小于电压互感器的二次负荷。6.6支柱绝缘子和穿墙套管选择一、10kv 绝缘子和穿墙套管的选择（1）10kv 绝缘子根据母线额定电压和安装地点选 zc-10f 型。其抗弯破坏负荷 fde=12250n，绝缘子高度 225mm。则：fmax=fph=-721.73 10 1 shia=25. 0138.1610732. 127=113.5(n/m)h1=h+b+h/2=225+12+125/2=299.5mmf1=0.639200=7350nfc= fphh1/h=113.5299.5/225=151.1n36000计算跨度：lc=（l+lca）/2=(1+0.625)/2=0.8125m套管受力 ：f1=0.639200=23520nf=-721.73 10 0.8125 shia=25. 08125. 038.1610732. 127=1510.32显然灵敏度满足要求。其中 ik.min是变压器差动保护范围内短路时总的最小短路电流有名值