毕业设计（论文）-110KV变电站电气一次部分设计.doc

武汉大学珞珈学院本科毕业论文保密类别 编 号20080502140 武汉大学珞珈学院毕 业 论 文110KV变电站电气一次部分设计系 别 电气工程及自动化 专 业 电气工程及自动化 年 级 2008级电气4班 学 号 20080502140 姓 名 徐睿 指导教师 刘启胜 武汉大学珞珈学院2012年5月20日摘 要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。关键词：变电站 负荷 输电系统 配电系统 高压网络 补偿装置110kV Substation primary equipment designAbstractAlong with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in color metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.The region of 110-voltage effect many fields and should consider many problems. Analysis change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) load analysis(3) the calculation of the short-circuit electric current (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project (5) the choice and the settle of the protective facility (6) the contents to defend the thunder and protection of connect the earth. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. Key words: Substation Load Transmission system Distribution High voltage network Correction equipment.III目 录前 言1绪 论2第一章 电气主接线1.1 主接线的选择31.2 110kV电气主接线41.3 35kV电气主接线51.4 10kV电气主接线61.5站用电接线7第二章 负荷计算及变压器选择2.1 负荷计算92.1.1负荷分类及定义92.1.2负荷组成92.2 主变台数、容量和型式的确定1123变电所主变压器容量的确定1224变电站主变压器型式的选择12第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算3.1 各回路最大持续工作电流143.2 短路电流计算点的确定143.3 短路电流计算的目的143.4短路电流计算的步骤153.5 电流计算结果16第四章 主要电气设备选择4.1 高压断路器的选择204.2 隔离开关的选择214.3 各级电压母线的选择224.4 绝缘子和穿墙套管的选择224.5电流互感器的配置和选择224.6 电压互感器的配置和选择234.7 各主要电气设备选择结果一览表25第五章 防雷保护设计5.1变电站的防雷保护具有以下特点265.2变电站直击雷防护265.3侵入波过电压防护265.4避雷针保护范围的计算方法26第六章 110 kV 变电站设计注意事项28附录：短路电流计算书32附录主接线图3710kV配电装置3810kV配电装置图39附录：避雷针保护范围计算40总 结41后 记42参 考 文 献43前 言随着我国国民经济的稳步增长，各行各业对电网安全运行的可靠性要求也越来越高，并且供电量保持逐年增长，这对城配网的安全可靠运行要求越来越高。110kV变电站的设计担负着很重大的使命，为城市的大型建筑和大型公用设备提纲着用电保障。变电站的主要设备是开关和变压器，还有线路问题都是变电站设计中要仔细去探究的问题，而线路问题和配电设备也是本文要论述的设计重点。绪 论110KV变电站多数为城市的大型变电所，基本上是城市为了供给城市和近郊工业、农业及生活用电等而建的，因其可承受负荷大而担当着很重要的作用。变电站做为电力系统中起着重要的连接作用，是联系发电厂与负荷的重要环节。本文为了设计过程中的概念更加容易被理解，假定杭州城郊结合部有一座将要设计投放使用的变电站，本文就是展开对这样一个变电站的设计。为了变电站的一次设计能够很好的接入电力系统，使电力系统安全可靠的运行，下面对本变电站做初步分析的原始数据进行分析。1） 变电站类型：110KV地方降压变电站2） 电压等级：110/10KV3） 线路回数：110KV：2 回，备用 2 回；10KV：13 回，备用 2 回；4） 地理条件：三面抱山，一面云水。由于地处杭州所以交通方便，有充足水源，而且由于杭州地下无地震带和地震区，所以对于防震等级的选择可以适当降低。杭州年最高气温+39，年最低气温- 6，年平均温度+16，但由于是地处城郊结合部，而且四周有山，所以此地的地面温度比起杭州的平均温度要低12 度左右。最大风速35m/s，主导风向冬天为西北，夏天为东南风向。5） 负荷情况：该变电站的任务主要是一、二级负荷，市内负荷主要为市区生活用电、电子工业、制造工业等工业用电；郊区负荷主要为郊区变电站及郊区的造纸、印染等工业用电。6） 系统情况：根据杭州城郊结合部地区的实际情况，本变电站位于两个电源中间，旁边分别有杭州发电厂和九堡发电厂这两个发电厂提供电能，进而经过该变电站降压后用于工业、农业等负荷用电，需要一定的可靠性。7） 110KV供电线路的铺设先例：目前，110kV供电线路都采用架空绝缘导体，不仅提高线路供电的可靠性，减少了合杆线路作业时的停电次数，减少维修工作量，提高线路的利用率；而且可以简化线路杆塔结构，甚至可以沿墙敷设，既节约了线路材料，又美化了环境道路；节约了架空线路所占的空间，便于架空线路在狭小通道内穿越；减少了线路电能损失，减少了导线腐蚀，延长了线路使用寿命。110kV架空配电线路的特点是农网线路多、供电半径长、大部份为放射式树枝型供电线路，线路间无联络，线路分段开关数量少，线路保护设备仍然简陋。第一章 电气主接线 1.1 主接线的选择变电所主接线选择的主要原则有以下几点：1） 供电可靠性：如何保证可靠地（不断地） 向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，这是第一个基本要求。2） 灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式） 并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。3） 操作方便、安全：主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。4） 经济性：即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施。根据以上的基本要求对主接线进行选择。第一种方案：单母线分段接线优点：1） 母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。2） 对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。第二种方案: 桥形接线110kV侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用内桥式线，这也有利于以后变电站的扩建。优点：高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。缺点：可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。第三种方案：双母线接线优点：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至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。2） 扩建方便，可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平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。3） 便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：1） 增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投资大。2） 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，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上三种方案，从经济性、可靠性等多方面因素考虑，最佳设计方案为方案（一）。具有一定的可靠性和可扩展性，而且比双母线投资小。1.2 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单母线分段带旁母接线图1. 2双母线带旁路母线接线对图1.1及图1.2所示方案、综合比较，见表1-1。表1-1 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 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。1.3 35kV电气主接线本变电站 35kV 线路有 8 回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两 种方案，根据本地区电网特点，本变电站电源主要集中在 35kV 侧，不允许停电检修 断路器，需设置旁路设施，如图 2.3.2 所示。方案一供电可靠、调度灵活，但是倒闸操 作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出 线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特别是电源回路不停电。方案 二具有良好的经济性，供电可靠性也能满足要求，故 35kV 侧接线采用方案二。图 1.3 35KV 电压侧接线方案1.4 10kV电气主接线35110kV 变电所设计规范规定，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。本变电站 10kV 侧线路为 10 回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分 段接线两种方案，如图 1.4所示。方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大， 供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供 电，设备少，投资和占地小。手车式断路器的出现和运行成功，断路器检修问题可不 用复杂的旁路设施来解决，而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路 器。采用手车式高压开关柜，可不设置旁路设施。图 1.4 10kV电压侧接线方案综上所述,本变电站主接线如图1.5所示。图 1. 5 电气主接线简图变电站低压侧未采用限流措施，待计算短路电流之后，再采用相应的限流措施。 最简单的限制短路电流的方法是使变压器低压侧分列运行。变压器低压侧分列运行限流效果显著，是目前广泛采用的限流措施。在变压器回路中装设电抗器或分裂电抗器用的很少，母线电抗器体积大、价格高且限流效果较小，出线上装电抗器，投资最贵，且需造两层配电装置室，在变电站中应尽量少用。1.5站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。上述两种方案如图1.6及图1.7所示。图1. 6单母线分段接线 图1. 7单母线接线对图1.6及图1.7所示方案、综合比较，见表1-2。表1-2 主接线方案比较项目 方案方案单分方案单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扩建时需向两个方向均衡发展 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差经济占地少设备少设备少、投资小经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案。第二章 负荷计算及变压器选择2.1 负荷计算2.1.1负荷分类及定义1.一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。2.二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。3.三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。2.1.2负荷组成根据任务书可知WH市有一市区变电所。WH市110KV变电站的建设将外电与市区变电所更好的连接起来，从而形成统一的供电网络。更好的解决WH市的供电问题，同时也促进了供电网络的形成和供电的可靠性。为了考虑本地区经济的发展此变电站设计的最大容量为36.8MW。各级负荷见以下图表：1110KV负荷情况表2-1 110KV负荷电压等级负荷名称最大负荷（mW）负荷组成 ()自然力率 (h)线长(km)备注近期远景一二110Kv市系线101810市甲线101810备用110备用212 235KV负荷情况表2-2 35KV负荷电压等级负荷名称最大负荷（mW）负荷组成 ()自然力率 (h)线长(km) 备注近期远景一二 35KV水泥厂11.5215300.920水泥厂21.5215300.920耐火厂11.515350.918备用12.50.915备用22.50.915在35kv侧负荷中，耐火厂以及水泥厂1和2的、类负荷比重比较大，发生断电时，会造成生产机械的寿命缩短，水泥质量下降，造成很大的经济损失，因此必须保证其供电的可靠性。 310KV负荷情况表2-3 10KV负荷电压等级负荷名称最大负荷（MW）负荷组成 ()自然力率(h)线长(km)备注近期远景一二10Kv棉纺厂122.520400.7555003.5棉纺厂222.520400.7555003.5印染厂11.5230400.7850004.5印染厂21.5230400.7850004.5毛纺厂2220400.7550002.5针织厂11.520400.7545001.5市区11.5220400.825002市区21.5220400.825002食品厂1.21.515300.840001.5备用11.50.78备用21.50.78在10kv负荷中，棉纺厂、印染厂、毛纺厂、针织厂、食品厂市区、类负荷比较大；若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，对市区医院则造成不良的社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，所以必须保证其供电可靠性。要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。由公式 （2-1）式中 某电压等级的计算负荷同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）%该电压等级电网的线损率，一般取5%P、cos各用户的负荷和功率因数1 . 站用负荷计算S站=0.85(91.5/0.85)(1+5%)=96.075KVA0.096MVA2. 10kV负荷计算S10KV=0.85(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)0.85+3/94 (1+5%) =38.675WVA3. 35kV负荷计算S35KV=0.9(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85(1+5%) =27.448MVA4. 110kV负荷计算S110KV=0.9(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) (1+5%)+ S站=68.398+0.096=68.494MVA2.2 主变台数、容量和型式的确定在这次变电站设计中，可以采用一台或两台主变压器，下面对单台变压器和两台变压器进行比较：表2-1 单台变压器和两台变压器的比较比较电台变压器两台变压器技术指标供电安全比满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量电压损耗略大电压损耗略小灵活方便性灵活性差灵活性好扩建适用性稍差好正常运行时，变电所负荷由110kV系统供电，考虑到重要负荷达到 47.5MW，并考虑到现今社会用户需要的供电可靠性的要求更高，应采用两台容量相同的变压器并联运行。在考虑到实际情况以后，还要对本地区的大约跳闸情况作出一个大的判断，才能够更好的进行设计。23变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：（1）主变压器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1020年的负荷发展。（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站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设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：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。S=68.494MVA由于上述条件所限制。所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA。当一台停运时，另一台则承担70%为47.946MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。24变电站主变压器型式的选择 具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV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。故主变参数如下：表2-2型号电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低13YN，yn0,d11SFSZ9-50000/11011081.25%3855%1051110.51756.5第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算3.1 各回路最大持续工作电流根据公式 = （3.1）式中 - 所统计各电压侧负荷容量 - 各电压等级额定电压 - 最大持续工作电流 = =/则：10kV =38.675MVA/10KV =2.232KA 35kV =27.448 MVA/35KV =1.58KA 110kV =68.494 MVA/110KV =3.954 KA3.2 短路电流计算点的确定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。3.3 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。短路电流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。3.4短路电流计算的步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体计算步骤如下：绘制等值网络。选取基准功率SB 和基准电压VB =Vav ；发电机电抗用 xd ，略去网络各元件的电阻、输电线路的电容和变压器的励磁支路； 无限大功率电源的内电抗等于零； 略去负荷。(2)进行网络变换。 按网络变换的原则，将网络中的电源合并成若干组，例如，共有 g 组，每组用一个等值发电机代表。无限大功率电源（如果有的话）另成一组。求出各等值发电机对短路点的转移电抗 x f i (i =1，2，g) 以及无限大功率电源对短路点的转移电抗 x fs 。(3)将前面求出的转移电抗按各相应的等值发电机的容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗。(4)由 x js1 ，x js 2 ， ，x jsg 分别根据适当的计算曲线找出指定时刻t 各等值发电机提供的短路周期电流标幺值I pt1* ，I pt 2* ， ，I ptg* 。(5)网络中无限大功率电源供给的短路电流周期是不衰减的，并由下式确定I ps* = x1fs(6)计算短路电流周期分量的有名值。第i 台等值发电机提供的短路电流为I pt i = I pt i* I N i= I pt i*S N i3Va v无限大功率电源提供的短路电流为：I ps = I ps * I B= I ps *S B3Va v短路点周期电流的有名值为：I pt = gI pt i*S N i + I ps *S Bi=13Va v3Vav式中，Vav 应取短路处电压级的平均额定电压；I Ni 为归算到短路处电压级的第i 台等值发电机的额定电流；I B 为对应于所选基准功率SB 在短路处电压级的基准电流。(7)计算短路容量和短路电流冲击值。(8)绘制短路电流计算结果表。3.5 电流计算结果本变电站短路电流计算结果如下：三相短路电流计算电路图及其等值网络如图 3.1 所示。图3.1 计算电路图及其等值网络当短路发生在 f3 点时，分变压器低压侧并列运行和变压器低压侧分列运行两种情况进行计算，变压器低压侧分列运行三相短路电流计算电路图及其等值网络如图3.2 所示：图3.2 变压器低压侧分列运行计算电路图及其等值网络三相短路电流计算结果见表3.1。表3.1 短路电流计算结果短路点编号短路类型0s 短路电流周期分量有名值I (kA)2s 短路电流有名值I 2 (kA)4s 短路电流有名值I 4 (kA)短路电流冲 击 值ish (kA)短路全电流最大有效值I sh (kA)短路容量S(MVA)f1三相短路2.722.542.546.934.13518.21f2三相短路5.634.504.4614.368.55341.29f3三相短路12.010.59.7924.9614.88207.84f3三相短路7.777.037.1919.8111.81134.58注： f3 主变低压侧并列运行；f3 主变低压侧分列运行。第四章 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完全不相同。但是，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，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：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.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签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。技术条件：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。1.电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，UmaxUg2.电流 选用的电器额定电流Ie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Ig ，即IeIg校验的一般原则：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Qdt在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）T设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算t=td+tkd式中td 继电保护装置动作时间内（S）tkd断路的全分闸时间（s）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：上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值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。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 高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型式选择：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。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流110kVLW14-110110KV31500A31.580KA35kVZN23-3535KV16002563KA10kVZN-1010KV600A8.7kA4.2 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。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流110kVGW4-110G110KV1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A754.3 各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：1.选择母线的材料，结构和排列方式；2.选择母线截面的大小；3.检验母线短路时的热稳定和动稳定；4.对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；5.对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110kV母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。根据设计要求， 35KV母线应选硬导体为宜。LGJ185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。4.4 绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635KV为瓷绝缘，60220KV为油浸纸绝缘电容式。4.5电流互感器的配置和选择1.参数选择（1）技术条件正常工作条件一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平，泄露比（2）环境条件环境温度，最大风速，相对湿度。2.型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。110KV侧CT的选择根据设计手册35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱