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110356kV降压变电站电气一次系统设 张智 110356 kV 降压 变电站 电气 一次 系统

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内容简介：

110kV降压变电所电气一次系统设计文献综述一、前言目前，我国的电力系统正面临着新的形势。我们同时面临着资源短缺，环境保护，以及自然灾害等问题。面对新的问题，我们采取了相应的措施，进入了电力工业发展的新时期。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。110kV区域降压变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好110kV变电站的设计是我国电网建设的重要环节。110kV变电所需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。110kV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，110kV变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，110kV变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的110kV变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了新的设计思路。二、步骤及方法1、变电站电气主接线设计及主变压器的选择主接线的设计要考虑变电站在系统中的地位和作用，考虑近期和远期的发展规模，考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响，考虑主变压器的台数对主接线的影响，考虑备用量的有无和大小对主接线的影响。电气主接线是由高压器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设别或成套装置的全部基本组成或连接关系的单接线图，称为主接线电路图。电气主接线是变电所设计的重要任务，也是构成电力系统的首要环节。对电气主接线的基本要求概括地说应包括电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性。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宫殿。衡量可靠性的客观标准是运行实践；灵活性有以下几方面要求：1）调度要求，2）检修要求，3）扩建要求；经济型主要是投资省、占地面积小、能量损失小。主变压器台数、型式及容量的选择。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。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。主变压器型式的选择要进行相数、绕组连接方式、结构型式和调压方式的确定。2、短路计算短路计算的目的是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，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，这也需要进行全面的短路电流计算。短路计算的一般规定电力系统中所有电源均在额定负载下运行。所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。所有电源的电动势相位角相等。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。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。选择计算短路点。画等值网络图。首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。选取基准容量 和基准电压 （一般取各级的平均电压）。将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。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。求计算电抗。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 ）。计算无限大容量（或 ）的电源供给的短路电流周期分量。计算短路电流周期分量有名值和短路容量。3、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。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。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。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。还要进行母线与电缆的选择及校验。4、变电站配电装置的选择配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。屋内配电装置有由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；房屋建筑投资大的特点。屋外配电装置有土建工程量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘；外界气象变化对设备维修和操作有影响的特点。成套配电装置有电气设备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，占地面积小；所有电器元件已在工厂组装成一整体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬运；运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高的特点。配电装置应满足以下基本要求：配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策；保证运行可靠，按照系统自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离；便于检修、巡视和操作；在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价；安装和扩建方便。配电装置的设计原则有节约用地；运行安全和操作巡视方便；考虑检修和安装条件；保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；节约三材，降低造价；安装和扩建方便。5、防雷设计变电所是电力系统重要组成部分，因此，它是防雷的重要保护部位。如果变电所发生雷击事故，将造成大面积的停电，给社会生产和人民生活带来不便，这就要求防雷措施必须十分可靠。因此要求变电所的防雷措施必须十分可靠。雷击的来源。一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。变电所对于直击雷的保护一般采取装设避雷针或采用沿变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，是导致变电所雷害的主要原因，若不采取防雷措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。在变电所内装设避雷器的目的在于限制入侵雷电波的幅值，使电气设备的过电压不致于超过其冲击耐压值，而变电所的进线段上装设保护段的主要目的，在于限制流经避雷器的雷电流幅值及入侵雷电波的陡度。变电所装设避雷针的原则:所有被保护的设备均应处于避雷针（线）的保护范围之内，以免遭受雷击。当雷击避雷针时，避雷针对地面的电位可能很高，如果它们与被保护电气之间的绝缘距离不够，就有可能在避雷针遭受雷击后，使避雷针与被保护设备之间发生放电现象，这种现象叫反击。此时避雷针仍能将雷电波的高电位加致被保护的电气设备上，造成事故。避雷针与电气设备之间防雷最小距离的确定。雷击避雷针时，雷电流流经避雷针及其接地装置，为了防止避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙被击穿而造成反击事故，空气间隙必须大于最小安全净距。三、总结通过此次设计，确定了变电站的主接线是电力系统接线组成中的一个重要部分。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，配电装置的布置等的拟定将会产生直接的影响。通过短路电流的计算来对系统的各种故障进行分析并以此来校验各种电气设备的选择是否符合要求，最后进行配电装置的设计。在此次设计过程中更深一步地掌握了专业知识和独立完成课题的能力，这次设计也是对以前所学知识的总结，希望可以交上一份满意的答卷。四、参考文献1 曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料.水利电力出版社. 1995.2 范锡普.发电厂电气部分（第二版）. 北京中国电力出版社.1995.3 西北电力设计院.发电厂变电所电气接线和布置.北京.水利电力出版社.1992.7.4 西安交通大学.发电厂变电所电气主接线设计.2000.5.5 王锡凡.电力工程基础.西安交通大学出版社2000.1.6 张保会.电力系统继电保护.第二版.中国电力出版社7 西安交通大学等.电力系统计算.北京：水利电力出版社，19788 陈珩.电力系统稳态分析（第三版）. 中国电力出版社9 李光琦.电力系统暂态分析（第三版）.中国电力出版社10 文锋.电气二次接线识图.中国电力出版社11 任孝岐.220kv城区变电所设计思路.陕西电力设计院12 周泽存.高电压技术.中国电力出版社13 祝淑萍.电力系统分析课程设计与综合实验.中国电力出版社14 孟祥萍.电力系统分析.高等教育出版社15 电力工业西北电力设计院编.电力工程电气设备手册(电气一次部分).北京：中国电力出版社，199816 西安交通大学等编著.短路电流实用计算方法.北京：电力工业出版社，198217 工厂常用电气设备手册（上册）.第2版.北京：中国电力出版社，199718 工厂常用电气设备手册（上册补充本）.北京：中国电力出版社，200319 水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册(电气一次部分).北京：水利电力出版社，1989华北电力大学科技学院本科生毕业设计（论文）指导教师学生联系表指导教师商淼学生姓名张智班级电气07K6毕业设计（论文）题目：110/35/6kV降压变电站电气一次系统设计指导检查时间指导检查地点指导内容及存在问题学 生 签 字指导教师签 字月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日注：指导内容主要包括：任务书、开题、中期检查、论文内容、书写规范、进度及质量等。指导检查时间指导检查地点指导内容及存在问题学 生 签 字指导教师签 字月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日指导检查时间指导检查地点指导内容及存在问题学 生 签 字指导教师签 字月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日月 日教研室教研室主任批准日期 华北电力大学科技学院毕业设计(论文)任务书 院系 专业 班、学生 一、毕业设计（论文）课题 110kV 降压变电站电气一次系统设计 二、毕业设计（论文）工作自 年 月 日起至 年 月 日止三、毕业设计（论文）进行地点： 华 北 电 力 大 学 科 技 学 院 四、毕业设计（论文）的内容要求；原始资料数据和参考资料： 设计任务：1. 主变容量及台数选择。2. 电气主接线设计。 （1#图纸1张）3. 短路电流计算。 （附C语言相关程序）4. 一次电气设备选择。5. 屋内外配电装置设计。（2#图纸34张）6. 总平面布置。 （1#图纸1张） 设计成果：1. 设计说明书、短路电流计算书及程序、设备表各一份。2. 图纸56张。 原始资料：1. 变电站类型：地方降压变电站2. 电压等级：110356 kV3. 负荷情况 35kV侧：最大 20 MW，最小 10 MW，Tmax=5800h，cosj=0.85 6kV侧：最大 18 MW，最小 12 MW，Tmax=6000h，cosj=0.85 负荷性质：工农业生产及城乡生活用电4. 出线回路： 110kV侧 2回(架空线) LGJ-300/30km 35kV侧 6回(架空线) 6kV侧 14回(其中电缆4回)5. 系统情况： (1) 系统经双回路给变电站供电。 (2) 系统110kV母线短路容量为2500MVA。 (3) 系统110kV母线电压满足常调压要求。6. 气象条件： (1) 最高气温40，最低气温30，年平均气温20 (2) 土壤电阻率 250 欧米 (3) 当地雷暴日：40日/年7. 根据需要，可自行补充其它有关资料 参考资料1. 发电厂电气部分课程设计参考资料. 天津大学。2. 电力工程设计手册(册). 西北、东北电力设计院。3. 发电厂、变电所电气接线和布置. 东北电力设计院。负责指导教师 商 淼 指 导 教 师 商 淼 接受设计论文任务开始执行日期 学生签名 对中国智能电网的研究摘要智能电网是将来电力系统发展的最新方向。在这篇文章中，首先说明的是智能电网的背景，它的含义，以及概念和它的结构。典型的智能电网图解会被说明。然后，将描述当前的智能电网在美国及欧洲的发展，智能电网在这些国家的发展方法及未来趋势将会被总结和比较。除此之外，还会分析智能电网在中国发展的推动力，以及详细地介绍中国当前的相关工程。特高压电力系统和智能电网的关系将会被讨论，最后，智能电网将来在中国电力网络中扮演的角色，发展前景以及中国智能电网发展的新方向将会被列举。.介绍伴随着世界经济现代化水平的提升，油价保持着上涨的趋势，同样值得关注的是世界能源供给的短缺，日益增长的能源及环境压力，以及由于当前电网的低效率引起的在传输过程中的大量能量损失。更糟糕的是，由于用电需求的增长和用户对用电可靠性和电能质量需求的提高，电力工业正面临着前所未有的机遇和挑战，因此，一种新型的环境友好，经济，高效，低投资，安全，可靠，灵活的电力系统电力工程师的目标。先进测量设施的出现和对因特网更加广泛的应用加速了这个过程，从20世纪九十年代开始，伴随着分布式发电应用的增长，对电网强度提出了更高的要求。为了找到这些问题的最佳解决方法，电力公司应该接受新技术的采用，现存电力系统的运用潜力和它在运用上的提升。将来的电力网络必须有能力满足电力生产的各种要求以及高度以市场为导向的电能交易的要求从而用户的自主选择可以被满足，这一观点来自不同国家的专家和学者已达成共识。所有的这些将会成为未来智能电网的发展方向。本文以智能电网的发展状态为中心，分析智能电网的推动力并介绍中国当前智能电网的实例。它也讨论特高压电力网络和智能电网的关系，然后展望未来智能电网发展的意义。中国智能电网发展的一个新方向也会被列出，它可能成为中国智能电网发展的参考。.智能电网的概念智能电网是伴随着技术革新，节能要求和管理需要逐步发展的过程。人们对智能电网都有自己的理解，无论他们是设备提供商，IT公司，咨询公司，公共电力公司还是电力生产公司。从早先的智能测量到电力智能化，从传输分配自动化到整体智能化，智能电网的概念被大大地丰富了。2006年，美国IBM公司提出了智能方法。这是当今智能电网相对完整的概念，它表明智能电网正式诞生。正如图标1所示，一个智能电网基本包括物理电力系统和将各种设备同传感器连接起来的信息系统，它们组成了用户服务平台，它允许用户调控用电量。运行的管理将会以对用户侧和需求方的动态分析为基础而更加智能和科学，这可以提高基于设计资金紧张和电网投资优化的总投资效率。和传统电网相比，智能电网包括集成互动系统，先进的传感计量，测量基础设施，完整的决策支持和人工干预。.当前的研究活动A.欧洲和美国在智能电网领域研究的比较在美国，近些年有几次大的停电，因为这样，电力工业更加关注电能质量和可靠性；用户对电力供应提出了更多的要求。国内日益增加的安全和环保方针的要求导致了电力系统构建和管理的更高标准。同时，在最近几年对基本材料，电能和信息技术的研究中，在应用目标上实现了突破，它展示了在可靠性，效率和电能网络的重大提升。比如超导线的产生，它确保了奥巴马的新政府看到了智能电网发展的新曙光。同样的，欧洲电能用户同样提高了对电能供应和电能质量的要求，由于对环境保护的极度关注，和美国智能电网的构建相比，欧洲人更关心可再生能源的获得，对野生动物的影响，以及对即使操控和远程控制的研究活动。所有这些都是为了实现即插即用的方式，确保了一个友好，灵活的接入以及和用户的互动，同时在欧洲和美国，电网发展的最一般方向是寻找电能生产的新型可再生能源。可是，智能电网不是一个固定的，静态的工程，所有国家必须使其简化并调整它使它符合自己的特点。B.中国智能电网的推动力智能电网建立的驱动力可以被归结为市场，环境，安全和电能质量，中国电力工业同样面临着和欧洲及美国相似的情形：在以市场为导向的改革水平上，国家网络和全国统一的电力市场尚未完全形成。就全国而言，电能交换效率不高；网上竞标的真实意义不明确。从长远的眼光看，中国电力市场的交易方式和价格结构在发展，市场供求双方将有更频繁的互动。为了吸引更多用户参与市场竞争，电力公司必须提高他们的服务质量，加强和用户的互动并提供更多产品供选择。从而满足不同用户的要求。在宏观政策层面，电力行业需要满足建立资源节约型，环境友好型社会的要求，适应气候改变并适合可持续发展的要求。关于中国电网本身，强大的骨干网络还没有建成，他仍然不够强大到能够承受多重故障情况。区域电网的骨干也是在一个较低的稳定水平，它导致了系统运行中缺少灵活性。2008年前期导致了中国大面积破坏的暴风雪明显地揭露了目前中国在电网保护方面的弱点。此外，智能电网分配的缺乏导致了区域性，季节性电力短缺，在一些地区还附带着电能生产过剩和短缺。如何提高电力投资和建设的效率，如何保障电网运行的安全和可靠性以保证电能质量方面仍然存在着挑战；如何提高电力系统的持续性；如何提高对用户的服务质量，以及如何提高中国的电网管理水平。对于这些问题，智能电网将会是一个理想的解决方法。C.中国当前的研究活动在2006年，IBM公司发布了名为“建立智能电网并改革管理方法中国电力发展的新思路”是的指引方针。以中国当前电网公司面临的机遇和挑战为导向，这个方针建议通过建立智能电网和改革管理方法来提高电力投资和建设的效率，电网稳定性和公司的服务和管理水平。同时，IBM公司提出它可以提供一整套方案为中国电力公司有效使用电能提出的能源构架解决方案（SAFT）。SAFT包含几个部分：第一是通过连接设备和传感器提高数字化水平；第二是建立数据收集和整合系统；第三是分析：SAFT优化了以数据分析为基础的运行过程和管理。这是智能电网在中国的萌芽。在2007年10月，中国东部电网公司进行了智能电网的可行性研究。这个研究项目不仅和国外先进公司于研究机构有关，它也把中国东部电网的现状和未来的需求考虑在内。结果是在装备水平较高和强大的技术创新能力的基础上，在华东建立智能电网是可行的。华东电网公司在建立智能电网时将会遵循这样的信念，即“关注未来并 按需改变，提供高质量服务。”现已有一个三步战略，到2010年建立一个先进的配电网中心，到2020年完成具有初步智能的数字电网，到2030年建立具有自愈能力的智能电网。建造方案依然在考虑中。在2009年2月28日，作为华东电网公司智能电网的一部分，三态的安全防御和发电监控系统通过了北京验收，三态分别是稳态，瞬态和动态。该系统首次集成了三个独立系统，它们包括电源管理系统，电网动态监测系统和网络稳定性分析和报警系统。运行人员可以全面掌握电网运行情况并可以不切换系统或平台就做出决策。此外，改系统通过建立管理检查平台和援助市场服务质量分析平台可有效地提高管理规范化水平和电厂流动水平。中国智能电网研究的发展比西方差距很大。到目前为止，只有西部和华北电网展开了发展和应用计划的研究。强调技术发展是中国的传统，实际上，中国的设备比发达国家先进地多。因此，智能电网在中国有一个光明的前景。.智能电网在中国的前景为了解决电能生产和电力负荷的不平衡分配而产生的问题，传输容量应该通过建立长距离和大容量电能传输系统而提升。单元和集成特高压电网应该在协调的计划下建立。从中国西部到中部再到东部的电力传输可以在很大程度上减轻华东的能源压力以及输电和环保压力。而且，它可以加快从资源优势到经济优势的进程并实现国家经济的协调发展。中国的政治体系，经济环境和管理系统同样在特高压电网的发展中对其起促进作用。目前，中国正在学习未来大型电网技术并已有能力建立国内联合电网。在2009年1月16日，已经完成了中国第一个特高压输电线并使其投入使用。独立或联合特高压电网，分布式发电或分散的互动电能补充网是发展的趋势。中国作为独立或联合特高压发展趋势的代表，和任何西方国家不同。在中国，将特高压电网和智能电网同时发展是一件矛盾的事吗？尽管具有联络效果大型电网可以充分利用资源，但它同样具有潜在的危险。电网的快速发展需要控制大型电网并保持它的稳定的能力。具有自愈能力和高可靠性的智能电网可以满足这样的要求。因此，智能电网是中国电网发展的方向，同时还要构建特高压电网和不同等级的电网，以及提高这些电网的运行和管理水平。根据智能电网当前在中国发展的前提和背景，需要注意的 方面如下：1.智能计划：电网应该变得可自愈和智能。电网计划优化的能力应该被提高。接受测电网计划的能力也应该被提高，在特高压直流/交流馈入以及不同电压等级协调发展的前提下。最重要的是改变电网规划的概念和方法，并将传统电力发展概念变成关于建立性的电力站作为一个广泛变动的能源分配概念。2.智能运行：调度模式正在向一个协调控制的方向发展，目的是提升对大型电网的控制能力。未来的智能电网应与配备了更先进的电力系统管理能力的匹配中心相协调，从而以集成的方式提高现存的能量管理系统和制造运营系统以及WAMMAP系统的功能和性能，同时跟踪不同电网监测和控制指标之间的联系，同时建立一个以电力系统检测控制系统为基础的逻辑结构。通过动态安全监测应用，电力系统的预警和预控过程的逐渐进步，更加准确和全面的电力系统运行状态知识可以被获得，在此基础上，可以采取最有效和及时的措施来满足电力系统控制和调度策略，最终提高整个电力系统稳定性和安全性的保护措施。3.智能管理：电力系统的管理方式正在经历着一场从垂直模式到分布模式，从功能管理到过程管理，从电网建造到建造和运行模式的发展。.总结智能电网是当今电力系统的热点，也被认为是21世纪科技革新和电力系统发展的风向标。世界上很多国家都加入了这个大趋势，并建立了大量智能电网示范项目和测试平台。此外，在对智能电网理论是实际的研究中也取得了一些成就。国际交流极大地促进了智能电网的发展。由于中国的电力分配和电力负荷的极端不平衡，现在正是发展特高压电网的时机。由于智能电网的发展在我国仍是起步阶段，如何将特高压电网与智能电网连接时当前面临的主要问题。中国智能电网的发展方向和特点仍需要专家和学者的进一步研究。华北电力大学科技学院毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告学生姓名： 张智 班级： 电气07K6 所在系别： 电力工程系 所在专业：电气工程及其自动化 设计（论文）题目：110/35/6kV降压变电站电气一次系统设计 指导教师： 商淼 2011年 2月23 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告一、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不低于2000字的文献综述。（另附）二、 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：110kV降压变电所电气一次系统设计的主要内容有：变电所主接线方案的确定，主变压器的选择，短路电流计算，电气设备的选择，防雷与接地系统设计，屋内外配电装置和总平面布置等。完成电气主接线图，电气总平面布置图，防雷接地图，配电装置断面图等设计图。研究方法是：根据设计任务书的原始资料数据，以相关技术规范为标准，参考发电厂电气部分、电力工程设计手册等相关书籍，综合运用电力工程基础、供用电技术等专业课程相关知识，对变电站电气一次系统进行初步设计。主接线的选择根据设备特点、进出线回路数、负荷性质等条件确定，并同时满足运行可靠、灵活、节约投资等要求。主变压器要根据负荷的要求选择其台数、容量、型号、冷却方式等。短路电流的计算依据电气主接线图，制定短路计算等值网络图，拟订必要的短路计算点，用实用计算法计算出选择电气设备所需的各组短路电流。主要电气设备按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定，包括各电压等级的母线、绝缘子、断路器、隔离开关、电压及电流互感器等。四、 指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对学生前期工作情况的评价（包括确定的研究方法、手段是否合理等方面）：指导教师： 年 月 日毕毕 业业 设设 计计(论文论文)题 目 110kV 降压变电站电气一次系统设计系 别电力系专业班级电气 07K6 班学生姓名张智指导教师商淼二二一一年六月一一年六月华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）I110kV 降压变电站电气一次系统设计摘要电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。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。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。首先确定了 110kV，35kV，10kV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）短路电流的计算（3）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（4）防雷保护等内容。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；输电系统；配电系统；高压网;电气一次设计华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）IIA DESIGN OF ELETRIC SYSTEMFOR 110kV TRANSFORMER SUBSTATIONAbstractElectric power industry is a basic of the national economy industry and the industrial development of the national economy, it is a kind of coal, oil, natural gas, water and energy and wind energy into electrical energy conversion as the second energy industry of the national economy, it is in other departments of rapid and stable development of the power, provide enough development level is a reflection of the national economic development level of important symbol.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. 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 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. Analyse 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) the calculation of the short-circuit electric current . (3) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project .(4) the contents to defend the thunder and so on. Along with the high and quick development of electric power technique.key words：substation; transmission system; distribution; high voltage network华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）III引 言 毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。 电力工业是国民经济的重要部门之一，它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。 因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220kV 变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。该设计包括以下任务：1、主接线的设计 2、主变压器的选择 3、短路计算 4、导体和电气设备的选择 5、所用电设计 6、防雷接地设计 7、配电装置设计。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）1目 录摘要.IABSTRACT.II引 言.III原始数据.11 电气主接线选择.21.1 概述.21.1.1 可靠性.21.1.2 灵活性.21.1.3 经济性.21.2 主接线的接线方式选择.31.2.1 单母线接线.31.2.2 单母分段.31.2.3 单母分段带旁路母线.31.2.4 桥形接线.31.2.5 一个半断路器（3/2）接线.41.2.6 双母接线.41.2.7 双母线分段接线.42 主变压器容量、台数及形式的选择.102.1 概述.102.2 主变压器台数的选择.102.3 主变压器容量的选择.102.4 主变压器型式的选择.112.4.1 主变压器相数的选择.112.4.2 绕组数的选择.112.4.3 主变调压方式的选择.122.4.4 连接组别的选择.122.4.5 容量比的选择.122.4.6 主变压器冷却方式的选择.123 短路电流计算.143.1 概述.143.2 短路计算的目的及假设.14华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）23.2.1 短路电流计算的目的.143.2.2 短路电流计算的一般规定.143.2.3 短路计算基本假设.153.2.4 基准值.153.2.5 短路电流计算的步骤.153.2.6 短路电流计算程序说明.194 电气设备的选择.204.1 概述.204.1.1 一般原则.204.1.2 技术条件.204.2 断路器的选择.214.2.1 按开断电流选择.214.2.2 短路关合电流的选择.214.3 隔离开关的选择.254.4 高压熔断器的选择.274.4.1 按额定电压选择.274.4.2 按额定电流选择.284.5 互感器的选择.284.5.1 电流互感器的选择.284.5.2 电压互感器的选择.334.6 母线的选择.354.6.1 裸导体的选择条件选择和校验.354.6.2 母线及电缆截面的选择.364.7 支持绝缘子及穿墙套管的选择.424.7.1 支持绝缘子的选择.424.7.2 穿墙套管的选择.434.8 高压熔断器的选择.445 电气总平面布置及配电装置的选择.465.1 概述.465.2 高压配电装置的选择.466 防雷设计规划.506.1 防雷保护的设计.506.2 主变中性点放电间隙保护.50华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）37 避雷器及避雷针的选择.517.1 避雷器的选择.517.2 避雷针的选择.527.3 保护全面积的校验.538 接地网的设计.558.1 设计说明.558.2 接地体的设计.558.3 典型接地体的接地电阻计算.558.4 接地网设计计算.56总 结.58参考文献.59致谢.60华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）1原始数据1、变电站类型：地方降压变电站2、电压等级： 110/35/6kV3、负荷情况：35kV：最大 20MW，最小 10MW，Tmax = 56800 小时，cos= 0.856kV：最大 18MW，最小 12MW，Tmax = 6000 小时，cos= 0.85负荷性质：工农业生产及城乡生活用电4、出线情况：(1) 110kV 侧：2 回（架空线）LGJ-300/30km (2) 35kV 侧 6 回（架空线） 6kV 侧：14 回（其中电缆 4 回） 。5、系统情况：(1)系统双回路给变电站供电(2)系统 110kV 母线短路容量为 2500MVA(3)系统 110kV 母线电压满足常调压要求6、气象条件：(1)最高温度 40，最低温度-30，年平均温度 20；(2)土壤电阻率 250 欧。米；(3)当地雷暴日 40 日/年。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）21 电气主接线选择1.1 概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计技术规程SDJ2-79 规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。1.1.1 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。1.1.2 灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性：1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。1.1.3 经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的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、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）3绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。1.2 主接线的接线方式选择电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。1.2.1 单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。1.2.2 单母分段用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110220kV 配电装置的出线回路数为 34 回，3563kV 可配电装置的出线回路数为 48 回，610kV 配电装置出线为 6 回及以上，则采用单母分段接线。1.2.3 单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为 35110kV 的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。1.2.4 桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除情况。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）41.2.5 一个半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。1.2.6 双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条” ，则该回路在检修期需要停电。对于，110220kV 输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110220kV 双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 回（110kV）或 5 回（220kV）时，一般应装设专用旁路母线。1.2.7 双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试） ，不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。由设计任务书给定的负荷情况：110kV 进线 2 回，35kV 出线 6 回，10kV 出线 14 回，该变电所主接线可以采用以下六种方案进行比较：方案 1华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）5110kV侧110kV侧35kV侧35kV侧6kV侧6kV侧3回3回7回7回图 7-1 方案一设计方案此方案 110kV 侧、35kV 侧和 6kV 侧均选用单母线分段接线。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，故此方案可靠性较高，也较经济，可以考虑此方案。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）6方案 23回3回110kV侧110kV侧35kV侧35kV侧6kV侧6kV侧7回7回图 7-2 方案二设计方案此方案 110kV 侧选用内桥接线，35kV 侧和 6kV 侧选用单母线分段接线。内桥接线：适合于输电线路较长，变压器又不需要经常切换时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。使用断路器少、布置简单、造价低等优点。故此方案可靠性和经济性都较高，可以考虑此方案。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）7方案 33回3回110kV侧110kV侧35kV侧35kV侧6kV侧6kV侧7回7回图 7-3 方案三设计方案此方案 110kV 侧和 6kV 侧均选用单母线分段接线，可靠性和经济性都较高，35kV 侧选用单母线分段带旁路母线接线，可靠性较高，但是经济性差，故不选用此方案。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）8方案 46回110kV侧110kV侧35kV侧35kV侧6kV侧6kV侧7回7回图 7-4 方案四设计方案此方案 110kV 侧选用内桥接线，35kV 侧选用双母线接线，6kV 侧选用单母线分段接线。内桥接线：适合于输电线路较长，变压器又不需经常切换时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。使用断路器少、布置简单、造价低等优点。所以 110kV侧和 10kV 侧可靠性较高，也比较经济。35kV 侧选用的双母线接线，它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。但是不够经济，故不选用此方案。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）9方案 53回3回110kV侧110kV侧35kV侧35kV侧6kV侧6kV侧7回7回图 7-5 方案五设计方案此方案 110kV 侧选用内桥接线，6kV 侧选用单母线分段接线，可靠性和经济性都较高。35kV 侧选用单母线分段带旁路母线接线，可靠性较高，但不够经济。故不选用此方案。最后选出方案 1 和方案 3 进行进一步比较。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）102 主变压器容量、台数及形式的选择2.1 概述在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统 510 年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。2.2 主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是郊区 110kV 降压变电所，它是以 110kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至 35kV 及 10kV 母线上，再将电能分配出去。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担 60%70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.3 主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510 年规划负荷选择，并适当考虑远期1020 年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所最大负荷给定，所以应按最大总负荷来选择主变的容量，根据变电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所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的 60%80%，该变电所是按 70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为： 351035103510coscoskVkVkVkVkVkVPPSSS总当一台变压器停运时，可保证对 60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）1140%，则可保证 98%负荷供电，而高压侧 110kV 母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是 110kV 侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为：0.6SS总单台2.4 主变压器型式的选择2.4.1 主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在 330kV 以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，负责工农业生产及城乡用电，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。2.4.2 绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的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，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为8%，故不选择自耦变压器。分裂变压器：华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）12分裂变压器约比同容量的普通变压器贵 20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。2.4.3 主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，110kV 及以上网络电压应符合以下标准：1)枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的 11.3 倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过 10%，事故后不应低于电网额定电压的 95%。2)电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的 95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达 30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。2.4.4 连接组别的选择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。2.4.5 容量比的选择为保证供电质量及其使变压器充分利用，选用 100/100/100。2.4.6 主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，具有节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。综上所述，本设计选择强迫油循环风冷却。本设计任务中 110kV 侧电源为无限大系统，该侧的 2 回出进线负荷功率由该无限大系统供给，不需通过主变传送；35kV 侧最大负荷 20MW，最小负荷 10MW,功率因数为华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）130.85，该侧共 6 回出线，需要由两台主变压器供电。6kV 侧的最大负荷 18MW，最小负荷12MW，功率因素为 0.85 也需要从 110kV 侧系统通过主变来传送。因此，在正常运行情况下，主变传送的最大总容量为 45MVA。已知 35kV 侧最大负荷 20MW ，, 6kV 侧最大负荷为 18MW，,由计算cos0.85cos0.85可知单台主变的最大容量为：3563510356201844.71coscos0.850.85kVkVBkVkVkVkVPPSSSMVA则 0.60.6 44.7126.82MBSSMVA所以，选择两台 50MVA 的变压器并列运行。1)35kV 侧：22023.53235300.85nSMVAkVA223530100%37.35%30%2 31500nnSS2)6kV 侧：31821.18211800.85nSMVAkVA321180100%33.62%2 31500nnSS3)因 35kV 侧大于变压器容量的 30%，故可选主变容量比为 100/100/50 或 100/100/100。但考虑到为使各绕组能够充分利用，在这里应选用 100/100/100。4)综合以上，确定所选变压器型号：SFSLQ1-31500/110。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）143 短路电流计算3.1 概述在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.2 短路计算的目的及假设3.2.1 短路电流计算的目的其计算目的是：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。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4）按接地装置的设计，也需用短路电流。3.2.2 短路电流计算的一般规定1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年） 。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）154）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。3.2.3 短路计算基本假设1）正常工作时，三相系统对称运行；2）所有电源的电动势相位角相同；3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。3.2.4 基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量： = 100MVABS基准电压：（kV） 6.3 37 115avU3.2.5 短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：*1IX有名值： *3BavSIIU5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：3nSIU短路电流冲击值： 2.55chiISFSL1-50000/110 的技术数据：表 9-1 主变压器 SFSLQ1-31500/110 技术数据型 号 SFSLQ131500/110容 量31.5 MVA容 量 比100 /100/100华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）16高中17 %高低10.5 %阻抗电压中低6 %联结组标号 Y0/Y0/-12-11空载损耗47.2kW空载电流 0.9%高-中207高-低207短路损耗中-低165取基准容量，基准电压为100BSMVA110kV 侧1(1 2)(1 3)(2 3)11%17 10.5610.7522KKKKUUUU35kV 侧2(1 2)(2 3)(1 3)11%176 10.56.2522KKKKUUUU6kV 侧3(2 3)(1 3)(1 2)11%6 10.5 170.2522KKKKUUUU 则三绕组变压器电抗分别为：11*%10.751000.34010010031.5KBTNUSXS22*%6.251000.19810010031.5KBTNUSXS33*%0.251000.00810010031.5KBTNUSXS 华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）17d1d1d3d3d2d2220KV220KV110KV110KV10kV10kV0.08950.08950.340.340.340.340.1980.1980.1980.19800-0.008-0.008-0.008-0.008图 9-1 等值网络d1 点短路时：等值网络为d1d100.08950.08950.08950.0895图 9-2 d1 点短路点等值图次暂态短路电流标幺值：*1111.1730.0895IX次暂态短路电流有名值：*10011.1735.60933 115BavSIIkAU冲击电流：2.552.55 5.60914.303chiIkA全电流最大有效值：1.521.52 5.6098.526chIIkA短路容量：33 5.609 1101068.658nSIUMVAd2 点短路时：华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）18等值网络为110kV110kV35kV35kV0.08950.08950.340.340.340.340.1980.1980.1980.1980.35850.3585图 9-3 d2 点短路点等值图次暂态短路电流标幺值：*112.7890.3585IX次暂态短路电流有名值：*1002.7894.35233 37BavSIIkAU冲击电流：2.552.55 4.35211.098chiIkA全电流最大有效值：1.521.52 4.3526.615chIIkA短路容量：334.352 35263.826nSIUMVAd3 短路时：等值网络为110kV110kV0.340.340.340.346kV6kV0.25550.2555-0.08-0.08-0.08-0.08图 9-4 d3 点短路点等值图次暂态短路电流标幺值：*113.9140.2555IX华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）19次暂态短路电流有名值：*1003.91435.86933 10.5BavSIIkAU冲击电流：2.552.55 35.86991.466chiIkA全电流最大有效值：1.521.52 35.86954.521chIIkA短路容量：33 35.869 6372.762nSIUMVA对 d3 处加装电抗器后短路电流计算得：=2.967 =27.190 =69.335 =41.329*IIchichI3.2.6 短路电流计算程序说明此程序运用 c 语言编写，用来计算短路电流。可计算 1,2,3 三点短路时的短路电流标幺值及有名值。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）204 电气设备的选择4.1 概述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。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，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。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）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。4.1.2 技术条件1）按正常工作条件选择导体和电气A电压：所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压.maxgUnU即 nU .maxgU一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在 110KV 及以下时为 1.15，而nU实际电网运行的一般不超过 1.1。.maxgUnUB.电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度 Q 0下，导体和电器的长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流yI.maxgI即 yI.maxgI由于变压器在电压降低 5%时，出力保持不变，故其相应回路的 = .maxgI1.05（为电器额定电流） 。nInIC.按当地环境条件校核华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）21当周围环境温度和导体额定环境温度不等时，其长期允许电流 可按下式修正，yIyI21MMTTKTT基中为温度修正系数;为最高工作温度; 为额定载流量基准下的环境温度（）; KMT1TC为实际环境温度；对应于所选截面、环境温度为+25时，长期允许载流量（A）2TyISC2）按短路情况校验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，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。A.短路热稳定校验满足热稳定条件为： 22dztI tI t验算热稳定所用的计算时间：0.050.05dzzzItttIB.短路的动稳定校验满足动稳定条件为：max2.55chiIi4.2 断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故 35220kV 一般采用 SF6断路器。真空断路器只适应于 10kV电压等级，10kV 采用真空断路器。4.2.1 按开断电流选择高压断路器的额定开断电流应不小于其触头开始分离瞬间的短路电流即最大持续NI工作电流即： .maxgImaxNgII4.2.2 短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿） ，更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流 不应小于短路电流最大冲击华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）22值。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）23110kV 侧：选定断路器型号为4 110SW表 10-1 断路器型号为的技术数据4 110SW电压，kV热稳定电流，kA重合性能型号额定最大额定 电流，A额定断开电流，kA动稳定电流峰值，kA1S合闸时间，s固有分闸时间，s电流休止时间，s重合时间，s4 110SW110126 100018.455320.250.060.30.41）电压：110110gNUkVkVU2）电流：max1.051.05 31.51.05173.59933 110NgNNSIIAUmax173.5991000gNIAAI3）开断电流：5.60918.4d tkdIIkAkAI4）动稳定：max2.5514.30355chiIkAkAi则满足动稳定；5）热稳定：s0.050.050.780.050.83dzzzItttI22225.6090.8326.1133211024dztI tI t 则满足热稳定。变压器 35kV 母线侧：选定断路器型号为（技术数据见下文）1 35DW 1）电压：3535gNUkVkVU华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）24表 10-2 断路器型号为的技术数据1 35DW 电压，kV动稳定电流，kA型号额定 最大额定电流，A额定断开电流，kA额定断开容量，MVA5s 热稳定电流，kA合闸时间，s固有分闸时间，s1 35DW 356006.617.3100.40.062）电流：max1.051.05 31.51.05545.59633 35NgNNSIIAUmax545.596600gNIAAI3）开断电流：4.3526.6d tkdIIkAkAI4）动稳定：max11.09817.3chikAkAi则满足动稳定；5）热稳定：0.050.054.40.054.45dzzzItttsI22224.3524.4537.44786.65217.8dztI tI t则满足热稳定。变压器 6kV 侧：选定断路器型号为3 10SN 表 10-3 断路器型号为的技术数据3 10SN 极限通过电流，kA热稳定电流，kA型号额定电压，kV额定电流，A额定断开电流，kA额定断开容量，MVA最大有效1s5s 10s合闸时间，s固有分闸时间，s3 10SN 102000297530211）电压：610gNUkVkVU2）电流：max1.051.05 31.51.051818.65333 10NgNNSIIkAU华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）25max1818.6532000gNIAAI3）开断电流：27.19029d tkdIIkAkAI4）动稳定：max69.33575chikAkAi则满足动稳定；5）热稳定：s0.050.050.750.050.83dzzzItttI222227.1900.83613.61643.511892.25dztI tI t 则满足热稳定。35kV 出线侧：选定断路器型号为1 35DW 表 10-4 断路器型号为的技术数据835LW 电压，kV动稳定电流，kA型号额定 最大额定电流，A额定断开电流，kA额定断开容量，MVA4s 热稳定电流，kA合闸时间，s固有分闸时间，s1 35DW 356006.617.3100.40.06 验证同 35kV 母线则满足要求。6kV 出线侧：选定断路器型号为3 10SN 表 10-5 断路器型号为的技术数据3 10SN 极限通过电流，kA热稳定电流，kA型号额定电压，kV额定电流，A额定断开电流，kA额定断开容量，MVA最大有效1s5s 10s合闸时间，s固有分闸时间，s3 10SN 10200029753021验证同 6kV 母线侧。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）264.3 隔离开关的选择隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵循倒闸操作顺序。隔离开关的配置：1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设 12 组接地刀闸或接地器。63kV 及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。110kV 侧：选定隔离开关型号为（技术数据见下页）2110GW 1)电压：110110gNUkVkVU表 10-6 隔离开关型号为的技术数据2110GW 型号额定电压，kV额定电流，A动稳定电流，kA热稳定电流 s， （kA）2110GW 1106005014(5)2)电流： max1.051.05 31.51.05173.59933 110NgNNSIIAUmax173.599600gNIAAI3)动稳定：max14.30350chikAkAi则满足动稳定；4)热稳定：s0.050.054.40.054.45dzzzItttI22225.6094.45140.001 145980dztI tI t华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）27则满足热稳定。变压器 35kV 侧：选定隔离开关型号为235GW表 10-7 隔离开关型号为的技术数据235GW型号额定电压，kV额定电流，A动稳定电流，kA热稳定电流，kA(s)235GW356005014（5）1)电压：3535gNUkVkVU2)电流：max1.051.05 31.51.05545.59633 35NgNNSIIAUmax545.596600gNIAAI3)动稳定：max11.09850chikAkAi则满足动稳定；4)热稳定：s0.050.054.40.054.45dzzzItttI22224.3524.4584.283980145dztI tI t则满足热稳定。变压器 6kV 侧：选定隔离开关型号为1 10GN 表 10-8 隔离开关型号为的技术数据1 10GN 型号额定电压，kV额定电流，A动稳定电流，kA热稳定电流 ，kA(s)1 10GN 1020008536(5)1)电压：610gNUkVkVU2)电流：max1.051.05 31.51.051818.653336NgNNSIIkAUmax1818.6532000gNIAAI3)动稳定：max69.33585chikAkAi则满足动稳定；华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）284)热稳定：s0.050.054.40.054.45dzzzItttI222227.194.453289.8683656480dztI tI t则满足热稳定。35kV 出线侧：选定隔离开关型号为235GW 表 10-9 隔离开关型号为的技术数据235GW 型号额定电压，kV额定电流，A动稳定电流，kA热稳定电流，kA(s)235GW 356005014(5)验证同 35kV 母线侧。6kV 出线侧：选定隔离开关型号为1 10GN 表 10-10 隔离开关型号为的技术数据1 10GN 型号额定电压，kV额定电流，A动稳定电流，kA热稳定电流,kA(s)1 10GN 1020008536(5)验证同 6kV 母线侧。方案 1 和方案 2 的经济比较 方案 1 与方案 2 所用断路器与隔离开关型号相同，但方案 1 所用断路器与隔离开关数量多。 综上比较，可知方案 2 为最经济方案。4.4 高压熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，也可常用于保护电压互感器。4.4.1 按额定电压选择对一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网额定电压。另外对于充填石英砂有限流作用的熔断器，只能用于等于其额定电压电网中。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）294.4.2 按额定电流选择1）熔管额定电流选择：为了保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流应大于熔化的额定电流。2）熔体额定电流选择：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路可按下式选择4.5 互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用有：1）将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。电流互感器的特点：1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关；2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电压互感器的特点：1）容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全系数；2）二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态运行，即开路状态。互感器的配置：1）为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；3）对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；4）6110kV 电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；5）当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。4.5.1 电流互感器的选择1)电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流与在数值和相1I2I华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）30位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。2)电流互感器 10%误差曲线：是对保护级（BlQ）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过-10%。电流互感器的 10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件下，一次电流的倍数入与电流互感器允许最大二次负载阻抗 Z2f 关系曲线。3) 为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量。4)按一次回路额定电压和电流选择:电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大 1/3左右以保证测量仪表的最佳工作，电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：NU1NI和，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近NgUU1maxNgII额定电流。5)种类和型式的选择:选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。6）热稳定检验:电流互感器热稳定能力常以允许通过一次额定电流的倍数来表示，即：dzt1NItK221()dzNtI tIK7）动稳定校验：电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数（动稳定电流倍数）12NIdwK表示其内部动稳定能力，故动稳定可用下式校验：12chNdwiIK110kV 侧：选定型号为110LCWD 表 10-27 LCWD-110 的技术数据型号额定电流比，A级次组合准确级次二次负荷，0.5级1s 热稳定倍数动稳定倍数LCWD-(250)(2600)/55 . 021DD0.51.23460华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）311101）型式：户外独立式电流互感器2）一次回路电压：110110gNUkVkVU3）一次回路电流：max1.051.05 31.51.050.173633 110NgNNSIIkAU，这里取1(2 50) (2 600)NIA1300NIA 则max1173.6gNIAI4）准确等级：0.55)动稳定：,满足动稳定；114.30325.4620.3 602chNdwikAkAIK6)热稳定：s0.050.050.780.050.83dzzzItttI,则满足热稳定。222215.6090.8326.11(0.3 34)104.04()dzNtI tIK变压器 35 kV 侧：选定型号为（技术数据见表 10-28）35LCW 1)型式：支持式加大容量电流互感器2)一次回路电压：3535gNUkVkVU3)一次回路电流：表 10-28 的技术数据35LCW 二次负荷，型号额定电流比，A 级次组合 准确级次 0.5级1 级 3 级10%倍数1s 热稳定倍数 动稳定倍数0.52435LCW 151500/50.5/3322865100max1.051.05 31.51.050.54633 35NgNNSIIkAUmax15461000gNIAAI华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）324)准确等级：0.55)动稳定：，满足动稳定；111.098141.42 1 1002chNdwikAIK 6)热稳定： 222214.3520.8315.724225(1 65)()dzNtI tIK,则满足热稳定。变压器 6kV 侧：选定型号为10LBJ 表 10-29 LBJ-10 的技术数据二次负荷，型号额定电流比，A 级次组合 准确度 0.5级1 级 3 级10%倍数1s 热稳定倍数动稳定倍数0.52.41012.410LBJ-1020006000/50.5/D11/DD/DD4.01550901)型式：支持式加大容量电流互感器2)一次回路电压：610gNUkVkVU3)一次回路电流： max1.051.05 31.51.053.183336NgNNSIIkAU（这里）max131834000gNIAAI14000NIA4)准确等级：0.55)动稳定：，满足动稳定；169.335509.1224 902chNdwikAIK 6)热稳定：s0.050.050.780.050.83dzzzItttI,则满足热稳定。2222127.190.83613.6161296004 90()dzNtI tIK35kV 出线侧：选定型号为35LCW 0.050.050.780.050.83dzzzItttsI华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）33表 10-30的技术数据35LCW 二次负荷，型号额定电流比，A 级次组合 准确级次 0.5级1 级 3 级10%倍数1s 热稳定倍数 动稳定倍数0.52435LCW 151500/50.5/33228651001)型式：支持式加大容量电流互感器2)一次回路电压：3535gNUkVkVU3)一次回路电流： max200.0653cos63 35 0.85gNPIkAnU（） ，满足要求；max165100gNIAAI1100NIA4)动稳定：,则满足动稳定；111.09828.2820.2 1002chNdwikAIK5)热稳定：s0.050.050.780.050.83dzzzItttI,则满足热稳定。222214.3520.8315.7242.250.1 65()dzNtI tIK6 kV 出线侧：选定型号为(技术数据见表 10-31)1 10LFZJ 1)型式：浇注绝缘加大容量式电流互感器2)一次回路电压：610gNUkVkVU华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）34表 10-31 的技术数据1 10LFZJ 二次负荷，10%倍数型号额定电流比，A级次组合准确度 0.5级1 级3 级二次负荷，倍数1s 热稳定倍数动稳定倍数0.50.81.210.8LFZJ1-10400/50.5/3及1/3D11.2 15751303)一次回路电流： max180.1463cos1436 0.85gNPIkAnU ，满足要求；max146400gNIAAI4)动稳定：，则满足动稳定；169.33573.53920.4 1302chNdwikAIK5)热稳定：s0.050.050.780.050.83dzzzItttI ,则满足热稳定。222227.190.83613.6169000.4 75tdzI tI t4.5.2 电压互感器的选择1）电压互感器的准确级和容量电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。2）按一次回路电压选择华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）35为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.10.9）范围内变动。NU3）按二次回路电压选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表 4-1 选择。 表 4-1 电压互感器的选择方式接 线 形式电网电压，kV型式二次绕组电压，V结成开口三角形辅助绕组电压 IV一台 PT 不完全符形接线方式335 单项式100无此绕组110J500J单项式100 3100360单项式100 31003Y0Y0315三相五绕组1001003（相）4）电压互感器及型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在 635kV 屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220kV 配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。110kV 侧：选定型号为110JCC 1）型式：瓷绝缘窜级式电压互感器表 10-32 的技术数据110JCC 在下列准确等级下额定容量，VA型式额定变比0.5 级1 级3 级最大容量，VA连接组单相(屋外式)JCC-11010031003110000150500100020001/1/1-12-122）一次电压：11.11.1 1101211100.9 110990.9NNUUU华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）363）二次电压：根据使用情况选用所需二次额定电压4）准确等级：0.5变压器 35kV 及其出线侧：选定型号为 35JDJ 1）型式：油浸式电压互感器表 10-33 的技术数据35JDJ 额定电压，kV二次负荷型号最大容量，VA初级绕组次级绕组剩余电压绕组0.5 级1 级3 级35JDJ 1000350.11502506002）一次电压：11.11.1 3538.5350.93531.50.9NNUUU3）二次电压：根据使用情况选用所需二次额定电压4）准确等级：0.5变压器 6 kV 及其出线侧：选定型号为6JDJ 额定电压，kV二次负荷型号最大容量，VA初级绕组次级绕组剩余电压绕组0.5 级1 级3 级6JDJ 40060.150802401）型式：油浸式电压互感器表 10-34 的技术数据10JDJ 2）一次电压：11.11.1 66.660.9 65.40.9NNUUU3）二次电压：根据使用情况选用所需二次额定电压4）准确等级：0.54.6 母线的选择母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。敞露母线一般按导体材料、类型和敷设方式、导体截面、电晕、短路稳定、共振频率等各项进行选择和校验。4.6.1 裸导体的选择条件选择和校验1）型式：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机，变压器出线端部，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）37回路正常工作电流在 400A 及以下时，一般选用矩形导体。在 4008000A 时，一般选用槽形导体。2）配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导体的截面和导体的结构型式。3）当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对 110kV 及以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。4.6.2 母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电流选择外，其余导体截面，一般按经济电流密度选择。1）按导体长期发热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流应不大.maxgI于导体长期发热的允许电流。yI2）按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度maxT经济电流密度（J） ，导体的经济截面可由下式：.maxgISJ3）热稳定校验：按上述情况选择的导体截面，还应校验其在短路条件下的热稳定。SSmin=SdztCI 热稳定系数 C 稳态短路电流（kA）I 短路等值时间(s)dzt110kV 进线侧采用内桥接线，故不必选用母线。1）初步选择型式：矩形铝导体 （单条平放）表 10-11 矩形铝导体的技术数据单条双条三条导体尺寸,mmh b平放竖放平放竖放竖放平放636.3872949121113192）按最大持续工作电流选择导线截面 S，即ugIKImax.其中为该母线布置方式和环境温度为+25 度时的导体长期允许载流量，为温度修uIK正系数，查表 10-12(见下页)可得=1K一次回路电流： max1.051.05 31.51.050.545633 35NgNNSIIkAU华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）38 符合要求。m545.68721 872gaxyIK I 表 10-12温度修正系数K母线最高允许温度为 70C实际环境温度,C-505101520253035404550K1.291.241.201.151.111.051.000.940.880.810.740.673）按经济电流密度选择：J公式： .max2()gjISmmJ式中：为导体的经济电流密度，按此条件选择的导体截面应尽量接近经济计算的截JS面。jS表 10-13 导体的经济电流密度最大负荷利用小时数maxT导体材料3000 以下300050005000 以上铝导体铜导体1.653.01.152.250.91.75铝芯电缆1.921.731.5435 kV 以下 铜芯电缆2.52.252.0按计算，则=0.9max 5000TJ则 符合要求。.max222545.6()606.2396.963 6.30.9gjISmmmmmmSJ（4）热稳定校验：公式： dztCISSmin式中：按上述情况选择的导体截面S：根据热稳定决定的导体最小允许截面minS：热稳定系数C华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）39：稳态短路电路，即为II：短路电流等值时间 sdzt则min435263 6.3105.524.4587dzIStSC满足热稳定校验情况。其中：*1002.7894.35233 37BavSIIIkAU短路电流等值时间：0.050.054.40.054.45dzzzItttIs热稳定系数可由下表查出：=87CC表 10-14 稳定系数C导体种类和材料短路时导体允许最高温度，导体长期允许工作温度，热稳定系数（）C铝2007087母线铜30070171 5）动稳定校验：maxy式中：为母线材料的允许应力，硬铝为y669 10 Pa为作用在母线上的最大计算应力，其值与母线的截面形状有关, 铝为 500-700。max本设计选的是单条矩形铝母线，则 228max1073. 1chiWaL 2825.51.73 108.376912 4.175 满足要求669 10式中： ：短路冲击电流(kA), 35kV 母线侧chi2.552.55 3.28518.3769chiIkA：支柱绝缘子间的跨距（m）L：相间距离（m）a：母线截面系数（m3）W：振动系数，16kV 侧母线：1）初步选择型式：槽形铝导体（技术数据见下页表 10-15）华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）402）按最大持续工作电流选择导线截面 S，即ugIKImax.其中为该母线布置方式和环境温度为+25 度时的导体长期允许载流量，为温度修uIK正系数，查表可得=1.0（见下页表 10-16）K表 10-15 槽形铝导体的技术数据截面尺寸hbcr集肤效应系数fK截面系数，Wm3相间距离，am载流量，双槽导体截 面，mm210045681.0745.9235902020表 10-16 温度修正系数K母线最高允许温度为 70C实际环境温度，C-505101520253035404550K1.291.241.201.151.111.051.000.940.880.810.740.67一次回路电流：max1.051.05 31.51.053.1826336NgNNSIIkAU则 符合要求。m3182.635901 3590gaxyIK I 3）按经济电流密度选择：J.max2()gjISmmJ式中：为导体的经济电流密度（可由表 10-13 查出） ，按此条件选择的导体截面J应尽量接近经济计算的截面。SjS按 5000 计算，则=0.9maxTJ则符合要求。.max2223182.6()3536.220200.9gjISmmmmmmSJ4）热稳定校验：华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）41dztCISSmin式中：按上述情况选择的导体截面S：根据热稳定决定的导体最小允许截面minS：热稳定系数C：稳态短路电路，即为II：短路电流等值时间dzt则满足热稳定校验情况。min271902020659.284.4587dzIStSC其中：*1002.96727.19336.3BavSIIIkAU短路电流等值时间：0.050.054.40.054.45dzzzItttIS热稳定系数可由表 10-14 查出=87。CC5）动稳定校验：maxy式中：为母线材料的允许应力，硬铝为y669 10 Pa为作用在母线上的最大计算应力，其值与母线的截面形状有关, 铝为 500-max700本设计选的是单条矩形铝母线，则228max1073. 1chiWaL 2825.51.73 1034.408312 75.15 =满足要求669 10y式中：短路冲击电流(kA), 10kV 母线侧chi2.552.55 13.493334.4083chiIkA：支柱绝缘子间的跨距（m）L：相间距离（m）a：母线截面系数（m3）W：振动系数，16kV 侧出线电缆的选择及校验型式：应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式，初步选择型号2纸绝缘铝芯电ZLQ缆华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）42表10-17纸绝缘铝芯电缆的技术数据2ZLQ25时电C缆载流量，A芯数截面，mm2铝芯额定电压，kV相应电缆缆芯允许最高温度，C3 24020510651）按额定电压：因为=6kV，=10kV.maxgUnU所以.maxgnUU2）按最大持续工作电流选择电缆截面积：ygIKImax. 21MMTTKTT其中：为温度修正系数;为电缆最高工作温度;为额定载流量基准下的环境温度KMT1T（）; 为实际环境温度；对应于所选电缆截面、环境温度为+25时，电缆长C2TyISC期允许载流量（A） 。知 6kV 侧：max180.14563cos1436 0.85gNPIkAnU ，这里2165201.0616525MMTTKTT220T C205yIA1.061 205217.505yKI 故满足要求。.maxgyIKI3热稳定校验：公式： SSmin=dztCI查下表可得=95C华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）43表 10-18 电缆热稳定系数C导体种类和材料短路时导体允许最高温度,C导体长期允许工作温度,C热稳定系数,C铝芯200609510kV油浸纸绝缘电缆铜芯22060165知 0.050.054.40.054.45dzzzItttsI*1002.96727.19336.3BavSIIIkAU则 Smin=603.76mm2dztCI27.194.4595因而 S=3 240mm2Smin=603.76mm2能够满足短路热稳定要求。4.7 支持绝缘子及穿墙套管的选择4.7.1 支持绝缘子的选择1）型式选择根据装置地点、环境，选择屋内、屋外或防污式及满足使用要求的产品型式。一般屋外采用联合胶装多棱式，屋外采用棒式，需要倒装时，采用悬挂式。2）额定电压选择无论支持绝缘子或套管均要负荷产品额定电压大于或等于所在电网电压要求。选择条件：1）型式：用于屋内时，一般采用联合胶装的多棱式支柱绝缘子。用于屋外时，一般采用棒式支柱绝缘子。2）电压：ngUU110kV 侧：根据条件选取 ZS-110 绝缘子：华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）44表 10-19 ZS-110 绝缘子的技术数据型号额定电压，kV绝缘子高度，mm机械破坏负荷，kgZS-1101101200200035kV 侧：根据条件选取 ZS-35 支柱绝缘子：表 10-20 ZS-35 绝缘子的技术数据型号额定电压，kV绝缘子高度，mm机械破坏负荷，kgZS-353548510006kV 侧：根据条件选取 ZS-10 支柱绝缘子：表 10-21 ZS-10 支柱绝缘子的技术数据型号额定电压，kV绝缘子高度，mm机械破坏负荷，kgZS-10102105004.7.2 穿墙套管的选择1）穿墙套管的额定电流选择与窗口尺寸配合。2）具有倒替的穿墙套管额定电流应大于或等于回路中最大持续工作电流。NImaxI1）型式：一般采用铝导体穿墙套管2）电压：ngUU3）电流：ngIImax35kV 侧：母线的额定电压：kV35nU 一次回路电流：max200.0653cos63 35 0.85gNPIkAnU根据条件选取250穿墙套管：35CLB表 10-22穿墙套管的技术数据35CLB型号额定电压，kV额定电流，A机械破坏负荷，g35CLB352507506kV 侧：母线的额定电压：kV6nU 华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）45一次回路电流： max180.1463cos1436 0.85gNPIkAnU 根据条件选取CLB-10250穿墙套管：表 10-23穿墙套管的技术数据10CLD型号额定电压，kV额定电流，A机械破坏负荷，kg10CLD1025020004.8 高压熔断器的选择选择高压熔断器作用为保护电压互感器，所以只需按工作电压和开端能力两项进行选择。1）工作电压：ngUU2）断流容量：dnSS 其中，：ts 短路容量（MVA） ，：设备额定断流容量（MVA）S dnS选择高压熔断器作用为保护电压互感器，所以只需按工作电压和开端能力两项进行选择。1）工作电压：ngUU2）断流容量： dnSS ：ts 短路容量（MVA）S ：设备额定断流容量（MVA）dnS由以上技术条件，可选择：110kV 高压熔断器型号为 RW6-110：表 10-24 RW6-110 高压熔断器型的技术数据型号额定电压，kV额定电流，A断流容量（三相） ，MVARW6-1101101001200,符合要求。11033 5.609 1101068.6581200nSI UMVA35kV 高压熔断器型号为 RW9-35：表 10-25 RW9-35 熔断器型的技术数据型号额定电压，kV额定电流，A断流容量（三相） ，MVARW9-35100600华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）4635符合要求。35334.352 35263.826600nSI UMVA6kV 高压熔断器型号为 RN2-10：表 10-26 RN2-10 熔断器型的技术数据型号额定电压，kV额定电流，A断流容量（三相） ，MVARN2-10100.51000符合要求。103327.190 6282.5671000nSI UMVA华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）475 电气总平面布置及配电装置的选择5.1 概述配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。屋内配电装置的特点：由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；房屋建筑投资大。屋外配电装置的特点：土建工程量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘；外界气象变化对设备维修和操作有影响。配电装置应满足以下基本要求：1）配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策；2）保证运行可靠，按照系统自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离；3）便于检修、巡视和操作；4）在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价；5）安装和扩建方便。配电装置的设计原则：1）节约用地；2）运行安全和操作巡视方便；3）考虑检修和安装条件；4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；5）节约三材，降低造价；6）安装和扩建方便。5.2 高压配电装置的选择配电装置的整个结构天寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。表 5-1 和表 5-2（见下文）中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距， 高压配电装置设计技术规程中所规定的 A 值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）48全净表 5-1 屋外配电装置的安全净距（mm）额定电压，kV符号适用范围图号3-1015-203563110J110220J330J500JA11、带电部分至接地部分之间2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处与遮栏上方带电部分之间10-110-22003004006509001010180025003800A21、不同相的带电部分之间2、断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间10-110-320030040065010001100200028004300B11、设备运输时，其外部至无遮栏带电部分之间2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间3、栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间4、带电作业时的带电部分至接地部分之间10-110-210-395010501150140016501750255032504550B21、网状遮栏至带电部分之间10-230040050075010001100190026003900C1、无遮栏裸导体至地面之间2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间10-210-3270028002900310034003500430050007500D1、平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间10-110-2220023002400260029003000380045005800距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的 B、C、D 值是在 A 值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。本变电所三个电压等级：即 110kV、35kV、10kV 根据电力工程电气设计手册规定，110kV 及以上多为屋外配电装置，35kV 及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所 110kV 采用屋外配电装置，35kV、10kV 采用屋内配电装置。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）49根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。表 5-2 屋内配电装置的安全净距（mm）额 定 电 压，KV符号适用范围图号361015203563110J110220JA11、带电部分至接地部分之间2、网状和极状遮栏向上延伸线距地2.3m处当遮栏上方带电部分之间10-4751001251501803005508509501800A21、不同相的带电部分之间2、断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间10-47510012515018030055090010002000B11、栅状遮栏至带电部分之间2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间10-482585087590093010501300160017002550B2网状遮栏至带电部分之间10-517520022525028040065095010501900C无遮栏裸导体至地（楼）面之间10-42375240024252450248026002850315032504100D平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间10-41875190019251950198021002350265027503600E通向屋外的出线套管至屋外通道的路面10-44000400040004000400040004500500050005500注：110J、22J、330J、500J 系指中性点直接接地网1）中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。2）半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）50布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：A.占地面积约在中型布置减少 30%；B.节省了用地，减少高层检修工作量；C.旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3）高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的 5%，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一般适用下列情况：A.配电装置设在高产农田或地少人多的地区；b.原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；C.场地狭窄或需要大量开挖。本次所设计的变电站，其 110kV 电压等