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含CAD图纸+文档 110 kV 阳宁市 变电站 电气设计 CAD 图纸 文档

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. . 毕 业 设 计110kV阳宁市变电站电气设计院 部 机械与电子工程学院专业班级 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 二xx年六月六日目录摘要IAbstractII1引言12 设计的内容和要求22.1 原始资料分析22.2 设计原则和基本要求32.3 设计内容33 主变压器的选择33.1 主变台数的确定33.2 本变电站站用变压器的选择54 电气主接线的选择54.1 选择原则54.1.1 主接线的基本形式和特点64.1.2 主接线设计的基本要求及原则74.2 变电站的各侧主接线方案的拟定85 短路电流计算125.1 短路计算的目的及假设125.2 短路电流计算的步骤135.3 短路电流计算及计算结果146 导体和电气设备的选择176.1 电气设备的选择原则176.2 断路器和隔离开关的选择176.3 互感器的选择216.4 母线的选择226.5 高压熔断器的选择246.6 消弧线圈的选择247 变电站防雷保护及其配置247.1 直击雷的过电压保护247.2 雷电侵入波的过电压保护257.3 避雷器和避雷线的配置258 高压配电装置及平面布置268.1 设计原则与要求268.2 高压配电装置279 结论28参考文献29致谢30ContentsAbstractII1 Introduction12 Design the content and requirements22.1 Analysis of the raw data22.2 Design principles and basic requirements32.3 Design Content33 Select the third chapter of the main transformer33.1 Determination of the number of main transformer station33.2 Substation transformers54 Main electrical wiring selection54.1 Selection principle54.1.1 Main Wiring the basic forms and characteristics64.1.2 Basic requirements and principles of the main wiring design74.2 Prepare each side of the main line scheme 4.2 substation85 Short circuit calculation125.1 Short-circuit calculations and assumptions125.2 Short-circuit current calculation135.3 Short-circuit current calculation and calculations146 Select Chapter conductors and electrical equipment176.1 Electrical equipment selection principle176.2 Circuit breakers and disconnectors selection176.3 Transformers selection216.4 Select busbar226.5 High-voltage fuse selection246.6 Select the arc suppression coil247 Substation lightning protection and configuration247.1 Direct lightning over-voltage protection257.2 Lightning invasion wave overvoltage protection257.3 Configuring and lightning arrester line258 High voltage distribution equipment and layout268.1 Design principles and requirements268.2 High voltage electrical installations279 In conclusion28References29Acknowledgements30iv110kV阳宁市变电站电气设计摘要：随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的进步，电力系统对变电站的要求也越来越高。本设计讨论的是110kV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地和保护、配电装置设计。关键词：变电站 短路计算 设备选择110kV substation electrical of Yangningcity designYusen Liu(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)Abstract:With the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced, the power system demands on substation more and more.The design is refer to the part of 110kV electrical substation design. First of all, analyze the original data and choose the main transformer, based on it , design the main wiring and Short Circuit Calculation, at last choose equipment, then mine and the protection of earth and distribution device.Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment SelectionII1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。能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、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。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，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，这是世界发展规律。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（8）继电保护的配置等2设计的内容和要求2.1 原始资料分析（1）变电站的建设规模类型：110kV地方变电站。（2）电力系统与本所的连接情况a 待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。b 本变电站有两回平行线路与110kV电力系统连接，有两回35kV电力系统连接。c本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗的标么值（Sj=100MVA）,110kV及35kV电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在内。电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备，35kV因电网线路的电容电流较少，也不装设消弧线圈。110kV出线无电源。（3）电力负荷水平110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。35kV进出线共4回，输送容量各为4000KVA。10kV出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按3500KVA设计；另外5回每回输送容量为3000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。（4）本变电站自用电主要负荷如表2-1表21 110kV变电站自用电负荷序号设备名称额定容量（kW）功率因数（cos）安装台数工作台数备注1主充电机200.8511周期性负荷2浮充电机4.50.8511经常性负荷3主变通风0.150.853232经常性负荷4蓄电池通风2.70.8511经常性负荷5检修、试验用电150.85经常性负荷6载波通讯用电10.85经常性负荷7屋内照明5.28屋外照明4.59生活水泵4.50.8522周期性负荷10福利区用电1.50.85周期性负荷计算负荷S=5.2+4.5+（20+4.5+0.1532+2.7+15+1+4.52+1.5）0.8549.725 (kVA)a当地年最高温度39.1，年最低温度5.9，最热月平均最高温度29；最热月平均地下0.8m土壤温度21.5。b当地海拔高度1518.3m。c当地雷电日T=25.1日/年。2.2 设计原则和基本要求设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建的方便性。要求如下：（1）选择主变压器台数、容量和型式(一般按变电站建成5-10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力)；（2）设计变电所电气主接线；（3）短路电流计算；（4）主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定;2.3 设计内容本次设计的是一个降压变电站，有三个电压等级(110kV35kV10kV)，110kV主接线采用单母线分段接线方式，两路进线，35kV和10kV主接线均采用单母线分段接线方式。主变压器容量为231.5MVA，110kV与35kV之间采用YoYo12连接方式，110kV与10kV之间采用Yo11连接方式。本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接35kV的引出线，另一端接10kV的引出线。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。3 主变压器的选择3.1 主变台数的确定待设计变电站在电力系统中的地位：本变电站为一降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。待设计变电站的建设规模：a电压等级：110kV/35kV10kV b线路回路数量110kV出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。35kV出线共4回，输送容量各为4000KVA。10kV出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按3500KVA设计；另外5回每回输送容量为3000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。由电力工程电气设计手册电气一次部分并结合工厂供电可知：(1) 主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合（2）装有两台主变压器的变电所，每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：a任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约70%80%的需求，即b任一台变压器单独运行时，应满足全部一，二级负荷的要求，即由原始资料可知：10kv侧:MW35kv侧：MW总计MW考虑到作为区变电站将来预留四个出线间隔，待以后扩建，故采用两台31.5MVA的变压器。（3）电力变压器常用的冷却方式一般分为三种：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环。由相关规范及计算结果选择油浸风冷式变压器最为合适。a 变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。b在330KV及以下电力系统中，一般选三相变压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯低压中压高压线圈，高与低之间阻抗最大。c 绕组数和接线组别的确定：该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，35KV采用Y形连接，10KV采用连接。d调压方式的选择：普通型的变压器调压范围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。e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、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。所以用两台SFSZ731500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下：表3-1 变压器技术数据型号额定容量（kVA）额定电压（kV）损耗（kW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别高压中压低压空载短路SFSZ731500/1103150011081.25%3541.25%10.58.241U12=10.5%U13=17.5%U23=6.5%1YN、yno、dn3.2 本变电站站用变压器的选择变电站的站用电是变电站的重要负荷，因此，在站用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站安全，经济的运行。一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。根据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。站用变压器的容量应按站用负荷选择： S照明负荷+其余负荷0.85(kVA)站用变压器的容量：SeS0.85P十P照明(kVA)根据任务书给出的站用负荷计算：S5.2+ 4.5+（20+4.5+0.1532+2.7+15+1+4.52+1.5）0.8549.725 (kVA) 考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变10KV侧选择两台SL712510型号配电变压器，互为备用。根据容量选择站用电变压器如下：型号：SL712510；容量为：125(kVA)连接组别号：Yn，yn0 调压范围为：高压：5阻抗电压为(%)：44 电气主接线的选择4.1 选择原则电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定与电力系统及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。4.1.1 主接线的基本形式和特点电气主接线是由电气设备通过连接线，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。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，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。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、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1。单母线接线及单母线分段接线2（1）单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流3。综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。（2）单母分段接线单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站610KV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用4。（3）单母线分段带旁路母线的接线单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。双母线接线及分段接线a 双母线接线双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点5。由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的610KV配电装置；3560KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110220KV出线数为5回及以上时。b 双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电6。双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220550KV大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。c 双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。4.1.2 主接线设计的基本要求及原则变电站主接线设计的基本要求：（1）可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应该予以遵循。（2）灵活性电气主接线不但在正常运行情况下能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，能尽快的退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。（3）操作应尽可能简单、方便电气主接线应简单清晰、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）经济性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最小，占地面积最少，使变电站尽快的发挥经济效益。（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，应考虑到有扩建的可能性。变电站主接线设计原则：（1）变电站的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。（2）在6-10kV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。（3）在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为48回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。（4）在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为34回时，采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，或当“0220KV配电装置在系统中居重要地位；出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。（5）当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。4.2 变电站的各侧主接线方案的拟定在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑：a 断路器检修时，不影响连续供电；b线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求；c 变电所有无全所停电的可能性；主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。（1）110KV侧主接线方案A方案：单母线分段接线图4-1 单母线分段接线B方案:双母线接线分析:A方案的主要优缺点:a 当母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作;b对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要用户的供电;c 一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；d 任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；e 当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；f 110kV为高电压等级，一旦停电，影响下级电压等级供电，其重要性较高,因此本变电站设计不宜采用单母线分段接线。B方案的主要优缺点：a 检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电；b 检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；c 工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；d 可利用母联开关代替出线开关；e 便于扩建；f 双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大,运行中需要隔离开关切断电路,容易引起误操作.g 经济性差结论:A方案一般适用于110KV出线为3、4回的装置中；B方案一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电站110KV进出线共6回，且在系统中地位比较重要，所以选择A方案单母线分段接线为110KV侧主接线方案。（2）35KV侧主接线方案A方案：单母线接线B方案:单母线分段接线图4-4 单母线分段接线分析：A方案的主要优缺点：a 接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差;b 当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；c 出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点：a 当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；b 对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；c当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；但是投资减少了许多，具有经济性；d 任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；e 当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。结论:B方案一般速用于35KV出线为4-8回的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电站35KV出线为24，所以选择B方案单母线分段接线为35KV侧主接线方案。（3） 10KV侧主接线方案A方案：单母线接线(见图4-3)B方案：单母线分段接线(见图4-4)分析：A方案的主要优缺点：a 接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差;b 当母线或母线隔离开关发生故障或检修时；各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；c 出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点：a 母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；b 对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电c当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；d 任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；e 当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。结论：B方案一般适用于10KV出线为6回及以上的装置中。综合比较A、B两方案,并考虑本变电站10KV出线为12回，所以选择B方案单母线分段接线为10KV侧主接线方案.5 短路电流计算5.1 短路计算的目的及假设（1）短路电流计算的目的a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。b 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。c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。d 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。e 按接地装置的设计，也需用短路电流。（2）短路电流计算的一般规定a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，而不应仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式。b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导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。c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。d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）短路计算基本假设a正常工作时，三相系统对称运行；b所有电源的电动势相位角相同；c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；d不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；e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；f系统短路时是金属性短路。5.2 短路电流计算的步骤目前在电力变电站建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法，其步骤如下：（1）选择要计算短路电流的短路点位置；（2）按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图；a 在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；b 选取基准容量和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）；c 将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗；d 由上面的推断绘出等值网络图；（3）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，即转移电抗；（4）求其计算电抗；（5）由运算曲线查出短路电流的标么值；（6）计算有名值和短路容量；（7）计算短路电流的冲击值；a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：有名值：b计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：短路电流冲击值：（8）绘制短路电流计算结果表5.3 短路电流计算及计算结果等值网络制定及短路点选择：根据前述的步骤，针对本变电所的接线方式，把主接线图画成等值网络图如图5-1所示：图5-1 等值网络图F1-F3为选择的短路点，选取基准容量S =100MVA，由于在电力工程中，工程上习惯性标准一般选取基准电压. 基准电压（KV）： 10.5 37 115基准电流 (KA)： 5.50 1.56 0.50（1）主变电抗计算SFSZ731500/110的技术参数（2）三相短路计算简图，图5-2（3）三相短路计算a 110kV侧三相短路简图如下图5-3当F1短路时，短路电流稳态短路电流的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量b 35kV侧三相短路简图如下图5-4当F2短路时，短路电流稳态短路电流的有名值冲击电流kA短路全电流最大有效值Ich2 =1.514.58 = 6.92 kA短路容量MVAc 10kV侧三相短路简图如下图5-5图5-5 10kV侧三相短路简图当F3短路时，短路电流稳态短路电流的有名值冲击电流短路全电流最大有效值短路容量短路电流计算结果见表5-1表5-1短路电流计算结果短路点基准电压VaV（KV）稳态短路电流有名值IKA短路电流冲击值ich(KA)短路全电流最大有效值Ich(KA)短路容量S( MVA)F11156.316.0659.51980F2374.5811.686.92293.3F310.510.18425.9715.38185.26 导体和电气设备的选择6.1 电气设备的选择原则电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备和载流导体。各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。 电气设备与载流导体的设计，必须执行国家有关的技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后扩建留有一定的余地。电气设备选择的一般要求包括：（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型号一致；（6）选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。（7）按短路条件来校验热稳定和动稳定。（8）验算导体和110kV以下电缆短路热稳定时，所有的计算时间，一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间；而电器的计算时间一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间；断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。6.2 断路器和隔离开关的选择（1）110kV侧断路器和隔离开关的选择短路参数：ich=9.84(kA); I=I=9.8(kA)Ue=110 KV110KV侧断路器的选择：查设备手册试选LW14110型六氟化硫断路器。表6-1 LW14110型断路器参数计算数据LW14-110U（kV）110Ue（KV）110Igmax(A)186.3Ie(A)2000I/(kA)9.51Ir(KA)31.5ich(kA)16.065idw(KA)80I2tdz9.82*0.5Ir2t31.52*3动稳定校验：Igmax=286.3(A)Ieich=16.065 (kA) Idw=100 kA动稳定校验合格。热稳定校验：Qk=9.820.5 (kA2S)Q承受=31.523 (kA2S)Q承受Qk热稳定校验合格。110kV侧隔离开关的选择：Ue=110 kV Igmax=286.3(A)查设备手册试选GW7-110型隔离开关，参数如下：额定电压：Ue=110 kV 额定电流：Ie=600A动稳定电流：Idw=55 kA 5S热稳定电流：14 kA动稳定校验：Igmax=286.3(A)Ieich=16.065 (kA) Idw=55 kA热稳定校验：Qd=9.89.80.5 (kA2S)Q承受=14145 (kA2S) Q承受Qk热稳定校验合格。（2）35kV侧断路器和隔离开关的选择短路参数： ; I=I=2.933(kA) Ue=35 KVIgmax=1.05Ie=1.05S/1.73235=104(A) 35KV侧断路器的选择：查设备手册试选ZW23-35C型断路器。表6-2 ZW23-35C型断路器参数计算数据ZW23-35CU（kV）35Ue（KV）40.5Igmax(A)104Ie(A)1600I/(kA)2.933Ir(KA)25ich(kA)11.68idw(KA)63I2tdz2.9332*0.5Ir2t252*4动稳定校验：Igmax=104(A)Ieich=11.68(kA) Idw=100 kA动稳定校验合格。热稳定校验：Qk=2.93320.5 (kA2S)Q承受=2524 (kA2S)Q承受Qk热稳定校验合格。35KV侧隔离开关的选择：Ue=35 kV Igmax=104(A)查设备手册试选GW14-35（D）型隔离开关，参数如下：额定电压：Ue=35 KV 额定电流：Ie=1250A动稳定电流：Idw=40 kA 2S热稳定电流：16 kA动稳定校验：Igmax=104(A)Ieich=11.68(kA) Idw=40 kA动稳定校验合格。热稳定校验：Q承受=IrwIrwTrw=16162 (kA2S)Q承受Qk热稳定校验合格。（3）10kV侧断路器和隔离开关的选择短路参数：ich=25.97(kA); I=I=1.852(kA) Ue=10 KVIgmax=1.05Ie=1.05S/1.73210=242.8(A) 10KV侧断路器的选择：由于10 kV选用为户内成套设备，根据厂家提供的型号，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜断路器型号为ZN63A-12/T1250A-31.5其参数如下:额定电压: Ue=12 kV 额定电流: Ie=1250 A四秒热稳定电流: Irw4=31.5 kA 额定短路开断电流：Ikd=31.5 kA额定峰值耐受电流：Imax=Idw=80 kA 额定短路关合电流：80 kA动稳定校验：Igmax=242.8(A)Ieich=25.97(kA) Idw=100 kA动稳定校验合格。热稳定校验：Qk=1.8521.8520.5 (kA2S)Q承受= 31.531.54 (kA2S)Q承受Qk热稳定校验合格。所选断路器满足要求。（4）主变中性点隔离开关的选择主变中性点隔离开关选取中性点专用型号:GW8-110型主要参数:额定电压: Ue=110 kV 额定电流: Ie=400 A动稳定电流: Idw=15.5 kA 10S热稳定电流：4.2 k表6-3 断路器、隔离开关参数表器件/型号安装地点参数额定电压Ue(KV)额定电流Ie(KA)动稳定电流Idw(kA)热稳定电流 (kA)断路器LW14110110 KV11020008031.5，3秒ZW35-12635KV40.516006325，4秒ZN63A-12/T1250A-31.510KV1012508031.5，4秒隔离开关GW7-110110KV侧1106005514，5秒GW14-35（D）35 KV侧3512504016，2秒GW8-110主变中性点11040015.54.2，10秒6.3 互感器的选择电流互感器的选择：（1）110kV侧电流互感器Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*110=286.3(A)Ue=110 kV选取：LVQB110，300/5，0.5/D/10P电流互感器参数：1秒热稳定电流：40KA，动稳定电流：100KA动稳定校验：ich=16.065(kA) 100 kA动稳定校验合格。热稳定校验：Qd=9.8*9.8*0.5 (kA2S)Q承受= 1*40*40 (kA2S)Q承受Qd热稳定校验合格。（2）35kV侧电流互感器：Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*35=104(A)Ue=35 kV选取：LVQB35，600/5，0.5/D/10P电流互感器参数：短时热稳定电流：31.5KA，动稳定电流：80KA动稳定校验：ich=11.68(kA) 80 kA动稳定校验合格。热稳定校验：Qd=2.9332.9330.5 (kA2S)Q承受=131.531.5 (kA2S)Q承受Qd热稳定校验合格。（3）10kV侧电流互感器：Igmax=1.05Ie=1.05S/1.73210=242.8(A)Ue=10 kV由于10 kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套使用的型号：LZZBJ-10电流互感器参数：雷电冲击耐受电压（kV），75;短时工频耐受电压（kV），42表6-4 电流互感器选型安装地点型号110kVLVQB11035kVLVQB3510kVLMZ12/1500/5电压互感器的选择：电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，对于：a 3-20kV配电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。b 35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。c 110kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。根据上述条件，选择如下：110kV：母线选单相、串级式、户外式电压互感器。35kV：母线选单相、户外式电压互感器。10kV：母线成套设备配套电压互感器。表6-5 电压互感器选择表安装型号额定电压/KV 各级次额定容量/VA地点原线圈副线圈辅助线圈0.5级 1级 3级110kV母线 JCC2-110 110/ 0.1/ 0.1 500 1000 35kV母线 JDJJ-35 35/ 0.1/ 0.1/3 150 25060010kV母线 JDZXD24-13 10/ 0.1/ 0.1/3 50 80 2006.4 母线的选择（1）110kV侧母线对于110kV侧母线按照发热选取,本次设计的110kV侧的电源进线为两回,一回最大可输送35000KVA负荷,最大持续工作电流按最大负荷算: Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732110=286.3(A)。查设备手册表选择LGJ185/10钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。其参数如下：计算半径196毫米，计算截面22783平方毫米，户外载流量553A。校验110KV母线选单根的软导线，其综合矫正系数按海拔800米，环境温度35。则K=095。电流的校验：Kie=095553=525.35Igmax=286.3A 则电流校验满足要求。热稳定校验：所以热稳定满足。（2）35kV侧母线要求对于35kV侧主母线按照发热选取,本次设计的35kV侧一回最大可输送35000KVA负荷,主变压器的容量为31500KVA，所以最大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算: Igmax=1.05Ie=1.05S/1.73235=104(A)。查设备手册表选择LGJ-18545钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为552 A，满足最大工作电流的要求。其参数如下：计算半径196毫米，计算截面22783平方毫米，户外载流量553A 校验35KV母线选单根的软导线，其综合矫正系数按海拔800米,环境温度35则K=095。电流的校验：Kie=095553=525.35Igmax=104A 则电流校验合格热稳定校验：Smin=(Idt/C) =(2.933*103/87) 34.71mm2S=227.83 mm2 所以热稳定满足要求（3）10kV侧母线Igmax=1.05Ie=1.05S/1.73210=242.8(A)查设备手册表选择638单片矩形铝母平放，平放时长期允许载流量为995A。可选择TMY-125x10型的矩形铜排。校验10KV母线，其综合矫正系数K=095。A电流的校验Kie=0952030=1928.5Igmax=242.8A,；则电流校验合格B热稳定校验Smin=(Idt/C) =(1.852*103/117) 162.2mm2S=1000 mm2所以热稳定满足要求。6.5 高压熔断器的选择变电站35kV电压互感器和10kV电压互感器以及站用变压器都用高压熔断器保护电气设备免受过载和短路电流的损害及用来保护电压互感器。按额定电压和开断电流进行选取：IgmaxI熔丝I底座Igmax=7.7(A)（1）所用变压器高压侧熔断器属成套设备选用RN1-10型熔断器进行保护.（2）35kV电压互感器选取RW9-35型高压熔断器。（3）10kV电压互感器属成套设备，选取RN2-10型高压熔断器。表6-6 高压熔断器选择结果表型号安装额定电压额定电流最大分断备注地点/KV /KA 电流 RW9-35 35kVYH 35 0.5 60 保护电压互感器RN2-10 10kVYH 10 0.5 50 保护电压互感器RN1-35 站用变压器 35 0.5 12 供电力线路短路或过流保护用6.6 消弧线圈的选择当电网容性电流大于下列数值时，中性点宜装消弧线圈：36KV30A，10KV20A，3560KV10A，经计算本站10KV侧不需装消弧线圈，35KV侧需装消弧线圈，消弧线圈一般选用油浸式。表6-7 消弧线圈选型表电压等级型号额定容量额定电压额定电流35KVXDJ-35550KVA35KV12.5-25A7 变电站防雷保护及其配置避雷针、避雷器是变电站屋外配电装置和站内电工建筑物防护直击雷过电压的主要措施。变电站借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来实现，主控制室和屋内配电要采用屋顶上的避雷带。运行中的电气设备，可能受到来自外部的雷电过电压的作用，从而造成电气设备损坏。为了避免电气设备受到雷电的过电压，必须采取有效的过电压防护器具，实现防雷保护。而装设避雷针、避雷线等避雷器具是防雷保护的最有效措施。7.1 直击雷的过电压保护装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不宜超过10欧，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离Sk不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与接地网之间的地中距离Sd应不大于3m。根据上述条件，变电站避雷针配置如下：（1）35kV、110kV配电装置：在架构上装设独立避雷针将架构主钢筋作引下线接地。（2）主变压器装设独立避雷针。（3）各电压等级母线桥：装设独立避雷针。（4）主控制楼：屋内配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。7.2 雷电侵入波的过电压保护对入侵波防护的主要措施：（1）在变电站内装设阀型避雷器以限制入侵雷电波的幅值，同时在变电站的进线上，设进线段保护，以限制流经阀型避雷器的雷电流和降低入侵雷电波的陡度。（2）变电站内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，在110kV 、35kV靠近变电站12km的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA和75kA保护角在25和30范围内，冲击接地电阻在10 左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现，即设置进线段保护。对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组对地加装一个避雷器，对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器为分级绝缘。其绝缘水平为35kV等级，需在中性点上装避雷器。7.3 避雷器和避雷线的配置避雷器的配置：（1）进出线设备外侧；（2）所有母线上；（3）变压器高压侧，尽量靠近变压器；（4）变压器低压侧为时，只装在B相；（5）主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设；避雷线的配置：（1）110kV及以上线路全长架设避雷线；（2）35kV雷电日较高应全长架设避雷线；（3）10kV35kV，一般设12KM的进线段保护，以降低雷电波的陡度。表7-1 避雷器选型表安装地点型号110kVYH5W108/28135kVYH5W51/13410kVYH5WZ17/458高压配电装置及平面布置配电装置是变电站的重要组成部分。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。形式有屋内和屋外配电装置，装配式配电装置和成套式配电装置。配电装置可分为屋内配电装置、屋外配电装置和成套配电装置。屋内配电装置主要用于35kV及以下，有特殊要求时，110220kV也可采用；屋外配电装置主要用于110kV及以上；成套配电装置目前主要用于屋内，SF6全封闭组合电器主要用于110500kV配电装置。8.1 设计原则与要求设计原则（1）高压电站和配电装置型式选择应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。a 节约用地b 运行安全和操作巡视方便（2）配电装置布置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求，使配电装置一旦发生事故，将事故限制到最小范围和最低程度，并使运行人员在正常操作和处理事故的过程中不致发生意外情况，保证运行检修人员人身安全，以及在检修维护过程中不致损害设备。（3）便于检修和安装对于各种型式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装条件。此外，配电装置的设计还必须考虑分期建设和扩建过渡的便利。（4）节约三材，降低造价。设计要求（1）满足安全净距的要求屋外配电装置的安全净距可参考电力工程电气设计手册。配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定安全净距。屋外带电装置带电部分的上面下面，不应有照明、通信和信号线架空跨越或穿过；屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷的照明或动力线路跨越。（2）满足运行和检修的要求运行要求。在设计中应考虑的问题有：a进出线方向。b避免或减少各级电压架空的交叉。c配电装置的布置应该做到整齐清晰。d各级电压配电装置各回路的相序排列应尽量一致。e配电装置内设有供操作、巡视用的通道。检修要求：在设计中应考虑的问题有：有足够的维修间距，确保人身安全和有足够的检修空间。（3）有足够的安全距离8.2 高压