毕业论文-110kV变电站的设计.docx

论文题目：110kV变电站的设计专 业：电气工程及其自动化指导老师： 签名： 姓 名： 签名： 摘 要电力生产发、送、变、用的同时性，决定了电力生产的每一个过程都很重要。变电站作为电力生产的关键环节，起着电压变换和电能分配的枢纽作用。电能在变电站汇集与分散，能够有利于潮流的合理分布及电能质量的改善，能够提高供电的可靠性。本毕业设计拟在某区域设计一所110kV变电站。其主要设计内容包括：据现有负荷状况进行主变压器的选择、主接线方式的选择、短路电流计算、设备的选择与校验、继电保护的配置与整定、变电站综合自动化的简要设计等。在设备选型中，着重应用新技术和新产品，充分保证电力系统安全稳定运行，实现变电站的供电可靠性。关键词：变电站,主接线,设备选型,短路计算,继电保护Subject: 110kV substation designSpecialty: Electrical engineering and automationInstructor: Gao Shuping Signature: Name: Mao Ziyin Signature: ABSTRACT The simultaneity of electricity production development, delivery, transformation and use decided each process of the electricity production is important. As a key link in the production of electricity, substation plays a pivotal role in voltage conversion and power distribution. Pooled and distributed electricity in the substation will be conducive to the rational distribution of trend power and power quality improvement, to improve the reliability of power supply.This graduation design is proposed to design a 110kv substation in this area which mainly includes the choice of the main transformer on the basis of the existing load conditions, the choice of the main connection mode, short circuit current calculation, selection and calibration of the equipment, the relay protection configuration and setting, a brief design of substation integrated automation and etc. In equipment selection, focusing on the application of new technologies and new products, and fully guarantee the safe and stable operation of the power system to achieve substation reliability. KEY WORDS: substation., lord wiring, equipment selection, short circuit calculation, relay protection目 录第1章 绪论11.1 110kV变电站设计的现状与发展趋势11.2 110kV变电站设计的目的及意义11.3 本论文的主要内容11.4 本章小结1第2章 负荷计算及主变压器选型22.1 负荷计算22.2 主变压器的选择32.2.1 台数的选择32.2.2 容量的选择32.2.3 校验变压器的负荷32.2.4 校验事故情况下过载能力32.2.5 接地方式42.2.6 容量比的选择42.2.7 型号的确定42.3 本章小结4第3章 主接线的设计53.1 主接线的选择依据53.1.1 电气主接线介绍53.1.2 单母线接线53.1.3 单母线分段接线53.1.4 双母线接线63.1.5 双母线分段接线63.1.6 带旁路母线的单母线分段接线63.1.7 带旁路母线的双母线接线63.2 主接线方案的确定73.3 本章小结7第4章 短路电流计算84.1 标准值的计算84.1.1 基准值的选取84.1.2 各元件参数标幺值的计算94.1.3 本期工程主接线示意图104.2 系统等值电抗图及短路计算104.2.1 系统等值电抗图104.2.2 等值电抗的计算114.2.3 短路电流的计算114.3 本章小结13第5章 电气设备的选择145.1 电气设备选择的一般条件及校验条件145.1.1 按正常工作条件选择电气设备145.1.2 按短路状态校验155.2 断路器的选择175.2.1 断路器种类及选择条件175.2.2 110kV侧断路器的选择185.2.3 35kV侧断路器的选择195.2.4 10kV侧断路器的选择195.3 隔离开关的选择205.3.1 隔离开关种类及选择条件205.3.2 110kV侧隔离开关的选择215.3.3 35kV侧隔离开关的选择215.3.4 10kV侧隔离开关的选择225.4 裸导体的选择225.4.1 裸导体选择依据225.4.2 裸导体的校验235.4.3 110kV侧母线及主变压器引出线的选择245.4.4 35kV侧母线及主变压器引出线的选择245.4.5 10kV侧母线的选择255.5 限流电抗器的选择255.6 电流互感器的选择265.6.1 电流互感器的选择依据265.6.2 110kV侧电流互感器的选择275.6.3 35kV侧电流互感器的选择275.6.4 10kV侧电流互感器的选择285.7 电压互感器的选择295.7.1 电压互感器的选择依据295.7.2 110kV侧电压互感器的选择305.7.3 35kV侧电压互感器的选择305.7.4 10kV电压互感器的选择305.8 避雷器的选择315.8.1 避雷器介绍315.8.2 避雷器的选择与校验315.9 支持绝缘子和穿墙套管的选择325.9.1 支持绝缘子和穿墙套管的选择依据325.9.2 110kV侧绝缘子的选择335.9.3 35kV侧绝缘子的选择335.9.4 10kV侧绝缘子的选择335.9.5 10kV侧穿墙套管的选择335.10 本章小结34第六章 变电站继电保护的配置与整定356.1 继电保护配置选择356.1.1 110kV线路的保护配置选择356.1.2.变压器保护配置选择356.1.3 35kV线路的保护配置选择376.1.4 10kV线路的保护配置选择376.2 继电保护的整定计算376.2.1 线路相间保护整定计算376.2.2 变压器相间保护整定计算406.2.3 35kV线路整定计算456.2.4 10kV线路整定计算466.3 本章小结47第七章 变电站综合自动化的简要介绍487.1 变电站综合自动化现状简介487.1.1 变电站自动化487.1.2 我国变电站自动化发展过程487.2 变电站综合自动化系统结构形式487.2.1 集中式结构487.2.2 分层分布式结构497.3 变电站综合自动化系统的发展方向497.4 本章小结50继电保护配置图51主接线图52总 结53致 谢54参考文献55第1章 绪论1.1 110kV变电站设计的现状与发展趋势伴随着经济的发展，电力系统建设在我国已经成为一个值得深入探讨的问题，依据我国电力系统变电站的现有发展情况以及我国的综合国情，特别是计算机网络技术的迅速发展应用于变电站的建设，我国变电站设计出现了一些新的趋势：变电站接线方案趋于简单、大量采用新的电气一次设备、变电站综合自动化技术新动向、全分散式变电站综合自动化系统、引进先进的计算机网络技术。1.2 110kV变电站设计的目的及意义110kV变电站既是输送电力的关键环节，同时也是电网建设的重中之重，起着变换和分配电能的作用，因此，变电站设计的优劣直接关系到整个电力系统的安全、可靠、灵活和经济运行，以满足城镇负荷的日益增长以及供电的可靠性和电能质量。随着当今国民经济的不断发展，工业农业生产的增长，迫切需要加大供电容量，拟重新建设110kV变电所。1.3 本论文的主要内容1.通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。2.通过经济技术比较，确定主接线。3.短路电流计算。4.主要电器设备的选择，包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、消弧线圈、避雷器等。5.选择整定继电保护装置，并进行整定计算。6.变电站综合自动化的简要设计。7.绘制相关图纸。1.4 本章小结本章主要阐述了110kV变电站的现状与发展趋势以及本毕业设计的主要内容。第2章 负荷计算及主变压器选型 负荷计算是一个估算负荷，是按照发热的条件选择导体以及电气设备时所使用的一个想象负荷，是根据已知的区域负荷确定的最大假想负荷。负荷计算是变电站设计中选择导线、变压器容量及型式、电气设备等额定参数的依据。2.1 负荷计算负荷计算：将该变电站所带所有负荷进行综合整合，目的是为了确定主变压器的形式。有功功率（2-1）视在功率（2-2）无功功率（2-3）10kV侧负荷合计：P10=2.5+2.0+2.8+1.5+1.0+1.8=11.6MVAS10=P10/0.80=14.5MVAQ10=8.7Mvar35kV侧负荷合计：P35=6.0+4.0+5.2=15.2MVAS35=P35/0.80=19MVAQ35=11.4Mvar110kV侧合计：P110=7.0+8.0=15MVAS110=P110/0.85=17.65MVAQ110=9.3Mvar合计：Pjs=P10+P35+P110=41.8MVAQjs=Q10+Q35+Q110=29.4MvarSjs=51.5MVA其中一二类负荷为重要负荷：Sim=7.0+8.0+6.0+4.0+5.2+2.5+2.0+2.8+1.5=39MVA2.2 主变压器的选择2.2.1 台数的选择对大城市郊区的一次变电站，在中压侧与低压侧已构成环网的条件下，变电站适合装设两台主变压器，考虑该变电站是一个重要的中间变电站，与系统的联系比较紧密，一、二类负载的份额较大，故本设计中选择两台主变压器，并列运行并且容量相等。2.2.2 容量的选择主变压器的容量应该按照变电站建成后510年的规划负荷估计。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，应该保证用户的一级负荷与二级负荷。对于一般性变电站停运时，其余变压器容量应该保证全部负荷的60%70%【13】。(0.60.7)js（2-4）(0.60.7)js=30.936.05MVA当一台停运时，另一台则承担30.936.05MVA，故选两台40MVA的主变压器可满足负荷需求。2.2.3 校验变压器的负荷负荷率（2-5）=100%=64.38%由结果知，该设计方案中近期主变压器利用率较低，经济性较差。但考虑到待建变电所的负载中一、二类负载占了很大份额，这是一种合理的设计方案。2.2.4 校验事故情况下过载能力过载能力 （2-6）=100%=128.75%因变压器有一定的过负荷能力，自然油循环的变压器过负荷不应超过50%，强迫油循环的变压器过负荷不应超过30%，故该设计的过载能力满足要求。2.2.5 接地方式我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接，35kV采用Y型连接，其中性点一般情况下经消弧线圈接地。35kV以下的变压器绕组均采用型连接【13】。2.2.6 容量比的选择 =0.28 =0.370.370.28，所以采用100/100/50的容量。2.2.7 型号的确定具有三种电压等级的变电站中，如果通过主变压器各个绕组的功率达到了该变压器容量的15%以上，那么主变压器应该采用三绕组。有载调压因比较容易稳定电压，所以可以减少电压波动，因此需要选择有载调压方式。故本站主变压器选用有载三绕组变压器。选择两台主变压器参数为SSFPZ10-40000/110型的三相三绕组电力变压器，其容量比为100/100/50。表2-1 SSFPZ10-40000/110变压器型号额定容量/kVA额定电压/kV阻抗电压/%空载电流/%连接组别高压中压低压高-中中-低高-低4000011081.25%35、37、38.56.3、10.5、1110.56.5170.73YNyn0d112.3 本章小结本章主要进行110kV侧、35kV侧、10kV侧负荷计算，依负荷进行主变压器的选择。 第3章 主接线的设计变电站主接线的设计是变电站设计中最为重要的环节之一，其直接关系到该变电站投资的多少、运行的灵活性、供用电的可靠性以及经济性。3.1 主接线的选择依据3.1.1 电气主接线介绍电气主接线是变电站电气设计的首要部分，同时也是构成电力系统的重要环节，电气主接线设计的基本要求为：可靠性、灵活性、和经济性。可靠性包括：断路器需要检修时，不应该影响对系统供电；线路、断路器以及母线发生故障时、母线或母线隔离开关需要检修时，尽量减少停止运行的出线回路条数和停电的时间，并能够保证对全部的类及全部或者大部分的类用户供电；尽量避免变电站内部发生全部停电的可能性；大型机组突发停运事故时，不应危及电力系统稳定运行。灵活性主要包括：操作的方便性、调度的方便性、扩建的方便性。经济性主要包括：节省一次投资、占地面积小、电能损耗少。根据国家标准GB50059-92 35110kV 变电所设计规范，变电所的主接线，应当依据变电站在电力系统中的位置、进出线的回路数、设备特点以及负载综合性质等条件确定。并且应该满足供电方面可靠、运行上灵活、操作与检修非常方便、适当节约投资和便于扩充建设等要求，按照以上要求对主接线进行选择。因110kV有两条进线，需挂接两个负荷，且同时连接两个变压器，所以需要采用母线作为中间环节，汇集和分配电能，因此对备选方案进行综合评定【13】。3.1.2 单母线接线该接线的优点是：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。而缺点是：可靠性差，母线或者母线隔离开关进行检修或发生故障时所有运行回路都要停止，这样会造成整个变电站长期停电，调度极其不麻烦，电源只能以并列方式运行，不能够分列运行，线路侧发生短路时，有较大的短路电流。这种接线形式一般情况下只用在出线的回路数较少，并且没有一级二级负荷的变电站中【13】。3.1.3 单母线分段接线该方案可提高供电可靠性，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，分段断路器自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电。缺点是：这种接线当进出线较多或需要对重要负荷采用两条出线供电时，增加了出线数目，且常使架空线路交叉跨越，使整个母线系统可靠性受到限制。该接线适用于小容量发电厂的发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电容量为12W左右，每段母线上出线不多于5回；变电站有两台主变压器时的610kV配电装置；3563kV配电装置出线48回；110kV220kV配电装置34回【13】。3.1.4 双母线接线该方案供电可靠，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；调度灵活，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒换操作可以组成各种运行方式。扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。该种接线广泛适用于进出线回数较多、容量较大、出现带电抗器的610kV配电装置；3560kV出线数超过八回，或者连接电源较大、负荷较大时；110kV出线数为六回及以上时；220kV出线数为4回及以上时【13】。3.1.5 双母线分段接线该种方案在断路器检修时，只是部分短时停电，而不是全部短期停电，具有双母线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性，但投资要大大增加。该种接线广泛用于220kV配电装置，当进出线数为1014回时采用三分段，15回及以上时采用四分段，同时在330500kV大容量配电装置中，出线为6回及以上时一般也采用类似的双母线分段接线【13】。3.1.6 带旁路母线的单母线分段接线该种接线方案极大地提高了供电可靠性，配电检修时，回路供电不会中断，但与此同时，增加了一台旁路断路器的投资。110kV及以上的高压配电装置中，因为电压等级高、输送功率大、送电距离远，停电影响较大，同时高压断路器每台检修通常都需要57天的较长时间，因为不允许因检修断路器而长期停电，均需设置旁路母线，从而使检修与它相连的任一回路的断路器时，该回路便可以不停电，提高了供电可靠性【13】。3.1.7 带旁路母线的双母线接线该接线方案供电可靠性非常高，但与此同时需要增加两台旁路断路器，并且接线更为复杂，投资很高【13】。3.2 主接线方案的确定综上所述，单母线分段接线方式可靠性高并且投资节省，现有的综合自动化系统完全能够满足110kV侧以及35kV侧所接一、二级负荷的供电可靠性问题。随着变电站综合自动化的逐步发展，带旁路母线的接线方式因接线复杂、投资大，已经逐渐退出市场，而对于双母线和双母线分段的两种接线方式，虽然可靠性高，但投资加大，对于该变电站的规模不必要。因此本设计110kV、35kV侧以及10kV侧均选用单母线分段接线方式。3.3 本章小结本章结合参考文献分析了几种接线方式的利与弊，针对本设计中变电站负荷及经济的综合情况进行了主接线的设计。第4章 短路电流计算 短路对电气设备和电力系统的正常运行都存在着非常大的危害，短路时各个设备的额定电流里将大大增加。短路点产生的电弧可能会烧毁设备，其产生的热量也会使导体损坏，并且短路时会产生很大的电动力冲击，有可能导致导体变形。因此短路电流计算对于继电保护和电气设备的配置极易整个电力系统的安全都很长重要。4.1 标准值的计算4.1.1 基准值的选取取S=100MVA基准电压用各级平均电压Ud=Uc=1.05Ue（4-1）基准电流 （4-2）基准电抗 （4-3）额定电流（4-4）各电压等级的基准电压如下：110kV侧：Ud110=115kV35kV侧：Ud35=37kV10kV侧：Ud10=10.5kV各电压等级的基准电流如下：110kV侧：Id110=0.502A35kV侧：Id35=1.56A10kV侧：Id10=5.5A各电压等级的额定电流如下：110kV侧：Ie110=209.95A35kV侧：Ie35=659.85A10kV侧：Ie10=1154.73A4.1.2 各元件参数标幺值的计算系统S1（4-5）系统S2（4-6）线路电抗（4-7）XL1*=xi1l1=0.17 XL2*=xi1l2=0.21变压器各侧阻抗百分值（4-8）（4-9） （4-10） 变压器各侧阻抗标幺值 （4-11） XT1*= Us1%=0.26XT2*= Us2%=0XT3*= Us3%=0.164.1.3 本期工程主接线示意图图4-1 主接线简图4.2 系统等值电抗图及短路计算4.2.1 系统等值电抗图图4-2 系统等值电抗图4.2.2 等值电抗的计算图4-3 化简电抗图X1*= Xs1*+ XL1*=0.33+0.17=0.5X2*= Xs2*+ XL2*=0.8+0.21=1.01X3*=X1*X2*=0.33因两个变压器的型号参数完全一致，该等值阻抗图可以化简为图4-3X4*= XY1*XY1*=0.13X5*=0X6*= XT3*XT3*=0.084.2.3 短路电流的计算 短路电流标幺值 （4-12）短路电流有名值 （4-13）短路冲击电流幅值（4-14）短路电流冲击有效值（4-15）短路容量（4-16）1.d1发生短路= X3*=0.33If*=3.03 If=Id110 If*=3.030.502=1.52kA取冲击系数为1.8 ish= If1.8=3.87kAIsh= If1.51=2.3kASk=303MVA2.d2发生短路= X3*+ X4*=0.4If*=2.17If=Id35 If*=2.171.56=3.39kA取冲击系数为1.8 ish= If1.8=8.63AIsh= If1.51=5.12kASk=217.39MVA3.d3发生短路= X3*+ X4*+ X6*=0.54If*=1.85If=Id10 If*=5.51.85=10.18kA取冲击系数为1.8 ish= If1.8=25.96kAIsh= If1.51=15.37kASk=185.19MVA表4-1 系统最大运行方式下的短路电流计算结果短路点编号短路电流计算值Sk（MVA）If=ishIsh110kV母线d13031.523.872.335kV母线d2217.393.398.635.1210kV母线d3185.1910.1825.9615.374.3 本章小结本章进行了电流电压等基准值的计算，根据基准值计算出各个阻抗标幺值，且绘出等值电抗图，选取短路点，从而计算出个短路点的短路电流。第5章 电气设备的选择导体和电气设备的选择是变电站设计的主要环节，因电气设备的复杂，因此其选择相对繁琐，尽管对他们的基本要求是一致的，但具体选择方法也不完全相同。电气设备要能可靠的工作，必须按照正常工作条件来选择，并结合校验方法。5.1 电气设备选择的一般条件及校验条件5.1.1 按正常工作条件选择电气设备1.额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.11.15倍，而电网运行电压的波动范围，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压USN的条件选择【13】，即UNUSN （5-1） 2.额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度0下，电气设备的长期允许电流。IN不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续电流Imax，如果变压器存在过负荷运行的可能时，Imax应该按照过负荷的可能来确定（1.32倍的主变压器额定电流）；母联断路器的回路一般应该使用母线上最大的一台发电机或者变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax则应为当母线上最大的一台发电机出线跳闸时，保证这段母线负荷需要的电流，或者最大一台发电机额定电流的50%80%；出线回路的Imax除考虑真长负荷所需电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷【13】。3.环境条件对设备选择的影响（1）当电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件如温度、风速、污秽等级、还把高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一半电气设备使用限制条件时，应该采取适当措施。（2）通常非高原型的电气设备使用环境的海拔高度不超过1000m，当本地区的海拔高度超过制造厂家对该设备的规定值时，因大气压力、整体空气密度以及空气湿度的相应减少，使得空气间隙和外绝缘的放电特征下降。当海拔高度在10003500m范围内，海拔比厂家对设备的规定值每升高100m，电气设备所允许的极限工作电压下降1%。若最高工作电压无法满足要求时，则应使用高原型电气设备，或者使用外绝缘等级高出一个电压等级的产品。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可以在海拔高度2000m以下使用【11】。（3）电气设备的额定电流是指在基准环境温度下，能允许长期通过的最大工作电流。此时电气设备的长期发热温升不超过其允许温度。我国生产的电气设备一般使用的额定环境温度0=400C，周围环境温度高于400C但不大于600C时，其允许电流一般可以按每增高10C，额定电流减少1.8%进行修正；当环境温度低于400C时，环境温度每降低10C，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%【11】。（4）此外，还应按电气设备的装置地点、使用条件、检修、运行和环境保护等要求，对电气设备进行种类和形式的选择。5.1.2 按短路状态校验1.短路热稳定校验短路电流经过电气设备时，电气设备各个部件的温度（或发热条件）应小于等于允许值。热稳定的条件（5-2）式中：Qk为短路电流产生的热效应；It、t分别为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。2.电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。动稳定的条件iesish或IesIsh （5-3）式中：ish和Ish分别为短路冲击电流幅值及其有效值；ies和Ies分别为电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不验算懂、热稳定。3.最大持续工作电流的计算主变压器侧最大持续工作电流（5-4）按上公式计算主变压器各电压等级的最大持续工作电流如下：主变压器110kV侧：主变压器35kV侧：主变压器10kV侧：线路侧最大持续电流 （5-5）按上公式计算各电压等级出线侧最大持续工作电流如下：110kV出线侧：35kV出线侧：10kV出线侧：5.2 断路器的选择5.2.1 断路器种类及选择条件高压断路器主要功能是正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，起保护作用。高压断路器最大特点是能断开电气设备负荷电流和短路电流。1.断路器的种类和形式的选择按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等（1）油断路器采用油作为灭弧介质，按绝缘结构分为多油式与少油式。多油式断路器的油同时兼做灭弧介质和带电体与非带电体之间的绝缘介质，耗油量大，现已淘汰。而少油式断路器的油只作为灭弧和触头间电弧缝隙的绝缘介质，当前在110kV220kV电压等级配电装置中仍占有一席之地。由于油断路器开断性能差，因而在500kV以上电压等级禁止运用【13】。（2）压缩空气断路器采用压缩空气作为灭弧介质，具有在大容量下开断能力强及开断时间短的特点，但结构复杂、尚需配置压缩空气装置、价格较贵，而且合闸时排气噪音大，所以主要用于220kV及以上电压的屋外配电装置【13】。（3）SF6断路器采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的SF6气体作为灭弧介质，具有优良的开断性能。SF6断路器运行可靠性高，维护工作量少，适用于各种电压等级，特别在220kV及以上配电装置中得到广泛应用。但是，SF6断路器在35k及以下屋内配电装置中使用较少【13】。（4）真空断路器用真空的高介质强度灭弧，具有灭弧时间快、低噪音、高寿命等优点已在35kV及以下配电装置中获得最广泛的应用。真空断路器需采用氧化锌避雷器等过电压保护措施【14】。2.额定电压和额定电流UNUSN INImax3.开断电流选择高压断路器额定开断电流INbr是指在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流，它是表征高压断路器开断能力的重要参数。一般变电站断路器开断时间较长（0.1s），短路电流非周期分量衰减较多，采用起始次暂态电流If校验，即INbrIf（5-6）4.短路关合电流的选择在断路器发生合闸之前，如果线路上已经有了短路故障，在断路器合闸的过程中，动静触头间在没有发生接触时会有数值巨大的短路电流经过，更容易发生触头熔焊和遭到电动力的损坏，断路器的额定短路关合电流iNd应大于等于短路电流最大冲击值ish【14】。5.2.2 110kV侧断路器的选择综上所述，流过主变110kV侧断路器和110kV侧出线断路器短路电流与流过110kV侧进线断路器和110kV侧分段断路器的电流相差不大，故选用同一型号的断路器，便于检修。选择型号14110型6断路器。表5-1 14110断路器参数额定电压（kV）110额定电流（A）2000额定开断短路电流（A）31.5A/40热稳定电流（3s）（kA）50动稳定电流幅值（kA）80短路关合电流（kA）80操动机构型式气体全开断时间（s）0.05额定电压：UN=110kVUSN=110kV额定电流：IN=2000AITmax110=259.35A额定开断电流：INbr=31.5kAIf=1.52kA短路关合电流：iNd=80kAish=3.39kA热稳定校验：It2t=5023=7500If2tk=If2（tpr+tbr）=1.522(2.5+0.05)=5.89动稳定校验：ies=80kAish=3.87kA5.2.3 35kV侧断路器的选择表5-2 ZN12-35真空断路器参数额定电压（kV）35额定电流（A）1250额定开断短路电流（kA）25热稳定电流（4s）（kA）25/31.5动稳定电流幅值（kA）63短路关合电流（kA）50操动机构型式专用CT全开断时间（s）0.09额定电压：UN=35kVUSN=35kV额定电流：IN=1250AITmax35=815.11额定开断电流：INbr=25kAIf=3.39kA短路关合电流：iNd=50kAish=3.87kA热稳定校验：It2t=2524=2500If2tk=If2（tpr+tbr）=3.392(2.5+0.09)=29.76动稳定校验：ies=63kAish=8.63kA5.2.4 10kV侧断路器的选择1.10kV主变压器侧高压开关柜主要包括真空断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、熔断器、避雷器等器件。10kV主变压器侧选择JYN2-10型高压开关柜，内部真空断路器型号为ZN28-10。表5-3 ZN28-10真空断路器参数额定电压（kV）10额定电流（s）2000额定开断短路电流（A）40热稳定电流（4s）（kA）31.5动稳定电流幅值（kA）80短路关合电流（kA）80操动机构型式CD-10全开断时间（s）0.1额定电压：UN=10kVUSN=10kV额定电流：IN=2000AITmax35=1426.44A额定开断电流：INbr=40kAIf=10.18kA短路关合电流：iNd=80kAish=25.96kA热稳定校验：It2t=31.524=3969If2tk=If2（tpr+tbr）=10.182(2.5+0.1)=269.44动稳定校验：ies=80kAish=25.96kA2.10kV出线侧10kV出线侧选择JYN2-10型高压开关柜，内部真空断路器型号为ZN28-10。表5-4 ZN28-10真空断路器参数额定电压（kV）10额定电流（A）1250额定开断短路电流（A）40热稳定电流（4s）（kA）31.5动稳定电流幅值（kA）80短路关合电流（kA）80操动机构型式CD-10全开断时间（s）0.1校验同上。5.3 隔离开关的选择5.3.1 隔离开关种类及选择条件隔离开关是变电站中常用的开关电器设备，一般配有电动及手动操动机构，单相或三相操作，它与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下分、合线路。其主要功能为：隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全；倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用各类开关配合断路器，协同操作完成；分合小电流，因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作；分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过5A的空载线路。隔离开关与断路器相比，在额定电压、电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。隔离开关的形式较多，按安装地点不同可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式，此外还有V形隔离开关。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置的特点和使用要求以及技术经济条件来确定【14】。5.3.2 110kV侧隔离开关的选择选择110kV侧主变、线路的隔离开关型号为GW4-110D/1000-80表5-5 GW4-110D/1000-80隔离开关参数额定电压（kV）110额定电流（A）1000热稳定电流（5s）（kA）21.5动稳定电流幅值（kA）80操动机构形式CQ2-145额定电压：UN=110kVUSN=110kV额定电流：IN=1000AITmax35=259.35热稳定校验：It2t=21.525=2311.25If2tk=If2（tpr+tbr）=1.522(2.5+0.09)=5.98动稳定校验：ies=80kAish=3.87kA5.3.3 35kV侧隔离开关的选择选择35kV侧主变、线路的隔离开关型号为GN2-35T/1000-70表5-6 GN2-35T/1000-70型断路器参数额定电压(kV)35额定电流(A)1000热稳定电流（5s）（kA）27.5动稳定电流幅值（kA）70操动机构形式CS6-2T额定电压：UN=35kVUSN=35kV额定电流：IN=1000AITmax35=815.11热稳定校验：It2t=27.525=3781.25If2tk=If2（tpr+tbr）=3.392(2.5+0.09)=29.76动稳定校验：ies=80kAish=8.63kA5.3.4 10kV侧隔离开关的选择选择高压开关柜内10kV侧主变、线路的隔离开关型号为GN2-10/2000-85表5-7 GN2-10/2000-85隔离开关参数额定电压（kV）10额定电流（A）2000热稳定电流（5s）（kA）51动稳定电流幅值(kA)85操动机构形式CS6-2T额定电压：UN=10kVUSN=10kV额定电流：IN=1000AITmax35=1426.44热稳定校验：It2t=5125=13005If2tk=If2（tpr+tbr）=10.182(2.5+0.1)=269.44动稳定校验：ies=85kAish=25.96kA5.4 裸导体的选择5.4.1 裸导体选择依据 1.导体选型一般为矩形、槽型和管型；铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管形，使用受到限制；铜导体只用在持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或污秽，对铝有严重腐蚀的场所。硬导体截面常用的油矩形、槽型和管型。矩形单条截面最大不超过1250mm2，以减少集肤效应，大电流使用时可将24条矩形导体并列使用，矩形导体一般只用于35kV及以下、电流在4000A及以下的配电装置中；槽型导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小，一般用于40008000A配电装置中；管型导体的集肤效应系数小、机械强度高，用于8000A以上的大电流母线或要求电晕放电电压高的110kV及以上的配电装置中。矩形导体的散热和机械强度与导体的布置方式有关，三相系统平行布置时，若矩形导体的长边垂直布置方式，散热好，载流量大，但机械强度较低，若矩形导体的长边呈现水平布置，与前者相反。因此，导体的布置方式应根据在流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况而定。软导线常用的有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于330kV及以上配电装置【13】。2.导体截面的选择导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。对年负荷利用小时数大（通常指Tmax5000h），传输容量大，长度在20m以上的导体，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ImaxKIal（5-7）式中：Ial为在额定环境温度时导体允许电流（A）；K为实际环境温度和海拔有关的综合修正系数为（5-8）式中：、分别为导体安装处的实际环境温度和导体载流量的基准温度；为导体长期发热允许最高温度。（2）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。不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数Tmax有一个年计费最低的电流密度，经济电流密度J导体的经济截面SJ为（5-9）5.4.2 裸导体的校验1.热稳定校验在校验导体热稳定时，若计及集肤效应系数Kf的影响，由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的导体最小截面积Smin为（5-10）式中：C为热稳定系数，查表；Qk为短路电流热效应。2.硬导体的动稳定校验各种形状的硬导体都安装在支柱绝缘子上，短路冲击电流产生的电动力将使导体发生弯曲，导体应按弯曲情况进行应力计算，软导体不必进行动稳定校验。一般情况下选择单条导体，校验式为（5-11）式中：为导体相间应力,为导体材料允许应力。相间应力（5-12）式中：fph为单位长度导体上所受相间电动力（N/m）；L为导体支柱绝缘子间的跨距（m）；M为导体所受的最大弯矩（Nm），通常为多跨距、匀载荷梁，取M=fphL2/10W当跨距数等于2时,M=fphL2/8W；W为导体对垂直于作用力方向轴的截面系数（m3），在三相系统平行于布置时，对于场边为h、短边为b的矩形导体，当长边呈水平布置，每相为单条时，W=bh2/6当长边呈垂直布置，每相为单条时，W=bh2/6。根据材料最大允许应力确定的满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨距Lmax为（5-13）当矩形导体平方时，为避免导体因自重而过分弯曲，所选跨距一般不超过1.52m，三相水平布置的汇流母线取绝缘子跨距等于陪低昂装置间隔宽度，以便于绝缘子安装。5.4.3 110kV侧母线及主变压器引出线的选择使用软导线，按经济电流密度选择Tmax=4500,经查表得