变电站主接线设计.doc

毕 业 设 计（论文）题目：用变电所实例说明主接线方案的应用 系部：电气工程与自动化系 专业：电气自动化 班级：电气A1303班 姓名：李建 指导老师：刘辉 山 西 职 业 技 术 学 院 37摘 要论文主要对变电所实例说明主接线方案的应用进行了设计。设计内容包括： （1）电气主接线的设计，具体方案是：设三台双绕组变压器，两台近期，一台远期，电压等级为110/10kV；110kV进线采用内桥接线形式；10kV配电装置采用双母线分段接线；站用电分别从10kV两端母线获得。 （2）主要电气设备（如：主变压器、断路器、隔离开关、避雷器、母线、出线）的选择，并对其进行无功补偿以提高功率因数。通过技术和经济比较，论文中所选方案具有较好的性价比。关 键 词：变电所；主变压器；主接线；短路计算；设备选型目 录第1章 绪论1 1.1 选题背景和意义1第2章 变电站主变压器的选择2 2.1引言2 2.2相数确定2 2.3主变压器容量、绕组及接线方式2 2.4冷却方式2 2.5确定主变压器型号及参数2 2.6变电所厂用变的选择2 2.7本章小结2第3章 电气主接线的设计3 3.1引言3 3.2主接线初步方案的拟定3 3.3本章小结3第4章 短路电流计算4 4.1引言4 4.2选择短路电流计算点4 4.3短路电流的计算4 4.4得出短路电流计算结果4第5章 主要电气设备的选择5 5.1引言5 5.2断路器的选择5 5.3电流互感器的选择5 5.4电压互感器的选择5 5.5避雷器的选择5 5.6高压熔断器的选择5 5.7导线的选择5 5.8本章小结5第6章 结论6 6.1论文总结6 6.2心得体会6致谢7附录8附录一 主要电气设备清单9第1章 绪 论1.1 选题背景和意义随着我国的迅速发展，以前的供电设备已运行多年，部分设备长期运行，已处于老化状态。同时近几年新上工程项目不断增加，电力需求越来越大，为保证新上工程项目的电力供应，满足供电不间断性要求和提高供电质量，必须对有些变电站进行扩容、扩建改造。 110 kV接线型式以单母分段带旁母为主,甚至还有较为复杂的双母线接线型式,另外一个显著的特点就是带旁路母线的接线型式达到了2/3。而在1995年后建成的变电站中，接线型式以单母、桥形和线路变压器组为主，达到了85%，而带旁路母线的接线型式只有1座，仅占5%.随着具备更高可靠性的SF6和真空断路器全面取代少油或多油式断路器。设置旁路设施的目的是为了减少在断路器检修时对用户供电的影响。SF6断路器和真空断路器的检修周期可长达20年，在变电所中选用了SF6断路器和真空断路器后，断路器检修几率大为减少，提高单回线路供电可靠性的根本措施转变为建设第二供电回路，因为在单回线路供电情况下中断供电的主要因素已经是线路故障,而不是断路器检修。故随着近十多年来SF6和真空断路器在110kV变电站中的普遍应用,带旁路母线的接线方式在110 kV及其以下电压等级已告别了历史舞台。 目前110kV变电站多为终端或中间变电站，国家电网公司对这样的变电站通常采用110kV变电站典型设计方案，它的设计原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效。努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性和灵活性的协调统一。目的是：贯彻实施集约化管理，统一建设标准；统一设备规范；方便设备集中规模招标；方便运行维护；加快设计、评审进度，提高工作效率；降低电站建设和运行成本。 工作方式是：统一组织、分工负责、分步实施;加强协调、控制进度、按期完成;采用模块化设计手段，提高典型设计方案的适应性。所以本设计采用国家电网典型设计方案的设计原则，对南安康美110kV变电站电气部分主接线进行设计。设计了本变电站以后，不仅可以满足负荷增长的需求,还可以满足安全性,可靠性的要求,能节省能源，减少了无功损耗，提高了线路输送电能力，改善了电压质量。而就这两个方面正是我们目前所努力要实现的一个目标，我们在生产过程中普遍存在着这样的现象，那么从此题做起，正式我们为实现这一目标所走的第一步，意义重大！1.2 变电站原始资料1.待建110kV变电站资料：远景规模：110kV进线2回；主变压器3台，容量40MVA；10kV馈线30回；6000kVar、4800kVar；电容器组各3组。本期规模：100kV进线2回；主变压器2台，容量40MVA; 10kV馈线20回；6000kVar、4800kVar；电容器组各3组。2.环境条件：(1)气温:累年平均气温18.5；累年最高气温38.9；累年最低气温 -2。(2)湿度: 累年平均相对湿度76%；累年最小相对湿度8.0%。(3)降雨量: 累年平均年降水量1216.2mm；累年最大年降雨量1905.3mm；累年最小年降雨量744.6mm。(4)雷日：累年平均雷日数25天。(5)雾:累年最多雾日数22天；累年平均雾日数18天。1.3 所做工作本文主要工作即通过对南安康美变电站原始资料进行分析计算，并对该变电站的电气部分进行了详尽了设计。主要设计内容：（1） 初拟并比较选择合理的主变容量和主接线形式。（2） 在此基础上画出其等效系统网络图以便于短路电流计算。（3） 通过计算值来选择适当的电气设备(如主变压器，断路器，隔离开关，避雷器，母线，高压开关柜等)；（4） CAD绘制标准的电气主接线图和电气布置图。第2章 变电站主变压器的选择2.1引言在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，成为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，成为联络变压器；只供本厂用电的变压器，成为厂用变压器或自用变压器。主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。在选择主变压器容量时，对重要变电站应考虑当一台主变器停运时其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电；对一般性变电站,当一台主变压器停运时其余变压器容量应能满足全部负荷的60%70%。本站主变容量按远景负荷选择，并考虑到正常运行和事故时过负荷能力。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要。这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电站设备的投资。选择变压器型式时应考虑以下问题。1.相数容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大。占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。但是，由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别市大型变压器需要考察其运输可能性。若受到限制时，则可选用单相变压器组。2.绕组数与结构电力变压器按其每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及抵押绕组分裂式等型式。容量为125MW及以下多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上，否组绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。此外，在一个发电厂或变电站中采用三绕组变压器太熟一般不多于3台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的负责和困难。同时，三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格要贵40%到50%，而且台数过多会造成中压侧短路容量过大，故对其使用要加以限制。此外，选用时应注意到功率流向。三绕组变压器根据三个绕组的布置方式不同，分为升压变压器和降压变压器。升压变压器用于功率流向由低压绕组传送到高压电网和中压电网，用于发电厂主变压器；而降压变压器用于功率流向由高压传送至低压和中压，常用于变电站主变压器。3.绕组联结组号变压器三系那个绕组的联结组号必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组联结方式只有星形和三角形两种。因此，变压器三相绕组的联结方式应根据具体工程来确定。4.阻抗和调压方式变压器阻抗实质是绕组之间的漏抗，当变压器的电压比、型式、结构和材料确定之后，其阻抗大小一般和变压器容量关系不大，各侧阻抗值的选择应从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、短路电流、继电保护、系统内的调压手段和并联运行等方面综合考虑，以对具体工程起决定性的因素确定。对于双绕组变压器，一般按标准规定值选择；对于三绕组普通型和自耦型变压器各侧阻抗，按用途即升压型或降压型确定。5.油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。中小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管型辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。容量在31.5MVA及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却，在发电厂水源充足的情况下，为压缩占地面积，也可采用强迫油循环水冷却。强迫油循环水冷却方式，散热效率高，节省材料，减小变压器本体尺寸。但要一套水冷却系统和有关附件，在冷却器中，油与水不是直接接触。在设计时和运行中，油压应高于水压，以防止万一泄露时水不至于进入变压器内，严重的影响油的绝缘性能，故对冷却器的密封性能要求较高。2.2相数确定主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要。这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电站设备的投资。在110kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。若受到限制时，则可选用单相变压器组。本设计变电所地处海拔765m，地形平坦，有较好的运输条件；且变电所有三个电压等级，有大量、类负荷。所以选用三相变压器作为本设计变电所的主变压器。2.3主变压器容量、绕组及接线方式1主变压器容量已给出，为40MVA2机组容量为125MW及以下发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。三绕组变压器根据三个绕组的布置方式不同，分为升压变压器和降压变压器。降压变压器用于功率流向由高压传送至中压和低压，常用于变电站主变压器。经综合分析，以及本变电所是降压变电站，采用双绕组变压器。3变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组联结方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。因此，变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般都选用YNd11和YNyn0d11常规接线。全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3次谐波无通路，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。结合变电所设计任务书，综合考虑，采用三双绕组变压器。2.4冷却方式油浸式电力变压器的冷却方式随其形式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却等。中、小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。本设计变电所的变压器为中、小型变压器，选择采用自然风冷却方式。2.5确定主变压器型号及参数经以上分析，适宜采用三相双绕组自然风冷却，容量为40MVA的变压器。参考电力工程及毕业设计参考资料选择沈阳变压器厂生产的三双绕组有载调压变压器，型号为SFZ7-40000/110型变压器。变压器型号和参数如下表：表2-1 主变压器型号及参数型号额定电压（KV）空载损耗（KW）空载电流（%）联结组标号阻抗电压SFZ7-40000/110110+_2*2.5%10.550.51.0YN，d1110.52.6变电所厂用变的选择(1)选择原则：为满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要，装设两台所用变压器，所用电容量得确定，一般考虑所用负荷为变电所总负荷的0.1%0.5%,这里取变电所总负荷的0.2%计算。S0.2%120000kVA=240kVA (2-1)(2)根据选择原则，选出变电站两台所用变型号分别为S9-315/10，两绕组变压器，额定电压：10/0.4 kV 接线方式：Y/Y0-12。两台站用变分别接于10kV母线的段和段，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。2.7本章小结对本电站的变压器进行了选择，最终选定主变压器为三台SFZ7-40000/110三相双绕组有载调压变压器；站用变压器为两台S9-315/10两绕组变压器分别接于10kV母线的段和段，互为暗备用。第3章 电气主接线的设计3.1引言电气主接线的设计原则：电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单向接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合的考虑各个方面的因素影响，最终得到实际工程确认的最佳方案。电气主接线设计的基本要求，应包括可靠性、经济性、灵活性三个方面。1. 可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价的数十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和社会影响更是难以估量。因此，主接线的接线型式必须保证供电可靠。2. 灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。灵活性包括操作的方便性、调度的方便性、扩建的方便性三个方面。3. 经济性：在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从节省一次投资、占地面积少、电能损耗小三个方面考虑。电气主接线的基本原则是以设计任务数为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性。3.2主接线初步方案的拟定1原始资料分析本设计变电站为降压变电站，有两个电压等级，即110/10kV。高压侧电压为110kV，有两回进线,低压侧电压为10kV，有20回出线。变压器容量已经给出，为40MVA。 2各类接线的选用原则主接线的基本形式：主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括地分为两大类。(1) 有汇流母线的接线形式。(2) 无汇流母线的接线形式。发电厂和变电所电气主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)、母线和出现（馈线）。各个发电厂或变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节母线起着汇总电能和分配电能的作用，可使接线简装清晰、运行方便、有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积增加，使用路断器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电气较少，占地面积较小，但只适于出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电所。结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出：110kV只有两回出线，且作为降压变电所，110kV侧无交换潮流，两回线路都可向变电所供电，亦可一回向变电所供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来定，110kV侧适用的接线方式为内桥接线和单母分段两种。10kV侧，出线回路有30回，所以，可选用单母分段和双母分段接线两种。这样，拟定两种主接线方案：方案：110kV采用内桥接线， 10kV采用单母三分段接线。方案：110kV采用内桥接线， 10kV采用双母接线。方案、方案的接线图如下图3-1 方案主接线图 图3-2 方案主接线图3拟定方案中设计方案比较（1）主接线方案的可靠性比较10kV侧：方案：采用单母线三分段接线，当一条线路故障或切除、投入时，不影响变压器运行，不中断供电，并且操作简单；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失电的可能性小，但变压器二次配电线及倒闸操作复杂，易出错。方案：采用双母分段接线，双母分段接线可靠性更高虽然投资有所增加，但是有较高的可靠性和灵活性，任何时候都有备用母线。并且具有双母线的各种优点。110kV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。（2）主接线方案的灵活性比较110kV侧：方案：操作时，主变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的投入和切除比较方便。方案：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。10kV侧：两方案相同。 经比较，方案一已经能满足设计要求，并且经济性比方案二高，方案一较方案二更好，所以最终选择方案一。3.3本章小结通过对拟定的主接线方案的选择比较，确定了最终的接线形式为110kV内桥接线, 10kV是单母线三分段接线。第4章 短路电流计算4.1引言在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。所谓短路是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。产生短路的原因很多，主要有以下几个方面：（1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等；（2）气象条件恶劣。例如雷击造成的闪络放电或避雷动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等；（3）人为事故，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路和设备检修后未拆除接地线就加上电压等；（4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。在三相系统中短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。三相短路也叫对称短路，系统各相与运行正常时仍处与对称状态，其他类型的短路都不是对称短路。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，三相短路的机会很少发生，但情况较严重，应给与足够的重视。况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的研究具有重要的意义。在短路电流计算过程中，便都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。4.1.1 短路电流的危害在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。4.1.2 计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数：I 次暂态短路电流，用来做为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。 三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。I 三相短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。S次暂态三相短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。4.1.3 短路电流的计算为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响，做出一下规定：（1） 所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。（2） 认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的变化而变化。（3） 输电线路的分布电容略去不计。（4） 每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。唯一例外的是电抗器，应该采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否则，误差偏大。（5） 计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗，因为这些元件X/3R时，可以略去电阻的影响。只有在短路点总电阻大于总电阻的1/3时才加以考虑，此时采用Z=X。（6） 短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。有关感应电动机对电力系统三相短路冲击电流的影响：在母线附近的大容量电动机正在运行时，在母线上发生三相短路，短路点的电压立即降低。电动机将变为发电机运行状态。（7） 在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并。（8） 以供电电源为基准的电抗标幺值3,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。4.2选择短路电流计算点按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则，分别选出三个短路计算点：即：d-1：110kV变电所主变110kV侧d-2：110kV变电所主变10kV母线4.3短路电流的计算系统可视为一无穷大系统，有充足的有功和无功功率。根据系统接线图，绘制短路等效电路。系统短路等效电路如图：图 8-1 短路等效图（1）根据双绕组变压器阻抗计算方法，有： (4-1) 所以有： 基准电流为：（2） K1点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 （3） K2点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量由于短路电流不大，可以选择断路器和隔离开关等电气设备，所以不用加电抗器。4.4得出短路电流计算结果经计算，得出短路电流结果，如下表4-1：表4-1 短路电流计算结果表短路点VN(kV)运行方式暂态短路电流IK(kA)冲击电流(kA)全电流有效值（kA）短路容量Sd(MVA)K1110kV最大6.4916.559.801299K210kV最大22.1740.7924.17418第5章 主要电气设备的选择5.1引言电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时必须符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。电气设备的选择应遵循以下两个原则：1.按正常工作状态选择；2.按短路状态校验(最大运行方式)。按正常工作状态选择的具体条件：（1）额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般220KV及以下的电气设备的最高允许工作电压为1.15。所以一般可以按照电气设备的额定电压不低于装设地点的电网的额定电压： (5-1)（2）额定电流：所选电气设备的额定电流不得低于装设回路最大持续工作电流Imax：Imax (5-2)计算回路的Imax应该考虑回路中各种运行方式下的在持续工作电流：变压器回路考虑在电压降低5时出力保持不变，所以Imax1.05 INb；母联断路器回路一般可取变压器回路总的Imax；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的Imax。按短路状态校验的具体条件：（1）热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过允许值： (5-3)式中 开关的热稳定电流有效值（单位为kV）； t 开关的热稳定试验时间（单位为s）； 开关所在处的三相短路稳态电流（单位为kV）； 短路发热假想时间(单位为s)。 短路发热假想时间一般按下式计算 (5-4) 在无限大容量系统中,由于，因此 (5-5)式中短路持续时间,采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间.当时，。低速断路器,其全分闸时间去0.2s；高速断路器，其全分闸时间取0.1s。（2）动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏： (5-6)选择设备的基本原则：（1） 设备按照主接线形式进行配置；（2） 按装置位置及系统正常运行情况进行选择，按短路情况进行校验；（3） 所选择设备在系统中最恶劣运行方式下仍能可靠工作，动作；（4） 同类设备尽量同一型号，便于设备的维护，订货和相互备用；（5） 考虑近期5年发展的要求。5.2断路器的选择高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电路或退出运行，起着控制作用；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，能起保护作用。断路器选择和校验的原则就是：按正常工作状态选择，按短路状态校验。5.2.1 110kV侧断路器和隔离开关的选择额定电压 ：最大持续工作电流 ：短路电流 ：冲击电流：短路电流热效应 ：1初选断路器为：LW6-110I表5-1 LW6-110I的技术参数表型号技术参数额定电流IN（A）额定开断电流INbr（kA）动稳定电流 (kA)4秒热稳定电流(kA)LW6-110I2500315125315LW6-110I断路器的校验：（1） Ue=110kV=UN（2） I= I30 =2500A209.95A（3） 动稳定校验 ：110kV母线短路三相冲击电流：1，2主变并列运行=16.55 (kA)LW6-110I断路器的动稳定电流=125 (kA)符合动稳定要求（4） 热稳定校验：110kV母线短路热容量：1，2主变并列运行 LW6-110I断路器的4秒热稳定电流：符合热稳定要求通过以上校验可知，110kV侧所选LW6-110I断路器完全符合要求。2初选隔离开关为：GW4-110D/600GW4-110D/600隔离开关的校验：（1）Ue=110kV=UN（2）I= I30 =600A209.95A（3）动稳定校验 ：110kV母线短路三相冲击电流：1，2主变并列运行=16.55 (kA)LW6-110I断路器的动稳定电流=50 (kA)符合动稳定要求（4）热稳定校验：110kV母线短路热容量：1，2主变并列运行 LW6-110I断路器的4秒热稳定电流：符合热稳定要求通过以上校验可知，110kV侧所选LW6-110I断路器完全符合要求。5.2.2 10kV侧断路器和隔离开关的选择额定电压 ：最大持续工作电流 ： 短路电流 ： 冲击电流：短路电流热效应 ： 1.初选10kV断路器为：SN10-10表5-2 SN10-10的技术参数表型号技术参数额定电流IN（A）额定开断电流INbr（kA）动稳定电流 (kA)4秒热稳定电流(kA)SN10-1030004012540SN10-10断路器的校验：（1）Ue=110kV=UN（2）I= I30 =3000A2099A（3）动稳定校验 ：110kV母线短路三相冲击电流：1，2主变并列运行=16.65 (kA)LW6-110I断路器的动稳定电流=125 (kA)符合动稳定要求（4）热稳定校验：110kV母线短路热容量：1，2主变并列运行 LW6-110I断路器的4秒热稳定电流：符合热稳定要求通过以上校验可知，10kV侧所选SN10-10断路器完全符合要求。2.初选10kV隔离开关为：GN10-10T/3000表5-3 GN10-11T/3000的技术参数表型号技术参数额定电流IN（A）动稳定电流 (kA)5秒热稳定电流(kA)GN10-10T/3000300016075（1） 校验：Ue=110kV=UN（2） I= I30 =3000A2099A（3） 动稳定校验 ： 110kV母线短路三相冲击电流：1，2主变并列运行=16.5 (kA)GW4-110/1250隔离开关的动稳定电流=160(kA)符合动稳定要求（4） 热稳定校验：110kV母线短路热容量：1，2主变并列运行GW4-110/1250隔离开关的4秒热稳定电流：符合热稳定要求。5.3电流互感器的选择1根据电流互感器装置处电压等级确定额定电压。2根据Ie=Igmax110%确定CT一次额定电流。3根据互感器CT用途，确定其级次组别及接线方式。4选定型号，根据短路情况校验热稳定及动稳定。5.3.1 10kV电流互感器的选择1. U1e=U1g=110kV2.3. 预选：LMC-10 ,技术参数如下表表5-4 LB7-110的技术参数表型号技术参数电流比级次组合KesKtLMC-102000/50.5/0.5 0.5/313575/1s4. 校验：（1） 热稳定校验： 符合要求。（2） 动稳定校验： =16.55 (kA) (kA) 符合要求。通过以上校验可知，选择LMC-10型电流互感器符合要求。 5.4电压互感器的选择1根据电压互感器装置处电压等级确定电压2根据用途及负荷确定准确度、二次电压、二次负荷量及联接方式表5-5 电压互感器选择结果表安装等级型号额定电压(kV)电压比110kVJCC2-11011010kVJDZJ1-10105.5避雷器的选择1根据变电所设备避雷器要求及主接线形式应在下列点装设避雷器（1） 装设四支高度为27米的110kV构架避雷针作为全所直击雷保护（2） 110kV、10kV母线及110kV线路端装设避雷器，作为雷电侵入波保护。在主变压器中性点引出线上装设避雷器，作为中性点绝缘保护。（3） 接地采用以水平接地体为主，垂直接地体为辅的人工接地装置，接地电阻应小于系统允许值，否则应采用相应措施，降低接地电阻。2根据各级电压等级确定避雷器的额定电压（1） 工频放电电压的计算（2） 工频放电电压下限110kV:Ugfx=UN/K0=126/3=218.24KV10kV:Ugfx =UN/K0=11.5/3.5=23.24KVK0：内部过电压允许计算倍数（3） 工频放电电压上限110kV:Ugfs=1.2Ugfx =1.2218.24=261.89KV10kV:Ugfs =1.2Ugfx =1.223.24=27.89KV（4） 灭弧电压的计算UmiCdUmUmi：避雷器灭弧电压有效值Cd：接地系数Um：最高运行线电压KV110kV:UmiCdUm=0.8126=100.8KV10kV:UmiCdUm=1.111.5=12.65KV根据电网定额工作电压等其它辅助条件，查电力工程设计手册得：表5-6 避雷器选择结果表型号技术参数安装地点Un (kV)残压 (kV)YH10W-100/260W100260110KV进线YH5WZ-17/45174510KV母线YH1.5W-73/126W73126主变中性点5.6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。 高压熔断器的选择: 1额定电压选择: 2额定电流的选择:对保护电压互感器的熔体额定电流一般取0.5A,不必校验。表5-7 高压熔断器选择结果表电压等级型号电压(kV)电流(A)10kVXRNP-10100.55.7导线的选择1.导线的选择：查电力课程及毕业设计参考资料知，变电所的年最热月平均最高气温都在30C左右，设本设计变电所的年最热月平均最高气温为30C110kV及以上裸导体需要按晴天不发生全面电晕条件校验，即裸导体的临界电压Ucr应大于最高工作电压Umax。（1）110kV侧导线的选择由于枢纽变电所到本设计变电所采用LGJ-185导线，所以110kV侧选用LGJ-185型钢芯铝绞线。110kV母线的最大持续工作电流为 设年最大负荷利用小时Tmax=6000h，查电力工程基础表3-3得，经济电流密度jec=0.90A/ mm，则导线的经济截面积为校验发热条件 查电力工程基础附录得，30C时LGJ-185型钢芯铝绞线的允许载流量为满足发热条件。校验机械强度 查电力工程基础知，35KV及以上钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm,所以满足机械强度要求。校验热稳定度 满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的母线截面积185mm 154.7mm ，所以热稳定度满足要求。电晕校验 采用LGJ-185/30导线，查电力系统课程设计及毕业设计参考资料知，导线直径18.88mm，使用由7片绝缘子组成的绝缘子串，导线按水平排列，相间距离4m。电晕临界电压：取=0.9,=1.0,=1.0.边相，1.06*114.2=121.1kV； 中间相，0.96*114.2=109.6kV线路的实际运行相电压为115/=66.4kV167.7mm ,所以热稳定度满足要求。动稳定校验 对10kV线路，其支柱绝缘子间的距离为l=1.2m，设三相导体水平布置，相间距离为a=0.40m。导体所受电动力查发电厂电气部分附录表22知，FB=144N6860N。故满足动稳定校验。主变压器10kV侧引出线也选（60mm*10mm）型矩形铝母线。结论：110kV侧选用LGJ-185型钢芯铝绞线。主变压器10kV侧引出线选（60mm*10mm）型矩形铝母线。5.8本章小结本章是对变电站的主要电气设备进行了选型和相应的校验。校验的目的是为了确保在出现最糟糕的三相短路的情况下系统还能正常工作,相关设备没有受到损害。第6章 结论6.1论文总结本次设计的主旨是完成110kV变电所主接线电气部分的设计，其功能是实现电压等级间安全的转化。本次设计是分四步完成的，一步是根据给出的待建变电站的负荷统计数据表，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV， 10kV以及站用电的主接线；第二步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，同时也确定了站用变压器的容量及型号；第三步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，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，并且达到了保护的功能，完成了供电的安全性，稳定性，经济性的要求；最后是用CAD画出所设计的变电所的电气主接线图。 6.2心得体会通过几个月的努力，毕业设计终于完成了。由于时间的原因，其中还存在很多要改进的地方，但是这毕竟是我的第一次实战练习。回想起来，毕业设计中的酸甜苦辣不断涌向心头。在毕业设计的过程中，学到了很多书本中永远学不到的知识，也为以后的工程实践积累了经验，这些知识对于以后的工作将会有巨大的帮助。在工作中与人的交流合作可以提高工作的效率，加速项目的进展。时至今日，几个月的毕业设计终于可以画上一个句号了，但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，经过几个月的设计，我通过自己动手完成的一个变电所的设计。其功能基本符合需求，这是我第一次从事这种有相当难度的项目