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华南理工大学变电所设计,毕业设计论文
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华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 1页 共 29 页 目 次 1 引 言 2 1.1 设计任务和要求 2 1.2 资料分析 4 2 电气主接线的确定 5 2.1 电气主接线的确定 5 2.2 变压器的选择 9 3 短路电流计算 11 3.1 电抗计算 11 3.2 短路电流计算 19 4 主要电气设备选择 20 4.1 主要电器设备选择 20 4.2 各级电压的隔离开关的选择和校验 21 4.3 母线的选择：按经济电流密度选择 22 4.4 出线选择 23 4.5 电流互感器选择 24 4.6 电压互感器选择 25 4.7 防雷及接地规划 25 5 结论 27 6 致谢 28 参考文献 29 图 1 电气主接线图 30 图 2 平面布置图 31 图 3 防雷布置图 32 图 4 站用电主接线图 32 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 2页 共 29 页 1 引言 待设计的变电站是三侧电压等级的变电站，分别是 110KV、 35KV、 10KV。其中 110kv和 35kv 有穿越功率和系统电源。变电站负荷有 I、 II 级负荷，因此要求变电站供电要可靠，扩建灵活。根据题目要求，参考相关资料，首先对所给资料进行分析，确定三侧电压等级的接线，再根据负荷 情况，选取主变压器和所用变。根据变压器的参数，在最大运行方式下，对三侧母线进行短路电流计算。根据计算结果选择主设备和校验，最后对变电站的避雷设施和作用进行相关论述。 1.1. 设计任务和要求 1.1.1 原始资料分析 a) 变电所的建设规模： 类型： 110 kV 地方变电所最终容量：根据电力系统规划，安装两台容量为 35.1MVA，电压为 110/35/10 的主变压器，变压器各侧容量比为： 100/100/100，一次性设计并建成。 b) 电力系统与本所的连接情况： 该变电所是一座降压变电所，担负着该地区及农村供电的任务。变 电所有两回线与 110 kV 电力系统连接，有两回线与 35 kV 统连接。本变电所在系统最大运行方式下， 110 kV系统侧正、负阻抗标幺值为 0.10，零序阻抗为 0.2； 35 kV 系统侧正、负阻抗标幺值为 0.80，零序阻抗为 0.50(Sj=100MVA)， 110kV及 35kV电源容量为无穷大，阻抗值包括平行线路阻抗在内。 c) 变电所不考虑无功补偿设备， 35 kV 因线路电容电流较小，不装设消弧线圈。110 kV出线无电源。 d) 电力负荷水平： 110 kV进出线共 4回，其中两回线 110kV 供电，正常情况下输送容量 各为 30000 kVA；另有两回线分别供电给两个大型工厂，输送容量各为 20000 kVA，且均为一级负荷， Tmax=5000h； 35kV 进出线共 6回，其中两回线连接 35 kV电源，正常情况下输送容量各为 7000 kVA，为二级负荷， Tmax =3000h。 10 kV进出线共 12回，其中 6回为架空线路，每回按照 2500 kVA设计；另有 6回为电缆供电，每回按照 1500 kVA设计。 本变电所自用负荷 (单位 kW)，如下表： 序号 设备名称 容量 安装台数 工作台数 功率因数 备注 1 主充电机 20 1 1 0.85 经常 2 浮充电机 4.5 1 1 0.85 经常 3 主变通风 0.15 38 38 0.73 经常 4 蓄电池通风 2.6 1 1 0.88 经常 5 检修试验用电 15 0.80 经常 6 载波通信用电 1 0.70 7 室内照明 6.0 8 室外照明 4.5 9 生活水泵 4.5 2 2 0.80 周期性 10 福利区用电 2.5 周期性 计算负荷 =照明负荷 +其余 *0.85 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 3页 共 29 页 e) 环境条件 当地年最高温度 39 C；年最低温度 -8 C；最热 月平均最高温 30 C； 最热月平均地下 0.8m土壤最高温度 21 C；海拔高度： 1210m。当地雷电日 25日/年。 1.1.2 设计任务 a) 设计变电所主接线，论证所设计的主接线是讨论方案中的最佳方案。 b) 设计变电所自用电接线，选择所用变压器的台数和容量。 c) 计算短路电流。 d) 选择导体截面和主要电气设备。 e) 规划变电所的防雷设施。 1.1.3 设计成果 a) 设计说明书及计算书。 b) 变电所主接线图和自用电接线图各 1张。 c) 变电所总体平面布置图 1张。 d) 直击雷保护范围图 1张。 1 2 资料分析 1 2 1 变电所地理位置示意图 图 1-1变电所地理位置示意图 a) 负荷计算 110kV侧负荷： S110KV=15 2=30;35kV 侧负荷： 35 7 4 2 8kVS M V A 。 10kV侧负荷： S10KV=2.5 6+1.5 6=24 b) 变电所自用电负荷 ( 2 0 / 0 . 8 5 4 . 5 / 0 . 8 5 0 . 1 5 3 6 / 0 . 7 3 2 . 6 / 0 . 8 8 1 5 / 0 . 8 1 / 0 . 6 8 4 . 5 2 / 0 . 8 ) 6 . 0 4 . 5 2 . 56 5 . 0 0 . 0 7SK V A M V A 自负荷总计： S1=30+28+24+0.07=82MVA。 S2=28+24+0.07=52MVA nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 4页 共 29 页 2 电气主接线的确定 2.1 电气主接线的确定 待设计的 110kV 变电所是一座降压变电所，与 110kV 系统和 35kV 系统各有两条线路连接，预计装机容量为 100MVA，担负该地区及农村供电的任务，其中有一级、二级负荷。该变电所 110kV 配电装置的建设规模为 2 回变压器进线， 2 回出线供给两个大型工厂； 35kV配电装置的建设规模为 2 回变压器进线， 4回出线。 10kV配电装置的建设规模为 6回架空线路，另有 6回电缆供电。 2.1.1 110kV 电气主接线 110kV 高压配电装置，连接着 110kV 系统， 是全所的电能主要来源，要求供电安全可靠，调度灵活，同时应满足运行检修方便，投资及占地较少等。首先要满足可靠性的要求，设计时主要从以下方面考虑： 为了保证安全可靠、运行灵活，每一个回路应以多于一台断路器的可能与母线或相邻元件连接，简单的单一连接不能采用。 为了避免变电所全停或半停事故的发生，不能采用单母或简单的单母分段接线。 为了维护系统的稳定性，宜将故障的停电范围限制到最小，最好是一回线故障只停该回线。 综合以上各种因素，对于 4 回进出线两台主变压器共 6 个元件的配电装置，有 4种主接线方案可供比较选择： 方 案 1 双母线带旁路接线方式。如图 2-1所示 图 2-1双母线带旁路接线 其优点： 具有很高的可靠性；运行调度非常灵活；扩建方便。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，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。检修出线断路器时不会使该回线路停电。 缺点： 倒闸操作较为复杂；相应需要隔离开关数目也增加，设备多、投资大，占用场地也大。 方 案 2 双母线接线方式。如图 2-2所示 图 2-2 双母线接线 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 5页 共 29 页 其优点： 具有较高的可靠性。通过两组母线隔离开关的倒换操作 ,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。运行调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，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。 缺点： 检修出线断路器时会使该回线路停电。 。 方案三 单母分段（带旁路）接线方式。如图 2-3所示 图 2-3 单母分段带旁路接线 其优点： 单母分段带旁路具有接线简单，设备少、投资小、运行操作方便，且有利于扩建等优点；对重要用户，可采用从不同母线段引出双回线供电电源。设置旁路母线后可以不停电检修出线断路器；当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作。 缺点： 母线故障会使所有与母线相连的线路停电。 方案四 采取单母分段接线。如图 2-4所示 图 2-4 单母分段接线 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 6页 共 29 页 其优点： 对重要用户，可采用从不同母线分段引出双回线 供电电源，当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍继续工作，但需限制一部分用户的供电； 缺点： 单母分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作；母线故障会使所有与母线相连的线路停电。 下面对这四个方案进行筛选分析： （ 1）该变电所 110kV 线路为均带 I 级负荷，供电可靠性要求高，故首先排除方案四单母分段接线方式。 （ 2）对剩下的方案一、二、三进行技术经济比较。为比较经济性，首先比较方案一、二、三、所需的 110kV断路器和隔离开关数量，如表 2-3。 表 2-3 各方案 110 kV 断路器和隔离 开关数量 方案比较 方案一：双母线分段带旁路接线方式 方案二：双母线接线方式 方案三 :单母线分段带旁路接线。 断路器台数 8 7 7 隔离开关组数 26 20 20 从表 2-3中可知，方案一比方案二多一台断路器，多六组隔离开关；所以在经济上方案二比方案一要好。对方案一和方案三从可靠性方面比较，方案三中如果检修出线断路器，则会造成该回线路停电，在电气化社会，线路停电会带来巨大的损失和影响，可靠性不如方案一。从经济性方面比较，方案二只比方案三多一台隔离开关，断路器数同为 7台，经济性比较相差无几，但可 靠性方面没有方案一可靠。综上对四个方案的比较分析，确定该变电所 110kV电气主接线采用方案一：双母线分段带旁路接线方式。 2.1.2 35kV 电气主接线 从图 1-1可知，该变电所有 6回 35kV 进出线，其中 2回线路接 35kV电源，其他4回线路供负荷， 35kV负荷约 28MW。 35kV 出线有 6回，同样不适合采用桥形、角形等无汇流母线的接线方式，应当采用有汇流母线的电气主接线方式。初步拟定以下三个方案供筛选： 方案 1：单母分段接线。如图 2-5所示 : 图 2-5 单母分 段接线 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 7页 共 29 页 方案 1优点： 接线简单清晰、设备少、运行操作方便，有利于扩建。对重要用户，可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。 缺点： 任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作，运行调度灵活性较差。 方案 2：单母分段带旁路接线方式。如图 2-6所示 图 2-6 单母分段带旁路接线 方案 2优缺点： 单母分段带旁路具有接线简单，操作方便。对重要用户，可采用从不同母线分段引出双回线供电电源；当母线发生故障或检修时，仅 断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作。设置旁路母线可以不停电检修出线断路器，可靠性较高。 缺点：投资较大。 方案 3：双母线接线方式。如图 2-7 所示 图 2-7 双母线接线 方案 3优缺点： 具有较高的可靠性。通过两组母线隔离开关的倒换操作 ,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。 运行调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，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。 缺点：检修出线断路器时仍然会使该回线路停电 ,投资大，保护配置复杂。 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 8页 共 29 页 对方案 1、 2、 3 进行技术经济比较，首先比较方案 1、 2、 3 所需的 35kV 断路器和隔离开关数量，如表 2-4。 表 2-4 各方案 35 kV 断路器和隔离开关数量 方案比较 方案 1：单母分段接线方式 方案 2：单母分段带旁路接线方式 方案 3：双母线接线方式 断路器台数 9 9 9 隔离开关组数 18 27 26 方案 1与方案 2比较： 从表 2-4中可知，方案 1经济性最好。从运行调度角度考虑，方案 1操作简单。从可靠性角度考虑，方案 2 可以不停电检修出线断路器，可靠性优于方案 1；但由于35kV负荷均有备用电源回路，采取方案 1，从不同母线段引出双回路给负荷供电，则停一回线路检修出线断路器不会造成用户停电，弥补了可靠性不足的问题。因此，排除方案 2。 方案 1与方案 3比较： 从经济性角度方案 1好。从运行调度角度考虑，方案 1操作简单，但灵活性不如方案 3。从可靠性角度考虑，方案 3 中若有一组母线检修，也不会造成用户停电，可靠性好。但 35kV 负荷性质 均为 II类负荷，从不同母线段引出双回路给负荷供电可靠性已经足够。故排除方案 3。 综上， 35kV电气主接线采取方案 1：单母分段接线方式。 2.1.3 10kV 电气主接线 从图 1-1 可知，该变电所有 12 回 10kV 出线，均为双回线路，其中架空线路有 6回，电缆线路 4回，另有 2个电缆出线，以待扩建。所供负荷距离变电所较近。 10kV负荷约 21MW， 10kV 出线较多，应当采用有汇流母线的电气主接线方式。拟订如下两个方案作技术经济比较： 方案一 ：单母分段方式（专用母联断路器，如图 2-8）。 图 2-8 单母分段方式 方案二 ：双母线方式 （专用旁路断路器，如图 2-9）。 图 2-9 双母线方式 方案一与方案二比较： a） 从经济性角度看，方案一设备少、投资少，占绝对优势。 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 9页 共 29 页 b） 从运行调度角度考虑，方案二电源、负荷分配灵活；方案一虽然灵活性差，但接线简单、易操作。 c） 从可靠性角度分析，方案二比方案一可靠，但 10kV线路较短，而且均为双回线路，虽然负荷均为 II类，但在采用方案一时，把双回路分别接在不同母线段，则可靠性已足够 。 综上， 10kV电气主接线采用方案一：单母分段方式（专用母联断路器）。 2.1.4 变电所自用电接线设计 为了保证所用电负荷的供电可靠， 2台所用变压器分别接在变电所 10kV的两段母线上，如有可能，最好还接外接电源。所用变压器的低压侧的接线方式采用单母线分段，两台变压器平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电的可靠性；故障时分段开关的自动投入装置动作，由一台所有变压器供全所用电。 所用电接线如图 9： 至外接电源1 0 K V 1 0 K V# 1 所 用变# 2 所 用变3 8 0 / 2 2 0 V 3 8 0 / 2 2 0 V图 9：所用电接线图 2.2 变压器的选择 由于该变电所有三个高电压等级（ 110kV、 35kV、 10kV），适宜采用降压结构的三绕组变压器。故选有载调压三绕组变压器。 2.2.1 主变压器台数选择 待设计的变电所负荷中含一级负荷和二级负荷，所以应当至少装设两台主变。另外，由于 35kV及 10KV最大负荷为 52MW，常规的两台 110kV主变足够承担，无需装设三台主变。因此，确定主变为两台。主变压器容量计算因变电所不考虑无功补偿设备，35kV 线路电容电流较小，不装设消弧线圈，所以，变电所主变压器的计算容量：S=S2=52MVA 变电所负荷性质均为 I、 II类，考虑到一台主变停运时，另一台主变应能承担全部负荷的 70%。若每台变压器的容量要求能带全部负荷的 70%计算，得每台主变计算容量： S= S2*0.70=36.5MVA nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 10页 共 29 页 因此，选择两台容量为 40.0MVA，变比为 110/35/10kV 的三绕组变压器。查变电所电气部分毕业设计指导，应选择两台 SFSZ7-40000/110 型三绕组变压器。其技术数据见表 2-1。 表 2-1： SFSZ7-40000/110型三绕组变压器技术数据 型号 额定容量(MVA) 额定电压（ kV） 损耗（ kW） 阻抗（ %） 空载电流(%) 连接组别 高压 中压 低压 空载 短路 高中 高低 中低 SFSZ7- 40000/110 40.0 110 81.25% 38.5 22.5% 11 60.2 210 18 10.5 6.5 1.3 YN， yno，d11 2.2.2 所用变压器确定 所用电 S=65.0KVA，应当选择电压变比为 10/0.4kV的所用变压器。为确保所用电可靠性，选择两台容量相同的所用变，分别运行于不同 10kV 母线段，满足互为明备用的方式。考虑低压用电 10%裕度，所用变容量： ST=S*1.1=65*1.1=71.5KVA 因此，选择两台容量为 100kVA，变比为 10/0.4kV 的所用变压器。查供电课程设计，选择两台 SL7-100/10型双绕组所用变压器。其技术数据见表 2-2 表 2-2： SL7-160/10 变压器技术数据 型号 额定容量（ kVA） 额定 电压（ kV） 损耗（ kW） 阻抗（ %） 空载电流 (%) 连接组别 高压 低压 空载 短路 SL7- 160/10 100 10 0.4 0.32 2.0 4 2.6 Y， yno nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 11页 共 29 页 3 短路电流计算 3.1 电抗计算 3.1.1 系统等值电路图 系统简化的等值电路图如下图 3-1： 35kv 系统等值阻抗图如下图 3-2： 110kv 10kv 1B 2B 图 3-1 C1 SC1= C2 SC2= 图 3-1 110kv 10kv 1B 2B C1 d1 d3 C2 35kv d2 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 12页 共 29 页 a） d1、 d2、 d3点短路阻抗计算 d1点短路时各序阻抗计算（ 110kV 母线） d1点短路时等值电路图如图 3-3。 用标幺值表示正序阻抗图如图 3-4。 图 3-3 110kv X1T1 C1 d1 C2 35kv X1T2 X2T1 X2T2 XSC1 XSC2 图 3-4 9/0.225 SC1 d1 1/0.10 SC2 6/0.8 S d1 10/0.10 2/0.275 SC1 d1 SC2 3/0.175 4/0.275 5/0.175 1/0.10 6/0.8 7/0.45 8/0.45 SC1 d1 1/0.10 SC2 6/0.8 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 13页 共 29 页 具体计算如下： X7* = X8* = X2*+X3* = 0.275+0.175=0.45 X9* = 0.5 X7* = 0.5 0.45 = 0.225 X10* = (X1* (X9*+X6*)/(X1*+X9*+X6*) = (0.10 (0.225+0.8)/(0.10+0.225+0.8) = 0.10 因为 110KV 及 35KV 系统和主变的正负序阻抗 均相同，所以正序阻抗等于负序阻抗。 X1 *=X2 *=0.10。 画出 d1点短路时的零阻抗图如图 3-5。 具体计算如下： X17* = (X12*+X13*) (X14*+X15*)/(X12*+X13*+X14*+X15*) = (0.275+0.175) (0.275+0.175)/ (0.275+0.175+0.275+0.175) = 0.225 X18* = (X17*+X16*) X11)/(X17*+X16*+X11*) = (0.225+0.50) 0.2)/(0.225+0.50+0.2) = 0.17 X0 *= X18* = 0.17 17/0.225 11/0.2 16/0.50 d1 d1 13/0.175 14/0.275 15/0.175 12/0.275 11/0.2 16/0.50 图 3-5 d1 18/0.17 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 14页 共 29 页 b） d2点短路时各序阻抗计算（ 35KV 母线） 画出 d2点短路时的正序阻抗图如图 3-6。 具体计算如下： X19* = X1*+X9* = 0.10+0.225 = 0.325 X20* = (X19* X6*)/(X19*+X6*) = (0.325 0.8)/( 0.325+0.8) = 0.37 X1 * = X2 *= 0.37 图 3-6 d2 20/0.37 C1 d2 19/0.325 C2 6/0.8 2/0.275 C1 d2 C2 3/0.175 4/0.275 5/0.175 1/0.10 6/0.8 9/0.225 C1 d2 1/0.10 C2 6/0.8 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 15页 共 29 页 画出 d2点短路时的零阻抗图如图 3-7。 具体计算如下： X21* = X11*+X17* = 0.2+0.225 = 0.425 X22* = (X21* X16*)/(X21*+X16*) = (0.425 0.50)/( 0.425+0.50) = 0.23 X0 * = X22* = 0.23 图 3-7 12/0.275 d2 13/0.175 14/0.275 15/0.175 11/0.2 16/0.50 d2 21/0.425 16/0.50 d2 22/0.23 17/0.225 d2 11/0.2 16/0.50 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 16页 共 29 页 C） d3点短路时各序阻抗计算（ 10KV母线） 画出 d3点短路时的正序阻抗图如图 3-8。 2/0.275 4/0.275 5/0.175 C1 C2 3/0.175 1/0.10 6/0.8 24/(-0.125) 23/(-0.125) d3 d3 30/0.19 25/0.138 d3 1/0.10 6/0.8 26/0.088 27/(-0.006) 28/0.238 d3 29/0.888 27/(-0.006) 图 3-8 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 17页 共 29 页 具体计算如下： X25* = 0.5 X2* = 0.5 0.275 = 0.138 X26* = 0.5 X3* = 0.5 0.175 = 0.088 X28* = X1*+X25* = 0.10+0.138 = 0.238 X29* = X6*+X26* = 0.8+0.088 = 0.888 X30* = (X28* X29*)/(X28*+X29*)+ X27* = (0.238 0.888)/( 0.238+0.888)+(-0.006) = 0.19 X1 * =X2 *=0.19 由于 10KV系统为不接地系统，故可将其零序阻抗看作是无穷大。 从以上的 d1、 d2、 d3 点短路时各序阻抗计算结果可知，系统的正序由阻抗与负序阻抗相等，且零序阻抗较大，可知 Id(1.1)、 Id(2)、 Id(1)均比 Id(3)小，故对设备选择、校验均取 Id(3)作参考，不再考虑其它非对称短路。 主变压器电抗计算（取容量基准值 Sj=100MVA，基准电压 Uj110=110kV, Uj35=38.5kV, Uj10=10.5kV。根据 Ij= Sj/ 3Uj得： Ij110=525A， Ij35=1500A， Ij10=5498A ） A） 主变压器各绕组等值电抗： US1% = 21（ US（ 1-2） %+ US（ 3-1） % US（ 2-3） %） =21（ 18+10.5 6.5） =11 US2% =21（ US（ 1-2） %+ US（ 2-3） % US（ 3-1） %） =21（ 18+6.5 10.5） =7 US3% = 21（ US（ 2-3） %+ US（ 3-1） % US（ 1-2） %） =21（ 6.5+10.5 18） =-0.5 变压器各绕组等值电抗标么值（归算到 110kV侧） : 110kV侧： X1*=(11%) 100/40=0.275 35kV侧： X2*=(7%) 100/40=0.175 10kV侧： X3*=(-0.5%) 100/40=-0.0125 110kV系统侧等值阻抗标幺值（包括线路平行阻抗） 110kV系统侧正、负阻抗标幺值为 0.10 110kV系统侧零序阻抗标幺值为 0.2 35 kV系统侧等值阻抗标幺值（包括线路平行阻抗） 35kV系统侧正、负阻抗标幺值为 0.8 35kV系统侧零序阻抗标幺值为 0.50 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 18页 共 29 页 3.2 短路电流计算 3.2.1 计算系统最大运行方式时各电压等级母线三相短路电流 A） d1点（ 110kV母线）三相短路： 短路回路总电抗标幺值： Xd1*=X10=0.10 短路电流标幺值： Id1*=1/ Xd1*=1/0.10=10 短路电流有名值： Id1= Id1* Ij110 =10 525=5250A 冲击电流 : ich-d1=2.55 Id1=2.55 5.25=13.39kA 全电流最大有效值 : Ich-d1=1.52 Id1=1.52 5.25=7.98kA 短路容量 : Sd= SB/ Xd1*=100/0.108=1000MVA B） d2点（ 35kV 母线）三相短路： 短路回路总电抗标 :Xd2*=0.37 短路电流标幺值： Id2*=1/ Xd2*=1/0.37=2.71 短路电流有名值： Id2= Id2* IB35 =2.71 1500=4065A 冲击电流 : ich-d2=2.55 Id2=2.55 4.065=10.38kA 全电流最大有效值 : Ich-d2=1.52 Id2=1.52 4.07=6.19kA 短路容量 : Sd= SB/ Xd2*=100/0.37=271MVA C） d3点（ 10kV母线）三相短路： 短路回路总电抗标幺 :Xd3*=0.19 短路电流标幺值： Id3*=1/ Xd3*=1/0.19=5.27 短路电流有名值： Id3= Id3* IB1=5.27 5498=28.97kA 冲击电流 : ich-d3=2.55 Id3=2.55 28.97=73.9kA 全电流最大有效值 : Ich-d3=1.52 Id3=1.52 27.97=44kA 短路容量 : Sd= SB/ Xd3*=100/0.19=527MVA 综上： d1、 d2和 d3点短路电流计算结果见表 3-1。 表 3-1 d1、 d2和 d3点短路电流计算结果 短路点 支路名称 暂态短路电流（ kA） Id 短路电流冲击值（ kA） ich 全电流最大有效值（ kA） Ich 短路容量（ MVA） Sd d1 110kV 母线 5.25 13.39 7.98 1000 d2 35kV 母线 4.07 10.38 6.19 271 d3 10kV 母线 28.97 73.9 44 527 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 19页 共 29 页 4 主要电气设备选择 4.1 主要电气设备选择 4.1.1 110kV 侧断路器的选择和校验 A） 选型 查 110kV高压断路器技术数据，试选 LW6-110G/2500型 SF6断路器，其技术参数如下表 4-1： 表 4-1 LW6-110G/1200型断路器技术参数 型号 额定电压 （ kV） 额定电流 （ A） 断流容量（ MVA） 极限通过 电流（ kA）峰值 热稳定电流（ kA） 4S LW6-110G 110 2500 7621 40 50 B） 动稳定校验： imax=41kA ich=13.39kA C） 热稳定校验： I 2 tdz=5.252 3=82.69 （ kA2.S) It2 t=502 4=10000 （ kA2.S） 所以 : I 2 tdz It2 t 所选 LW6-110G 型 SF6 断路器 ,完全满足在 d1 点 短路条件下断流容量、动稳定和热稳定的要求。 4.1.2 35kV 侧断路器的选择和校验 查 35kV 高压断路器技术数据，试选 SW3-35/1000 型断路器（少油户外式），其技术参数如下表 4-2： 表 4-2 SW3-35/1000型断路器技术参数 型号 额定电压 （ kV） 额定电流 （ A） 断流容量（ MVA） 极限通过 电流（ kA）峰值 热稳定电流（ kA） 4S SW3-35 35 1000 1000 42 16.6 B）动稳定校验： imax=42kA ich=10.38kA C）热稳定校验： I 2 tdz=4.072 3=49.7（ kA2.S） It2 t=16.62 4=1102 （ kA2.S） , 所以 : I 2 tdz It2 t 所选 SW3-35 型少油断路器 ,完全满足在 d2 点短路条件下断流容量、动稳定和热稳定的要求。 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 20页 共 29 页 4.1.3 10kV 侧断路器的选择和校验 A) 查 10kV高压断路器技术数据，试选 ZN28-10/3150和 ZN28-10/1250型真空断路器，分别用于主变变低、母联和线路，其技术参数如下表 4-3： 表 4-3 ZN28-10/3150、 ZN28-10/1250 型断路 器技术参数 型号 额定电压（ kV） 额定电流 （ A） 断流容量（ MVA） 极限通过 电流（ kA）峰值 热稳定电流（ kA） 4S ZN28-10/3150 10 3150 693 75 40 ZN28-10/1250 10 1250 546 72 31 5 B）动稳定校验： imax=75kA ich=73.9kA C）热稳定校验： I 2 tdz=28.972 3=2267（ kA2.S） It2 t=402 4=1632 （ kA2.S） 所以 : I 2 tdz It2 t 所选 ZN28-10/3150、 ZN28-10/1250型真空断路器 ,完全满足在 d3点短路条件下断流容量、动稳定和热稳定的要求。 4.2 各级电压的隔离开关的选择和校验 4.2.1 110kV 侧隔离开关的选择和校验 A） 隔离开关选择 GW4-110D/1000-80 型，见表 4-4。 查 110kV 隔离开关技术数据，试选 110kV隔离开关，其技术参数如下表 4-4： 表 4-4 110kV 隔离开关技术参数 型 号 额定电压 Ue（ kV） 额定电流 Ie（ A） 动稳定电流峰值（ kA） 热稳定电流（ kA）4S/5S GW4-110D/1000-80 110 1000 80 21.5 B） 校验： imax=80kA ich=13.39kA I 2 tdz=5.252 3=82.69（ kA2.S） It2 t=21.52 4=1849（ kA2.S） 所以 : I 2 tdz It2 t 所以表 4-4所选的 110kV隔离开关，完全满足在 110kV母线短路条件下动稳定和热稳定的要求。 4.2.2 35kV 侧隔离开关的选择和校验 A） 隔离开关选择 GW5-35G/1000型，见表 4-5。 查 35kV 隔离开关技术数据，试选 GW5-35G/1000 隔 离开关，其技术参数如下表 4-5： 表 4-5 35kV 隔离开关技术参数 型 号 额定电压 Ue（ kV） 额定电流 Ie（ A） 动稳定电流峰值（ kA） 热稳定电流（ kA）4S/5S GW5-35G/1000 35 1000 83 25 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 21页 共 29 页 B）校验 GW5-35G/1000-72型隔离开关： imax=83kA ich=13.39kA I 2 tdz=5.25 3=82.69（ kA2.S） It2 t=252 4=2500（ kA2.S） 所以 : I 2 tdz It2 t 所以表 4-5所选的 35kV隔离开关 ，完全满足在 35kV母线短路条件下动稳定和热稳定的要求。 4.2.3 10kV 侧隔离开关的选择和校验 A） 10kV出线隔离开关的选择： 隔离开关选择 GN8-10T/1000型，见表 4-6。 B） 10kV母线分段、主变变低回路隔离开关的选择： 隔离开关选择 GN10-10T/3000型，见表 4-6。 表 4-6 10kV 隔离开关技术参数 安装地点 型 号 额定电压 Ue（ kV） 额定电流 Ie（ A） 动稳定电流峰值（ kA） 热稳定电流（ kA）4S/5S 10kV出线、旁路 GN8-10T/1000 10 1000 75 30 母线分段、变低 GN10-10T/3000 10 3000 169 75 校验 GN8-10T/1000型： imax75kA ich=73.9kA； I 2 tdz=28.972 3=2518 （ kA2.S） It2 t=302 4=4500（ kA2.S）；所以 : I 2 tdz It2 t 所以表 4-6 所选隔离开关，完全满足在 10kV 母线短路条件下动稳定和热稳定的要求。 4.3 母线的选择：按经济电流密度选择 按经济电流密度选择 110kV母线的截面 S，并按短路电流进行热 稳定的校验。 4.3.1 110kV 母线的选择和校验 A） 110kV母线最大持续工作电流按全所最大负荷时计算为： Igmax=1.05Ie= eeUS305.1386（ A） Tmax=5000h，查经济电流密度表，钢芯铝绞线的经济电流密度为 J=1.15A/mm2。 母线的经济截面： Sj= JIgmax 386/1.15=335.7（ mm2） 试选择 2 LGJ-240钢芯铝绞线，在最高允许温度 +70的载流量为 2 610=1220A Igmax=335.7A故 满足最大工作电流的要求。 B）校验 : 热稳定系数： C=87，设保护动作时间 Tdz=3： Smin=dztCI =4860*1.732/87=96.75mm2 240mm2 故选 2 LGJ-240的钢芯铝绞线，满足短路条件下的热稳定要求。 nts华南理工大学成人高等学历教育毕业设计论文 第 22页 共 29 页 4.3.2 35kV 母线的选择和校验 A） 35kV母线最大持续电流按主变的持续工作电流： Igmax=1.05Ie= eeUS305.11.05 40000/（ 35 1.732） =693（ A） Tmax=3000h，查经济 电流密度表，钢芯铝绞线的经济电流密度为 J=1.5A/mm2。 母线的经济截面： Sj= JIgmax 693/1.5=462（ mm2） 试选择 2 LGJ-240钢芯铝绞线，在最高允许温度 +70的载流量为 2 610=1220A Igmax=693A，故满足最大工作电流的要求。 B）校验在 35kV 母线短路条件下的热稳定 热稳定系数： C=87，母线的经济截面： Smin=dztCI =6000 1.732/87=119.45mm2 240mm2 故选 2 LGJ-240的钢芯铝绞线，满足短路条件下的热稳定。 4.3.3 10kV 母线的选择和校验 10KV 母线最大持续工作电流按主变变低容量计算： Se=40000KVA， Igmax=1.05Ie = eeUS305.11.05 40000/（ 10 1.732） =2425（ A） Tmax=5000h， 查矩形导体截面和长期允许载流量技术数据选 100 10 双条平放矩形铝母线 ,平放时长期允许载流量为2558A, 集肤效应系数为 Kjf =1， 40环境温度修正系数为 1，所以： Igmax=2425 装设避雷线 :避雷线一般用截面不小于 25MM2的镀锌钢绞线 ,架设在架空线路的上面 ,以保护架空线路或其他物体免遭直接雷击 .其功能和原理和避雷针基本相似 B 装设避雷针 :用来保护变电站建筑物及 站内变配电装置免遭直击雷。避雷针不得安装在变电站的屋顶上及配电装置上，应安装在单独的构架上。 C 装设避雷器 :对
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