电力本毕业设计（最终稿）110kv变电站.doc

华华北北电电力力大大学学成成人人教教育育 毕毕业业设设计计 论论文文 论文题目 论文题目 110kV 变电所电气一次系统设计 学生姓名 学生姓名 学号 学号 年级 专业 层次 年级 专业 层次 02 级电气工程及其自动化本科 函授站 函授站 直属 二二 七七 年年 八八 月月 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 I 110kV 变电所电气一次系统设计 摘要摘要 随着城市建设的不断发展 电能已经成为国计民生的重要能源 随着国民经济发展 电能已成供不应求之势 单机机组容量的提高和电力系统容量的不断扩大 适应需要的 变电所势在必行 合理的设计可以节省资源 减少人力 物力的投入 能使电力系统更 好地安全 经济运行 保证电能质量 本次设计为降压变电所一次设计 采用两台SFSZ7 63000型变压器 电压等级为 110 35 10kV 出线回路数为 110kV侧4回 架空线 35kV侧6回 架空线 10kV侧12 回 电缆 本次设计方案应满足以下要求 1 所址选择得当 2 高压配电装置形式不断优化 3 总体布置紧凑合理 占地指标先进 4 建筑设计新颖 建筑面积控制好 5 积极慎重采用新设备和新工艺 6 设计全过程加强质量管理 7 控制好投资 关键词 变电所 电气主接线 主变压器 短路电流 电气设备 屋内外配电装置 防 雷及接地 总平面布置 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 1 目 录 摘要 I 说明书 1 绪论 1 1 1 毕业设计原始数据 1 1 2 毕业设计内容要求 1 1 3 设计成果 1 2 初步设计 3 2 1 电气主接线设计 3 2 1 1 主接线的设计原则 3 2 1 2 主接线设计的基本要求 3 2 1 3 拟定主接线方案 4 2 2 主变压器的确定 6 2 2 1 主变压器台数的确定 6 2 2 2 调压方式的确定 6 2 2 3 主变压器容量的确定 6 3 短路电流计算 8 3 1 短路电流计算的目的 8 3 2 短路电流计算的一般规定 8 3 3 短路电流计算 9 3 3 1 选择计算短路点 9 3 3 2 画等值网络图 9 3 3 3 短路电流计算结果表 10 4 设备的选择与校验 11 4 1 设备选择的原则与规定 11 4 1 1 一般原则 11 4 1 2 有关规定 11 4 2 导线的选择和检验 12 4 2 1 导线的选择 12 4 2 2 电力电缆的选择 13 4 3 断路器的选择和校验 15 4 3 1 断路器选择的技术条件 15 4 3 2 断路器型式和种类的选择 15 4 3 3 断路器的选择和校验 15 4 4 隔离开关的选择和校验 16 4 4 1 隔离开关的选择及校验原则 16 4 4 2 隔离开关的选择及校验 17 4 5 互感器的选择与校验 17 4 5 1 电压互感器的选择 17 4 5 2 电流互感器的选择 18 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 2 4 5 3 电流互感器的校验 18 4 6 支柱绝缘子的选择 19 4 7 熔断器的选择 19 4 8 避雷器的选择与校验 19 4 9 穿墙套管的选择 20 5 屋内外配电装置设计 22 5 1 配电装置的设计要求 22 5 1 1 配电装置的选型和布置 22 5 1 2 配电装置应满足的基本要求 22 5 1 3 配电装置的安全净距 22 5 2 施工 运行和检修 23 5 2 1 施工要求 23 5 2 2 运行要求 23 5 3 配电装置的选型 布置 24 5 3 1 屋外配电装置选择 24 5 3 2 10kV 屋内配电装置选择 24 6 防雷及接地系统设计 25 6 1 防雷系统 25 6 1 1 单支避雷针保护范围计算 25 6 1 2 四支等高避雷针保护范围计算 25 6 2 变电所接地装置 25 6 2 1 接地保护设计的一般要求 26 6 2 2 变电所电气设备接地范围 26 6 2 3 接地网的布置 26 6 3 直击雷防护 27 6 4 防雷措施 27 7 变电所总体布置 28 7 1 总体规划 28 7 2 总平面布置 28 7 3 基本原则 29 7 4 所区内建 构筑物的间距 29 7 5 所内各种道路的设计 29 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 3 计算书 1 电气主接线初步设计 30 1 1 选择 6 种合理的电气主接线 30 1 1 1 对以上主接线进行初步的经济比较 33 1 1 2 初步的技术比较 34 2 方案 1 的短路电流计算及设备选择校验 35 2 1 主变压器容量的确定 35 2 2 短路电流计算 35 2 2 1 选择计算短路点 35 2 2 2 画等值网络图 36 2 2 3 短路电流计算 36 2 3 设备的选择与校验 40 2 3 1 导线的选择和校验 40 2 3 2 断路器的选择和校验 42 2 3 3 隔离开关的选择和校验 44 2 3 4 互感器的选择及校验 45 2 3 5 支柱绝缘子的选择与校验 47 2 3 6 熔断器的选择 47 2 4 穿墙套管的选择与校验 48 2 4 1 穿墙套管的选择 48 2 4 2 穿墙套管的校验 48 3 方案 3 的短路电流计算及设备选择校验 49 4 最佳方案的确定 49 4 1 经济比较 49 4 2 技术比较 49 5 避雷器的选择及校验 51 5 1 灭弧电压 51 5 2 工频放电电压 51 5 3 选择避雷器如下表 51 5 4 灭弧电压校验 51 5 5 工频放电电压校验 51 5 6 避雷针保护范围计算 52 5 6 1 hx 11m 的保护范围 52 5 6 2 hx 7m 的保护范围 52 结论 54 参考文献 55 致谢 56 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 1 说明书说明书 1 绪论绪论 1 1 毕业设计原始数据毕业设计原始数据 1 电压等级 110kV 降压变电所 电压等级 110 35 10kV 2 出线情况 110kV 侧 4 回 架空线 35kV 侧 6 回 架空线 10kV 侧 12 回 电缆 3 负荷情况 1 35kV 侧 最大 70MVA 最小 60MVA Tmax 4000h cos 0 85 2 10kV 侧 最大 32MVA 最小 10MVA Tmax 3800h cos 0 80 3 负荷性质 地区负荷及邻近变电所能量的传输 4 系统情况 系统短路电抗 X 0 1 系统 110kV 母线电压满足常调压要求 35kV 和 10kV 对端无电 源 5 环境条件 年最高温度 40 年最低温度 25 年平均温度 25 雷暴日数 40 日 年 土质 粘土 土壤电阻率 400 欧 米 根据需要 可自行补充其它有关资料 1 2 毕业设计内容要求毕业设计内容要求 1 根据原始资料选择 5 7 种合理的电气主接线 2 进行初步技术经济比较 选择两种较好的电气主接线 3 选择变压器的容量和型号 4 计算两种主接线的短路电流 5 根据短路电流计算结果选择电气设备 6 通过技术经济比较确定最佳方案 7 防雷及接地系统设计 8 屋内外配电装置设计和总平面布置 9 设计图纸 电气主接线 电气总平面布置 配电装置断面图 防雷与接地布置图 1 3 设计成果设计成果 1 设计说明书一份 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 2 2 计算书一份 3 图纸 5 7 张 电气主接线 电气总平面布置 配电装置断面图 防雷与接地布置图 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 3 2 初步设计初步设计 2 1 电气主接线设计电气主接线设计 变电所电气主接线是指变电所的变压器 输电线路怎样与电力系统相连接 从而完 成输配电任务 电气主接线是变电所电气部分的主体 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 它不仅标明了各主要设备的规格 数量而且反映各设备的 作用 连接方式和各回路间的相互关系 它直接影响着配电装置的布置 继电保护的配 置 自动装置和控制方式的选择 它是保证可靠 持续和电能质量的关键环节 对电力 系统运行的可靠性 灵活性和经济性起决定性的作用 主接线设计是一个综合性问题 必须在满足国家有关技术 经济政策的前提下 力争使其技术先进 经济合理 安全可 靠 2 1 1 主接线的设计原则主接线的设计原则 在进行主接线方式设计时 应考虑以下几点 1 变电所在系统中的地位和作用 2 近期和远期的发展规模 3 负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 4 备用容量的有无和大小对主接线的影响 5 系统专业对电气主接线提供的具体资料 2 1 2 主接线设计的基本要求主接线设计的基本要求 根据 变电所设计技术规程 SDJ2 79 规定 变电所的电气主接线应根据该变电 所在电力系统中的地位 变电所的规划容量 负荷性质 线路 变压器连接元件总数 设备特点等条件确定 并应综合考虑供电可靠 运行灵活 操作检修方便 投资节约和 便于过渡和扩建等要求 1 可靠性 1 断路器检修时 不宜影响供电 2 线路 断路器 母线故障和检修时 停运线路的回数和时间的长短 保证对重要 用户的供电 3 尽量避免发电厂 变电所全部停电的可能性 4 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求 2 灵活性 1 调度要求 可以灵活的投入和切除发电机 变压器 线路 调配电源和负荷 能 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 4 够满足系统在事故运行方式下 检修运行方式以及特殊运行方式下的调度要求 2 检修要求 可以方便的停运断路器 母线及其继电保护设备进行安全检修 且不 影响电力网的运行和对用户的供电 3 扩建要求 应留有发展余地 便于扩建 3 经济性 包括投资省 占地面积小和电能损失少三方面 2 1 3 拟定主接线方案拟定主接线方案 主接线的基本形式 概括地可分为两大类 1 有汇流母线的接线形式 单母线 单母线分段 双母线 双母线分段 增设旁路 母线或旁路隔离开关等 2 无汇流母线的接线形式 变压器 线路单元接线 桥形接线 角形接线等 以上几种接线方式的优 缺点及适用范围如下 1 单母线接线 优点 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 缺点 不够灵活可靠 任一元件故障或检修 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 在隔离开关将故障的 母线分开后才能恢复非故障段的供电 适用范围 只有一台主变压器 6 10kV 配电装置出线回路数不超过 5 回 35 63kV 配电装置出线回路数不超过 3 回 110 220kV 配电装置出线回路数不超过 2 回 2 单母线分段接线 优点 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 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段切除 保证正常段母线不间断供 电和不致使重要用户停电 缺点 当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 当出线为双回路时 常使架空线路出现交叉跨越 扩建时需要向两个方向均衡 扩建 适用范围 适用于 6 10kV 配电装置出线 6 回及以上 35 63kV 配电装置出线 4 8 回 110 220kV 配电装置为 3 4 回时 3 双母线分段接线 由于当进出线总数超过 12 回及以上时 方在一组母线上设分段断路器 根据原始资 料提供的数据 此种接线方式过于复杂 故一般不作考虑 4 双母线接线 优点 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于检修和试验 缺点 使用设备多 特别是隔离开关 配电装置复杂 投资较多 且操作复杂容易 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 5 发生误操作 适用范围 出线带电抗器的 6 10kV 出线 35 63kV 配电装置出线超过 8 回或连接电 源较多 负荷较大时 110kV 220kV 出线超过 5 回时或当 110kV 220kV 配电装置 在系统 中居重要地位 出线回路数为 4 回及以上时 5 增设旁路母线的接线 由于 6 10kV 配电装置供电负荷小 供电距离短 且一般可在网络中取得备用电源 故一般不设旁路母线 35 60kV 配电装置 多为重要用户 为双回路供电 有机会停电检 修断路器 所以一般也不设旁路母线 采用单母线分段式或双母线的 110 220kV 配电装 置一般设置旁路母线 设置旁路母线后 每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关 这 样一来 检修任何断路器都不会影响供电 将会大幅度提高供电可靠性 优点 可靠性和灵活性高 供电可靠 缺点 接线较为复杂 且操作复杂 投资较多 适用范围 1 出线回路多 断路器停电检修机会多 2 多数线路为向用户单供 不允 许停电 及接线条件不允许断路器停电检修时 6 变压器 线路单元接线 优点 接线简单 设备少 操作简单 不需高压配电装置 缺点 线路故障或检修时 变压器必须停运 变压器故障或检修时 线路必须停运 适用范围 1 只有一台变压器和一回线路时 2 当发电厂内不设高压配电装置 直 接将电能送至系统枢纽变电所时 7 桥形接线 分为内桥和外桥两种 1 内桥接线 连接桥断路器接在线路断路器的内侧 优点 高压断路器数量少 四个回路只需三台断路器 线路的投入和切除比较方便 缺点 a 变压器的投入和切除较复杂 需动作两台断路器 影响一回线路的暂时停 运 b 出线断路器检修时 线路需长时间停运 c 桥连断路器检修时 两个回路需解列 运行 适用范围 变电所容量较小 且变压器不经常切换或线路较长 故障率较高的情况 2 外桥接线 连接桥断路器接在线路断路器的外侧 优点 设备少 且变压器的投入和切除比较方便 缺点 a 线路的投入和切除较复杂 需动作两台断路器 且影响一台变压器暂时停 运 b 变压器侧断路器检修时 变压器需较长时间停运 c 桥连断路器检修时 两个回 路需解列运行 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 6 适用范围 容量较小的变电所 并且变压器的切换较频繁或线路较短 故障率较低 的情况 当电网中有穿越功率经过变电所时 也可采用此种接线 8 角形接线 为减少断路器检修而开环运行的时间 保证角形接线运行的可靠性 以采 用 3 5 角为宜 且变压器和出线宜对角对称布置 优点 1 投资少 断路器数等于回路数 2 无汇流母线在接线的任一段发生故障时 只需切除这一段及与其相连接的元件 对系统影响较小 3 接线成闭合环形 运行时可 靠 灵活 4 每回路都由两台断路器相连接 检修任一台断路器时都不致中断供电 也 不需旁路设施 5 占地面积小 缺点 在开环 闭环两种运行状态时 各支流通过的电流差别很大 使电气选择困 难 并使继电保护复杂化 且不便于扩建 角形中任一台断路器检修时 变开环运行 降低接线的可靠性 在开环情况下 与某条回路故障时将影响别的回路工作 适用范围 出线为 3 5 回且最终规模较明确的 110kV 以上的配电装置中 最终选定 110kV 选用单母分段接线 35kV 选用单母分段接线 10kV 选用单母分段 接线 2 2 主变压器的确定主变压器的确定 变压器是变电所的核心部分 用来向电力系统或用户输送功率的变压器 称为主压 器 它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 安全可靠和网络经济运行的保证 主变压器的选择主要是变压器容量 型号 台数的选 择和确定 2 2 1 主变压器台数的确定主变压器台数的确定 为保证供电可靠性 在一台变压器故障或检修时 仍可保证用户供电 应选用两台 变压器 从经济角度看 两台变压器其单位面积小 运输安装 维护比较方便 并在用 户负荷小时 停运一台主变 可减少空载损耗 且有利于今后的发展 故选用两台主变压 器 2 2 2 调压方式的确定调压方式的确定 据设计任务书中 系统 110kV 母线电压满足常调压要求 且为了保证供电质量 电 压必须维持在允许范围内 保持电压的稳定 所以应选择有载调压变压器 2 2 3 主变压器容量的确定主变压器容量的确定 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 亦要根据变电所所带负 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 7 荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量 对装设两台主变压器的变电所 每台变压 器容量应按下式选择 因对一般性变电所 当一台主变压器停运时 其余 Mn PS 7 0 变压器容量应能保证 70 80 负荷的供电 考虑变压器的事故过负荷能力 40 可保证对 70 负荷供电 由原始资料知 35kV 侧 Smax 70MVA cos 0 85 10kV 侧 Smax 32MVA cos 0 80 所以 在其最大运行方式下 MVASn 2 6132706 0 参考 发电厂电气部分 选择两台沈阳变压器厂生产的三相三绕组风冷有载调压变 压器两台 型号为 SFSZ7 63000 型变压器 所选变压器主要技术参数如下表 表 2 1 变压器主要技术参数 阻抗电压 型号 额定电压 kV 空载损耗 kW 空载电流 接线组别 高 中高 低中 低 SFSZ7 63000 110 8 1 25 38 5 2 2 5 10 5 84 71 2 Yn yn0 d1 1 10 5186 5 校验 为保证对 75 的重要负荷供电MVASSS NNM 2 88634 0634 0 供电可靠率 75 5 8632702 88 MM PSS 经校验此变压器能满足要求 故应选用此型号的变压器 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 8 3 短路电流计算短路电流计算 3 1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的 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 需要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 需要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 设计接地装置时 需用短路电流 5 在选择继电保护和整定计算时 需以各种短路时的短路电流为依据 3 2 短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定 1 计算的基本情况 1 系统中所有电源均在额定负荷下运行 2 短路发生在短路电流为最大值的瞬间 3 所有电源的电动势相位角相同 4 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 2 接线方式 计算短路电流时所用的接线方式 应是可能发生的最大短路电流的正常接线方式 即最大运行方式 而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 3 计算容量 按该设计规划容量计算 4 短路种类 一般按三相短路计算 若发电机出口的两相短路 或中性点直接接地系统以及自耦 变压器等回路中的单相 或两相 接地短路较三相短路情况严重时 则应按严重的情况 进行校验 5 短路计算点 在正常运行方式时 通过电气设备的短路电流为最大的地点 6 计算步骤 在工程设计中 短路电流的计算通常采用实用曲线法 其计算步骤 1 选择计算短路点 2 画等值网络 次暂态网络 图 a 去掉系统中的所有负荷分支 线路电容 各元件的电阻 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 9 b 选取基准容量和基准电压 一般取各级的平均电压 b S b U c 将各元件电抗换算成同一基准值的电抗标幺值 d 绘出等值网络图 并将各元件电抗统一编号 3 化简等值网络 为计算不同短路点的短路电流值 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 4 计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量 5 计算短路电流周期分量有名值和短路容量 6 计算短路电流冲击值 7 绘制短路电流计算结果表 3 3 短路电流计算短路电流计算 3 3 1 选择计算短路点选择计算短路点 在下图中 d1 d2 d3 分别为选中的三个短路点 3 3 2 画等值网络图画等值网络图 10kV XS 110KV 35kV X1 X3 X1 X3 X2 X2 d1 d2 d3 图 3 1 等值网络图 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 10 3 3 3 短路电流计算结果表短路电流计算结果表 表 3 1 短路电流计算结果表 T 0 时刻短路电流 周期分量 稳态短路电流 短路点 基准电 压 kV 基准电流 kA 电压等 级 kV 计算电抗 额定电流 kA 标幺值 有名值 kA 标幺值 有名值 kA 短路电流 冲击值 kA 最大电流有 效值 kA 短路容量 MVA 公式 jp UU 3 jj SU jNj ISS I j I I I j II 2 55I 1 52I uj S d11150 5021100 10 32105 02105 0212 787 63999 91 d2371 56350 183350 985 458 5025 458 50221 6412 92544 86 d310 55 5100 242853 474 1222 664 1222 6657 6834 44412 11 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 11 4 设备的选择与校验设备的选择与校验 4 1 设备选择的原则与规定设备选择的原则与规定 电器选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一 正确地选择电器是使电气主 接线和配电装置达到安全 经济运行的重要条件 在进行电气选择时 应根据实际情况 在保证安全 可靠的前提下 积极而稳妥地采用新技术 并注意节省投资 选择合适的 电器 4 1 1 一般原则一般原则 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 应力求技术先进和经济合理 3 选择导体时应尽量减少品种 4 应按当地环境条件校核 5 扩建工程应尽量使新老电器型号一致 6 选用的新产品 均应有可靠的试验数据 并经正式鉴定合格 4 1 2 有关规定有关规定 1 技术条件 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 1 长期工作条件 a 电压 选用的电器允许的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压 即 max U 当额定电压在 220kV 及以下时为 g UU maxN U15 1 额定电压与设备最高电压 表 4 1 额定电压与设备最高电压 受电设备或系统额定电压供电设备额定电压设备最高电压 1010 511 5 3538 540 5 110121126 b 电流 选用的电器额定电流不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工 e I 作电流 即 由于高压电器没有明显的过载能力 所以在选择其额定电流时 g I ge II 应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 12 c 机械负荷 所选电器端子的允许负荷 应大于电器引线在正常运行和短路时的最 大作用力 2 短路稳定条件 校验的一般原则 a 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动 热稳定检验 检验的短路电 流 一般取三相短路时的短路电流 b 用熔断器保护的电器可不验算热稳定 短路的热稳定条件 2 tdt I tQ 在计算时间秒内 短路电流的热效应 kA2 s dt Q js t t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值 kA t I t 设备允许通过的热稳定电流时间 s 短路的动稳定条件 dfch ii dfch II 短路冲击电流峰值 kA ch i 短路全电流有效值 kA ch I 电器允许的极限通过电流峰值 kA df i 电器允许的极限通过电流有效值 kA df I 3 绝缘水平 在工作电压和过电压的作用下 电器的内 外绝缘应保证必要的可靠性 电器的绝 缘水平 应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定 当所选电器 的绝缘水平低于国家规定的标准数值时 应通过绝缘配合计算 选用适当的过电压保护 设备 2 环境条件 选择导体和电阻时 应按当地环境条件校核 原始资料环境条件如下 年最高温度 40 最低气温 25 年平均温度 25 当 地雷暴日数 40 日 年 4 2 导线的选择和检验导线的选择和检验 载流导体一般采用铝质材料比较经济 110kV 及以上高压配电装置一般采用软导线 当负荷电流较大时 应根据负荷电流选用较大截面的导线 矩形导线一般只用于 35kV 及 以下 电流在 4000A 及以下时 槽形导体一般用于 4000 8000A 的配电装置中 管形导体 用于 8000A 以上的大电流母线 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 13 4 2 1 导线的选择导线的选择 1 按回路最大持续工作电流选择 maxxug II 其中 导体回路持续工作电流 A maxg I 相应于导体在某一运行温度 环境条件下长期允许工作电流 A xu I 若导体所处环境条件与规定载流量计算条件不同时 载流量应乘以相应的修正系数 2 按经济电流密度选择 jIS gj max 其中 按经济电流密度计算的导体截面 mm2 j S 经济电流密度 A mm2 j 3 导线的校验 1 按电晕电压校验 110kV 及以上电压的线路 变电所母线均应以当地气象条件下晴天不出现全面电晕为 控制条件 使导线安装处的最高工作电压小于临界电晕电压 即 0 UUg 2 3 0120000 8410 301log n jjd Um m krkr kar 因当 110kV 软导线超过 LGJ 70 时 可不进行电晕校验 由 电力工程电气设计手册 378 页查得 由于所选导线为 LGJ 120 25 型 故不进行电晕电压校验 2 短路热稳定校验 裸导线热稳定校验公式为 fdz ktCISS min 其中 根据热稳定决定的导体最小允许载面 mm2 min S 热稳定系数 查表得 C 87C 短路电流等值时间 dz t 集肤效应系数 软导线取 1 矩形母线取 1 2 双层 f k 经热稳定校验合格 以下是分别对各电压等级的导线进行计算选择的结果 110kV 系统 由于连线与 110kV 进线所承受的电流相同 故 110kV 所有连线与进线选择型号相同的导 线 即 LGJ 120 25 型 长期允许载流量 425A 316A 35kV 系统 进线 母线 LGJ 800 100 型导线 长期允许载流量 1402A 出线 LGJ 120 25 型导线 长期允许最大载流量 425A 10kV 系统 进线 母线 矩形导体 125 6 3 两条横放 长期允许载流量 2175A 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 14 因为按经济电流密度选择的导线载面 应尽量接近经济计算载面 当无合适规格导 体时 允许小于 j S 4 2 2 电力电缆的选择电力电缆的选择 要求 电缆截面应满足持续允许电流 短路热稳定 允许电压降等要求 当最大负 荷利用小时 Tm 5000h 且长度超过 20m 时 还应按经济电流密度选取 1 按持续允许电流选择 敷设在空气中和土壤中的电缆允许载流量按下式计算 gxu IKI 计算工作电流 A g I 电缆在标准敷设条件下的额定载流量 A xu I 不同敷设条件下综合校正系数 对于土壤中单根敷设的电缆 K 3 KK K 不同环境温度时电缆载流量的校正系数 K 不同土壤热阻系数时电缆载流量的校正系数 3 K 查 电力工程电气设计手册 第 1001 页表 50 时 0 895K 3 1 09K AKII gxu 71 31009 1 895 0 11 303 查 电力工程电气设计手册 第 934 页表 选用 YJV 3 185 电力电缆 额定载流量 281 1 29 362 5 A 2 按持续经济电流密度选择 公式 jIS g 计算工作电流 经济电流密度 A mm2 g Ij 仍选用 YJV 3 185 电力电缆 3 电力电缆的校验 热稳定校验 由于电缆芯线一般系多股胶线构成 截面在 400 mm2以下时 Ks 1 满足电缆热稳定的最小截面可简化为 3 10 CQS t 2 20 14 2ln12012010 mP CQK 2 00 xugHp II 式中 计及电缆芯线充填物热容量随温度变化以及绝缘散热影响的校正系数 对于 3 6kV 厂用回路 取 0 93 35KV 及以上回路可取 1 0 短路热效应 kA2 S t Q 热稳定系数C 电缆芯单位体积的热容量 对铝芯取 0 59 J cm3 对铜芯取 0 81 J cm3 Q 电缆芯在 20 时的电阻温度系数 铝芯为 0 00403 1 铜芯为 0 00393 1 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 15 20 时电缆芯线的集肤效应系数 S 100mm2的三芯电缆 K 1 对 YJV 3 185 电力电K 缆 K 1 008 电缆芯在 20 时的电阻率 铝芯取 3 1 10 6 cm 对铜芯取 1 84 10 20 6 cm 电缆芯线在短路时的最高允许温度 m 35kV 及以下电缆芯在短路前的实际运行最高温度 p 电缆敷设地点的环境温度 0 电缆芯在额定负荷下最高允许温度 H 电缆实际计算工作电流 A g I 电缆长期允许工作电流 A xu I 经热稳定校验合格 4 3 断路器的选择和校验断路器的选择和校验 4 3 1 断路器选择的技术条件断路器选择的技术条件 1 电压 为电网工作电压 gN UU g U 2 电流 maxgN II 3 开断电流 或开断容量 或 kddt II kddt SS 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 dt I 断路器额定开断电流 kd I 断路器额定 t 秒的开断容量 dt S 断路器额定开断容量 kd S 4 动稳定校验 ch ii max 断路器极限通过电流峰值 max i 三相短路电流冲击值 ch i 5 热稳定校验 tItI tdz 22 4 3 2 断路器型式和种类的选择断路器型式和种类的选择 按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式 一般可分为 多油断路器 少油断路器 压缩空气断路器 真空断路器 SF6断路器等 断路器型式的选择 除应满足各项技术条件和环境条件外 还应考虑便于施工调试 和运行维护 并经技术经济比较后确定 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 16 4 3 3 断路器的选择和校验断路器的选择和校验 通过计算书中所得数据选择断路器 选择情况见下表 表 4 2 断路器选择结果表 电压 kV 安装位置型号 额 定 最 大 额定 电流 A 额定开 断电流 kA 极限通过 电流 kA 额定短时耐 受电流 kA 固有分 闸时间 s 合闸 时间 s 110kV 出 线桥 LW6 110I110126315031 510040 3s 0 030 09 35kV 主变 分段 LW8 353540 51600256325 4s 0 060 15 35kV 出线LW8 353540 5630256325 4s 0 060 15 10kV 主变 分段 ZN28 101011 55000105300120 5s 0 050 1 10kV 出线ZN28 101011 51000105300120 5s 0 050 1 具体计算过程见计算书 经热稳定校验全部合格 4 4 隔离开关的选择和校验隔离开关的选择和校验 其技术条件与断路器相同 并可酌情从简 隔离开关是发电厂和变电所常用的电器 它需要和断路器配合使用 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 隔离开关的主要用途是保证检修工作 的安全 在需要检修的部分和其他带电的部分之间 用隔离开关构成足够大的明显可见的 空气绝缘间隔 此外 也用来切换电路 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 17 4 4 1 隔离开关的选择及校验原则隔离开关的选择及校验原则 1 种类和型式的选择 隔离开关按安装地点的不同 可分为屋内和屋外式 按绝缘支柱数目又可分为单柱 式 双柱式和三柱式 其型式的选择应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行 综合经济比较 2 额定电压选择 Ng UU 3 额定电流选择 Ng II 4 动稳定校验 max iich 5 热稳定校验 tItI tdz 22 4 4 2 隔离开关的选择及校验隔离开关的选择及校验 根据计算数据 将选择的隔离开关列表如下 表 4 3 隔离开关选择结果表 安装位置型号 额定电压 kV 最高工作 电压 kV 额定电流 A 热稳定电流 kA 极限电流峰 值 kA 110kV 出线 桥及主 变侧 GW4 110110126125031 5 4s 80 110kV 侧 PTGW4 11011012663020 4s 50 110kV 侧主变中性点GW8 1101101266005 6 5s 15 35kV 分段及主变GW5 353540 5125031 5 4s 100 35kV 出线及 PTGW5 35 3540 563020 4s 100 10kV 分段及主变GN10 10T10115000100 5s 200 10kV 出线及 PTGN19 101011125040 4s 100 经热稳定校验全部合格 4 5 互感器的选择与校验互感器的选择与校验 4 5 1 电压互感器的选择电压互感器的选择 1 一次电压 1 U nn UUU9 01 1 1 为电压互感器额定一次线电压 1 1和0 9是允许的一次电压的波动范围 即为 n U 10 Un 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 18 2 二次电压 电压互感器在高压侧接入方式接入相电压 因此 所选电压互感器副绕 2 U 组二次额定电压为 110 kV 电压互感器辅助绕组二次额定电压为100 3 100kV 35kV 10kV 电压互感器辅助绕组二次额定电压为 100 3 依据以上条件 所选各电压等级电压互感器如下表 表 4 4 电压互感器选择结果表 额定电压 kV 型号原绕组副绕组辅助绕组 JCC2 110 110 3 0 1 3 0 1 JDJJ 35 35 3 0 1 3 0 1 3 JDZJ 10 10 3 0 1 3 0 1 3 4 5 2 电流互感器的选择电流互感器的选择 1 电流互感器选择的技术条件 1 按一次回路额定电压和电流选择 max1gn II gn UU 其中为电流互感器原边额定电流 n I1 为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流 maxg I 为电流互感器额定电压 n U 为电流互感器安装处的一次回路工作电压 g U 2 二次额定电流选择 一般弱电系统 1A 强电系统 5A 3 准确等级 电流互感器准确级不得小于所供仪表的类型要求 4 二次负荷 2 S n SS 2 其中 nnn ZIS 2 2 2 222n SI Z 根据计算的数据 选择电流互感器如下表 表 4 5 电流互感器选择结果表 二次负荷 10 倍数 型号 额定电流 A 级次 组合 准确 等级 0 513二次负荷倍数 热稳定 倍数 动稳定 倍数 LCWB6 110 2 400 5 P P P 0 5 P P P 0 5 1 221531 580 LCW 35 1200 5 400 5 0 5 3 0 5 3 24222865100 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 19 LAJ 104000 50 5 D 0 5 D 2 4105090 LA 10400 50 5 3 0 5 3 0 40 61075135 4 5 3 电流互感器的校验电流互感器的校验 1 热稳定校验 2 1 2 tndz KItI 其中为电流互感器在 t 1s 时允许通过一定额定电流的倍数 t K 经热稳定校验全部合格 2 动稳定校验 1 内部动稳定检验 其中为动稳定倍数 dwnch KIi 1 2 dw K 2 外部动稳定校验 3 1 1040502 lKI dwn 其中取 40cm 取 50cm l 经动稳定校验合格 4 6 支柱绝缘子的选择支柱绝缘子的选择 支柱绝缘子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 在需要倒装时候 宜采用悬挂式支柱绝缘子 当屋外有污秽或冰 雪时 3 20kV 支柱绝缘子一般应采用高一级电压的产品 1 型式 110kV 35kV 侧采用多棒式支柱绝缘子 10kV 侧采用多棱式支柱绝缘子 2 电压 ng UU 110kV 35kV 10kV 1g U 2g U 3g U 3 动稳定校验 NilkFFF chy 72 maxmax 1073 1 6 0 其中 短路时作用在绝缘子上的最大力 N max F 绝缘子抗弯破坏负荷 N y F 母线相间距离 m 绝缘子间距离 m l 绝缘子受力折算系数 k1 k 4 选择型号 表 4 6 支柱绝缘子选择结果表 型号额定电压 kV 绝缘子高度 mm 机械破坏负荷 kg 0 6Fy N ZS 11011010603001764 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 20 ZS 35354004002352 ZLD 1010215200011760 经过校验均成立 故所选型号合格 y FF6 0 max 4 7 熔断器的选择熔断器的选择 表 4 7 熔断器选择结果表 型号额定电压 kV 额定电流 kA 断流容量 MVA RW5 3535200800 RN1 101020 200200 4 8 避雷器的选择与校验避雷器的选择与校验 雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害 因此 在变电所和高压输电线路中必须采取有效的防雷措施 选择经济合理的避雷器 以保证 电器设备的安全工作 1 型式 选择避雷器型式时 应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点 1 10kV 及以下的配电系统选用配电用普通阀型 FS 2 3 220kV 发电厂 变电所的配电装置选用电站用普通阀型 FZ 3 220kV 及以下需要限制操作过电压的配电装置用 FCZ 型 2 额定电压 避雷器的额定电压应与系统额定电压一致 3 灭弧电压 801 1 e U 4 工频放电电压 在中性点绝缘或经过阻抗接地的电网中 工频点放电电压一般应大于最大运行相电 压的 3 5 倍 在中性点直接接地的电网中 工频放电电压应大于最大运行电压的 3 倍 5 冲击放电电压和残压 一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合 故此项校验省略 根据计算结果选择避雷器如下表 表 4 8 避雷器选择结果表 工频放电电压 有效值 kV 型号 额定电压 有效值 kV 灭弧电压 有效值 kV 不小于不大于 5KA 时冲击残压 kV 不大于 FZ 110J110100224268352 FZ 35354184104134 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 21 FZ 101012 7263145 4 9 穿墙套管的选择穿墙套管的选择 由于只有 10kV 侧采用屋内配电装置 故在此只选择 10kV 侧使用的穿墙套管 1 型式 一般采用铝导体穿墙套管 对于母线穿墙套管校核窗口允许穿过的母线尺寸 2 电压 max 11 g UkV 3 电流 AIg25 3638 max 4 型号确定 表 4 9 穿墙套管选择结果表 型号额定电压 kV 额定电流 A 套管长度 mm 机械破坏负荷 kg 0 6Fy N CLD 10103000620200011760 5 10kV 侧套管动稳定校验 N y FF6 0 max NillF ch 72 21max 10 2 1 73 1 经检验 所选设备合格 y FF6 0 max 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 22 5 屋内外配电装置设计屋内外配电装置设计 5 1 配电装置的设计要求配电装置的设计要求 5 1 1 配电装置的选型和布置配电装置的选型和布置 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 配电装置的 布置是否合理 将直接影响到变电所的供电可靠性和经济性 配电装置与主接线的型式 地理环境 场地面积 所选设备及国家有关方针政策等各种因素有关 需综合平衡后确 定 5 1 2 配电装置应满足的基本要求配电装置应满足的基本要求 1 其设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策 节约土地 2 保证运行可靠合理选择设备 布置上力求整齐 清晰 保证具有足够的安全距离 3 便于安装 检修 操作巡视方便 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 1 3 配电装置的安全净距配电装置的安全净距 配电装置的整个结构尺寸 是综合考虑设备外形尺寸 运行维护 巡视 操作 检 修和运输的安全距离及运行中可能出现的过电压等因素而决定的 对于敞露在空气中的 配电装置 在各种间隔距离中 最基本的是带电部分对接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 A 在这一距离下 无论在正常最高工作电压或出现内 外部过电压时 都不致使空气间隙击穿 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 1 屋外配电装置的安全净距 mm 表 5 1 屋外配电装置安全净距 额定电压 kV 符号适用范围 1035110 A1 1 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 2004001000 A2 1 不同相的带电部分之间 2 隔离开关和断路器的断口两侧引线带电部分之间 2004001100 华华 北北 电电 力力 大大 学学 成成 人人 教教 育育 毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 23 B1 1 设备运输时 其外廓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 带电作业的带电部分至接地部分之间 95011501750 额定电压 kV 符号适用范围 1035110 B2 网状遮栏至带电部分之间 3005