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110KV常营变电所电气一次部分初步设计110KV常营变电所电气一次部分初步设计 作者：邹 远 河南省电力公司周口供电公司 摘 要 本文分析拟建变电站的进出线方向和负荷等资料，从可靠性、安全性、经济性等方面考虑，确定了电气主接线方式。然后又通过负荷计算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。再根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对110KV GIS设备、断路器、隔离开关、母线、电压互感器，电流互感器等电器进行了选型。最后对10KV配电设施进行设计，从而完成了该站电气主接线部分的设计。 关键词：110kv 变电站 变压器 电气主接线 Abstract Based on the book by the mandate given by the system and the load line and the parameters,I can analysis of the progress of the proposed substation wit direction and load information.Also I can identify the main electrical wiring methods from the reliability, security, economic and other considerations. Then load calculated by the main transformer Number and capacity models, also define the station transformer capacity and models. According the maximum continuous current and short-circuit work of the calculated results of 110 KV GIS equipment, circuit breakers, Isolation switches, bus voltage transformer and current transformer and other electrical appliances for the selection. Finally, the 10 KV distribution facilities for design, thus completing the main electrical wiring stations part of the design. Keywords ：110kV Substation Transformer Main Electrical Wiring 1 设计说明书 首先对110KV拟建变电所原始资料进行总体分析和负荷分析 拟建变电所概况如图： 图1.1 表1.1 系统与线路参数表 系统1 系统2 线路参数 S1(MVA) xc1 S2(MVA) xc2 L1(kM) L2(kM) L3(kM) 第1组 600 0.38 800 0.45 30 20 25 地区自然条件：变电所所在地最高气温40，最低气温5 ，年平均气温18。 出线方向：110KV向北，35KV向西，10KV向东。 由拟建变电所原始资料的分析及建设该变电所的目的，所设计的变电所为一个中间变电所。所建变电所是为了满足该地区电力系统的发展和负荷增长，为该地区35KV和10KV两个电压等级提供供电。 各电压等级负荷情况初步分析： 110KV电压级：架空线4回，包括2回备用线。110KV与系统相连接，接受系统输送的功率，系统1容量为600MVA，系统2容量为800MVA，系统总容量为1400MVA 35KV电压级：架空线8回，包括2回备用线。可能出现的最大负荷为26.14MVA。 10KV电压级：架空线12回，另有2回备用线。可能出现的最大负荷为36.83MVA。 所用电负荷：总负荷为81.5KW。 变电所有三个电压等级：110KV、35KV、10KV，变电所总负荷为56.774MVA，系统总容量为1400MVA。考虑变电所在电力系统中的作用，110KV级的接线为电源进线，系统所供容量远远超出所需求电量，有4条回路，要考虑其接线的可靠性保证电量的供入；35KV电压级出线8回，回路较多，供给下一级变电所，要保证其供电的可靠性； 10KV电压级有14回出线，回路数较多，并且直接供给用户，所以要尽量保证其可靠供电的同时也要考虑接线的经济性和灵活性。 11 电气主接线设计 电气主接线是由高压电器通过连接线，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。主接线代表了变电所电气部分主体结构，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。 电气主接线常用的接线方式：有汇流母线的单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线（都可增设旁母）;无汇流母线的单元接线、桥形接线、角形接线。 要正确、合理设计主接线的接线方式，必须综合考虑各个方面的因素，满足主接线方式的要求：可靠性、灵活性和经济性，且操作方便。从几个方面考虑：断路器检修时，能否不影响供电；线路、断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时能停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对I、II类用户的供电；变电所全部停电的可能性。 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、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。 1.1.1 单母线接线 1.1.1.1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。 1.1.1.2缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）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，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。 1.1.1.3适用范围： 6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回。 35-63kV配电装置的出线回路数不超过3回。 110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回。 1.1.2单母分段接线 1.1.2.1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，有两个电源供电。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。 1.1.2.2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。扩建时需向两个方向均衡扩建。 1.1.2.3 适用范围： 6-10kV配电装置的出线回路数为6回及以上。 35-63kV配电装置的出线回路数为4-8回。 110-220kV配电装置的出线回路数为3-4回。 1.1.3双母线接线 1.1.3.1 优点： 轮流检修母线时，不必中断对用户的供电； 检修任何一条母线隔离开关时，只需断开这一隔离开关所属的那一条线路； 工作母线故障时，可以把电源和出线都切换到备用母线上去，使电源和出线全部恢复正常工作； 检修任何一条出线的断路器，可将此断路器短接后，利用母联为路器代替该出线断路器，使这条出线不至长时间停电； 双母线接线扩建方便。 1.1.3.2 缺点： 双母线的接线及操作都比较复杂，在倒闸操作时容易发生误操作。因此，要有比较复杂的联锁机构，故投资较多； 母线隔离开关比单母线结线增加很多，故经济性较差； 当工作母线故障时，可能造成全部装置短时停电。 1.1.3.3 适用范围： 6-10kV 配电装置当短路电流较大、出线需要带电抗器时。 35-63kV配电装置的出线回路数超过8回，或连接的电源较多、负荷较大时。 110-220kV配电装置的出线回路数为5回及以上时，或当110-220kV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。 1.1.4 增设旁路母线或旁路隔离开关的接线 为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置的检修和调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。为简化接线，减少倒闸操作的复杂性，均装设专用旁路断路器。 根据所建变电所基本情况，本着选择主接线要综合辨证统一地考虑其可靠性与经济性，在满足技术要求的前提下，尽可能投资省、占地面积少、电能损耗少。我所分析设计的各电压等级的主接线形式如下： 115 110KV电气主接线 110KV电压级有4回线路，为保证线路断路器检修时减少停电机率，并考虑变电所在系统中的作用，采用单母线分段带旁母接线或双母线带旁母接线就能满足其供电可靠性的要求。 单母线分段带旁母接线或双母线带旁母接线两种接线方式都能适应运行方式的变化，并能保证供电可靠，对两种接线方式的经济性进行比较，单母线带旁母接线比双母线带旁母接线投资少，接线简单清晰，所用设备少，运行操作方便；配电装置和保护配置也相对简单，前种接线更经济些，所以110KV选用单母线分段带旁母接线并设专用旁路断路器。 116 35KV电气主接线 35KV电压等级出线回路数为8回，向下一级变电所及重要用户供电，为满足接线的可靠性，并且操作方便，可选用双母线分段接线或单母线分段带旁母接线。 由于出现较多，单母线分段带旁路接线比双母线接线所用设备相差不大，但配电装置简单，保护配置也相对简单的多，可以减少投资，并且接线简单清晰，运行操作方便安全，所以35KV选用单母线分段带旁母接线（母联断路器兼旁路断路器）。 117 10KV电气主接线 10KV电压等级由于出线回路太多，且为直馈线、电压较低，宜采用屋内配电，其负荷较低，因此，可以采用单母线分段接线或双母线分段接线形式。 双母线分段接线比单母线分段接线所用设备多，且接线复杂，操作不方便，保护配置要求复杂，增加投资，在其可靠性满足的前提，考虑其经济性，10KV接线选取单母线分段接线方式。 118 所用电接线 变电所所用负荷比较小，可靠性不要求那么高。主要所用负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充放电装置和整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等负荷，这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压只需0.4KV一级，采用动力与照明混合供电方式。与该变电所具有两台主变压器和两段10KV母线相配合，且提高所用电的可靠性和灵活性，所用电接线可选取单母线分段接线，分别接到10KV母线的不同分段上。 12 负荷计算及变压器选择 根据指导书种各电压等级下的负荷情况及同时出现的几率，计算出变电所出现的最大负荷，依据负荷的大小确定变电所主变压器的台数及容量型号。 1.2.1 负荷计算 1.2.1.1 35kV负荷计算 表1.2 35kV负荷资料 名称 最大负荷（MW） COS 最大容量（MVA） 回路数 A厂 6 0.9 6.667 2 B厂 6 0.9 6.667 2 A变电所 5 0.9 5.556 1 B变电所 3 0.9 3.333 1 C变电所 2.6 0.85 3.059 1 D变电所 3.2 0.85 3.765 1 同时系数为0.9 S0.9（6.6676.6675.5563.3333.0593.765）=26.14MVA 35KV总负荷为26.14MVA 1.2.1.2 10kV负荷 表1.3 10kV线路负荷资料 名称 最大负荷（MW） COS 最大容量（MVA） 回路数 a厂 4 0.85 4.706 1 b厂 3 0.85 3.529 1 c厂 3.5 0.85 4.118 1 d厂 3.2 0.85 3.765 1 e厂 3.4 0.85 4 1 f厂 5.6 0.85 6.588 2 g厂 2.8 0.85 3.294 1 a变电所 3 0.9 3.333 1 b变电所 3 0.9 3.333 1 c变电所 3 0.9 3.333 1 d变电所 3 0.9 3.333 1 同时系数为0.85 S0.85（4.7063.5294.1183.76546.5883.2943.3334） 36.83 MVA 10KV总负荷为36.83MVA 1.2.1.3 所用负荷计算 表1.4 所用电负荷资料 名称 容量（kW） 备注 主变风扇 210 连续、经常 主充硅 20 连续、不经常 浮充硅 14 连续、经常 蓄电池通风 1.4 连续、不经常 蓄电池排风 1.7 连续、不经常 锅炉房水泵 1.7 连续、经常 载波室 1.7 连续、经常 110kV配电装置电源 10 短时、不经常 110kVQF冬天加热 1 连续 室外配电装置照明 10 连续 室内照明 10 连续 连续、经常：P=PN =210+14+1.7+1.7=37.4KW 连续、不经常：P=PN =20+14+1.7=23.1KW 连续：P=PN =1+10+10=21KW 短时、不经常：P=0 所用电总负荷:P=37.4+23.1+21=81.5KW 1.2.1.4 站内总负荷的计算 35KV电压等级可能出现的最大总负荷为26.14MVA， 10KV电压级可能出现的最大总负荷为36.83MVA，5kV各负荷与10kV 各负荷间的同时系数为09；所用负荷功率因数区0.8所用电负荷总负荷为81.5KVA可得： S0.9（26.1436.83）81.5/0.856.774 MVA 全站站可能出现的最大总负荷为56.774MVA， 1.2.2 主变台数、容量和型式的确定 1.2.2.1主变压器台数的确定要求： 对大城市郊区的一次变电所，在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。 由于该变电所为一中间变电所，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路代主变的方式，故选用两台主变压器。 1.2.2.2主变压器容量的确定要求： 主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。 根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，运行变压器的容量在允许时间内的过负荷能力，应保证用户的一级和二级负荷正常供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。 因为本变电所35KV和10KV电压级总负荷为 56.774M VA ，所以选用两台容量为40/40/40MVA的变压器。 主变压器型式的选择要求：同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。考虑该所有110KV、35KV、10KV共三个电压等级，可选用三绕组变压器。所选变压器型号如下表: 表1.5 型号 SFSZ7400000/11081.25%/38.522.5%/10.5 阻抗电压 高中 17.5% 高低 10.5% 中低 6.5% 接线组别 YN,yn0,d11。 1.2.3 所用变压器台数、容量和型式的确定 对大中型变电所，通常装设两台所用变压器。因为所用负荷比较重要，考虑到该变电所具有两台主变压器和两段10kV母线。为提高所用电的可靠性和灵活性，所以，选择装设两台所用变压器，并采用暗备用方式。 所用变压器容量的选择原则要求：所用变压器的容量应能满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。正常情况为单台所用变运行，每台工作变压器在不满载状态运行，当任一台工作变压器因故障被断开后，其所用电负荷则由完好的所用变压器承担。可选容量为2100KVA，容量比100/100KVA，型号为SC-100/10，额定电压10/0.4KV，阻抗电压6%，接线组别Y/Y0-12。两台所用变互为备用，一台接于一段，一台接于二段。 1.3 最大持续工作电流及短路计算 1.3.1 各回路最大持续工作电流 根据公式Igmax=max Ue 3 ，计算出各回路最大持续工作电流。其中：max为所统计各电压侧负荷容量，Ue为各电压级额定电压。各电压等级下回路最大持续电流的计算如下： 35KV各回路最大持续工作电流如下表： 表1.6 回路名 A厂 B厂 A变电所 B变电所 C变电所 D变电所 Igmax(A) 110 110 91.6 55 50.5 62 注：额定电压Ue35KV 351最大持续工作电流为:563.8A 10KV各回路最大持续工作电流如下表： 表1.7 回路名 Igmax(A) a厂 271.7 b厂 203.78 c厂 237.74 d厂 217.36 e厂 230.95 f厂 380.38 g厂 190.2 a变电所 192.46 b变电所 192.46 c变电所 192.46 d变电所 192.46 10KV总负荷 2126.38 注：额定电压Ue10KV 1.3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则： 正常工作时，三相系统对称运行；所有电源的电动势相位角相同；系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电机饱和、磁滞、锅流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间相差1200电气角；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变化；电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；短路发生在短路电流为最大值的瞬间；不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；输电线路的电容略去不计；用概率统计法制定短路电流运算曲线。 一般规定：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，应按本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的510年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。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异步电动机的影响。选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。对电抗器的610kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。导体和电器的动稳定、热稳定和电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。 短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。为此，结合本设计任务书只要求对一次主设备选择和校验计算，而无须进行继电保护装置选择和进行整定计算等其它任务。本设计只按三相短路进行短路电流计算，并选择在110kV、35kV、10kV和0.4kV母线上，4个可能发生最大短路电流的短路电流计算点分别为K1、K2、K3和K4，计算结果如下表: 表1.8 短路电流计算 短路点 K1(110KV) K2(35KV) K3(10KV) K4(0.4KV) 短路电流 7.713 5.497 27.567 2.397 冲击电流 19.668 14.0174 70.296 6.1124 短路全电流 11.6464 8.3003 41.625 3.619 1.4 主要电气设备的选择 电器选择的一般原则为： 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； 应按当地环境条件校验； 应力求技术先进和经济合理； 与整个工程的建设标准应协调一致； 同类设备应尽量减少品种。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。各种高压电器的一般技术条件如下表所示： 表1.9 序号 电器名称 额定电压(kV) 额定电流(A) 机械负荷（N） 额定开断电流（kA） 短路稳定性 绝缘水平 热稳定 动稳定 1 高压断路器 2 隔离开关 3 电压互感器 4 电流互感器 5 限流电抗器 6 避雷器 7 绝缘子 1.4.1 高压断路器的选择 1.4.1.1 高压断路器的选择原则： 额定电压的选择：UNUNS 额定电流的选择：INImax 开断电流的选择：INbrI 额定关合电流的选择：iNc1ish 1.4.1.2 高压断路器型式的选择 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。选择原则如下表所示: 表1.10 安装使用场所 可选择的主要型式 需注意的技术特点 配电装置 35kV及以下 少油断路器 用量大，注意经济实用性，多用于屋内或成套高压开关柜内，采用多油或老型号少油断路器需注意产品质量和重合闸影响。电缆线路开断应无重燃 真空断路器 多油断路器 35kV-220kV 少油断路器 开断220kV空载长线时，过电压水平不应超过允许值，开断无重燃，有时断路器的两侧为互不联系的电源 六氟化硫断路器 空气断路器 在校核断路器的断流能力时，应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间的短路电流作为校验条件考虑到可靠性、经济性，方便运行维护和实现变电所设备的无油化目标，故在110kV侧和35kV侧采用六氟化硫断路器、10kV侧采用真空断路器。所选断路器型号如表71 1.4.2 隔离开关的选择 1.4.2.1 种类和型式的选择 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，根据电压等级和屋内屋外配电装置可以选择合适的种类和型式。 1.4.2.2 额定电压选择 UNUNS 1.4.2.3 额定电流选择 INImax 隔离开关型式的选择，除应满足各项技术条件和环境条件外，应根据配电装置特点和使用要求等因素，进行综合技术比较后确定。隔离开关规范的选择按照下表确定110kV侧、35kV侧和10kV侧隔离开关，所选设备型号如下表： 表1.11 项目 按工作电压选择 按工作电流选择 按断流容量选择 按动稳定校验 按热稳定校验 隔离开关 UzdUg IeIg 1.4.3 母线的选择 1.4.3.1 硬导体的选择 1.4.3.1.1导体选型 载流导体一般使用铝或铝合金材料。纯铝的成型导体一般为矩形、槽形和管形。由于纯铝的管形导体强度稍低，110kV及以上配电装置敞露布置时不宜采用。 铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，形状均为管形。铝锰合金导体载流量大，但强度较差，采用一定的补强措施后可广泛使用；铝镁合金导体机械强度大，但载流量小，主要缺点是焊接困难，因此使用受到限制。 1.4.3.1.2 导体形状应满足的要求 导体除满足工作电流、机械强度和电晕要求外，导体形状还应满足下列要求： 电流分布均匀（即集肤效应系数尽可能低） 机械强度高 散热良好（与导体放置方式和形状有关） 有利于提高电晕起始电压 安装、检修简单，连接方便。 1.4.3.2 我国目前常用的硬导体型式有矩形、槽形和管形等。 1.4.3.2.1矩形导体 单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点，一般适用于工作电流2000A的回路中。 多片矩形导体集肤效应系数比单片导体的大，所以附加损耗增大。因此载流量不是随导体片数增加而成倍增加的，尤其是每相超过三片以上时，导体的集肤效应系数显著增大。在工程实用中多片矩形导体适用于工作电流I4000A的回路中。当工作电流为4000A以上时，导体则应选用有利于交流电流分布的槽形或圆管形的成型导体。 1.4.3.2.2槽形导体 槽形导体的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比，其优点是散热条件好、机械强度高、安装也比较方便。尤其是在垂直方向开有通风孔的双槽形导体比不开孔的方管形导体的载流能力约大9%10%；比同截面的矩形导体载流能力约大35%。因此在回路持续工作电流为4000A8000A时，一般可选用双槽形导体，大于上述电流值时，由于回引起钢结构严重发热，故不推荐使用。 1.4.3.2.3管形导体 管形导体是空心导体，集肤效应系数小，且有利于提高电晕的起始电压。户外配电装置使用管形导体，具有占地面积小、架构简明、布置清晰等优点。但导体与设备端子连接较复杂，用于户外时易产生微风振动。 1.4.3.3导体截面的选择和校验 1.4.3.3.1 一般要求： 裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验 工作电流； 经济电流密度； 电晕； 动稳定或机械强度； 热稳定； 裸导体尚应按下列使用环境条件校验； 环境温度； 日照； 风速； 海拔高度； 按回路持续工作电流选择； 按经济电流密度选择； 除配电装置的汇流母线外，对于全面负荷利用小时数较大，母线较长（长度超过20m），传输容量较大的回路，均应按经济电流密度选择导体截面。 1.4.3.3.2 导体截面的校验： 按电晕条件校验：对110kV及以上电压的母线应按电晕电压校验。 按短路热稳定校验 按短路动稳定校验：导体短路时产生的机械应力一般均按三相短路验算。 各电压等级母线选择如表73 1.4.4 绝缘子和穿墙套管的选择 1.4.4.1参数选择 绝缘子和穿墙套管应按绝缘子和穿墙套管参数选择表中所列技术条件选择，并按表中环境条件校验。 1.4.4.2型式选择 屋外支柱绝缘子一般采用棒式支柱绝缘子。屋外支柱绝缘子需倒装时，宜用悬挂式支柱绝缘子。 屋内支柱绝缘子一般采用联合胶装的多棱式支柱绝缘子。 穿墙套管一般采用铝导体穿墙套管，对铝有明显腐蚀的地区如沿海地区可以例外。 在污秽地区，应尽量选用防污盘形悬式绝缘子。 表1.12 绝缘子和穿墙套管的参数选择 项目 绝缘子的参数 穿墙套管的参数 技术条件 正常工作条件 电压、正常机械荷载 电压、电流 短路稳定性 支柱绝缘子的动稳定 动稳定、热稳定及持续时间 承受过电压能力 绝缘水平、泄漏比距 绝缘水平 环境条件 环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度 1.4.4.3动稳定校验 按短路动稳定校验支柱绝缘子和穿墙套管。 P0.6Pxu 其中，Pxu支柱绝缘子或穿墙套管的抗弯破坏负荷（N） P在短路时作用于支柱绝缘子或穿墙套管的力（N）。 在校验35kV及以上水平安装的支柱绝缘子的机械强度时，应计及绝缘子自重、母线重量和短路电动力的联合作用。由于自重和母线重量产生的弯矩，将使绝缘子允许的机械强度减小。 支柱绝缘子在力的作用下，还将产生扭矩。在校验机械强度时，还应校验抗扭矩机械强度。 1.4.4.4悬式绝缘子片数选择 悬式绝缘子的片数按下列条件选择： 1.按额定电压和泄漏比距选择 绝缘子串的有效泄漏比距不应小于表中所列数值。 表1.13 发电厂、变电所污秽分级标准 污秽等级 污秽条件 泄漏比距（cm/kV） 污湿特征 盐密（mg/cm2） 中性点直接接地 中性点非直接接地 1 大气无明显污染地区或大气轻度污染地区；在污闪季节中干燥少雾（含毛毛雨）或雨量较多时 0-0.3（强电解质） 0-0.6（弱电解质） 1.7 2.0 2 大气中等污染地区；沿海地带及盐场附近；在污闪季节中多雾（含毛毛雨）且雨量较少 0.03-0.25 2.5 3.0 3 大气严重污染地区；严重盐雾地区 0.25 3.5 4.0 片数n按下式计算： nUnl0 其中，泄漏比距 Un额定电压（kV） l0每片绝缘子的泄漏距离 选择悬式绝缘子除以上条件外，尚应考虑绝缘子的老化，每串绝缘子要预留的零值绝缘子为： 35-220kV 耐张串2片，悬垂串1片； 选择V型悬挂的绝缘子片数时，应注意临近效应对放电电压的影响，取得试验数据。 在空气清洁无明显污秽的地区，悬垂绝缘子串的绝缘子片数可比耐张绝缘子串的同型绝缘子少一片。污秽地区的悬垂绝缘子串的绝缘子片数应与耐张绝缘子串相同。 所选设备型号如表74 1.4.5 电流互感器的配置和选择 电流互感器的配置原则： 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口等。 对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置 所选电流互感器型号如表75 1.4.6 电压互感器的配置和选择 电压互感器的配置原则： 母线 除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。 线路 35KV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。 变压器 变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。 所选电压互感器型号如表76 1.4.7 各主要电气设备选择结果一览表 表1.14 断路器选择结果 序号 电压 等级 （KV） 型号 额定 电压 （KV） 最高工作电压 （KV） 额定电流 （A） 动稳定电流（KA） 热稳定电流（KA） 额定关合电流（KA） 失步开断电流（KA） 1 110 LW6-110I 110 126 3150 125 50 125 12.5 2 35 LW8-35 35 40.5 1600 63 25 63 6.3 3 10 ZN-10/3150 10 11.5 3150 100 40 100 表1.15 隔离开关选择结果 序号 电压等级（KV） 型号 额定电压（KV） 额定电流（A） 动稳定电流（KA） 热稳定电流（KA） 1 110 GW4-110 110 630 50 20 2 35 GW2-35/600 35 600 50 10 3 10 GN2-10/3000 10 3000 100 40 表1.16 母线选择结果 序号 安装地点 型号 工作电流（A） 允许电流（A） 1 110KV主母线 LGJ-400 297.5 879 2 35KV主母线 LMY-10010 431.2 1360 3 10KV主母线 LMY-2(12510) 2126.38 3152 表1.17 瓷瓶选择结果 序号 安装地点 型号 工作电压（KV） 工作电流 机械破坏负荷（KN） 1 110KV屋外软导体支柱绝缘子 ZS-110/400 110 - 2 35KV屋外软导体支柱绝缘子 ZS-35/16 35 - 16 3 10KV屋内硬母线支柱绝缘子 ZL-10/16 10 - 16 4 10KV主变回路户外穿墙套管 CWLC2-10/3000 10 3000 12.5 表1.18 电流互感器选择结果 序号 电压等级（KV） 型号 额定电流比（A） 热稳定电流（KA） 动稳定电流（KA） 二次负荷 10%倍数 二次组合 0.5级 二次负荷（） 倍数（倍） 1 110 LCWB6-110 2600/5 45 115 1.2 2 15 P/P/P/0.5 2 35 LCZ-35 600/5 200/5 13 42.4 - 2.0 10 0.5/3/B 3 10 LDJ-10 3000/5 40(2S) 100 0.4 - - - 表1.19 电压互感器选择结果 序号 电压等级（KV） 型号 额定电压比 二次负荷 最大容量（VA） 0.2级 0.5级 1.0级 1 110 TYD110/3 110/3/0.1/3/0.1 100 200 300 1200 2 35 JDX6-35 35/3/0.1/3/0.1/3 150 250 500 1000 3 10 JDZJ-10 10/3/0.1/3/0.1/3 - 50 80 400 2设计计算书 2.1 短路电流计算书 2.1.1 各元件阻抗标么值的计算 所选基准值为：SJ=100MVA，UJ=UP=115KV，系统阻抗图如下 图2.1 2.1.1.1 系统在基准值下的阻抗标么值由公式XC=XCJ SS 得到计算结果如下表： 表2.1 系统名 XC1 XC2 阻抗值 0.63 0.5625 2.1.1.2 线路的阻抗标么值有公式XL=X0LJ UP2 得到计算结果如下表： 表2.2 线路名 XL1 XL2 XL3 阻抗值 0.907 0.605 0.756 主变压器阻抗标么值由公式 XT1=SJ (U12%U13%U23%) 200Se XT2=SJ (U12%U23%U13%) 200Se XT3=SJ (U13%U23%U12%) 200Se 计算结果如下表： 表2.3 XT1 XT2 XT3 2.6875 1.6875 0 2.1.1.3 所用变压器标么值的计算如下： XST=SJ Ud% 100Se =100061000.1 =600 2.1.2 系统阻抗的化简： 通过Y阻抗变换 的系统图如下图： 图2.2 X1=XL1 XL2 XL1 XL2XL3 =0.9070.605 0.907 0.6050.756 =0.2419 X2=XL1 XL3 XL1 XL2XL3 =0.9070.756 0.907 0.6050.756 =0.3023 X3=XL3 XL2 XL1 XL2XL3 =0.7560.605 0.907 0.6050.756 =0.2167 进一步化简如下图： X4=（XC1+X1）（XC2+X2*）XC1+X1+XC2+X2X3 =（0.63+0.2419）（0.3023+0.5625）0.63+0.2419+0.3023+00.5625 0.2167 =0.43420.2167=0.6509 X5=XT1 2 =2.6875 2 =1.34375 X6=XT2 2 =1.6875 2 =0.84375 X7=XT3 2 0 2.1.3 各母线处短路的计算阻抗标么值（115kV电压等级下）： K1点短路时：X1js= X5=0.6509 K2点短路时:X2js= X4X5 X6 =0.6509+1.34375+0.84375=2.8384 K3点短路时:X3js= X4X5=0.6509+1.34375=1.99465 K4点短路时: X4js= X4X5 XST=0.6509+1.34375+600=601.99465 2.1.4 各母线处短路电流的计算： 各母线短路时电流的标么值（115kV电压等级下）： K1点短路时 I1*=1 X1js=10.6509=1.5363 K2点短路时 I2*=1 X2js=12.8384=0.3523 K3点短路时 I3*=1 X3js=11.99465=0.50134 K4点短路时 I4*=1 X4js=1601.99465=0.001661 各点短路时的电流有名值（在不同的电压等级下）： K1点短路时 I1=I1*SJ3UJ=1.536310003115=7.713（kA） K2点短路时 I2=I2*SJ3UJ=0.35231000337=5.497（kA） K3点短路时 I3=I3*SJ3UJ=0.501341000310.5=27.567（KA） K4点短路时 I4=I4*SJ3UJ=0.001661100030.4=2.397（KA） 各短路点冲击电流的计算： K1点短路时 ich1=Kch2I1=2.557.713=19.66815（kA） K2点短路时 ich2=Kch2I2=2.555.497=14.01735（KA） K3点短路时 ich3=Kch2I3=2.5527.567=70.29585（kA） K4点短路时 ich4=Kch2I4=2.552.397=6.11235（KA） 各短路点全电流的计算 K1点短路时 Ich1 =12（Kch1）2I1=2.287.713=11.6464（kA） K2点短路时 Ich2=12（Kch1）2I2=2.285.497=8.3003（KA） K3点短路时 Ich3=12（Kch1）2I3=2.2827.567=41.625（kA） K4点短路时 Ich4=12（Kch1）2I4=2.282.397=3.619（KA） 计算的短路电流如下表： 表2.4 短路点 K1(110KV) K2(35KV) K3(10KV) K4(0.4KV) 短路电流 7.713 5.497 27.567 2.397 冲击电流 19.668 14.0174 70.296 6.1124 短路全电流 11.6464 8.3003 41.625 3.619 2.2 主要电气设备选择计算书 2.2.1 高压断路器的选择计算 高压断路器的选择原则： 额定电压的选择：UNUNS 额定电流的选择：INImax 开断电流的选择：INbrI 额定关合电流的选择：iNc1ish 2.2.1.1 10kV侧 2.2.1.1.1选择 根据高压断路器的选择原则及计算最大持续电流，所选择的断路器型号为ZN-10/3150 2.2.1.1.2校验 动稳定 根据公式ishies 所选断路器的100KA 70.296KA 满足动稳定。 热稳定 It2tQK QK=I210Itk/22Itk212tk+ I2T 27.56721027.567227.567212(0.05+0.28)+ 27.56720.05 =27.56720.38It2t=4024 满足热稳定。 2.2.1.2 35kV侧 计算步骤同上，通过校验且均满足要求，所选开关都合格。 2.2.1.3 110kV侧 计算步骤同上，通过校验且均满足要求，所选开关都合格。 2.2.2 隔离开关的选择计算 隔离开关的选择原则: 额定电压的选择：UNUNS 额定电流的选择：INImax 2.2.2.1 10kV侧 2.2.2.1.1选择 根据隔离开关的选择原则及计算最大持续电流,所选的隔离刀闸型号为GN2-10/3000 2.2.2.1.2校验 1）动稳定 根据公式ishies 所选隔离开关的100KA 70.296KA 满足动稳定。 2）热稳定 It2tQK QK=I210Itk/22Itk212tk+ I2T 27.56721027.567227.567212(0.05+0.28)+ 27.56720.05 =27.56720.38It2t=4024 满足热稳定。 2.2.2.2 35kV侧 计算步骤同上，通过校验且均满足要求，所选开关都合格。 2.2.2.3 110kV侧 计算步骤同上，通过校验且均满足要求，所选开关都合格。 2.2.3 母线的选择计算 2.2.3.1 110KV侧母线选择 因为安装地点电压为110KV,根据规程应选择LGJ软导体 按长期发热允许电流选择母线截面 KIalImax K 为与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数（按不计及日照下允许最高温度为70） K=alal0 =70457025 =0.745 IalImax/K=298/0.745=400A 查电力工程电气设计手册选用LGJ400的母线，参数如下表： 表2.5 标称截面 计算截面 计算拉断力 Qac=70的载流量 400/25 419.01mm2 95940N 879A KIal=0.745879=654.855Imax能满足长期热稳定要求 按电晕条件校验： 发电厂电气部分第四章第八节指出当所选的软导体的截面积大于下列数值时，可不进行电晕校验 110KV LGJ-70； 220KV LGJ-300 所选导线的面积为400大于70，故可不进行电晕校验 短路的热稳定校验： 由热稳定决定的导体的最小截面为 Smin=QKKS/C （C为热稳定系数，查电力工程电气设计手册表8-