110kv终端变电站电气一次部分的设计

摘要变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现110KV裕州变电站电气部分设计代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。本次根据设计的要求，在设计的过程中，根据变电站的地理环境、容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线，并选择各变压器的型号；进行参数计算、画等值网络图，并计算各电压等级侧的短路电流，列出短路电流结果表；计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备，并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备，从而完成了110KV终端变电站电气一次部分的设计。关键词主接线短路电流电气设备配电装置ABSTRACTTHESUBSTATIONISANIMPORTANCEPARTOFTHEELECTRICPOWERSYSTEM,ITISCONSISTEDOFTHEELECTRICAPPLIANCESEQUIPMENTSANDTHETRANSMISSIONANDTHEDISTRIBUTIONITOBTAINSTHEELECTRICPOWERFROMTHEELECTRICPOWERSYSTEM,THROUGHITSFUNCTIONOFTRANSFORMATIONANDASSIGN,TRANSPORTANDSAFETYTHENTRANSPORTTHEPOWERTOEVERYPLACEWITHSAFE,DEPENDABLE,ANDECONOMICALASANIMPORTANTPARTOFPOWERSTRANSPORTANDCONTROL,THETRANSFORMERSUBSTATIONMUSTCHANGETHEMODEOFTHETRADITIONALDESIGNANDCONTROL,THENCANADAPTTOTHEMODERNELECTRICPOWERSYSTEM,THEDEVELOPMENTOFMODERNINDUSTRYANDTHEOFTRENDOFTHESOCIETYLIFEACCORDINGTOTHEDESIGNREQUEST,INTHEDESIGNPROCESS,ACCORDINGTOTHETRANSFORMERSUBSTATIONGEOGRAPHICALENVIRONMENT,THECAPACITYANDVARIOUSRETURNROUTESNUMBERDETERMINEDTHETRANSFORMERSUBSTATIONELECTRICITYHOSTWIRINGANDTHESTATIONUSEELECTRICITYTHEWIRING,ANDCHOOSESVARIOUSTRANSFORMERSTHEMODELCARRIESONTHEPARAMETERCOMPUTATION,THEPICTUREEQUIVALENTNETWORKCHART,ANDCALCULATESVARIOUSVOLTAGESRANKSIDETHESHORTCIRCUITCURRENT,LISTSTHESHORTCIRCUITCURRENTRESULTTABLECALCULATESTHERETURNROUTECONTINUALLYOPERATINGCURRENT,CHOOSESEACHKINDOFHIGHPRESSUREELECTRICALEQUIPMENT,ANDVERIFIESVARIOUSHIGHPRESSUREUNITACCORDINGTOTHECORRELATIONENGINEERINGFACTORANDTHESHORTCIRCUITCURRENTCOMPUTEDRESULTTABLE,THUSCOMPLETINGTHEDESIGNOFTHESUBSTATIONKEYWORDSMAINWIRINGSHORTCIRCUITCURRENTELECTRICALEQUIPMENTPOWERDISTRIBUTIONEQUIPMENT目录目录11绪论111我国电力工业的发展概况112电力系统的概念113变电所类型214裕州变电所概述22电气主接线的设计421电气主接线的设计原则和要求4211电气主接线的设计原则4212电气主接线的设计要求522电气主接线设计7221裕州变电所110KV侧设计7222变电所10KV侧设计9223变电所35KV侧设计1123负荷统计和主变压器的选择13231负荷统计13232主变压器的选择162321主变压器的台数选择162322主变压器型式的选择162333主变压器容量的选择182334主变压器型号的选择1824站用接线及其变压器的选择19241站用电接线19242站用变压器选择的基本原则19243站用变压器型号的选择203短路电流计算2131短路电流的基本概念2132短路电流计算的规定2333本次设计中短路电流的计算234电气设备的选择及校验2841电气设备选择和校验原则28411电气设备选择原则28412校验原则2842高压断路器的选择30421高压断路器的选择原则30422110KV侧高压断路器的选择和校验3142335KV侧高压断路器的选择和校验3342410KV侧高压断路器的选择和校验3443隔离开关的选择36431隔离开关选择基本要求36432110KV侧隔离开关的选择与效验3643310KV侧隔离开关的选择3844各级电压母线、绝缘子和穿墙套管的选择39441各级电压母线的选择39442绝缘子和穿墙套管的选择4045电压互感器和电流互感器的选择40451电压互感器的选择40452电流互感器的选择4246电抗器的选择和高压熔断器的选择4347各主要电气设备选择结果一览表465过电压保护设计4751过电压保护设计原则4752直击雷过电压保护4753雷电入侵波的过电压保护516结束语56致谢57参考文献58附录601绪论11我国电力工业的发展概况我国具有丰富的能源资源。可开发利用的水能蕴藏量约为378亿KW，居世界首位。解放前，全国总装机容量仅为185万KW，年发电量43亿KWH，居世界第25位。新中国成立后，我国的电力工业得到了迅速发展，已经建立起了一套完整的、有相当规模的电力工业体系。到2005年底全国发电容量达到5亿KW，发电量和装机容量均跃居世界第2位。电力系统的建设也取得了令人瞩目的成就，已建成以500KV电压等级为主干网架的7个跨省区域性的电力系统，并且以三峡水电站为核心的全国性的电网已见雏形2。12电力系统的概念由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡2。13变电所类型变电站是电力系统中接受和分配电能并能变换电压的电气装置，它是联系发电厂和电能用户的中间环节，同时通过变压器将各种电压的电力网联系起来。根据变电所在电力系统中的地位和作用，可以分成以下几类13。1枢纽变电所枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集多个电源，连接电力系统高压和中压的几个部分，电压等级一般为330500KV。2中间变电所中间变电所的电压等级一般为220330KV，汇集23个电源和若干线路，高压侧起交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，同时降压对一个区域供电。3地区变电所地区变电所的电压等级一般为110220KV，主要向一个地区用户供电。4终端变电所位于配电线路末端，接近负荷处，电压一般为35110KV，经降压后直接向用户供电。14裕州变电所概述110KV裕州变电站地处博望、广阳、赵河、柳河四乡交汇处，于2002年7月25日投入运行，是方城县第二座110KV变电站，占地面积为95亩，我站现有主变压器2台，额定总容量715MVA，110KV进出线4回，35KV出线6条，10KV出线8条，10KV静止无功补偿装置两套，容量为8400千乏。110KV鸣裕线为站区供电主电源，通过备自投装置，110KV韶裕线与110KV鸣裕线互为备用。110KV韶裕线、鸣裕线、裕杏线、路裕线分别与南阳供电区的220KV韶华变、鹿鸣变和110KV杏花变、皇路店变连接，35KV及10KV设备主要供电区域为县城城西区、博望、广阳、赵河、柳河、袁店、四里店、拐河七乡镇，更重要的是还担负着1000KV特高压南阳开关站站用电和焦枝电气化铁路的可靠供电任务。本次设计的题目是关于110KV裕州变电所电气一次部分。它的设计要求为主变压器型号的选择；主接线方案的的初步确定并进行方案的比较确定最终方案；短路电流计算；根据短路电流计算的结果选择电气一次设备；防雷保护的设计与配电装置的设计；最后绘制电气主接线图以及配电装置图完成设计说明书。110KV终端变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以做好110KV终端变电站的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110KV变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。2电气主接线的设计21电气主接线的设计原则和要求211电气主接线的设计原则1考虑变电站在电力系统中的地位和作用3变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2考虑近期和远期的发展规模3变电站主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。3考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。4考虑主变台数对主接线的影响3变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。5考虑备用量的有无和大小对主接线的影响3发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式3。212电气主接线的设计要求根据有关规定变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求13。1可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下（1）断路器检修时是否影响供电；（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；（3）变电站全部停电的可能性。2灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求（1）调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。（3）扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。4经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。（1）投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/610KV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。（2）年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。（3）占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。（4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。22电气主接线设计221裕州变电所110KV侧设计110KV进线为4回，本站可考虑的接线单母线分段接线，双母线接线。方案A单母线分段接线，如图21所示。图21单母线分段接线方案B双母线接线，如图22所示。方案A单母线分段接线方案的主要优缺点1当母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作2对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要用户的供电3一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；4任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；图22双母线接线5当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；6110KV为高电压等级，一旦停电，影响下级电压等级供电，其重要性较高。方案B双母线接线的主要优缺点1检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电；2检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；3工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；4可利用母联开关代替出线开关；5便于扩建；6双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大,运行中需要隔离开关切断电路,容易引起误操作；7经济性差。因此采用单母线分段接线。222变电所10KV侧设计方案A10KV接线方式如图23所示。图2310KV侧单母线分段接线方案B单母线接线，如图24所示。图24单母线接线A方案的主要优缺点1接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差2当母线或母线隔离开关发生故障或检修时；各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；3出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点1母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；2对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电3当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；4任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；5当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。本变电所10KV母线侧的馈线多，为了提高单母线接线供电的可靠性和灵活性，在母线故障或检修时，不至于所有馈线全部停电，宜采用单母线分段的接线。对于重要的乡镇企业可采用双回路送电，分别接在10KV的I段和II段上。经过经济和技术比较，淘汰了设备多、投资大、运行操作不便的双母线接线和单母线分段带旁路母线的接线，正常运行时，分段断路器在合闸状态。223变电所35KV侧设计方案A单母线分段接线如图25所示。图2535KV侧单母线分段接线方案B单母线接线如图26所示。分析A方案的主要优缺点1接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差图26单母线接线2当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；3出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点1当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；2对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；3当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；4任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；5当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。本变电所35KV母线侧的馈线多，为了提高单母线接线供电的可靠性和灵活性，在母线故障或检修时，不至于所有馈线全部停电，宜采用单母线分段的接线。23负荷统计和主变压器的选择231负荷统计要选择主变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括10KV负荷、35KV负荷。由公式（21）1COS1NITCPKS式中某电压等级的计算负荷SC同时系数（35KV取09、10KV取085）KT该电压等级电网的线损率，一般取5P、COS各用户的负荷和功率因数负荷数据如表21和22所示。表2135KV段负荷数据负荷组成（）电压等级负荷名称最大负荷MVA一级二级三级功率因数TMAXH线长KM裕T线5040300920裕柳线2040300920裕博线2720300920裕特线27200910裕阳线35KV裕站用一表226KV段负荷数据负荷组成（）电压等级负荷名称最大负荷MVA一级二级三级功率因数TMAXH线长KM裕庹线33402008550015裕广一线33402008550012裕广二线27200755裕大线135303007550008裕寨线135303008400035裕袁线1352030072450022裕站用二裕备一6KV裕备二35KV的负荷计算（22）MAX351COSITPSK09550202727/091051374MVA6KV的负荷计算（23）MAX61COSITPSK0853333135/0827135/075135/0721051536MVA总的计算负荷S137415362910MVA232主变压器的选择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其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供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。2321主变压器的台数选择为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有四回电源进线，且还担负着1000KV特高压南阳开关站站用电和焦枝电气化铁路的可靠供电任务，故选择两台主变压器3。2322主变压器型式的选择1相数的确定在330KV及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。2绕组数的确定在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。3绕组连接方式的确定变压器绕组连接方式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连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星接，35KV也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用角接。4结构型式的选择三绕组变压器在结构上有两种基本型式。（1）升压型。升压型的绕组排列为铁芯中压绕组低压绕组高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。（2）降压型。降压型的绕组排列为铁芯低压绕组中压绕组高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。（3）应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。5调压方式的确定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变分接头较多，调压范围可达30，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电所变压器配置，应选用有载调压变压器。2333主变压器容量的选择变电站主变压器容量一般按建站后510年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷的MAXS5070（35110KV变电站为60），或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择。2334主变压器型号的选择根据以上计算结果，查文献4中变压器选择表，选择变压器型号如下1主变型号SFSZ931500110接线方式Y0/11因为担负着1000KV特高压南阳开关站站用电和焦枝电气化铁路的可靠供电任务，所以选2主变型号SFSZ940000110主变型号及其参数如表21所示。表23主变型号及其参数运行编号型式出厂日期额定容量（KVA）额定电压（KV）接线组别厂家裕1主变SFSZ931500/11020011231500/31500/315001108X125/3852X25/105YNYNOD11青岛青波变压器股份有限公司裕2主变SFSZ940000/11020091140000110YNYNOD11沈阳电力压器厂24站用接线及其变压器的选择241站用电接线变电站的站用电负荷一般较小，主要有变压器冷却装置、直流系统中的充放电装置和硅整流设备、检修工具及通讯、照明、供水、采暖等。这些负荷容量不太大，因此，变电站的站用电压只需04KV，采取动力与照明混合供电方式。所用电变压器的台数方案一装设一台所用变压器，这样节省投资，但可靠性差，当站用变压器所接母线故障或检修时，所用电将停电，造成所内所用电负荷失去电源，影响所内电气设备的正常运行。方案二装设两台所用变压器，虽然增加了投资，但可靠性提高了。将两台两台所用变压器分别接在35KV、10KV的两段母线上，当任一母线停电时，都有一台所用变压器供电。经过以上比较，本变电所采用方案二，用两台所用变压器分别接在35KV、10KV的两段母线上。242站用变压器选择的基本原则站用变压器根据以下原则选择31变压器原、副边额定电压分别与引接点和站用电系统的额定电压相适应；2阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范围内，站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的；503变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率。243站用变压器型号的选择根据234中变电站用电负荷计算结果，查文献4中变压器选择表，选择站用变压器型号如下型号SC98035、SC910010；接线方式Y/Y012数量2（台）站用变压器型号如表22所示。表24站用变型号及其参数损耗KW额定电压KV型号额定容量KVA高压侧低压侧连接组空载短路阻抗电压空载电流SC98035633504Y/Y01202614446SC91001010010033短路电流计算31短路电流的基本概念在供电系统中，出现次数比较多的严重故障是短路。供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接。短路的原因和种类产生短路的主要原因是电气设备截流部分绝缘损坏所致。绝缘损坏是由于绝缘老化、过电压、机械损伤等造成。其它如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除接地线就送电等误操作；鸟兽在裸露的截流部分上跨越以及风雪等自然现象也能引起短路。在三相供电系统中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等。第一种短路称为对称短路，后三种通称为不对称短路。一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都可以归纳为对称短路的计算。就上述几种短路故障而言，出现单相短路故障的几率最大，三相短路故障的几率最小。但在配电系统中，三相短路的后果最为严重，因而以此验算电器设备的能力。计算短路电流的意义短路是电力系统中常发生的故障，短路电流会直接影响电器的安全，危害电力系统的安全运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考虑限制的措施，进而需要计算。短路电流计算是选择和检验电气设备的前提和基础，也是载流导体选择和二次设备保护的基础。为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。进行短路计算的基本假设供电系统短路的物理过程是很复杂的，影响因素很多。为了简化分析和计算，采取一些合理的假设以满足工程计算的要求。通常采取以下基本假设1、忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中的各元件参数为恒定。2、忽略各元件的电阻。高压电网的各种电气元件，其电阻一般都比电抗小得多。在计算短路电流时，即使R033X，略去电阻所求得的短路电流仅增大5，这在工程上是允许的。但电缆线路或小截面架空线路当R大于033X，电阻不能忽略。此外，在计算暂态过程的时间常数时，电阻不能忽略。3、忽略短路点的过渡电阻。过渡电阻是指相与相之间短接所经过的电阻，如被外来物体短接时，外来物的电阻、接地短路的接地电阻、电弧短路的电弧电阻等。一般情况下，都以金属性短路对待，只是在某些继电保护的计算中才考虑过渡电阻。4、除不对称故障处出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以当做三相对称。以上各点的假设，根据它们各自的适用条件，所以要具体问题具体分析。32短路电流计算的规定验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的510发展规划（一般应按本工程的建成之后的510年）。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。选择导体和电器时所用的短路电流，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和电容补偿装置放电电流的影响。选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器610KV出线与厂用分支回路，除其母线与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之前外，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，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机的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。33本次设计中短路电流的计算各回路电抗的计算计算各回路电抗（取基准功率，）10DSMVADARU系统K1K2110KV35KV10KVK3X2X5X4X1X3根据前面所选变压器各参数得212132310DKKKNSXU058650223131223130DKKKNSXU05685（32）1413231220DKKKNSXUU0865图51短路计算图01433计算各短路点的短路电流在配电系统中，当发生三相短路时，后果最严重。因而以此验算电器设备的能力。在高压电路发生三相短路时，一般可取KSH18，因此ISH255IISH151I1点短路时，对于110KV系统电源（无穷大容量），如图52K所示。K1系统X1110KV图52K1点短路时网络简化图短路电流有名值为（35）31110673753KDIIKAX冲击电流（36）“1526102SHII短路容量（37）315673408KMVAS2点短路时，如图53所示。2K2X2X1X3110KV35KV图53K2点短路时网络简化图系统短路电流有名值为（38）321231105075238KDIIKAX冲击电流（39）“251SHIIKA（310）“1275SI短路容量（311）3168KMVAS3点短路时，如图54所示。K3系统X2X1X4110KV10KVX5图54K3点短路时网络简化图短路电流有名值（310）3124510075063841KDIIXKA冲击电流（311）“32584125SHIIKA（312）“178SI短路容量（313）30584129KMVAS4电气设备的选择及校验41电气设备选择和校验原则411电气设备选择原则由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为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。2应满足安装地点和当地环境条件校核。3应力求技术先进和经济合理。4同类设备应尽量减少品种。5与整个工程的建设标准协调一致。6选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。412校验原则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电压选用的电器允许最高工作电压UMAX不得低于该回路的最高运行电压UG,即UMAXUG2电流选用的电器额定电流IE不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流IG，即IEIG电气设备校验的一般原则1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校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3）短路的热稳定条件（41）QDIRT2QDT在计算时间TS内，短路电流的热效应（KA2S）ITT秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）T设备允许通过的热稳定电流时间（S）校验短路热稳定所用的计算时间TS按下式计算TTDTKD式中TD继电保护装置动作时间内（S）TKD断路的全分闸时间（S）4动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是（42）IDWCHIDWCH上式中短路冲击电流幅值及其有效值允许通过动稳定电流的幅值和有效值IDW5）绝缘水平在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口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。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。42高压断路器的选择421高压断路器的选择原则高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求（1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。（2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。（3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。（4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。422110KV侧高压断路器的选择和校验4221110KV侧高压断路器的选择根据断路器安装在户外，且断路器的额定电压,所以10EUKV可选择的断路器为六氟化硫断路器，型号为型号为LW25126，其主要参数如表41所示。表41LW25126主要参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）4S热稳定电流（KA）固有分闸时间合闸时间LW251261262000408040015012LW2512612631504080400150124222110KV侧高压断路器的效验通过断路器的最大持续电流为（43）53410329501MAXI由以上参数，断路器额定电流大于最大持续电流，满足要求。（1）动稳定性校验选择动稳定性校验电流时，需选择最大的短路电流，所以选择三相短路电流进行校验。依据电流大小，断流能力满足要求。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流80KA，流过断路器的冲击电流17162KA所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。（2）热稳定校验设后备保护动作时间为19S，所选断路器的分闸时间为015S，选择熄弧时间为003S，则短路持续电流时间（44）19053208TS（3）短路热效应（45）“2226794KQITKAS所选断路器允许的热效应（46）2240ITS即，热稳定也满足要求，以上各种参数校验均满足要求，2故选择LW25126断路器。42335KV侧高压断路器的选择和校验423135KV侧断路器的选择该侧的断路器要满足的基本要求1户外型断路器；2断路器的额定电压要大于等于35KV；3断路器的额定电流要大于通过断路器的最大持续电流（47）163205384710MAXI选择的断路器型号为ZN23A35，其基本参数如表42所示。表42ZN2335主要参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）固有分闸时间合闸时间ZN23A353516002563015012423235KV侧断路器的效验ZN23A35的额定开断电流大于断路电流51KA，所以断流能力满足要求。（1）动稳定性校验断路器的动稳定电流是63KV，流过断路器冲击电流13005KV，所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。（2）热稳定性校验设后备保护动作时间为19S，所选断路器的分闸时间为015S，选择熄弧时间为003S，则短路持续电流时间（48）19053208TS（3）短路热效应（49）“2241KQITKAS所选断路器允许的热效应（410）S50T22I即比较大小，热稳定也满足要求，以上各种参数校验均满足要求，故选择ZN23A35断路器。42410KV侧高压断路器的选择和校验424110KV侧高压断路器的选择该侧断路器满足的基本要求（1）户外型断路器；（2）选择的断路器的额定电压；KVU6E（3）额定电流大于通过断路器的最大持续电流。（411）7804136501MAXI所以10KV段选择的断路器型号为ZN28A10，VBG12P。其基本参数如表43所示。表43ZN28A10主要参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）4S热稳定电流（KA）固有分闸时间合闸时间ZN28A1010125031540315015012VBG12P121250424210KV侧高压断路器的效验通过断路器的短路电流，所选断路器的额定开断电841KIKA流为315KA，故断流能力满足要求。1动稳定性校验动稳定电流为40KV，流过断路器的冲击电流为2145KA，所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。2热稳定性校验设后备保护动作时间为19S，所选断路器的分闸时间为015S，选择熄弧时间为003S，则短路持续电流时间（412）19053208TS3短路热效应（413）“2228417KQITKAS所选断路器允许的热效应（414）22231596ITS即，热稳定也满足要求，以上各种参数校验均满足要求，2故选择ZN28A10断路器。43隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。431隔离开关选择基本要求选择隔离开关时应满足以下基本要求（1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。（2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。（3）隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。（4）隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。（5）隔离开关的结构简单，动作要可靠。（6）带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。432110KV侧隔离开关的选择与效验4321110KV侧隔离开关的选择该断选择的隔离开关满足的条件是1为保证电气设备和母线的检修安全，选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关安装在户外，故选择户外型。2隔离开关的额定电压U大于110KV。3隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流（415）53410329501MAXI因此选择GW411ODW型接地高压隔离开关，其主要参数如表44所示。表44GW4110DW主要参数极限通过电流（KA）型号额定电压（KV）额定电流（A）最大工作电压（KV）有效值峰值4S热稳定电流（KA）接地刀闸（A）GW411ODW11012502000315012632551020006504322110KV侧隔离开关的效验（1）动稳定性校验短路时通过该隔离开关的短路冲击电流1716KA，所选择的隔离开关的动稳定电流即极限通过电流的峰值55KA，因此动稳定满足要求。（2）热稳定性校验该隔离开关允许的热效应（416）22104IRTKAS短路时热效应（417）“2226730894KQITAS即，热稳定满足要求。409经过以上校验，所选隔离开关满足要求，故确定选用GW4110DW型高压隔离开关，该隔离开关CS6型杠杆操作机构。43310KV侧隔离开关的选择433110KV侧隔离开关的选择该段隔离开关基本要求（1）为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关安装在户外，故选择户外型。（2）隔离开关的额定电压。KVU6（3）隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流。KA。（418）7804136501MAXI因此选择GN301OD型接地高压隔离开关，其主要参数如表45所示。表45主要参数190GN型号额定电压KV额定电流A允许的热效应2KAS动稳定电流KAGN301OD1012506303200100433210KV侧隔离开关的效验（1）动稳定性校验短路时通过该隔离开关的短路冲击电流，所选择的隔2145SHIKA离开关的动稳定电流为，因此动稳定满足要求。10KA（2）热稳定校验该隔离开关允许的热效应为23S短路时的热效应（419）“222841071KQITKAS即，热稳定满足要求。307经过以上校验，所选隔离开关满足要求，故确定选用GN3010D型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。44各级电压母线、绝缘子和穿墙套管的选择441各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容（1）选择母线的材料，结构和排列方式；（2）母线截面的大小；（3）验母线短路时的热稳定和动稳定；（4）35KV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；（5）于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110KV母线一般采用软导体型式。LGJQ150的加强型钢芯铝绞线可选为变电站的母线选择。根据设计要求，35KV母线应选硬导体为宜。LGJ185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。本变电所10V的最终回路较多，因此10KV应选硬导体为宜。故所选LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。442绝缘子和穿墙套管的选择在变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635KV为瓷绝缘，60220KV为油浸纸绝缘电容式。45电压互感器和电流互感器的选择451电压互感器的选择4511参数选择（1）技术条件正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷承受过电压能力绝缘水平，泄露比距。（2）环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。（3）型式选择1620KV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。235110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。电站的每组母线上均安装电压互感器，电压互感器应按工作电压来选择一般电压互感器一次绕组所接电网的电压应在（0812）NSU范围内变动，即应满足。1NU11082NS4512本设计中电压互感器选择本设计中根据主变的参数选择的电压互感器的型号为110KV电压互感器选择TYD110/3002H，35KV电压互感器选择JDX35，10KV电压互感器选择JSZGF10。下面以JDX35为例，该互感器用于35KV、50HZ输电线路作电压测量和接地保护用。JDX35为接地电压互感器，该二型产品均由器身、储油柜、高低压引出瓷套、二次接线盒、变压器油等组成，系油纸绝缘结构。一次、二次线圈为宝塔结构，铁芯由冷轧硅钢片叠成壳式，整个器身固定在箱盖上，置于变压器油中。该互感器参数如表46所示。表46JDX35主要参数二次绕组额定输出（VA）型号额定一次电压（K