110kv变电站设计本科毕业设计

本本科毕业设计题目110KV变电站设计学生姓名专业名称电气工程及其自动化指导教师2110KV变电站设计摘要变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器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，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所。110KV变电站属于高压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决定性因素。首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式来选择。根据主变容量选择适合的变压器，主变压器的台数、容量及形式的选择是很重要，它对发电厂和变电站的技术经济影响大。本变电所的初步设计包括了1变电站原始资料分析。2负荷分析。3变压的选择。4电气主接线的选择。5短路电流的计算。6电气设备的选择与校验。7继电保护配置的选择。8防雷保护等内容。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。关键词110KV变电站；电气设备；主接线；短路电流3DESIGNTITLE110KVSUBSTATIONDESIGNABSTRACTSUBSTATIONISANIMPORTANTPARTOFTHEPOWERSYSTEM,THEELECTRICALEQUIPMENTANDDISTRIBUTIONNETWORKATACERTAINWIRINGPOSED,HEOBTAINEDPOWERFROMTHEPOWERSYSTEM,THROUGHITSTRANSFORMATION,DISTRIBUTION,TRANSPORTATIONANDPROTECTIONFUNCTIONS,WHICHDIRECTLYAFFECTSTHEENTIREPOWERSYSTEMSECURITYANDECONOMICOPERATIONOFTHEELECTRICALENERGYISTHENSAFE,RELIABLE,ECONOMICALTRANSPORTATIONTOTHEPLACEOFEACHELECTRICALEQUIPMENT110KVHIGHVOLTAGESUBSTATIONBELONGINGTOTHENETWORK,THEMAINELECTRICALWIRINGISAMAJORPARTOFTHEPOWERPLANTSUBSTATION,THEMAINELECTRICALWIRINGDIRECTRELATIONSHIPWITHTHECHOICEOFTHEWHOLEPLANTELECTRICALEQUIPMENT,ELECTRICALSUBSTATIONISTHEDECISIVEFACTORINTHESIZEOFTHEPARTOFTHEINVESTMENTFIRST,ACCORDINGTOTHEMAINWIRINGECONOMIC,RELIABLE,FLEXIBLEOPERATIONREQUIREMENTSSELECTEACHVOLTAGELEVELWIRINGTOCHOOSEACCORDINGTOCHOOSETHERIGHTMAINTRANSFORMERCAPACITYTRANSFORMERS,MAINTRANSFORMERSTATIONNUMBER,SIZEANDFORMOFCHOICEISVERYIMPORTANT,BIGECONOMICIMPACTONPOWERPLANTSANDSUBSTATIONSTECHNOLOGYPRELIMINARYDESIGNOFTHESUBSTATIONINCLUDING1SUBSTATIONRAWDATAANALYSIS2LOADANALYSISTOSELECT3TRANSFORMERSELECTION4MAINELECTRICALWIRINGCHOICES5CALCULATIONOFSHORTCIRCUITCURRENT6ELECTRICALEQUIPMENTANDPARITY7RELAYCONFIGURATIONCHOICES8LIGHTNINGPROTECTIONANDSOONWITHHIGHTECHNOLOGYPOWERTECHNOLOGY,THERAPIDDEVELOPMENTOFCOMPLEXPOWERSYSTEMINALLAREASFROMPOWERGENERATIONTOPOWERBYUSINGNEWTECHNOLOGIESARECONSTANTLYCHANGINGSUBSTATIONASAPOWERSYSTEMISALSOAKEYASPECTINTHEFIELDOFNEWTECHNOLOGIESHASBEENFULLYDEVELOPEDKEYWORDS110KVSUBSTATIONELECTRICALEQUIPMENTMAINWIRINGSHORTCIRCUITCURRENT4目录1原始资料分析611原始资料612电压等级613待建变电站负荷数据表11614地形地质715水文气象716环境717原始资料分析72负荷分析821负荷分析的目的822待建变电站负荷计算822110KV侧83变压器的选择931台数和容量的选择932主变压器的容量的选择933主变压器型式的选择10331相数的选择10332绕组的确定10333绕组接线方式的选择10334普通型和自耦型的选择105335中性点的接地方式114电气主接线选择1141电气主接线1142电气主接线的设计原则1243主接线设计的基本要求1244主接线方案的比较和确定14441110KV侧主接线设计1444210KV侧主接线设计165短路电流的计算1751原始资料1752短路计算18521短路计算过程18522各短路点电流短路电流计算19523短路电流计算结果表226电气设备的选择2361电气设备选择的一般原则为2362电气设备选择的一般条件23621技术条件24622环境条件2563设备的选择25631断路器的选择25632隔离开关的选择29633导线的选择32634互感器的选择34635避雷器的选择35636高压配电装置的选择367继电保护的配置37671继电保护基本知识3772110KV侧进出线及母线的继电保护377310KV侧出线的继电保护3974变压器的继电保护408防雷与接地方案的设计4081防雷保护40811直击雷保护40812侵入波保护4082接地装置的设计41总结41参考文献42谢辞4371原始资料分析11原始资料待建变电站是某地区农网改造的重要部分，预计使用2台变压器，预留一台变压器的发展空间。12电压等级变电站的电压等级分别为110KV、10KV。110KV2回（备用两回）10KV13回备用两回13待建变电站负荷数据表11表11待建成变电站各电压等级负荷数据电压等级用电单位最大负荷MW用电类别回路数供电方式输送距离KM10KV造纸厂0731电缆4仪表厂0531电缆5化工厂0622电缆4电机厂0421电缆3制药厂0831架空14配电变压器A0711架空15配电变压器B0931架空16其它0532电缆4备用2注8110KV负荷功率因数取COS0852负荷同时率10KVKT0853年最大负荷利用小时数为TMAX3500小时/年4网损率为A85站用负荷为50KWCOS087610KV侧预计新增远期负荷6MV14地形地质站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。15水文气象年最低气温为15度，最高气温为37度，月最高平均气温为25度，年平均气温为15度，降水量为2000毫米，炎热潮湿。16环境站区附近无污染源17原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有110千伏，10千伏两个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的，所以一定要考虑到农村的实际情况。农忙期和农闲期需电量差距较大，而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的情况，待建变电站的设计尽可能的超前。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入一台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的70，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。2负荷分析21负荷分析的目的9负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。22待建变电站负荷计算22110KV侧（1）近期负荷P近10070506040807090551MW28（2）远期负荷P远106MW29516111MW210NI1P10K1K“11108510081019MW211NIP1Q10PTGPTGCOS10856315MVAR212（3）视在功率SG10P/COS1019/0851199MVA213IN10S/UN31199/1030692KA214（4）站用电容量SG所0057MVA215COSP8705（5）待建变电站供电总容量10SSG10SG所1199005712047MVA216PP10P所10190051024MW2173变压器的选择31台数和容量的选择（1）主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。（2）主变压器容量一般按变电所、建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（3）在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得一定容量的备用电源时，可装设一台主变压器。（4）装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于70的全部负荷，所以每台变压器的额定容量按取值。并MNPS70应保证用户的一、二级负荷。32主变压器的容量的选择主变压器的总容量应满足SNKSM/S08512047/0921113MVASM为待建变电站总容量，即S，如（216）。K为同时率，根据资料取085,网损8满载运行且留裕10后的容量SSN/2（110）1113/211613MVA变电所有两台主变压器，考虑到任意一台主变停运或检修时，另一主变都要满足的容量SN111370779MVA所以选每台主变容量SN779MVA为了满足系统要求，以及通过查表，确定每台主变的装机容量为10MVA总装机容量为210MVA20MVA若考虑周围环境温度的影响，检验结果PMAXMIN/2（3715）/21111K（1511）/1001104根据SN06KSM/K0608512047/104590MVA即SN10MVA590MVA满足要求。33主变压器型式的选择331相数的选择变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。332绕组的确定该变电所只有两个电压等级（110KV和10KV），且自耦变压器一般用在220KV以上的变电所中，所以这里选择双绕组变压器。333绕组接线方式的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致，否则不能并联运行。我国110KV及以上变压器绕组都选用Y连接，35KV及以下电压，绕组都选择连接方式，所以该变电站的两台主变，高压侧（110KV）采用Y连接，低压侧10KV采用连接方式。334普通型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器，其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗，所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。由于自耦变压器的结构简单、经济，在110KV级以上中性点直接接地系统中，应用非常广泛，自耦变压器代替普通变压器已经成为发展趋势。因此，综合考虑选用自耦变压器。335中性点的接地方式电网的中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。12本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定凡是110KV500KV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地大电流接地系统；主变压器663KV采用中性点不接地小电流接地系统。中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时，未故障相对地电压不升高，因此，电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压，使电网的造价在绝缘方面的投资越低，当电压越高，其经济效益越明显，因此我国规定电压大于或等于110KV的系统采用中性点直接接地。所以主变压器的110KV侧中性点采用直接接地方式，10KV侧中性点采用不接地方式。根据110KV变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选择型号为SF925000/110的主变，技术参数如下表21主变压器的技术参数型号高压/KV低压/KV空载电流/空载损耗/KW负载电流/A阻抗电压/连接组别SF925000/110110225105022521107105YN,D114电气主接线选择41电气主接线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，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。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，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。42电气主接线的设计原则13（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于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变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以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以及所连接的电源数和出线回数。（3）考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。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变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此对主接线的可靠性、灵活性的要求也比较高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、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。电器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；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。43主接线设计的基本要求1可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的运行工作，以保证对用户不间断供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，优先采用。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次设备部14分在运行中可靠性的综合。同时，可靠性不是绝对的而是相对的。可能一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能就不是可靠的。评价主接线方式可靠的标志是（1）线路、母线（包括母线侧隔离刀闸）等故障或检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证对一类、二类负荷的供电。（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）变电所全部停电的可能性。（4）大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。2灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，灵活性主要包括以下几个方面（1）操作的方便性电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。（2）调度的方便性电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。（3）扩建的方便性对将来要扩建的发电厂，其接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来能顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3经济性主接线的经济性和可靠性之间经常存在矛盾，所以应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容15量发电厂或变电站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。44主接线方案的比较和确定根据电力工程电气设计手册电气一次部分的相关要求，110KV配电装置出线回路数4回时，可采用单母线分段的接线、双母线接线、单母线分段带旁路接线，10KV配电装置出线回路数10回及以上时，可采用单母线分段的接线和双母线接线，在采用单母线分段或双母线的35110KV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路兼作旁路断路器的接线。当110KV线路6回及以上，356KV线路8回及以上时，可以装设专用的旁路断路器。441110KV侧主接线设计（1）初选方案因本所初期设计2回进线2回出线，最终2回进线4回出线，故110KV变电站电气主接线可采用单母线分段接线或单母线分段带旁路接线。下面以这两个方案进行分析比较，确定其主接线的具体形式。单母线分段接线如图41所示16QS2QS3QF2QS1BZ线W备用一备用二QFDWBI线图41单母线分段接线单母线分段带旁路接线图如图42所示QS2QS1BZ线W备用一BI线备用二QFDQF1WQSDQS3QS4QS7WPQS5QS6图42单母线分段带旁路接线（2）方案比较单母线分段接线当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使重要用户停电。两段母线同时发生故障的机率甚小，可以不予考虑。17在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关。任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。单母线分段带旁路接线通过倒闸操作，可检修与旁路母线相连的任一回路的出线断路器而不停电，因固定式断路器检修时间较长，不重要负荷停电时间长。任一出线断路器故障时，通过倒闸操作，可在较短时间内恢复对该线路的供电。进线断路器故障时，不重要负荷停电时间较长。检修母线时，非检修段可以照常供电，并可对双回路线路通过其一回给、类负荷供电，还可通过倒闸操作经旁路母线对检修段出线负荷最重要的一个用户继续供电。几乎无线路全部停运的可能，若出线全部停运的情况，因固定式断路器的检修时间长，则全部停运时间长。正常运行时，QFD作为分段断路器工作，一段母线故障，QFD跳开，不会影响正常段母线供电。检修出线断路器，可以通过倒闸操作而不是切除线路。运行方式改变时，倒闸操作繁琐，不够灵活。设备少，投资少，土建工作和费用较少，可以两个方向均衡扩建。（3）方案确定从技术性角度而言，两种方案均能满足110KV级供电可靠性和灵活性的要求，且具有扩建方便的优点，但由于断路器经过长期运行和切断次数都需要检修，为了使检修时不至于中断回路供电，故采用分段断路器兼作旁路断路器的接线方式。综合比较，本次设计在110KV母线上采用单母线分段带旁路母线接线的形式。44210KV侧主接线设计（1）初选方案10KV侧出线回路数初期为13回，最终15回，根据规程要求和本所实际情况，10KV电气主接线可以采用单母线分段接线或双母线接线。（2）方案比较双母线接线特点检修任一组母线，不会中断对用户的连续供电（利用母联倒换操作）。18一组母线故障后，该母线上的所有进出线都要停电，但能迅速恢复供电。检修任一回路中的母线侧QS，仅该回路停电，其余线路照常工作。任一回路中的QF，如拒动或因故不能操作时，可用母联代替操作。在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作QS不仅用来隔离电压，而且还用来倒换操作扩建方便。（3）方案确定10KV侧采用单母线分段接线，供电距离短，且对重要负荷采用双回路供电。接线简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，为以后的发展和扩建奠定了基础。故采用单母线分段接线的接线方式基于上述理由，再考虑到该变电站在电力系统中的地位、建设规模、负荷性质等情况，在保证供电可靠性的前提下,运行灵活性、操作检修方便，节约投资，确定110KV接线采用单母线分段带旁路母线的接线，10KV接线采用单母线分段接线。5短路电流的计算51原始资料系统供电到110KV母线上，10KV侧无电源，系统阻抗归算到110KV侧母线上UBUAV（平均额定电压）,SB（基准容量）100MVA取基准容量为SB100MVA，基准电压为UBUAV，又依公式AVBUSI3；，计算基准值如下表所示51BSUX2表51变电站网络等值电路参数基准值取值电气量关系式基准值SMVAB100UKVUUBAV115105IKAB/3BBIS050255019XBBBSUX321322511052短路计算521短路计算过程说明在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，在选择和校验电器设备时，需要用到短路电流。其中一定要注意以下几点（1）接线方式计算短路电流时，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，即最大运行方式。（2）短路种类一般按三相短路计算，在三绕组变压器回路中单相或两相接地短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况进行校验。（3）短路计算点的选择短路计算点是指在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。在该系统中分别选择了110KV高压侧母线D1、D2、D4、,10KV低压侧母线D3，系统等值网络图如图51。图51系统等值网络图将三角形化为Y形可得其系统等值网络图如下110KV005600120024006028005310KV110KV110KVEE10100012110KV10KV110KV110KV005600400200300600605320图52系统网络接线等效图522各短路点电流短路电流计算D1点短路时，UP115KV,等值网络如图53。110KV0056EE10100067E100048图53D1点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值04856/01253012/806241X次暂态短路电流标么值2083I1048次暂态0S和4S时的短路电流相等，三相短路电流有名值为IAVBUS3KA6152冲击电流为KKIIMCH028492KIM冲击系数，取19。短路全电流最大有效值为151015OHIIKA791546短路容量为SMVIUB20732（2）D2点短路时，UP105KV，等值网络如图54。2110KVE100069053E100599图54D2点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值590312086024/01561（X次暂态短路电流标么值的计算167I2590次暂态0S和4S时的短路电流相等，三相短路电流有名值为918KAIAVBUS351067冲击电流为KAKIIIMCH362892短路全电流最大有效值为015OHII1短路容量为IUSB3MVA9568572（3）D3点短路时，UP110KV，等值网络如图55。110KVE100025028E10E100023图55D3点短路等值网络图等值网络电抗的标幺值0832/062405312/0563X次暂态短路电流标么值22I31X0528次暂态0S和4S时的短路电流相等，三相短路电流有名值为IAVBUS3KA0561冲击电流为KKIIIMCH40137820短路全电流最大有效值为05OHIIA3956短路容量为IUSB3MV0412721（4）D4点短路时，UP115KV，等值网络如图56。110KVE100069053E100030图56点短路等值网络图4D等值网络电抗的标幺值035/0128062/01564X次暂态短路电流标么值I330次暂态0S和4S时的短路电流相等，三相短路电流有名值为IAVBUS3KA73165冲击电流为KKIIIMCH5942820短路全电流最大有效值为23015OHIIKA265731短路容量为IUSB3MV83523短路电流计算结果表表52短路电流计算结果从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。6电气设备的选择61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。短路点编号基值电压UBKV基值电流IBKA短路电流标幺值KA短路电流有名值KA短路电流冲击值IKACH电流最大有效值IKAOH1D11554985596104628101579210505021679182336138631155498120560515409134D1155498411226057533431246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。62电气设备选择的一般条件导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。正确地选择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。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。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。621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1电压选用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，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。25所选用电器端子的允许荷载，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1电器在选定后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三相短路时的短路电流。2用熔断器保护的电器可不验算热稳定。3短路的热稳定条件ITTQDT式中QDT在计算时间TJS秒内，短路电流的热效应KASITT秒内设备允许通过的热稳定电流有效值KAT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TJS按下式计算TJSTBTD式中TB继电保护装置后备保护动作时间STD断路器全分闸时间S4短路动稳定条件ICHIDFICHIDF式中ICH短路冲击电流峰值KAIDF短路全电流有效值KAICH电器允许的极限通过电流峰值KAIDF电器允许的极限通过电流有效值KA3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘保证必要的可靠性。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。622环境条件226环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为40C时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于40C时，每增加1C建议额定电流减少18；当低于40C时，每降低1C，建议额定电流增加05，但总的增加值不得超过额定电流的20。63设备的选择631断路器的选择1高压断路器基础知识高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。其最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流。高压断路器全型号的表示和含义如下图612高压断路器按下列条件进行选择和校验1选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，因此6220KV要选用SF6断路器。2根据安装地点选择户外式或户内式。273断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。4断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。5校该断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。6热稳定校验应满足的条件是短路的热效应小于断路器在TK时间内的允许热效应。7动稳定校验应满足的条件是短路冲击电流应小于断路器的动稳定电流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。8按短路关合电流选择，应满足条件是断路器额定关合电流不少于短路冲击电流ISH一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。3110KV侧断路器的选择1该回路为110KV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。2断路器安装在户外，故选户外式断路器。3回路额定电压UE110KV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流IMAX1050547KA4为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6断路器。如下表表61SF6技术参数5进行校验计算开断电流能力校验型号额定电压KV额定电流A最高工作电KV额定开断电流KA动稳定电流KA热稳定电流KA额定峰值耐受电流KA固有分闸时间S合闸时间SOFPT1101101600126315803158000301228因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短。，故选I4166KA进行校验所选断路器的额定开断电流I。315KAI4166KA，则断流能力满足要求。短路关合电流的校验在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时及产生巨大的短路电流，更容易发生触头破坏和遭受电动力的损坏。而且不可避免接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为80KA，流过断路器的冲击电流为10624KA，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。热稳定校验设后备保护动作时间19S，所选断路器的固有分闸时间007，选择熄弧时间T003S。则短路持续时间T190070032S。因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1S而忽略不计则短路热效应QKI“2T416622534711KA2S允许热效应IR2T31523297675KA2SIR2TQK热稳定满足要求。以上各参数经校验均满足要求，故选用OFPTB110断路器。410KV侧断路器的选择1该回路为10KV电压等级，故可选用真空断路器。2该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。3回路额定电压为10KV，因此必须选择额定电压UE10KV的断路器，且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流IMAX10507039KA5103924初选SN910真空断路器，主要数据如下表62SN910技术参数29型号额定电压KV额定电流KA额定开断流电KA动稳定电流KA4S热稳定电流KA固有分闸时间SSN910101252563250055对所选的断路器进行校验断流能力的校验流过断路器的短路电流IK20868KA。所选断路器的额定开断电流I25KVIK，即断路器的断流能力满足要求。动稳定校验所选断路器的动稳定电流为63KA，流过断路器的冲击电流ISH53213KA63KA则动稳定满足要求。热稳定校验设后备保护动作时间19S，所选断路器的固有分闸时间005S，选择熄弧时间T003S。则短路持续时间T19005003198S。则QDQZ208682198862237KA2S允许热效应IR2T25242500KA2S由于短路时间大于1S,非周期分量可忽略不计则QDQZ862237KA2S，由于IR2TQK，所以热稳定满足要求从以上校验可知该断路器满足要求，所以确定选用SN910真空断路器。632隔离开关的选择隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。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。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。30高压隔离开关全型号的表示和含义如下图621隔离开关的配置1接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。2断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。3中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。2隔离开关按下列条件进行选择和校验1根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。2根据安装地点选用户外或户内式。3隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。4隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。5动稳定校验应满足条件为IDWISH6热稳定校验应满足条件为IR2TQK7根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操作机构户内8000A以上隔离开关，户外220KV高位布置的隔离开关和330KV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手动操作机构。313110KV侧隔离开关的选择1为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。2该隔离开关安装在户外，故选择户外式。3该回路额定电压为110KV，因此所选的隔离开关额定电压UE110KV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流IMAX1050547KA153704初GW4110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下表63GW4110D技术参数极限通过电流KA型号额定电压KV额定电流A最大工作电压KV接地刀闸A有效值峰值4S热稳定电流KA备注GW4110D110125012620003255105校验所选的隔离开关动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即IDW55KA流过该隔离开关的短路冲击电流ISH10624KAS即IDWISH55KA10624KA动稳定要求满足。热稳定校验隔离开关允许热效应IR2T1024400KA2S短路热效应QKIR2T41662234711KA2SIR2TQK热稳定满足要求。经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用GW4110D型高压隔离开关。410KV侧隔离开关的选择1为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。2隔离开关安装在户内，故选用户内式。323该回路的额定电压为10KV所选隔离开关的额定电压UE10KV，额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流IMAX10507039KA5103924初选GN1910型隔离开关，其主要技术数据如下表64GN10技术参数型号额定电压额定电流允许热效IR2T动稳定电流单位KVAKA2SKAGN191010125032001005校验所选的隔离开关。动稳定校验所选隔离开关的动稳定电流100KA短路冲击电流ISH53213KAIDWISH,动稳定满足要求。热稳定校验隔离开关允许热效应I2RT3200KA2S短路热效应QD862637KA2SI2RTQD热稳定满足要求从以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用GN1910型隔离开关。633导线的选择本设计的110KV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线，而10KV、35KV采用屋内配电装置，故采用矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过70；在计太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线可按不超过80来考虑。1110KV母线的选择与校验1按最大工作电流选择导线截面SIMAX1050547KA547A1537033年最高平均温度为31，而导线长期允许温度为80，则温度修正系数K00944OAL258031IMAXK0IAL则IALIMAX/K0547/094457945A选择110KV母线型号为LGJ185，查表得IY631A。IMAX547AKIY0944631359566A满足要求2热稳定校验S185MM2SMIN7099MM2CKIDZT834162满足热稳定要求。210KV母线的选择与校验由于安装在室内，选用硬母线1按最大持续工作电流选择母线截面IMAX10507039KA510392IYJIMAX/K07039/094474565A选择10KV母线型号为H63B10单条矩形，查表得IY1129A。IMAX7039AKIY09441129100481A满足要求2热稳定校验S630MM2SMIN337MM2CKIDZT8720691满足热稳定要求。3动稳定校验L母线采取水平排列平放则WBH2/610632/66615MM36615106M3相邻支柱间跨距取L15M相间母线中心距离取A025MMAX0173ISH2AWL1023401735321326106520114266106PAMAXY70106PA满足动稳定要求。634互感器的选择互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将大电流、高电压按比例变成小电流、低电压，其一次侧接在一次系统，二次测接测量仪表与继电保护等。1电压互感器的选择变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。详见电气主接线图。电压互感器应按工作电压来选择1110KV电压互感器选择3JDX1110210KV电压互感器选择3JSW102电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。35电流互感器全型号的表示和含义如下图631110KV电流互感器的选择选择电流互感器型号LCWD110，变比如下线路侧I26612A则取变比取700/51036联络断路器处I3306A则取变比取400/51036210KV电流互感器的选择选择10KV侧电流互感器型号LB10，变比如下变压器至母线及母线分段断路器处I3270A则取变比为4000/51360线路处，取最大负荷的线路选取I4724A则取变比为60/5139036635避雷器的选择1避雷器基础知识避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，与被保护的电气设备并联，当工作电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。应注意一下几点（1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。（2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。（3）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（4）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。并且下列情况的变压器中性点应装设避雷器（1）直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。（2）接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。（3）发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。（4）SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。（5）110220KV线路侧一般不装设避雷器。2避雷器型号的确定1110KV选择Y5W84/197变压器110KV选择Y10W100/260母线侧210KV选择Y5W2127/50636高压配电装置的选择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的装置。总的来说，高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重37地选用布置新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新做到技术先进，经济合理运行可靠、维护方便。1高压配电装置的基本要求1保