电气工程及其自动化专业毕业论文2

1、图书分类号： 密 级： 毕业设计(论文) 110kv110kv 降压变电站电气一次部分的设计降压变电站电气一次部分的设计 design of the 110kv step-down substation electrical part 学生学号 学生姓名 学院名称信电学院 专业名称电气工程及其自动化 指导教师 年6 月10 日 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确

2、方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。 徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件 和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进 行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月

3、日 摘 要 由于经济的发展和现代工业建设的崛起，供电系统的设计也越来越全面、越来越系 统化，工厂用电量也在迅速地增长，因此对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性等 指标的要求也日益提高，从而对供电设计也要求更完善、全面。城市供电系统的核心部 分是变电站。因此，设计和建造一个安全、经济的变电站，是十分重要的。 本变电站设计除了注重变电站设计的基本计算外，对于主接线的选择与论证等都作 了充分的说明，其主要内容包括：变电站主接线方案的选择，进出线的选择；变电站主 变压器台数、容量和型式的确定；短路点的确定与短路电流的计算，电气设备的选择 （断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，避雷器） ；配电装

4、置设计和总平面布置； 防雷保护与接地系统的设计。同时按照电力系统相关的图纸要求绘制了两张图纸，包括： 电气主接线图和电气总平面布置图。 关键词关键词 降压变电站；电气主接线；电气设备；电气总平 abstract with the development of economy and the rise of modern industrial building,power supply system designs also more and more comprehensive,more systematic,plant growth rapidly,so the power quality,

5、technical and economic conditions,power supply reliability requirements are also increasing,thus the power supply design also requires more perfect,comprehensive.the core part of the city power supply system of the substation.therefore,the design and construction of a security,economic substation,is

6、 very important. the substation design in addition to focus on the basic calculation of substation main wiring design, for the selection and demonstration have been fully described, its main content includes: the choice of main wiring scheme of substation, out line choice; determination of substatio

7、n main transformer number, capacity and type; calculation of short-circuit point and short-circuit current, the choice of electrical equipment (circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, arrester); power distribution equipment design and layout; lightning protection

8、 and grounding system design.at the same time, according to the power system related drawings drawn two drawings, including: the main electrical wiring diagram and electrical general layout plan. keywords step-down substation main electrical connections electrical equipment electrical sheet arrangem

9、ent 目 录 1 绪论绪论.1 2 电气主接线设计电气主接线设计.2 2.1 主接线的设计原则.2 2.2 主接线设计的基本要求.2 2.2.1 主接线可靠性的要求.2 2.2.2 主接线灵活性的要求.3 2.2.3 主接线经济性的要求.3 2.3 电气主接线的选择和比较.3 2.3.1 主接线方案的拟定.3 2.3.2 主接线各方案的讨论比较.6 2.3.3 主接线方案的初步选择.7 3 主变压器的选择主变压器的选择.8 3.1 台数和容量的确定.8 3.2 主变型式的确定.8 3.3 主变压器的选择.8 4 主接线方案的经济比较主接线方案的经济比较.10 4.1 方案 1 与方案 2 的

10、综合投资.10 4.2 方案 1 与方案 2 的年运行费用.12 4.3 最终方案确定.13 5 短路电流计算短路电流计算.14 5.1 短路电流计算的目的.14 5.2 计算步骤.14 5.3 变压器的参数计算.14 5.4 变电站网络化简.15 5.4.1 短路点 d1 的短路计算(主变 110kv 侧).16 5.4.2 短路点 d2、d3 的短路计算(35kv).16 5.4.3 短路点 d4、d5 的短路计算(10kv).17 6 电气主设备的选择及校验电气主设备的选择及校验.19 6.1 各回路最大持续工作电流一览表.19 6.2 断路器的选择及校验.19 6.2.1 主变 110

11、kv 侧断路器的选择及校验 .20 6.2.2 35kv 母线断路器的选择及检验 .21 6.2.3 35kv 出线断路器的选择及校验 .22 6.2.4 10kv 母线断路器的选择及校验 .22 6.2.5 10kv 出线断路器的选择及校验 .23 63 隔离开关的选择及校验.24 6.3.1 主变 110kv 侧隔离开关的选择及检验 .24 6.3.2 35kv 母线隔离开关的选择及检验 .25 6.3.3 35kv 出线隔离开关的选择及校验 .25 6.3.4 10kv 母线隔离开关的选择及校验 .26 6.3.5 10kv 出线隔离开关的选择及校验 .26 6.4 电流互感器的选择及校

12、验.27 6.4.1 变压器 110kv 侧电流互感器的选择及校验 .27 6.4.2 变压器 35kv 侧电流互感器的选择及校验 .28 6.4.3 35kv 出线电流互感器的选择及校验 .29 6.4.4 变压器 10kv 侧电流互感器的选择及校验 .30 6.4.5 10kv 出线电流互感器的选择及校验 .30 6.5 电压互感器的选择及校验.31 6.5.1 电压互感器的选择.31 6.5.2 110kv 侧电压互感器的选择 .31 6.5.3 35kv 母线电压互感器的选择 .32 6.5.4 10kv 母线电压互感器的选择 .32 66 母线的选择及校验.33 6.6.1 110k

13、v 进线的选择及校验 .33 6.6.2 35kv 母线的选择及校验 .33 6.6.3 35kv 出线的选择及校验 .34 6.6.4 10kv 母线的选择及校验 .35 6.6.5 10kv 出线(电缆)的选择及校验.36 6.7 避雷器的选择及校验.37 6.7.1 110kv 侧避雷器的选择和校验 .37 6.7.2 35kv 侧避雷器的选择和校验 .38 6.7.3 10kv 侧避雷器的选择和校验 .39 7 配电装置的设计配电装置的设计.40 8 防雷保护设计防雷保护设计.42 8.1 避雷针的作用.42 8.2 避雷针的配置.42 8.3 防雷保护方案.42 9 接地网的设计接地

14、网的设计.45 9.1 设计说明.45 9.2 接地体的设计.45 9.3 典型接地体的接地电阻计算.45 9.4 接地网设计计算.46 结论结论.47 致谢致谢.48 参考文献参考文献.50 附录附录.51 附录 1.51 附录 2.52 1 绪论 电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败。 电力为现代工业、农业、科学技术和国防提供了必不可少的动力。电力系统规划设计及 运行的任务是：在国民经济发展计划的统筹安排下，合理地开发和利用动力资源，用较 少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供可靠、 充足、质量合格的电能。 在发、变电工程设

15、计的各个环节中，电气专业自始至终都是主体专业。特别在变电 所的设计工作中，更占据主导作用。 变电站设计要求概念清楚，层次分明，并要结合自己设计的原始资料，参考变电站 电气设计工程规范，进行大量的翻阅工作，了解设计的基本过程，从而进行设计内容的 开展。通过老师的指导以及翻阅资料完成变电站的初步设计，其包括了总体方案的确定， 短路电流的计算，电气设备的选择，防雷及接地系统设计，屋内外配电装置设计和总平 面布、布置。 此次本毕业设计的主要内容为 110kv 变电站电气一次系统设计，这是最为常见的变 电站设计，要求根据变电站设计的基本原理设计，力求掌握常规变电站电气一次系统的 原理及设计过程。变电站设

16、计原始数据如下： 1. 变电站类型：110kv 降压变电所 2. 电压等级：110/35/10kv 3. 负荷情况： 35kv：最大 40mw，最小 25mw，tmax = 5200 小时，cos= 0.85 10kv：最大 22mw，最小 10mw，tmax = 5000 小时，cos= 0.85 4. 出线情况：110kv：2 回（架空线） ； 35kv：5 回（架空线） ； 10kv：10 回(电缆) 5. 系统情况：(1)系统经过双回线给变电所供电，线路型号为 2lgj-185,长度 24km； (2)系统 110kv 母线电压满足常调压要求； (3)系统 110kv 母线短路电流标幺

17、值为 25（sb100mva） ； (4)10kv 线路对端无电源。 6. 环境条件：(1)最高温度 40，最低温度-20，年平均温度 25 (2)土壤电阻率 400 欧米 (3)当地雷暴日 35 日/年 2 电气主接线设计 2.1 主接线的设计原则 变电站的电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。电气主接线的确立，与全站 电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定有着极其密切的联系， 它关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。 而对于 6220kv 高压配电装置的接线，一般分成两类：一类是有汇流母线类，它包 括单母线、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

18、关等；一类 是无汇流母线类，它包括变压器线路单元接线、桥形接线和角形接线等。 旁路母线的设置原则： （1）采用单母线分段或双母线，为不中断对用户供电，需增设旁路母线。因 110kv 线路输送距离长、功率大，停电影响范围大，且断路器检修时间较长，故需设置旁路母 线。 （2）35kv 配电装置，用户出线多为双回路且断路器检修时间短，一般不设旁路母 线。 （3）10kv 配电装置，一般不设置旁路母线。 对于变电站的电气主接线，在能正常运行时，它的高压侧应尽量采用断路器少或不 用断路器的接线。当出线为 2 回时，一般采用桥形接线。 2.2 主接线设计的基本要求 变电站的电气主接线应根据该变电站所在电力

19、系统中的地位，变电站的规划容量、 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或扩建等要求。 2.2.1 主接线可靠性的要求 可靠性的工作是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。 主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此， 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。评价主接线可靠性的标志是： （1）断路器检修时是否影响停电； （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 能否对重要用户的

20、供电； （3）变电站全部停电的可能性。 2.2.2 主接线灵活性的要求 主接线的灵活性有以下几个方面的要求： （1）调度时，应可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷等，满足系统 在事故运行方式、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。 （2）检修时，应可方便地停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不 致影响对用户的供电。 （3）扩建时，应可容易的从初期过渡到终期接线，对一次和二次设备改造量最少。 2.2.3 主接线经济性的要求 在满足技术要求的前提下，应做到经济合理。 （1）投资省：主接线简单，以节约断路器、隔离开关等设备； （2）占地面积小：主接线设计要为配电装置布置创造条件

21、，尽量减少面积； （3）电能损耗少：经济地选择主变压器，避免两次变压而增加电能损失。 2.3 电气主接线的选择和比较 2.3.1 主接线方案的拟定 110kv 侧是 2 回出线，可选择单母线分段，双母线，桥形接线。35kv 侧有 5 回出线， 10kv 侧有 10 回出线，均可以采用单母线、单母分段和双母线接线。 方案 1：高压侧，中压侧，低压侧：单母分段，见图 2-1。 110kv 35kv 10kv 图 2-1 方案一接线图 方案 2：高压侧：内桥；中压侧，低压侧：单母分段，见图 2-2。 35kv 110kv 10kv 图 2-2 方案二接线图 方案 3：高压侧：单母分段带旁路；中压侧，

22、低压侧：单母分段，见图 2-3。 110kv 35kv 10kv 图 2-3 方案三接线图 方案 4：高压侧：外桥；中压侧：单母分段；低压侧：双母，见图 2-4。 35kv 10kv 110kv 图 2-4 方案四接线图 方案 5：高压侧：双母；中压侧，低压侧：单母分段，见图 2-5。 10kv 110kv 35kv 图 2-5 方案五接线图 方案 6：高压侧，低压侧：单母分段；中压侧：单母，见图 2-6。 35kv 110kv 10kv 图 2-6 方案六接线图 2.3.2 主接线各方案的比较 方案 1： 110kv、35kv 和 10kv 侧：采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同母线

23、分段 引出两个回路，使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行、各 段并列运行、各段分列运行等运行方式，便于分段检修母线，减小母线故障影响范围。 任一母线发生故障时，继电保护装置可使分段断路器跳闸，保证正常母线继续运行。 当然这种接线也有它本身的缺点，那就是在检修母线或断路器时会造成停电，特别 在夏季雷雨较多时，断路器经常跳闸，因此要相应地增加断路器的检修次数。但所设计 的变电站属于小型变电站，单母线分段的可靠性足以保证对一、二类负荷的供电要求。 方案 2： 110kv 侧：采用内桥接线，该接线形式所有断路器少，四个回路只需三个断路器，具 有可观的经济效益。连接桥断路器接在线路

24、断路器的内侧。因此，线路的投入和切除比 较方便。当线路发生故障时，仅线路断路器断开，不影响其他回路运行，但是当变压器 发生故障时，与该台变压器相连的两台断路器都断开，从而影响了一回未发生故障的运 行。由于变压器是少故障元件，一般不经常切换，因此，系统中应用内桥接线较多，以 利于线路的运行操作。 35kv 和 10kv 侧与方案 1 一致。 方案 3： 110kv 侧：变电站经两回线从系统获得电源，采用单母分段带旁路母线接线可以获得 很高的可靠性，任一母线或断路器检修均不会造成停电，任一母线、断路器故障只会引 起短时停电，任一进线故障不会造成停电。但是，该方案用了较多的断路器和隔离开关， 增加了

25、变电站的一次投资，且在检修时倒闸也十分的复杂，容易造成误操作，从而引起 事故。 方案 4： 110kv 侧：采用外桥接线，使用断路器少，四个回路只需三个断路器，可减少经济成 本。但当其中一线路发生故障时，需同时动作与之相连的两台断路器，这样会影响另一 台未发生故障的变压器的正常运行。因此，它适用于线路短、检修和故障少的线路中。 此外，当电网有穿越性功率经过变电站时，也采用外桥接线。 10kv 侧：采用双母线接线，供电可靠性虽高，但是其增加一组母线和多个隔离开关， 一定程度上增加了投资。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操 作。 方案 5： 110kv 侧：采用双母线接线，其供

26、电可靠性高，且调度灵活，扩建方便，但投资大， 母线故障或是检修时易误操作。 方案 6： 35kv 侧采用单母线。单母线接线一般可靠性和灵活性都不高，所以该变电站不适宜 采用。 2.3.3 主接线方案的初步选择 通过分析原始资料,可以知道该变电站在系统中的地位较重要,年运行小时数较高,因此 主接线要求有较高的可靠性和调度的灵活性。根据以上各个方案的初步经济与技术性综 合比较,兼顾可靠性，灵活性,我选择方案 1 与方案 2，待选择完电气设备后再进行更详尽 的技术经济比较来确定最终方案。 3 主变压器的选择 在各级电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，它担负着变换网络电压、 传输电力的重要职

27、责。选择合适的变压器是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。 3.1 主变压器容量和台数的确定 (1)主变压器容量常按变电所建成后 510 年的规划负荷来选择，并适当考虑远期的 负荷发展。对于城郊变电所，主变压器的容量应与城市规划相结合。 (2)在有一、二级负荷的变电所中需要装设两台主变压器，当技术经济比较合理时， 可装设两台以上主变压器。 (3)装有两台及以上主变压器的变电所，断开一台时，其余主变压器的容量应大于等 于 60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。 3.2 主变压器型式的确定 (1)110kv 主变压器一般均应选用三相变压器。 (2)当系统有调压方式时，应采用有载调压变压

28、器。 (3)具有三个电压等级的变电站，一般采用三绕组变压器。 3.3 主变压器的选择 （1）主变台数的选择： 由于设计是一个三个电压等级的变电站，故采用三绕组变压器 2 台，并应考虑变压 器正常运行和事故过负荷能力，以变压器正常的过负荷能力来承担变压器遭受的短时高 峰负荷，过负荷值以不缩短变压器的寿命为限。通常每台变压器容量应当在当一台变压 器停用时，另一台容量至少保证对 60%负荷的供电。 （2） 主变容量的选择: (smax为变电站最大负荷) max 4022 0.60.6()43.77() 0.850.85 nssmva 本设计选用 sfsl145000 kva 型，选择结果见表 3-1

29、。 表 3-1 主变压器参数 损耗,kw阻抗电压,% 短路 型号及容量, kva 额定电压 高/中/低,kv 连接组 空载 高中高低 中低 高 中 高低中低 空载 电流, % 运输 重量, t 参考 价格 万元 综合投 资,万元 sfsl1-45000121/38.5/11 y0/y0/-12- 11 38.4 229 212 181.6 18 10.5 6.50.840.53633.4 （3）主变压器型式的选择： 相数的确定 为了提高电压质量，最好选择有载调压变压器。 绕组的确定 本站具有三种电压等级，选三绕组变压器。 绕组的连接方式 考虑系统的并列同期要求以及三次谐波的影响，本站主变压器绕

30、组连接方式选用 y0y011。采用“”接线的目的就是为三次谐波电流提供通路，保证主磁通和相电势接 近正弦波，附加损耗和局部过热的情况大为改善，同时限制谐波向高压侧转移。 4 主接线方案的经济比较 本章是将方案 1 和方案 2 进行经济比较。经济计算是从国民经济整体利益出发，计 算电气主接线各方案的费用和效益，为选择经济上的最优方案提供依据。在经济比较中， 一般有综合投资和年运行费用两大项。 4.1 方案 1 与方案 2 的综合投资 (1)方案 1 的综合投资(110kv 侧、35kv 侧和 10kv 侧均采用单母分段接线形式) 主变：33.42=66.8 万元 配电装置 110kv 侧：70.

31、8-9.27 2=52.26 万元 35kv 侧：27.66-2.79=24.57 万元 10kv 侧：7.5+0.554=9.7 万元 以上各项数字及意义见表 4-1。 表 4-1 设备价格参数（万元） 进出线数单母线分段 断路器型号电压 主变馈线投资 增、减一个 馈路投资 sw4-1101102470.89.27 sw2-35352627.362.79 sn3-1010267.50.55 z066.8+52.26+24.57+9.7=153.33 万元 (其中，z0为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合 投资) z =z0(1+/100)=153.33(1+90/

32、100)=291.327 万元 (其中， 为附加费用比例系数，110kv 取 90) (2)方案 2 的综合投资(110kv 侧采用内桥接线、35kv 侧和 10kv 侧均采用单母线分段 接线) 主变：33.42=66.8 万元 配电装置 110kv 侧：查发电厂电气部分课程设计参考资料表 2-19,综合投资 33.6 万元 35kv 侧：27.36-2.79=24.57 万元 10kv 侧：7.5+0.554=9.7 万元 z066.8+33.6+24.57+9.7=134.67 万元 (其中，z0为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合 投资) z=z0(1+/10

33、0)=134.67(1+90/100)=255.873 万元 (其中， 为附加费用比例系数，110kv 取 90) 4.2 方案 1 与方案 2 的年运行费用 (1)方案 1 的年运行费用 p0=38.4kw q0=i0%sn/100=0.845000/100=360kvar pk(1-2)=229kwpk(1-3)=212kwpk(2-3)=181.6kw p1k=1/2(pk(1-2)+pk(1-3)-pk(2-3) =1/2(229+212-181.6) =129.7kw p2k=1/2(pk(1-2)+pk(2-3)-pk(1-3) =1/2(229+181.6-212) =99.3k

34、w p3k=1/2(pk(1-3)+pk(2-3)-pk(1-2) =1/2(212+181.6-229) =82.3kw pk=129.7+99.3+82.3=311.3kw uk(1-2)%=18uk(1-3)%=10.5uk(2-3)%=6.5 uk1%= 1/2(uk(1-2)%+ uk(1-3)%- uk(2-3)%) =1/2(18+10.5-6) =11 uk2%= 1/2(uk(1-2)%+ uk(2-3)%- uk(1-3)%) =1/2(18+6.5-10.5) =7 uk3%= 1/2(uk(2-3)%+ uk(1-3)%- uk(1-2)%) =1/2(6.5+10.5

35、-18) =-0.5 q1k= uk1%sn/100=1145000/100=4950kvar q2k= uk2%sn/100=745000/100=3150kvar q3k= uk3%sn/100=-0.545000/100=-225kvar qk=4950+3150-225=7875kvar tmax=5200h,cos=0.85,查 25 页表 2-3 得 4000h s1=40/0.85+22/0.85=72.941mva s2=40/0.85=47.059mva s3=22/0.85=25.882mva 由以上数据可算出a： a=n(p0+kq0) t0+1/2n(pk+kqk) (

36、s12/sn2+s22/sn2+s32/sns3n) =2(38.4+0.1360)8000+1/4(311.3+0.17875) 72.9412/452+47.0592/452+25.8822/(45100)4000 =5442557.417kwh u1=a10-4+u1+u2 =0.065442557.41710-4+0.03291.327+0.005291.327=42.852 万元 (2)方案 2 的年运行费用 u2=a10-4+u1+u2 =0.065442557.41710-4+0.03255.873+0.005255.873=41.611 万元 4.3 最终方案确定 经济比较方案

37、 1 和方案 2 的综合投资和年运行费用，方案 2 都低于方案 1，故最终确 定方案 2 为最优方案，进行设计。 5 短路电流计算 5.1 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的 目的主要有以下几方面： （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，均需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，这就需要进行全面的短路电流计算。 （3） 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的

38、安 全距离。 （4） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （5） 接地装置的设计，也需用短路电流。 5.2 计算步骤 （1）选择计算短路点 （2）画等值网络图 首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次 暂态电抗 xk。 选取基准容量 sb和基准电压 ub(一般取平均电压) 将各元件电抗换算为同一基准值的标么值 给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号 （3）求计算电抗 xjs （4）由运算曲线查出(各电源供给的短路电流周期分量标幺值运算曲线只作到 xjs=3.5)。 （5）计算短路电流周期分量有名值和标幺值。 （6）计算短路电流冲击值

39、。 （7）计算全电流最大有效值。 （8）计算短路容量。 （9）绘制短路电流计算结果表。 5.3 变压器的参数计算 主变压器参数计算 由表 3-1 查明，及经济比较时已算出： uk1%=11uk2%=7uk3%=-0.5 1 b*1 %11 100 x=0.244 10010045 kb n us s 2 b*2 %7100 x=0.156 10010045 kb n us s 3 b*3 %0.5 100 x=0.011 10010045 kb n us s 5.4 变电站网络化简 依据本变电站选定的接线方式及设备参数，进行网络化简见图 5-1。 系统最大运行方式时，归算到 sb100mva,

40、ub=uav的等值电抗 1 0.04 25 sx 系统经双回线给变电站供电 lgj-185 长度 24km 查表得，x1=0.41/km * 2 100 0.41 240.074 115 lx 图 5-1 变电站网络简化图 5.4.1 短路点 d1 的短路计算(主变 110kv 侧) 110kv d1 0.04 0.074 0.074 图 5-2 d1 点网络简化图 网络化简见图 5-2 所示。 xd*=0.04+0.074/2=0.077 所以 idz*=i”*=i*=i0.2*=12.987 * 1 dx ib=0.502ka 1153 100 3 b b u s i”= i= i0.2=

41、ib= i*ib= i0.2* ib=12.9870.502=6.519ka i ich=2.55i=2.556.519 =16.623 ka ich=1.52i=1.526.519=9.909ka s=iuav=6.519115=1298.7mva33 5.4.2 短路点 d2、d3 的短路计算(35kv 母线) 图 5-3 d2 点网络简化图 网络化简见图 5-3 所示。 xd*= 0.077+(0.244+0.156)/2=0.277 所以 idz*=i”*=i*=i0.2*=3.610 * 1 dx ib=1.560ka 373 100 3 b b u s i”= i= i0.2=ib

42、= i*ib= i0.2* ib=3.6101.560=5.6316ka i ich=2.55i=2.555.6316=14.361 ka ich=1.52i=1.525.6316=8.560ka s=iuav=5.631637=361mva33 短路点 d3 计算与短路点 d2 计算完全相同，不重复计算。 5.4.3 短路点 d4、d5 的短路计算(10kv 母线) 图 5-4 d4 点网络简化图 网络化简见图 5-4 所示。 xd*=0.077+(0.244-0.011)/2=0.1935 所以 idz*=i”*=i*=i0.2*=5.168 * 1 dx ib=5.499 ka 5 .

43、103 100 3 b b u s i”= i= i0.2=ib= i*ib= i0.2* ib=5.1685.499=28.419ka i ich=2.55i=2.5528.419=72.467ka ich=1.52i=1.5228.419=43.197ka s=iuav=28.41910.5=516.8mva33 短路点 d5 的短路计算与短路点 d4 计算完全相同，不重复计算。(10kv 出线) 根据上述计算结果整理出各短路电流见表 5-1。 表 5-1 短路电流计算结果表 0s 短路 电流周 期分量 稳态 短路 电流 02s 短路 电流 短 路 点 编 号 基准 电压 ub ,kv 基

44、准 电流 ib,ka 支 路 名 称 电源 至短 路点 总电 抗 xd* i”*,kai”,kai * ,ka i ,ka i0.2* ,ka i0.2, ka 短路 冲击 电流 ich, ka 全电流 最大有 效值 ich ,ka 短路 容量 sd ,mva 11150.502110k v 侧 0.07712.98 7 6.51912.9 87 6.5 19 12. 987 6.51 9 16.62 3 9.9091298. 7 2371.56035kv 母线 0.2773.6105.631 6 3.61 0 5.6 316 3.6 10 5.63 16 1114.3618.560361 3

45、371.56035kv 出线 0.2773.6105.631 6 3.61 0 5.6 316 3.6 10 5.63 16 14.36 1 8.560361 410.55.49910kv 母线 0.193 5 5.16828.41 9 5.16 8 28. 419 5.1 68 28.4 19 72.46 7 43.197516.8 510.55.49910kv 出线 0.193 5 5.16828.41 9 5.16 8 28. 419 5.1 68 28.4 19 72.46 7 43.197516.8 6 电气主设备的选择及校验 正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行

46、的重要条件。在进 行选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电气设备。 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择发法也不完全相同， 但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选 择，并按短路状态来校验动、热稳定。 6.1 各回路最大持续工作电流一览表 表 6-1 最大持续工作电流表 回路名称计算公式及结果 主变 110kv 侧 g.max 1.051.05 45 i=0.248 33 110 n n s ka u 35kv 母线 g.max 1.051.05 45 i=0.799

47、33 35 n n s ka u 35kv 出线 g.max /40/(0.85 5) i=0.155 33 35 n s n ka u 10kv 母线 g.max 1.051.05 45 i=2.728 33 10 n n s ka u 10kv 出线 g.max /22/(0.85 10) i=0.149 33 10 n s n ka u 6.2 断路器的选择及校验 断路器选择原则： 在各种电压等级的变电站设计中，断路器是最为重要的一个电气设备。在电力系统 的运行中，对断路器的要求是十分高，不但要求它在正常工作条件下有足够的接通和开 断负荷电流的能力，而且要求它在短路的条件下，能够对短路电

48、流有足够的遮断能力。 高压断路器的主要功能是：正常运行时，把设备或线路接入电路或退出运行，起着 控制作用；当设备或电路发生故障时，快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行， 起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路 中负荷电流和短路电流。 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外，还应考虑便于施工调试和维 护，并以技术经济比较后确认。 目前国产的高压断路器在 110kv 主要是少油断路器。 断路器选择的具体技术条件如下： 1）电压：u

49、g un ug-电网工作电压 2）电流：ig.max in ig.max-最大持续工作电流 3）断开电流：idt inbr idt- 断路器实际断开时间 t 秒的短路电流周期分量 inbr-断路器额定断开电流 4）动稳定： ich imax imax-断路器极限通过电流峰值 ich- 三相短路电流冲击值 5）热稳定：itdzitt i- 稳态三相短路电流 tdz - 短路电流发热等值时间 it- 断路器 t 秒热稳定电流 其中 tdz=tz+0.05，tz由 =i /i和短路电流计算时间 t 决定，从发电厂电气部分 课程设计参考资料p112，图 51 查出短路电流周期分量等值时间 tz，从而可

50、计算出 tdz。 6.2.1 主变 110kv 侧断路器的选择及校验 1电压：因为 ug=110kvun=110kv所以 ug= un 2电流：查表 6-1 得：ig.max=0.248ka248a 查158 页表 5-26， 选出断路器型号为 sw41101000 型见下表 6-2。 表 6-2 110kv 侧断路器参数 电压, kv 断开容量, mva 极限通过 电流,ka 热稳定电流, ka 重合性能 型号 额 定 最 大 额定电 流,a 额定断 开电流 ,ka额定 重新*最大 有效 1s 4s 5s 10s 合闸时 间,s 固有分闸 时间,s电流休 止时间,s 重合 时间,s sw4-

51、 110 110 126100018.43500 300055323215.821 14.80.250.060.30.4 因为 in=1000aig.max=248a 所以 ig.max in 3断开电流：idtinbr 因为 idt=6.519kainbr=18.4ka所以 idtinbr 4动稳定：ichimax 因为 ich =16.623kaimax=55ka所以 ichimax 5热稳定：itdzitt 1 i i 取短路电流计算时间 t=4s (t 为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和) 查112 页图 5-1 得，tz=3.4s1s 所以 tdz=tz=3.4s 因为 it

52、dz=6.51923.4=144.491(ka)2.s itt=15.824=998.56(ka)2.s 所以 itdzitt 经以上校验此断路器满足各项要求。 6.2.2 35kv 母线断路器的选择及检验 1电压：因为 ug=35kvun=35kv所以 ug= un 2电流：查表 6-1 得：ig.max=0.779ka779a 查158 页表 5-26， 选出断路器型号为 sw2351000 型，见表 6-3。 表 6-3 35kv 母线断路器参数 电压,kv 极限通过电流, ka 型号 额 定 最大 额定 电流, a 额定断开 电流,ka 额定断 开容量, mva最大有效 4s 热稳 定

53、电流, ka 合闸时 间,s 固有分闸 时间,s sw2-3535 40.5 100024.8150063.439.224.80.40.06 因为 in=1000aig.max=779a 所以 ig.max in 3断开电流：idtinbr 因为 idt=5.6316kainbr=24.8ka所以 idtinbr 4动稳定：ichimax 因为 ich =14.361kaimax=63.4ka所以 ichimax 5热稳定：itdzitt t=4 s 由和 t 查112 页图 5-1 得， tz=3.4s1s 1 i i 所以 tdz=tz=3.4s itdz=5.631623.4=107.8

54、31(ka)2.s itt=24.824=2460.16(ka)2.s 所以 itdzitt 6.2.3 35kv 出线断路器的选择及校验 1电压：因为 ug=35kvun=35kv所以 ug= un 2电流：查表 6-1 得：ig.max=0.155ka155a 查158 页表 5-26， 选出断路器型号为 sw335600 型，见表 6-4。 表 6-4 35kv 出线断路器参数 电压,kv 极限通过电流, ka 型号 额 定 最大 额定 电流, a 额定断开 电流,ka 额定断 开容量, mva最大有效 4s 热稳 定电流, ka 合闸时 间,s 固有分闸 时间,s sw3-3535 4

55、0.5 6006.6400179.86.60.120.06 因为 in=600aig.max=155a所以 ig.max in 3断开电流：idtinbr 因为 idt=5.6316kainbr=6.6ka所以 idtinbr 4动稳定：ichimax 因为 ich =14.361kaimax=17ka所以 ichimax 5热稳定：itdzitt t=4 s1 i i 由和 t 查112 页图 5-1 得，tz=3.4s1s 所以 tdz=tz=3.4s itdz=5.631623.4=107.831(ka)2.s itt=6.624=174.24(ka)2.s 所以 itdzitt 6.2

56、.4 10kv 母线断路器的选择及校验 1电压：因为 ug=10kvun=10kv所以 ug= un 2电流：查表 6-1 得：ig.max=2.728ka2728a 查156 页表 5-25， 选出断路器型号为 sn3103000 型，见表 6-5。 表 6-5 10kv 母线断路器参数 极限通过电流, ka 热稳定电流, ka型号 额定电压, kv 额定电流, a 额定断开 电流,ka 额定断开容 量,mva 最大有效1s5s10s 合闸时 间,s 固有分闸时 间,s sn3-10103000295007543.543.5 30210.50.14 因为 in=3000aig.max=272

57、8a所以 ig.max in 3断开电流：idtinbr 因为 idt=28.419kainbr=29ka所以 idtinbr 4动稳定：ichimax 因为 ich =72.467kaimax=75ka所以 ichimax 5热稳定：itdzitt t=5s1 i i 查112 页图 5-1 得，tz=4.4s1s 故 tdz=tz=4.4s itdz=28.41924.4=3553.614(ka)2.s itt=3025=4500(ka)2.s 所以 itdzitt 6.2.5 10kv 出线断路器的选择及校验 1电压：因为 ug=10kvun=10kv所以 ug= un 2电流：查表 6

58、-1 得：ig.max=0.149ka149a 查156 页表 5-25， 选出断路器型号为 sn3102000 型，见表 6-6。 表 6-6 10kv 出线断路器参数 极限通过电流, ka 热稳定电流, ka型号 额定电压, kv 额定电流, a 额定断开 电流,ka 额定断开容 量,mva 最大有效1s5s10s 合闸时 间,s 固有分闸时 间,s sn1-10102000295007543.543.5 21300.50.14 因为 in=2000aig.max=149a所以 ig.max in 3断开电流：idtinbr 因为 idt=28.419kainbr=29ka所以 idtin

59、br 4动稳定：ichimax 因为 ich =72.467kaimax=75ka所以 ichimax 5热稳定：itdzitt 1 i i t=5s 查112 页图 5-1 得，tz=4.4s1s 故 tdz=tz=4.4s itdz=28.41924.4=3553.614(ka)2.s itt=3025=4500(ka)2.s 所以 itdzitt 63 隔离开关的选择及校验 隔离开关的选择原则及技术条件 隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等要素，进行综合的 技术经济比较然后确定。其选择的技术条件与断路器的选择的技术条件相同。 隔离开关也是发电厂和变电所常用的电器，它需

60、与断路器配套使用。但隔离开关没 有灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。 隔离开关的类型很多，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。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型 时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。本设计 110kv、35kv 侧为 屋外布置，10kv 为屋内布置。 隔离开关的技术条件与断路器相同。 6.3.1 主变 110kv 侧隔离开关的选择及检验 1电压：因为 ug=110kvun=110kv所以 ug= un 2电流：查表 6-1 得：ig.max=0.248ka248a 查165 页表 5-3