毕业论文GL市110kV变电站电气设计

1、1 绪论1.1 课题背景与意义在高速发展的现代社会中，电力工业是国民经济的基础，在国民经济中的作用已为人所共知。它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响人民的物质和文化生活水平的提高，影响整个社会的进步。变电站是电力系统一个重要的环节，是电力网中线路的连接点，其作用是变换电压、汇集、分配电能。变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全问题。而电网的稳定性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也正不断的更新换代。我国电力网目前的情况是常规变电所依然存在，小型变电所，微机监测变电所，综合自动化变电

2、所相继出现，并得到迅速的发展。然而，所有的变化发展都是根据变电设计的基本原理而来，因此对于变电设计基本原理的掌握是创新的根本。本毕业设计的内容为110/35/10kV变电所电气一次系统设计，并根据变电所设计的基本原理，掌握常规变电所的电气一次系统的原理及设计过程。1.2 电气工程设计的阶段、要求和依据1.2.1 电气工程设计的阶段电气工程设计是电力工程建设的关键环节，它对工程建设的工期、质量、投资和投产后运行安全可靠性和生产的综合经济效益，往往起着决定性的作用。电气工程设计可分为三个阶段：（1）前期工作阶段。编写可行性研究报告，明确建设目的、依据、规模、条件，提出设计原则方案，进行综合技术经济

3、分析和方案比较，提出环境影响报告、投资估算和建设进度等。（2）设计阶段。初步设计。完成初步设计说明书和有关图纸，确定设计原则和建设标准，进行设计方案的比较选择和确定，编制主要设备材料清册，确定总概算，进行施工准备。施工图设计。完成说明书、各项图纸和设备及主要材料清册，作为订货、施工、运行和工程结算的依据。（3）施工运行阶段。解释设计文件，及时解决施工中设计方面出现的问题。1.2.2 电气工程设计的要求由于本设计仅相当于实际工程设计中的初步设计，以下只对初步设计的要求予以说明。（1）设计内容初步设计文件应包括:总体、系统、总布置和交通运输、机务、电气、土建、水工、环境保护、运行组织、概算、主要设

4、备材料清册等。（2）设计深度的要求初步设计深度应满足以下要求:进行设计方案的比较选择和确定，主要设备材料订货;土地征用;基建投资的控制，施工图设计的编制;施工组织设计的编制，施工准备和生产准备等。（3）对设计文件的基本要求没有批准的计划任务书和批准的工程选站报告以及完整的设计基础资料，不能提供初步设计文件。设计文件表达设计意图充分，采用的建设标准适当，技术先进可靠，指标先进合理，专业间相互协调、分期建设与发展处理得当。重大设计原则应经多方案比软选择，提出推荐方案供审批选择。积极稳妥地采用成熟的新技术，力争比以往同类型工程在水平上有所提高。设计文件中应阐明其技术优越性、经济合理性和采用可熊性。设

5、计概算应准确地反映设计内容及深度，满足控制投资、计划安排及拨款的要求。设计文件内容完整、正确，文字简练，图面清晰，签署齐全。1.2.3 电气工程设计的依据(1)设计依据性文件国家电网公司关于印发<国家电网公司220kV和110kV变电站典型设计指导性意见>的通知（国家电网基建2Q05 50I号）；国家电网公司关于印发<国家电网公司十八项电网重大反事故措施)(试行)的通知(国家电网生技2005 400号)；国家电网公司关于印发(国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则)的通知(国家电网生2004 435号)；国家电网公司关于国家电网公司220kV和110kV变电站典型设计协调组

6、第四次协调会议纪要(基建建管2005 88号)。(2)主要设计标准、规程规范GB 50059-2011 35kV110kV变电所设计规范GB 50060-1992 35kV110kV高压配电装置设计技规范GB 311.1-1997 高压输变电设备的绝缘配合GB 50062-1992 电力装置的继电保护和自动装置设计规范GIG 50227-1995 并联电容器装置设计规范GB 50217-1994 电力工程电缆设计规范GB 50260-1996 电力设施抗震设计规范GB 50011-2001 建筑物抗震设计规范DI./T 5056-1996 变电所总布置设计技术规程SDJ 5-29&5

7、高压配电装置设计技术规程SDJ 161-1995 电力系统设计技术规程NDGJ 96-1992 变电所建筑结构设计技术规定1.3 原始资料分析（1）电力系统情况待建110kV变电所的两回110kV电源都引自西北方向29km外系统变电站。双回线一用一备分列运行。系统容量按无穷大。本站还以一回110kV线路向其它变电所供电，一回备用。本站属于新建变电站，电压等级：110/35/10kV。（2）站址条件本站位于县城郊区，站址地区海拔小于1000m，地势平坦，属轻微地震区。年最高气温+40，年最低气温-16，年平均温度+12，最热月平均最高温度+34。冬季主导风向：西北，最大风速30m/s，覆冰厚度为

8、10mm。土壤电阻率为120。地下水位较低，水质良好，无腐蚀作用。（3）各级出线及负荷情况：110kV ：共4回。电源进线2回，出线1回，最大负荷16MW，功率因数0.9，长度18km。备用1回。35kV：6回，合计最大负荷16MW，功率因数为0.9；典型回路P=3.7MW，长度9km。10kV：14回，合计最大负荷18MW，功率因数为0.86；典型回路P=1.3MW，长度3.6km。待建变电所总负荷按年增长率5%，考虑五年的负荷发展。（4）设计内容本次设计的是一个降压变电站，有三个电压等级(110/35/10kV)，110kV、35kV和10kV的电气主接线均采用单母线分段接线。根据电力系统

9、的规划需要安装2台变压器，主变压器容量为31.5MVA，主变各侧容量比为100/100/100。变压器联结号为YNy0d11。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及具体用户，所以负荷统计表相对比较简洁。2 负荷计算与主变选择2.1 负荷计算已知110kV侧最大负荷16MW，35kV侧最大负荷16MW，10kV侧最大负荷为18MW，待建变电站总负荷按年增长率5%，考虑五年的负荷的发展。根据公式：式中 计算负荷；最大负荷；负荷的年增长率；考虑发展的年数； 该电压等级电网的线损率；视在功率；：功率因数。由此计算各电压等级的负荷，110kV：35kV：10kV： 2.2 无功补偿根据我国

10、目前的有关规定，高压供电线路应保证功率因数。因为本变电站10kV侧的功率因数为0.86，根据规定功率因数应大于等于0.9，所以应进行无功补偿。电力系统中，大部分是感性的无功负荷，若在用户处或靠近用户的变电站中，装设无功功率补偿装置，如静止电容器，就可以实现就地供给用户所需的无功功率，限制无功功率在电网中传送，提高用户的功率因数，从而降低配电网的电能损耗。当有功功率取时，要使功率因数从提高到，必须装设的无功补偿容量为：选择容量为100Kvar的电容器，型号为BWF6.3-100-1W，数量为27个，采用星形接线，。所以补偿后的无功功率为：由计算可知主变压器的最大负荷为：2.3 主变压器的选择2.

11、3.1 主变压器容量、台数的确定变电站主变压器的容量一般按变电站建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷的60%70%（35kV110kV变电站为60%，220kV500kV变电站为70%）或全部重要负荷（当、类负荷超过上述比例时）选择。为了保证供电的可靠性，变电一般装设2台主变压器；枢纽变电站装设2-4台；地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站可装设3台。供配电系统的变电站仅有少量二级负荷，而且低压侧有足够容量的联络电源作为备用时和仅有容量较小时的三级负荷时，可装设1台变压器。当季节性负荷或照明负荷较大时，可分别设专用变压器。对于本变电站，由计算

12、得主变的最大负荷，所以两台主变应各自承担25.29MVA，当一台变压器停运时，另一台则应承担最大负荷的60%，即30.35MVA。因此选两台容量为31.5MVA的变压器就可满足负荷要求。由于本变电所35kV侧与10kV侧的最大负荷基本相同，因此，选择变压器容量比为100/100/100。2.3.2 主变压器型式的选择（1）绕组数的确定有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及有三种电压的变电站，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器（包括自耦变压器）。当最大机组容量为125MW及以下，有两种升高电压向用户供电或与系统连接，而且变压器各侧绕组的通过容量均达到该变压器额定容量的15%及以上（否

13、则绕组利用率太低）时，应优先考虑采用三绕组变压器。 本变电站有两种升高电压，且变压器各侧绕组的通过容量均达到该变压器额定容量的15%以上，因此采用三绕组变压器。（2）绕组联结型号的确定变压器三相绕组的联结组号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联结方式有星形和三角形两种。所以，变压器三相绕组的连接方式应根据具体的工程来确定。变电所和发电厂中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般都选用YNd11和YNyn0d11常规接线。根据规定，电压大于或等于110kV的系统采用中性点直接接地。对于35kV侧，根据单相接地电流（电容电

14、流）经验公式式中：为接地电流过的电容电流，A；为电网的额定线电压，kV；为同级电网具有电的直接联系的架空线路总长度，km;为同级电网具有电的直接联系的电缆线路总长度，km。根据公式带入计算 目前我国规定中性点不接地系统的适用范围：单相接地电流不大于30A的3-10kV电力网和单相接地电流不大于10A的35-60kV电力网3。因为，所以变压器35kV侧中性点不用接地。结合变电所设计任务书，综合考虑，采用三相三绕组变压器，联结组号采用YNy0d11常规接线。(3)冷却方式和调压方式的选择油浸式电力变压器的冷却方式随其形式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却等。小容量

15、变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却和强迫风冷却方式来散发热量。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却方式。对于110kV及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压采用有载调压。综合考虑，本设计变电所的变压器，选择采用强迫油循环风冷却方式，且采用有载调压。经以上分析计算，主变压器选择两台型号为SFSZ10-31500/110的三绕组有载调压电力变压器: 表2-1 变压器选择结果及技术参数SFSZ10-31500/110三绕组变压器型号额定容量kVA电压组合联结组标 号空载损耗kW短路损耗kW空载电流%短路阻抗%高压kV中压kV低压kVSFSZ10-31500

16、/110三绕组有载调压电力变压器3150011038.510.5YNy0d1135.2148.01.2高-中10.5高-低17.5中-低6.53 电气主接线选择与设备配置3.1 概述电气主接线代表了变电所高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合的考虑各个方面的因素影响，最终得到实际工程确认的最佳方案。3.1.1 电气主接线的设计原则电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能

17、生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单向接线图。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。电气主接线的基本原则是以设计任务数为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，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，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济

18、性的关系，方能做到先进性和可行性2。3.1.2 电气主接线的选用原则主接线的基本形式：主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括地分为两大类：（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。发电厂和变电所电气主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)、母线和出线（馈线）。各个发电厂或变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节母线起着汇总电能和分配电能的作用，可使接线

19、简装清晰、运行方便、有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积增加，使用路断器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电气少，占地面积小，但只适于出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电所3。3.2 电气主接线方案的比较结合原始资料所提供的数据，将各电压等级适用的主接线方式列出：110kV有四回线路，电源进线2回，出线1回，备用1回。考虑经济性和可靠性，110KV侧适用的接线方式为单母线分段接线和单母线分段带旁路母线的接线两种。35kV侧，出线回路有6回，可选用单母线分段接线和单母线分段带旁路母线的接线两种。10kV侧，出线回路有14回，可选用单母线分段接线和双母线接线两种。（1）110kV主

20、接线方案比较方案一：单母线分段接线；方案二：单母线分段带旁路母线的接线。 表3-1 110kV主接线方案比较方案可靠性灵活性经济性方案一检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电4。断路器需要9台隔离开关需要16台方案二检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。运行方式较复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线

21、路，能满足在事故运行方式、检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。断路器需要11台隔离开关需要26台对比以上两种方案，单母线分段接线供电接线简单、经济，在一定程度上提高了可靠性；单母线分段带旁母接线虽然检修断路器时不需要停电但使用设备多、投资较大。综合考虑，选方案一：单母线分段的接线方式。（2）35kV电气主接线的比较方案一：单母线分段带旁路母线的接线；方案二：单母线分段接线。表3-2 35kV主接线方案比较方案可靠性灵活性经济性方案一检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。运行方式较复杂，调度操作复杂，但可以灵活

22、地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式、检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。占地大、设备多、投资大方案二检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电4。设备少、投资小；用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资。对比以上两种方案，单母线分段接线供电接线简单、经济，在一定程度上提高了可靠性；单母线分段带旁母接线虽然检修断路器时不需要停电但使用设备多、投资较大。综合考虑，选方案二：

23、单母线分段的接线方式。（3）10kV电气主接线的比较方案一：单母线分段接线；方案二：双母线接线。表3-3 10kV主接线方案比较方案可靠性灵活性经济性方案一检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电4。占地少，设备少方案二每个回路均设置两组母线隔离开关，可接至两组母线，使运行的可靠性大为提高。在母线检修或故障时，需利用母线隔离开关进行倒闸操作，操作步骤复杂，容易发生误操作。； 设备多、配电装

24、置复杂；投资高，占地面积大。对比以上两种方案，单母线分段接线供电接线简单、经济，在一定程度上提高了可靠性；双母线接线供电可靠性高，但无旁路母线检修断路器时需要停电而且双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；综合考虑，选方案一：单母线分段的接线方式。3.3 设备配置3.3.1 隔离开关的配置（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。（2）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。（3）断路器的两侧均应装设隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。（4）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔

25、离开关接地（5）安装在出线上的耦合电容器、电压互感器不应装设隔离开关。3.3.2 接地开关的配置（1）为保证电器和母线的检修安全，35kV及以上每段母线根据长度宜装设1-2组接地刀闸或接地器，每两接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。（2）63kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关靠断路器侧和线路隔离开关的线路侧宜配置接地开关。双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地开关。（3）旁路母线一般装设一组接地开关，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。（4）66kV及以上主变压器进线隔离开关的主变压

26、器侧宜装设一组接地开关。3.3.3 电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。（2）6220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。（3）发电机出口一般装设23组电压互感器，用于给发电机的测量仪表、保护、同步设备、自动调整励磁装置供电。（4）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。3.3.4 电流互感器的配置（1）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、保护和自动装置要求。（2）在未设断路器的

27、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、桥形接线的跨条上等。（3）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。3.3.5 避雷器的配置(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）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。(3）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。(4）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。(5）SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。本变电站电气主接线的电气设备配置见附录设备配置图。4 短路电

28、流计算4.1 概述短路是电力系统中最常见和最严重的一种故障。所谓短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。引起短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。电力系统发生短路时，由于系统的总阻抗大为减小，因此伴随短路所产生的基本现象是电流剧烈增加，短路电流为正常工作电流的几十倍甚至几百倍，在大容量电力系统中发生短路时，短路电流可高达几万甚至几十万安。在电流急剧增加的同时，系统中的电压降大幅度下降，例如发生三相短路时，短路点的电压将降到零。由于短路所引起的后果是破坏性的，因此，在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。短路计算的目的：在选择电气主接线

29、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。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的工作，同时又力求节约资金，就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的热稳定、计算短路电流冲击值、用校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。在选择继电保护和进行整定计算时，需以各相短路时的短路电流为依据。接地装置的设计也需用短路电流5。4.2 最大方式下的短路电流计算最大运行方式是指投入运行的电源容量最大，系统的等值阻抗最小，发生故障时，短

30、路电流为最大的运行方式。本系统的最大运行方式是两台变压器并联运行情况下两变压器的阻抗并联，使得系统的等值阻抗最小。系统可视为无穷大系统，有充足的有功功率和无功功率。根据系统接线图，绘制短路等效电路。图4-1 最大运行方式下系统电抗图（1）取基准容量，基准电压，。则基准电流为(2) 计算各元件电抗标幺值 变压器阻抗： 系统电抗： 线路阻抗： 110kV: 35kV: 10kV: （3）短路电流计算 K1点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 K2点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 K3点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 K4点短路时的总等效阻抗标幺值及

31、三相短路电流和短路容量 K5点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量由于短路电流不大，可以选择断路器和隔离开关等电气设备，所以不用加电抗器。4.3 最小方式下的短路电流计算最小运行方式是指系统投入运行的电源容量最小，系统的等值阻抗最大，发生故障时，短路电流为最小的运行方式。本系统的最小运行方式是当一台变压器独立运行时，变压器的等值阻抗是最大方式运行时的两倍，系统的等值阻抗达到最大。图4-2 最小运行方式下的系统电抗图（1） K1点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量（2）K2点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量（3）K3点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电

32、流和短路容量（4）K4点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量（5）K5点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量在110kV侧、35kV侧、10kV侧母线短路时，短路电流值，冲击电流值，短路容量值如下表4-1所示表4-1具体计算值短路点最大运行方式最小运行方式暂态短路电流I(kA)冲击电流(kA)短路容量Sd(MVA)暂态短路电流I(kA)冲击电流(kA)短路容量Sd(MVA)K14.27410.899854.7014.27410.899854.701K25.43613.862348.4323.4148.706218.818K314.03135.779255.1028.24

33、621.027149.925K42.8527.273182.8152.1765.549139.470K58.30821285151.0575.87014.969106.7245 电气设备选择与校验5.1 概述正确选择电气设备是电力系统安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。本设计中电气设备的选择包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线和电缆的选择，以及穿墙套管和支柱绝缘子的选择。电气设备要可靠工作，必须按正常工作条件及环境条件进行选择，并按短路条件校验其动稳定、热稳定等。

34、5.2 电气设备选择与校验5.2.1 110kV电气设备选择与校验（1）断路器：1）额定电压选择高压断路器的额定电压UN应不低于所在电网的额定电压UNS，即2)额定电流选择高压断路器的额定电压应不小于所在回路的最大长期工作电流，即选择型号为LW33-126型户外SF高压断路器。其参数为，3）额定开断电流校验高压断路器在给定的额定电压下，额定开端电流应不小于断路器灭弧触点分开瞬间电路的短路全电流有效值，即满足要求。4)短路动稳定校验高压断路器允许通过的动稳定极限电流应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流，即满足要求。5)短路热稳定校验高压断路器出厂时，制造厂提供的时间内允许通过的热稳定电流，

35、故断路器的热稳定条件为式中：为断路器的时间t内的热稳定电流；为与相对应的时间；为三相最稳态电流；为短路电流发热假象时间。所以选择型号为LW33-126型户外SF高压断路器。（2）隔离开关：1）额定电压选择高压隔离开关的额定电压应不低于所在电网的额定电压，即2)额定电流选择高压隔离开关的额定电压应不小于所在回路的最大长期工作电流，即选择型号为GW4-126的隔离开关。其参数为：3)短路动稳定校验高压隔离开关允许通过的动稳定极限电流应不小于三相短路时通过隔离开关的短路冲击电流，即4)短路热稳定校验高压隔离开关出厂时，制造厂提供的时间内允许通过的热稳定电流，故隔离开关的热稳定条件为所以选择型号为GW

36、4-126的隔离开关。（3）电流互感器：1）额定电压选择电流互感器一次回路的额定电压应不低于所在电网的额定电压，即2)额定电流选择电流互感器的一次电流额应不小于所在回路的最大长期工作电流，即根据电压和电流初步选择型号为LCWD-110，初选变比为400/5，其中动稳定电流倍数,热稳定倍数。3)动稳定校验所以满足动稳定要求。4)热稳定校验式中：，分别为由生产厂给出的电流互感器的热稳定倍数及一次额定电流；和分别为短路稳态电流值及热效应假象时间。满足热稳定要求。所以选择型号为LCWD-110的电流互感器满足要求。（4）电压互感器：电压互感器一次额定电压与电压互感器一次绕组所接电力网额定电压相等即可。

37、所以电压互感器选择型号为JCC1-110。5.2.2 35kV电气设备选择与校验（1）35kV变压器侧断路器：1）额定电压选择高压断路器的额定电压应不低于所在电网的额定电压，即2)额定电流选择高压断路器的额定电压应不小于所在回路的最大长期工作电流，即选择型号为ZN12-40.5的断路器。参数：3）额定开断电流校验高压断路器在给定的额定电压下，额定开端电流应不小于断路器灭弧触点分开瞬间电路的短路全电流有效值，即4)短路动稳定校验高压断路器允许通过的动稳定极限电流应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流，即5)短路热稳定校验高压断路器出厂时，制造厂提供的时间内允许通过的热稳定电流，故断路器的热稳

38、定条件为所以选择型号为ZN12-40.5的断路器。因为35kV断路器为柜式，所以断路器和隔离开关是在一起的，无需选择隔离开关。（2）35kV支路侧断路器：1）额定电压选择高压断路器的额定电压应不低于所在电网的额定电压，即2)额定电流选择高压断路器的额定电压应不小于所在回路的最大长期工作电流，即选择型号为ZN12-40.5的断路器。参数：3）额定开断电流校验高压断路器在给定的额定电压下，额定开端电流应不小于断路器灭弧触点分开瞬间电路的短路全电流有效值，即4)短路动稳定校验高压断路器允许通过的动稳定极限电流应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流，即5)短路热稳定校验高压断路器出厂时，制造厂提供

39、的时间内允许通过的热稳定电流，故断路器的热稳定条件为:所以选择型号为ZN12-40.5的断路器。因为35kV断路器为柜式，所以断路器和隔离开关是在一起的，无需选择隔离开关。(3)35kV变压器侧电流互感器：1）额定电压选择电流互感器一次回路的额定电压UN应不低于所在电网的额定电压UNS，即2)额定电流选择电流互感器的一次电流额I1N应不小于所在回路的最大长期工作电流Imax，即根据电压和电流初步选择型号为LCW-35。初设变比600/5,3)动稳定校验4)短路热稳定校验(4)35kV支路侧电流互感器：1）额定电压选择电流互感器一次回路的额定电压UN应不低于所在电网的额定电压UNS，即2)额定电

40、流选择电流互感器的一次电流额I1N应不小于所在回路的最大长期工作电流Imax，即根据电压和电流初步选择型号为LCWD-35。初设变比100/5,3)动稳定校验4)短路热稳定校验满足要求。(5)电压互感器电压互感器一次额定电压与电压互感器一次绕组所接电力网额定电压相等即可。所以电压互感器选择型号为JSJJ-35。（6）支柱绝缘子和穿墙套管的选择1）额定电压支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应不小于其所在电网的额定电压，即根据额定电压初步选择型号为的支柱绝缘子，其中机械破坏负荷；根据额定电压和最大负荷电流初步选择型号为的穿墙套管，其中套管长度,热稳定电流，机械破坏负荷。2）校验穿墙套管的热稳定穿墙套管

41、的热稳定应满足3）校验支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定当三相导体水平布置时，支柱绝缘子所承受的最大电动力为式中：、为与绝缘子相邻的跨距，m；为三相最大冲击电流，A。由于制造厂商给出的是绝缘子顶部的抗弯破坏负荷，因此必须将换算成绝缘子顶部所受的电动力。根据力矩平衡关系可得式中：为绝缘子高度；为绝缘子底部到导体水平中心线的高度；为导体放置高度；为导体支撑器下片厚度，一般竖放矩形导体,平放矩形导体。从而支柱绝缘子动稳定校验条件为式中：为抗弯破坏负荷，N；0.6为安全系数。当三相导体水平放置时，穿墙套管端部所受的最大电动力仍可按上式计算，但为套管端部至最近一个支柱绝缘子之间的距离，取套管本身长度。故穿墙套

42、管的动稳定校验条件为所选设备型号满足要求。5.2.3 10kV电气设备选择与校验（1）10kV变压器侧断路器：1）额定电压选择高压断路器的额定电压应不低于所在电网的额定电压，即2)额定电流选择高压断路器的额定电压应不小于所在回路的最大长期工作电流，即选择型真空户内高压断路器，其中其主要参数为额定电压，额定电流,额定开断电流，动稳定极限电流，时的热稳定电流。3）额定开断电流校验高压断路器在给定的额定电压下，额定开断电流应不小于断路器灭弧触点分开瞬间电路的短路全电流有效值，即4)短路动稳定校验高压断路器允许通过的动稳定极限电流应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流，即5)短路热稳定校验高压断路

43、器出厂时，制造厂提供的时间t内允许通过的热稳定电流It，故断路器的热稳定条件为所以选择型号为ZN28-12的断路器。因为10kV断路器为柜式，所以断路器和隔离开关是在一起的，无需选择隔离开关。（2）10kV支路侧断路器1）额定电压选择高压断路器的额定电压应不低于所在电网的额定电压，即2)额定电流选择高压断路器的额定电压应不小于所在回路的最大长期工作电流，即选择型真空户内高压断路器，其中其主要参数为额定电压，额定电流,额定开断电流，动稳定极限电流，时的热稳定电流。3）额定开断电流校验高压断路器在给定的额定电压下，额定开断电流应不小于断路器灭弧触点分开瞬间电路的短路全电流有效值，即4)短路动稳定校

44、验高压断路器允许通过的动稳定极限电流应不小于三相短路时通过断路器的短路冲击电流，即5)短路热稳定校验高压断路器出厂时，制造厂提供的时间t内允许通过的热稳定电流It，故断路器的热稳定条件为所以选择型号为ZN28-12的断路器。因为10kV断路器为柜式，所以断路器和隔离开关是在一起的，无需选择隔离开关。（3）10kV变压器侧电流互感器：1）额定电压选择电流互感器一次回路的额定电压UN应不低于所在电网的额定电压UNS，即2)额定电流选择电流互感器的一次电流额I1N应不小于所在回路的最大长期工作电流Imax，即根据电压和电流初步选择型号为。初设变比,3)动稳定校验4)短路热稳定校验（4）10kV支路侧

45、电流互感器：1）额定电压选择电流互感器一次回路的额定电压UN应不低于所在电网的额定电压UNS，即2)额定电流选择电流互感器的一次电流额I1N应不小于所在回路的最大长期工作电流Imax，即根据电压和电流初步选择型号为。初设变比,3)动稳定校验4)短路热稳定校验满足要求。（5）电压互感器：电压互感器一次额定电压与电压互感器一次绕组所接电力网额定电压相等即可。所以电压互感器选择型号为。（6）支柱绝缘子和穿墙套管的选择1）额定电压支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应不小于其所在电网的额定电压，即根据额定电压初步选择型号为的支柱绝缘子，其中机械破坏负荷；根据额定电压和最大负荷电流初步选择型号为的穿墙套管，其

46、中套管长度,热稳定电流，机械破坏负荷。2）校验穿墙套管的热稳定穿墙套管的热稳定应满足3）校验支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定当三相导体水平布置时，支柱绝缘子所承受的最大电动力为式中：、为与绝缘子相邻的跨距，m；为三相最大冲击电流，A。由于制造厂商给出的是绝缘子顶部的抗弯破坏负荷，因此必须将换算成绝缘子顶部所受的电动力。根据力矩平衡关系可得式中：为绝缘子高度；为绝缘子底部到导体水平中心线的高度；为导体放置高度；为导体支撑器下片厚度，一般竖放矩形导体,平放矩形导体。从而支柱绝缘子动稳定校验条件为式中：为抗弯破坏负荷，N；0.6为安全系数。当三相导体水平放置时，穿墙套管端部所受的最大电动力仍可按上式计算

47、，但为套管端部至最近一个支柱绝缘子之间的距离，取套管本身长度。故穿墙套管的动稳定校验条件为：所选设备型号满足要求。5.3 母线、电缆选择与校验导线应根据具体情况，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。同时也应注意环境条件如温度、日照、海拔等。导线截面可按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线（有单根、双分裂和组合导线等形式），因其机械强度决定

48、于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110kV及以上高压配电装置，一般采用软导线8。5.3.1 110kV侧导线选择5.3.1.1 110kV母线的选择 110kV母线的最大持续工作电流为 设年最大负荷利用小时Tmax>5000h，经济电流密度jec=0.9A/ ，则导线的经济截面积为初选LGJ-400型钢芯铝绞线。 校验发热条件 LGJ-400型钢芯铝绞线的允许载流量为满足发热条件。(3) 校验机械强度 35kV及以上钢芯铝绞线最小允许截面积为25,所以满足机械强度要求9。(4) 校验热稳定度 满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的母线截面积400mm >105.36m

49、m ，所以热稳定度满足要求。5.3.1.2 110kV出线的选择 110kV出线的最大持续工作电流为 设年最大负荷利用小时Tmax>5000h，经济电流密度jec=0.9A/ ，则导线的经济截面积为初选LGJ-120型钢芯铝绞线。 校验发热条件 LGJ-120型钢芯铝绞线的允许载流量为满足发热条件。(3) 校验机械强度 35kV及以上钢芯铝绞线最小允许截面积为25,所以满足机械强度要求9。(4) 校验热稳定度 满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的母线截面积120mm >110.94mm ，所以热稳定度满足要求。(5)按电压损失校验满足电压损失的要求。5.3.2 35kV导线选择

50、5.3.2.1 35kV母线的选择（1）按发热条件选择截面 35kV母线的最大持续工作电流为选40mm5mm平放铝母线，允许载流量故35kV汇流母线选用40mm5mm平放铝母线。（2）热稳定校验 满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的母线截面积 ,所以热稳定度满足要求。（3）动稳定校验 导体所受电动力：母线所受的最大弯矩为：截面系数：母线最大计算应力：小于铝母线的允许应力（），故满足动稳定校验。5.3.2.2 35kV出线的选择（1）按经济电流密度选择导线截面积。典型回路。线路最大持续工作电流为:设年最大负荷利用小时Tmax>5000h，经济电流密度，导线的经济截面积为： 选LGJ-9

51、5型钢芯铝绞线。（2）按发热条件校验 LGJ-95型钢芯铝绞线的允许载流量为 因此满足发热条件。（3）校验机械强度 35kV以上钢芯铝绞线最小允许截面积为25mm ，因此LGJ-95满足机械强度要求。（4）热稳定度校验 满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的导线截面积95mm >53.36mm ，热稳定度满足要求。5.3.3 10kV导线选择5.3.3.1 10kV母线的选择（1）按发热条件选择截面 10kV母线的最大持续工作电流为选128mm8mm竖放铝母线，允许载流量故10kV汇流母线选用128mm8mm竖放铝母线。（2）热稳定校验 满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的母线截面

52、积,所以热稳定度满足要求。（3）动稳定校验 导体所受电动力：母线所受的最大弯矩为：截面系数：母线最大计算应力：小于铝母线的允许应力（），故满足动稳定校验。5.3.3.2 10kV出线的选择10kV典型回路，10kV母线的最大持续工作电流为选择的电缆，。热阻系数，此时土壤热阻校正系数为0.87，将其额定电流折算到热阻系数时的额定电流即,温度校正系数为，热阻系数时的土壤热阻校正系数，直埋两根并列敷设系数。满足长期发热要求。按允许电压校验 电压损失满足要求。6 电气配电装置设计变电站的电气配电装置设计是对电力系统中的一次设备和二次设备进行布置，确定各个装置的安装位置。电气设备有装配式、成套式等，安装

53、地点有屋内式、屋外式。这些都得按照地理条件和环境情况，并结合运行，检修和安装要求和经济条件进行选择。在电气配电装置设计中，主要是对母线、构架、电力变压器、断路器、隔离开关、避雷器、避雷针等电气设备进行设计布置，另外还要对电缆沟、道路、10kV和35kV的配电装置室、继电器室和其他建筑物进行设计。本设计的110kV配电装置布置在站区的北面，生活综合室（包括10kV配电室、继电器室）布置在南面，35kV配电室布置在东面，主变压器布置在110kV配电装置和生产综合室之间，进站大门在变电站西侧。屋内、外配电装置分别在变压器的三侧，分区明确。主变压器布置在变电所中部，靠近进站道路。110kV线路及变压器侧采用架空进出线，35kV出线采用架空线，10kV线路及电容器采用电缆出线。110kV配电装置采用屋外软母线中型布置，进、出线均采用架空线。它具有占地面积小，布置清晰，运行、维护方便，构架少等优点。35kV配电装置布置在独立的35kV配电室，采用手车式开关柜，单列布置。开关柜占地面积少，配真空断路器，少维护、无污染。10kV配电装置采用户内高压开关柜单列布置，采用电缆出线。 具体的配电装置布置见附录平面布置图。7 防雷与过电压7.1 概述电