110kv变电站电气一次系统设计

1、110kv变电所电气一次部分初步设计电能是当今城市发展最垂要的能源和动力。近年来，我国的电力工业在持续迅速 的发展，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。城市供电系统 的核心部分是变电所，因此，设计和建造一个安全、经济的变电所，是极为重要的。11okv变电所一次部分的设计，是主要研究一个地方降压变屯所是如何保证运行 的可靠性、灵活性、经济性。而变电所是作为电力系统的一部分，在连接输电系统和配点 系统中起着重要作用。我们这次选题的目的是将人学所学过的电力工程、电力系统 自动化、电机学、电路等有关屯力工业知识的课程，通过这次毕业设计将理论 知识得以应用。关键i司：变电所；电气主

2、接线；电气设备；设计目录摘 要i1绪论11.1 110kv变电所的技术背景11.2主接线的设计原则21.3主接线设计的基木要求21.3.1可靠性31.3.2灵活性31.3.3经济性32电气主接线的方案及论证42.16110kv主接线42.1.1单母线接线42.1.2单母线分段接线52.1.3双母线接线52.1.4双母线分段接线72.1.5增设旁路母线或旁路隔离开关的接线72.1.6桥形接线92.1.7角形接线102.2主接线的选择与设计112.3变压器接地方式142.3.1电力网中性点接地方式142.3.2变压器中性点接地方式143变电所电力变压器的选择153.1电力变压器的选择153.1.1

3、变电所主变压器台数的选择153.2功率因数和无功功率补偿164短路电流计算184.1短路电流计算的概述184.1.1短路计算的意义184.1.2短路计算的目的184.1.3短路计算的内容184.1.4短路电流采用的假设条件和原则184.1.5图及电抗计算194.2主接线短路电流的计算205主要电气设备选择225.1高压断路器的选择225.1.1 110kv235.1.2 35kv235.1.3 10kv245.2隔离开关的选择255.2.1 110kv 侧255.2.2 35kv 侧255.2.3 10kv 侧265.3母线的选择265.3.1 110kv 侧265.3.2 35kv 侧275

4、.3.3 10kv 侧295.4绝缘子和穿墙套管的选择315.4.1 110kv 侧315.4.2 35kv 侧315.4.3 10kv 侧325.5电流互感器的配置和选择325.5.1 110kv 侧335.5.2 35kv 侧335.5.3 10kv 侧335.6电压互感器的配置和选择345.6.1 110kv 侧345.6.2 35kv 侧345.6.3 10kv 侧345.7各主要电气设备选择结果一览表356 变电所的总体布置简图366.1设计原则与要求366.1.1总的设计原则366.1.2 要求376.1.3布置及安装设计的具体要求376.2 6110kv配电装置396.2.1 6

5、10kv 配电装置396.2.2 35kv配电装置406.2.3 110kv 配电装置407变电所防雷保护设计42结论44参考文献45致谢461绪论1.1 110kv变电所的技术背景变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分 配电能的作用。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。电气主接线是变电站设计的首要任 务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订肓接关系着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，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。木次设计为110kv

6、变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设 计图纸等。所设计的内容力求概念清晰，层次分明。木文是在xxx教授的精心指导下完成 的。xxx老师治学严谨、知识广博、善于捕捉新事物，新的研究方向。在毕业设计期间xxx 老师在设计选题和设计思路上给了我很多指导和帮助。xxx老师循循善诱的教学方法、热 情待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对学牛严格要求的敬业精神给我留下了很深的 印象。在此，我向恩师致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢！木设计110kv变电所电气一次部分设计，其原始资料如下：(1) 变电站类型:110kv降压变电所，电压等级:110/35/10 kv；(2) 出线回路数：11

7、0kv 狈92 回(架空线)lgj-185/30km35kv侧 4回(架空线)10kv侧 10回(电缆)(3) 负荷情况35kv 侧:最大 20mw,最小 15mw, tmax=5300h, cos(p=08510kv 狈ij：最大 30mw,最小 15mw,tmax=5200h, cos(p=0.80(4) 系统情况:(1) 系统经双回线(lgj185/30km)给变电所供电。(2) 系统110kv母线电压满足常调压要求。(3) 系统llokv母线短路电流标幺值为20 (sb = 100 mva)。(4) 35kv和10kv对端无电源(5) 环境条件：年最高温度：40°c年最低温度

8、:-25°c 年平均温度20°c土壤电阻率p<400欧米当地雷暴日35日/年1.2主接线的设计原则(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。变电所是枢纽变电所、 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 的形式以及所连接电源数和岀线

9、回数。(3) .考虑负荷的重要性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，对供电可靠性耍求高，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

10、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；当线路故障时允许切除线路、变压器的数 量等，都直接影响主接线的形式。l3主接线设计的基本要求根据我国能源部关于220500kv变电所设计技术规程sdj288规定：“变电所的 电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、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。”131可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保

11、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。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，经过优先，现今 采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二部分在运行中 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。同时，可靠性不是绝对的而是相对的。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是不可靠的。评价主接线可靠性的标志是。(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) 变电所全部停电的可能

12、性；(4) 有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在 99.9%以上。1.3.2灵活性主接线的灵活性有以下几方面要求：(1) 调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足 系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。(2) 检修要求。可以方便的停运断路器、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) 扩建要求。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

13、最小。1.3.3经济性经济性主要是投资省、占地面积小、年运行费用小、在可能的情况下，应釆取一次设 计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益2电气主接线的方案及论证变电所的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路。主 接线代表了变电所电气部分的主体结构是电力系统网络结构的重要组成部分。它对电气设 备选择，配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有重大的影响。本章将先介绍6 220kv高压配电装置的接线分别作以介绍，再结合本次设计的要求选择合适的、经济的主 接线。2.1 6110kv主接线6110kv高压配电装置的接线分为：有汇流母线的接线、单母线、单母分段、双母线、双母分段、增

14、设旁路母线或旁路隔 离开关等。无汇流母线的接线，变压器线路单元接线、桥形接线、角形接线等。6110kv高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及岀线回路数。按电压等级的 高低和回路数的多少，有一个大致的适合范围。2.1.1单母线接线(如图21)图21单母线接线方式(1) 优点接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备吋作隔离电压用，不担任 其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。(2) 、缺点不够灵話可靠，任意元件的故障或检修，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各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线分开 后才能恢复到非故障段

15、的供电。(3) 、适用范圉一般只适用于一台变压器的以下三种情况：1）6220kv配电装置的出线回路数不超过5回；2）3563kv配电装置的出线回路不超过3回；3）110220kv配电装置的出线回路数不超过2回。2.1.2单母线分段接线（如图22）（1）优点：1）、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断 供电和不致使重要用户停电。（2）、缺点:1）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；2）当出线为双冋路吋，常使架空线路出现交叉跨越；3）、扩建时需向两个方

16、向均衡扩建。（3）、适用范围：1）、610kv配电装置出线冋路数为6冋及以上吋；2）3563kv配电装置出线回路数为48回时；3）110220kv配电装置出线回路数为34回时。t 1124 34 4图2-2单母线分段接线2.1.3双母线接线（如图2-3）42图2-3双母线接线（tqf母线联络断路器）双母线接线，其屮一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联络路断路器并联 运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，按一般回路母线连 接的方式运行。注意：在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通后 断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器tq

17、f两侧的隔离开关，再合上 tqf,向备用线充电，这吋两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上 的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器tqf及其 两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。、优点1）供电可靠通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组 母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一冋路的母线隔离开关,只停该冋路。2）调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统屮各种运 行方式调度和潮流变化的需要。3）扩建方便向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配，不 会引起

18、原有冋路的停电。当有双冋架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母线段 时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。4）便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母 线上。（2）、缺点1）増加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。2）当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关 误操作，需要隔离开关和断路器z间装设联锁装置。（3）、适用范围当出线母线数或母线电源较多，输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电， 系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如21）6220kv配电装置，当短路电流较人，出线需要带电

19、抗器吋；2）3563kv配电装置，当出线回路数超过8回路或连接的电源较多负荷较大时；3）110220kv配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110220kv配电装置， 在系统中居重要地位出线冋路在4冋路及以上吋。2.1.4双母线分段接线（如图24）图2-4双母线分段接线220kv进出线回路数较多，双母线需要分段，其分段原则是：1、当进线回路数为1014时，在一组母线上用断路器分段；2、当进线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；3、在双母线接线中，均装设两台母联兼旁断路器；4、为了限制220kv母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。2.1.5增设旁路母线或旁路隔离

20、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,在进岀断路器检修时（包括其保护装置 的检修和调试），不中断对用户供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。（1）旁路母线的三种接线方式1）、有专用旁路断路器（如图25）进出线断路器检修时，由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电，对双母线的运行设 有影响。bwis 屮qb丄/一mol十丄4sqfqs2fqb 1/4/1 十图25带旁路母线的单母线接线2）、母线断路器兼作旁路断路器（如图26）tqf (bqf)t 11图2-6母线断路器兼作旁路断路器不设专用旁路断路器而以母联断路器兼作旁路断路器用。1）优点:节约专用旁路断路器和配电装置间隔。2）缺点:

21、当进岀线断路器检修时，就要用母联断路器代替旁路断路器。双母线成单母 线，破坏了双母线固定接线的运行方式，増加了进出线回路母线隔离开关的倒闸操作。3）、分段断路器兼作旁路断路器（如图27）如图2-7分段断路器兼作旁路断路器对于单母线分段接线，可采用如图17所示的以分段断路器兼作旁路断路器的常用接线 方案。两段母线均可带旁路，正常时旁路母线不带电。（2）旁路母线或旁路隔离开关的设置原则1> 110220kv配电装置110220kv线路输送功率较多，送电距离较远，停电影响较大，并且110kv及220kv 少油断路器平均每台每年检修吋间均需5天到7天，停电吋间较长。因此，一般需设置旁路 母线或旁

22、路隔离开关。2、610kv配电装置一般不设旁路母线，也不设旁路隔离开关。当只有两台变压器和两条输电线路吋，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种接线。2.1.6桥形接线（如图28）当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种接线。（1）内桥形接线1、优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。2、缺点：1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。3）出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行 的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。桥连断

23、路器检修时，也可利用此跨条。3、适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线 路较长，故障率较高情况。（2）外桥形接线1、优点：同内桥形接线2、缺点:1）线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。2）桥连断路器检修吋，两个冋路需解列运行。3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断 开运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。3、适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路短吋，故 障率较少情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。iibqsibqs2qf1qf2二 tqfhit2ii(j

24、内桥式外桥式'厂一 7、t1'i桥形接线（如图28）2.1.7角形接线（如图29）多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检 修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用35角形接线为宜，并且变压 器与岀线回路宜对角对称分布，如图19所示。、优点1）投资少，平均每回只需装设一台断路器。2）没有汇流母线，在接线的任意段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元 件，对系统运行的影响较小。3）接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性灵活性较高。4）毎回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施。 隔离开关只作为检修时隔离之用

25、，以减少误操作的可能性。5）占地面积少。多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的40% ,对 地形狭窄地区和地下洞内布置较合适。（2）、缺点：1）任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。因此，断路器数 量不能多，即进出线回路数受到限制。2）每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路，从 而使继电保护和控制冋路较单、双母线接线复杂。3）对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开停机需由发电机出 口断路器承担，由此需要增设发电机出口断路器，并增加了变压器空载损耗。（3）、适用范围适用于最终进出线为35回路的110kv及以上配电装置。不宜用

26、于有再扩建可能的 发电厂，变电所中。三角形接四角形接角形接线如图2-92.2主接线的选择与设计本次设计题冃为110kv变电所电气一次部分设计。其电压等级为110kv/35kv/10kv; 系统情况为：系统经双回路给变电所供电；取为100mw,系统归算为100kv母线的等 值电抗0.2;系统110kv母线电压满足常调压要求。负荷主要为一、二级负，所以选用两台 三绕组变压器并联运行。出线回路：110kv侧2回（架空线）lgjj85/30km； 35kv侧4 回架空线，负荷：最大20mva,最小15mva； 10kv侧10回电缆，负荷：最大30mva, 最小15mvao35kvis2-1o42图2

27、图jxj j35kv方案一如图21所示，35kv侧采用单母线带旁路接线，虽可靠性提高，但增加了断路 器和隔离开关数目，接线复杂，投资很大配电装置占地面积增大。方案二如图22所示，llokv、35kv侧均采用双母线接线，虽可靠性很好，但操作复 杂，容易出现误操作，检修任意回路时，该回路仍需停电或短时停电，结构复杂，投资大, 占地面积大。方案三如图23所示，110kv侧采用单母线分段能满足可靠性，灵活性，经济性要求, 对35kv、10kv侧均釆用单母线分段接线，调度灵活，扩建方便。方案四如图24所示，110kv侧采用外桥接线，操作简单，在线路故障或切除、投入 时，不影响其余回路工作。35kv采用双

28、母线接线可靠性较强。方案五如图25所示，llokv、35kv侧采用双母线接线，结构复杂，投资大，占地面 积大，10kv侧采用单母线接线，可靠性差。综上所述，选用方案三、方案四进行短路计算、经济性比较。2.3变压器接地方式2.3.1电力网中性点接地方式选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级，单相接地短路电流，过 电压水平，保护配置等有关。直接影响电网的绝缘水平，系统供电的可靠性和连续性，变 压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式有中性点直接接地和 中性点非直接接地。中性点直接接地方式过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备造价，特别是在高压 和超高压电网，经济效

29、益显著。故适用于110kv及以上电网中。2.3.2变压器中性点接地方式电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。主变压器的110kv 500kv侧采用屮性点直接接地方式；663kv电网采用屮性点不接地方式。但当单相接地 故障电流大于30a（610kv电网）或10a（2063kv）时，中性点应经消弧线圈接地。3变电所电力变压器的选择3.1电力变压器的选择电力变压器是电力系统中配置电能的主要设备。电力变压器利用电磁感应原理，可以 把一种电压等级的交流电能方便的变换成同频率的另一种电压等级的交流电能，经输配电 线路将电厂和变电所的变压器连接在一起，构成电网。3.1.1变电所主变压器台数

30、的选择选择主变压器台数应考虑下列原则：1、应满足用电负荷对供电可靠性的要求，对供有大量一、二级负荷的变电所，宜采 用两台变压器，以便当一台故障或检修i寸，另一台能对一、二级负荷供电。对只有二级负 荷而无一级负荷的变电所，也可以只用一台变压器，但在低压侧应敷设与其他变电所相连 的联络线作为备用电源。2、对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采 用两台变压器。综上所述，选用两台变压器并联运行方式。根据对多数的终端分支和变电所的统计表明，变电所的容量按下式计算st= (0.750.8)因本变电所装有两台主变压器，每台变压器的容量st应该同时满足以下条件：任一台变压器单独

31、运行吋，宜满足计算负荷儿的大约70%的需要，即：st0.7其负荷为：35kv 侧：最大 20mva,最小 15mva,10kv 侧：最大 30mva,最小 15mva,则sc=0.7*(20mva+30mva)=35mva根据设计要求变压器要满足常调压要求，所以选择110kv三绕组有载调压电力变压器 故选择主变压器的型号为：sfszl740000/110其主要参数如下：两台三绕组主变压器sfszl740000/110表（31）型号sfszl740000/110额定容量（kva）40000主接头额定电压 （kv）咼110中38.5低6.3, 6.6, 10.5, 11阻抗电压（）高冲17.5高-

32、低10.5中-低6.5绕组连接方式yn, yno,dll3.2功率因数和无功功率补偿绝大多数用电设备，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数 均小于lo而功率因数是衡量供配电系统是否经济用行的一个重要指标。功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法321、功率因数对供配电系统的影响所有具有电感特性的用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功 率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设 备利用率降低等不良影响。正是由于功率因数在供配电系统中影响很大，所以要求电力用户功率因数达到一 定的值，低于某一定值时就必须进行功率补偿。国家标准g

33、b/t34851998评价企业 和利用电机疏导则中规定：“在企业最大负荷时的功率因数不低于0.9,凡功率因数 未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备322、提高功率因数的方法当功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工功率补偿。 自然功率因数是指未装设任何补偿装置的实际功率因数。提高自然功率因数，就是不 添加任何补偿设备，采用科学措施减少用电设备送往无功功率的需要量，使供配电系 统总功率因数提高。对于变电所应该合理选择变压器的用量。人工补偿功率因数是在 自然功率因数不能满足要求时，采用并联电力电容器的方法来提高功率因数。因它具 有下列优点，所以这是目前广泛

34、采用的一种补偿装置。有功损耗小，约为0.25%0.5%,而同步调相机约为1.5%3%；无旋转部分，运行维护方便；可按系统需要，增加或减少安装容量和改变安装地点；个别电容器损坏不影响整个装置运行；短路时，同步调相机增加短路电流，增大了用户开关的断流容量，电容器无此缺点。323、补偿容量和电容器台数的确定用电容器改善功率因数，可以获得经济效益。但如果电容性负荷过大，将会引起电压 过高，从而带来不良影响。所以在电容器进行无功补偿时，应该适当选择电容器的安装容 量。采用固定补偿：在变电所10kv侧的母线上进行人工补偿，一般采用固定补偿，即补 偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算：qcc

35、=pav(tan 0 avl- (an 0 av2)式中,qcc为补偿容量；pav为平均有功负荷；pa尸kar，pc为有功计算负荷，心1为有 功负荷系数为补偿前平均功率因数角的正切值，伽0戒为补偿前平均功率因数角 的正切值，tanavl-tanav2称为补偿率。无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置，釆用集中补偿的方式，集 屮安装在变电所内有利于控制电压水平。向电网提供可调节的容性无功。以补偿多余的感 性无功，减少电网有功损耗和提高电压。为了提高电网的经济运行水平，根据无功补偿的 基本原则，在10kv每段母线上各接一组由开关投切的分档投切并联电容器成套装置，供 调节系统的无功负荷。

36、4短路电流计算4.1短路电流计算的概述4.1.1短路计算的意义在供电系统中，危害最大的故障就是短路。所谓短路就供电系统是一相或多相载流导 体接地或相互接触并产牛超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设备载流部分 的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等。由于误操作产牛的故障约占全部短路故障的 70%在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍甚至大几十倍，通可达数千安，短路电流 通过电气设备和导线必然要产牛很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备 和电缆。在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电机正常，发牛接地 短路时所出现的不对称短路电流，将对通信工程线路产牛干扰，并且

37、短路点还可使整个系 统运行解列。4.1.2、短路计算的目的1、对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验；2、进行变压器和线路保护的整定值和灵墩度计算。4.1.3短路计算的内容计算变电所相关节点的三相短路电流。4.1.4短路电流采用的假设条件和原则(1) 正常工作时，三相系统对称运行。(2) 所有电源的电动势相位角相同。(3) 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120°电气角。(4) 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。(5) 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其

38、中50%负荷接在高压母线上，50%负 荷接在系统侧。(6) 同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁)。(7) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。(8) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。(9) 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(10) 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。(11) 输电线路的电容略去不计。(12)用概率统计法制定短路电流运算曲线。4.1.5图及电抗计算由110 kv变电所电气主接线图和设计任务书中给出的相关参数，可画出系统等值网 络如图41所示110kvdi35kvxc4y3+ x3bd31okv图(4-1

39、)选取基准容量为sploomva；系统110kv母线短路容量为2500mvaouj= uav=1.05ue =115kvsj基准容量100 (mva)；基准电流i40.502a基准电抗xj=132q对侧110kv母线短路容量标幺值skt=30对侧110kv母线短路容流标幺值lkt=skt=30对侧110kv系统短路阻抗标幺值xs= 1/30=0.0333(查电气设备手册架空线lgj300/35km的电阻率为0.382q/km)xs=0.0333+(0382*35)/l 32/2=0.0841、szl74000/110三绕组变压器高压、屮压、低压的电抗值： 由变压器参数得，绕组间短路电压值：u

40、济中=17.5%u 炉低=10.5%u 中.低=6.5%xi=l/2*(u高冲+u高j氐u中一低)=10.75x2=1/2*(u 高冲+u 屮wu 卧低)=6.75x3=1/2*(u高.低+u中.低u高冲)=0.25标幺值：xp=xi/100*(sj/sn)=10.75/100*(100/40)=0.269x2»=x2/100*(sj/sn)=6.75/100*(100/40)=0.169x3»=x3/100*(sj/sn)=-0.25/100*(100/40)=-0.0062、110kv母线等值电抗xs*=0.0844.2主接线短路电流的计算已知110kv系统这算到110

41、kv母线上的鞘之电抗xs*=0.084当dl短路时图(42)idil/xs=l/0.084=l 1.905求短路屯流有名值ij=sj/v3 uj=0502 kaidi=idi*ij=5.976 ka求冲击电流 ish=1.8>/2 idi=2.55 idi=15.239kasdi=73uj*idi=h90.3mva5主要电气设备选择电气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；o应按当地环境条件校验:年最高温度：38°c年最低温度:-5°c 年平均温度20°c海拔高度：200m 雷暴日数：30日/年土质：粘土、土壤电阻率

42、p<250欧.米 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。5.1高压断路器的选择考虑到可靠性、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。断路器规范的选择按照电 力工程设计手册（1册）第259页的表46确定。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断路器uzd>ugie>igidn>rig 杜 ichit>iootjt断路器是供电系

43、统是最重要的开关电器，它不仅能安全地切合负荷电流，而且更重要 的是它还有可靠和迅速地切除短路电流。按电压等级选择断路器，110kv、电压等级中主 要是少油断路器，真空断路器sf6断路器,110kv侧的断路器选择sf6断路器。高压sf6断路器是以sf6气体作为绝缘介质和灭弧介质的新型高压断路器。与传统观 念的高压断路器相比，sf6断路器具有安全可靠、开断性能好、无火灾和爆炸的危险、不 必担心材料的氧化和腐蚀、适用的温度和压力范围大、冷却特性好、结构简单、尺寸小、 质量轻、操作噪咅小及检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级电网中得到广泛 应用。5.1.1 hokv最大持续工作电流imax=3

44、93 (a)根据uns和imax,选择lw6-110型断路器。由电力工程电气设备手册查得，固有分闸时间tini=0.04 s ta取0.04 tk=tpr+tim+ta=4+0.04+0.04=4.08 sqk= tk(i 叫 10/： +/：)/12=93.1 (ka)2sit2t=31.52*3=2977(ka)2s列出所选断路器有关参数与计算结果相比较查电气设备手册选择用lw6-110i型号高压断路器，其技术参数如表计算结果lw6-110ugllokvuzdhokvig393aie1600ar8.658kaidn31.5kaich22.036kaigf80kaqk93.1 (ka)2si

45、t2t2977(ka)2s5.1.2 35kv最大持续工作电流imax=637 (a)根据uns和imax,选择lw16-35型断路器。由电力工程电气设备手册查得，固有分闸时间tim=0.06 s ta取0.04tk=tp 汁 tim+ta=3+0.06+0.04=3.1 sqk= tk(i叫 10 瓦 + £ ”12=87.6 (ka)2s2it2t=252*4=2500(ka)2s列出所选断路器有关参数与计算结果相比较计算结果lw16-35ug35kvuzd35kvig637aie3150ar7.986kaidn25ka ich20.326ka咕63kaqk87.6 (ka)2s

46、it2t2500(ka)2s由上表可见齐项条件均满足要求，故所选lw16-35型sf6断路器合格。5.1.3 10kv最大持续工作电流imax=2572 (a)根据uns和imax,选择zn-10/3150-40型真空断路器。由电力工程电气设备手册查得，固有分闸吋间如冃).08 s ta取0.04 tk=tpr+tim+ta=3+0.o8+oo4=312sqk= tk(i,2+10/. +/； )/12=686.2 (ka)2s2it2t=402*2=3 200(ka)2s列岀所选断路器有关参数与计算结果相比较计算结果lw6-110uglokvuzdlokvig2572aie3150ar19.

47、455kaidn40ka】ch49.517kaigf100kaqk686.2 (ka)2sit2t3200(ka)2s由上表可见各项条件均满足要求，故所选zn-10/3150-40型真空断路器合格。110kv侧lw6-110型断路器35kv侧lw16-35型断路器10kv侧zn-10/3150-40型真空断路器以上所选均满足环境温度的要求5.2隔离开关的选择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liokv侧、 35kv侧和10kv侧隔离开关。项目按工作电压选择按工作电流选择按断流容量选择

48、按动稳定校验按热稳定校验隔离开关uzdugi&ig5.2.1 llokv 狈ij最大持续工作电流imax=393 (a)根据uns和imax,选择gw4-110型户外高压隔离开关。列出所选隔离开关有关参数与计算结果相比较计算结果gw4-110ugllokv5llokv鮎393aie630a由上表可见各项条件均满足要求，故所选gw4-110型户外高压隔离开关合格。5.2.2 35kv 侧最大持续工作电流imax=637 (a)根据uns和imax,选择gw4-35型户外高压隔离开关。列出所选隔离开关有关参数与计算结果相比较计算结果gw4-35ug35kvuzd35kvig637aie63

49、0a由上表可见各项条件均满足要求，故所选gw4-35型户外高压隔离开关合格。5.2.3 10kv 侧最大持续工作电流imax=2572 (a)根据uns和imax,选择gn10-10t/3000型户内高压隔离开关。列出所选隔离开关有关参数与计算结果相比较计算结果gn10-10t/3000uglokvuzdlokvig2572aic3000a由上表可见各项条件均满足要求，故所选gn10-10t/3000型户内高压隔离开关合格。以上所选均满足环境温度的要求5.3母线的选择1、选择材料：鉴于铝廉价、丰富，采用铝或铝合金作为导体材料。选择为变电所母 线，故选用硬导体2、导体截面选择：母线按照导体长期发

50、热允许电流选择3、电晕电压校验：对110匕侧母线进行电晕电压校验4、热稳定校验：由smin=v/计算出由热稳定决定的导体最小截而5、动稳定校验：导体按弯曲情况进行应力计算5.3.1 llokvllokv母线采用单母分段带旁母，imax=393 a年最高气温40 °c年最低气温 一25 °c年平均气温20 °c矩形导体集肤效应大、电晕损耗大，故不采用矩形导体。hokv母线采用管形母线，lf21铝镒合金导体。(1) 导体截面按长期发热允许电流选择查表得计及口照时屋外管形导体在实际环境温度40 °c时k=0.8 根据 imax<ki8o求出 i8o>

51、;393/o.8=39oa查表选出符合条件的管形铝猛合金导体导体尺寸(mm)导体截面(mrrt)导体最高允许温度为80时的载流量(a)截面系数w(cm3)惯性半径rl(cm)惯性矩j(cm4)(p30/252165651.370.9762.06(p40/352947122.61.335.2(2) 电晕电压校验当所选管形导体外径大于、等于下列数值时，可不进行电晕电压校验：hokv lgj-70/(p20由于所选管形铝镒合金导体外径(p30或(p40,故不进行电晕电压校验(3) 热稳定校验若计及集肤效应系数ks的影响，可得由热稳定决定的导体最小截面为smin=j5k%查表得40 °c时铝

52、猛合金的c=99管形导体ks=lqk= tk(i,2+10zi +/：)/12=686.2 (ka)2s=686.2 *106 (a2s)则 smin=逅丐幺=264 (mm2)由于 216 <264 <294故选择导体截面294 (导体尺寸(p40/35)的lf21管形铝镒合金导体 经过校验，选择单条lf21-(p40/35的管形铝镒合金母线5.3.2 35kv 侧35kv母线釆用单母分段带旁母接线，imax=637a 年最高气温 40 °c年最低气温 一25 °c年平均气温20 °c35kv母线采用单条矩形母线，lmy铝导体。考虑到母线处于室外，载

53、流量要求不太高，故选择三相水平布置，导体平放。(1) 导体截面按长期发热允许电流选择查表得不计及口照时屋外矩形导体在实际环境温度40 °c时k=0.81根据 imax<ki7o求出 i7o>637/o.81=559.26a查表选出符合条件的矩形导体导体尺寸 h*b(mm)单条截面(mm2)质量(kg/m)平放竖放ks50*45655942000.5450*56376712500.68(2) 热稳定校验若计及集肤效应系数ks的影响，可得由热稳定决定的导体最小截面为smin=j5k%查表得40 °c时硬铝的c=99矩形导体ks=lqk= tk(i,2+10zi +/)/12=87-6 (ka)2s=87.6 *106 (a2s)则 smin=94.5(mm2)由于 94.5 <200 <250则两种尺寸均合适。(3) 动稳定校验ish=20.326 ka=20326a动应力系数卩=1相间距离a=0.47m跨矩l=1.8m由公式 fph=1.73*10-7 ish2/ja求出母线相间电动力：fph=152.08n查表可知硬铝的最