电气工程及其自动化专业 学位论文

四川大学成人教育学院本生函授)毕业论文（设）题

目

110kV变电站一次部分气设计办学学院教学部

四川大学西藏函授专年

业级

电气工程其自动化2014级指导教师学生姓名

魏振波王志永学

号年月3日-1-

摘

要学：志

指教：振变电站作为电力系统中的重要组成部分直接影响整个电力系统的安全与经济运行本论文中待设计的变电站是一座降压变电站在系统中起着汇聚和分配电能的作用担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济运行的目的。本论文《110kv变电站一次部分电气设计首先通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器同时根据主接线的经济可靠运行灵活的要求选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。其次进行短路电流计算从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时其短路稳态电流和冲击电流的值根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等最后，并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、防雷保护配置图等相关设计图纸。关键词

电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择-2-

AbstractsubstationanimportantpartofthepowerdirectlyTointhispaperisastep-downsubstationinsystemroleofaggregationandwiththeregion,taskelectrification.Thecompletionsubstationwillonlypowernetworkstructure,butforindustrialagriculturalenoughsothattheregionalpoweraspurposes.Thepapersubstationdesign,"theoriginaltheanalysisandbasedontotalloadofthesubstationtransformer,thewiringeconomicalreliable,flexibleoperationrequirements,selectthemainoftwoprogramstobeAoutofprogramtodeterminethemainelectricalsubstationprogram.Second,theshort-circuitobtainedshortcircuitcalculationoccursshort-circuitofbus,steady-stateandthevalue.Accordingtotheofmaximumcontinuouscurrentmainelectricalequipmentselectionvalidation(includingcircuitbreaker,disconnectingswitch,voltageetc.).themainwiringdiagram,electricalgeneralrelateddesignlayoutplanElectricalmaindesign;short-circuitcurrentequipmentselection;drawings-3-

目

录第一章设计的内容和要求.一、原始资料分析.二、设计原则和基本要求三、设计内容.第主变器的选择一、主变台数的确定.二、本变电站站用变压器的选择三、小结第电气接线的选择一、选择原则二、主接线的基本形式和特点三、变电站的各侧主接线方案拟定.....................................................................................................7四、小结....................................................................................................................................................11第短路流计算......................................................................................................................................12一、短路计算的目的及假设.....................................................................................................................12二、短路电流计算的步骤.........................................................................................................................12三、短路电流计算及计算结果................................................................................................................13四、小结....................................................................................................................................................17第导体电气设备的选择......................................................................................................................18一、电气设备的选择原则.........................................................................................................................18二、断路器和隔离开关的选择..............................................................................................................18三、互感器的选择.....................................................................................................................................21四、母线的选择.......................................................................................................................................23五、高压熔断器的选择..........................................................................................................................25六、消弧线圈的选择..............................................................................................................................25七、小结....................................................................................................................................................26第变电防雷保护及其配置...................................................................................................................27一、直击雷的过电压保护......................................................................................................................27二、雷电侵入波的过电压保护..............................................................................................................27三、避雷器和避雷线的配置..................................................................................................................27四、小结....................................................................................................................................................28第高压电装置及平面布置...................................................................................................................29一、设计原则与要求.................................................................................................................................29二、高压配电装置...................................................................................................................................30三、小结....................................................................................................................................................31结论...................................................................................................................................................................32参考文献.............................................................................................................................................................33致谢...................................................................................................................................................................34附录1避雷针保护范围图......................................................................................................................12附录2变电所总体平面布置图..............................................................................................................36附录3110KV/35KV/10KV降压变电站电气一次主接线图...............................................................361

jj第一章

设计的内和要求一、原资料分析（一）变电站的建设规模1.类型：110kV地方变电站。2.最终容量：根据电力系统的规划需要安装两台容量为31.5，电压为110kV/35kV/10kV的主变压器，主变各侧容量比为100/100/100，一次设计并建成。（二）电力系统与本所的连接情况1.待设计的变电站是一座降压变电站担负着向该地区工厂农村供电的重要任务。2.本变电站有两回平行线路与110kV电力系统连接有两回电力系统连接。3.本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗的标么值示意图如图1（=100MVA）,110kV及电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在内。图变电所连接示意图图变所连接示意图4.变电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备，35kV因电网线路的电容电流较少，也不装设消弧线圈。出线无电源。电力负荷水平出线共回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000kVA。进出线共2回进线连接着电源送容量各为。出线共，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按设计；另外5每回输送容量为4000kVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。本变电站自用电主要负荷如表1

表1－2变电站自用电负荷序号

设备名称

额定容量（kW）

功率因数（cos

安装工作台数台数

备

注123456

主充电机浮充电机主变通风蓄电池通风检修、试验用电载波通讯用电

204.50.152.7151

0.850.850.850.850.850.85

11321

11321

周期性负荷经常性负荷经常性负荷经常性负荷经常性负荷经常性负荷78

屋内照明屋外照明

5.24.5910

生活水泵福利区用电

4.51.5

0.850.85

2

2

周期性负荷周期性负荷计算负荷（20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5*0.85(kVA)5.环境条件（当地年最高温度39.1℃，年最低温度5.9℃，最热月平均最高温度29；最热月平均地下0.8m壤温度℃。（2）当地海拔高度。（3）当地雷电日T=25.1日/。二、设计原则基本要设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行要求对用户供电可靠保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建的方便性。要求如下：1.选择主变压器台数、容量和型式(一般按变电站建成年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力)；2.设计变电所电气主接线；3.短路电流计算；4.主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定三、设计内容本次设计的是一个降压变电站，有三个电压等级／35kV／10kV)，主接线采用双母线接线方式，两路进线，和10kV主接线均采用单母线分段接线方式主变压器容量为2*315MVA与之间采用Yo2

／Yo－12连方式，与10kV之间采用／△—11连接方式。本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接35kV的引出线，另一端接10kV的出线。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体应用到什么用户所以负荷统计表相对比较简洁也减少了电气主接线图的制作难度。第章主变压器的选择一、主台数的确定待设计变电站在电力系统中的地位：本变电站为一降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构而且为当地的工农业生产提供了足够的电能从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。待设计变电站的建设规模：（一）电压等级110kV/35kV／10kV（二）线路回路数量进出线共回，两回进线为的平行供电线路，正常送电容量各为35000kVA。进出线共2回进线连接着35kV电源送容量各为35000kVA。进出线共12全部为架空路其中3回每回输送容量按设计；另外5每回输送容量为4000kVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。（三）主变选择由第一章概况及负荷统计可知：主变压器选为两台级低损耗三绕组有载调压变压器，每台容量为31.5MVA，两变压器同时运行电压等级110kV／35kV/10kV，各侧容量比：100：100：1001.变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开另一台主变的容量应满足全部负荷的考虑变压的事故过负荷能力为，则可保证负荷供电。2.在及以下电力系统中，一般选三相变压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯—低压—中压—高压线圈，高与低之间阻抗最大。3

071271323Nnon071271323Nnon3.绕组数和接线组别的确定：该变电所有三个电压等级所以选用三绕组变压器连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行110kV以上电压，变压器绕组都采Y连接，采用Y形连接，采用连接。4.调压方式的选择：普通型的变压器调压范围小仅为±而且当调压要求的变化趋势与实际相（如逆调压时仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求另外，普通变压器的调整很不方便而有载调压变压器可以解决这些问题它的调压范围较大，一般15%上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定要求变压器可以副边电压保持一定范围时载调压可解决，因此选用有载调压变压器。5.冷却方式的选择：主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷强迫油循环风冷强迫油循环水冷强迫导向油循环冷却虑到冷却系统的供电可靠性要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。所以用两台SFSZ—31500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下：表变压器技术数据型

号

额定容量（kVA）

额定电压（）高压中压低压

损耗（kW）阻抗电压空短（）载路

空载电流（%）

连接组别USFSZ—31

31500

35±4*1.

10.58.241

UU=6.5

1

Y、y、d二、本电站站用变器的选变电站的站用电是变电站的重要负荷因此在站用电设计时应按照运行可4

靠检修和维护方便的要求考虑变电站发展规划妥善解决分期建设引起的问题积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备使设计达到经济合理技术先进，保证变电站安全，经济的运行。一般变电站装设一台站用变压器对于枢纽变电站装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器互为备用如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时也可装设一台站用变压器根据如上规定本变电站选用两台容量相等的站用变压器。（一）站用变压器的容量应按站用负荷选择：照明负荷+其余负荷*0.85(kVA)站用变压器的容量：Se≥S0.85∑P十P照(根据任务书给出的站用负荷计算：5.2+4.5+（*0.85＝(kVA)（二）考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变侧选择两台SL7125／10号配电变压器，互为备用。根据容量选择站用电变压器如下：型号：—125／10；容量为：125(kVA)连接组别号：Yn，yn0调压范围为：高压：±5％阻抗电压为(：4三、小在本章中，根据本变电站的实际情况选择了变电站的主变压器和站用变压器：主变压器为两台SFSZ—31500/110型有载调压变压器；站用变压器两台SL7125／10型号配电变压器。5

第3章电主接线的择一、选原则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。主接线方案的确定与电力系统及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。（一）主接线设计的基本要求及原则变电站主接线设计的基本要求：1.可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应该予以遵循。2.灵活性电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的而且在各种事故或设备检修时能尽快的退出设备切除故障使停电时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。3.操作应尽可能简单、方便电气主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作还往往会造成运行人员的误操作而发生事故接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，或造成不必要的停电。4.经济性主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用最小，占地面积最少，使变电站尽快的发挥经济效益。5.应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主接线时，应考虑到有扩建的可能性。二)变电站主接线设原则：1.变电站的高压侧接线应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。2.在6-10kV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单线接线方式，出线回路数在6及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。3.在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超3回时，一般采用单母线接线，当出6

线回路数为～8回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。4.在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为34时采用单母线分段接线出线回路数在5及以上或当“0220kV电装置在系统中居重要地位；出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。5.当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。二、主线的基本形和特点主接线的基本形式可分两大类：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。在电厂或变电站的进出线较多时（一般超过回便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便、有利于安装和扩建。缺点是有母线后配电装置占地面积较大使断路器等设备增多无汇流母线的接线使用开关电器少占地面积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电站。有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段单母线分段带旁路母线等形式双母线又分为双母线无分段双母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。无汇流母线的主接线形式主要有单元接线扩大单元接线式接线和多角形接线等。三、变电站各侧主线方案的拟在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑：一)断路器检修时，影响连续供电；（二）线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求；（三）变电所有无全所停电的可能性；主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。7

1.110kV侧主接线方A方案：单母线分段接线图单母线分段接线B案:双母线接线（1）分析:

图双母线接线A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;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；任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；为高电压等级，一旦停电，影响下一级压等级供电，其重要性较高,因此本变电站设计不宜采用单母线分段接线。B案的主要优缺点：8

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；检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；可利用母联开关代替出线开关；便于扩建；双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较,行中需要隔离开关切断电路,易引起误操作.经济性差（2）结论:A方案一般适用于110kV线为3、4回的装置中；B方案一般适用于110kV出线为5及以上或者在系统中居重要位置、出4及以上的装置中。综合比较AB方案，并考虑本变电站110kV进出线共回且在系统中地位比较重要所以选择案双母线接线为110kV侧主接线方案。2.35kV主接线案A方案：单母线接线图B案:单母线分段接线

单母线接线9

图单母线分段接线（1）分析：A方案的主要优缺点：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;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；出线开关检修时，该回路停止工作。B案的主要优缺点：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；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;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；任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。（2）结论:B案一般速用于出线为回的装置中综合比较AB方案并考虑本变电站出线为2回，所以选择B方案单母线分段接线为35kV主接线方案。3.10kV主接线案A方案：单母线接线(见图B案：单母线分段接线(见图（1）分析：10

A方案的主要优缺点：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;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出线开关检修时，该回路停止工作。B案的主要优缺点：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；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；任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。（2）结论：B案一般适用于出线为6及以上的装置中。综合比较A、方案并考虑本变电站10kV出为回，所以选择B方案单母线分段接线为10kV侧主接线方案.四、小本章通过对原始资料的分析及根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。11

第4章短电流计算一、短路计的目的假设（一）短路电流计算的目的1.在选择电气主接线时，为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按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4.在选择继电保护方式和进整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5.按接地装置的设计，也需短路电流。（二）短路电流计算的一般规定1.验算导体和电器动稳定、稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式。2.选择导体和电器用的短路流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3.选择导体和电器时，对不电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4.导体和电器的动稳定、热定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。（三）短路计算基本假设1.正常工作时，三相系统对运行；2.所有电源的电动势相位角同；3.电力系统中各元件的磁路饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4.不考虑短路点的电弧阻抗变压器的励磁电流；5.元件的电阻略去，输电线的电容略去不计，及不计负荷的影响；6.系统短路时是金属性短路二、短电流计算的骤目前在电力变电站建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法，其步骤如下：（一）选择要计算短路电流的短路点位置；（二）按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图；12

1.在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；2.选取基准容量和基准电（一般取各级的平均电压3.将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗；4.由上面的推断绘出等值网络图；（三）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，即转移电抗；（四）求其计算电抗；（五）由运算曲线查出短路电流的标么值；（六）计算有名值和短路容量；（七）计算短路电流的冲击值；1.对网络进行化简把供电系统看为无限大系统不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：有名值：

IIIjII*Idij

2.计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：

Ij

''短路电流冲击值：

I2.55Icj

（八）绘制短路电流计算结果表三、短电流计算及算结果等值网络制定及短路点选择：根据前述的步骤，针对本变电所的接线方式，把主接线图画成等值网络图如图所示：13

12d1jB13d2jB1412d1jB13d2jB14d3jBF1-F3为选择的短路点选取基准容量=100MVA由于在电力工程中工程上习惯性标准一般选取基准电压

UUav

.基准电压（37115基准电流：5.500.50（一）变电抗计算SFSZ7—31500/110的技术参数∴X*=(/S)=(10.75/100)X*U%/100)*(S)=(0/100)*(100/40)=0X*U%/100)*(S)=(6.75/100)*(100/40)=（二）三相短计算图，图4-2图

三相短路计算简图（三）相短路计算1.110kV侧三相短路简图如下图图110kV三短路I'F1

SB

B1

1.732*110

kA14

''''''''当短路时，短路电流

I

''

0.102

9.8稳态短路电流的有名值

I

''

1

'

*I11

0.643*9.86.3KA冲击电流

I2.55*I1

''

F1

16.065KA短路全电流最大有效值

I

''

ch

1.51*I

''

F

9.51短路容量

SI

''

F1

*S9.8*100980B侧三相短路简图如下图图

侧相短路简图当短时，

I

F2

'

100

1.56KA短路电流

I

F2

''

XX

0.269

2.933稳态短路电流的有名值

I

''

F

I

F

*I

F

''

1.56*2.9334.58KA冲击电流

I＇=2.55*4.58=11.68短路全电流最大有效值I＂=1.51*4.58=6.92kA15

2F2F3B32F2F3B3F3F3F33F3短路容量S

〃I＂*S=2.933*100=293.3MVA侧三相短路简图如下图图4-510kV侧35kV侧相短路简当短路时，I＇=/(V)=100/(1.732*10.5)=5.499kA短路电流I＂〃=1/0.102+0.269+0.169）稳态短路电流的有名值II＇*I＂〃

5.499*1.852=10.184kA冲击电流

I＇=kA短路全电流最大有效值I＂=15.38kA短路容量S

〃I＂*S短路电流计算结果见表表

短路电流计算结果短路点

基准电压稳态短路电流有（）名值IkA

短路电流冲击值ich(kA)

短路全电流最大有效值Ich(kA)

短路容量S″(MVA)

1153710.5

6.34.58

9.516.92

98016

四、小短路电流是效验导体和电气设备热稳定性的重要条件，短路电流计算结果是选择导体和电气设备的重要参数，同时继电保护的灵敏度也是用它来效验的。所以正确计算短路电流，对整个变电站的设计至关重要，也最能体现出整个变电站设计的经济性。17

∞∞第5章导和电气设的选择一、电设备的选择则电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备和载流导体。各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。电气设备与载流导体的设计必须执行国家有关的技术经济政策并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后扩建留有一定的余地。电气设备选择的一般要求包括：1.应满足正常运行、检修、路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；2.应按当地环境条件校核；3.应力求技术先进和经济合；4.选择导体时应尽量减少品；5.扩建工程应尽量使新老电型号一致；6.选用的新产品，均应具有靠的试验数据，并经正式鉴定合格。7.按短路条件来校验热稳定动稳定。8.验算导体和110kV下电缆短路热稳定时，所有的计算时间，一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间；而电器的计算时间一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间；断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。二、断路器隔离开的选择（一）断路器隔离开关的择1.短路参数：i=9.84(kA);I"=IUkVI=1.05I2.110kV侧断路器的选择：查设备手册试选—110六氟化硫断路器。表LW14110型路器参数计算数据U（kV）I(A)

110

LW110U（）I

110200018

r∞kkdk∞23r∞kkdk∞23I

(kA)

9.51

I

31.5i(kA)I2td

9.82

i(kA)Ir2t

8031.5*3（1）动稳定校验：I=286.3(A)＜Ii(kA)＜IkA动稳定校验合格。（2）热稳定校验：(kA2·S)

承受

=31.52*3(kA2·S)

承受

＞热稳定校验合格。3.110kV侧隔离开关的选择：UkVI=286.3(A)查设备手册试选GW7-110型隔离开关，参数如下：额定电压：UkV

额定电流：I=600A动稳定电流：IkA5S热稳定电流：14kA（1）动稳定校验：I=286.3(A)＜i(kA)＜I=55kA（2）热稳定校验：=9.8*9.8*0.5

承受

=14*14*5(kA2·S)

承受

＞热稳定校验合格。（二）35kV侧断器和隔开关的选择1.短路参数：i=11.68(kA);I"=I=2.933(kA)UkVI=1.05I侧断路器的选择：查设备手册试选-35C断路器。表ZW-35C型路器参计算数据U（kV）I(A)

35104

U（kV）I

40.5160019

r∞rkkk∞r∞rkkk∞I

(kA)

I(kA)

25i(kA)I2td

*0.5

i(kA)It

63252*4（1）动稳定校验：I=104(A)＜i=11.68(kA)＜IkA动稳定校验合格。（2）热稳定校验：(kA2·S)

承受

(kA2·S)

承受

＞热稳定校验合格。侧隔离开关的选择：U=35kVI查设备手册试选GW14-35（）型隔离开关，参数如下：额定电压：U=35kV

额定电流：I动稳定电流：IkA2S热稳定电流：16kA（1）动稳定校验：I=104(A)＜i=11.68(kA)＜IkA动稳定校验合格。（2）热稳定校验：

承受

承受

＞热稳定校验合格。（三）10kV侧断器和隔开关的选择1.短路参数：i=25.97(kA);I"=I=1.852(kA)UkVI=1.05I侧断路器的选择：由于10kV选为户内成套设备，根据厂家提供的型号，选空气绝缘金属铠装移开式kYN28开关柜断路器型号为其参数如下:额定电压UkV额定电流:I=1250A20

kdmaxdwhkkkdmaxdwhkk四秒热稳定电流:Irw4″=kA额定短路开断电流：I=31.5kA额定峰值耐受电流：I=IkA额定短路关合电流：80kA（1）动稳定校验：I=242.8(A)＜ic＜IkA动稳定校验合格。（2）热稳定校验：=1.852*1.852*0.5(kA2·S)

承受

31.5*31.5*4

承受

＞热稳定校验合格。所选断路器满足要求。3.主变中性点隔离开关的选主变中性点隔离开关选取中性点专用型号:GW8-110主要参数:额定电压UkV额定电流:I=400A动稳定电流:IkA10S热稳定电流：kA表断路器、隔离开关参数表参数器件/型号

安装地点

额定电压额定电流U(kV)I

动稳定电热稳定电流I(kA)流(kA)断路器隔离开关

LW14—ZW35-126ZN63A-12/T1250A-31.5D）

110kV侧35kV侧主变中性点

11040.51011035110

2000160012506001250400

806380554015.5

31.5，3秒25431.5，4秒1451624.2，秒三、互器的选择（）

电流互器的选择：21

eddeeddedde1.110kV电流互感器(1)I=1.05S/1.732*110=286.3(A)UkV选取：—110，，电流互感器参数：1热稳定电流：40kA，动稳定电流：100kA(2)动稳定校验：i=16.065(kA)＜100kA动稳定校验合格。(3)热稳定校验：=9.8*9.8*0.5

承受

1*40*40(kA2·S)承＞Q热稳定校验合格。受2.35kV电流互器：(1)IU=35kV选取：—35，0.5/D/10P电流互感器参数：短时热稳定电流：31.5kA，动稳定电流：80kA(2)动稳定校验：i=11.68(kA)＜80kA动稳定校验合格。(3)热稳定校验：=2.933*2.933*0.5(kA2·S)

承受

=1*31.5*31.5(kA2·S)

承受

＞热稳定校验合格。3.10kV电流互器：(1)IU=10kV由于10kV选用为户内成套设备选取和开关柜配套使用的型号LMZ12/1500/5(2)电流互感器参数：雷电冲击耐受电压（kV，7522

短时工频耐受电压（kV，42表

电流互感器选型表安装地点

型号—110—35LMZ12/1500/5二电压互感器的选：电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，对于：1.3-20kV电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。3.110kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。根据上述条件，选择如下：110kV：母线选单相、串级式、户外式电压互感器。35kV：母线选单相、户外式电压互感器。10kV：母线成套设备配套电压互感器。表5

电压互感器选择表安装

型号

额定电压/kV

各级次额定容量/VA地点

原线圈

副线圈

辅助线圈

0.5级

1级

3

母线

JCC2-110

3

0.1/

3

0.1/

母线母线

JDJJ-3535/10/

33

0.1/0.1/

33

150250600200四、母线的择（一）母线对于110kV侧母线按照发热选取,本次设计的110kV侧电源进线为两回,回最大可输送35000kVA负荷,大持续工作电流按最大负荷算:I。23

iemindtminiemindtmin查设备手册表选择LGJ185/10钢芯铝绞线，在最高允许温度70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。其参数如下：计算半径196米，计算截22783平方毫米，户外载流量。校验110kV母线选单根的软导线，其综合矫正系数按海拔800，环境温度35。则k=0．。电流的校验：k=0．95*553=525.35>I=286.3A则电流校验满足要求。热稳定校验：t=(I

=(9.8*10

3

/87)

0.56

≈84.3mm

2

＜所以热稳定满足要求。（二）35kV侧母对于35kV侧主母线按照发热选取,次设计的35kV侧一回最大可输送负荷,变压器的容量为31500kVA，所以大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算:Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*35=104(A)。查设备手册表选择／45钢芯铝绞线，在最高允许温度+70的长期载流量为552A，满足最大工作电流的要求。其参数如下：计算半径196米，计算截面．平方毫米，户外载流量校验35kV母选单根的软导线，其综合矫正系数按海拔米,境温度℃则k=0．95电流的校验：．95*553=525.35>Igmax=104A则电流校验合格热稳定校验：

t

=(2.933*103/87)

≈34.71mm2所以热稳定满足要求（三）10kV侧母I=1.05S/1.732*10=242.8(A)查设备手册表选择63*8单片矩形铝母平放，平放时长期允许载流量为995A。可选择型的矩形铜排。校验10kV母，其综合矫正系数k=0．24

iemindt921iemindt921A电流的校验k=0．95*2030=1928.5>Igmax=242.8A,则电流校验合格B稳定校验=(I

t

dz=(1.852*10/117)

1.05

≈162.2mm＜S=1000mm2所以热稳定满足要求。五、高压熔器的选变电35kV电压互感器电压互感器以及站用变压器都用高压熔断器保护电气设备免受过载和短路电流的损害及用来保护电压互感器。按额定电压和开断电流进行选取：I<I

熔丝

<I

底座I=(1.05*125)/(

*1.所用变压器高压侧熔断器属成套设备选用型熔断器进行保护2.35kV电压互感器选取RW9--35型高压熔断器。3.10kV电压互感器属成套设备，选取型高压熔断器。表5

高压熔断器选择结果表型号

安装

额定电压

额定电流

最大分断

备注地点

/kA

电流RW-10

6050

保护电压互感器保护电压互感器-35

站用变压器

12

供电力线路短路或过流保护用六、消弧线的选择当电网容性电流大于下列数值时，中性点宜装消弧线圈：—6kV30A，10kV，35经计算本站10kV侧不需装消弧线圈35kV需装消弧线圈消弧线圈一般选用油浸式。25

表5-5：弧线选型表电压等级

型号XDJ-35

额定容量550kVA

额定电压

额定电流12.5-25A七、小电气设备的选择条件包括两大部分一是电气设备所必须满足的基本条件即按照正常工作条件（最高工作电压和最大持续工作电流)选择，按短路状态校验动、热稳定；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。本章根据短路电流计算结果选择了本变电站所用的电气设备。26

kdkd第6章变站防雷保及其配置避雷针、避雷器是变电站屋外配电装置和站内电工建筑物防护直击雷过电压的主要措施。变电站借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来实现，主控制室和屋内配电要采用屋顶上的避雷带。一、直击雷过电压护装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不宜超过10欧，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离S不宜小于5m立避雷针的接地装置与接地网之间的地中距离S应不大于。根据上述条件，变电站避雷针配置如下：、配电装置：在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。2.主变压器装设独立避雷针3.各电压等级母线桥：装设立避雷针。4.主控制楼：屋内配电装置筋焊接组成接地网，并可靠接地。二、雷电侵波的过压保护对入侵波防护的主要措施：1.在变电站内装设阀型避雷以限制入侵雷电波的幅值，同时在变电站的进线上，设进线段保护，以限制流经阀型避雷器的雷电流和降低入侵雷电波的陡度。2.变电站内必须装设避雷器限制雷电波入侵时的过电压，在110kV、35kV靠近变电站12kM的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA保护角在和30°范围内，冲击接地电阻在10

Ω

左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现，即设置进线段保护。对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组对地加装一个避雷器，对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器为分级绝缘。其绝缘水平为等级，需在中性点上装避雷器。三、避雷器避雷线配置(一)避雷器的配置：1.进出线设备外侧；2.所有母线上；27

3.变压器高压侧，尽量靠近压器；4.变压器低压侧为，只装在B相；5.主变压器中性点，按其绝水平等级选设；（二）避雷线的配置：1.110kV及以上线路全长架设避雷线；雷电日较高应全长架设避雷线；—35kV，一般设—2kM的进线段保护，以降低雷电波的陡度。表6-1安装地点

避雷器选型表型号YH5W—YH5W—YH5WZ17/45四、小运行中的电气设备能受到来自外部的雷电过电压的作用而造成电气设备损坏。为了避免电气设备受到雷电的过电压，必须采取有效的过电压防护器具，实现防雷保护。而装设避雷针、避雷线等避雷器具是防雷保护的最有效措施。28

第7章高配电装置平面布置配电装置是变电站的重要组成部分。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。形式有屋内和屋外配电装置，装配式配电装置和成套式配电装置。一、设原则与要求（一）设计原则高压电站和配电装置型式选择应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。1.节约用地2.运行安全和操作巡视方便配电装置布置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求，使配电装置一旦发生事故，将事故限制到最小范围和最低程度，并使运行人员在正常操作和处理事故的过程中不致发生意外情况，保证运行检修人员人身安全，以及在检修维护过程中不致损害设备。3.便于检修和安装对于各种型式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装条件。此外，配电装置的设计还必须考虑分期建设和扩建过渡的便利。4.节约三材，降低造价。（二）设计要求1.满足安全净距的要求屋外配电装置的安全净距可参考《电力工程电气设计手册》表。配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定安全净距。屋外带电装置带电部分的上面下面，不应有照明、通信和信号线架空跨越或穿过；屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷的照明或动力线路跨越。2.满足运行和检修的要求(1)运行要求。在设计中应考虑的问题有：①、进出线方向。②、避免或减少各级电压架空的交叉。③、配电装置的布置应该做到整齐清