110Kv变电站电气主接线的初步设计

...wd...110kV变电站电气主接线的初步设计摘要根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站电气主接线的初步设计，并绘制电气主接线图。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。110KV电压等级采用双母线接线，35KV和10KV电压等级都采用单母线分段接线。本次设计中进展了电气主接线的设计、短路电流计算、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、母线、熔断器等〕、各电压等级配电装置设计。本设计以《35～110kV变电所设计标准》、《供配电系统设计标准》、《35～110kV高压配电装置设计标准》等标准规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。关键词：降压变电站；电气主接线；变压器；设备选型；无功补偿目录摘要 ⅠAbstact Ⅱ1变电站电气主接线设计及主变压器的选择11.1主接线的设计原则和要求 11.1.1主接线的设计原则 11.1.2主接线设计的根本要求 21.2主接线的设计 31.2.1设计步骤 31.2.2初步方案设计 31.2.3最优方案确定 41.3主变压器的选择 51.3.1主变压器台数的选择 51.3.2主变压器型式的选择 51.3.3主变压器容量的选择 61.3.4主变压器型号的选择 61.4站用变压器的选择 91.4.1站用变压器的选择的根本原则 91.4.3站用变压器型号的选择 92短路电流计算 102.1短路计算的目的、规定与步骤 102.1.1短路电流计算的目的 102.1.2短路计算的一般规定 102.1.3计算步骤 102.2变压器的参数计算及短路点确实定 112.2.1变压器参数的计算 112.2.2短路点确实定 112.3各短路点的短路计算 122.3.1短路点d-1的短路计算(110KV母线) 122.3.2短路点d-2的短路计算(35KV母线) 132.3.3短路点d-3的短路计算(10KV母线) 132.3.4短路点d-4的短路计算 142.4绘制短路电流计算结果表 143电气设备选择与校验 163.1电气设备选择的一般规定 163.1.1一般原则 163.1.2有关的几项规定 163.2各回路持续工作电流的计算 163.3高压电气设备选择 173.3.1断路器的选择与校验 173.3.2隔离开关的选择及校验 213.3.3电流互感器的选择及校验 223.3.4电压互感器的选择及校验 263.3.5熔断器的选择 273.4母线与电缆的选择及校验 283.4.1材料的选择 283.4.2母线截面积的选择 283.4.310KV出线电缆的选择 304无功补偿设计 324.1无功补偿的原则与根本要求 324.1.1无功补偿的原则 324.1.2无功补偿的根本要求 324.2补偿装置选择及容量确定 334.2.1补偿装置确实定 334.2.2补偿装置容量的选择 33附录371变电站电气主接线设计及主变压器的选择变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成局部。主接线确实定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。1.1主接线的设计原则和要求1.1.1主接线的设计原则(1)考虑变电站在电力系统的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，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)考虑近期和远期的开展规模变电站主接线设计应根据5~10年电力系统开展规划进展。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度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及站连接电源数和出线回数。(3)考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响对一、二级负荷，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、二级负荷不连续供电；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站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，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；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。1.1.2主接线设计的根本要求根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。1.1.2.1可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不连续的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件〔包括一次和二次设备〕在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，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，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：(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)变电站全部停电的可能性。1.1.2.2灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：(1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。(2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进展安全检修，且不影响对用户的供电。(3)扩建方便。随着电力事业的开展，往往需要对已经投运的变电站进展扩建，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最小。1.1.2.3经济性可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。(1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式〔110/6～10kV〕变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。(2)年运行费小。年运行费包括电能损消耗、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及防止两次变压而增加电能损失。(3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。(4)在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。1.2主接线的设计1.2.1设计步骤电气主接线设计，一般分以下几步：(1)拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的根基上，拟订出假设干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保存2个技术上相当的较好方案。(2)对2个技术上比拟好的方案进展经济计算。(3)对2个方案进展全面的技术，经济比拟，确定最优的主接线方案。(4)绘制最优方案电气主接线图。1.2.2初步方案设计根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10KV，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。方案一：110KV侧采用双母线接线，35KV侧采用单母分段接线，10KV侧采用单母分段接线。方案二：110KV侧采用单母分段接线，35KV侧采用双母线接线，10KV侧采用单母分段。两种方案接线形式如下：图1-1主接线方案一图1-2主接线方案二1.2.3最优方案确定1.2.3.1技术比拟在初步设计的两种方案中，方案一：110KV侧采用双母线接线；方案二：110KV侧采用单母分段接线。采用双母线接线的优点：①系统运行、供电可靠；②系统调度灵活；③系统扩建方便等。采用单母分段接线的优点：①接线简单；②操作方便、设备少等；缺点：①可靠性差；②系统稳定性差。所以，110KV侧采用双母线接线。在初步设计的两种方案中，方案一：35KV侧采用单母分段接线；方案二：35KV侧采用双母线接线。由原材料可知，问题中未说明负荷的重要程度，所以，35KV侧采用单母分段接线。1.2.3.2经济比拟对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上35KV、10KV侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。由以上分析，最优方案可选择为方案一，即110KV侧为采用双母线接线，35KV侧为单母线形接线，10KV侧为单母分段接线。其接线图见以上方案一。1.3主变压器的选择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进展电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的根基上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。1.3.1主变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，应选择两台主变压器。1.3.2主变压器型式的选择1.3.2.1相数确实定在330kv及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置构造较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。1.3.2.2绕组数确实定在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均到达变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。1.3.2.3绕组连接方式确实定变压器绕组连接方式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连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星接，35KV也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用角接。1.3.2.4构造型式的选择三绕组变压器在构造上有两种根本型式。(1)升压型。升压型的绕组排列为：铁芯—中压绕组—低压绕组—高压绕组，高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。(2)降压型。降压型的绕组排列为：铁芯—低压绕组—中压绕组—高压绕组，高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。(3)应根据功率传输方向来选择其构造型式。变电站的三绕组变压器，如果以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。1.3.2.5调压方式确实定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调压变分接头较多，调压范围可达30%，且分接头可带负荷调节，但有载调压变压器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电所变压器配置，应选用无载调压变压器。1.3.3主变压器容量的选择变电站主变压器容量一般按建站后5~10年的规划负荷考虑，并按其中一台停用时其余变压器能满足变电站最大负荷的50%~70%〔35~110KV变电站为60%〕，或全部重要负荷〔当Ⅰ、Ⅱ类负荷超过上述比例时〕选择。即〔1-1〕式中N——变压器主变台数1.3.4主变压器型号的选择Sjs=Ke(∑Pimax/cosφi)〔1+α%〕Sjs最大计算负荷〔KVA〕Pimax每个用户的最大负荷〔KW〕Cosφi功率因数Ke同时系数α%线损率〔取为5%〕全所最大计算负荷：Sjs∑=Ke'∑Sjs〔35,10KV〕1.3.4.110KV线路负荷计算表1-110KV负荷名称最大负荷〔KW〕cosφ回路数化工厂35000.851铝厂50000.852医院15000.852氮肥厂20000.851印刷厂15000.851表格中各负荷间同时系数为0.85Sjs=0.85*〔3500/0.85+2*5000/0.85+2*1500/0.85+2000/0.85+1500/0.85〕*(1+5%)=21(MVA)1.3.4.235KV线路负荷计算表1-235KV负荷名称最大负荷〔KW〕COSΦ回路数火电厂一80000.91火电厂二50000.91表格中各负荷间同时系数为0.9Sjs=0.9*〔8000/0.9+5000/0.9〕*(1+5%)=13.65(MVA)1.3.4.3110KV级负荷计算35KV各负荷与10KV各负荷间的同时系数为0.9Sjs∑=0.9〔21+13.65〕=31.185(MVA)所用电负荷计算Sjs=〔K1*∑P1+∑P2〕K1所用动力负荷换算系数，一般取0.85∑P1所用动力负荷之和∑P2所用照明负荷之和表1-3110kV变电站自用电负荷类别名称容量〔KW〕功率因数安装台数工作台数备注照明主充电机200.8511周期照明浮充电机4.50.8511经常动力主变通风0.150.853232经常动力蓄电池通风2.70.8511经常照明检修、试验用电150.8511经常照明载波通讯用电10.8511经常照明屋内照明5.20.8511经常照明屋外照明4.50.8511经常动力生活水泵4.50.8522周期照明福利区用电1.50.8511周期Sjs=0.85〔0.15*32+2.7*1+4.5*2〕+20+4.5+15+1+5.2+4.5+1.5=0.0653〔MVA〕由上述计算结果可知：10KV侧PLMAX=21(MVA)35KV侧PLMAX=13.65(MVA)高压侧PLMIN=0.6*(21+13.65)=20.79(MVA)变电站用电负荷Pz为：Pz=0.0653(MVA)所以变电站最大负荷Smax为：Smax=20.79+0.0653=20.9(MVA)由以上计算，查《发电厂电气局部》选择主变压器型号如下：表1-4主变压器型号及参数型号及容量(KVA)额定电压(KV)连接组损耗(KW)阻抗电压(%)空载电流(%)空载负载高中高低中低高中低SFSL7-31500/11010122.5%12122.5%38.522.5%3522.5%10.5YN,yn0,d113812510.517.56.51.11.4站用变压器的选择1.4.1站用变压器的选择的根本原则(1)变压器原、副边额定电压分别与引接点和站用电系统的额定电压相适应；(2)阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范围内，站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的；(3)变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率。1.4.2站用变压器型号的选择参考《发电厂电气局部》，选择站用变压器如下：表1-5站用变压器型号及参数型号额定容量(KVA)额定电压(KV)连接组损耗(W)阻抗电压(%)空载电流(%)空载短路SC9-80/108010.5/0.4Y,yn03401140422短路电流计算2.1短路计算的目的、规定与步骤2.1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，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，为了比拟各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进展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，这就需要进展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开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。(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安全距离。2.1.2短路计算的一般规定2.1.2.1、计算的根本情况(1)电力系统中所有电源均在额定负载下运行。(2)所有同步电机都具有自动调整励磁装置〔包括强行励磁〕。(3)短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。(4)所有电源的电动势相位角相等。(5)应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。2.1.2.2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，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〕，不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2.1.3计算步骤(1)选择计算短路点。(2)画等值网络图。①首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。②选取基准容量Sb和基准电压Ub〔一般取各级的平均电压〕。③将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。④绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。(3)化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。(4)求计算电抗Xjs。(5)由运算曲线查出各电源供应的短路电流周期分量标幺值〔运算曲线只作到Xjs=3.5〕。①计算无限大容量〔或Xjs≥3〕的电源供应的短路电流周期分量。②计算短路电流周期分量有名值和短路容量。2.2变压器的参数计算及短路点确实定2.2.1变压器参数的计算基准值的选取：，取各侧平均额定电压(1)主变压器参数计算由表1.4查明可知：U12%=10.5U13%=17.5U23%=6.5U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(10.5+17.5-6.5)=10.75U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(10.5+6.5-17.5)=-0.25<0所以U2%=0U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5(17.5+6.5-10.5)=6.75电抗标幺值为：X1=U1%/100*SB/SN=10.75/100*100/31.5=0.341X2=U2%/100*SB/SN=-0/100*100/31.5=0X3=U3%/100*SB/SN=6.75/100*100/31.5=0.214(2)站用变压器参数计算由表1.5查明：X4=Ud%/100*SB/SN=4/100*100/0.08=50(3)系统等值电抗2.2.2短路点确实定此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110KV进线处短路与变压器高压侧短路，短路电流一样，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：图2-1短路等值图2.3各短路点的短路计算2.3.1短路点d-1的短路计算(110KV母线)网络化简如图2.2所示：图2-2d-1点短路等值图Xf1=Xs＝x0l〔Sj/Uj2〕＝0.4×150×〔100/1152〕＝0.454Xjs1=Xf1×Sn/Sb=0.454×1000/100=4.54因为Xjs1=4.54>3所以I"*=I∞*=I0.2*=1/Xjs1=1/4.54=0.22Ib=Sb/(√3×Ub)=100/(√3×115)=0.502(KA)In=Ib×Sn/Sb=0.502×1000/100=5.02(KA)I"=I∞=I0.2=I"*In=I∞*In=I0.2*In=0.22×5.02=1.1(KA)ich=2.55×I"=2.55×1.1=2.8(KA)ich=1.52×I"=1.52×1.1=1.672(KA)S"=√3×I"×Un=√3×1.1×110=209.58(MVA)2.3.2短路点d-2的短路计算(35KV母线)网络化简为：图2-3d-2点短路等值图Xf2=Xs+(X1+X2)//(X1+X2)=0.454+(0.341+0)//(0.341+0)=0.6245Xjs2=Xf2×Sn/Sb=0.6245×1000/100=6.245I"*=I∞*=I0.2*=1/Xjs2=0.16Ib=Sb/(√3×Ub)=100/(√3×37)=1.56(KA)In=Ib×Sn/Sb=1.56×1000/100=15.6(KA)I"=I∞=I0.2=I"*In=I∞*In=I0.2*In=0.16×15.6=2.5(KA)ich=2.55×I"=2.55×2.5=6.375(KA)ich=1.52×I"=1.52×2.5=3.8(KA)S"=√3×I"×Un=√3×2.5×35=151.55(MVA)2.3.3短路点d-3的短路计算(10KV母线)网络化简为：图2-4d-3点短路等值图Xf3=Xs+(X1+X3)//(X1+X3)=0.454+(0.341+0.214)//(0.341+0.214)=0.7315Xjs3=Xf3×Sn/Sb=0.7315×1000/100=7.315I"*=I∞*=I0.2*=1/Xjs3=0.1367Ib=Sb/(√3×Ub)=100/(√3×10.5)=5.5(KA)In=Ib×Sn/Sb=5.5×1000/100=55(KA)I"=I∞=I0.2=I"*In=I∞*In=I0.2*In=0.1367×55=7.52(KA)ich=2.55×I"=2.55×7.52=19.176(KA)ich=1.52×I"=1.52×7.52=11.43(KA)S"=√3×I"×Un=√3×7.52×10=130.25(MVA)2.3.4短路点d-4的短路计算网络化简只需在图2.4上加站用变压器的电抗标幺值即可，如以以下图所示：图2-5d-4点短路等值图Xf4=Xf3+X4=0.7315+50=50.7315Xjs2=Xf4×Sn/Sb=50.7315×1000/100=507.315I"*=I∞*=I0.2*=1/Xjs3=0.00197Ib=Sb/(√3×Ub)=100/(√3×0.4)=144.34(KA)In=Ib×Sn/Sb=144.34×1000/100=1443.4(KA)I"=I∞=I0.2=I"*In=I∞*In=I0.2*In=0.00197×1443.4=2.84(KA)ich=2.55×I"=2.55×2.84=7.242(KA)ich=1.52×I"=1.52×2.84=4.32(KA)S"=√3×I"×Un=√3×2.84×0.38=1.87(MVA)2.4绘制短路电流计算结果表总结以上各短路点短路计算，得如下短路电流结果表：表2-1短路电流计算结果表短路点编号基值电压基值电流支路名称支路计算电抗额定电流0S短路电流周期分量稳态短路电流0.2短路电流短路电流冲击值全电流有效值短路容量标幺值有名值标幺值有名值标幺值有名值公式2.551.52d-11150.502110kv4.545.020.221.10.221.10.221.12.81.672209.58d-2371.5635kv6.24515.60.162.50.162.50.162.56.3753.8151.55d-310.55.510kv7.315550.13677.520.13677.520.13677.5219.17611.43130.25d-40.4144.340.4kv507.3151443.40.001972.860.001972.860.001972.867.2424.321.873电气设备选择与校验导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置到达安全、经济的重要条件。3.1电气设备选择的一般规定3.1.1一般原则应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景开展的需要。3.1.2有关的几项规定导体和电器应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条校核电器的根本使用条件。(1)在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。表3-1各回路持续工作电流回路名称计算公式变压器回路Igmax=1.05In=1.05Sn/√3Un馈电回路Igmax=Pn/√3Uncosφ注：等都为设备本身的额定值。3.2各回路持续工作电流的计算依据表4.1，各回路持续工作电流计算结果见下表：表3-2各回路持续工作电流结果表回路名称计算公式及结果110KV母线Ig.max=1.05Sn/√3Un=1.05×31500/√3×115=166.05A110KV进线Igmax=Pn/√3Uncosφ=31185/(√3×115×0.85)=184.2A35KV母线Ig.max=1.05Sn/√3Un=1.05×31500/√3×38.5=495.996A35KV出线火电厂一Ig.max=S/√3Uncosφ=8000/(√3×37×0.85)=146.86A火电厂二Ig.max=S/√3Uncosφ=5000/(√3×37×0.85)=91.79A10KV母线Ig.max=1.05Sn/√3Un=1.05×31500/√3×10.5=1818.65A10KV出线化工厂Ig.max=S/√3Uncosφ=3500/√3×10.5×0.85=226.4A铝厂〔两回〕Ig.max=S/√3Uncosφ=5000/√3×10.5×0.85=323.45A医院〔两回〕Ig.max=S/√3Uncosφ=1500/√3×10.5×0.85=97A氮肥厂Ig.max=S/√3Uncosφ=2000/√3×10.5×0.85=129.38A印刷厂Ig.max=S/√3Uncosφ=1500/√3×10.5×0.85=97A0.4KV母线Ig.max=1.05Sn/√3Un=1.05×653/√3×0.38=104.17A3.3高压电气设备选择3.3.1断路器的选择与校验断路器型式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比拟后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，断路器选择的具体技术条件如下：(1)电压：Ug(电网工作电压)≤Un〔3-1〕(2)电流：Ig.max(最大持续工作电流)≤In〔3-2〕(3)开断电流：Idt≤Ikd〔3-3〕式中：Idt——断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；

Ikd——断路器的额定开断电流。(4)动稳定：ich≤imax〔3-4〕式中：ich——断路器极限通过电流峰值； imax——三相短路电流冲击值。(5)热稳定：I∞2tdz≤It2t〔3-5〕式中：I∞——稳态三相短路电流；其中：，由和短路电流计算时间t，可从《发电厂电气局部课程设计参考资料》第112页，查短路电流周期分量等值时间t,从而计算出。3.3.1.1断路器的选择根据如下条件选择断路器：电压：电流：，各回路的见表3.2。各断路器的选择结果见下表：表3-3断路器的型号及参数性能指标位置型号额定电压〔KV〕额定电流〔A〕额定断开电流〔KA〕动稳定电流〔KA〕热稳定电流〔KA〕固有分闸时间〔s〕合闸时间〔s〕变压器110KV侧OFPI-110110125031.58031.5(3)<0.03变压器35KV侧HB35361250258025(3)0.060.0635KV出线侧HB35361250258025(3)0.060.06变压器10KV侧HB-101012504010043.5(3)0.060.0610KV出线侧ZN4-10C1060017.329.417.3(4)0.050.2站用DW5-400380-400400其中：OFPI-110号断路器见《发电厂电气局部》第491页；HB35号断路器见《发电厂电气局部》第490页；HB-10号断路器见《发电厂电气局部》第489页；ZN4-10C号断路器见《电力工程电气设备手册—电气一次局部》第649页。3.3.1.2断路器的校验(1)校验110KV侧断路器=1\*GB3①开断电流：Idt≤IkdIdt=1.1(KA)Ikd=31.5(KA)Idt<Ikd=2\*GB3②动稳定：ich≤imaxich=2.8(KA)imax=80(KA)ich<imax=3\*GB3③热稳定：I∞2tdz≤It2tβ"=I"/I∞=1.1/1.1=1t=2+0.03=2.03(s)查《发电厂电气局部课程设计参考资料》第112页得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05β"=1.65+0.05=1.7(s)I∞2tdz=1.12×1.7=2.057[〔KA〕2s]It2t=31.52×2.03=2282.18[〔KA〕2s]则：I∞2tdz≤It2t经以上校验此断路器满足各项要求。(2)校验变压器35KV侧断路器=1\*GB3①开断电流：Idt≤IkdIdt=2.5(KA)Ikd=25(KA)Idt<Ikd=2\*GB3②动稳定：ich≤imaxich=6.375(KA)imax=80(KA)ich<imax=3\*GB3③热稳定：I∞2tdz≤It2tβ"=I"/I∞=2.5/2.5=1t=2+0.06=2.06(s)查《发电厂电气局部课程设计参考资料》第112页得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05β"=1.65+0.05=1.7(s)I∞2tdz=2.52×1.7=10.625[〔KA〕2s]It2t=252×2.06=1287.5[〔KA〕2s]则：I∞2tdz≤It2t经以上校验此断路器满足各项要求。(3)校验35KV出线侧断路器此断路器与35KV变压器侧断路器型号一样，且短路电流与校验35KV变压器侧断路器为同一短路电流，则：校验过程与校验35KV变压器侧断路器一样。(4)校验变压器10KV侧断路器=1\*GB3①开断电流：Idt≤IkdIdt=7.52(KA)Ikd=40(KA)Idt<Ikd=2\*GB3②动稳定：ich≤imaxich=19.176(KA)imax=100(KA)ich<imax=3\*GB3③热稳定：I∞2tdz≤It2tβ"=I"/I∞=7.52/7.52=1t=2+0.06=2.06(s)查《发电厂电气局部课程设计参考资料》第112页得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05β"=1.65+0.05=1.7(s)I∞2tdz=7.522×1.7=96.14[〔KA〕2s]It2t=43.52×2.06=3898[〔KA〕2s]则：I∞2tdz≤It2t经以上校验此断路器满足各项要求。(5)校验10KV出线侧断路器=1\*GB3①开断电流：Idt≤IkdIdt=7.52(KA)Ikd=17.3(KA)Idt<Ikd=2\*GB3②动稳定：ich≤imaxich=19.176(KA)imax=29.4(KA)ich<imax=3\*GB3③热稳定：I∞2tdz≤It2tβ"=I"/I∞=7.52/7.52=1t=2+0.03=2.03(s)查《发电厂电气局部课程设计参考资料》第112页得：tz=1.65(s)tdz=tz+0.05β"=1.65+0.05=1.7(s)I∞2tdz=7.522×1.7=96.14[〔KA〕2s]It2t=17.32×2.03=607.56[〔KA〕2s]则：I∞2tdz≤It2t经以上校验此断路器满足各项要求。3.3.2隔离开关的选择及校验隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器一样，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进展综合的技术经济比拟，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件一样。3.3.2.1隔离开关的选择根据如下条件选择隔离开关：电压：电流：，各回路的见表3.2。各隔离开关的选择结果见下表：表3-4隔离开关的型号及参数开关编号型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳定电流(KA)热稳定电流(s)(KA)110KV侧GW2-1101106005014(5)35KV变压器侧GW4-353510008023.7(4)35KV出线侧GW8-3535400155.6(5)其中：GW2-110型号隔离开关见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第165页；GW4-35型号隔离开关见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第165页；GW8-35型号隔离开关见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第165页;3.3.2.2隔离开关的校验(1)110KV侧隔离开关的校验=1\*GB3①动稳定：ich≤imaxich=2.8(KA)imax=50(KA)ich<imax=3\*GB3③热稳定：I∞2tdz≤It2t由校验断路器可知：I∞2tdz=1.12×1.7=2.1[〔KA〕2s]It2t=142×5=980[〔KA〕2s]则：I∞2tdz≤It2t经以上校验此隔离开关满足各项要求。(2)35KV变压器侧隔离开关的校验=1\*GB3①动稳定：ich≤imaxich=6.375(KA)imax=80(KA)ich<imax=2\*GB3②热稳定：I∞2tdz≤It2t由校验断路器可知：I∞2tdz=2.52×1.7=10.625[〔KA〕2s]It2t=23.72×4=2246.76[〔KA〕2s]则：I∞2tdz≤It2t经以上校验此隔离开关满足各项要求。(3)35KV出线侧隔离开关的校验=1\*GB3①动稳定：ich≤imaxich=6.375(KA)imax=34(KA)ich<imax=2\*GB3②热稳定：I∞2tdz≤It2t由校验断路器可知：I∞2tdz=2.52×1.7=10.625[〔KA〕2s]It2t=5.62×5=156.8[〔KA〕2s]则：I∞2tdz≤It2t经以上校验此隔离开关满足各项要求。3.3.3电流互感器的选择及校验3.3.3.1电流互感器选择的具体技术条件如下：(1)一次回路电压：Ug≤Un〔3-6〕式中：Ug——电流互感器安装处一次回路工作电压；Un——电流互感器额定电压。(2)一次回路电流：Igmax≤In〔3-7〕式中：Igmax——电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；In——电流互感器原边额定电流。当电流互感器使用地点环境温度不等于时，应对In进展修正。修正的方法与断路器In的修正方法一样。(3)准确级准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准等级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。=1\*GB3①与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下要求：与仪表相配合分流器、变压器的准确级为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级为0.5。仪表的准确级为1.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级0.5。仪表的准确级为2.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级1.0。=2\*GB3②用于电能测量的互感器准确级：0.5级有功电度表应配用0.2级互感器；1.0级有功电度表应配用0.5级互感级，2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器；2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用1.0级级互感器。=3\*GB3③一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选用D级，零序接地保护可釆用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进展校验计算。(4)动稳定校验：ich≤√2ImKdω〔3-8〕式中：ich——短路电流冲击值；Im——电流互感器原边额定电流；Kdω——电流互感器动稳定倍数。(5)热稳定校验：I∞2tdz≤(ImKt)2〔3-9〕式中：I∞——稳态三相短路电流；tdz——短路电流发热等值时间；Im——电流互感器原边额定电流。Kt——t秒时的热稳定倍数。3.3.3.2电流互感器的选择根据如下条件选择电流互感器：一次回路电压：Ug(电网工作电压)≤Un一次回路电流：Igmax〔最大持续工作电流〕≤In见表3.2。各电流互感器的选择结果见下表：表3-5电流互感器的型号及参数参数位置型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷(Ω)10%倍数1S热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级二次负荷(Ω)倍数110KV进线侧LB-1102300/50.5/BB/B0.5B2.02.01570183变压器35KV侧LCW-3515-1000/50.5/30.5/3242286510035KV出线侧LB-35300/50.5/B1/B20.5/0.5/B2B2/B2/B20.5B1B22.02.01555140变压器10KV侧LBJ-101000/50.5/D1/DD/D0.51D0.5<10509010KV出线侧LA-10300/50.5/31/30.5130.41075135其中：LB-110型号电流互感器见《发电厂电气局部》第498页；LCW-35型号电流互感器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第194页；LB-35型号电流互感器见《发电厂电气局部》第498页；LBJ-10型号电流互感器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第187页；LA-10型号电流互感器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第186页。3.3.3.3电流互感器的校验(1)110KV进线侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：ich≤√2ImKdωich=2.8(KA)=2800(A)√2ImKdω=√2×2×300×183=155280(A)ich≤√2ImKdω=2\*GB3②热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)2由校验断路器可知：I∞2tdz=1.12×1.7=2.057[〔KA〕2s](ImKt)2=(2×0.3×70)2=1764[〔KA〕2s]I∞2tdz≤(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。(2)变压器35KV侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：ich≤√2ImKdωich=6.375(KA)=6375(A)√2ImKdω=√2×(5~1000)×100=707.11~141421.16(A)ich≤√2ImKdω=2\*GB3②热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)2由校验断路器可知：I∞2tdz=2.52×1.7=10.625[〔KA〕2s](ImKt)2=(1×65)2=4225[〔KA〕2s]I∞2tdz≤(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。(3)35KV出线侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：ich≤√2ImKdωich=6.375(KA)=6375(A)√2ImKdω=√2×300×140=59397(A)ich≤√2ImKdω=2\*GB3②热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)2由校验断路器可知：I∞2tdz=2.52×1.7=10.625[〔KA〕2s](ImKt)2=(0.3×55)2=272.25[〔KA〕2s]I∞2tdz≤(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。(4)变压器10KV侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：ich≤√2ImKdωich=19.176(KA)=19176(A)√2ImKdω=√2×〔1000~1500〕×90=127279~190919(A)ich≤√2ImKdω=2\*GB3②热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)2由校验断路器可知：I∞2tdz=7.522×1.7=96.14[〔KA〕2s](ImKt)2=[(1~1.5)×50]2=2500~5625[〔KA〕2s]I∞2tdz≤(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。(5)10KV出线侧电流互感器=1\*GB3①动稳定：ich≤√2ImKdωich=19.176(KA)=19176(A)√2ImKdω=√2×〔300~400〕×135=57276~76368(A)ich≤√2ImKdω=2\*GB3②热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)2由校验断路器可知：I∞2tdz=7.522×1.7=96.14[〔KA〕2s](ImKt)2=[(0.3~0.4)×75]2=506.25~900[〔KA〕2s]I∞2tdz≤(ImKt)2经以上校验此电流互感器满足各项要求。3.3.4电压互感器的选择及校验3.3.4.1电压互感器选择的具体技术条件如下：(1)一次电压：1.1Un>U1>0.9Un〔3-10〕式中：Un——电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为(2)二次电压U2n：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按《发电厂电气局部课程设计参考资料》第118页、表538进展选择。(3)准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。(4)二次负荷S2：S2≤Sn〔3-11〕式中：S2——二次负荷；Sn——对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。3.3.4.2电压互感器的选择由电压互感器选择的技术条件及各侧使用情况：(1)110KV侧：Un=110(KV)U2n=100/√3(V)(2)35KV侧：Un=35(KV)U2n=100(V)(3)10KV侧：Un=10(KV)U2n=100(V)三侧电压互感器准确等级：1级参考《发电厂电气局部课程设计参考资料》185页表5.44，三侧电压互感器选择如下表所示：表3-6电压互感器型号及参数型式额定变比在以下准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级单相(屋外式)JCC-11050010002000JDJ-3535000/1001502506001200JDZ-1010000/10080150300500其中：JCC-110型号电压互感器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第185页；JDJ-35型号电压互感器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第185页；JDZ-10型号电流互感器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第184页。3.3.5熔断器的选择高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。3.3.5.1熔断器选择的具体技术条件如下：(1)电压：〔3-12〕限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为(2)电流：〔3-13〕式中：——熔体的额定电流。——熔断器的额定电流(3)根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之间，或熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。(4)断流容量：〔3-14〕式中：——三相短路冲击电流的有效值。——熔断器的开断电流。3.3.5.2熔断器的选择依据以上熔断器选择的技术条件，参考《发电厂电气局部课程设计参考资料》166页表5-35，35KV和10KV熔断器如下表所示：表3-7熔断器的型号及参数系列型号额定电压(KV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RN2100.51000保护户内电压互感器RW9-35350.52000保护户外电压互感器其中：RN2型号熔断器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第166页；RW9-35型号熔断器见《发电厂电气局部课程设计参考资料》第165页；3.4母线及电缆的选择及校验变电所屋内屋外配电装置的主母线、变压器电气设备与配电装置母线之间的连接导线统称为母线。选择配电装置中的母线主要考虑：母线的材料、母线截面形状、母线截面积的大小、校验母线的动稳定和热稳定。3.4.1材料的选择配电装置母线的材料有铜、铝、铝合金。铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性强，用途广，是很好的母线材料。但是铜的储量不多，价值较贵，因此铜母线只用于空气中含腐蚀性气体的屋外配电装置。铝的电阻率为铜的1.7-2倍，密度为铜的30%，而且储量多价值也低，因此在屋内屋外配电装置中广泛采用铝母线或铝合金母线。在机械强度要求较高的情况下使用铜母线。3.4.2母线截面积的选择3.4.2.1按长期发热允许电流选择各种电压等级的配电装置中，主母线和下引线以及临时装设的母线，一般均按长期发热允许电流选择截面积。因此，必须满足在正常运行中，通过母线的最大长期工作电流不应大于母线的长期发热允许电流，即：KIal≥Igmax(3-15)式中：Ial——相应于环境温度为25oC及母线放置方式时母线的长期允许电流。Igmax——通过母线的最大长期工作电流。K——温度修正系数θ0为母线的额定温度，通常θ0=250C，θ为母线安装地点的实际环境温度，θal为母线的长期允许温度，通常θal=700C。(1)110KV母线选择由表3.2可知110KV母线中Igmax=116.05AKIal=0.943×252=237.636>116.05=Igmax所以选25×3的矩形铝母线截面积为75mm2平放Ial=252A(2)35KV母线选择由表3.2可知35KV母线中Igmax=495.996AKIal=0.943×632=595.976A>495.996=Igmax所以选50×3矩形铝母线截面积为250mm2平放Ial=632A(3)10KV母线选择由表3.2可知10KV母线中Igmax=1818.65AKIal=0.943×1360=1282.48A>1818.65A=Igmax所以选80×10矩形铝母线截面积为800mm2平放Ial=1360A3.4.2.2母线的校验(1)热稳定校验母线正常运行最高温度为：〔3-16〕参考《发电厂电气局部》243页、表6.3得：，则母线最小截面为：〔3-17〕满足热稳定。(2)动稳定校验由短路电流计算结果表查得，短路冲击电流为：相间距离取〔3-18〕〔3-19〕〔3-20〕由、，参考《发电厂电气》图2.15得：同相条间