毕业设计（论文）-110kv变电所一次系统设计.doc

长沙电力职业技术学院毕业设计（论文）课题任务书（ 2007 - 2008 学年）系部名称：电力系课题名称110KV变电所一次系统设计学生姓名专业发电厂及电力系统学号200501040612指导教师任务书下达时间2007.11.5课题概述：（包括设计或论文的课题，设计型课题的原始资料及主要参数要求或论文型课题的论点、论据、逻辑性要求等）本设计的课题为110KV变电所一次系统的设计。设计课题的原始资料如下：1、 变电所的类型该变电所为110KV终端变电所，进线端电压为110KV线路一条，35KV出线4条，10KV出线5条。其中：110KV兴城线与朝阳变电所相连，35KV线路有：镇南线-送电至双发乡，镇里线-送电至卫星牧场，朝阳线-送朝阳部分负荷，永胜线-送电至卫星牧场。10KV线路分为：城西线、城南线、城东线、城北线、镇北线。正常运行方式为110KV朝阳线送电，35KV四条线路，35KV分段接线，镇里线及10KV单母线接线，所用电源两个，一个由10KV母线带出线的10KV所用变，另一个是35KV所用变，由35KV镇里线母线带出。2、 变电所所处的地理位置变电所位于城市工业区附近，交通运输方便，变电所所处的地域及自然条件变电所位于省界大庆市肇洲县，海拔400M，地势平坦，公路交通方便，无污染源，夏季最高温度零上36度，冬季最低气温为-20度，年平均气温为零上15度，最大风速为20M/S，覆冰厚度为5MM，土壤电阻率为500，冻土厚度为1.3M，主导风向：夏季为东南风，冬季为西北风。3、 负荷资料有一处为二类负荷，容量为2500KVA，其余为三类负荷，其中工业负荷比重较大，容量总和为15000KVA，10KV侧有5条出线，线损率为10%，进线长度为20KM，其负荷统计如下：区域回路名称用户类型需用系数负荷容量（KVA）线损率供电回路线路长度（KM）备注1城西线居民0.8250010%一回30三类2城北线卫星牧场0.7300010%一回35三类3城东线居民0.9250010%一回25三类4城南线卫星牧场0.9270010%一回20三类5镇北线亚麻厂0.75135010%一回30三类6镇南线林场0.9150010%一回15三类7镇里线医院0.8250010%一回20二类8朝阳线居民0.8100010%一回25三类9永胜线居民0.980010%一回30三类4、 系统资料变电所有一回110KV进线，进线长度为20KM，系统的基准容量Sj=100MVA，系统在最大运行方式下，系统电抗标幺值Xmax=0.04，系统在最小运行方式下系统电抗标幺值Xmin=0.06。规划年限为10年,年负荷增长率5%。要求设计变电站的一次系统，设计内容包括负荷统计计算，短路电流计算，主变、主接线、电气设备的选择。要求阅读或检索的参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）：1、陈跃.电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册.中国水利水电出版社,20032、曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料.东南大学出版社,水利电力出版社,19953、李火元.电力系统继电保护及自动装置.中国水利水电出版社,20064、陈光会,王敏.电力系统基础.中国水利水电出版社,20045、卢文鹏,吴佩雄.发电厂变电所电气设备.中国电力出版社,2005 设计（论文）成果要求：（包括设计或论文正文的字数和质量等要求等）毕业设计说明书要求结构合理、条理清晰、引用文献数据可靠，计算正确，书写整齐，图纸规范，格式符合要求，篇幅应在25页以上。进度及要求起止日期要求完成的内容及质量2007.11.262008.1.1812007.11.2612. 2完成设计的开题报告，要求提交开题报告一本；2. 2007.12.312.12完成调研和资料的收集整理；要求调研材料丰富，数据可靠；3. 2007.12.1312.26完成设计初稿，确定主变压器、主接线及其它主要设备的选择方案；42007.12.272008.1.13完成设计定稿，要求设计说明书结构合理、条理清晰，计算正确，图纸规范，格式符合要求；5. 2008.1.141.18进行毕业设计答辩。审核（系主任）批准（教务处）长沙电力职业技术学院毕业设计（论文）评阅表指导教师意见指导教师签名： 200 年 月 日评阅教师意见评阅教师签名： 200 年 月 日答辩成绩答辩组长签名： 200 年 月 日总评成绩指导教师签名： 200 年 月 日前 言通过三年的电力专业系统的学习,我们已经初步掌握了一些电气方面的知识,认识了很多电气设备。老师深刻而形象的传授,使我们受益匪浅，学校丰富多彩的实习使我们不但有理论的优势，也有实践操作能力。这次110KV变电所一次系统的设计不但复习总结了以前的知识，而且学习了很多新的知识，培养了很多新的能力，比如上网查阅资料的能力，整理数据、分析数据的能力，使用AUTO CAD解决实际绘画问题的能力等等。在设计的过程中，为了数据的严肃性，我翻阅了很多参考资料，有时，一个小小的标点也要让我仔细斟酌良久，我知道科学是严肃性的。本设计的思路秉着经济性，可靠性，可行性原则设计使设计尽量紧凑化。由于这个变电所属于终端变电所，停电只影响到用户侧，而且主要是三类负荷，对供电的可靠性不是很高，所以只采用了一台主变，对于一处二类负荷，我们采用从其他电源引过来，这样不但节省了备用变压器，断路器，隔离开关等设备的费用，同时还使结构简单，便于操作，节省了运行管理费用等等。110KV侧不带负荷，但采用了单母接线，主要考虑是留有发展空间。考虑10年以后负荷的增长，容量增加，变电所再增加变压器留有余地。电抗器主要用在10KV侧限制短路电流，主要安装在短路电流在30KA及以上分段接线的母线上，所以本设计没有考虑。最后感谢指导老师的悉心指导，设计过程中出现了许多困难，多亏老师的耐心指点。设计存在很多缺陷，万望专业人士批评指正。 设计者：胡欣 2008年1月目录前言摘要第1章 基本概念1.1常用概念.11.2变电所分类.1第2章 变电所一次系统的设计2.1 原始材料分析及主变的选择.22.2 电气主接线设计.42.3 所用电设计.82.4 短路电流的计算.82.5 电气设备的选择.102.6高低压配电装置的设计.23第3章 计算书3.1 短路电流计算.253.2 电气设备的选择和校验.27附录后记致谢参考资料及文献摘 要变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成 。其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装23台主变压器；330 千伏及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入5 10年的预期负荷选择。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求 。变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。变电所的控制方式一般分为直接控制和选控两大类。前者指一对一的按纽控制。对于控制对较多的变电所，如采用直接控制方式，则控制盘数量太多，控制监视面太大，不能满足运行要求，此时需采用选控方式。选控方式具有控制容量大、控制集中、控制屏占地面积较小等优点；缺点是直观性较差，中间转换环节多。随着我国工业的迅猛发展，各行各业对电力系统供电可靠性和稳定性的要求越来越高。变电所是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电所的安全运行对电力系统至关重要。本文主要进行110kv/35kv/10kv终端变电所的设计。主要内容包括：变电所电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、PT、CT、支柱绝缘子、套管、母线导体、避雷器、电抗器、高压熔断器等。附件包括：电气主接线图、110kv侧进线间隔断面图、断路器、隔离开关关键词终端变电所；一次设备；主变；主接线；一次系统设计第1章 基本概念1.1常用概念1.1.1 按突然中断供电造成的损失程度分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。1.1.2 一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电）。1.1.3 同时率-各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。1.2 变电所的分类 对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：n 枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330-500kv的变电所，成为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统的瘫痪。n 中间变电所：高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长距离输电线路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。n 地区变电所：高压侧一般为110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。n 终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110kv经降压后直接向用户供电的变电所。全所停电后仅使用户中断供电。第2章 变电所一次系统的设计2.1 原始材料分析及主变的选择1 由原始资料知该变电所为110KV终端变电所，进线端电压为110KV线路一条，35KV出线4条，10KV出线5条。其中：110KV兴城线与朝阳变电所相连，35KV线路有：镇南线-送电至双发乡，镇里线-送电至卫星牧场，朝阳线-送朝阳部分负荷，永胜线-送电至卫星牧场。10KV线路分为：城西线、城南线、城东线、城北线、镇北线。正常运行方式为110KV朝阳线送电，35KV四条线路，35KV分段接线，镇里线及10KV单母线接线，所用电源两个，一个由10KV母线带出线的10KV所用变，另一个是35KV所用变，由35KV镇里线母线带出。根据电力工程电气设计手册的要求，并结合本变电所的具体情况及相关要求，选用一台三绕组有载调压的变压器作为主变。2.1.1 主变容量的确定1主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电。对于装设两台变压器的变电所，每台变压器的容量Sn通常按下式进行初选：SnSimp式中：Simp变电所全部重要负荷容量变电所某一级电压的最大计算负荷为：Smax=KtSimp (1+)式中Kt同时率； Pmax、cos各用户的最大有功和功率因数该电压级电网的线损率计算如下： Simp=2.5*0.8+3.0*0.7+2.5*0.9+2.7*0.9+1.35*0.75+1.5*0.9+2.5*0.8+1.0*0.8+0.8*0.9=14.663MVA Smax=Kt* Simp *(1+)=0.85*14.663*(1+10%)=13.71MVA考虑到同一重要负荷不在同一时刻出现，应考虑同时率Kt=0.852对负荷的逐年增长,设计要求取年增长率为10%,按近期规划10年考虑.预测的最大负荷为Smax=(1+m)t Smax=(1+5%)10*13.71=22.33MVA式中Smax-预测最大负荷 Smax-按负荷资料统计的最大负荷; m-负荷增长率,按10%考虑 t-时间,按10年考虑.2.1.2 变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电,另一台变压器容量在计及过负荷能力和允许时间内保证对类及类负荷的连续供电,但是根据设计资料提示,该变电所只有一条电源进线,且负荷量不是很大,负荷类型大多为三类负荷,一台主变足以满足系统和设计的要求.根据上述分析,选用一台主变.2.1.3 变压器相数的选择 对于330kv及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，应采用三相变压器。2.1.4 主变绕组数量的选择 在330KV及以下电力系统中，一般都应采用三相变压器。因为单相变压器相对来讲投资大，占地多，运行损耗也大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。若安装或运输受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器组。此为终端变联系三个电压等级，可以用一台三绕组的变压器2.1.5 绕组联结方式 我国110kv级以上的电压变压器绕组都采用YN联接方式，35kv及以下电压等级，变压器都采用D联接方式，考虑三次谐波的影响，故选择YN，y,D11连接。2.1.6冷却方式的选择该变电所所处位置,夏季最高温度零上36度，冬季最低气温为-20度，年平均气温为零上15度，最大风速为20m/S，覆冰厚度为5mm，可以采用油浸风冷式2.1.7 结论 综上所述，根据电压允许波动范围为5%以内，结合本所实际选择一台三绕组有载调压电力变压器SFS7-25000/110。2.1主变技术参数如下:型号SFS7-25000/110额定容量(KVA)25000额定电压(KV)高压11022.5%或121中压38.522.5%或35低压6.3,6.6,10.5,11阻抗电压(%)高中高低中低10.5 (1718)10.5(1718)6.5但在实际应用中对于110kV变电站一般优先选用普通三绕组变压器，因为：l 变压器的三个绕组相互独立，彼此间影响不大，而自耦变压器三 绕组彼此共用，绕组间短路时，自耦变压器故障危害大，且不便于切除，易导致三相停电。l 自耦变压器限制短路电流的效果不如普通三绕组变压器，其故短路电流较之三绕组变压器大l 自耦变压器比三绕组变压器运行灵活性差。2.2 电气主接线设计 电气主接线是发电厂、变电所的设计主体。采用何种形式的接线，与电力系统原始资料，发电厂、变电所本身的可靠性、灵活性、经济性的要求密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电所的具体情况，全面分析，正确地处理好各方面的关系，合理地选择主接线方案。 电气主接线设计的基本原则:电气主接线设计应以设计任务为依据，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，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。主接线设计的基本要求： 在设计主接线时，应使其满足供电可靠、运行灵活和经济等项基本要求。1 可靠性l 断路器检修时不宜影响对系统的供电；l 线路、断路器、母线发生故障或母线检修时，应保证对重要用户的供电。2 灵活性l 调度灵活，操作简便：应能；灵活地投入（或切除）某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求；l 检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电；l 扩建方便：应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。3 经济性l 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；l 占地面积少：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；l 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。2.2.1 110kv侧接线110KV侧只有一回电源进线，一台主变且不带负荷，考虑负荷的增长留有一定的发展空间，只须考虑单母线接线.。单母线接线具有结构简单清晰、设备少、投资小、运行操作方，且有利于扩建等优点。恰适用于6-220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路数又不多的中、小型发电厂或变电所。有一处二类负荷，考虑经济性，从其它变电所引进电源作为此二类负荷的备用，所以虽然这种接线方式可靠性、灵活性较差，不能满足一、二类用户的要求，在这里无须考虑。故110KV侧采用单母接线。2.2.2 35KV侧电气主接线的选择 35KV侧有四回接线，其中工业负荷比较重还有一回是二类负荷，对供电的可靠性要求比较高，故考虑单母分段、单母分段带旁、双母分段。 表2.2 35kv主接线的选择方案比较方案可靠性灵活性经济性单母接线不够灵活可靠，母线或隔离开关故障或检修时均使整个配电装置停电接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置较好单母分段接线用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两回路，有两个电源；当一段母线故障时分段断路器能将故障切除保证正常段的不间断供电和不致使用户停电简单经济方便实用，克服了单母接线的缺点次之双母线接线双母接线的主要设置了两组母线，通过母线联络断路器QFL相联络；每一回进出线都通过一台断路器和两组母线隔离开关分别接至两组母线上。正由于每个回路都设置了两组母线隔离开关，可以在两组母线上之间切换，从而大大地改善了这种接线的供电的可靠性和运行的灵活性。但是双母线接线的主要缺点是：运行方式改变时，需要用母线隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容易出现误操作，导致人身设备事故。增加了投资单母分段接线可以有各母线段并列或者各母线段分段运行方式，而且便于分别对各母线段进行检修，减小了母线检修时的停电范围。由于各母线同时发生故障的可能性很小，显然提高了运行的灵活性与供电可靠性。当任一母线故障时，继电保护装置可使分段断路器跳开，将故障母线隔离，保证正常母线的继续运行。若分段断路器运行时是断开的，那么当任何一段母线失去电源时，可由备用电源自动投入装置使分段断路器自动合闸，恢复母线段的电源，以继续保持母线段的运行。单母线分段接线的缺点是：在任何一段母线故障或检修期间，该母线段上的所有回路必须停电；而任何一台断路器所在回路也必须停电。单母线分段带旁路母线解决了上述的不足，具有相当高的供电可靠性和运行的灵活性，但只适用于出线回路不多，但负荷比较重要的中小型发电厂及35110KV的变电所。采用双断路器的双母线接线可以解决以上缺点，但因为其投资更大，仅在国外一些特别重要的发电厂、变电所中使用。 因为终端变电所停电只对用户影响而且这里负荷比较重出线较多，不适宜带旁母，采用双回路投资太大。综合考虑，35KV侧宜采用单母分段。2.2.3 10kv侧电气主接线的选择10kv侧出线有五回，都为三类负荷，主要从经济考虑,采用单母接线不但满足要求而且操作简单投资较省，主要还因为：（1）6-10kv回路供电负荷小，供电距离短，并一般可在网络中取得备用电源；（2）向工业供电回路一般比较多，企业内有备用电源，允许一回路停电；（3）6-10kv大多为电缆出线，事故跳闸次数少。考虑以上因素10KV侧采用单母接线。 2.2.4结论：110kv和10KV均采用单母接线，35kv采用单母分段接线。2.3 所用电设计2.3.1 所用电的设计1） 确定所用变压器的参数，一般的变电所，均装设有两台变压器，以满足整流操作电源，强迫油循环变压器，无人值班的要求；2） 确定所用变压器容量：根据所用负荷统计和计算，选用合适的变压器容量；3） 确定变压器电源引接方式。当变电所内有较低的电压母线时，一般从这类母线引接电源，这种引线具有经济、可靠的优点。选择结果1） 所用电的引接：为了保证供电的可靠性，所用电分别从35kv和10kv母线上引接，为了节省投资，所用变采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。2） 所用电容量：这里选用两台所用变，参数如下：表2 .3 所用变压器数据表电压KV额定容量KVA连接组别号空载损耗KW负载损耗KW空载电流A 短路阻抗35800Y,yn0130048002.061050Y,yn00.170.872.042.4 短路电流的计算2.4.1 计算的目的和内容1） 为了选择断路器等电器设备或对这些设备提出技术要求；2） 评价并确定网络方案；3） 研究限制短路电流的措施；4） 为继电保护整定和调试提供数据；5） 分析计算送电线路对通讯设施的影响。在电力系统设计中，短路电流的计算应按照远景规划水平考虑。计算内容为系统在最大运行方式时各枢纽点的三相短路电流。工程设计中，短路电流计算均采用实用计算法。所谓实用计算法是指在一定的假设条件下计算出短路电流的各个分量，而不是用微分方程求解短路电流的完整表达式。2.4.2 计算的假设条件1） 故障前为空载，即负荷略去不计，只计算短路电流的故障分量；2） 故障前所有电压均等于平均额定电压，其标幺值等于1；3） 系统各个元件电阻略去不计（1kv及以上的高压电网）；4） 只计算短路电流的基频分量。2.4.3 各元件参数的计算选取基准值Uj=Uav=115KV，Sj=100MVA，已知系统最小电抗标幺值Xs.max=0.04,线路xl =0.4/km，只计算三相短路电流表 2.4 主变技术参数如下:型号SFS7-25000/110额定容量(KVA)25000额定电压(KV)高压11022.5%或121中压38.522.5%或35低压6.3,6.6,10.5,11阻抗电压(%)高中高低中低10.5 (1718)10.5(1718)6.5X*=xl*SB/U2av=0.4*20*100/1152=0.06X*=(Uk-%+Uk-%-U k-%)Sj/200Sn=0.13X*=(Uk-%+Uk-%-U k-%)Sj/200Sn=0.29X*=(U k-%+Uk-%-U k-%)Sj/200Sn=0.29短路电流的计算分为次暂态电流-短路电流周期分量的有效值和短路冲击电流，前者用于检验断路器开端容量和继电保护的整定热稳定计算，后者用于动稳定的计算。2.4.4 短路电流的计算步骤（1） 短路电流计算的基准值Ub= Uav=115kv, Sb=100MVA;（2） 计算各元件参数的标幺值，做出等值电路；（3） 进行网络简化，求出电源点与短路点之间的电抗，此电抗称为入端电抗；（4） 求出短路电流标幺值，进而求出短路电流有名值;（5） 计算冲击电流有效值。2.4.5 系统等值图 图1.1 系统等值图计算结果如下列表：（计算过程见计算书） 表2.5 各短路点计算结果短路点次暂态电流有效值 (KA)冲击电流幅值ish (KA)k15.0212.77k210.6227.04k33.017.672.5 电气设备的选择 正确地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，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态进行校验动稳定和热稳定。电气设备选择的一般要求如下：l 应满足各种运行、检验、短路和过电压情况的要求，并考虑远景发展；l 应按照当地环境条件（如海拔、大气污染程度和环境污染程度等）校验；l 应力求技术先进和合理；l 与整个工程建设标准应协调一致；l 同类设备应尽量减少品种；l 选择的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。2.5.1 高压断路器的选择 高压断路器的主要功能：正常运行时，用来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起保护作用。高压断路器是开关设备中功能最为完善的一种，其最大特点是能断开负荷电流和短路电流。1）断路器种类和型式的选择： 除满足各项技术条件外，还应考虑安装调试和运行维护方便。一般6-35kv采用真空断路器，35-500kv采用SF6断路器。2) 额定电压的选择： UN UNS UNS-电网额定电压3）额定电流的选择： INIMAX IMAX-各种合理方式下最大持续工作电流4）开断短路电流的选择 INbrIPT（或I） IPT为实际开断瞬间的短路电流周期分量，开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故断路器的开断计算时间t应为主保护时间和断路器固有分闸时间之和。5） 热稳定校验 I2t*t QK It、t-电器允许通过的热稳定电流和时间 QK-短路电流热稳定效应。6） 动稳定校验 Ies Ish Ies、 Ish-短路冲击电流幅值和电器允许通过的动稳定电流幅值7）110kv侧高压断路器选择结果如下 表2 .6 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下计算数据SW6110UNS 110KVUN 110KVIMAX 137.8AIN 1200AI 5.02KAINbr 15.8KAQK 77.62 (KA)2*SIt2*t 998.56(KA)2*SIsh 12.77KAIes 41KA由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故110KV侧选用SW6110型断路器。8）35kv侧高压断路器选择结果如下 表2.7 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下计算数据ZW7-40.5/1250-20Uns 35KVUn 40.5KVImax 433A In 1250AI 3.0KAINbr 20KAQk 27.72 (KA)2*SIt2*t 1600(KA)2*SIsh 7.67KAIes 50KA由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故35KV侧选用ZW7-40.5/1250-20型断路器。9）10kv侧高压断路器选择结果如下 表2.8 列出的断路器计算数据与所选断路器的参数比较如下计算数据VSm-12/2000-31.5-DUNS 10KVUN 12KVIMAX 1516A IN 2000AI 10.62KAINbr 31.5KAQK 347.4 (KA)2*SIt2*t 3969(KA)2*SIsh 27.088KAIes 80KA由选择可知其结果正确，各项数据均满足要求，故10KV侧选用VSm-12/2000-31.5-D型断路器。2.5.2 隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电所的常用电器，它需要与断路器配套使用。但是隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流、短路电流，其主要用途是：1） 隔离电源2） 倒闸操作3） 拉合小电流 隔离开关的型号应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较后确定。其选择的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）6）相同，不再重复。根据对隔离开关操作控制的要求，还应选择其配用的操动机构。屋内式80000A以下的隔离开关一般采用手动的操作机构；220KV及以上高位布置的隔离开关宜采用电动机构和液压机构。将以上各个选择条件与短路电流的计算结果相比较，经过计算后，设备选型如下：表2.9 隔离开关选择结果设备选型技术数据UN（KV）IN（A）Ies（KA）5s热稳定电流（KA）GW5-110/6301106305020GW4-35/1000GD3510002918GN2-10/300010300010050隔离开关的校验：隔离开关的校验的具体方法与断路器的1）2）3）4）5）相同，不再重复。查表得：110KV采用GW5-110/630型，35KV侧采用GW4-35/1000GD 型，10KV采用GN2-10/3000型。2.5.3互感器的选择互感器是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈等二次电路供电，以正确反映一次系统正常运行和故障情况。作用是：在技术方面，互感器将一次系统的高电压变成低电压（100或100/1.732）、大电流变为小电流（5A或1A），便于实现对一次系统的测量和保护作用,也易于实现自动化和远动化。在经济方面，互感器使二次测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构轻巧，价格便宜。二次连接可采用低电压、小截面的电缆，使屏内布线简单，安装调试方便，并可降低造价。在安全方面，互感器使测量仪表和继保等二次设备与高压的一次系统在电气方面隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。2.5.3.1电流互感器（CT）的选择1）型式选择根据安装的场所和使用条件，选择电流互感器绝缘结构（浇注式、瓷绝缘式、油浸式），安装方式（户内式、户外式、装入式、穿墙式），结构形式（多匝式、单匝式、母线式），测量特性（测量用、保护用、具有测量暂态特性等）。一般常用型式为：低压配电屏和配电装置中，采用LQ线圈式和LM母线式：6-20KV户内配电装置和高压开关柜中，常用的LD单匝贯穿式或复杂贯穿式：35KV及以上电流互感器多采用油浸式结构。在条件允许时，如回路中有变压器套管、穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节省占地和投资。2）额定电压和额定电流的选择： UN1 UNS IN1IMAX 式中UN1、 IN1-电流互感器的一次额定电压和额定电流3）二次额定电流的选择CT二次额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当配电装置（例如超高压）距离控制系统室较远时，为了能使CT能多带二次负荷或减少电缆截面，提高准确级，应尽量采用1A。4）按准确度级选择CT的准确度应符合二次测量、继电保护等的要求，用于电能计量的CT，准确度级不应低于0.5级，用于继电保护的CT误差应在一定的限值内，以保证过电流测量准确度的要求。5）检验二次负荷的容量为保证CT工作准确度要求，CT的二次负荷不超过允许的最大负荷，CT的二次负荷包括测量仪表、继电器电流线圈，二次电缆和接触电阻等电阻；检验二次负荷的公式：按容量检验：SN2 S2按阻抗检验：ZN2 Z2式中 S2-CT的二次最大一相负荷，VA； SN2-CT的二次额定负荷，VA； Z2-CT的二次最大一相阻抗，；ZN2-CT的二次额定阻抗，。6）热稳定校验：CT的内部热稳定能力用热稳定倍数Kr表示，热稳定倍数Kr等于互感器1s热稳定电流与一次额定电流IN1之比，故热稳定条件为： （Kr* IN1）2*1 QK 式中QK-短路热效应2） 动稳定校验： CT的内部动稳定能力用动稳定倍数Kd表示, Kd等于CT内部允许通过的极限电流（峰值）与一次额定电流IN1之比， 故：CT的内部动稳定条件为： （Kd*1.414*IN1） im 式中im-通过二次侧绕组的最大冲击电流3） 综上，经过计算，设备选型如下（计算过程详见计算书） 表2.10 CT的选择结果安装地点型号绕次组合110KV侧LCW1100.5/135 KV侧LCW350.5/110KV侧LAJ101/D2.5.3.2 电压互感器（PT）的选择1）型式选择： 根据安装的场所和使用条件，选择电压互感器绝缘结构和安装方式，一般6-20KV户内配电装置多用油浸式或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器；35KV配电装置选用电磁式电压互感器；110KV及其以上的配电装置中尽可能地选用电容式电压互感器。2）按额定电压选择： 为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压在所安装电网额定电压的90%-110%之间。 PT二次额定电压应满足测量、继电保护和自动装置的要求。通常，一次绕组接于电网相电压时，二次绕组额定电压应选为100/1.732v。当电网为中性点直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/1.732v；当电网为中性点非直接接地系统时，互感器辅助副绕组额定电压选为100/3v。3）按容量和准确度级选择： PT按容量和准确度级选择与CT相似，要求互感器二次最大一相负荷S2应该不超过设计要求的准确度级的额定二次负荷SN2，而且S2应该尽量最接近SN2，因S2过小也会使误差增大，PT的二次负荷S2计算式为： S2=(P0)2+（Q0)2）1/2 式中P0 、Q0-同一相一表和继电器电压线圈的有功功率、无功功率。4）PT不校验动稳定和热稳定5）经过计算，选择结果如下：表2.11 PT的选择结果型号额定电压（KV）副绕组额定容量(VA)最大容量(VA)原绕组副绕组辅助绕组0.513YDR110110/1.7320.1/1.7320.11502204401200JDJ3535/1.7320.1/1.7320.1/3120180300600JDZJ1010/1.7320.1/1.7320.1/34060150300 备注：YDR110 Y-电压互感器 D-单相 R-电容式 JDJ35 J-电压互感器 D-单相 J-油浸式 JDZJ10 J-电压互感器 D-单相 Z-环氧浇注绝缘 J-接地保护用2.5.4 支柱绝缘子和穿墙套管的选择支柱绝缘子分为户内和户外绝缘子，户内绝缘子适用于干式工频额定电压高于系统标称电压1000V的变电所户内配电装置和户内设备作为导体部分的绝缘和支持，户外支柱绝缘子适用于系统标称电压高于35KV到750KV的变电、配电装置和电站作为设备绝缘和支持用。穿墙套管只适用于工频交流额定电压在40.5KV以下，环境温度在-40度到+40度，海拔不超过1000 M的电站或配电所装置，所以套管只考虑10KV侧和35KV侧。支柱绝缘子按额定电压和类型选择，按短路动稳定校验。穿墙套管按额定电压、额定电流和类型选择，按短路电流条件进行动稳定和热稳定校验。1）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管： 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压应大于等于电网额定电压即 Un Uns ；2）按额定电流选择穿墙套管： 穿墙套管额定电流In大于等于回路最大持续工作电流Imax，即ImaxKIn K-温度修正系数3) 支柱绝缘子、套管种类和型式的选择： 根据装置地点、环境、屋内、屋外或防污式满足要求的产品格式。4) 穿墙套管的热稳定校验： 套管耐受短路电流的热效应I2t*t大于等于短路电流通过套管产生的热效应QK。即 I2t*t Qk5）支柱绝缘子和套管的动稳定校验： 要求：Fmax0.6FgFg -绝缘子抗破坏负荷； Fmax-在短路时作用于绝缘子或穿墙套管的力（不同母线有不同的布置方式和计算公式）6）经计算支柱绝缘子选择如下: 表2.12 支柱绝缘子选择结果型号额定电压(kv)绝缘子高度(mm)机械破坏负荷（kg）FZSW-110/1001107701000FZSW-35/635450600FZSW-12/4122154007）经计算10KV选用CM-1090母线套管 35KV选用 CMW-40.5-3202.5.5 母线导体的选择 一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分，载流导体有硬母线和软母线两种形式。1） 型式： 一般采用铝材，只有当持续工作电流较大且位置特别狭窄的场所，或者腐蚀严重的场所，才选用铜材，20KV及以下且正常工作电流不大于4000A，首选矩形导体；在4000A-8000A时，一般用槽型导体；8000A以上工作电流选管型导体或铜芯铝绞线构成的组合导线。2） 按最大持续工作电流： 导线界面应满足Iy Imax 式中Iy-导线的长期允许载流量，A3） 按经济电流密度选择：Sj= Imax/J (mm2)4) 热稳定检验应满足条件：Smin= Q1/2K/C 式中 C-母线的热稳定系数 QK-短路电流热效应 (KA)2*s Smin -满足热稳定最小截面，mm25）动稳定校验应满足条件： maxy 式中 y -母线材料的允许应力，铝为500-700kg/cm max-母线材料的最大应力 max= 1.732I2sh*L*10-7/a6） 经过计算：110KV侧选择的汇流母线参数如下： 选用型钢芯铝绞线单条平放,集肤效应系数KS=1.2 35KV侧选择的汇流母线参数如下： 选择40*4 (mm2)单条平放矩形导体,集肤效应系数KS=1.010KV侧选择的汇流母线参数如下： 选择80*10 (mm2)单条竖放矩形导体，集肤效应系数KS=1.22.5.6 避雷器的选择避雷器是一类限制入侵波的过电压保护装置。电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，其承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来限制，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器保护性能。目前使用的避雷器主要有四种类型：保护间隙、排气式避雷器、阀式避雷器、氧化锌避雷器。保护间隙和排气式避雷器主要用于配电系统线路和发电厂变电站进线段保护以限制雷电入侵过电压。阀式避雷器和氧化锌避雷器主要用于发电厂及变电所保护。所以以下主要考虑阀式避雷器和氧化锌避雷器。1） 型式的选择：阀式避雷器具有较平的伏秒特性和较强的灭弧能力，同时可以避免截波发生。普通阀型避雷器由FS和FZ两种。FS型主要用于配电系统，FZ型主要用于发电厂和变电所，金属氧化锌避雷器比普通的阀型避雷器具有无续流，流通量大，结构简单，寿命长等优点。2） 额定电压：正常工作时加在避雷器上的为工频工作电压。避雷器的额定电压必须与安装处的电力系统等级相同。3） 灭弧电压： 灭弧电压是保证避雷器能够在工频持续电流第一次经过零点零值时，根据灭弧条件与允许限制避雷器最高工频电压。灭弧电压应大于避雷器工作母线上可能出现的最高工频电压，否则避雷器可能因不能灭弧而发生爆炸。其具体考虑如下： 10KV和35KV侧灭弧电压为最大工作线电压的100%110% 110KV侧灭弧电压为最大线电压的80% 4） 工频放电电压：在工频放电电压要规定其上下限，如果太高意味着放电电压也高，将使其保护性能变坏；太低意味着灭弧电压降低，将会造成不能可靠地切断工频续流。35KV及以下取3.5Up，110KV取3.0 Up5） 残压： 在防雷设计中以5KV以下的电压作为避雷器的最大残压。6） 保护比： 保护比等于残压与灭弧电压之比，它是说明避雷器保护性能的参数，越小表明保护性能高。7） 直流电压下的电导电流： 运行中的避雷器通常用测量直流电压下的电导电流方法来判断分路电阻的性能。它必须在规定范围内。4） 综上所述： 110KV侧采用FCZ-110型避雷器 35KV侧采用FCZ35型避雷器 10KV侧采用FZ-10型避雷器避雷器配置原则：1） 配电装置每组母线上，一般应装设避雷器；2） 220KV及以下的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台避雷器；3） 以下情况中性点应装设避雷器：A： 直接接地系统中，变压器中性点分级绝缘，且装设有隔离开关时；B： 直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时；C： 不接地或经过消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点。4） 110KV，220KV线路侧一般不装设避雷器。5） 结果如下 表2.13 避雷器选择结果型号组合方式额定电压KV灭弧电压KV工频放电电压KV预放电时间1.5-20s5KA冲击电流下的残压幅值FCZ110单独元件110126255-290345332FCZ35单独元件354170-85112108FZ10单独元件1012.726-3145452.5.7 高压熔断器的选择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和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在变电所常用于保护电力电容器，配电线路和变压器，而在电厂多用于电压互感器。1） 额定电压选择：Un Uns 2） 额定电流选择：按熔管额定电流选择：Inft Infs为了保证熔断器不被损坏，高压熔断器的熔断额定电流应大于等于熔体的额定电流。熔体额定电流选择INFS=KImax式中 K-可靠系数，K=1.11.3 Imax-电力变压器回路最大工作电流3） 熔断器开断电流校验：INbr Ish对于保护PT的高压熔断器，只按额定电压及按开断电流容量来选择。4） 高压熔断器选择结果 表2.14 高压熔断器选择结果型号额定电压KV额定电流KA最大开断容量MVA最大开断电流KA备注RN2-35350.5100017保护至内TVRN2-10100.550085保护至内TV5) 最大开断容量500MVA40MVA满足要求。