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摘要本文根据任务书上所给负荷以及相关设计需求，首先提出几种主接线方案并进行选择比较，选出最经济、可靠的主接线方式，接着通过变电所的设计规则和相关注意事项以及实际负荷确定主变压器的台数、容量、型号。然后通过最大持续电流以及短路电流计算对母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等电气设备进行选择和校验。最后画出电气主接线图，从而完成110kV变电所一次部分的设计任务。关键词 110kV变电所，短路电流，设备选型，设备校验AbstractThis paper according to the task book to load and related design requirements, first proposed several main wiring scheme and the selection, choose is the most economical and reliable way to the main terminal, followed by changing the design rules and related matters needing attention and the actual load to determine main transformer units, capacity, model.Then, the maximum continuous current and short-circuit current of the bus, circuit breakers, isolation switches, voltage transformers, current transformers and other electrical equipment for selection and verification.Finally, the electrical main wiring diagram is drawn, so as to complete the design task of the 110kV substation.Key Words Substation,short-circuit current,equipment selection,calibrationI目录AbstractII第一章 绪论- 1 -1.1 课题的意义- 1 -1.2国内外发展现状：- 2 -第二章 110kV变电所所址选择及电气主接线的选择- 4 -2.1 电气主接线的设计规范- 4 -2.1.1电气主接线的设计原则：- 4 -2.1.2电气主接线的设计步骤- 4 -2.2 电气主接线的基本要求- 5 -2.2.1 110KV侧母线连接方式的选择：- 5 -2.2.2 10kV侧母线的连接方式选择- 6 -2.3 本章小结- 7 -第三章 变压器的选择- 8 -3.1主变压器- 8 -3.1.1容量的确定- 8 -3.1.2台数的确定- 10 -3.1.3型式的确定- 11 -3.1.4冷却方式的确定- 11 -3.1.5调压方式的确定- 11 -3.2 所用电变压器- 12 -3.2.1所用变压器容量的确定：- 12 -3.2.2调压方式的确定：- 12 -3.2.3冷却方式的确定：- 13 -3.3 本章小结- 13 -第四章 短路电流计算- 14 -4.1 短路电流计算- 14 -4.2 本章小结- 17 -第五章 电气设备的选择- 18 -5.1 各侧最大持续工作电流- 19 -5.2 断路器的选择- 20 -5.2.1 110kV进线侧断路器的选择- 21 -5.2.2变压器出线侧断路器的选择- 23 -5.2.3 10kV母线进线侧断路器的选择- 24 -5.2.4 10kV出线最大负荷出线选择- 25 -5.3 隔离开关的选择- 27 -5.3.1 110kV母线侧隔离开关的选择- 28 -5.3.2 10kV母线侧- 29 -5.4 母线的选择- 30 -5.4.1 110kV母线的选择- 31 -5.4.2 10kV母线的选择- 32 -5.5 架空线路的选择- 33 -5.5.1 110kV架空线- 34 -5.5.2 10kV架空线- 34 -5.6 电压互感器的选择- 35 -5.6.1 110kV母线侧电压互感器- 36 -5.6.2 10kV母线侧- 36 -5.7 电流互感器的选择- 37 -5.7.1 110kV母线侧电流互感器的选择- 38 -5.7.2 10kV母线侧电流互感器的选择- 39 -5.8 避雷器的选择- 40 -5.8.1 110kV侧避雷器的选择- 40 -5.8.2 10kV侧避雷器的选择- 42 -5.9 本章小结- 44 - 第六章 结论- 45 -谢 辞- 46 -参考文献- 46 -附录1：外文资料翻译- 48 -A1.1译文- 48 -配电系统重构- 48 -A1.2 原文- 62 - 62 -附录 2 电气主接线图- 70 - 1 -第一章 绪论1.1 课题的意义电力能源作为当今世界发展的主要能源之一，在各个领域的各个方面都有所涉及，成为了每个国家发展所需的必备能源。由于我国经济的迅猛发展，国民经济的提高，随之而来的就不仅仅对电力需求的增长，还有对电能质量和供电可靠性的更高要求。安全、可靠、经济、优质的电能已经成为了我国电力行业共同的目标。并且随着国家电力行业电网的延伸，促使电力人去研究更加高新的技术，而高新技术的发展也带来了高压超高压等一系列新的挑战。110kV变电所作为变电所中基层的一员，直接与用户的电能使用挂钩，更需要科学的改善其结构，提高它的供电可靠性，使其平稳运行，才能使国家更加安心的去发展新的技术。而技术的进步带来了基层的快速发展，基层的平稳运行保证了技术的勇往直前。110kV变电所的建成，可以改善当地的电网结构，缓解当地的用电负荷压力，使当地电网的灵活性、可靠性、经济性上升到一个新的层次，也为所建地的经济发展提供了强有力的保障。随着国民经济的发展，越来越多的地方将需要更多的变电所以满足不同用户的需求。1.2国内外发展现状：在21世纪，电力的发展依旧在我国的经济发展中占举足轻重的位置，因此我国的电力工业还是会以更快的速度和更大的规模来发展，电网的建设发展任务依旧繁重，即使我国电力工业已经走在世界前列。近年来，我国的科技水平有了进一步的发展，但是依旧面对着资源占用率大、投入成本高、电气设备陈旧等诸多问题仍有待解决，而我国实行的“十二五”发展规划，推进“三集五大”体系建设等诸多长久性发展战略也都需要完整的电网来支持，因此逐步完善电网体系，加快电网的重点建设，开拓创新高新技术等手段刻不容缓。随着变电所设计要求的不断提高、技术的不断进步、现在诞生的变电所大多集中控制、计算机控制也就逐步融入电网。在不久的未来、会形成一个计算机化、智能化、网络化结构的全国联网的电力系统。在已经过去的十多年里，110kV在整个电网体系中的地位和功能已经发生了很大的变化，成为了配电网络，110kV的变电所也成为了终端变电所，但是它与生活生产息息相关，在电力系统中的重要地位还是无法撼动。相比较于国内的电力结构网络，国外部分国家的发展较领先于国内，对于增高电压提高电能的传输效益有着很深的理解，并将之运用到了实际。这些较为完备的新技术，使得这些国家的电能得到了充足的应用，并且做到了节能环保、更好的保证了供电的可靠性、经济性、安全性、优质性。国外的电能资源虽然紧张，但是他们有着科学完善的变电所设计理论，例如增高传输电压来降低损耗，对于变电所的构建做到了相对节约、集约、高效，使各方面的资源进行最合理的分配，从而在这些方面略超过我国的电力资源发展，最终比我国的电力发展不仅更环保，而且更加经济。第二章 110kV变电所所址选择及电气主接线的选择根据工业与民用配电设计手册（第三版），变配电所所址选择应满足如下要求：要离负荷中心最近；2、要尽量靠近电源一侧；3、进线和出线要方便；4、交通要好；5、不要设置在温度较高和震动剧烈的地方；6、不适宜设置在粉尘多或者有腐蚀性气体的地方，如果没有办法避免，就设置在受到污染影响最小的地方；7、不要设置在容易积水的场所的正下面；8、尽量选择位置较高的地方；9、变电所周围不应该易爆；10、不应该设置在容易着火的地方。电气主接线作为发电厂和变电所设计的主要构成部分，影响着整个电力系统的正常运行，在电力系统中扮演着举足轻重的作用。变电所的设计要从全局利益出发，根据实际的要求设计，采用中等水平的建设需求，选用合格的新设备、新方法，满足经济、灵活、可靠、发展的要求，逐步提高自动化水平的需要。电气主接线的好坏不仅仅只影响了电力系统的运行状态，也同时影响到了人民生产生活的体验和质量。因此，电气主接线必须严格要求，确定最优选择。2.1 电气主接线的设计规范2.1.1电气主接线的设计原则：电气主接线设计的原则是：以任务书为依据，根据国家“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设发展方针，按照技术规定标准，结合实际工程情况，保证设计方案的可靠、灵活、经济。2.1.2电气主接线的设计步骤1、拟定初步方案：根据任务书的要求，提出相对应的可能实行的方案。2、方案筛选：对于已经提出的方案进行筛选比较。3、得出结果：选出最适合的方案。2.2 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求包含四个方面，它们分别是可靠性、灵活性、经济性、发展性。1.可靠性：主接线需要满足可靠性来保证优质的电能持续供应。可靠性的衡量标准是运行实践，在调研工作充分准备好的情况下，追求避免决策的失误。电气主接线的可靠性不仅仅包含了一次设备，也包含了二次设备。在选用电气设备的时候，为了提高主接线的可靠性，尽量选用可靠性高的电气设备。 2.灵活性：电气主接线的设计应该要满足在不同时段运行时的运行要求。例如在调度时可以投切电气设备，合理调配电源和负荷。 3.经济性：开支少、占地面积小、电能损耗少是作为经济性的三个要点。合理的选择电气设备可以最大限度的减少开支。综上，根据主接线设计的各种规范以及各种要求，结合任务书所给的内容，本设计可以给出如下的方案选择。2.2.1 110KV侧母线连接方式的选择：（一）单母线分段优点：（1）母线故障时不影响非故障母线的正常运行，减小了故障的影响范围。（2）重要的用户可以用双回路接在不同的母线上，保证供电可靠性。缺点：（1） 当某一段母线发生故障的时候仍有停电问题。（2） 回路的断路器检修时，这段回路还是要停电。扩建要向两端均匀扩建。（二）双母线分段优点：（1）供电可靠，可以通过“热倒”、“冷倒”进行运行的快速切换，灵活方便。（2）可以向母线任意一端扩建。缺点：（1） 在母线发生故障的时候操作复杂，容易误操作。（2） 当某一组母线发生故障时的影响范围较大。方案（三）桥形接线优点：（1） 断路器少，占地面积小，布置简单，节省设备，造价低。（2） 容易扩建成为单母线分段或者双母线分段。缺点：一、二次侧设备配置复杂，倒闸操作繁琐。由于高压侧连接的是两个不同的变电站，因此对于可靠性有着很高的要求，因此不选择桥型母线，从经济性和灵敏性综合考虑，选择单母线分段的接线方式。2.2.2 10kV侧母线的连接方式选择（一）单母线分段优点：（1）母线故障时不影响非故障母线的正常运行，减小了故障的影响范围。（2）重要的用户可以用双回路接在不同的母线上，保证供电可靠性。缺点：（3） 当某一段母线发生故障的时候仍有停电问题。（4） 回路的断路器检修时，这段回路还是要停电。扩建要向两端均匀扩建。（二）双母线分段优点：（1）供电可靠，可以通过“热倒”、“冷倒”进行运行的快速切换，灵活方便。（2）可以向母线任意一端扩建。缺点：（3） 在母线发生故障的时候操作复杂，容易误操作。（4） 当某一组母线发生故障时的影响范围较大。由于Tmax较大，由此可见用电负荷较高，基于保证负荷长期稳定发展的考虑，因此采用单母线分段接线。综上，对于本次的设计要求，110kV和10kV均采用单母线分段的接线方式。2.3 本章小结本章论述的是变电所所址的选择规程以及主接线选择的原则、步骤，明确了正确选择主接线的重要意义，通过电气主接线的一般连接方式，结合任务书，分段进行比较，最终确定110kV侧采用单母线分段的连接方式，10kV侧采用单母线分段的连接方式。第三章 变压器的选择变压器是一种利用电磁感应原理制造出来的静止电气设备，将某一交流电压电流等级转变成相同频率的的另外一种电压电流等级。在供配电系统中，远距离输电若不采用变压器，损耗将很大。一般远距离输电采用高压，例如110kV、220kV及其以上。发电机的电压一般由变压器升高电压之后经高压输电线到目的地后再降压使用。由此可见，变压器作为电力系统中重要的电气设备，对供配电系统的经济性、灵活性、可靠性有着十分重要的意义。3.1主变压器3.1.1容量的确定1.变电所的设计容量一般要有5-10年的规划负荷，并且要适当考虑未来5年负荷的发展。2.如果是装有两台主变压器以上的变电所，应该考虑有一台主变压器停运的时候其余变压器容量应该承受70%全部负荷的情况。Sc=Smax*0.7=*0.7=30.625 MVA本变电所按建成后5年进行规划，一般设5%的年负荷增长率，因而： Sc=Smax（1+m）t （3.1）式中t规划年限 m增长率根据公式（3.1） Sc=30.625*（1+0.05）5=33.987 MVA3. 系统的无功补偿：要使高压侧和低压侧全部达到0.9，取低压侧为功率因数0.92所需补偿容量Qc=Pav*（tan1-tan2）=35*（tan arcos0.8-tan arcos0.92）=11.34 MVar因此选择2套TBB-6000/100型无功补偿装置.TBB：高压并联电容器装置：装置布置型式为柜式6000：总容量（kVar）100：单台容量（kVar）原始的无功功率Q=P*tan1=35*0.75=26.25 MVar补偿过后的无功功率Q=Q-Qc=14.25 MVar10kV侧补偿后的容量S10补=37.790 MVA有功功率差额PT=0.015S10补=0.56685 MW无功功率差额Q110=0.06S10补=2.2676 MVar 110kV侧补偿后的有功功率P110=35+PT=35.05685 MW110kV侧补偿后的无功功率Q110=35*0.75-12+QT=16.5176 MVar110kV补偿后的容量S110=38.73 MVA补偿后的功率因数cos=0.9满足要求3.1.2台数的确定变电所中一般应该配置两台或者两台以上的变压器，当一台检修或者发生故障的时候，它的负荷要求能自动转移到正常运行的变压器，这个时候要求正常运行的变压器承载的负荷不应该超过它短时允许的负载能力,公式如下：式中T：变压器正常运行的负载率 K：变压器短时允许的负载率，一般为1.3 N：变压器台数 P：单台变压器容量根据设计规范,对于大城市郊区的变电所，在中低压环网的情况下，适合两台，对于地区性孤立的一次变电所或者大型工业专用变电所，一般可以设置3台变压器。当取用两台时（N=2） T=65%当取用三台时（N=3） T=87%比较：1.容量：主变压器的容量在总负荷不变的情况下，停运一台时供电能力不变，而两台要比三台多安装的主变容量如下：S=（-）P=0.39P式中P：总负荷2.占地面积：三台主变压器比两台主变压器多占地到。3.配电装置：两台主变压器比三台主变压器少进出线，设备投资较少。4.变压器投资，同样供电能力的情况下，两台大容量的主变压器比三台小容量的主变压器的投资少。5.损耗：两台主变压器的损耗比三台主变压器的损耗少。综上，本设计选择两台主变压器。3.1.3型式的确定1.110kV变电所一般选用双绕组变压器。2. 有两个电压等级的变电所如果通过主变压器各侧绕组的功率达到这台变压器容量的15%以上的话，主变压器适合使用双绕组变压器。因此，本设计使用双绕组变压器。3.1.4冷却方式的确定大容量变压器的电能损耗比较大，一般使用的冷却方式是自然风冷、强迫风冷、强迫油循环水冷、强迫油循环风冷、强迫油循环导向这几种冷却方式。小容量的变压器大多数使用的是自然冷却的冷却方式。因此，使用强迫油循环水冷的冷却方式。3.1.5调压方式的确定为了保证供电可靠性不停电调压，采用有载调压。综上，选用的变压器型号为SZ9-40000/110的110kV双绕组有载调压电力变压器。以下是SZ9-40000/110有载调压变压器的技术参数如表3-1表3-1 SZ9-40000/110型有载调压变压器技术参数额定容量/kVA额定电压/kV额定电流/A损耗/KW绕组阻抗/（%）绕组阻抗/（m/相）标幺值电阻电抗一次二次一次二次空载负载UdUrUx正序零序正序零序Z*X*R*4000011010.5210.192202.0430.7156.610.50.3910.492710.795.39289.21826.870.260256980.0097400003.2 所用电变压器所用变选择要求，根据第3.3.1条设计规范，在两台及以上主变压器的变电所中，可以装两台互为备用的所用变压器。为保证变电所用电的可靠性，选择两台互为暗备用的所用变压器。3.2.1所用变压器容量的确定：所用变容量一般为主变容量的（0.10.5）%，考虑到用电负荷不大，本设计以0.2%来选择S所=S主*0.2%=2*40*0.2%=0.16 MVA3.2.2调压方式的确定：一般所用电为220V，由母线接入,采用的是无励磁。3.2.3冷却方式的确定：一般所用电的变压器冷却方式为强迫油冷循环。综上，选用的变压器为S9-200/10型变压器.参数如表3.2表3.2 所用变压器参数型号容量（KVA）电压组合损耗（W）短路阻抗（%）空载电流（%）联结组标号高压低压空载负载S9-200/10200100.4480260041.3Yyn03.3 本章小结本章进行的是变压器的选择，在110kV变电所中需要进行选择的变压器有主变压器和所用变压器，考虑到主变压器作为110kV变电所的核心部分，因此对主变压器进行较为详细的选择，通过数据计算，分析出主变压器的台数、容量、型式、冷却方式、调压方式，最终选择的变压器型号为SZ9-40000/110型变压器。所用变压器也进行了粗略的考虑、最终选出的型号为S9-200/10型变压器.- 49 -第四章 短路电流计算短路的概念：短路指的是电力系统（中性点接地）中一切不正常的相与相之间或者相与地发生通路的情况。在三相交流系统中短路的类型一般是单相接地短路、两相短路、两相接地短路和三相短路，在一般的情况下，发生单相接地短路的次数最多，三相短路的次数最少，但是短路电流最大，危害最严重。因此短路电流计算选择的一般是三相短路。短路电流计算的目的：短路计算作为变电站设计的一个重要环节，主要用来解决以下的问题：（1） 电气主接线的选择（2）选择和校验导体和设备（3）继电保护以及自动装置的整定配置。本设计的短路电流计算采用的是标幺值的方法，标幺值法有如下的优点：（1） 三相电路和单相电路的计算公式相同。（2） 确定了各电压等级的基准值后只要计算标幺值，不需要进行折算。（3） 采用标幺值后容易进行计算的比对和结果分析。（4） 简化公式，省去比例系数。4.1 短路电流计算基准功率SB=100MVA，基准电压UB=UN。系统阻抗X*=0.06将短路电流最大点三相接地短路作为短路计算点，设置出如下三个短路计算点k1,k2,k3.，将变电所110kV的降压变电所的40MW变压器并列运行，如下图所示：图4.1线路阻抗：XL*=X0*L*=0.4*50*=0.15计算短路计算点的短路电流（冲击系数=1.8）1、 k1点短路时总阻抗：X*=X*+XL*=0.06+0.15=0.21基准电流：Ij=0.502KA三相短路电流周期分量有效值：=Ij/X*=0.502/0.21=2.39KA其他三相短路电流：=2.39KA冲击电流冲击值：=2.55=2.55*2.39=6.09KA短路电流有效值：=1.51=1.51*2.39=3.61KA三相短路容量：Sk1=*Uav=*115*2.39=476MVA2、 k2点短路时总阻抗：X*=X*+XL*+0.5XXT*=0.06+0.15+0.13=0.34基准电流：Ij=5.5KA三相短路电流周期分量有效值：=Ij/X*=5.5/0.34=16.17KA其他三相短路电流：=冲击电流冲击值：=2.55=2.55*16.17=41.23KA短路电流有效值：=1.51=1.51*16.17=24.42KA三相短路容量：Sk2=*Uav=294MVA3、 k3点短路时总阻抗：X*=X*+XL*+XXT*=0.06+0.15+0.26=0.47基准电流：Ij=5.5KA三相短路电流周期分量有效值：=Ij/X*=5.5/0.47=11.70KA其他三相短路电流：=冲击电流冲击值：=2.55=29.835KA短路电流有效值：=1.51=1.51*11.70=17.67KA三相短路容量：Sk3=*Uav=213MVA短路电流计算表表4-1短路点短路点额定电压/kV短路点平均电压/kV短路周期分量短路冲击电流短路容量Sk/MVA有效值/KA暂态值/KA有效值/KA冲击值/KAk11101152.392.393.616.09476k21010.516.1716.1724.4241.23294k31010.511.7011.7017.6729.84213 4.2 本章小结本章论述了短路电流计算在电力方面的重要意义，对于设备的选择、主接线的校验等方面有着举足轻重的作用。短路计算的关键就是短路电流点的选择，它一般是根据断路器的安装位置选取的。通过短路电流计算为接下来的设备的选择校验奠定基础。 第五章 电气设备的选择为了使电气主接线和对应的配电装置能够正常运行，需要选择正确的电气设备。为了保证电气设备正常工作，要按照它正常的工作条件来进行选择，并且按照它的短路情况进行校验。考虑到以后的发展，选用性价比高的，常规使用技术成熟的设备。电气设备的选择，既要做到先进、灵活，也要做到合理、可靠，最重要的是要切合现场需求。电气设备选择一般先按正常的工作条件选择，再按短路的情况进行校验。1.按正常工作条件选择（1）按额定电压选择：所选电气设备的允许最高工作电压Ualm要大于等于电气设备在的电网最高运行电压Usm，也就是UalmUsm（2）按额定电流选择：经综合修正之后的长期允许电流Ial要大于等于它所在回路的各种运行方式下的最大持续工作电流Imax，也就是IalImax。2.按短路情况校验（1）热稳定校验：电气设备的短路电流所产生的热效应不应该超过允许值。（2）动稳定校验：当电气设备通过最大短路电流值的时候不应该因为短路电流的电动力效应造成变形损坏。我国规定的电气设备选择一般的额定条件是环境额定温度N,裸导体和电缆的N是25，断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互感器等N为40。当实际环境温度与额定温度不同时应该修正，一般情况下电气设备的Ial都要按照实际情况进行修正。经综合修正后的长期允许电流Ial要大于等于各种运行方式下的最大持续电流Imax也就是： Ial=KINImax（A） （5.1）式中K：综合修正系数 Imax：电气设备所在回路的最大持续工作电流在仅计及环境温度修正的情况下，K的计算公式如下： K= （5.2）式中：实际环境温度 ：导体的最高允许温度，一般为70； ：额定温度因此在裸导体和电缆的N是25，断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互感器等N为40，在计算上述内容时，导体K=0.94，断路器、隔离开关等K=1。5.1 各侧最大持续工作电流根据公式 Smax= （5.3）式中Igmax：最大持续工作电流 UN：额定电压110kV侧母线进线:：Igmax=0.20KA母线出线：Igmax=0.22KA10kV侧母线进线：Igmax=0.257KA母线出线：Igmax=2.42KA式中SN:选用的变压器容量 Igmax:是该回路中的最大持续工作电流 UN:各电压等级的额定电压 P线路侧最大负荷5.2 断路器的选择高压断路器作为电力系统中最重要的控制保护设备，它的功能是连接和断开正常工作电流、过负荷电流以及故障电流。它已经发展成为了开关电气之中最完善的设备之一。高压断路器的选择除了要符合技术和环境的要求之外，也要顾及到安装调试和运行维护的便利，并且在经济性方面也要满足要求。就当前我国的高压断路器而言，10kV到220kV的电网大多数采用的是少油断路器，如果不满足要求的时候，一般采用SF6断路器。1.对于断路器选择的基本要求：（1）在合闸运行时导电要良好，可以长期正常运行，并且能在短时承受短路电流，热稳定性和动稳定性要得到满足。（2）跳闸状态下的绝缘性要好。（3）面对短路时要起作用并且分段时间要短。（4）机械寿命和电气寿命要尽可能的长，并且要求操作简单成本低。2.对于断路器选择的基本条件：（1）种类和型式的选择：在610kV配电装置中，可选主要型式为少油，真空，SF6断路器；110330kV配电装置可选主要型号为少油，空气，SF6断路器。（2）按额定电压选择： 即： UNUg (kV)（3）按额定电流选择： 即： Ial=KINImax (A)（4）按额定开断电流选择： 即： IdtIkd (kA)（5）热稳定校验： 即： (kA)2S（6）动稳定校验： 即： ishImax (kA)断路器作为电气设备之一，它的选择与校验需要满足电气设备的原则：按正常工作状态选择，按短路状态校验。因此选择断路器需要满足条件UalmUsm，IalImax。在本次断路器的选择中，由于综合修正系数K=1，所以不需要考虑温度问题。因此，对断路器进行如下的选择。5.2.1 110kV进线侧断路器的选择1.电压：Ug=110kVUN=110kVUg=UN满足要求2.电流：Igmax=0.22KA选出SW4-110-1000型高压断路器，参数如表5.1表5.1 110kV进线侧进线断路器型号电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(KA)断开容量(MVA)极限通过电流(KA)热稳定电流(KA)合闸时间(s)固有分闸时间(s)重合性能额定最大额定重新最大有效1S2S3S4S电流休止时间(s)重合时间(s)SW4-110110126100018.43500300055323215.82114.80.250.060.30.4IN=1000AIgmax=220AINIgmax满足要求3.开断电流：（IdtIkd）Idt=2.39KAIkd=18.4KAIdtIkd满足要求4.动稳定校验：（ishImax）ish=6.09KAImax=55KAishImax满足要求5.热稳定校验：（）取断路器的后备保护动作时间tm=0.6s固有分闸时间t=0.06ste=tr+t0=0.6+0.06=0.66s热稳定电流=It=2.39*0.66=1.58KA选断路器的短时3s热稳定电流I3=21KA1.58KA满足要求综上，所选择的110kV母线进线侧的断路器满足要求。由于110kV母联断路器与进线断路器的基本参数一致，因此母联断路器也选用SW4-110-1000型断路器。5.2.2变压器出线侧断路器的选择1.电压：Ug=10kVUN=10kVUg=UN满足要求2.电流：Igmax=2.42KA选出ZN12-10-2500型高压断路器，参数如表5.2表5.2 变压器出线侧断路器型号额定电压(kV)额定电流(A)额定断开电流(KA)额定断开容量(MVA)极限通过电流峰值(KA)热稳定电流(KA)合闸时间(s)1s3s5sZN12-1010250031.5180080-31.5-0.0653.开断电流：（IdtIkd）Idt=11.70KAIkd=31.5KAIdtIkd满足要求4.动稳定校验：（ishImax）ish=29.84KAImax=80KAishImax满足要求5.热稳定校验：（）取断路器的后备保护动作时间tm=0.6s固有分闸时间t=0.075ste=tr+t0=0.6+0.075=0.675s热稳定电流：=It=0.675*11.7=7.90KA选断路器的短时3s热稳定电流I3=31.5KA7.90KA满足要求综上，所选择的变压器出线侧的断路器满足要求。5.2.3 10kV母线进线侧断路器的选择1.电压：Ug=10kVUN=10kVUg=UN满足要求2.电流：Igmax=2.42KA选出ZN12-10-2500型高压断路器，参数如表5.3表5.3 10kV进线侧断路器型号额定电压(kV)额定电流(A)额定断开电流(KA)额定断开容量(MVA)极限通过电流峰值(KA)热稳定电流(KA)合闸时间(s)1s3s5sZN12-1010250031.5180080-1.5-0.0653.开断电流（IdtIkd）Idt=16.17KAIkd=31.5KAIdtIkd满足要求4.动稳定校验：（ishImax）ish=41.23KAImax=80KAishImax满足要求5.热稳定校验：（）取断路器的后备保护动作时间tm=0.6s固有分闸时间t=0.075ste=tr+t0=0.6+0.075=0.675s热稳定电流：=It=0.675*16.17=10.91KA选断路器的短时3s热稳定电流I3=31.5KA10.91KA满足要求综上，所选择的10kV母线进线侧的断路器满足要求由于10kV母联断路器与进线断路器的基本参数一致，因此母联断路器也选用ZN12-10-2500型断路器。5.2.4 10kV出线最大负荷出线选择1.电压：Ug=10kVUN=10kVUg=UN满足要求电流：根据公式5.3，计算出最大持续电流Igmax=0.242KA选出SN10-10型高压断路器，参数如表5.4表5.4 10kV出线侧断路器型号额定电压(kV)额定电流(A)额定断开电流(KA)动稳定电流峰值(KA)2s热稳定电流(KA)合闸时间(s)固有分闸时间(s)SN10-1010100031.58031.50.200.063.开断电流（IdtIkd）Idt=16.17KAIkd=31.5KAIdtIkd满足要求4.动稳定校验：（ishImax）ish=41.23KAImax=80KAishImax满足要求5.热稳定校验：（）取断路器的后备保护动作时间tm=0.6s固有分闸时间t=0.06ste=tr+t0=0.6+0.06=0.66s热稳定电流：=It=16.17*0.66=10.67KA选断路器的短时3s热稳定电流I3=31.5KA10.67KA满足要求综上，所选择的10kV母线出线侧的断路器满足要求5.3 隔离开关的选择隔离开关是电力系统中的比较重要的电气元件，一般称为“刀闸”。它的主要功能是用来隔离电源。当它处于跳闸的时候有明显的断口，将在它后面的母线、断路器等相关电力设备与电源隔离以保证检修工作的安全。隔离开关一般不可以带负荷操作，也就是不可以接通和分断负荷电流。隔离开关的检验项目也符合电气设备选择的一般条件。隔离开关作为电气设备之一，它的选择与校验也需要满足电气设备的原则：按正常工作状态选择，按短路状态校验。1.断路器选择的基本要求：（1)隔离开关在分开后应有明显的断口，来方便确定是否已经与电网断开。（2）在隔离开关的断开点之间要有充足的绝缘距离，来保证不会产生电压击穿。（3）隔离开关的热稳定性，动稳定性，机械强度和绝缘强度要符合要求。（4）隔离开关在跳、合闸时要有优良的同期性，跳合速度要快。（5）隔离开关的构造简单，能保证好的可靠性。（6）带有接地刀闸的隔离开关，要求装有连锁机构，确保隔离开关不会误动作。2.选择的基本条件：（1）种类和型式的选择：要根据不同的配电装置的，使用不同要求的隔离开关，要满足技术经济条件后来选择种类和型式。（2）按额定电压选择： 即： UNUg (kV)（3）按额定电流选择： 即： Ial=KINImax (A)（4）热稳定校验： 即： (KA)2s（5）动稳定校验： 即： ishImax (KA)因此选择隔离开关需要满足条件UalmUsm，IalImax。在隔离开关的选择中，由于综合修正系数K=1，所以不需要考虑温度问题。因此，对隔离开关进行如下的选择。5.3.1 110kV母线侧隔离开关的选择1.电压：Ug=110kVUN=110kVUg=UN满足要求2.电流：Igmax=0.22KA选出GW2-110-600型隔离开关，参数如表5.5表5.5 101kV母线侧隔离开关型号额定电压/kV额定电流/A动稳定电流/KA热稳定电流（s）（KA）GW2-1101106005014（5）IN=600AIgmax=220AIgmaxIN满足要求3.动稳定校验：（ishimax）ish=6.09KAimax=50KAishimax满足要求4. 热稳定校验：（It）It=14KA=2.39KAIt满足要求综上，选择的110kV母线侧隔离开关满足要求5.3.2 10kV母线侧1.电压：Ug=10kVUN=10kVUg=UN满足要求2.电流：Igmax=2.42KA选出GN2-10-3000型隔离开关，参数如表5.6表5.6 10kV母线侧隔离开关型号额定电压/kV额定电流/A动稳定电流/KA热稳定电流（s）（KA）GN2-1010300010050（5）IN=3000AIgmax=2420AIgmaxIN满足要求3.动稳定校验：（ishimax）ish=41.23KAimax=100KAishimax满足要求4.热稳定校验：（It）It=50KA=41.23KAIt满足要求综上，所选择的10kV母线侧隔离开关满足要求5.4 母线的选择一般来说母线系统里有载流导体和支撑绝缘两部分。母线包括发电厂和变电所里各种电压等级配电装置的主母线和发电厂、变压器与配电装置连接的导体。主母线的作用是将电能汇集起来进行分配，在电力系统中的地位极高。母线的种类分为硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线，一般在110kV及以上的高压配电装置使用，需要进行热稳定校验，不需要进行动稳定校验。硬母线一般有矩型、管型和槽型，需要进行热、动稳定校验。母线根据材料来分类有两种，分别是铝母线和铜母线。大多数情况下采用铝母线；如果持续工作电流较大并且在空间不足的发电机和变压器出口处，或者周围的环境对铝有严重的腐蚀性的情况下，才会使用铜母线。母线有两种选择方式，一种是按照最大持续工作电流选择，另外一种是按照经济电流密度选择。（1） 按照最大持续工作电流选择：各种配电装置中的主母线或者长度在20m以下的母线，一般按照所在回路的最大持续工作电流选择。（2） 按照经济电流密度选择：一般在最大负荷利用小时数Tmax较大的情况下，采用按照经济电流密度选择的方法。本设计是按照经济电流密度选择的方式进行选择。5.4.1 110kV母线的选择110kV侧最大负荷利用小时数Tmax=6000h查阅经济电流密度曲线得J=0.96A/mm2经济电流母线截面的公式如下： Sj=（mm2） （5.4）是正常运行时的最大持续工作电流。应该选择最接近Sj的标准截面。也就是当Sj大于标准截面时，可以偏小选择；当Sj小于标准截面时也可以偏大选择。根据公式（5.4）求出经济电流母线截面：Sj=229mm2由于110kV一上一般选用软母线，因此选用LGJ-210/25型钢芯铝绞线，S=236mm2，参数如表5.7LGJ-210/25钢芯铝绞线参数 表5.7长期允许截流量(A)导体最高允许温度导线型号+70+80LGJ-210/25510531考虑到温度的综合修正系数K=0.94KIN=510*0.94=479.4A220A热稳定校验：热稳定决定的母线最小截面为 Smin=（mm2） （5.5）Ta为短路电流假想时间，一般取0.2C为热稳定系数，70时铝的热稳定系数为87因此根据公式（5.5）Smin=12.72mm2选出的S=236mm212.72mm2满足要求综上，所选择的110kV母线满足要求5.4.2 10kV母线的选择10kV侧最大负荷利用小时数Tmax=5000h查阅经济电流密度曲线得J=0.9A/mm2根据公式（5.4）求出经济电流母线截面：Sj=2689mm2由于电压不足选用软母线，因此选用每相2条125mm10mm（=2500mm2）的矩形导体平放，IN=3152A，集肤效应系数Ks=1.45考虑到温度的综合修正系数K=0.94Ial=KIN=0.94*3152=2970A2420A热稳定校验：因此根据公式（5.5）Smin=83.12mm2选出的S=2500mm283.12mm2满足要求动稳定校验：电动力的计算公式如下： F=1.76*ish2*10-2*9.81 （5.6）L为绝缘子跨距为两导体的中心距离ish为三相短路冲击电流冲击值因此根据公式（5.6），L取2，a取0.3，10kV侧三相短路冲击电流ish=41.23计算出电动力F=1956N母线弯曲力矩的计算公式如下： M= (5.7)根据公式（5.7），计算出母线的弯曲力距M=39120Ncm两条平放的矩型导体平放的抗弯截面系数公式为 W=bh2 （5.8）根据公式（5.8），计算出母线的抗弯截面系数W=*1.25*102=41.67cm3母线的最大应力公式为 = （5.9）因此本次母线的最大应力为=939N/cm26860N/cm2（铝的最大允许应力）满足要求综上，所选择的10kV母线满足要求5.5 架空线路的选择架空线路指的是一般放在地面上的架空明线,，是一种为了传输电能的输电线路，用绝缘子将导线安置在直立于地面的杆塔上的输电线路。铺设、检修方便，开支少，但是受到天气和环境的影响较大，容易发生事故，而且占地面积较大，容易对周边环境的电磁信号产生干扰。架空线路将变电站连接到用户，送电线路的导线截面选择一般按照经济电流密度来选择，并且根据电晕、机械强度等情况下的发热条件进行检验。5.5.1 110kV架空线按照经济电流密度选择：110kV侧最大负荷利用小时数Tmax=6000h查阅经济电流密度曲线得J=0.96A/mm2根据公式（5.4）求出经济电流母线截面：Smin=208mm2最大持续工作电流Imax=Igmax/K=200/0.94=212.77A因此选用LGJ-240/40型钢芯铝绞线热稳定校验：70时铝的热稳定系数C为87S=I稳*/C=2.39*/87*103=52240满足要求电晕要求检验：110kV满足不可出现电晕要求的最小型号为LGJ-70mm2型钢芯铝绞线满足要求综上，所选择的110kV架空线满足要求5.5.2 10kV架空线按照经济电流密度选择：10kV侧最大负荷利用小时数Tmax=5000h查阅经济电流密度曲线得J=0.9A/mm2根据公式（5-4）求出经济电流母线截面：Smin=285.56mm2最大持续工作电流Imax=Igmax/K=257/0.94=273.4A因此选用LGJ-300/15型钢芯铝绞线热稳定校验：70时铝的热稳定系数C为87S=I稳*/C=16.17*/87*103=352300mm2不满足要求故选用LGJ-400/50型钢芯铝绞线电晕要求检验：110kV满足不可出现电晕要求的最小型号为LGJ-70mm2型钢芯铝绞线满足要求综上，所选择的10kV架空线满足要求5.6 电压互感器的选择电压互感器作为发电厂、变电所等输电和供电系统必备的一种电气设备，依据电磁感应原理来将一次侧的大电压按照一定的比例变成二次侧的小电压，以满足电气设备的自动装置、继电保护等方面的要求。结构和变压器很相似，都是将两个绕组绕在铁心上。绕组、铁心之间都有绝缘，使两个绕组和铁心之间三者两两隔离。由于发电、输电和用电电压均有不同的要求，因此在线路上的电压也不会相同。如果要直接测量这些大小不一的高低压，就需要根据线路电压的大小，分别造出相应的低、高压的电压表和其他仪表，会使仪表的制作变得很困难重重，如果要直接制作出高压仪表，直接在高压线路上测量电压，那更是不可能的，而且也是绝对不允许的。因为电压互感器二次侧绕组上的线圈较少，但线圈半径较大，根据变压器原理，一旦在二次发生短路情况，一定会在二次绕组引起很大的短路电流，短路电流过大会烧毁电压互感器。因此，电压互感器的二次侧一定要装设熔断器以防止其发生短路。5.6.1 110kV母线侧电压互感器1.一次电压：U1=1.1UNU10.9UNU1=110kVU1N=110kVU1=U1N满足要求2. 二次电压：
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