电力工程课程设计实例

毕 业 设 计 (论 文)电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目 110KV终端变电所电气部分设计摘要本次毕业设计的题目是110KV终端变电所电气部分设计。根据设计的要求，在设计的过程中，根据变电站的地理环境、容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线，并选择各变压器的型号；进行参数计算、画等值网络图，并计算各电压等级侧的短路电流，列出短路电流结果表；计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备，并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备。随着科学技术的发展，网络技术的普及，数字化技术成为当今科学技术发展的前沿，变电站数字化对进一步提升变电站综合自动化水平将起到极大促进作用，是未来变电站建设的发展方向。基于这种发展的需求，该变电站采用110kV变电站综合自动化。利用数字化技术来解决目前综合自动化变电站存在的问题已成为可能。本变电站就是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，并使通信网络化、模型和通信协议统一化、设备智能化、运行管理自动化。通过本次设计，学习了设计的基本方法，巩固三年以来学过的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变电站的全面了解。 关键词: 主接线;短路电流;电气设备;主变保护;配电装置AbstractThis graduation project topic is: 110/35/10KV Transformer substation Electricity Part Preliminary design.According to the design request, in the design process, according to the transformer substation geographical environment, the capacity and various return routes number determined the transformer substation electricity host wiring and the station use electricity the wiring, and chooses various transformers the model; Carries on the parameter computation, the picture equivalent network chart, and calculates various voltages rank side the short-circuit current, lists the short-circuit current result table; Calculates the return route continually operating current, chooses each kind of high pressure electrical equipment, and verifies various high pressure unit according to the correlation engineering factor and the short-circuit current computed result table. Along with the science and technology development, the networking popularization,the digitized technology will become now the science and technology development the front, the transformer substation digitization to further promotes the transformer substation synthesis automation level to get up to the limit the big promoter action, is the future transformer substation construction development direction.Based on this kind of development demand, this transformer substation the 110kV transformer substation synthesis automation.Solves at present using the digitized technology to synthesize the automated transformer substation existence the question possibly to become.This transformer substation is causes the transformer substation using the digitized technology information gathering, the transmission, processing, the output process to digitize completely, and causes the correspondence network, the model and communication protocol unitizing, the equipment intellectualization, the movement management automation. Through this design, has studied the design essential method, since the consolidated four years have studied the knowledge, raises the independent analysis question ability, moreover deepens to the transformer substation comprehensive understanding. Key words:Main wiring; Short-circuit current; Electrical equipment; The host changes the protection,;Power distribution equipment目录摘要2Abstract3目录4第一章 主变压器选型51.1 概述51.2 主变台数的选择5第二章 电气主接线的选择102.1概述102.3主接线接线方式选择13第三章 短路电流计算目的、条件及一般规定173.1 短路电流计算的目的和条件183.2 一般规定183.4选择短路电流计算点20第四章 主要电气设备选择264.1 电气设备选择的一般原则264.2高压断路器的选择294.6电压互感器的配置和选择344.7避雷器的选择364.8补偿装置的选择364.9高压断路器的选择374.10 110kV断路器的选择374.11主变35kV侧断路器及分段断路器的选择38第五章 主变压器继电保护的配置及整定计算705.1继电保护配置原则705.2变压器保护的整定计算725.3相间短路的后备保护-复合电压过电流保护75结论76致谢77参考文献78附录79各主要电气设备选择结果一览表79第一章 主变压器选型1.1 概述变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需的各级低电压，以满足用户的需要。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷的增长速度等方面，并根据电力系统510年发展规划，综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如主变容量选择得过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便。设备亦未能充分发挥效益。若容量选择得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响变压器的使用寿命,同时还限制了变电所负荷的需要，显然技术上是不合理的。在生产上电力变压器有制成单相，三相，双绕组，三绕组，自耦，分裂变压器等。在选择变压器时，要根据原始资料和所设计的变电站的自身特点，在满足变压器可靠性的前提下，充分考虑到经济性来选择主变压器。1.2 主变台数的选择 由原始资料可知，我们本次设计的变电站是一个110kV变电站，主要是接受35kV和10kV线路的电能，通过主变向110kV电网输送，是一个较为重要的区域性变电站。由于35KV、10KV进线回路多，汇聚到变电站的容量大，停电后对小水电电力生产及整个电力系统的稳定运行造成重大影响。因此，选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器，互为备用，可以避免因主变检修或故障而造成对用户的停电。若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成中压侧短路容量过大，不宜选用轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合远期电力供应的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可输送全部小水电电力的65%以上（远期为55%以上），能保证正常供电，故可选择两台主变压器。1.3变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求1 ) 主变压器容量一般按变电站建成后5 一10 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10 一20 年的负荷发展。2 ) 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60 %-70 。S 总=60.6MVA， 由于上述条件所限制。故选两台63000KVA 的主变压器就可满足负荷需求。1.4变电站主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15 以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV 及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV 及以上电压变压器绕组都采用丫。连接；35kV 采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用Y连接。1.5方案选择1 、方案一：单台三相三绕组变压器，型号SFSZ9-120000 /110 , 电压等级110 / 35 / 10 。2 、方案二：两台三相双绕组变压器，其中一台型号为SFSZ9-90000 /110，电压等级110 /35 ；另一台为SFSZ920000 /110 ，电压等级110 /10 。3 、方案三：四台三相双绕组变压器，其中两台型号为SFSZ9-90000 / 110 ，电压等级1 10 / 3 8 .5 ；另两台型号为SFSZ9-30000 / 38.5，电压等级38.5 /10 。4 、方案四：两台三相三绕组变压器，型号为SFSL 一63000 / 63000 / 63000 ，电压等级110/ 35 / 10。主变方案技术比较方案比较方案一方案二方案三方案四优点接地简单占地面积小接线简单运行可靠，灵活性高运行可靠，灵活性高缺点运行可靠，灵活性高但不能满足用户的需要运行可靠，灵活性高但不能满足用户的需要选用变压器多，维护工作量大110KV 终端变电所有重要的，类负荷，为满足运行的可靠性和灵活性，应选择两台以上变压器，因此选择方案三、方案四进行经济比较分析。1.6容量、参数选择1，方案三，如图35KV 负荷由两台电压为11OKV / 35KV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35KV 用户的一级和二级全部负荷的供电。35KV 用户的一级和二级全部总容量：S35=50 ( MVA ) ，因此可选择两台SFPSZ9 -90000 / 110 型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN，d11。10KV 负荷由两台电压为35KV /1OKV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10KV 用户的一级和二级全部负荷的供电。10KV 用户的一级和二级全部总容量：S10=25 ( MVA ) ，因此可选择两台SFSZ9 -30000 / 110 型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN，d11。2.方案四，如图所有负荷均由两台电压为110KV / 35KV / 1 OKV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70 全部负荷的供电。用户的70 全部总容量：S110=55.6 ( MVA ) ，因此可选择SFSL-63000 / 110 型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN , Yn0, d11 。主变110KV 、35KV 、10KV 三侧容量分别为100 % / 100 % / 100 。1.7主变主要技术参数选择( 1 ）方案三：主变额定电压空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压SFPSZ9-90000/110110/350.35%74KW330KW10.5SFSZ9-30000/3535/100.3%18.1KW70KW10.5( 2 ）方案四：型号及容量（KVA）额定电压（KV）连接组别损耗（KW）阻抗电压U（%）空载电流（%）重量（t）短路高中高低中低高中高低中低SFSL-63000121+2X2.5%/38.5+2X2.5%/10.5YNYn0d11844104102601051056.52.2主变方案经济比较主变及其附属设备综合投资比较( 1 ）方案三：SFPSZ9-90000 /110 主变两台，2x440=880万元SFSZ9-12500 /110 主变两台，2xll0=220 万元110KVSF6 断路器户外间隔四个，4x58.1=232.4万元35KV 断路器户外间隔两个，2x18.8=37.6万元10KV 断路器户内间隔两个，2x9.1=18 .2万元综合投资：1388.2万元。( 2 ）方案四：SFSL -63000 / 110 主变两台，2x400=800 万元110KVSF6 断路器户外间隔两个，2x58.1 =116.2万元35KV 断路器户外间隔两个，2x18.8=37.6万元10KV 断路器户内间隔两个，2x9.1=18.2万元综合投资：972 万元。 方案三方案四综合投资1388.2万元972万元年运行费用365.3万元226万元从上表比较可知，方案四比较方案三不管在综合投资方面，还是在年运行费用都要经济，因此决定选用方案四两台SFSL-63000 /110三相线圈变压器。第二章 电气主接线的选择2.1概述电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟订有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据：变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。一、可靠性是电力生产和分配的首要要求。主接线首先应满足这个要求。主接线可靠性的具体要求：1、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2、断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或部分二级负荷的供电。3、尽量避免发电厂，变电所全部停运。二、灵活性。主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。、调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。、检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。、扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下投入新设备并且对一次和二次部分的改建工作量最少。三、经济性 主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，做到经济合理。、投资省主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备控制电缆。要能限制短路电流、以便于选择价廉的电气设备或轻型电缆。如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可采用简单电器。、占地面积小，主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。、电能损失少，经济合理地选择主变压器的种类（比如绕组、三绕组、自耦变压器），容量、数量，要避免两次变压而增加电能损失。2.2各种主接线接线方式的特点 电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线较多时（一般超出4回），为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。本次所设计的变电所110kV出线有2回，35kV进出线有6回，10kV进出线有8回，所以采用有母线的连接。2.2.1单母线接线优点：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。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，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，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。适用范围：k配电装置的出线回路数不超过回；k配电装置出线回路数不超过回；k配电装置的出线回路数不超过回。2.2.2 单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，两段母线可看成是两个独立电源，提高了供电的可靠性，可对重要用户供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线继续工作。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：）k配电装置出线回路数为回及以上时； 2）35kV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。2.2.3 单母分段带旁路母线这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。2.2.4 桥型接线、内桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：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；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。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，故障率较高的情况。、外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点：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。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。2.2.5 角形接线优点：投资省，平均每回路只需装设一台断路器。设有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响小。接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性、灵活性较高，每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，以减少误操作可能性。占地面积小。缺点：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，即进出线回路数要受到限制。每一进出线回路都连接着两台断路器，每一台断路器又连接两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。适用范围：适用于最终进出线为35回的110kV及以上配电装置。不宜用于有再扩建可能的发电厂变电所中。2.2.6 一台半断路器接线有高度可靠性，每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电。在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回；运行调度灵活，操作检修方便，隔离开关仅作检修时用，避免了将隔离开关作操作时的倒闸操作。检修任一断路器或母线时，回路不需要切换。由于一个回路连接着两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，使继电保护及二次回路复杂，投资较大。这种接线方式一般用于进出线数在6回及以上的超高压配电装置中。2.2.7 双母线接线优点：1、供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断：一组母线故障时，能迅速恢复供电：检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。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，能灵活地适应系统中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的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。4、便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1、增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。2、当母线故障或检修时，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之间装设连锁装置。适用范围：610kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器；35KV配电装电装置，当出线回路超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110220kV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110220kV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。2.2.8 双母线分段接线双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点，但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。2.3主接线接线方式选择1.方案选择：方案一：110KV 单母线接线，35KV 单母线分段带旁母接线，10KV 单母线分段接线。方案二：110KV 单母线分段接线，35KV 双母线带旁母接线，10KV 双母线接线。110KV技术比较方案单母线接线单母分段接线优点接线简单，操作方便接线简单，操作方便，可靠灵活性高缺点可靠性，灵活性差安装5台开关，投资较大单母分段接线检修和倒闸操作以及设备故障几率均较小，而变压器需要经常切换或电网有穿越功率经过的变电所。分析变电所可以看出这是一座终端变电所。综合四个要求的考虑，选择单母分段接线方式。35KV 主接线技术比较方案单母分段带旁母双母分段带旁母技术简单清晰，操作方便可靠性，灵活性差旁路断路器还可以替代出线断路器，保证用户供电供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济设备少，投资小用母线分断路器兼作旁路断路器节省投资设备多，配电装置复杂投资和占地面大对于35KV的电压，对于待建变电所有，类负荷共65 % ，供电可靠性要求很高，为满足供电的可靠性和灵活性应选择双母线带旁母接线接线形。10KV主接线方案比较方案单母分段接线双母线接线技术1.不会造成全所停电2.灵活调度3.保证用户供电4.任意断路器检修，停止工作1.供电可靠2.调度灵活3.扩建方便4.便于试验5.易误操作经济1.设备少，投资小2.用母线分断路器兼作旁路断路器节省投资1.设备多，配电装置复杂2.投资和占地面大10KV 选择双母线接线。因为待建变电所10KV 出线有，类负荷。类负荷和11 类负荷共40 % ，供电可靠性要求较高，所以双母接线可以满足要求，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择双母接线形式。2.4主接线选择第三章 短路电流计算目的、条件及一般规定在电力系统中运行的电气设备，在其运行中都必须考虑到发生的各种故障和不正常运行状态，最常见也是最危险的故障是各种形式的短路。短路是电力系统的严重故障，所谓短路是指一切不属于正常运行的相与相之间或相与地之间（对于大接地系统）发生金属性连接的情况。在三相系统中，可能发生的有对称的三相短路和不对称的两相短路、两相接地短路和单相接地短路。在各种类型的短路中，单相短路占多数，三相短路几率最小，但其后果最严重。因此，我们采取三相短路（对称短路）来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.1 短路电流计算的目的和条件3.1.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计算的目的有以下几个方面：电气主接线的比较。选择导体和电器。在设计户外高压配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路电流为依据。接地装置的设计，也需要用短路电流。3.1.2短路电流计算条件基本假定：正常工作时，三相系统对称运行。所有电源的电动势相位相角相同。电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行。短路发生在短路电流为最大值的瞬间。不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的激磁电流。除去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计。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。输电线路的电容忽略不计。3.2 一般规定1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流沿用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划。2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动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，对不带电抗器回路的计算短路点应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、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。 3.3 变压器的参数计算及短路点的确定一.变压器标么值计算变电所电抗的归算：选取Sj=100MVA ；基准电压Ui用各级的平均电压，平均电压为1.05 额定电压额定电压1103510平均电压1153710.5取Ub=Uav变压器各绕组电抗标么值计算如下:各绕组的短路电压分别为:US1=l / 2 U (1-2) % + U(2-3)-U(1-3)%=l / 2 ( 18 + 10.5 -6.5 ）=11 US2=l / 2 U (1-2) % + U(2-3)-U(1-3)%=l / 2 ( 18 + 6.5 -10.5）=7US3=l / 2 U (1-2) % + U(2-3)-U(1-2)%=l / 2 ( 10.5 + 6.5 -18）=-0.5二.各绕组的电抗标么值计算如下:XT1=（US1%/100 )x(SBSN)=(11/100 )x( 100/63 ) = 0.1443 XT2=（US2%/100 )x(SBSN)=(7/100 )x( 100/63 ) = 0.0918XT3=（US3%/100 )x(SBSN)=(-0.5/100 )x( 100/63 ) = 0变压器的等值网络如图所示:3.4选择短路电流计算点短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。( 1 ）短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则，分别选出五个短路计算点:d-1,110KV 变电所主变110KV 侧d-2,110KV 变电所主变35KV 母线d-3,110KV 变电所主变10KV 母线d-4,110KV 变电所架空出线d-5,110KV 变电所电缆线( 2 )35Kv架空出线的选择按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=4800h年，查表可得J=1.07A/mm35KV 出线的最大工作电流：所以故可选择型号为LGJ-50的导线，其载流量为210A。线路：出线至本变电站L=60KM ，选几何均距d=2M ，则有电抗为XO =0.392/km (3) 10Kv电缆出线的选择按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax =480Oh年，L =8 km 查表可得J=1.21A/。1OKV 出线的最大工作电流：所以故可选择电缆的截面为240 ，则有电抗为X0= 0.0690/km线路：出线至本变电站L=60KM ，选几何均距d=2M ，则有电抗为X0 = 0.392/km (4）短路电流计算等值网络图(5)化简(6）计算短路点的短路电流当d1点短路时：短路电流：短路电流的有名值：0 秒时的冲击电流：短路容量： 当d2点短路时： 短路电流： 短路电流的有名值： 0 秒时的冲击电流： 短路容量：当d3点短路时： 短路电流： 短路电流的有名值： 0 秒时的冲击电流： 短路容量： 当d4点短路时： 短路电流： 短路电流的有名值： 0 秒时的冲击电流： 短路容量：当d5点短路时： 短路电流： 短路电流的有名值： 0 秒时的冲击电流： 短路容量：(7）三相短路参数汇总短路点支路名称基准电压( KV ) 短路电抗（标么值） d1110KV110 0.10.52 10.5 5.01 12.75 1050 d2 35 KV 38.5 0.22 1.65 4.82 7.2318.39 481.7 d310 KV 10.5 0.175.77 6.10 33.54 18.39 610 d435 KV 38.5 1.70 1.65 0.58 0.87 2.22 582 d510 KV 10.50.67 5.77 0.67 3.67 9.35 668 第四章 主要电气设备选择电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使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必须符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。4.1 电气设备选择的一般原则一.电气设备选择的一般原则为1 .应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求。2 应满足安装地点和当地环境条件校核。3 应力求技术先进和经济合理。4 同类设备应尽量减少品种。5 与整个工程的建设标准协调一致。6 选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。二.技术条件选择的高压电器，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。1 电压：选用的电器允许最高工作电压Umax 不得低于该回路的最高运行电压Ug ，即，Umax Ug 2 电流：选用的电器额定电流le 不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流lg ，即le lg 三.校验的一般原则1 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。2 用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3 短路的热稳定条件Qdt -在计算时间ts 内，短路电流的热效应（KAZS ) lt -t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KAZS ) T-设备允许通过的热稳定电流时间（s) 校验短路热稳定所用的计算时间Ts 按下式计算t = td + tkd 式中td-继电保护装置动作时间内(s)tkd -断路的全分闸时间(s)4 动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：ichdw 上式中 ich 短路冲击电流幅值及其有效值idw 允许通过动稳定电流的幅值和有效值5 绝缘水平：在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。各回路最大持续工作电流根据公式 式中Smax -所统计各电压侧负荷容量Ue-各电压等级额定电压-最大持续工作电流 则：10KV 35KV 110KV 四.按正常工作条件选择导体和电器1.按工作电压选择：选用的电器允许最高工作电压不能低于该回路的最高运行电压，即：Uma Ug式中：Umax-电器允许最高工作电压；Ug -回路的最高运行工作电压；一般电器允许的最高工作电压当额定电压在220KV及以下时为1.15UN，额定电压在330500KV 时为1.1UN。而实际电网的最高运行电压UN一般不超过1.1UNS ，故选择电器时，一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS 的条件选择。即：UN UNS2.按工作电流选择选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压电器没有连续过载能力，在选择其额定电流1N时，应不小于在各种合理运行方式下该回路的最大持续工作电流lmax 即：lmaxlg4.2高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：1 ) 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2 ) 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3 ) 应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。4 ) 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体小、重量轻、安装维护方便。断路器选择的具体技术条件：1 ) 电压：Ug（电网工作电压） Un；2 ) 电流：lgmax （最大持续工作电流）In；由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流lg.max。3 ) 开断电流（开断容量）: ldt lbr （或Sd .t Sbr ) 式中：ld.t-断路器实际开断时间t 秒的短路电流周期分量；lbr-断路器t 秒的开断容量;Sd.t-一断路器的额定开断电流;Sbr-一断路器额定开断容量。4 ) 动稳定 ich imax 式中：ich-三相短路电流冲击值imax- 一断路器极限通过电流峰值。5 ) 热稳定 式中：-稳态三相短路电流tdz -短路电流发热等值时间（又称假想时间）;-断路器t秒热稳定电流。4.3隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求:1 ) 隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2 ) 隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3 ) 隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4 ) 隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5 ) 隔离开关的结构简单动作要可靠。6 ) 带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。隔离开关选择的具体技术条件:1 ）电压：Ug（电网工作电压）Un 2 ）电流：lg.max （最大持续工作电流）ln 由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流lg.max。3 ）动稳定 ich imax式中：ich -三相短路电流冲击值imax-断路器极限通过电流峰值4 ）热稳定 式中：-稳态三相短路电流tdz -短路电流发热等值时间（又称假想时间）lt-断路器t秒热稳定电流4.4各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容:1 ）选择母线的材料，结构和排列方式;2 ）选择母线截面的大小;3 ）检验母线短路时的热稳定和动稳定;4 ）对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。裸导体选择的具体技术条件:1 ）型式：载流导体一般采用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部，或采用硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有较严重的腐蚀场所，可选用铜质材料的硬导体。回路正常工作电流在4000 8000A 时，一般选用槽型导体。11OKV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。2 ）按最大持续工作电流选择导线截面S lg.maxKly式中：ly-相应于某一母线布置方式和环境温度为25时的导体长期允许载流量；K-温度修正系数3 ）热稳定校验裸导体热稳定校验公式为：S Smin () / C ()式中：Smin-根据热稳定决定的导体最小允许载截面（) C-热稳定系数-稳态短路电流（KA） tdz-短路电流等值时间（S) 4 ）动稳定校验 式中：-母线材料的允许应力Qmax-作用在母线上的最大计算应力。4.5电流互感器的配置和选择1 ）正常工作条件一一-路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级。2 ）短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数。3 ）承受过电压能力绝缘水平。4 ）环境温度，最大风速，相对湿度。电流互感器选择的具体技术条件：1 ）型式：电压互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。620KV装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器；35 及以上配电装置，一般采用树脂浇注绝缘结构的独立电流互感器，有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。2 ）一次回路电压 UgUn Un为电流互感器额定电压；Ug为电流互感器安装处一次回路工作电压；3 ）一次回路电流 1g.max11n1g.max电流互感器安装处的一次回路最大工作电流。11n 为电流互感器原边额定电流。4 ）准确等级：电流互感器的准确等级与电压互感器相同，需先知电流互感器二次回路接人的测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求最高的表记来选择;5 ）二次负荷S2; S2Sn由于电流互感器二次额定电流12n 以标准化（5A或1A) ，电流互感器额定容量Sn ，制造厂也常用额定负荷阻抗Zn的形式给出，所以电流互感器二次负荷也主要决定于外接阻抗S2。6 ）动稳定 式中：Kdw - 感器的动定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值idw 与一次绕组额定电流11n 峰值之比即:imax -断路器极限通过电流峰值 7 ）热稳定 式中：Kt-互感器的1 秒热稳定倍数。4.6电压互感器的配置和选择1 ）正常工作条件回路电压，一次回路电流，二次负荷准确度等级，机械负荷。2 ）承受过电压能力绝缘水平。 3 ）环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。4 ）、 电力工程电气设计手册 248 页，35 110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV 及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与藕合电容器结合。35KV 及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧户T 是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。5 ）准确度为电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用YR-110电压互感器。准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5 级。PT电网并联，当系统发生短路时，PT不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。电压互感器选择的具体技术条件1 ）型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择。620KV配电装置，一般采用油侵绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。35110KV的配电装置一般采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。220KV 及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或有第三绕组的单相电压互感器。2 ）一次电压U1；Un为电压互感器额定一次线电压1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即10% Un；3)二次电压：电压互感器二次线电压，应根据使用情况选用所需的二次额定电压U2n；4)准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接人的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定；5)二次负荷S2；S2SnSn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级次下，电压互感器额定容量，S2是二次负荷，它与测量仪表的类型、数量和接人电压互感器的接线方式有关。4.7避雷器的选择避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷丽，力能发挥其应有的防雷保护作用。氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压保护器。由于其核心元件采用氧化锌电阻片，与传统碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过电压时，由于氧化锌电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。4.8补偿装置的选择电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中，整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源，因此必须进行无功补偿。通常情况下110KV的变电所是在35KV母线和10KV母线上进行无功补偿，本变电所是在10KV母线上并联电容器为主要的无功补偿和在110KV母线上并联调相机为（并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的主要常用设备，予优先采用），既将功率因数由0.8提高至0.92合理的无功补偿和有效的电压控制，可以提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。4.9高压断路器的选择提高了过电压通流能力，从而带来避雷器具特征的根本变化。避雷器是高压断路器是主系统的重要设备之一。它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接人电路或退出运行，起着控制作用：当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。断路器选择和校验的原则就是：按正常工作状态选择，按短路状态校验。4.10 110kV断路器的选择(1)额定电压：Ue=ll0kV(2)额定电流：le变电所最大长期工作电流lgmax/gmax =75 MVA/3 xll0KV =393.65A(3)根据有关资料选择SW 3-1101 2 0 0型油断路器型号数量 技术参数额定电流I（A）额定断开电流（KA）极限通过电流Igf(KA)4S热稳定电流（KA）SW3-110/12003120015.84115.8(4)校验 Ue=ll0kV=UN1=1200A393.65A额定开断电流校验110kV母线三相稳态短路电流Id=Id/d1=10.5 x