110kV变电站电气一次部分课程设计

课程设计任务书

设计题目： 110kV变电站电气

一次部分设计

前言

变电站（Substation）改变电压的场所。是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压.在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点.主要作用是进行高底压的变换，一些变电站是将发电站发出的电升压，这样一方面便于远距离输电，第二是为了降低输电时电线上的损耗；还有一些变电站是将高压电降压，经过降压后的电才可接入用户。对于不同的情况，升压和降压的幅度是不同的，所以变电站是很多的,比入说远距离输电

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时，电压为11千伏，甚至更高，近距离时为1000伏吧，这个电压经变压器后，变为220伏的生活用电，或变为380伏的工业用电。

随着我国电力工业化的持续迅速发展，对变电站的建设将会提出更高的要求。本文通过对110KV变电站一次系统的设计,其中针对主接线形式选择,母线截面的选择,电缆线路的选择，主变压器型号和台数的确定，保护装置及保护设备的选择方法进行了详细的介绍。其中，电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器的选择和方法与计算，保护装置包括避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算方法和原因，是为了保证供电的可靠性。

目 录

第1章 原始资料及其分析 ·············································· 4

1原始资料 ··························································· 4 2原始资料分析······················································· 6 第2章 负荷分析 ······················································· 6 第3章 变压器的选择 ·················································· 8 第4章 电气主接线 ······················································ 11 第5章 短路电流的计算 ················································ 14

1短路电流计算的目的和条件 ········································· 14 2短路电流的计算步骤和计算结果 ···································· 15 第6章 配电装置及电气设备的配置与选择 ···························· 18

1 导体和电气设备选择的一般条件 ···································· 18

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2 设备的选择 ························································ 19 结束语 ···································································· 25 致谢 ······································································ 26 参考文献 ································································· 27 附录一：一次接线图

第一章 原始资料及其分析

1。原始资料

待建变电站是该地区农网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。

1.1电压等级

变电站的电压等级分别为110kV，35kV,10kV。 110kV : 2回

35kV ： 5回 （其中一回备用） 10kV ： 12回 （其中四回备用）

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1.2变电站位置示意图：

图1 变电站位置示意图

待建变电站 B C A 1。3待建变电站负荷数据(表1）

表1 待建成变电站各电压等级负荷数据

电压等级 用户名称 最大负荷（MW） 回路数 供电方式 铝厂 35kV 钢厂 A变电站 B变电站 15 10 15 20

电压等级 用户名称 陶瓷厂 电机厂 化肥厂 仪表厂 10kV 木材厂 配电变压器A 配电变压器B 最大负荷(MW） 0。56 0。5 0。63 0。42 0。8 0。78 0。9 回路数 供电方式 距离（km） 负荷性质 1 1 2 1 1 1 1 电缆 电缆 电缆 电缆 架空 架空 架空 4 5 4 3 14 15 16 Ⅱ Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅰ Ⅲ 1 1 1 1 架空 架空 架空 架空 距离(km） 39 25 35 40 负荷性质 Ⅰ Ⅰ Ⅲ Ⅲ 4

其它 备用 注：

0.7

2 2 电缆 4 Ⅲ (1)35kV ，10kV负荷功率因数均取cos¢=0。85 （2）负荷同期率: kt=0.9

(3）年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年 （4）网损率为 k”=5％

（5）站用负荷为50kW cos¢=0。87

（6）35kV侧预计新增远期负荷20MW，10kV侧预计新增远期符合6MW

1。4地形 地质

站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田,地质构造洁为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上,地震烈度为6度以下。

1。5水文 气象

年最低气温为-2度，最高气温为40度，月最高平均气温为37度，年平均气温为22度。

1.6环境

站区附近无污染源

2。 原始资料分析

要设计的变电站由原始资料可知有110kV,35kV，10kV三个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的,所以一定要考虑到农村的实际情况。农忙期和农限期需电量差距较大,而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要.为了彻底解决农网落后的情况,待建变电站的设计尽可能的超前，采用目前的高新技术和设备.待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便.初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60％，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。

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第二章 负荷分析

1。 负荷分析的目的

负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁,造成重大损失,由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。

2. 待建变电站负荷计算

2。1 35kV 侧

近期负荷:P近35 =15+10+15+20=60MW 远期负荷:P远35 =20MW

nPi=60+20=80MW

i1ni1 P35＝Pi kt（1+k\"）=80＊0。9*（1+0.05）=75.6MW Q35＝P×tgφ＝P×tg（cos－10。85）=46。853 MVar 视在功率 Sg35＝

IN35 =

75.6P==88.941 MVA cos0.85S3UN=

88.941335=1。467kA

2.2 10kV 侧

近期负荷：P近10 =0.56+0。5+0。63+0。42+0.8+0。78+0。9+0.7=5.29MW 远期负荷：P远10 =6MW

nPi=5.29+6=11。29MW

i1ni1 P10＝Pi kt(1+k\"）=11.29×0.9×（1+0。05）=10。669MW Q10＝P×tgφ＝P×tg（cos－10.85）=6.612MVar 视在功率

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Sg10＝

IN10 =

10.669P==12.552 MVA 0.85cosS3UN=

12.552310=0。725kA

2.3站用电容量

Sg所＝

0.05P＝＝0。057MVA 0.87cos2。4待建变电站供电总容量

S∑= Sg35+ Sg10+ Sg所= 88。941+12.552+0.057＝101.55(MVA) P∑= P35+ P10+ P所=75。6+10.669+0.05＝86.319（MW)

第三章 变压器的选择

主变压器是变电站中的主要设备，合理地选择主变压器台数，不仅可以减少停电、限电几率，提高电网运行的经济性、灵活性和可靠性，而且可以提高电能质量。主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度.另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响.总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否,所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。

1。 变电所主变压器的选择有以下几点原则：

1) 在变电所中,一般装设两台主变压器;终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器；对于330kV、550kV变电所,经技术经济为合理时，可装设3~4台主变压器。

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2) 对于330 kV及以下的变电所，在设备运输不受条件时,均采用三相变压器。500 kV变电所,应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器组，以及是否设立备用的单相变压器。

3） 装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故停运后,其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60％以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。

4） 具有三种电压等级的变电所,如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。 5) 与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，自耦变压器输出功率。

6） 500kV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器.主变压器的阻抗电压（即短路电压)，应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。

7） 对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。

2。 主变台数的确定

由原始资料可知，待建变电站是在农网改造的大环境下建设的.负荷大，出线多，且农用电受季节影响大,所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济的发展，可再投入一台变压器.

3. 主变压器容量的确定

主变压器容量一般按变电所建成后 5～10 年规划负荷选择,并适当考虑到远期 10~20 年的负荷发展,对于城市郊区变电所,主变压器应与城市规划相结合.此待建变电站坐落在郊区,10kV主要给村办企业供电，35kV主要给其他乡镇及几个大企业供电。考虑到郊区及其乡镇的发展速度非常快，所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求.

确定变压器容量：

(1）变电所的一台变压器停止运行时,另一台变压器能保证全部负荷的 60％，即

/ =S∑×60% =101.55×60%＝60。93（MVA) SB（2）单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要

一，二级负荷为 15+10+0。56+0。63+0.78=26.97MVA 所以变压器的容量最少应为60.93MVA

4. 变压器类型的确定

4。1相数的选择

变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的

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变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运输条件时，在330kV及以下的发电厂用变电站,均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。 4。2 绕组形式

绕组的形式主要有双绕组和三绕组。

规程上规定在选择绕组形式时,一般应优先考虑三绕组变压器,因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备,比两台双绕组变压器都较少。对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。

三绕组变压器通常应用在下列场合:

（1) 在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压与系统连接或向用户供电。 (2） 在具有三种电压等级的降压变电站中，需要由高压向中压和低压供电,或高压和重压向低压供电。

(3） 在枢纽变电站中,两种不同的电压等级的系统需要相互连接。 （4） 在星形-星形接线的变压器中，需要一个三角形连接的第三绕组.

本待建变电站具有110kV,35kV,10kV 三个电压等级，所以拟采用三绕组变压器。 4.3 普通型和自耦型的选择

自耦变压器是一种多绕组变压器,其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此,当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系,另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗,所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。但容量越大，电压等级越高,这些优点才越明显.

因此，综合考虑选用普通变压器。 4.4 中性点的接地方式

电网的中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。

本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器.规程上规定:凡是110kV-500kV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；主变压器6—63kV采用中性点不接地。

所以主变压器的110kV侧中性点采用直接接地方式，35kV，10kV侧中性点采用不接地方式。

综上所述和根据表3-1变压器型号,所选主变压器为SFS10—63000/110。

表 3—1 变压器型号

S10系列三绕组无励磁调压电力变压器产品技术参数

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电压组合及分接范型 号 运输阻抗电压（%） 总重围（kV） 电流重量组 耗(kW） 耗(kW） (t） （％) 升压变 降压变 (t) 高压 中压 低压 连接空载损负载损8。4 45.1 0.4 空载外形尺寸 长x宽x高 （mm) SFS10-6300/110 SFS10-8000/110 SFS10—10000/110 SFS10—12500/110 SFS10—16000/110 110 SFS10—20000/110 115 35 36。6 6。3 6.6 YN， 20。2 23.3 4950x3320x3610 23。1 26。2 4970x3360x30 10。1 53.6 0。4 11。9 62。9 0.3 高—中 高-中 25.9 29.6 5020x3410x3690 14 74 0.3 17。10。31。5 35。3 5080x3430x3740 16.9 90。1 0.3 20。0 106.3 0.25 5% 5% 33。6 37.8 5140x3490x3780 39。3 44.6 5300x3670x4200 38。5± yn0, 高—低 高-低 10。5 SFS10—25000/110 121±23。6 125.8 0.25 44。5 51。0 6106x4877x4941 2x2。d11 10.5％ 17.5％ 11 SFS10-31500/110 2x2.5% 28 148.8 0。2 50.0 57.0 30x4420x5060 5% SFS10—40000/110 33.5 178。5 0.2 中-低 中—低 55。4 。2 6600x4570x5160 SFS10—50000/110 39。6 212.5 0。1 6。5% 6.5% 65 76 6910x4620x5280 SFS10-63000/110 SFS10—75000/110 46.9 53.5 255 0。1 79 88。3 7330x4860x5800 83 92 7800x4990x6100 290.6 0。1

第四章 电气主接线

电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分,也是构成电气系统的主要部分.电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。由于本设计的变电站有三个电压等级，所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况,考虑各自的出线方向。论证是否需要短路电流，并采取什么措施,拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较,确定最佳主接线方案.

1。 对电气主接线的基本要求

对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面

1.1可靠性

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安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求.电气主接线的可靠性不是绝对的.所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。

1。2灵活性

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换.灵活性包括以下几个方面： （1） 操作的灵活性 （2） 调度的灵活性 （3） 扩建的灵活性

1。3经济性

在设计主接线时,主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑： （1） 节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。

（2） 占地面积少。由于本变电站占用农田所以要尽量减少用地。

（3） 电能损耗小。电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择工作.

1。4另外主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量

避免用隔离开关操作电源。

2. 电气主接线的基本原则

电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、、技术规定、标准为准则，结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便,尽可能的节省投资，就地取材，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。

3. 待建变电站的主接线形式

3.1 110kV侧

方案（一）： 采用单母线接线

考虑到110kV侧有两条进线，因而可以选用单母线接线。 其优点:

接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点是:

（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短

路时事故来消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大. （2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电.

(3)调度不方便，电源只能并列运行,不能运行，并且线路侧发生故障时，有较大的短路电流。

方案 （二）：采用单母线分段带旁路接线

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断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线.

单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。 方案（三):内桥接线 优点： (1） 缺点： (1）

对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所的供电可靠性的要求；采用单母线分段带旁路的电气接线可将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；而且带旁路可以在检修断路器时对用户进行供电。故经过综合考虑采用方案（二）.

3。2 35kV侧

方案(一): 采用单母线接线 优点：

接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点：

可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。 方案（二）：单母线分段 优点：

(1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障

影响范围。

（2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上,保证对重要用户的

供电。 缺点：

当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线,这样减少了系统的供电量,并使该回路供电的用户停电。 方案（三）:采用单母线分段带旁路接线 优点 ：

（1）可靠性、灵活性高

(2）检修线路断路器时仍可向该线路供电 缺点：

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投资大，经济性差

单母线接线可靠性低,当母线故障时,各出线须全部停电，不能满足I、II 类负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性;虽然带有旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但其投资大、经济性能差,故采用方案（二)单母线分段接线。

3。3 10kV侧

方案（一）： 采用单母线接线 优点：

接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点:

可靠性、灵活性差,母线故障时，各出线必须全部停电。 方案（二)：单母线分段 优点：

(1） 母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作,缩小母线故障影响范围。

(2） 对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。 缺点：

当一段母线故障或检修时,必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。

单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II 类负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上,当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性。故采用方案（二）。

综合以上三种主接线所选的接线方式,画出主接线图。见附图4-1。

第五章 短路电流计算

1. 短路电流计算的目的和条件

短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击,往往需选用大容量的电气设备.这不仅增加了投资,甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在

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设计变电站时一定要进行短路计算。

1。1短路电流计算的目的

在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要有以下几个方面： ⑴ 电气主接线的比较。 ⑵ 选择导体和电器.

⑶ 在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距

离。

⑷ 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 ⑸ 接地装置的设计,也需要用短路电流。

1.2短路电流计算条件

1.2.1 基本假定

⑴ 正常工作时，三相系统对称运行； ⑵ 所有电源的电动势相位、相角相同； ⑶ 电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行; ⑷ 短路发生在短路电流为最大值的瞬间;

⑸ 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流;

⑹ 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； ⑺ 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； ⑻ 输电线路的电容忽略不计. 1。2。2一般规定

⑴ 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流,应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；

⑵ 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，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;

⑶ 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。

2。 短路电流的计算步骤和计算结果

2.1计算步骤

在工程计算中,短路电流其计算步骤如下：

1、选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值; 2、画等值网络图; 3、选择短路点；

4、按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；

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5、利用实用曲线算出短路电流。

2。2 计算各回路电抗（取基准功率SB = 100MVA UB=Uav=115kV）

低压侧132线路侧4高压侧中压侧低压侧

根据上面所选的参数进行计算：

X1＝X2＝Xｘ

100Sd＝0。4×80×＝0。241 21152UavX3＝X4＝1/200×(UK12％＋UK13％－UK23%) ＝1/200×（10＋17.5－6。5) × =0。167

Sd SN100 63X5＝X6＝1/200×(UK12％＋UK23％－UK31％） ＝1/200×（10＋6.5－17.5） ×

Sd SN100 6315

=-0。008≈0

X7＝X8＝1/200×（UK23％＋UK31％－UK12％） ＝1/200×(6.5＋17.5－10） × =0.111

由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为

100 63Sd SN

X13=X1/2=0。241/2=0.1205 X10=X3/2=0.167/2=0。0835 X11=X5/2=-0.008/2=-0。0040 X12=X7/2=0。111/2=0。0555

计算各短路点的最大短路电流

（1）K１点短路时

XΣ＊＝X13＝0.1205

I” *＝1／XΣ*＝1／0。1205=8.299 短路次暂态电流：I”S＝I\"* ×Id＝8.299×

1003115＝4.166（kA）

短路冲击电流峰值：ich。S＝2kch I”S =2×1.8 I”S ＝2.55×4。166＝10。624（kA）

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全电流最大有效值：Ich.S ＝12(kch1)2 I”S =1。51 I”S＝1.51×4。166=6.2816(kA）

短路电流容量： Sd”=

3 I”S Un=829.78（MVA)

（2) K2点短路时

XΣ*＝X13+X10+X11=0.1205+0。0875+0。0040=0。212 I\" *＝1／XΣ*＝1/0。212=4。717（kA）

100337短路次暂态电流：I”S＝I\"＊ ×Id＝4。717×=7.360(kA)

短路冲击电流峰值:ich.S＝2。55 I\"S＝2。55×7.360＝18.768（kA) 全电流最大有效值：Ich.S ＝1.51 I\"S ＝1。51×7。360=11.114（kA） 短路电流容量： Sd”= (3） K3点短路时

XΣ＊＝X13+X10+X12=0。1205+0.0875+0.0555=0。2635 I” ＊＝I S∞＊＝1／XΣ＊＝1/0.2635=3.795（kA）

100310.53 I”S Un=471.672（MVA）

短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S ＊Id＝3。795×=20。868（kA）

短路冲击电流峰值：ich。S＝2。55 I”S＝2。55×20。868＝53.213(kA) 全电流最大有效值：Ich.S ＝1.51 I”S ＝1.51×20。868=31。511（kA） 短路电流容量: Sd\"=

3I\"S Un=379。505（MVA)

从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大,因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况.

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第六章 配电装置及电气设备的配置与选择

1. 导体和电气设备选择的一般条件

导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。

正确地选择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,并注意节约投资，选择合适的电气设备。

1。1 一般原则

1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要； 2、应按当地环境条件校核; 3、选择导体时应尽量减少品种； 4、应力求技术先进和经济合理;

5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；

6、选用的新产品,均应具有可靠的试验数据,并经正式鉴定合格

1。2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。2。1长期工作条件 （一)电压

选用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

（二）电流

选用的电器额定电流Ie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Ig，即

Ie≥Ig

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，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式

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下回路持续工作电流的要求。

所选用电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 1。2.2 绝缘水平

在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘保证必要的可靠性. 电器的绝缘水平，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。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。

1.3 环境条件

环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40ºC时,允许按照额定电流长期工作.当电器安装点的环境温度高于+40ºC时，每增加1ºC建议额定电流减少1.8% ;当低于+40ºC时，每降低1ºC，建议额定电流增加0.5％，但总的增加值不得超过额定电流的20%。

2. 设备的选择

2.1断路器的选择

2。1。1 高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行,起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行,起保护作用。其最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流. 2.1。2 高压断路器按下列条件进行选择

（一）选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化,

因此6 —220kV要选用SF6断路器。 (二）根据安装地点选择户外式或户内式。

（三）断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。 （四)断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。

（五)校核断路器的断流能力,一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚

分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择,当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时,为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择. 2.1.3按上述原则选择断路器 （一）110kV侧断路器的选择

（1）、该回路为 110 kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。 (2）、断路器安装在户外，故选户外式断路器。

（3）、回路额定电压Ue≥110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的

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最大持续电流 Imax=1。05×

101.553115＝0.535（kA）

（4）、为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6 断路器。如下表：

最高 工作 电压 kV 126 额定 开断 电流 kA 31.5 额定峰动稳 3S热稳 值耐受定电流 定电流 电kA kA kA 80 31。5 80 流 固有分闸时间 S 额定 型号 电压 kV OFPT—110

额定 电流 A 合闸 时间 S 110 1600 0。03 0.１２

（二) 35kV侧断路器的选择

（1）、该回路为 35 kV电压等级，故选用六氟化硫断路器 （2）、断路器安装在户内，故选用户内断路器

（3)、回路电压35 kV，因此选用额定电压Ue≥35kV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流 Imax=1.05×

88.941337＝1.457(kA）

（4）、为方便运行管理及维护,选同一型号产品，初选LW8—35断路器其参数如下：

额定 额定 型号 电压 电流 kV LW8-35 35 （二)10 kV侧断路器的选择

(1)、该回路为 10kV 电压等级，故可选用真空断路器。 （2）、该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。

（3）、回路额定电压为 10kV，因此必须选择额定电压 Ue ≥ 10 kV的断路器，且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流 Imax=1。05×（4）、初选 SN9—10真空断路器，主要数据如下：

A 最大工作电压 kV 额定开极限断电流 开断kA 25 电流 25 额定极限通过4S热固有电流 断流稳定分闸容量有效kVA 值 峰值 电流 时间 kA 25 s 0.06 1600 40。5 1600 36.6 63 12.552310.5＝0.725（k A）

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额定 型号 电压 kV SN9-10 10 额定 电流 kA 1。25 额定开动稳定 断流电 kA 25 电流 kA 63 4S热稳定电流kA 25 固有分闸时间 s 0.05 2.2隔离开关的选择

隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。但隔离开关无灭弧装置,不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。

隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为：隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。 2。2.1、隔离开关的配置

（一)、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关. (二）、断路器的两侧均应配置隔离开关,以便进出线不停电检修。 （三）、中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。

根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。 2.2。2、隔离开关按下列条件进行选择和校验

(一）根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。 （二）根据安装地点选用户外或户内式。

(三）隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。 （四）隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。

（五)根据对隔离开关控制操作的要求,选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操作机构户内 8000A以上隔离开关，户外 220 kV高位布置的隔离开关和 330 kV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时,也可采用手动操作机构。 2。2。3、110kV侧隔离开关的选择

(一）、为保证电气设备和母线检修安全,选择隔离开关带接地刀闸. （二）、该隔离开关安装在户外，故选择户外式.

（三)、该回路额定电压为 110kV,因此所选的隔离开关额定电压 Ue≥ 110kV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流Imax=1.05×

101.553115＝0。535（kA)

（四）、初选GW4-110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下：

额定 型 号 电压 kV 额定 最大工电流 作电压 A kV 接地 极限通过电流kA 4S热稳刀闸 A 有效值 峰值 定电流 kA 备注 21

GW4-110D 110 1250 126 2000 32 55 10 2.2。4 35kV侧的隔离开关的选择

（一）、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。 (二）、该隔离开关安装在户内，帮选用户内式。

（三）、该回额定电压为35kV，帮选择隔离开关的额定电压Ue≥35KV，且其额定电流必须大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1。05×

88.941337＝1。457（kA)

(四）、初选GN—35T型高压隔离开关，其主要技术数据如下: 型 号 单 位 GW５—35（D） 2.2.5 10kV侧隔离开关的选择

(一）、为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸. （二）、隔离开关安装在户内，故选用户内式。

（三)、该回路的额定电压为10kV所选隔离开关的额定电压Ue≥10kV，额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1.05×

额定电压 kV 35 额定电流 A 2000 最大工作电极限通过电4S热稳定 压 kV 40。5 流峰值 kA 50 电流 kA 20 12.552310.5＝0。725（k A）

（四）、初选GN19—10型隔离开关，其主要技术数据如下： 型 号 单 位 GN19—10

额定电压 kV 10 额定电流 允许热效应Ir2t 动稳定电流 A 1250 kA2s 3200 kA 100 2。3导线的选择

本设计的110kV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线,而10kV、35kV采用屋内配电装置，故采用矩型硬母线.导体的正常最高允许温度，一般不超过+70℃；在计太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线可按不超过+80℃来考虑。 2。3.1 110KV母线的选择: 按最大工作电流选择导线截面S

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Imax=1.05×

101.553115＝0.535（kA）=535(A）

月最高平均温度为+37℃,而导线长期允许温度为+80℃，则温度修正系数： K0＝

al8037==0.884 8025aloImax = K0Ial

则 Ial＝Imax/K0＝535/0.884=605。203（A）

选择110KV母线型号为：LGJ—185，查表得IY=631A. Imax=535A＜KθIY=0.884×631=557。804A 满足要求

2。3.2 35KV母线的选择与校验

按最大工作电流选择导线截面S Imax=1。05×

88.941337＝1.457(kA）

Ial= Imax/k0=1457/0.884=18。190A

选择35KV母线型号为：h100×b10（单条矩形），查表得IY=1728A。 Imax=1457A＜kθIY=0。884×1728=1527。552A 满足要求 2.3。3 10kV母线的选择与校验

由于安装在室内,选用硬母线

按最大持续工作电流选择母线截面： Imax=1。05×

12.552310.5＝0。725（k A）

IYj= Imax/k0=725/0。884=820。136A

选择10KV母线型号为h63×b10（单条矩形），查表得IY=1168A。 Imax=725A＜KθIY=0。884×1168=1032.512A 满足要求

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结束语

经过了这段时间的学习，我终于完成了这份110KV变电站电气一次部分课程的设计。从开始接到论文题目到设计方案的确定，再到论文文章的完成，每一步对于我来说都是新的尝试和挑战。这也是我在大学期间完成的最大的项目。在这段时间里,我学到了很多的知识，也有很多的感受。通过这次设

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计，我开始的学习和探索,查看相关的资料和书籍，让自己头脑模糊的大概逐渐清晰，使自己的设计逐步完善起来,每一次改进都使我收益颇丰。

虽然我的设计不是很成熟，还有很多不足之处,但是我付出了自己的劳动,这是我引以自豪的地方，我相信只有经历过的人才会明白其中的酸甜苦辣。

这次做设计的经历也使我终身受益，我感受到做设计是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己学习和研究的过程。没有学习就不可能有研究的能力，对自己的研究就不会有所突破，那也就不叫设计，希望这次经历能让我在以后的工作学习中激励我继续进步。

致谢

本次设计得到了老师和同学的大力支持，感谢我的老师容亮，这篇论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的了解这个设计。

感谢我的同学，在我不明白和不懂时，能够伸出援手，非常的谢谢

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你们。

在这份论文即将完成之际,我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

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参考文献

1、《电气部设备运行与维护》，吴靓，中国电力出版社 2、《电力工程设计手册》，中国水利水电出版社

3、《发电厂变电所电气设备课程设计》，广东水利电力职业技术学院

4、《GB/T 51—2008 油浸式电力变压器技术参数和要求》新旧标准对照资料

5、《GB50059－92 35～110KV变电所设计规范》

附录一

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