110kV電氣一次部分的設(shè)計概述

1、鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 設(shè) 計題 目：_ _入 學(xué) 年 月_姓 名_學(xué) 號_專 業(yè)_聯(lián) 系 方 式_學(xué) 習(xí) 中 心_指 導(dǎo) 教 師_完成時間_年_月_日摘 要本文主要是結(jié)合南樂縣電網(wǎng)狀況及張果屯電區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行了論述，從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了110kV，10kV以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套

2、管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設(shè)計。關(guān)鍵詞：110KV變電站、建設(shè)前 言 為了適應(yīng)地方經(jīng)濟發(fā)展，解決電力供需矛盾，根據(jù)本縣國民經(jīng)濟發(fā)展的實際，通過對南樂縣自然概況、南樂縣電網(wǎng)狀況、張果屯鄉(xiāng)供電區(qū)基本概況、電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問題，初步確定了張果屯110KV變電站建設(shè)的可行性。第一部分 設(shè)計說明書1.概 述1.1 南樂縣基本概況南樂縣位于河南省東北端，冀、魯、豫三省交界處，轄9鄉(xiāng)3鎮(zhèn)，南與清豐縣為鄰，東與山東莘縣隔河相望，西北分別與河北省魏縣、大名縣接連，境域624平方公里，其中縣城面積10平方公里，總?cè)丝?7萬人，屬濮陽市管轄。南樂地處平原，物華天寶，交通

3、十分便利，西距京廣鐵路80公里，東距青島口岸500公里，106國道（北京-廣州）與安濟公路（安陽濟南）兩條公路交匯于此，溝通了南北的經(jīng)濟交流。南樂經(jīng)濟和各項社會事業(yè)基礎(chǔ)較好，農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富，是全國小麥、玉米、棉花、花生的主要產(chǎn)區(qū)。全縣有十萬畝優(yōu)質(zhì)蘋果、二十萬畝棉花，是優(yōu)質(zhì)果、棉生產(chǎn)基地和全國兔肉出口基地。工業(yè)有化工、輕工、紡織、電子、釀造、機電、食品、抽紗工藝、草制工藝品打入了國際市場。南樂縣農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)較好，其特點：地勢平坦，土壤肥沃，氣候溫和，水利資源豐富，機械化耕作程度高。南樂的工業(yè)在迅速崛起，現(xiàn)有國營企業(yè)11家，固定資產(chǎn)5114萬元，年產(chǎn)值4498萬元。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)異軍突起，已擁有4020家

4、，產(chǎn)品有水泥、雙氧水、空氣炮、棉紡、造紙等，產(chǎn)值3.9億元?！叭Y”企業(yè)11家，以化工、釀造、草制品為主，年產(chǎn)值1200萬元，創(chuàng)匯80萬美元。1.2張果屯鄉(xiāng)基本概況張果屯鄉(xiāng)位于南樂縣的東南部，總面積平方公里，轄個行政村，總?cè)丝?萬，總耕地面積.萬畝。鄉(xiāng)政府駐地張果屯距縣城公里。2設(shè)計依據(jù)2.1原始資料要求： 設(shè)計變電所在城市近郊，在變電所附近有地區(qū)負(fù)荷。 確定本變電所的電壓等級為1103510kV，110kV是本變電所的電源電壓，3kV和10KV是二次電壓。 待建變電所的電源，由雙回110kV線路送到本變電所：在中壓側(cè)35kV母線，送出5回線路；在低壓側(cè)10kV母線，送出8回線路，為近區(qū)負(fù)荷，

5、每回路輸送容量4MW，自然功率因數(shù)0.7，要求10kV母線功率因數(shù)0.9；該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。 變壓器采用兩臺型號完全相同的有載調(diào)壓三繞組電力變壓器，變壓器容量為63000kVA。 待建變電所與電力系統(tǒng)的連接情況如圖l圖1 待設(shè)計變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖變電所的設(shè)計內(nèi)容包括： 選擇本變電所主變的型號。 設(shè)計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟綜合比較，確定一個較佳方案。 進(jìn)行必要的短路電流計算。 選擇和校驗所需的電氣設(shè)備。 設(shè)計和校驗?zāi)妇€系統(tǒng)。 進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計。 進(jìn)行防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計。 110kV高壓配電裝置設(shè)計。2.2 設(shè)計規(guī)模 主變壓器容量：

6、 2×63MVA，電壓等級110/35/10kV。 110kV出線：出線4回，不設(shè)備用出線，電源發(fā)電廠2回，連接電力系統(tǒng)2回。 35kV出線：出線5回，不設(shè)備用出線。 10kV出線：出線8回，不設(shè)備用出線。連接至近區(qū)負(fù)荷。 無功補償：裝于10kV母線，容量2×10MVar。3 電氣主接線3.1 主變壓器選擇本變電所主變壓器容量為2×63MVA，為便于維護(hù)管理，兩臺主變壓器選用三相油浸風(fēng)冷型三繞組銅線有載調(diào)壓電力變壓器，所選型號為SFSZ7-63000/110，電壓等級110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/11、10

7、.5、6.6、6.3kV，接線組別YN，yn0，d11；U12=10.5%，U13=17%，U23=6.5%。變壓器的選擇：型號容量電壓組合及分接范圍短路阻抗電壓空載電流容量比連接組別SFSZ7-63000/11063MVA 高壓中壓低壓高低高中中低1108×1.25%38.52*2.5%6.6,10.5,6.3,1117-1810.56.51.2100/100/50YN.yn0.d113.2 110kV接線 具體對電氣主接線的基本要求為：具有適當(dāng)?shù)目煽啃裕休^好的靈活性（操作、調(diào)度、擴建），簡單清晰，便于操作，經(jīng)濟性好。本變電所在110KV電網(wǎng)中，具有很大的重要性，初選主接線方案有

8、兩種：第一種是單母線分段帶旁路，第二種是雙母線。其示意接線圖如下：方案一圖方案二圖兩種方案的比較： 鑒于110KV系統(tǒng)在電網(wǎng)中具有很高的重要性，可靠性與安全性尤為重要，又考慮到雙母線擴建方便，故選雙母線為110KV系統(tǒng)主接線。3.3 35kV接線項目方案一方案二優(yōu)點1、單母線帶旁路提高了供電的可靠性和靈活性，具有很高的安全性，可以不停電檢修任一出口斷路器。2、占地面積比第二種方案較少。1、雙母線中兩組母線可互為備用，具有很高的可靠性與安全性。2、有多種運行方式，調(diào)度靈活。 3、擴建方便。缺點1、電網(wǎng)中電廠或變電所出線斷路器多為SF6斷路器，長時間不需要檢修，故不需設(shè)旁路。2、不便于擴建， 3、

9、投資較大1、比第一種方案占地大。 2、投資較大。 電壓等級為35KV60KV，出線48回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線，為保證斷路器檢修時不中斷對用戶供電，單母線分段可增設(shè)旁路，但本變電所采用SF6斷路器，不需要檢修，故不需設(shè)旁路。初選兩種方案：方案一是單母線分段，方案二是雙母線。 方案一圖方案二圖兩種方案的比較：項目方案一方案二技術(shù)1、 簡單清晰調(diào)度靈活2、 不會造成全所停電，保證重要用戶的供電1、 供電可靠，調(diào)度靈活，擴建方便，便于試驗2、 易誤操作經(jīng)濟1、 設(shè)備少2、投資小3、 占地少1、 設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜2、 投資和占地面機大鑒于電壓等級不高，在一定的安全與靈活性的基礎(chǔ)

10、上要求較好的經(jīng)濟性，故選用投資較小的方案一。3.4 10kV接線 考慮到10KV電壓等級八回出線，不是很高等級的用戶負(fù)荷，發(fā)生故障時短時間內(nèi)不會對用戶造成重大損失，10KV采用投資較低、占地小的單母線分段為主接線。3.5 電氣主接線方式綜合三個電壓等級選用的接線方式，確定以下接線方式為最終備選方式：110kV母線采用雙母線，35kV母線采用單母線分段的接線方式，10kV母線采用單母線分段的接線方式。其示意接線圖如下：3.6 無功補償裝于10kV母線側(cè)，最終容量按2×10MVar配置，1段、2段分別裝設(shè)一組。型號為：BFF11/-1000-3W,額定容量:10Mar3.7 中性點設(shè)備主

11、變壓器110kV側(cè)中性點采用避雷器加保護(hù)間隙保護(hù)，也可經(jīng)隔離開關(guān)接地。主變壓器35kV側(cè)中性點采用避雷器加保護(hù)間隙保護(hù)。4 短路電流計算短路電流計算包括110kV、35kV和10kV母線出現(xiàn)最大短路電流方式下0秒、1.5秒、2.0秒、3.0秒、4秒和沖擊電流的計算。110kV母線的最大短路電流是110KV母線三相短路的情況，35kV母線的最大短路電流是分段斷路器閉合運行時分段斷路器一側(cè)三相短路的情況。10kV母線的最大短路電流是分段斷路器閉合運行時分段斷路器一側(cè)三相短路的情況。所以短路電流計算是對以上三點進(jìn)行計算的。在考慮主變并列運行的情況下，短路電流計算結(jié)果如下：表1：短路電流計算結(jié)果表：短

12、路點0S1.5S2.0S3.0S4.0S沖擊電流ish110kV母線側(cè)三相短路電流（kA）4.3804.110_4.143_11.15035kV母線側(cè)三相短路電流（kA）6.264_6.463_6.48115.94510kV母線側(cè)三相短路電流（kA）27.582_26.877_27.83470.2125 主要設(shè)備選擇5.1 斷路器5.1.1 110kV斷路器110kV斷路器選用LW6-110/1600型SF6斷路器，額定電流1600A，額定開斷電流40kA ,動穩(wěn)定電流80 kA，熱穩(wěn)定電流31.4KA（3s）。5.1.2 35kV斷路器35kV斷路器選用LW16-35/1600型SF6斷路器

13、，額定電流1600A，額定開斷電流25kA，動穩(wěn)定電流63kA，熱穩(wěn)定電流25KA（4s）。5.1.3 10kV開關(guān)柜和斷路器10kV開關(guān)柜選用XGN-10型固定式開關(guān)柜。柜中配：母線斷路器SN10-10III/2000型斷路器，額定電流為2000A，額定開斷電流43.3kA，動穩(wěn)定電流130 kA，熱穩(wěn)定電流43.34KA（4s）；出線斷路器SN10-10II/1000型斷路器，額定電流為1000A，額定開斷電流31.5kA，動穩(wěn)定電流80 kA，熱穩(wěn)定電流31.5KA（2s）5.2隔離開關(guān)5.2.1 110kV隔離開關(guān)110kV隔離開關(guān)選用GW5-110GD型隔離開關(guān)。額定電流1000A。

14、5.2.2 35kV隔離開關(guān)35kV隔離開關(guān)選用GN2-35T型隔離開關(guān)。額定電流1000A。5.2.3 10kV隔離開關(guān)10kV母線隔離開關(guān)選用GN10-10T型隔離開關(guān)，額定電流3000A。10kV出線隔離開關(guān)選用GN6-10T型隔離開關(guān)，額定電流1000A。表2：110kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表表3： 35kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表表4：10kV母線斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表表5：10kV出線斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表5.3 10kV并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器組布置在10kV配電裝置附近，選用密集型電容器組成套裝置，戶外布置。5.4 導(dǎo)體110kV主變進(jìn)線最大工作電流為347A，導(dǎo)線選

15、用硬母線LF-21Y80/72；主變壓器35kV側(cè)最大工作電流電流為為992A，導(dǎo)線選用軟導(dǎo)體LGJ-800/70；主變壓器10kV側(cè)最大工作電流電流電流為1819A，10kV母線選用硬母線：三條矩形鋁導(dǎo)體125*10。表6：母線的選擇結(jié)果表5.5 絕緣子根據(jù)電壓等級和安裝地點選擇絕緣子。表7：絕緣子選擇情況：安裝地點型號額定電壓110kV戶外式配電裝置ZS-110110kV35kV戶外式配電裝置SGX-70/3535kV10kV戶內(nèi)式配電裝置ZNB-1010kV5.6 互感器互感器既是電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，同時也是隔離元件。他們將一次系統(tǒng)中的高電壓、大電流，轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海?/p>

16、小電流，供測量、監(jiān)視、控制及繼電保護(hù)使用?；ジ衅鞯木唧w作用：（1）將一次系統(tǒng)各級電壓均變成100V（或?qū)Φ?00V/）以下的低壓，將一次系統(tǒng)各回路電流均變成5A（或1A、0.5A）以下的小電流，以便于測量儀表及繼電器的小型化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。（2）將一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)在電氣方面隔離，同時互感器二次側(cè)必須有一點可靠接地，從而保證了二次設(shè)備及人員的安全。表8：互感器選擇情況列表：6 電氣設(shè)備布置及配電裝置6.1 電氣總布置本變電所主變壓器，35kV、110kV配電裝置，并聯(lián)電容器組均為戶外布置，10kV高壓開關(guān)柜等電氣設(shè)備布置在屋內(nèi)，35kV、110kV均為架空出線，10kV為電纜引至圍墻外電桿架

17、空出線。6.2 配電裝置6.2.1 110kV配電裝置110kV配電裝置為戶外普通中型布置，采用敞開式電器。70年代以來,管形母線普通中型布置在110KV電力系統(tǒng)配電裝置中廣泛應(yīng)用,這種布置本身具有許多優(yōu)點.因為母線采用鋁錳合金管,以棒形支柱絕緣子支撐,其弧垂很小,沒有電動力和風(fēng)力引起的搖擺,可以壓縮相間和相對地 的距離,同時又采用了合并構(gòu)架,從而減少占地面積.6.2.2 35kV配電裝置35kV配電裝置為戶外普通中型布置，采用敞開式電器。6.2.3 10kV配電裝置10kV配電裝置采用戶內(nèi)布置，為了節(jié)省占地面積,減少維護(hù)量,檢修方便,10KV配電裝置采用成套配電裝置,本工程采用單層高壓開關(guān)柜

18、布置,選型為XGN-10固定高壓開關(guān)柜,它由斷路器室、母線室電纜室、和儀表室組成。主變10kV經(jīng)母線橋直接引入開關(guān)柜，開關(guān)柜二次電纜均敷設(shè)在盤前的電纜溝內(nèi)，一次電纜穿管敷設(shè)至室外電纜溝。10kV并聯(lián)電容器布置在10kV配電裝置的附近。6.3 互感器的配置為電力系統(tǒng)的正常運行，保證供電質(zhì)量，且在短路故障時能迅速地將故障元件切除，不致造成故障范圍擴大，必須通過二次設(shè)備以實現(xiàn)測量、監(jiān)控及保護(hù)，二次設(shè)備信號由互感器取得。電力系統(tǒng)中必須合理地配置互感器。6.3.1 電壓互感器的配置應(yīng)該根據(jù)測量、同期、保護(hù)等需要，分別裝設(shè)相應(yīng)的互感器：母線工作母線和備用母線都應(yīng)裝設(shè)一組三繞組電壓互感器，母線如分段，應(yīng)在各

19、段母線上各裝設(shè)一組三繞組電壓互感器。110kV及以上線路為了節(jié)約投資和占地面積，載波通信和電壓測量可共用耦合電容，故一般裝設(shè)電容分壓電壓互感器。6.3.2 電流互感器的配置 所有支路均應(yīng)按測量、計能、繼電保護(hù)要求裝設(shè)相應(yīng)的電流互感器。變壓器、110kV及以上大接地電力系統(tǒng)各賄賂中，一般應(yīng)三相均裝設(shè)電流互感器，以滿足測量儀表、保護(hù)和自動裝置要求，以保證供電可靠性。7 防雷規(guī)劃變電所是多條輸電線路的交匯點和電力系統(tǒng)的樞紐，變電所的雷害事故往往導(dǎo)致大面積停電，變電設(shè)備(最主要的是電力變壓器)的內(nèi)部絕緣水平往往低于線路絕緣水平，且不具有自動恢復(fù)功能，一旦雷電過電壓擊穿，后果十分嚴(yán)重。所以，變電所必須設(shè)

20、置防雷保護(hù)。直擊雷防護(hù) 本變電所采用110KV配電裝置構(gòu)架設(shè)避雷針，35KV及10KV配電裝置由于絕緣水平不高，雷擊構(gòu)架避雷針時，容易導(dǎo)致絕緣逆閃絡(luò)（反擊），故設(shè)置獨立避雷針，它又自己專有的支座和接地裝置，其接地電阻不超過10歐。入侵雷電過電壓波防護(hù) 對于入侵波的防護(hù)一般采用閥式避雷器，它的作用是限制過電壓波的幅值，避雷器的選擇：在110KV和35KV電力系統(tǒng)中，選擇閥式避雷器中氧化鋅避雷器。氧化鋅避雷器沒有串聯(lián)放電間隙，主要由氧化鋅非線性電阻組裝而成，具有良好非線性，且動作迅速，殘壓低，通容量大，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，維護(hù)方便，沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以選氧化鋅避雷器防護(hù)雷電過電壓波入侵。

21、由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓長期施加在金屬氧化物電阻片上，為了保證使用壽命，長期施加于避雷器上的運行電壓不可超過它允許的持續(xù)運行電壓。10kV電力系統(tǒng)一般采用普通閥型避雷器。表8：避雷器選擇如下： 設(shè)備名稱安裝地點型號避雷器110kV母線Y10W5-100/248110kV進(jìn)線側(cè)Y10W5-100/24835kV母線Y5W-4235kV出線側(cè)Y5W-4210kV母線FS-1010kV出線側(cè)FS-10主變壓器中性點FS-40 間隙保護(hù)8繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計 繼電保護(hù)泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)，繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運

22、行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的任務(wù)是自動、迅速、有選擇性地從電力系統(tǒng)切除故障，使故障元件免受繼續(xù)遭到破壞，保證無故障部分正常運行；反應(yīng)電氣元件的不正常運行。8.1 主變壓器保護(hù)110kV變電所的電力變壓器每組容量在6090000MVA，屬于大型變壓器是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。電力變壓器的故障對電力系統(tǒng)和用戶影響都很大。因此，必須對大型電力變壓器配備完善的保護(hù)裝置，在出現(xiàn)危及變壓器安全的不正常運行狀態(tài)時，能及早地發(fā)出報警信號或切除變壓器，防止故障的發(fā)生。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，能盡快地切除變壓器，使故障造成的損失減到最小，使故障后的變壓器更容易修復(fù)。故安裝安全可靠地繼電保

23、護(hù)裝置。本設(shè)計采用雙主雙后的配置方式：差動保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序過電流保護(hù)及瓦斯、油溫、油位、壓力釋放等非電量保護(hù)。 主保護(hù)：差動保護(hù)變壓器重瓦斯保護(hù)后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)零序過流保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)非電量保護(hù)差動保護(hù) 適用于6.3MVA及以上的廠用變壓器和并聯(lián)運行的變壓器，以及10MVA及以上的廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器。它是變壓器的主保護(hù)。變壓器重瓦斯保護(hù) 適用于油浸式變壓器，它反應(yīng)油箱內(nèi)的故障。當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)的斷路器。相間短路的后備保護(hù) 對降壓變壓器宜采用過電流保護(hù)；當(dāng)靈敏度不滿足要求時，應(yīng)采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)，后備保護(hù)

24、均帶時限動作于相應(yīng)的斷路器跳。零序過流保護(hù) 對中性點自接接地電力網(wǎng)內(nèi)，外部接地短路引起過電流時，變壓器中性點接地運行，應(yīng)裝設(shè)零序過流保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù) 對于400KVA以上變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行時，應(yīng)根據(jù)可能負(fù)荷情況安裝過負(fù)荷保護(hù)，8.2 110kV的保護(hù)線路保護(hù) 裝設(shè)高頻距離保護(hù)作為主保護(hù) 電流保護(hù)作為后備保護(hù) 母線保護(hù) 完全電流差動母線保護(hù)為主保護(hù) 過電流保護(hù)為后備保護(hù)8.3 35kV保護(hù)線路保護(hù) 裝設(shè)距離保護(hù)作為主保護(hù)，電流保護(hù)作為后備。三段式過流保護(hù)（帶方向、電壓閉鎖）單相接地保護(hù)自動重合閘裝置母線保護(hù) 完全電流差動母線保護(hù)為主保護(hù) 過電流保護(hù)為后備保護(hù) 斷路器失靈保護(hù)8.4 10kV保

25、護(hù)線路保護(hù) 三段式過流保護(hù)單相接地選線自動重合閘裝置母線保護(hù) 完全電流差動母線保護(hù)為主保護(hù) 過電流保護(hù)為后備保護(hù)8.5 電力電容器組保護(hù)限時速斷保護(hù)過流保護(hù)電流閉鎖失壓保護(hù)過電壓保護(hù)為了改善供電質(zhì)量，提高功率因數(shù)，常在變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器組，并進(jìn)行保護(hù)。電容器組與斷路器之間連線短路各種故障保護(hù)，宜裝設(shè)帶延時地過流保護(hù)，動作于跳閘。當(dāng)系統(tǒng)電壓及高次諧波引起電容過負(fù)荷，故應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)母線電壓穩(wěn)升地過電壓保護(hù)。第二部分 計算書1 短路電流計算1.1 各元件參數(shù)計算由題目已知條件，系統(tǒng)接線圖見圖1：圖1 系統(tǒng)連線圖發(fā)電廠G1、G2、G3、G4電抗計算：取， ， 2×50kM線路等效電抗：

26、2×80kM線路等效電抗：變壓器電抗計算：系統(tǒng)連線圖的電抗圖如下： 等效電路圖1.2 短路電流計算1.2.1 110kV母線三相短路，短路電流計算當(dāng)110kV母線發(fā)生三相短路，即K1點發(fā)生三相短路，原圖化簡為各電源的計算電抗：查運算曲線可得各時刻短路電流的標(biāo)么值：， (各時刻短路電流相等)， t=0s時刻 t=1.5s時刻 t=3.0 s時刻 各時刻短路電流有名值： kA kA kAKA1.2.2 35kV母線三相短路，短路電流計算當(dāng)35kV母線發(fā)生三相短路，即K2點發(fā)生三相短路，原圖化簡為：各電源的計算電抗：查運算曲線可得各時刻短路電流的標(biāo)么值：， (各時刻短路電流相等)， t=0

27、s時刻 t=2.0s時刻 t =4s時刻 各時刻的短路電流的有名值： kA kA kAKA1.2.3 10kV母線三相短路，短路電流計算當(dāng)10kV母線發(fā)生三相短路，即K3點發(fā)生三相短路，原圖化簡為：各電源的計算電抗：查運算曲線可得各時刻短路電流的標(biāo)么值：， (各時刻短路電流相等)， t=0s時刻 t=2.0s時刻 t =4s時刻 各時刻的短路電流的有名值： kA KakAKA各短路點各時刻短路電流如下：短路點0S1.5S2.0S3.0S4.0S沖擊電流ish110kV母線側(cè)三相短路電流（kA）4.3804.110_4.143_11.15035kV母線側(cè)三相短路電流（kA）6.264_6.463

28、_6.48115.94510kV母線側(cè)三相短路電流（kA）27.582_26.877_27.83470.2122設(shè)備選擇2.1 110kV斷路器選型和校驗（1）110kV斷路器選型初選斷路器型號：主變壓器110KV側(cè)系統(tǒng)最大長期工作電流由公式：kA根據(jù)UN=110 kV，Igmax=0.347 kA 及屋外布置的要求,查表初選型號為LW-110型SF6斷路器。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為： UN=110 kV， IN=1600 A， 額定開斷電流為： Ibr=40kA，動穩(wěn)定電流： imax=80 kA，熱穩(wěn)定電流（及時間）： It=31.5 kA（3s），固有分閘時間： tgf=0.06 s，燃弧時間：

29、 th=0.04s選后備保護(hù)時間：tb2=2.9s短路熱穩(wěn)定計算時間：tk=2.9+0.06+0.04=3.0(s), 斷路切斷計算時間： t1=0.06+0.06=0.12(s)電源至短路點的短路電流由前面的短路電流計算結(jié)果可得：I=4.380 kA，ish=11.150 kA（2）110kV斷路器設(shè)備校驗校驗開斷能力因t1=0.12s0.1s（非周期分量衰減到20%，對It影響很小，可以不考慮）I=4.380 kA40kA滿足要求校驗動穩(wěn)定ish=11.150 kA80 kA 滿足要求校驗熱穩(wěn)定tk=3.0s1s 所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =51.317 kA2·s31.5

30、2×4=2976.75kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇LW-110型SF6斷路器可滿足要求。2.2 110kV 隔離開關(guān)選型（1）110kV隔離開關(guān)選型由已知條件UN=110 kV，Igmax=347A，初選GW5-110GD 隔離開關(guān)其額定參數(shù)為：額定電壓： UN=110 kV額定電流： IN=1000 A，熱穩(wěn)定電流：It=25kA（4s），動穩(wěn)定電流：imax=83kA，（2）110kV隔離開關(guān)校驗校驗動穩(wěn)定ish=11.150 kA83 kA 滿足要求校驗熱穩(wěn)定tk=3.0s1s 所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =51.317 kA2·s252

31、15;4=2500kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇的GW5-110GD 型隔離開關(guān)可滿足要求。110kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表2.3 35kV斷路器選型和校驗（1）35kV斷路器選型：初選斷路器型號：主變壓器35KV側(cè)系統(tǒng)最大長期工作電流由公式：A根據(jù)UN=35 kV，Igmax=992A 及屋外布置的要求,查表初選型號為LW16-35型SF6斷路器。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為： UN=35 kV， IN=1600 A， 額定開斷電流為： Ibr=25kA，動穩(wěn)定電流： imax=63kA，熱穩(wěn)定電流（及時間）： It=25 kA（4s），固有分閘時間： tgf=0.06 s，燃弧時

32、間： th=0.04s選后備保護(hù)時間：tb2=3.9s短路熱穩(wěn)定計算時間：tk=3.9+0.06+0.04=4.0(s), 斷路切斷計算時間： t1=0.06+0.06=0.12(s)電源至短路點的短路電流由前面的短路電流計算結(jié)果可得：I=6.264 kA，ish=15.945 kA（2）35kV斷路器設(shè)備校驗：校驗開斷能力因t1=0.12s0.1s（非周期分量衰減到20%，對It影響很小，可以不考慮）I=6.264 kA25kA滿足要求校驗動穩(wěn)定ish=15.945 kA63 kA 滿足要求 校驗熱穩(wěn)定tk=4.0s1s 所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =166.315 kA2·s

33、252×4=2500kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇LW16-35型SF6斷路器可滿足要求。2.4 35kV 隔離開關(guān)選型（1）35kV隔離開關(guān)選型由已知條件UN=35 kV，Igmax=992A，初選GN2-35T 隔離開關(guān)其額定參數(shù)為：額定電壓： UN=35 kV額定電流： IN=1000 A，熱穩(wěn)定電流：It=27.5kA（5s），動穩(wěn)定電流：imax=70kA，（2）35kV隔離開關(guān)校驗校驗動穩(wěn)定ish=15.945kA70 kA 滿足要求校驗熱穩(wěn)定tk=5.0s1s 所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =166.315 kA2·s27.52×

34、5=3781.25kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇的GN2-35T型隔離開關(guān)可滿足要求。35kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表2.5 10kV斷路器選型和校驗2.5.1 10kV母線斷路器選型和校驗（1）10kV母線斷路器選型：初選斷路器型號：主變壓器10KV側(cè)系統(tǒng)最大長期工作電流由公式：A根據(jù)UN=10kV，Igmax=1819A 及屋內(nèi)布置的要求,查表初選型號為SN10-10II型斷路器。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為： UN=10 kV， IN=2000A， 額定開斷電流為： Ibr=43.3kA，動穩(wěn)定電流： imax=130kA，熱穩(wěn)定電流（及時間）： It=43.3 kA（4s），固

35、有分閘時間： tgf=0.06 s，燃弧時間： th=0.04s選后備保護(hù)時間：tb2=3.9s短路熱穩(wěn)定計算時間：tk=3.9+0.06+0.04=4.0(s), 斷路切斷計算時間： t1=0.06+0.06=0.12(s)電源至短路點的短路電流由前面的短路電流計算結(jié)果可得：I=27.582 kA，ish=70.212 kA（2）10kV母線斷路器設(shè)備校驗：校驗開斷能力因t1=0.12s0.1s（非周期分量衰減到20%，對It影響很小，可以不考慮）I=27.582 kA43.3kA滿足要求校驗動穩(wěn)定ish=70.212 kA130 kA 滿足要求校驗熱穩(wěn)定tk=4.0s1s 所以可不計非周期

36、分量的發(fā)熱影響 =2918.668 kA2·s43.32×4=7499.56kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇SN10-10II型斷路器可滿足要求。2.5.2 10kV出線斷路器選型和校驗（1）10kV出線斷路器選型：初選斷路器型號：主變壓器10KV側(cè)系統(tǒng)最大長期工作電流由公式：A根據(jù)UN=10kV，Igmax=320.7A 及屋內(nèi)布置的要求,查表初選型號為SN10-10III型斷路器。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為： UN=10 kV， IN=1000A， 額定開斷電流為： Ibr=31.5kA，動穩(wěn)定電流： imax=80kA，熱穩(wěn)定電流（及時間）： It=31.5 k

37、A（2s），固有分閘時間： tgf=0.06 s，燃弧時間： th=0.04s選后備保護(hù)時間：tb2=1.9s短路熱穩(wěn)定計算時間：tk=1.9+0.06+0.04=2.0(s), 斷路切斷計算時間： t1=0.06+0.06=0.12(s)電源至短路點的短路電流由前面的短路電流計算結(jié)果可得：I=27.582 kA，ish=70.212 kA（2）10kV出線斷路器校驗：校驗開斷能力因t1=0.12s0.1s（非周期分量衰減到20%，對It影響很小，可以不考慮）I=27.582 kA31.5kA滿足要求校驗動穩(wěn)定ish=70.212 kA80 kA 滿足要求校驗熱穩(wěn)定tk=2.0s1s 所以可不

38、計非周期分量的發(fā)熱影響 =1452.5 kA2·s31.52×2=1984.5kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇SN10-10III型斷路器可滿足要求。2.6 10kV隔離開關(guān)選型2.6.1 10kV 母線隔離開關(guān)選型（1）10kV母線隔離開關(guān)選型由已知條件UN=10 kV，Igmax=1819A，初選GN10-10T 隔離開關(guān)其額定參數(shù)為：額定電壓： UN=10 kV額定電流： IN=3000 A，熱穩(wěn)定電流：It=75kA（5s），動穩(wěn)定電流：imax=160kA，（2）10kV母線隔離開關(guān)校驗校驗動穩(wěn)定ish=70.212kA160 kA 滿足要求校驗熱

39、穩(wěn)定tk=5.0s1s 所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =2918.668 kA2·s752×5=28125kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇的GN10-10T型隔離開關(guān)可滿足要求。2.6.2 10kV 出線隔離開關(guān)選型（1）10kV出線隔離開關(guān)選型由已知條件UN=10 kV，Igmax=320.7A，初選GN6-10T 隔離開關(guān)其額定參數(shù)為：額定電壓： UN=10 kV額定電流： IN=1000 A，熱穩(wěn)定電流：It=30kA（5s），動穩(wěn)定電流：imax=75kA，（2）10kV出線隔離開關(guān)校驗校驗動穩(wěn)定ish=70.212kA75 kA 滿足要求校驗熱穩(wěn)

40、定tk=5.0s1s所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =2918.668 kA2·s302×5=4500kA2·s滿足要求由以上計算表明，選擇的GN6-10T型隔離開關(guān)可滿足要求。 10kV母線斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表 10kV出線斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表2.7 母線的選擇母線選擇的內(nèi)容包括：確定母線的材料、截面形狀、布置方式；選擇母線的截面積；校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；對于110kV及以上的母線，還應(yīng)校驗?zāi)芊癜l(fā)生電暈。2.7.1 110kV母線的選擇2.7.1.1 母線的材料常用的母線材料有銅、鋁和鋁合金三種。結(jié)合本工程的實際情況，110kV側(cè)母線最大持續(xù)工作

41、電流Igmax=347 kA，母線的持續(xù)工作電流不大，布置尺寸不受限制，母線周圍污穢等級不高，又因鋁相對于銅易加工，安裝方便，價格便宜。所以選擇鋁錳合金作為母線材料。2.7.1.2 母線的結(jié)構(gòu)母線的結(jié)構(gòu)和截面形狀決定于母線的工作特點。為了有利于散熱和保證短路時母線的動穩(wěn)定，本工程110kV母線選擇硬裸母線，管型母線的集膚效應(yīng)系數(shù)最小，機械強度也比較高。因此本工程選用鋁錳合金管型母線作為110kV母線。2.7.1.3 母線的布置形式考慮到母線的散熱，機械強度與母線的載流量，以及配電裝置布置尺寸。選用三相水平布置（母線豎放）方式。這種布置方式散熱性好，母線在流量大。2.7.1.4 校驗?zāi)妇€的電暈問

42、題電暈起始電壓公式：三相導(dǎo)體水平布置，取三相導(dǎo)體布置方式系數(shù)k=0.96；管型母線，取導(dǎo)體表面狀況系數(shù)=0.98；好天氣，取天氣系數(shù)=0.8；海拔在1000米以下，取空氣相對密度=1；導(dǎo)體半徑為r=4cm，三相導(dǎo)體的相間距離為200cm。(發(fā)電廠電氣部分表83)得：Ucr=49.3×0.96×0.98×0.8×1×4(200/4)=252.162 kV kVUcr本母線選擇滿足防止電暈的要求。2.7.1.5 母線截面積選擇母線的選擇有兩種方式，第一種按長期工作電流選擇，第二種按經(jīng)濟電流密度選擇，一般年平均負(fù)荷較大，回路較長的導(dǎo)線用第二種方式選擇

43、?？紤]到本變電所年平均負(fù)荷較大，選用按經(jīng)濟電流密度的選擇方式。母線材料定為鋁錳合金，最大負(fù)荷年利用小時Tmax=6500 h，查表得出經(jīng)濟電流密度J=0.64。由母線經(jīng)濟截面積公式得：Se=347A/0.64=533.8mm2母線半徑公式；13.04mm，直徑=13.04×2=26.08mm所以選用LF-21Y80/72作為母線。2.7.1.6 母線的熱穩(wěn)定校驗短路切除時間tk=2.9+0.06+0.04=3.0(s) ， 0.5 tk =1.5(s)短路全電流效應(yīng)tk =3.0s1s 所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =51.317 kA2·s 查發(fā)電廠電氣部分表32：短路

44、前，材料的長期發(fā)熱允許溫度70代替短路前導(dǎo)體的實際溫度故70，查表得C=87按照熱穩(wěn)定要求的母線最小截面積公式：=92.80 (mm2)所選用母線截面S=945mm2>>92.80mm2滿足熱穩(wěn)定要求。2.7.1.7 母線的動穩(wěn)定校驗在三相短路沖擊電流作用下，中間相母線所受的最大電動力，由式 :(N) 式中 ish三相短路沖擊電流，kA；L兩支持絕緣子間的每一段母線長度，即跨距，m；a相鄰兩相導(dǎo)體的匯總中心距離，m；由上式可得，單位長度三相母線受到的相間電動力（設(shè)Kx=1.0）為：=0.173×(1/2)×11.1502=10.75(N/m) 查電氣工程設(shè)計手冊

45、得：=所以在單位長度電動力的作用下，母線受到的最大相間應(yīng)力： Pa Pa<70 Pa 所選母線完全滿足動穩(wěn)定要求7.2.2 35kV母線選擇 35KV母線得長期最大工作電流Igmax992A UN=35kV，初選母線型號：型號標(biāo)稱截面載流量LGJ800/70（mm2）1410A（70）正常發(fā)熱要求校驗：選擇實際溫度：30Igmax992A<滿足正常發(fā)熱要求母線熱穩(wěn)定校驗查發(fā)電廠電氣部分表32得：熱穩(wěn)定系數(shù)C=87滿足要求。由于選擇的是軟導(dǎo)體，故不必校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定性，母線的直徑大于發(fā)生電暈情況的直徑，所以不必電暈校驗。2.7.3 10kV母線的選擇母線選擇的內(nèi)容包括：確定母線的材料

46、、截面形狀、布置方式；選擇母線的截面積；校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；10kV母線的選擇2.7.3.1 母線的材料常用的母線材料有銅、鋁和鋁合金三種。結(jié)合本工程的實際情況，10kV側(cè)母線最大持續(xù)工作電流Igmax=1819A，母線的持續(xù)工作電流不大，布置尺寸不受限制，母線周圍污穢等級不高，又因鋁相對于銅易加工，安裝方便，價格便宜。所以選擇鋁作為母線材料。2.7.3.2 母線的結(jié)構(gòu)母線的結(jié)構(gòu)和截面形狀決定于母線的工作特點。為了有利于散熱和保證短路時母線的動穩(wěn)定，本工程10kV母線選擇硬質(zhì)裸母線，矩形母線的散熱條件好，利于保證動穩(wěn)定，且便于安裝。因此本工程選用鋁制矩形母線作為10kV母線。2.7.3.

47、3 母線的布置形式考慮到母線的散熱，機械強度與母線的載流量，以及配電裝置布置尺寸。選用三相水平布置（母線豎放）方式。這種布置方式散熱性好，母線在流量大。本工程10KV母線選擇，不必電暈校驗。2.7.3.4母線截面積選擇母線的選擇有兩種方式，第一種按長期工作電流選擇，第二種按經(jīng)濟電流密度選擇，一般年平均負(fù)荷較大，回路較長的導(dǎo)線用第二種方式選擇?？紤]到本變電所年平均負(fù)荷較大，選用按經(jīng)濟電流密度的選擇方式。母線材料定為鋁，最大負(fù)荷年利用小時Tmax=6500 h，查表得出經(jīng)濟電流密度J=0.65。由母線經(jīng)濟截面積公式得：Se=1819A/0.65=2798.5 mm2故截面選擇:三條125×

48、;10矩形母線。2.7.3.5 母線的熱穩(wěn)定校驗短路切除時間：tk=3.9+0.06+0.04=4.0(s) ， 短路全電流效應(yīng) tk =4.0s1s 所以可不計非周期分量的發(fā)熱影響 =2918.668 kA2·s 查有關(guān)手冊得：三條矩形導(dǎo)體豎放 查發(fā)電廠電氣部分表32：48，查表得C=95按照熱穩(wěn)定要求的母線最小截面積公式：=762.96mm23×125×103750mm2所選用母線截面滿足熱穩(wěn)定要求。2.7.3.6 母線的動穩(wěn)定校驗（1）在三相短路沖擊電流作用下，中間相母線單位長度所受的最大電動力，由式 :(N) 式中 ：ish三相短路沖擊電流，kA；L兩支持

49、絕緣子間的每一段母線長度，即跨距，m；a相鄰兩相導(dǎo)體的匯總中心距離，m由上式可得，單位長度三相母線受到的相間電動力（設(shè)Kx=1.0）為：在單位長度電動力的作用下，中間相受到的最大相間應(yīng)力： Pa （2）邊相單位長度受到的條間動力為： 在單位長度電動力的作用下，邊相受到的最大相間應(yīng)力： 查電氣設(shè)計手冊一次Pa339表84可查得：故選：Ls=0.05故所選母線完全滿足動穩(wěn)定要求 母線的選擇結(jié)果表2.7.4絕緣子選擇（1） 110kV絕緣子選擇 結(jié)合本工程的實際情況，110kV配電裝置布置在室外，所以選用110kV室外支柱式絕緣子。選型號為ZS-110。型號額定電壓絕緣子高度機械破壞負(fù)荷ZS-110

50、110kV1200mm1500Kg絕緣子校驗：作用在絕緣子上的電動力為：選Lca=1.2m即:F<<0.6Fp故選擇ZS-110滿足要求。（2） 35kV絕緣子選擇 結(jié)合本工程的實際情況，35kV配電裝置布置在室外，所以選用35kV室外懸掛式絕緣子。選型號為SGX-70/35。型號額定電壓機械破壞負(fù)荷SGX-70/3535kV70kg絕緣子串?dāng)?shù)： 泄漏比距 每片絕緣子的泄漏距離本絕緣子選三片。 （3） 10kV絕緣子選擇 結(jié)合本工程的實際情況，10kV配電裝置布置在室內(nèi)，所以選用10kV室內(nèi)支柱式絕緣子。選型號為ZNB-10。型號額定電壓抗彎機械破壞負(fù)荷ZNB-1010kV750k

51、g絕緣子校驗：作用在絕緣子上的電動力為：選Lca=1.2m支柱絕緣子的抗彎破壞強度Fde是作用在絕緣子高度H給定的，而電動力是作用在導(dǎo)體截面中心線H1上，折算到絕緣子帽的計算數(shù)為H1/H，則應(yīng)滿足：查電氣設(shè)計手冊一次表641可得：1.24所以：Fde1.24*511.7634.5N故選擇ZNB-10滿足要求。2.8 電流互感器的選擇電流互感器既是電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，同時也是隔離元件。他們將一次系統(tǒng)中的高電壓、大電流，轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?，小電流，供測量、監(jiān)視、控制及繼電保護(hù)使用?；ジ衅鞯木唧w作用：（1）將一次系統(tǒng)各級電壓均變成100V（或?qū)Φ?00V/）以下的低壓，將一次系統(tǒng)各回

52、路電流均變成5A（或1A、0.5A）以下的小電流，以便于測量儀表及繼電器的小型化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。（2）將一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)在電氣方面隔離，同時互感器二次側(cè)必須有一點可靠接地，從而保證了二次設(shè)備及人員的安全。2.8.1 110kV電流互感器的選擇2.8.1.1 110kV電流互感器的結(jié)構(gòu)類型和準(zhǔn)確度本工程110kV配電裝置為屋外布置，相應(yīng)選擇戶外式電流互感器。電流互感器的準(zhǔn)確級由電流互感器的二次負(fù)荷的性質(zhì)決定，本工程中二次負(fù)荷用于一般的電能計量，選用準(zhǔn)確度級別為0.5級；用于功率表和電流表的測量，選1.0級；用于繼電保護(hù)裝置選擇5P級。2.8.1.2 110kV電流互感器額定電壓的選擇110kV電流互感器的電壓選為110kV。110kV電流互感器初選型號為