某110kv县城变电站设计毕业设计

'郑州大学现代远程教育毕业设计题目：《某110kV县城变电站设计》入学年月__2008.9_________姓名____________学号__0856279001_____专业__电气(专科)____学习中心____________指导教师______________完成时间_2010__年_9_月_19__日41 前言变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文中待设计的变电站是一座降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区居民、工厂、农村供电的重要任务。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。本论文《某110kV县城变电站设计》，首先通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）。最后，并绘制了电气主接线图等相关设计图纸。关键词： 电气主接线，短路计算，电气设备41 目录前言…………………………………………………………………（2）第一章电气主接线…………………………………………………（5）1．1110kv电气主接线…………………………………………（5）1．235kv电气主接线…………………………………………（6）1．310kv电气主接线…………………………………………（6）第二章负荷计算及变压器选择…………………………………（8）2．1负荷计算…………………………………………………（8）2．2主变台数、容量和型式的确定……………………………（9）2．3站用变台数、容量和型式的确定…………………………（10）第三章最大持续工作电流及短路电流的计算…………………（11）3．1各回路最大持续工作电流…………………………………（11）3．2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果…………（12）第四章主要电气设备选择………………………………………（14）4．1导体和电气设备选择的一般条件……………………………（14）4．2断路器的选择…………………………………………………（16）4．3隔离开关的选择……………………………………………（19）4．4高压熔断器的选择…………………………………………（21）41 4．5互感器的选择………………………………………………（22）4．6母线的选择…………………………………………………（27）4．710KV高压开关柜的选择……………………………………（29）附录I设计计算书………………………………………………………（33）附录II电气主接线图……………………………………………………（39）致谢………………………………………………………………（40）参考文献…………………………………………………………（41）41 第一章电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电气主接线是电力系统接线的主要组成部分，是发电厂变电所电气部分的主体。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，它的设计，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。因此它必须满足工作可靠，调度灵活，运行检修方便，且具有经济性和发展的可能性等基本要求。由于电能生产的特点是发电，供电同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业和人民生活的稳定。主接线的设计是一个综合性的问题，其设计原则应以设计任务书为依据，以国民经济建设方针政策及有关技术规范，规程为准则，结合工程具体特点，准确地掌握基础资料，全面综合分析，力争使其技术先进，经济合理、安全可靠。1.1110kV主接线设计110KV濮城变主要担负着为开发区供电的重任，主供电源由北郊变110KV母线供给，一回由北郊变直接供给，另一回由北郊变经金堤湖供给形成环形网络，因此有两个方案可供选择：单母线接线；单母线分段接线方案I：采用单母线接线优点：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（母线及母线隔离开关等）故障或检修，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段的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。方案II：采用单母线分段接线优点：1）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，有两个电源供电。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。41 缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。经过以上论证，决定采用单母线分段接线。1.235kV电气主接线35kV电气主接线：主要考虑为城南工业园区及城郊地区供电。方案I：采用单母线接线优点：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（母线及母线隔离开关等）故障或检修，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段的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的35-63KV配电装置的出线回路数不超过3回。方案II：采用单母线分段接线优点：1）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，有两个电源供电。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：35-63KV配电装置的出线回路数为4-8回时。经过以上论证，决定采用单母线分段接线。1.310kV电气主接线41 10kV主接线设计：主要考虑为变电站周围地区供电。6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。本变电所10KV用户负荷较轻，负荷性质为一级，二级负荷，宜采用单母线分段接线。方案I：采用单母线接线优点：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（母线及母线隔离开关等）故障或检修，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段的供电。适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回。方案II：采用单母线分段接线优点：1）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，有两个电源供电。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。经过以上论证，决定采用单母线分段接线。41 第二章主变压器的选择和负荷计算主变压器是变电所的重要设备,合理正确地选择主变的台数,容量和型式是系统规划和变电所设计的一个重要的问题,在选择主变时考虑负荷增长为7%,并以5~10年后的情况作为远期负荷资料。为了保证供电的可靠性、灵活性和经济性，避免一台主变压器故障或检修是影响供电，变电所装设两台变压器，主变压器的容量根据电力系统5—10的发展规划进行选择，对两台主变的额定容量按70%的全部负荷供电，考虑到变压器的事故过负荷能力40%，则可保证一台退出间检修时剩余负荷的70%供电。2.1负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kVφ负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。由公式（2-1）式中——某电压等级的计算负荷——同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85）а%——该电压等级电网的线损率，一般取5%P、cos——各用户的负荷和功率因数2.1.1站用负荷计算S站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%)=96.075KVA≈0.096MVA2.1.210kV负荷计算S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4]×(1+5%)=38.675WVA2.1.335kV负荷计算41 S35KV=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%)=27.448MVA2.1.4110kV负荷计算S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9)×(1+5%)+S站=68.398+0.096=68.494MVA2.2主变台数、容量和型式的确定2.2.1变电所主变压器台数的确定主变台数确定的要求：1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。2.2.2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5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20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=68.494MVA由于上述条件所限制。所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA。当一台停运时，另一台则承担70%为47.946MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。2.2.3变电站主变压器型式的选择41 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Y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连接。故主变参数如下：型号电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低1．3YN，yn0,d11SFSZ9-50000/110110±8×1。25%38．5±5%10．51110.517．56.52.3站用变台数、容量和型式的确定2.3.1站用变台数的确定对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。2.3.2站用变容量的确定站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。S站=96.075/(1-10%)=106KVA2.3.3站用变型式的选择41 考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。故站用变参数如下：型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压高压高压分接范围低压S9-200/1010;6.3;6±5%0.4Y,yn00.482.61.34因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。本章小结：本章针对变电站计划运行的情况，对负荷功率进行计算。针对计算结果，主变压器决定选择两台40MVA的三相变压器并联运行，一方面可以保证近期负荷的可靠供电，一方面也提供相对大的容量供远期扩展。站用电方面也预备了足够的容量，确保了检修时站用电关键区的可靠运行第三章最大持续工作电流及短路电流的计算3.1各回路最大持续工作电流根据公式Smax=3UeIgmax（3-1）式中Smax----所统计各电压侧负荷容量Ue----各电压等级额定电压Igmax----最大持续工作电流41 Smax=3UeIgmaxIgmax=/Smax3Ue则：10kVIgmax=38.675MVA/3×10KV=2.232KA35kVIgmax=27.448MVA/3×35KV=1.58KA110kVIgmax=68.494MVA/3×110KV=3.954KA3.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果短路的原因a>电气绝缘损坏1.电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备的绝缘材料自然老化；或由于绝缘强度不够而被正常电压击穿；2.设备绝缘正常而被各种形式的过电压（包括雷电过电压）击穿；3.输电线路断线、线路倒杆或受到外力机械损伤而造成的短路。b>运行人员误操作工作人员由于未遵守安全操作规程而发生人为误操作，也可能造成短路。c>其他因素一些自然现象（如风、雷、冰雹、雾）及鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间。短路的危害1．短路电流增大，会引起电气设备的发热，损坏电气设备。2．短路电流流过的线路，产生很大的电压降，使电网的电压突然下降，引起电动机的转速下降，甚至停转。3．短路电流还可能在电气设备中产生很大的机械力（或称电动力）。此机械力可引起电气设备载流部件变形，甚至损坏。4．当发生单相对地短路时，不平衡电流将产生较强的不平衡磁场41 ，对附近的通迅线路、铁路信号系统、可控硅触发系统以及其他弱电控制系统可能产生干扰信号，使通讯失真、控制失灵、设备产生误动作。5．如果短路发生在靠近电源处，并且持续时间较长时，则可导致电力系统中的原本并联同步（不同发电机的幅值、频率、波形、初相角等完全相同吻合）运行的发电机失去同步，甚至导致电力系统的解列（电力网中不同区域、不同电厂的发电机无法并列运行），严重影响电力系统运行的稳定性。短路的预防和限制措施1.认真执行运行规程，不断学习以提高电业人员的素质。严格遵守操作技术规程和安全规程，避免误操作；在短路发生时，采取有效的措施将短路的影响限制在最小的范围内。2.作好设备的维护、巡视、检查，作好事故的预想和预防。3.采用快速动作的继电保护和断路器，迅速隔离故障。使系统电压在较短时间内恢复到正常值.4.增大短路回路的阻抗，如在电路中装设限流电抗器等。计算短路电流的目的短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，例如断路器互感器、电抗器、母线等,合理配置继电保护和自动装置,并进行有关的校验,作为选择和评价电气主接线方案的依据,按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有４个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。计算结果:(计算过程见附录Ⅰ)当K1点断路时:I′=5.58KAi=14.2chIch=8.43s′=1111.4当K2点断路时:I′=1.85KAi=4.7chIch=2.8s′=120.2当K3点断路时:I′=38KAi=96.7chIch=57.4s′=69141 当K4点断路时:I′=1000KAi=2542chIch=1510s′=692.8第四章主要电气设备选择4.1导体和电气设备选择的一般条件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。4.1.1一般原则1、应满足正常运行机制、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、扩建工程应尽量使新老电器型号一致。5、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。4.1.2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。各种高压电器的一般技术条件如表4-1所示。一、长期工作条件1、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式4-12、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式4-241 由于变压器短时过载能力很大，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下回路持续工作电流的要求。二、短路稳定条件1、校验的一般原则电器在选定后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三相短路时的短路电流。用熔断器保护的电器可不验算热稳定。短路的热稳定条件I2tjs≥Qdt式4-3式中：Qdt——在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应(kA2•S)I——tjs秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA）tjs——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时间按下式计算：tjs=tb+td式4-4式中：tb——继电保护装置后备保护动作时间（s）td——断路器全分闸时间（s）④短路动稳定条件ich≤idf式4-5Ich≤Idf式4-6式中：ich、Ich——短路冲击电流幅值、有效值（KA）idf、Idf——允许通过稳定电流的幅值、有效值（KA）41 绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器内、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。4.1.3环境条件环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、温度、污秽、海拔、地震。由于设计时间仓促，所以在设计中主要考虑温度条件。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40℃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+40℃时，每增加1℃建议额定电流减少1.8%；当低于+40℃时，每降低1℃，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%。4.2　断路器的选择电力系统中，高压断路器具有完善的灭弧性能，正常情况下，用来接通和开断负荷电流，在某些电器主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器还常在继电保护的配合使用下，断开短路电流，切断故障部分，保证非故障部分的正常运行。由于SF6断路器灭弧性能好，维护工作量小，故110kV一般采用SF6短路器。１、按开断电流选择。高压断路器的额定开断电流Iekd≥Iz（高压断路器触头实际开断瞬间的短路电流周期分量有效值）。２、短路关合电流的选择。断路器的额定关合电流ieg应不小于短路电流最大冲击值icj。即ieg≥icj３、关合时间的选择。关合分闸时间，对于110kV以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障，分闸时间不宜大于0.04---0.06s。4.2.1110KV侧断路器1）额定电压选择：Uymax≥Ugmax=1.15Un=1.15×110=126.5(KV)Uymax——为最高允许工作电压Ugmax——为电网最高允许运行电压2）额定电流的选择：Ie≥Igmax=1.05InIe——断路器的额定电流41 Igmax——最大工作电流考虑到变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故相应回路的，Igmax=1.05In，根椐给定的某区水电上网负荷预测表可知,2012年最大的上网容量为51400KW（不考虑近区用电负荷），设额定功率因素为0.85，则：Ie=3500A≥Igmax=1.05In=1.05×51400/（×110×0.85）=333.3(A)3)按开断电流选择Iedk≥Id1=2.47KAIedk——断路器的额定开断电流4）按断路器的短路关合电流选择ieg≥ich1=6.278KAieg——断路器额定短路关合电流ich1——d1点短路时短路电流冲击值据以上数据,可以初步选择LW35-126型六氟化硫断路器，参数如下：额定电压：126KV最高工作电压：126KV额定电流：3150A额定开断电流：40KA动稳定电流：100KA热稳定电流（4s）：40KA额定开合电流（峰值）：100KA全开断时间：≤50ms5）校验热稳定Td=tkd+tbTd——计算时间tkd——断路器的断开时间tb——继电保护动作时间，取后备保护时间为5s故：tb=0.05+5=5.05(s)因Td＞1s导体的发热主要由周期分量来决定，则：Qd=I∞2t=2.472×5.05=30.81(KA2.s)Qr=Ir2t=402×4=4800(KA2.s)即:Qr＜Qd满足热稳定要求6)动稳定校验41 ich=6.278KA＜100KA满足动稳定要求故选择LW35-126型六氟化硫断路器能满足要求,由上述设计可以列表:设备项目LW35—126产品数据计算数据Uymax126kV126.5KVUe126kV110kVIe≥Igmax3150A333.3AIdw≥icj100kA6.278kAIedk≥Idi40kA2.47kAieg≥icj100kA6.278kAQr＞Qd4800kA2S30.81kA2S4.2.235KV侧断路器1）额定电压选择：Uymax≥Ugmax=1.15Un=1.15×35=40.25(KV)Uymax——为最高允许工作电压Ugmax——为电网最高允许运行电压2）额定电流的选择：Ie≥Igmax=1.05InIe——断路器的额定电流Igmax——最大工作电流考虑到变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故相应回路的Igmax=1.05In，根椐给定的某区域小水电上网容量预测表可知,2012年最大的上网容量为38960KW，设额定功率因素为0.85，则：Ie≥Igmax=1.05In=1.05×38960/（×35×0.85）=794(A)3)按开断电流选择Iedk≥Id2=6.91KAIedk——断路器的额定开断电流4）按断路器的短路关合电流选择ieg≥ich2=10.435KAieg——断路器额定短路关合电流ich2——d2点短路时短路电流冲击值据以上数据,可以初步选择LW8-35型户外式六氟化硫断路器，参数如下：41 额定电压：35KV最高工作电压：40.5KV额定电流：2000A额定开断电流：25KA动稳定电流(峰值)：63KA热稳定电流（4s）：25KA额定开合电流（峰值）：63KA全开断时间：≤60ms5）校验热稳定Td=tkd+tbTd——计算时间tkd——断路器的断开时间tb——继电保护动作时间，取后备保护时间为5s故：tb=0.06+5=5.06(s)因Td＞1s导体的发热主要由周期分量来决定，则：Qd=I∞2t=6.912×5.06=241.06(KA2.s)Qr=Ir2t=252×4=2500(KA2.s)即:Qr＜Qd满足热稳定要求6)动稳定校验ich=17.59KA＜63KA满足动稳定要求故选择LW8-35型六氟化硫断路器能满足要求,由上述设计可以列表:设备项目LW8—35产品数据计算数据Uymax40.5kV40.25KVUe35kV35kVIe≥Igmax2000A794AIdw≥icj63kA10.435kAIedk≥Idi25kA6.91kAieg≥icj63kA10.435kAQr＞Qd2500kA2S241.06kA2S4.3隔离开关的选择41 隔离开关配置在主接线上，保证了线路及设备检修时形成明显的断口与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序，即送电时，首先合上母线侧隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则于上述相反。隔离开关的配置：１、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口与电源隔离。２、中性点直接接地的普通变压器，均应通过隔离开关接地。３、在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关，保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设1-2组接地刀闸。４、接在变压器引出线或中性点的避雷器可不装设隔离开关。５、当馈电线路的用户侧没有电源时，断路器通往用户的那一侧可以不装设隔离开关。但为了防止雷电过电压，也可以装设。4.3.1110KV隔离开关的选择1）额定电流Ue≥Uew=110KV2）额定电流Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×（∑P35+∑P10）/（×110×COSφ）=1.05×（38.96+12.44）/（×110×0.85）=0.3333(KA)据上述数据,可初步选择GW4-110型户外隔离开关,其技术参数如下：额定电压：110KV动稳定电流峰值：50KA额定电流：630A热稳定电流（4s）：20KA3）热稳定校验td=5.05sQd=30.73(KA2.S)Qr=Ir2t=202×4=1600(KA2.S)即：Qr>Qd满足热稳定要求。4）动稳定校验ich1=6.278KAQd1600KA2S30.73KA2S4.3.235KV侧隔离开关1）额定电压Ue≥uew=35KV2）额定电流Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×∑P35/（×110×COSφ）=0.2526（KA）根据以上数据，可以初步选择GW4-35型户外隔离开关，其技术参数如下：额定电压：35KV动稳定电流峰值：80KA额定电流：1250A热稳定电流（4s）：31.5KA3）热稳定校验td=5.06sQd=241.6(KA2.S)Qr=Ir2t=31.52×4=3969(KA2.S)即：Qr>Qd满足热稳定要求。4）动稳定校验icj=17.59KAQd3969kA2S241.6kA2S4.4　高压熔断器的选择41 熔断器是最简单的保护电器。它用来保护电器免受过载和短路电流的损害。户内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电器、配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。１、额定电压选择。对于一般高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压，另外，对于填充石英砂有限流作用的熔断器，则只能用于等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达到最大值之前将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。２、额定电流选择。熔断器的额定电流选择，包括熔断器熔管的额定电流和熔体的额定电流的选择。①熔管额定电流的选择。为了保证熔断器壳体不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流，应大于或等于熔体的额定电流：Ierg≥Iert式4-7②熔体额定电流选择。为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机自起动等冲击电流时误动作，保护35KV以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按式（9-54）选择：Iert≥KIgmax式4-8式中K——可靠系数，不计电动机自起动时，K=1.1～1.3，考虑电动机自起动时，K=1.5～2.0；Igmax——电力变压器回路最大工作电流。３、熔断器开断电流检验。Iekd≥Icj式4-9对于保护电压互感器的高压熔断器只需按规定电压及断流量来选择。4.5互感器的选择41 互感器是变换电压、电流的电气设备。它包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，分别向二次回路提供电压、电流信号以反映一次系统中电气设备的正常运行和故障情况。4.5.1互感器的作用1、一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准的低电压和小电流。2、二次设备和高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身安全。4.5.2电流互感器的特点1、电流绕组串联在电路中，匝数少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。2、二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以在正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。4.5.3电压互感器的特点1、电压互感器容量很小，结构上要求有较高的安全系数。2、二次侧所接仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，互感器在近于空载状态下运行。电压互感器的配置原则：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压，同期两侧都能方便的取压。电压互感器的配置原则：每条支路的电源都应装设足够数量的电压互感器，供支路测量、保护使用。4.5.4电流互感器的选择1、电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，使一次电流I1与二次电流I2在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器，应根据测量时误差的大小和标准度来选择。2、额定容量。保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2，即Se2≥S2=I2e2Z2f式4-10Z2f=rg+rj+rd+re(Ω)式4-1141 式中：—测量仪表电流线圈电阻、rj——继电器电阻、rd——连接导线电阻、re——接触电阻，一般取0.1Ω3、按一次回路额定电压和电流选择当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表得到最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。电流互感器的一次额定电流和电压必须满足：Ue≥Uew式4-11Iel≥Igmax式4-12式中：Uew——电流互感器的一次所在的电网额定电压Ue、Ie1——分别电流互感器的一次回路额定电压和额定电流Igmax——电流互感器一次回路最大工作电流为了确保所供仪表的准确度，互感器的工作电流应尽量接近此额定电流。4、热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1S允许通过一次额定电流Iel倍数Kr来表示，故热稳定应按下式校验（IelKr）2≥I2∞tdz（或Qd）式4-135、动稳定校验。电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值的倍数Kd（称为动稳定电流倍数），表示其内部稳定能力，故内部稳定可用下式校验：IelKd≥ich式4-14短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其相邻之间电流的相互作用使绝缘瓷帽受到力的作用，因此对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度。瓷套上的作用力可由一般电动力公式计算，故外部动稳定应满足Fy≥0.5×1.73ich2×l/a×10-7(N)式4-1541 式中Fy——作用于电流互感器器帽端部的允许力；l——电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距；系数0.5表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。4.5.4.1110KV侧①额定电压Ue≥Uew=110KV②额定电流Ie≥1.05In=1.05×31500/（×110×0.85）=204.2(A)根据以上数据，可以初步选择LCWD—110型户外电容式电流互感器，其技术参数如下：额定电流比：300/5AIS热稳定倍数：75动稳定倍数：130③热稳定效验、Tb=5.05sQd=30.73(KA2.S)（KrIe）2×1=（75×0.3）2×1=506.25（KA2.S）>Qd满足热稳定要求④动稳定效验Ichl=6.278KAKdIe=130××0.4=73.54（KA）>Ichl满足动稳定要求。故选择LCWD—110型户外独立式电流互感器能满足要求，由上述设计可列表：设备项目LCWD—110产品数据计算数据Ue≥Uew110Kv110KVIe≥Igmax300A204.2AKdIe≥ichl506.25KA6.278KA41 （KrIe）2×1>Qd900KA2S30.73KA2S4.5.4.235kV侧①额定电压：Ue≥Uew=35KV②额定电流：I≥1.05IN=1.05×∑P35/（×35×COSφ）=793.9（A）根据以上数据，可初步选择LCWD—35型户外独立式电流互感器，其技术参数如下：额定电流比——1000/5A1S热稳定倍数——65动稳定倍数——38③热稳定效验td=5.06sQd=Id22×td=6.912×5.06=241.67(KA2.S)（KrIe）2×1=（65×1）2×1=4225（KA2.S）>Qd满足热稳定要求④动稳定效验Ich2=17.59KAKdIe=×38×1=53.74>Ich2故选择LCWD—35型户外独立式电流互感器能满足要求，见列表：设备项目LCWD—35产品数据计算数据Ue≥Uew35KV35KVIe≥Igmax1000A793.9AKdIe≥ich53.74KA17.59KA(KrIe)2·1>Qd4225KA2S241.67KA2S满足动稳定要求。4.5.5电压互感器的选择1、一次回路电压选择。为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.1-0.9）Ue范围内变动。2、按二次回路电压选择。电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准,仪表的要求。41 3、按容量的选择。互感器的二次容量(对应所要求的准确级)Se2应不小于互感器的二次负荷S2，即:Se2≥S2。电压互感器应按一次回路电压、二次回路电压、安装地点和使用条件、二次负荷及准确级等要求进行选择。4.5.5.1110KV侧电压互感器①母线侧电压互感器选用JDCF-110型，母线侧接成开口三角形接线。该电压互感器，它是单相、三绕组、串级绝缘，户外安装互感器，适用于交流50HZ电力系统，作电压、电能测量和继电保护用。其初级绕组额定电压为110/KV，次级绕组额定电压为0.1/KV，二次绕组准确级为0.5级，额定二次负荷300VA。②110KV输电线路侧电压互感器，采用TYD-110-0.015H一般接线型单相电容式电压互感器，其初级绕组额定电压为110/KV，次级绕组额定电压为0.1/KV，二次绕组准确级为0.5级，额定二次负荷150VA4.5.5.235KV侧电压互感器35KV母线侧、输电线路均采用JDJJ—35型电压互感器，它是单相、三绕组、户外、油浸式全密封结构的互感器，其初级绕组额定电压为35KV，次级绕组额定电压为0.1KV，二次绕组准确度为0.5级，额定二次负荷为150VA。4.5.5.310KV侧电压互感器10KV侧电压互感器用用JSJW-10型电压互感器，它是单相、三绕组、户外、油浸式、五铁芯柱式户内型电压互感器，其初级绕组额定电压为10KV，次级绕组额定电压为100V，二次绕组准确级为0.5级，额定二次负荷120VA。4.6母线的选择4.7.1110KV侧母线Igmax=1.05IN=1.05×（∑P35+∑P10）/（×110×COSφ）=1.05×（38.96+12.44）/（×110×0.85）=0.3333(KA)选取钢芯铝绞线：Tzd=4500h时，取J=1.15A/mm2S=Igmax/J=0.333×103/1.15=290mm241 取LGJ—300/15型钢芯铝绞线，其主要技术参数为：·标称截面积铝/钢——300/15mm2·计算拉断力68060N·连续载流量650A（20℃）①热稳定效验Qd=Id12tjz=(2.47×1000)2×5.05=30720000(A2S)Smin=(QdKf)0.5/C取热稳定系数C取87、集肤系数Kf取1,则上式为:Smin=(QdKf)0.5/C=(30720000)0.5/87=63.7(mm2)所选取母线截面为300mm2,故满足热稳定要求②动稳定效验F=1.73ich2×10-7l/a式中L=2ma=2.2mich=6278AF=1.73×62782×10-7×2/2.2=6.20(N)故满足动稳定要求。4.7.235KV侧母线Igmax=1.05∑P35K侧/(√3UCOSφ)=1.05×38.96/(√3×35×0.85)=0.794(kA)Tmax=4500h时，取J=1.15A/mm2S=Igmax/J=0.794×103/1.15=690mm2选取LJX-630/61型稀土铝绞线，其主要技术参数如下：允许计算拉力为91940N，连续载流量为1140A(20℃）。①热稳定效验Smin=(QdKf)0.5/CQd=Id22×td=6.912×5.06=241670000(A2.S)C=87Kf=1则Smin=(QdKf)0.5/C=(241670000)0.5/87=178.7(mm2)所选取截面为630mm2，故满足热稳定要求。②动稳定效验F=1.73ich2×10-7l/a式中L=1.5ma=2mich=17590A41 F=1.73×175902×10-7×1.5/2=40.15(N)故满足动稳定要求。4.7.310KV侧母线Igmax=1.05∑P10K侧/(UCOSφ)=1.05×12.44/(×10×0.85)=0.887(kA)Tmax=4500h时，取J=1.15A/mm2S=Igmax/J=0.887×103/1.15=771mm2选取LMY80×10铝母线。①热稳定效验Smin=(QdKf)0.5/CQd=Id32×td=25.352×5.06=4534379850(A2.S)C=87Kf=1则Smin=(QdKf)0.5/C=(4534379850)0.5/87=774(mm2)所选取截面为800mm2，故满足热稳定要求。4.710KV高压开关柜的选择4.8.1进线回路开关柜的选择4.8.1.1断路器的选择（1）额定电压的选择Uymax≥Ugmax=1.15Un=1.15×10=11.5(KV)Uymax、Ugmax——分别为最高允许工作电压、电网最高运行电压（2）额定电流的选择：Ie≥Igmax∑P10=12.44MWCOSφ取0.85Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×∑P10/(UnCOSφ)=1.05×12.44/(×10×0.85)=887.2(A)(3)开断电流选择Iedk≥Ich3=38.285(KA)(4)按断路器短路关合电流选择ieg≥ich3=64.532(KA)据以上数据,可以初步选择ZN63A(VS1)-12/1600型户内真空断路器,参数如下：额定电压：12KV最高工作电压：12KV41 额定电流：1600A额定开断电流：40KA动稳定电流（峰值）：100KA热稳定电流（4s有效值）：40KA额定关合电流（峰值）：100KA故有分闸时间：0.05s(4)、效验热稳定td=tkd+tbtd：计算时间tkd：短路器的断开时间tb：继电保护的动作时间，取后备保护的时间5std=0.05+5=5.05s因td>1s导体的发热主要由周期分量来决定，则：Qd=Id32t=25.352×5.05=3245(KA2.S)Qr=Ir2t=402×4=6400(KA2.S)即：Qr>Qd热稳定满足要求(5)、动稳定校验ich3=64.532KAQd热稳定满足要求（4）动稳定校验ich3=64.532KAQd热稳定满足要求故选择LMC-10/2000型电流互感器，由上述设计可列表：设备项目LMC-10/2000产品数据计算数据Ue≥Uew10kV10kVIe≥Igmax2000A1732A(KdIe)2×1>Qd5625kA2S675kA2S4.8.1.410KV侧电压互感器10KV侧电压互感器采用JSJW-10型电压互感器，它是油浸式、三相、三卷、户内式电压互感器，接线为Y0/Y0/（开口三角形）-12-12。其初级绕组额定电压为10KV，次级绕组额定电压为100V，准确等级为0.5级时，额定容量为120VA,最大容量960VA。4.8.2出线回路开关柜的选择1、断路器的选择:ZN63A（VS1）-12/630型户内高压真空断路器。2、电流互感器的选择:LMC-102000/5型电流互感器。额定电流比2000/5,1S热稳定倍数75。3、高压熔断器的选择:RN2-10/0.5户内高压限流熔断器。4、隔离开关的选择:GN8-10/400型户内隔离开关。5、避雷器的选择：FS-10型避雷器。41 附录:Ⅰ短路电流计算书0.4KV35KVK210KVK2K3110KVK1～～等效电路图查表知LGJQ-150X*=0.1989/KM选基准:=100MVA=41 0.4KVK435KV4512K3K23610KVK1110KV781011等效电路图当K1点断路时:Us(1-3)%=10.5%Us(2-3)%=6%Us(1-2)%=17%X1=X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215X2=X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125X6=X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=0Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95=X7‖X8X10=0.38×/600=7.7X11=0.45×/800=6.8X9=4%/100×100/0.22=0.1841 X12=0.1075X13=0.0625X14=0(a)X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(b)(c)X=X12‖(X13+X9)‖X15=0.0941 =1/X=11.1短路电流有名值:==5.58KA冲击电流:=×1.8×5.58=14.2最大电流有效值:=15.58×1.51=8.43短路容量:=×5.58×115=1111.4K2点短路时:X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(d)(e)(f)X17=X15‖(X9+X13)=0.72X=X12+X17=0.83=1/X=1/0.83=1.2短路电流有名值:==1.85KA冲击电流:=×1.8×1.85=4.741 最大电流有效值:=1.85×1.51=2.8短路容量:=×1.85×37.5=120.2K3点短路时:X18=X14+X15=6.56X19=X12‖X18=0.106(g)(h)(i)X=(X19+X13)‖X9=0.145=1/X=1/0.145=6.9短路电流有名值:==38KA冲击电流:=×1.8×38=96.7最大电流有效值:=38×1.51=57.4短路容量:41 =×38×10.5=691K4点短路时:X18=X14+X15=6.56X19=X12‖X18=0.106(j)(k)(l)X=(X19+X13)‖X9=0.145=1/X=1/0.145=6.9短路电流有名值:==1000KA冲击电流:=×1.8×1000=2545最大电流有效值:=1000×1.51=1510短路容量:=×1000×0.4=692.841 附录Ⅱ主接线图～～110kV35kVS1S210kV站用变主变41 心　得　体　会本人对电力系统的基本知识以及相关课程有了更深一步的了解，在此基础上进行本次毕业设计。通过专业学习和老师的悉心教导，再结合自己的实际工作，使自己的专业技术水平得到了提高。本次电力系统的专业知识学习，使我系统地了解了电力系统变电站的各种设备。比如变电站的主接线原理，各种接线方式的优缺点，怎样选择主接线、选择什么样的主接线既节省投资、又能满足供电可靠性和负荷的要求。通过本次对降压变电站电气部分的改造设计，使我对变电站以及电力系统的结构、操作运行有了更深一步的了解，同时也是一个把自己所学专业知识得以施展、验证的机会，从中找出自己的不足，也使自己的专业知识得以巩固。在本次设计过程中，我查阅了大量有关电力系统、变电站的信息资料，了解了许多先进电力设备的性能，对今后的工作有很大的帮助。本设计还存在不足之处，首先，本次的设计的是一个110kV变35kV和10kV的降压变电站，主要涉及的变电站内部电气部分的设计，其中并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。另外，由于本专业对继电保护知识学习的还不够全面，加上继电保护涉及的内容很多，所以没有对变电站继电保护作更深的设计分析。由于本人水平有限，设计中难免有错误和疏漏的地方敬请各位老师批评指正。致谢最后要感谢在整个论文写作过程中帮助过我的每一位人。首先，也是最主要感谢的是我的指导老师，在整个过程中他给了我很大的帮助。老师们在自身繁忙的工作之余，给与我耐心的指导与多方面的帮助，导师的严谨、敬业、高尚宽厚的学术情怀和人格魅力指引着我在学术的道路上前进，让我在求学道路上又上了一个新台阶。41 感谢四川师范大学计算机科学学院的所有老师和领导，在这短暂的学习期间，我感受了恩师们严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风，缜密而灵动的思维，奋进不息的人生态度和勇于开拓的进取精神，让我受益非浅，忘不了领导温暖的话语，忘不了老师们精彩的讲授，亲切的指导，这将对我以后的工作和学习产生深远的影响。还要感谢在川师和我共同学习的同学们。忘不了同学间的深切问候尤其对班长蒲和平同学给我的帮助表地诚挚的感谢，还要感谢一直培养、关心我的单位的领导和同事们，感谢他们在工作和学习中给予我的帮助和支持。感谢我的学生们，你们蓬勃的朝气催人奋进。我也要特别感谢审阅和参加论文答辩组的各位专家和老师，对你们所付出的辛勤劳动和悉心指导表示深深的谢意！参考文献：《电力系统分析基础》《发电厂电气主系统》《电力系统继电保护》《高电压技术》41'