110kV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計徐鵬(共50頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要電能是經(jīng)變電所（升）降壓后進行傳輸和分配的，所以，正確合理的設(shè)計變電所，對提供良好的電能質(zhì)量和供電可靠性，具有非常重要的意義。本設(shè)計為110kV降壓變電所設(shè)計，電壓等級為110kV、35kV、10kV。110kV側(cè)為兩回電源線。35kV和10kV側(cè)無電源。本所選擇兩臺容量為50000kVA的有載調(diào)壓風(fēng)冷變壓器。本設(shè)計主要包括變電所所址的選擇，短路電流的計算，電氣主接線選擇，變電所總平面布置設(shè)計，電氣設(shè)備的選擇，防雷保護等。繪制了電氣主接線圖、變電所總平面布置圖、110kV出線間隔圖、35kV和10kV側(cè)配置圖及變電所的防雷保護圖。設(shè)計中110kV側(cè)電氣主接線采用

2、的是內(nèi)橋接線，35kV、10kV側(cè)采用單母線分段接線，其運行方式均采用分裂運行。110kV側(cè)采用了屋外中型配電裝置，采用敞開式配電裝置；35kV選用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜KYN61-40.5，斷路器采用ZN85型真空斷路器。10kV側(cè)采用了中置式KYN-12開關(guān)柜，選用ZN28型真空斷路器。在這次設(shè)計中，采用了目前國內(nèi)比較先進的設(shè)備和技術(shù)，大大提高了供電的可靠性、安全性和經(jīng)濟性。 關(guān)鍵詞：變壓器，短路容量專心-專注-專業(yè)目 錄第一章 概 述1.1 引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，

3、因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電氣設(shè)備和配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所1。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電所必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。1.2 變電所現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢近年來，為了滿足經(jīng)濟快速增長對電力的需求，我國電力工業(yè)也在高速發(fā)展，

4、電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大。目前我國建成的500kV變電所有近200座，220kV變電所幾千座；500kV電網(wǎng)已經(jīng)成為主要的輸電網(wǎng)絡(luò)，大經(jīng)濟區(qū)之間實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，最終將實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。電氣設(shè)備的制造水平也在不斷提高，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量都有了較大的改進。除空氣絕緣的高壓電氣設(shè)備外，GIS、組合化、智能化、數(shù)字化的高壓配電裝置也有了新的發(fā)展；計算機監(jiān)控微機保護已經(jīng)在電力系統(tǒng)中全面推廣采用。自20世紀(jì)90年代以來，變電所自動化技術(shù)成為我國電力行業(yè)的熱點技術(shù)之一。目前全國已投入運行的35500kV變電所約20000座(不包括用戶變)，而且每年新增變電所的數(shù)量約為3%5%，也就是說每年都有千百座新建變電所投入電網(wǎng)運行，新

5、建變電所基本上都采用了自動化系統(tǒng)模式，同時每年還有許多老變電所的技術(shù)改造，也基本上以自動化系統(tǒng)模式為主。在已采用自動化技術(shù)的變電所中，早期采用較多的國外產(chǎn)品有：如ABB、SIEMENS、GE等公司的產(chǎn)品。但隨著國內(nèi)廠家的產(chǎn)品技術(shù)含量、工藝水平的提高以及國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，目前220kV及以下電壓等級變電所的自動化大都采用了國產(chǎn)產(chǎn)品，330kV及以上電壓等級變電所也大量使用了國產(chǎn)產(chǎn)品。目前，國產(chǎn)產(chǎn)品廠家主要有：南瑞集團、北京四方、許繼電氣、國電南自等。 請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息變電所今后的發(fā)展方向是向小型化、無油化、自動化方向發(fā)展。所謂小型化指采用先進的設(shè)備（如GIS設(shè)備），減少占地，

6、從而節(jié)省減少建所時的土地購置費用；變電所設(shè)備大多為注油設(shè)備，這對安全運行不利，一旦設(shè)備故障，就會噴油引起火災(zāi)；另方面，設(shè)備的滲油、漏油缺陷對環(huán)境會造成污染，所以實現(xiàn)變電所無油化也是發(fā)展趨勢之一；最后，實現(xiàn)變電所的無人值班或少人值班對設(shè)備制造、運行監(jiān)控以及通信遠動等技術(shù)提出了更高的要求。 任務(wù)書一、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：110kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計二、畢業(yè)設(shè)計(論文)工作起止時間： 2010 年 6 月 3 日至 2010 年 9 月 1 日三、畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容要求：本次設(shè)計為110kV變電站初步設(shè)計，共分為任務(wù)書、計算書、說明書三部分，同時還附有若干張圖紙加以說明。本次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)達到

7、以下要求：1、學(xué)習(xí)和掌握變電站電氣部分設(shè)計的基本方法。2、對所設(shè)計的變電站的特點，以及它在電力系統(tǒng)中的地位、作用和運行方式等應(yīng)有清晰的概念。3、熟悉所選用電氣設(shè)備的工作原理和性能，及其運行使用中應(yīng)注意的事項。4、熟悉所采用的電氣主接線圖，掌握各種運行方式的倒閘操作程序。5、培養(yǎng)獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能。四、分階段完成時間：2010-6-72010-6-20 主變壓器容量、型號和臺數(shù)的選擇2010-6-212010-7-4 電氣主接線設(shè)計2010-7-52010-7-18 短路電流計算2010-7-192010-8-1 電氣設(shè)備選擇2010-8-22010-8-8 屋

8、內(nèi)外配電裝置設(shè)計2010-8-92010-8-15 防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計2010-8-162010-8-22 總平面布置2010-8-232010-9-1 撰寫畢業(yè)論文五、原始數(shù)據(jù)和參考資料：(一) 原始資料：1.變電站類型：110kV降壓變電所2.電壓等級：110 / 35 / 10 KV3.負荷情況：35 KV側(cè)：最大80MW，最小20MW， Tmax = 5200小時，cos = 0.85 10 KV側(cè)：最大40MW，最小10MW， Tmax = 5200小時，cos = 0.80 4.出線情況：110kV：3回，35kV：6回，10kV：12回（電纜）5.系統(tǒng)情況：(1)系統(tǒng)經(jīng)雙回線（L

9、GJ-185/15km）給變電所供電(2)系統(tǒng)110kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求(3)系統(tǒng)110kV母線短路電流標(biāo)幺值為25（SB = 100 MVA）(4)35kV和10kV對端無電源6.環(huán)境條件：(1)最高溫度40，最低溫度-25，年平均溫度20(2)土壤電阻率 <400 歐米(3)當(dāng)?shù)乩妆┤?35日/年(二) 設(shè)計任務(wù)：1.主變壓器容量、型號和臺數(shù)的選擇2.電氣主接線設(shè)計 (圖紙 張)3.短路電流計算4.電氣設(shè)備選擇5.屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計 (圖紙24張)6.防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計 (圖紙 張)7.總平面布置 (圖紙 張) (三) 設(shè)計成果：1.設(shè)計說明書、短路電流計算書、設(shè)備表各一份2.

10、圖紙57張1.3.1 110kV變電所電氣設(shè)計說明1.所址選擇：首先考慮變電所所址的標(biāo)高，歷史上有無被洪水浸淹歷史；進出線走廊應(yīng)便于架空線路的引入和引出，盡量少占地并考慮發(fā)展余地；其次列出變電所所在地的氣象條件：年均最高、最低氣溫、最大風(fēng)速、覆冰厚度、地震強度、年平均雷暴日、污穢等級，把這些作為設(shè)計的技術(shù)條件。2.建設(shè)規(guī)模：按照設(shè)計的目的和要求，依據(jù)遠期的發(fā)展規(guī)劃，擬在某地區(qū)興建一中型110kV變電所。待建變電所的電壓等級為110/35/10kV，主變壓器容量MWA，采用有載調(diào)壓變壓器。110kV側(cè)兩回進線，采用內(nèi)橋接線，戶外中型配電裝置。35kV側(cè)6回出線，每回出線負荷10MW。10kV側(cè)8

11、回出線，每回出線負荷2.5MW。1.4.2 具體工作1.閱讀大量相關(guān)參考資料，了解了變電所國內(nèi)外發(fā)展情況以及傳統(tǒng)變電所存在的缺陷，根據(jù)工農(nóng)業(yè)發(fā)展的實際情況和居民供電的需求，在保證系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟運行的前提下，采用典型設(shè)計。2.在熟悉電力工程設(shè)計的有關(guān)技術(shù)規(guī)程、設(shè)計原則及方法下，經(jīng)過對各種主接線優(yōu)缺點的綜述比較，合理選擇主接線方式，繪制變電所電氣主接線草圖。3.通過對負荷的分析，依據(jù)主變壓器選擇的原則，確定主變壓器的容量、臺數(shù)及主變壓器的類型。4.根據(jù)系統(tǒng)所給110kV變電所的系統(tǒng)參數(shù)，進行各電壓等級短路電流計算，選擇各電壓等級的各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體，設(shè)計一次各電壓等級配電裝置的布置形式，并繪

12、制變電所電氣主接線圖。5.對電力系統(tǒng)過電壓及其保護、防雷保護的分析設(shè)計，繪制110kV側(cè)及10kV側(cè)平面布置圖，設(shè)計10kV側(cè)配電裝置圖，繪制二次系統(tǒng)接線圖。 第二章 電氣主接線設(shè)計現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電所分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電所和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電所主接線必須滿足以下基本要求。1.運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。2.具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要

13、求靈活的改變運行方式，達到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。 3.操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。4.經(jīng)濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡大地發(fā)揮經(jīng)濟效益。5.應(yīng)具有擴建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。

14、因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電所電氣主接線的選擇，主要決定于變電所在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。2.1 110kV電氣主接線由于此變電所是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負荷增長而擬建的，那么其負荷為地區(qū)性負荷。110kV側(cè)采用內(nèi)橋接線，這種接線方式適用于變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故障率較高情況。雙母線接線適用于110220kV配電裝置的出線回路數(shù)為34回時。根據(jù)以上分析、組合，保留以下兩種可能接線方案。雙母線接線如圖2-1所示。雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。每一電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩

15、組母線連接2。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QFC來實現(xiàn)。例如：欲檢修工作母線W1，可以把全部電源和線路倒換到備用母線W2上。其步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān) QSC1、QSC2，再合上母聯(lián)斷路器QFC，向備用母線W2充電，這時兩組母線等電位，為保證不中斷供電，按“先通后斷”原則進行操作，即先接通備用母線W2上的隔離開關(guān)QS2、QS4，再斷開工作母線W1上的隔離開關(guān)QS1、QS3，完成母線轉(zhuǎn)換后，再斷開母聯(lián)斷路器QFC及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可使原工作母線退出運行進行檢修。 圖2-1雙母線接線內(nèi)橋接線如圖2-2所示。其特點是連接斷路器QF3接在線路斷路器QF1、QF2的內(nèi)側(cè)。因此

16、線路的投入和切除比較方便。當(dāng)線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行。圖2-2 內(nèi)橋接線對圖2-1及圖2-2所示方案I、II綜合比較，見表2-1。表2-1 110kV主接線方案比較表方案 項目 方案I雙母線接線方案II內(nèi)橋接線技術(shù)供電可靠運行和調(diào)度靈活擴建方便便于試驗易誤操作接線簡單、清晰具有一定的可靠性和靈活性不適用于主變經(jīng)常切換的情況經(jīng)濟設(shè)備多投資和占地面積大高壓斷路器數(shù)量少在技術(shù)上（可靠性、靈活性）第I種方案較合理，在經(jīng)濟上則方案II占優(yōu)勢，鑒于此變電所為地區(qū)變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換，因此在保證經(jīng)濟性和安全運行的基礎(chǔ)上，經(jīng)綜合分析，決定選第II種方案為設(shè)計的最終方案。2.

17、2 35kV電氣主接線電壓等級為35kV60kV，出線為48回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時，可增設(shè)旁路母線。但由于設(shè)置旁路母線的條件所限（35kV60kV出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時間約為23天。）所以，35kV60kV采用雙母線接線時，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時可設(shè)置旁路隔離開關(guān)。根據(jù)上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。單母線分段接線如圖2-3所示。單母線用分段斷路器QFd進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷

18、路器QFd自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電。圖2-3 單母線分段接線雙母線接線圖2-4所示。原理前邊已述，在此不再贅述。圖2-4 雙母線接線對圖2-3及圖2-4所示方案I、II綜合比較。見表2-2。表2-2 主接線方案比較 方案項目方案I單母線分段接線方案II雙母線接線技術(shù)簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展運行和調(diào)度靈活擴建方便供電可靠運行和調(diào)度靈活擴建方便便于試驗易誤操作經(jīng)濟設(shè)備少占地面積小設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面積大經(jīng)過比較兩種方案都具有易擴建這一特性。雖然方案I可靠性、靈活性不如方案II，但其具有良好的經(jīng)濟性。鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案I。2.3 10kV電氣主接

19、線610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時，可采用單母線分段接線。而單母線接線一般用于一臺主變壓器，配電裝置的出現(xiàn)回路數(shù)不超過5回的情況。單母線分段接線如圖2-5所示。圖2-5 單母線分段接線單母線接線如圖2-6所示。每條回路中都裝有斷路器和隔離開關(guān),QS21為母線隔離開關(guān)，QS22為線路隔離開關(guān)，QE是線路隔離開關(guān)的接地開關(guān)，用于線路檢修時替代臨時安全接地線。在運行操作時，必須嚴(yán)格遵守下列操作順序：在接通電路時，應(yīng)先合斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，如對饋線WL2 送電時，須先合上母線隔離開關(guān)QS21，再合線路隔離開關(guān)QS22，然后再投入斷路器QF2；切斷電路時，應(yīng)先斷開斷路器QF2，再依次斷開Q

20、S22 和QS21。 2-6 單母線接線對圖2-5及圖2-6所示方案I、II綜合比較。見表2-3。表2-3 10kV主接線方案比較表 方案項目方案I單母線分段接線方案II單母線接線技術(shù)簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展運行和調(diào)度靈活擴建方便接線簡單、操作方便擴建方便可靠性差調(diào)度不方便經(jīng)濟設(shè)備少占地面積小設(shè)備少經(jīng)濟性好 經(jīng)過比較兩種方案都具有經(jīng)濟性好的要求，但是方案II不夠靈活可靠，鑒于為了保證用戶的正常不間斷的用電，選用可靠性高的方案I。第三章 負荷計算及變壓器選擇3.1負荷計算要選擇主變壓器容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側(cè)的負荷，已知10kV側(cè)出線8回，每回出線負荷2

21、.5MW；35kV側(cè)出線6回，每回出線負荷10 MW。35kV側(cè)負荷有功功率：MW10kV側(cè)負荷有功功率：MW總負荷有功功率為：MW按照同時率為70%計算實際總負荷有功功率為：MW110kV側(cè)和10kV側(cè)功率因數(shù)均為0.8，即。所以，該變電所實際總視在功率為：MVA按照5年發(fā)展規(guī)劃，設(shè)該地區(qū)負荷每年增長5%，計算5年后該變電所實際總視在功率為：MVA 按照規(guī)程規(guī)定，凡裝有兩臺(組)及以上主變壓器的變電所，其中一臺(組)事故停運后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負荷的70%。該變電所裝設(shè)兩臺主變，故每臺變壓器的額定容量定為：MVA 選擇主變額定容量為MVA。3.2 主變臺數(shù)、容量和型式的確定3

22、.2.1 變電所主變壓器臺數(shù)的確定主變壓器臺數(shù)確定的要求：1.對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。2.對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性?？紤]到該變電所為一重要中間變電所，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。3.2.2 變電所主變壓器容量的確定主變壓器容量確定的要求：1.主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠期1020年的負荷發(fā)展。2.根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變

23、壓器容量在設(shè)計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電所停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的6070%。MVA，由于上述條件所限制3。所以，兩臺主變壓器應(yīng)各自承擔(dān)32.75MVA。當(dāng)一臺停運時，另一臺則承擔(dān)70%為45.96MVA。故選兩臺50MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。3.2.3 變電所主變壓器型式的選擇 具有三種電壓等級的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器采用三繞組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動，所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求1

24、0kV及以下變電所采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本所主變壓器選用有載三繞組變壓器。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y連接；35kV采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地，10kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。 主變SSZ1050000/110參數(shù)如下：額定容量為：50000kVA；額定電壓為：110±8×1.25%kV（高壓）， 38.5±2×2.5%kV（中壓）， 10.5kV（低壓）；空載損耗為：38.9kW；空載電流為：0.7；阻抗電壓為：，；連接組別為：，；短路容量比為：100/100/100。3.3 所用電源的選擇所用變壓器是供給變電所的

25、操作、照明及其它動力用電的電源，應(yīng)保證可靠供電。因此，在有兩臺及以上主變壓器的變電所中，宜裝設(shè)兩臺容量相同可互為備用的所用變壓器，以保證相互切換和輪換檢修。若可由所外引入一個可靠的所用低壓電源時，也可只設(shè)一臺所用變壓器，以節(jié)省投資4。變電所的直流母線宜采用單母線或單母線分段的接線。采用單母線分段接線時，蓄電池應(yīng)能切換至任一母線上。重要變電所設(shè)有較復(fù)雜的繼電保護裝置，應(yīng)提供不間斷供電的直流電源，因此，宜采用一組110V或220V固定鉛酸蓄電池組或鎘鎳蓄電池組，作為充電、浮充電用的硅整流裝置宜合用一套。蓄電池組的容量是按照事故持續(xù)放電容量或最大沖擊負荷選擇。第四章 短路電流計算高壓短路電流計算一般

26、只計及各元件（即發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標(biāo)幺值計算。為了計算方便，通常取基準(zhǔn)容量 MVA，基準(zhǔn)電壓用各級的平均電壓，即。當(dāng)基準(zhǔn)容量SB（MVA）與基準(zhǔn)電壓（kV）選定以后，基準(zhǔn)電流（kA）與基準(zhǔn)電抗（）便已決定：基準(zhǔn)電流： （4-1）基準(zhǔn)電抗： （4-2）10110kV額定電壓、電流、電抗基準(zhǔn)值見表4-1所示。表4-1 10-110kV額定電壓、電流、電抗基準(zhǔn)值額定電壓UN/kV1035110基準(zhǔn)電壓UB/kV10.537115基準(zhǔn)電流IB/kA5.501.560.50基準(zhǔn)電抗XB/1.1013.69132.254.1 系統(tǒng)電抗標(biāo)么值的計算已知110kV系統(tǒng)短路電流取kA，

27、MVA，MVA，系統(tǒng)電抗標(biāo)么值按式（4-3）計算。 （4-3）所以，系統(tǒng)在最大運行方式下的電抗為：系統(tǒng)在最小運行方式下的電抗為： 4.2 系統(tǒng)電抗標(biāo)么值計算取MVA，則；主變壓器參數(shù)中已知：，所以變壓器三側(cè)繞組電抗標(biāo)么值百分比為：由式（4-4）計算變壓器三側(cè)繞組電抗的標(biāo)幺值。 （4-4）代入數(shù)據(jù)得： 4.3 電流基準(zhǔn)值計算由式（4-1）計算變壓器三側(cè)基準(zhǔn)電流，即kAkAkA作短路系統(tǒng)電抗標(biāo)么值等效電路如圖4-1所示。圖4-1 短路系統(tǒng)電抗標(biāo)么值等效電路圖4.4 短路電流計算4.4.1 k1、k2點短路電流的計算三相短路電流周期分量有效值按式（4-5）計算。 （4-5）代入數(shù)據(jù)得： kA三相短路

28、電流周期分量穩(wěn)態(tài)值為kA。短路沖擊電流最大值按式（4-6）計算。 （4-6） 代入數(shù)據(jù)得： kA式中：沖擊系數(shù)，可按表4-2選用。表4-2 不同短路點的沖擊系數(shù)短路點推薦值發(fā)電機端1.902.69發(fā)電廠高壓側(cè)母線及發(fā)電機電壓電抗后1.852.62遠離發(fā)電廠的地點1.82.55短路沖擊電流有效值按式（4-7）計算。 （4-7）代入數(shù)據(jù)得： kA計算三相短路容量為：MVA4.4.2 k3點短路電流的計算k3點短路電抗總標(biāo)么值為： 則k3點三相短路電流各值為： kAkAkAMVAkA4.4.3 k4點短路電流的計算k4點短路電抗總標(biāo)么值為：則k4點三相短路電流各值為： kA kAkA MVAkA11

29、0kV變電所主變壓器三側(cè)三相短路電流計算值見表4-2。表4-2 110kV 50MVA變壓器三相短路電流計算值短路點編 號短路點額定電壓短路點平均電壓短路電流周期分量短路沖擊電流短路容量有效值穩(wěn)態(tài)值有效值最大值/kV/kV/kA/kA/kA/kA/MVAk1、k211011511.0311.0316.6628.12101.5k335376.16.19.215.5369.8k41010.59.569.5614.4424.33165.64.5 各側(cè)回路持續(xù)工作電流1. 110kV線路持續(xù)工作電路：已知最大負荷為50000kVA，所以：A2. 35kV線路最大有功為10.0MW，功率因數(shù)為0.7，所

30、以最大負荷為：kVAA3. 10kV線路最大有功為2.5MW，功率因數(shù)為0.7，所以最大負荷為：kVAA 4. 主變壓器各側(cè)電流110kV側(cè)電流：A35kV側(cè)電流：A10kV側(cè)電流：A35kV分段：按一臺主變壓器通過電流的60%確定為：A10kV分段：按一臺主變壓器通過電流的70%確定為：A第五章 電氣設(shè)備的選擇與校驗正確地選擇電器氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們

31、的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定5。結(jié)合以往110kV變電所設(shè)計及運行情況，依次對設(shè)備進行了選擇和校驗。5.1 電氣設(shè)備的選擇原則5.1.1 斷路器的選擇原則斷路器操作機構(gòu)形式主要有：手動機構(gòu)、電磁操作機構(gòu)、液壓操作機構(gòu)、彈簧操作機構(gòu)等形式。1. 按技術(shù)條件選擇斷路器正常工作條件按額定電壓、額定電流、開斷電流、頻率、機械荷載選擇。短路穩(wěn)定性按動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間選擇。承受過電壓能力按對地和斷口間的絕緣水平、泄露爬電比距選擇。操作性能按開斷電流、短路關(guān)合電流、操作循環(huán)、操作次數(shù)、操作相數(shù)、分合閘時間及同期性、對

32、過電壓的限制、某些特需的開斷電流操動機構(gòu)選擇。環(huán)境條件按環(huán)境溫度、最大風(fēng)度、相對濕度、污穢、海拔高度和地震烈度選擇，還要注意保護環(huán)境。2. 形式選擇35kV以下電壓等級的回路一般選用真空斷路器，110kV至220kV宜選用少油斷路器或六氟化硫斷路器。3. 操作機構(gòu)選擇 高壓斷路器主要根據(jù)下列項目與技術(shù)參數(shù)來選擇：（1）操作機構(gòu)高壓斷路器的操動機構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng)，僅部分斷路器有手動式（CS型）、電磁式（CD型）、彈簧式（CT型）、或液壓式（CY型）等幾種型式的操動機構(gòu)可供選擇。（2）裝置種類有屋內(nèi)型與屋外型兩種，在屋內(nèi)的選用屋內(nèi)型；裝在屋外的選用屋外型。（3）額定電壓高壓斷路器的額定

33、電壓應(yīng)等于或大于所在電網(wǎng)的工作電壓，即 （5-1）式中：斷路器的額定電壓；高壓斷路器所在電網(wǎng)的工作電壓。（4）額定電流高壓斷路器的工作電流應(yīng)大于或等于它的最大長期工作電流，即 （5-2）式中：斷路器的額定電流； 電路的最大長期工作電流。（5）額定開斷電流在根據(jù)開斷電流來選擇斷路器時，必須滿足這樣的條件：即在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的開斷電流不應(yīng)小于斷路器滅弧觸頭分開的瞬間電路的短路電流的有效值，即 （5-3）式中：斷路器的容許開斷電流； 斷路器觸頭分開瞬間的短路電流有效值。最嚴(yán)重的短路類型一般是三相短路。但在中性點直接接地系統(tǒng)中，單相短路電流可能超過三相短路電流。由于斷路器開斷單相短路的能

34、力比開斷三相短路大15，所以，只有在單相短路電流比三相短路電流大15時，才用單相短路作為選擇條件6。（6）校驗短路時的動穩(wěn)定如果制造廠所給出的極限容許通過電流大于三相短路時通過斷路器的沖擊電流，即可保持短路時的動穩(wěn)定。用公式表示為： （5-4）（7）熱穩(wěn)定校驗校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定，就是校驗設(shè)備的載流部分在短路電流的作用下，其金屬導(dǎo)電部分的溫度不應(yīng)超過最高允許值。作熱穩(wěn)定校驗時，以通過電氣設(shè)備的三相短路電流為依據(jù)。通常，制造廠都給出了ts內(nèi)(舊產(chǎn)品為1.5s、10s，新產(chǎn)品為4s)的熱穩(wěn)定電流，因此根據(jù)短路熱穩(wěn)定校驗的原則進行校驗，即 （5-5） （5-6）式中：三相短路電流周期分量的穩(wěn)定值，單

35、位為kA； 制造廠規(guī)定的在ts電器的熱穩(wěn)定電流，單位為kA； 與相對應(yīng)的時間，單位為s。 驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間為繼電保護裝置保護動作時間和相應(yīng)斷路器的全開斷時間之和7，按式（5-7）取值。 （5-7） （5-8）式中：斷路器固有分閘時間；斷路器開斷時電弧持續(xù)時間；通常對少油斷路器為0.04-0.06s，對SF6斷路器和壓縮空氣斷路器約為0.02-0.04s。（8）額定關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，不會引起觸頭熔接和遭受電動力的損壞，應(yīng)滿足式（5-9）。 （5-9）式中：斷路器的額定關(guān)合電流；短路沖擊電流最大值。5.1.2 隔離開關(guān)的選擇原則隔離開關(guān)是變電所中常用的開關(guān)

36、電器。它需要與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。1. 按技術(shù)條件選擇隔離開關(guān)正常工作條件時按電壓、電流、頻率、機械荷載選擇。短路穩(wěn)定性按動穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間選擇。隔離開關(guān)承受過電壓能力，按對地和斷口間的絕緣水平、泄露爬電比距條件選擇。操作性能按分合小電流、旁路電流和母線環(huán)流，操作機構(gòu)選擇。2.在使用環(huán)境方面，戶外隔離開關(guān)應(yīng)能耐受大氣污染并應(yīng)考慮到溫度突變、雨、霧、覆冰等因素的影響。還要注意環(huán)境保護，如電磁干擾。5.1.3 電流互感器的選擇原則選擇的電流互感器應(yīng)滿足變電所電氣設(shè)備的繼電保護、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。1. 按技術(shù)條件

37、選擇電流互感器正常工作條件時按一次回路電壓、一次回路電流、準(zhǔn)確等級、二次級的數(shù)量選擇。短路穩(wěn)定條件按動穩(wěn)定倍數(shù)、熱穩(wěn)定倍數(shù)選擇。 電流互感器承受過電壓能力，按絕緣水平、泄露爬電比距條件選擇。 環(huán)境條件按環(huán)境溫度、最大風(fēng)速、污穢等級、海拔高度等選擇。2. 電流互感器型式選擇 35kV以下屋內(nèi)裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。一般常用型式為：低壓配電屏和配電設(shè)備中有LQ線圈式和LM母線式。620kV屋內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中有LD單匝貫穿式和LF復(fù)雜貫穿式8。35kV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立電流互感器，常用L（C）系列。樹脂澆注絕

38、緣的LZ系列只使用35kV屋內(nèi)配電裝置7。在有條件時，如回路中有變壓器套管、穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資、減少用地。3. 一次額定電流的選擇 （1）當(dāng)電流互感器用于測量時，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇的比回路中正常工作電流大1/3左右，以保證測量儀表得到最佳工作，并在負荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘尽?（2）電力變壓器中性點電流互感器的一次電流應(yīng)按大于變壓器允許的不平衡電流選擇，一般情況下，可按變壓器額定電流的1/3進行選擇。 （3）為保證變壓器差動回路不平衡電流盡可能小，其變比應(yīng)按變壓器差動保護選擇原則選擇。 （4）中性點非直接接地系統(tǒng)中的零序電流互感器，在發(fā)生單相接地故障時，通過零序

39、電流比中性點直接接地系統(tǒng)的電流小的多8。為保證保護裝置可靠動作，應(yīng)按二次電流及保護靈敏度來校驗零序電流互感器的變比，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的變比不能滿足要求時，應(yīng)向制造廠要求特殊定貨。4. 電流互感器準(zhǔn)確等級的選擇電流互感器的準(zhǔn)確等級準(zhǔn)確度是在額定二次負荷下的準(zhǔn)確等級，一般選擇原則如下：用于計費的電流互感器，其準(zhǔn)確度一般用0.2級或0.2S級；用于電流電壓測量的，其準(zhǔn)確度不低于1級，非重要回路可使用3級；用于繼電保護的電流互感器，應(yīng)用P級，同時應(yīng)校驗額定10%倍數(shù)，以保證過電流時的誤差不超過規(guī)定值。5. 動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗是對產(chǎn)品本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進行校驗，對于母線從窗口穿過且無固定板的電

40、流互感器（如LMZ型）可不校驗動穩(wěn)定。電流互感器動穩(wěn)定校驗可按式（5-10）校驗。 （5-10）式中：電流互感器允許通過的最大動穩(wěn)定電流，單位為kA； 系統(tǒng)短路沖擊電流，單位為kA。6. 熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗則是演算電流互感器承受短路電流發(fā)熱的能力。因此電流互感器短時熱穩(wěn)定電流應(yīng)大于或等于系統(tǒng)短路時的短時熱穩(wěn)定電流。5.1.4 電壓互感器的選擇原則1. 按技術(shù)條件選擇電壓互感器正常工作條件時按一次回路電壓、二次電壓、二次負荷、準(zhǔn)確度等級、機械荷載條件選擇。電壓互感器承受過電壓能力，按絕緣水平、泄露爬電比距條件選擇。環(huán)境條件按環(huán)境溫度、最大風(fēng)速、污穢等級、海拔高度等條件選擇。2. 電壓互感器形式

41、選擇（1）620kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)；在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)9。當(dāng)需要零序電壓時，一般采用三相五柱式電壓互感器。（2）35110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。目前采用電容式電壓互感器，實現(xiàn)無油化運行，減少電磁諧振。（3）在110kV及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，同意選用電容式電壓互感器。（4）專作為泄能用的電壓互感器，應(yīng)選用電磁式電壓互感器。3. 電壓互感器接線方式選擇 在電壓和負荷要求的條件下，電壓互感器應(yīng)盡量采用簡單接線。電壓互感器的接線方式有：兩個單相電壓互感器接成V-V形。

42、三個單相電壓互感器接成Y-Y形，一次側(cè)中性點不接地。三個單相電壓互感器接成Y-Y形，一次側(cè)中性點接地。一個三相三柱式電壓互感器一次、二次側(cè)都接成星形，二次側(cè)星形中性點接地，附加繞組接成開口三角形。三個單相電壓互感器一次、二次都接成星形，一次、二次側(cè)中性點接地。4. 電壓互感器電壓選擇 電壓互感器額定電壓的選擇：單相式電壓互感器接于一次線電壓上（如V-V接線）一次電壓為系統(tǒng)額定電壓，二次電壓為100V；一次接于相電壓上，一次電壓為系統(tǒng)額定電壓的，二次電壓為V；在中性點非直接接地系統(tǒng)中，附加繞組的額定電壓為V。三相式電壓互感器，一次電壓為系統(tǒng)額定電壓，二次電壓為100V；附加繞組的額定電壓為。5.

43、 準(zhǔn)確級及二次負荷電壓互感器的準(zhǔn)確度是在額定二次負荷的情況下的準(zhǔn)確級次。用于計費用的，其準(zhǔn)確度為0.2級或0.2S級，用于電壓測量，不應(yīng)低于0.5級。用于繼電保護的，其準(zhǔn)確度不應(yīng)低于3級。5.1.5 避雷器的選擇原則1. 按額定電壓選擇選擇的避雷器額定額定電壓應(yīng)大于或等于所在保護回路的標(biāo)稱額定電壓，如式（5-11）所示。 （5-11）式中：避雷器的額定電壓，單位為kV； 系統(tǒng)標(biāo)稱額定電壓，單位為kV。氧化鋅避雷器的額定電壓應(yīng)大于或等于避雷器的工頻過電壓，如式（5-12）所示。 （5-12）式中：氧化鋅避雷器工頻參考電壓，單位為kV。在中性點有效接地系統(tǒng)，避雷器的額定電壓一般與避雷器的直流1mA

44、參考電壓接近或相等。而在中性點非有效接地時，選擇氧化鋅避雷器的直流1mA參考電壓應(yīng)為額定電壓的1.21.4倍9。無間隙金屬氧化物避雷器持續(xù)運行電壓和額定電壓見表5-4。表5-4 無間隙金屬氧化物避雷器持續(xù)運行電壓和額定電壓系統(tǒng)接地方式持續(xù)運行電壓/kV額定運行電壓/kV相地中性點相地中性點有效接地110kV 不接地320 kV35kV、66 kV2.按持續(xù)運行電壓選擇為了保證選擇的避雷器具有一定的使用壽命，長期施加于避雷器上的運行電壓不得超過避雷器的持續(xù)運行電壓，如式（5-13）所示。 （5-13）式中：金屬氧化物避雷器的持續(xù)運行電壓有效值，單位為kV； 系統(tǒng)最高相電壓有效值，單位為kV。3.

45、按雷電沖擊殘壓選擇避雷器的額定電壓選定后，避雷器在流過標(biāo)稱放電電流而引起的雷電沖擊殘壓便是一個確定的值。它與設(shè)備絕緣的全波雷電沖擊耐壓水平（BIL）比較，應(yīng)滿足絕緣配合的要求，如式（5-14）所示。 （5-14）式中：避雷器額定雷電沖擊電流殘壓峰值，單位為kV； BIL各類設(shè)備絕緣全波雷電沖擊耐壓水平，單位為kV； 雷電沖擊絕緣配合因數(shù)，根據(jù)GB311.1-1997國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取。4.按標(biāo)稱放電電流選擇10kV配電設(shè)備過電壓保護選用的氧化鋅避雷器標(biāo)稱放電電流一般選擇5kA；35kV的一般選用5kA、10kA；110kV的一般選用5kA、10kA。35kV級變壓器中性點過電壓保護選用氧化鋅避雷器

46、標(biāo)稱放電電流選擇1.5kA、5kA；110kV的選擇1kA、1.5kA10。5.校核陡坡沖擊電流下的殘壓避雷器應(yīng)滿足截斷雷電沖擊耐受峰值電壓的配合，如式（5-15）所示。 （5-15）式中：避雷器陡坡沖擊電流下殘壓（峰值），單位kV； 變壓器類設(shè)備內(nèi)絕緣截斷雷電沖擊耐受電壓（峰值），單位kV；各類設(shè)備額定雷電沖擊耐受電壓（峰值），單位為kV；雷電沖擊絕緣配合因數(shù)，根據(jù)GB311.1-1997國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取。6.按操作沖擊殘壓選擇 220kV及以下氧化鋅避雷器操作沖擊殘壓按式（5-16）選擇，即 （5-16）式中：避雷器操作沖擊電流下殘壓（峰值），單位kV； 變壓器線端操作波試驗電壓，單位kV；

47、 各類電氣設(shè)備短時（1min）工頻試驗電壓，單位kV； 1.35內(nèi)絕緣沖擊系數(shù)；操作沖擊絕緣配合因數(shù)，根據(jù)GB311.1-1997國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取。5.2 110kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇與校驗5.2.1 斷路器的選擇與校驗110kV斷路器的選擇，詳細介紹如下：110kV側(cè)的參數(shù)如表5-1所示。表5-1 110kV側(cè)的參數(shù)電壓/ kV持續(xù)工作電流/ A短路電流/ kA沖擊電流/ kA短路容量/ MVA11026311.03 28.12101.5 （1）型號的選擇：選用LTB145D1/B六氟化硫斷路器，北京ABB中壓電器有限公司制造11-12。該斷路器的主要參數(shù)為額定工作電壓145kV，額定工作電流3

48、150A，額定開斷電流有效值40kA，3s熱穩(wěn)定電流40kA，動穩(wěn)定電流100kA，固有分閘時間小于等于40ms。 （2）按額定電壓選擇：選擇斷路器的額定電壓145kV，大于系統(tǒng)額定電壓100kV。 （3）按額定電流選擇：變電所按2臺50000kVA主變壓器運行時，則110kV側(cè)額定電流為3150A，大于最大持續(xù)工作電流263A，滿足電網(wǎng)電流要求。 （4）按開斷能力選擇：斷路器額定短路開斷電流為40kA，大于線路最大短路電流為11.03kA，滿足開斷能力要求。 （5）熱穩(wěn)定校驗：驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間為繼電保護裝置保護動作時間和相應(yīng)斷路器的全開斷時間之和，取繼電保護裝置后備保護動作 時間s，

49、斷路器分閘時間s，則按式（5-7）計算時間。 s按式（5-5）計算110kV側(cè)短路熱穩(wěn)定電流，即kA該值小于斷路器短時（3s）熱穩(wěn)定耐受電流40kA，也小于短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)值A(chǔ)，故選擇的斷路器滿足熱穩(wěn)定要求。 （6）動穩(wěn)定校驗：選擇斷路器的額定動穩(wěn)定電流kA>kA，滿足動穩(wěn)定要求。 （7）按短路容量選擇：選擇的斷路器額定開斷容量，即MVA該值大于110kV側(cè)三相短路容量2101.5 MVA滿足要求。5.2.2 隔離開關(guān)的選擇與校驗110kV側(cè)選用GW5型隔離開關(guān)，主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓126kV，額定工作電流1250A，額定頻率50Hz，4s熱穩(wěn)定電流31.5kA，額定動穩(wěn)定電流

50、80kA，滿足表4-2中110kV側(cè)三相短路電流計算值。110kV中性點處選用GW2-35G/600A型戶外高壓隔離開關(guān)。主要參數(shù)：額定工作電壓35kV，最高工作電壓40.5kV，額定工作電流600A，極限通過電流42kA，4s熱穩(wěn)定電流20kA，配用操動機構(gòu)型號CS11-G。5.2.3 電流互感器的選擇與校驗110kV電源進線側(cè)選用LGBJ-110W3型電流互感器13，主要技術(shù)參數(shù)為：額定電流2×600/5A，準(zhǔn)確級組合0.2S/5P20/5P20/5P20，額定電流比600/5（300/5），額定電壓110kV，熱穩(wěn)定電流(1s)54kA，動穩(wěn)定電流80kA。110kV變壓器側(cè)選用LGBJ-110W3型電流互感器，主要技術(shù)參數(shù)為：額定電流2×600/5A，準(zhǔn)確級組合0.2S/5P20/5P20/5P20，額定電流比600/5（300/5），額定電壓110kV，熱穩(wěn)定電流(1S)54kA，動穩(wěn)定電流80kA。 （1）熱穩(wěn)定性校驗：kA2S kA因為，故滿足熱穩(wěn)定要求。 （2）動穩(wěn)定校驗：額定動穩(wěn)定電流80kA，大于最大短路沖擊電流28.1kA，故滿足動穩(wěn)定要求。110kV中性點處電流互感器選用LSJ-35型裝入式電流互感器。主要參數(shù)：額定工作電壓35kV，級次組合0.5/3，準(zhǔn)確等級與額