電氣工程基礎課程設計報告1-華科電氣

課程設計說明書設計題目110kV降壓變電站電氣系統(tǒng)初步設計電氣學院電氣工程及其自動化專業(yè)班學生姓名：學號：完成日期：指導老師（簽字）：華中科技大學

目錄一、概述..................................................................................................................…1二、設計基礎資料...................................................................................................2三、主變壓器及主接線設計.....................................................................................3四、主接線設計.........................................................................................................5五、短路電流計算...................................................................................................7六、電氣設備選擇.................................................................................................101.斷路器和隔離開關選擇............................................................................112.導線的選擇................................................................................................153.限流電抗器的選擇....................................................................................174.電壓互感器的選擇....................................................................................185.電流互感器的選擇....................................................................................196.高壓熔斷器的選擇....................................................................................217.支持絕緣子和穿墻套管的選擇.................................................................228.消弧線圈的選擇.........................................................................................239.避雷器的選擇.............................................................................................24附錄短路電流計算書...............................................................................................25七、課程設計體會及建議.......................................................................................31八、參考文獻...........................................................................................................32附圖110kV降壓變電所電氣主接線圖（#2圖紙）

第1頁設計計算與說明主要結(jié)果概述1設計目的（1）復習和鞏固《電氣工程基礎》課程所學知識（2）培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力（3）學習和掌握變電所電氣部分設計的基本原理和設計方法2設計內(nèi)容本設計只做電氣部分的初步設計，不作施工設計和土建設計主變壓器選擇：根據(jù)負荷選擇主變壓器的容量、型式、電壓等級電氣主接線設計：可靠性、經(jīng)濟性和靈活性短路電流計算：不同運行方式（大、小、主）、短路點與短路類型主要電氣設備的選擇：斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、高壓熔斷器、消弧線圈、避雷器等繪制電氣主接線圖3設計要求（1）制定任務書（2）確定變壓站各電壓等級的合計負荷及負荷類型（3）選擇主變壓器，確定型號、相數(shù)、容量比等確定電壓等級；各側(cè)總負荷；選擇臺數(shù)、容量；校驗近、遠期變壓器的負荷率，若不滿足規(guī)程規(guī)定，應采取的措施；校驗事故情況下變壓器的過載能力；接地方式。最終必須確定主變壓器的：型號、相數(shù)、容量比、電壓比、接線組別、短路阻抗等（4）電氣主接線設計對每一個電壓等級，擬定2～3各主接線方案，先進行技術比較，初步確定2-3個較好的方案，再進行經(jīng)濟比較，選出一個最終方案。（5）短路電流計算電力系統(tǒng)側(cè)按無限大容量系統(tǒng)供電處理；用于設備選擇時，按變電所最終規(guī)模考慮；用于保護整定計算時，按本期工程考慮；舉例列出某點短路電流的詳細計算過程，列表給出各點的短路電流計算結(jié)果Sk、I”、I∞、Ish、Teq（其余點的詳細計算過程在附錄中列出）。電氣設備選擇每類設備舉例列出一種設備的詳細選擇過程，列表對比給出選出的所有設備的參數(shù)及使用條件。第2頁設計計算與說明主要結(jié)果設計基礎資料1待建變電站的建設規(guī)模=1\*GB2⑴ 變電站類型： 110kV降壓變電站=2\*GB2⑵ 三個電壓等級： 110kV、35kV、10kV=3\*GB2⑶ 110kV： 近期進線2回，出線1回；遠期進線1回，出線1回35kV： 近期4回；遠期2回10kV： 近期6回；遠期2回2電力系統(tǒng)與待建變電站的連接情況=1\*GB2⑴ 變電站在系統(tǒng)中地位： 終端變電站=2\*GB2⑵ 變電站僅采用110kV的電壓與電力系統(tǒng)相連，為變電站的電源=3\*GB2⑶ 電力系統(tǒng)至本變電站高壓母線的標么電抗（Sd=100MVA）為：最大運行方式時 0.30；最小運行方式時 0.40；主運行方式時 0.35=4\*GB2⑷ 上級變電站后備保護動作時間為3s3待建變電站負荷=1\*GB2⑴ 110kV出線：負荷每回容量12000kVA，cos＝0.9，Tmax＝5000h=2\*GB2⑵ 35kV負荷每回容量4000kVA，cos＝0.85，Tmax＝4000h；其中，一類負荷1回；二類負荷2回=3\*GB2⑶ 低壓負荷每回容量1425kW，cos＝0.95，Tmax＝4000h；其中，一類負荷2回；二類負荷2回=4\*GB2⑷負荷同時率0.94環(huán)境條件=1\*GB2⑴ 當?shù)啬曜罡邭鉁?00C，年最低氣溫-200C，最熱月平均最高氣溫350C，年最低氣溫-50C=2\*GB2⑵ 當?shù)睾０胃叨龋?600m=3\*GB2⑶ 雷暴日： 10日/年5其他=1\*GB2⑴ 變電站地理位置： 城郊，距城區(qū)約10km=2\*GB2⑵ 變電站供電范圍： 110kV線路：最長100km，最短50km； 35kV線路：最長60km，最短20km；10kV低壓饋線：最長30km，最短10km；=3\*GB2⑶ 未盡事宜按照設計常規(guī)假設。第3頁設計計算與說明主要結(jié)果三、主變壓器選擇1電壓等級待建變電所的電壓等級為110kV/35kV/10kV。2各側(cè)總負荷110kV近期負荷：S110=12000*1*0.9=10800kVA35kV近期負荷：S35=4000*4*0.9=14400kVA10kV近期負荷：S10=1425/0.95*6*0.9=8100kVA近期總負荷：S近=10800+14400+8100=33300kVA110kV遠期負荷：S’110=12000*1*0.9=10800kVA35kV遠期負荷：S’35=4000*2*0.9=7200kVA10kV遠期負荷：S’10=1425/0.95*2*0.9=2700kVA遠期總負荷：S’=10800+7200+2700=20700kVA總負荷：S總=33300+20700=54000kVA其中重要負荷，即一、二類負荷：S重要=4000*3*0.9+1425/0.95*4*0.9=16200kVA3選擇臺數(shù)、容量確定原則：大中型發(fā)電廠和樞紐變電所，主變不應少于2臺；按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期10~20年的負荷發(fā)展；對重要變電所，應考慮一臺主變停運，其余變壓器在計及過負荷能力及允許時間內(nèi)，滿足I、II類負荷的供電；如果有兩臺變壓器，每臺容量應能滿足全部供電負荷的60%~70%，即33000*（60%~70%）=19800~23100kVA。根據(jù)以上原則，一期工程選擇2臺20000kVA主變壓器，二期工程增加1臺20000kVA主變壓器。4校驗變壓器負荷率近期變壓器負荷率：33300/(20000*2)*100%=83.25%遠期變壓器負荷率：54000/(20000*3)*100%=90%近期、遠期皆留有一定的裕度，且利用率較高，經(jīng)濟性較好。5校驗事故情況下的過載能力近期一臺主變壓器停運,其余變壓器擔負全部負荷的70%時，過載率：33300/20000*70%=116.55%此時擔負重要負荷：16200/20000*100%=81%遠期一臺主變壓器停運,其余變壓器擔負全部負荷的70%時，過載率：54000/（20000*2）*70%=94.5%電壓等級110kV/35kV/10kV一期規(guī)模總負荷33300kVA最終規(guī)?？傌摵?4000kVA重要負荷16200kVA一期選2臺，最終選擇3臺20000kVA主變壓器近期負荷率83.25%遠期負荷率90%近期一臺主變壓器停運過載率116.55%遠期一臺主變壓器停運過載率94.5%第4頁設計計算與說明主要結(jié)果6接地方式我國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。35kV以下電壓變壓器繞組都采用?連接。7變壓器最終確定變壓器各側(cè)負荷百分比：110kV側(cè)：10800＞1/2SN35kV側(cè)：14400＞1/2SN10kV側(cè)：8100＜1/2SN故容量比為100/100/50。每側(cè)繞組的通過容量都達到額定容量的15%及以上，所以采用三相三繞組變壓器。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10KV及以下變電站采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三相三繞組變壓器。綜上所述，擬選擇主變壓器型號為SFSL7-20000/110的三相三繞組電力變壓器，一期2臺。二期增加1臺。其參數(shù)如下：型號：SFSL7-20000/110相數(shù)：三相容量比：100/100/50電壓比：110/35/10.5接線組別：YN，yn0，d11短路阻抗：Uk(1-2)=10.5%;Uk(1-3)=18%;Uk(2-3)=6.5%接地方式Y(jié)N/yn0/d11容量比為100/100/50選擇主變壓器型號為SFSL7-20000/110第5頁設計計算與說明主要結(jié)果四電氣主接線設計1設計原則：根據(jù)國家標準《GB50059-9235～110kV變電所設計規(guī)范》，變電所的主接線，應根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設備特點及負載性質(zhì)等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。35～110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋型、線路變壓器組或線路分支接線，超過兩回時，宜采用擴大橋型接線、單母線或分段單母線接線。110kV線路為6回以上時，宜采用雙母線接線。220kV及以下，當進出線回路多，輸送功率打，可采用有母線的接線形式。無母線接線，通常用于進出線回路少且不在擴建的情況。根據(jù)國家標準，當變電所有兩臺主變壓器時，6～10kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許聽見檢修斷路器時，可設置旁路設施。當6～35kV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。采用單母和雙母接線的110kV~220kV電壓等級，若斷路器停電檢修時間較長，一般應設置旁路母線。35kV以下電壓，由于供電距離不遠，對重要用戶可采用雙回線路；若單母分段，也可設置不帶專用斷路器的旁路母線接線。2設計方案：（1）110kV側(cè)其近期進線2回，出線1回；遠期進線1回，出線1回，綜上原則，待選比較好的方案有：方案一：單母線分段接線其特點：技術方面：簡單清晰，設備較少；可靠性較差，靈活性較差；母線分段減少了故障或檢修時的停電范圍。經(jīng)濟方面：設備較少，投資較小方案二：單母線分段帶旁母接線其特點：技術方面：可靠性較高，靈活性較好；檢修斷路器時不用停電；倒閘操作較復雜，容易誤操作經(jīng)濟方面：占地較大，投資較多綜合考慮，單母線分段帶旁母的方案雖然在供電可靠性上顯得更滿足負荷的要求，但占地大，投資多。相反，待建變電所在110kV側(cè)近期和遠期的負荷率都不高，用雙倍的投資換取略高的可靠性是不劃算的。另一方面，各種新型斷路器的出現(xiàn)和成功運行表明，斷路器的檢修110kV側(cè)選用單母線分段接線第6頁設計計算與說明主要結(jié)果問題可以不用復雜的旁路設施來解決，而用備用的斷路器來替代需要檢修的斷路器。且替代斷路器的方法相當輕便，不會對負荷造成較大影響。綜上，110kV側(cè)選用單母線分段接線。（2）35kV側(cè)其近期4回；遠期2回，綜合設計原則，待選較好的方案有：方案一：單母線分段帶旁母接線其特點：技術方面：簡單清晰，操作方便；可靠性較差，未接旁母回路檢修時仍需停電；母線分段減少了故障或檢修時的停電范圍。經(jīng)濟方面：用母線分段斷路器兼做旁路短路器節(jié)省投資；設備較少，占地小方案二：雙母線接線其特點：技術方面：可靠性高，調(diào)度靈活；易于擴建為大中型變電所；線路復雜，容易誤操作經(jīng)濟方面：投資多，配電裝置復雜。綜合以上分析，雖然雙母線接線的方案具有供電更可靠，調(diào)度更靈活，又便于擴建的優(yōu)點，但常常還需采取在斷路器和相應的隔離開關之間加裝電磁閉鎖、機械閉鎖或電腦閉鎖等防止誤操作的安全措施，大大增加了投資，只在我國大中型發(fā)電廠和變電站中廣泛使用。對于待建的110kV變電站，在滿足重要負荷供電需求的同時應考慮投資的經(jīng)濟性。所以，35kV側(cè)選用單母線分段帶旁母接線。3）10kV側(cè)其近期6回；遠期2回，綜合設計原則，較好的方案有：方案一：單母線分段接線其特點：技術方面：簡單清晰，設備較少；可靠性較差，靈活性較差；母線分段較少了故障或檢修時的停電范圍。經(jīng)濟方面：設備少，投資小。方案二：單母線分段帶旁母接線其特點：技術方面：可靠性較高，檢修斷路器時不用停電，容易誤操作。經(jīng)濟方面：占地大，投資多。由以上分析可知，采用手車式高壓開關柜時，可不設置旁路設施，對供電可靠性的影響不大。折中考慮可靠性和經(jīng)濟性，10kV側(cè)采用單母線分段接線。35kV側(cè)選用單母線分段帶旁母接線10kV側(cè)采用單母線分段接線第7頁設計計算與說明主要結(jié)果五短路電流計算系統(tǒng)按無窮大系統(tǒng)處理，通常基準容量取100MVA。用于設備選擇時，按最終規(guī)?？紤]。用于繼電保護整定，按一期工程考慮。1選擇基準值基準電壓：Ud1＝115KV，Ud2＝37KV，Ud3＝10.5KV。基準容量：Sd＝100MVA。則基準電流Id1=Sd/（Ud1）=0.5KA，Id2=Sd/（Ud2）=1.56KA，Id3=Sd/（Ud3）=5.5KA。2確定系統(tǒng)電抗標幺值計算最大運行方式下：0.30最小運行方式下：0.40主運行方式下：0.353變壓器繞組電抗標幺值X1%=0.5（Uk1-2%+Uk1-3%－Uk2-3%）＝11%，X2%=0.5（Uk1-2%+Uk2-3%－Uk1-3%）＝0，X3%=0.5（Uk1-3%+Uk2-3%－Uk1-2%）＝7%，4三側(cè)電抗標幺值XⅠ*==11%*100/20=0.55XⅡ*==0XⅢ*==7%*100/20=0.35計算結(jié)果如左邊所示第8頁設計計算與說明主要結(jié)果5短路電流計算最終規(guī)模下：在最大運行方式下：k1點的三相短路：三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.30=1.67kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝1.67KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=4.24KA短路容量SK＝Sd/X1＝333MVA其他短路點、運行方式、規(guī)模下的計算過程詳見附錄中的短路電流計算書。在最終規(guī)模下，且最大運行方式下的短路電流計算：短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk22073.233.238.2210kVk31679.179.1723.33在最終規(guī)模下，且最小運行方式下的短路電流計算：短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12501.251.253.1835kVk21722.682.686.8110kVk31437.867.8620計算結(jié)果如左邊所列表格第9頁設計計算與說明主要結(jié)果在最終規(guī)模下，且主運行方式下的短路電流計算：短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12861.431.433.6435kVk21882.932.937.4510kVk31548.468.4621.54在一期規(guī)模下，且最大運行方式下的短路電流計算：短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk21742.712.716.9110kVk31337.337.3318.67在一期規(guī)模下，且最小運行方式下的短路電流計算：短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12501.251.253.1835kVk21482.312.315.8810kVk31608.88.822.4在一期規(guī)模下，且主運行方式下的短路電流計算：短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12861.431.433.6435kVk21181.841.844.6710kVk31256.886.8817.7第10頁設計計算與說明主要結(jié)果六電氣設備選擇電氣設備應能滿足正常、短路、過電壓和特定條件下安全可靠的而要求，并力求技術先進和經(jīng)濟合理。通常電氣設備選擇分三步，第一按正常工作條件選擇，第二按短路情況檢驗其熱穩(wěn)定性和電動力作用下的動穩(wěn)定性，第三按實際條件修正。同時兼顧今后的發(fā)展，選用性能價格比高，運行經(jīng)驗豐富、技術成熟的設備，盡量減少選用設備類型，以減少備品備件，也有利于運行、檢修等工作。設備選擇原則：設備型號應符合使用環(huán)境和安裝條件的要求；設備的規(guī)格、參數(shù)按正常工作條件選擇，并按照最大短路電流進行效驗。1）按正常工作條件選擇電器額定電壓：UNUNS額定電流：INImax2）按短路情況檢驗熱穩(wěn)定校驗：It2tQk動穩(wěn)定校驗：iesish各側(cè)持續(xù)工作電流計算：主變壓器110kV側(cè)：Imax1=1.05*20000/(31/2*110)=110.2A主變壓器35kV側(cè)：Imax2=1.05*20000/(31/2*35)=346.4A主變壓器10kV側(cè)：Imax3=1.05*10000/(31/2*10.5)=577.4A110kV進線：Imax4=18000/(31/2*110)=94.5A110kV出線：Imax5=12000/(31/2*110)=63.0A35kV出線：Imax6=4000/(31/2*35)=66.0A10kV出線：Imax7=1425/(31/2*10.5*0.95)=82.5A110kV母線分段開關按110kV側(cè)負荷60%算：Imax8=60%*54000/(31/2*110)=170.0A35kV母線分段開關按35kV側(cè)負荷60%算：Imax9=60%*21600/(31/2*35)=213.8A10kV母線分段開關按10kV側(cè)負荷60%算：Imax10=60%*10800/(31/2*10.5)=356.3A計算結(jié)果如左所示第11頁設計計算與說明主要結(jié)果1.斷路器和隔離開關選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電器設備。待建變電站在選擇斷路器的過程中，盡可能采用同一型號斷路器，以減少備用件的種類，方便設備的運行和檢修。斷路器的校驗：(1)額定電壓：UN≥UNS(2)按額定電流選擇：IN≥Imax(3)額定開斷電流：INbr≥I”(4)熱穩(wěn)定校驗：It2tQk(5)動穩(wěn)定校驗：iesish隔離開關的校驗，除了其不必開斷短路電流外，其他項目與斷路器相同熱穩(wěn)定時間的選擇：類別繼電保護時間/s斷路器分閘時間/s滅弧時間/s熱效應等效時間/s110kV進線3.00.10.053.15主變110kV側(cè)2.50.10.052.65主變35kV側(cè)2.00.10.052.15主變10kV側(cè)1.50.20.051.75110kV出線1.00.10.051.1535kV出線1.00.10.051.1510kV出線0.50.20.050.75以主變110側(cè)為例：斷路器：選擇SW3-110G/1200型斷路器(1)額定電壓：UN≥UNS選擇的斷路器的額定電壓110kV，等于主變110kV側(cè)電壓110kV，符合要求(2)按額定電流選擇：IN≥Imax選擇的斷路器額定電流為1200A，大于主變110kV側(cè)電流110.2A，符合要求(3)額定開斷電流：INbr≥I”選擇的斷路器額定開斷電流為15.8KA，大于主變110kV側(cè)短路全電流1.67KA，符合要求(4)熱穩(wěn)定校驗：It2tQk所選斷路器熱穩(wěn)定為15.82*4KA2*s，大于主變110kV側(cè)熱效應1.672*2.65KA2*s，符合要求(5)動穩(wěn)定校驗：iesish所選的斷路器額定動穩(wěn)定電流為41KA，大于主變110kV側(cè)短路沖擊電流4.24KA，符合要求熱穩(wěn)定等效時間如左表所示第12頁設計計算與說明主要結(jié)果隔離開關：選擇GW4-110/600型隔離開關：(1)額定電壓：UN≥UNS選擇的隔離開關的額定電壓110kV，等于主變110kV側(cè)電壓110kV，符合要求(2)按額定電流選擇：IN≥Imax選擇的隔離開關額定電流為600A，大于主變110kV側(cè)電流110.2A，符合要求(3)熱穩(wěn)定校驗：It2tQk所選隔離開關熱穩(wěn)定為142*5KA2*s，大于主變110kV側(cè)熱效應1.672*2.65KA2*s，符合要求(4)動穩(wěn)定校驗：iesish所選的隔離開關額定動穩(wěn)定電流為50KA，大于主變110kV側(cè)短路沖擊電流4.24KA,符合要求綜上可列表，變壓器110kV側(cè)斷路器和隔離開關：設備型號SW3-110G/1200型斷路器GW4-110/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓110KV110KV110KV110KV額定電流1200A110.2A600A110.2A額定開斷電流15.8KA1.67KA熱穩(wěn)定/KA2*s15.82*41.672*2.65142*51.672*2.65動穩(wěn)定41KA4.24KA50KA4.24KA操動機構(gòu)CD5-XGCS-14其他部分也按照以上方法校驗，所選擇的設備如下：110KV進線斷路器和隔離開關：設備型號SW3-110G/1200型斷路器GW4-110/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓110KV110KV110KV110KV額定電流1200A94.5A600A94.5A額定開斷電流15.8KA1.67KA熱穩(wěn)定/KA2*s15.82*41.672*3.15142*51.672*3.15動穩(wěn)定41KA4.24KA50KA4.24KA操動機構(gòu)CD5-XGCS-14所選斷路器和隔離開關如左邊列表所示第13頁設計計算與說明主要結(jié)果110KV出線斷路器和隔離開關：設備型號SW3-110G/1200型斷路器GW4-110/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓110KV110KV110KV110KV額定電流1200A63.0A600A63.0A額定開斷電流15.8KA1.67KA熱穩(wěn)定/KA2*s15.82*41.672*1.15142*51.672*1.15動穩(wěn)定41KA4.24KA50KA4.24KA操動機構(gòu)CD5-XGCS-14110KV分段斷路器和隔離開關：設備型號SW3-110G/1200型斷路器GW4-110/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓110KV110KV110KV110KV額定電流1200A170.0A600A170.0A額定開斷電流15.8KA1.67KA熱穩(wěn)定/KA2*s15.82*41.672*2.65142*51.672*2.65動穩(wěn)定41KA4.24KA50KA4.24KA操動機構(gòu)CD5-XGCS-14變壓器35kV側(cè)斷路器和隔離開關：設備型號SW3-35G/600型斷路器GW2-35/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓35KV35KV35KV35KV額定電流600A346.4A600A346.4A額定開斷電流6.6KA3.23KA熱穩(wěn)定/KA2*s6.62*43.232*2.15142*53.232*2.15動穩(wěn)定17KA8.22KA50KA8.22KA操動機構(gòu)CD3-XGCS8-335kV出線斷路器和隔離開關：設備型號SW3-35G/600型斷路器GW2-35/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓35KV35KV35KV35KV額定電流600A66.0A600A66.0A額定開斷電流6.6KA3.23KA熱穩(wěn)定/KA2*s6.62*43.232*1.15142*53.232*1.15動穩(wěn)定17KA8.22KA50KA8.22KA操動機構(gòu)CD3-XGCS8-3第14頁設計計算與說明主要結(jié)果35KV分段斷路器和隔離開關：設備型號SW3-35G/600型斷路器GW2-35/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓35KV35KV35KV35KV額定電流600A213.8A600A213.8A額定開斷電流6.6KA3.23KA熱穩(wěn)定/KA2*s6.62*43.232*2.15142*53.232*2.15動穩(wěn)定17KA8.22KA50KA8.22KA操動機構(gòu)CD3-XGCS8-3變壓器10kV側(cè)高壓開關柜：設備型號GG-1A（F1）型開關柜，斷路器SN10-10項目設備參數(shù)使用條件額定電壓10KV10KV額定電流1000A577.4A額定開斷電流28.9KA9.17KA熱穩(wěn)定292*4KA2*s9.172*1.75KA2*s動穩(wěn)定71KA23.33KA操動機構(gòu)CD-1010kV出線高壓開關柜：設備型號GG-1A（F1）型開關柜，斷路器SN10-10項目設備參數(shù)使用條件額定電壓10KV10KV額定電流1000A82.5A額定開斷電流28.9KA9.17KA熱穩(wěn)定292*4KA2*s9.172*0.75KA2*s動穩(wěn)定71KA23.33KA操動機構(gòu)CD-1010KV分段斷路器和隔離開關：設備型號SN8-10G/600型斷路器GN2-10/600型隔離開關項目設備參數(shù)使用條件設備參數(shù)使用條件額定電壓10KV10KV10KV10KV額定電流600A356.3A600A346.4A額定開斷電流11.6KA9.17KA熱穩(wěn)定/KA2*s11.62*49.172*1.75142*59.172*1.75動穩(wěn)定33KA23.33KA50KA23.33KA操動機構(gòu)CD3-XGCS6-1T第15頁設計計算與說明主要結(jié)果2、導線的選擇本變電站規(guī)模中等，電流不大，母線全部采用鋁制矩形母線，部分引出線采用鋼芯鋁導線。選擇原則為：①按照周圍環(huán)境最高溫度情況選擇導線的載流量不小于最大工作電流，長線路按照經(jīng)濟電流密度選擇；②熱穩(wěn)定校驗按照公式：校驗，取C=97。以110KV母線的選擇為例：擬選用LWB-80*8型矩形鋁排平置，支持絕緣子艱巨2.5m，相間中心線距為0.4m。1按最大持續(xù)電流校驗：其允許載流量為1249A，大于母線最大工作電流8*82.5=660A。2熱穩(wěn)定校驗：其最小允許界面：Smin=I∞*tmin1/2/C=125.1mm2,滿足要求。3動穩(wěn)定校驗：母線截面系數(shù)：W=h2*b/6=8.53cm2母線在短路時的最大電動力：F=1.73*ish2*l/10s=588.5N母線受到的最大應力：σmax=F*l/10W=1725N/cm2鋁母線的允許應力為6860N/cm2，所以滿足要求其他導線按照類似的方法選擇和校驗，選擇結(jié)果如下表：（接下頁）所選導線如下頁列表所示第16頁設計計算與說明主要結(jié)果（接上頁）項目工作電流/AJec(A/mm2)Sec/mm2I∞/KASmin/mm2導線型號Ial/A主變110KV引出線110.21.291.81.6728.1LGJ-150445110KV母線2*631.21051.6728.1LGJ-150445110KV線路631.252.51.6718.5LGJ-70275主變35KV引出線346.41.15301.23.2348.8LGJ-15044535KV母線6*661.15344.33.2348.8LGJ-15044535KV旁母6*661.15344.33.2348.8LGJ-15044535KV線路661.1557.43.2335.7LGJ-70275主變10KV引出線577.41.15502.19.17125.1LGJ-40080010KV母線8*82.51.15573.99.17125.1LWB-80*8124910KV線路82.51.1571.79.1781.9LGJ-150445第17頁設計計算與說明主要結(jié)果3.限流電抗器的選擇(1)限流電抗器的作用:①限制短路電流②維持母線上的殘壓(2)限流電抗器的選擇①電抗百分值的選擇，需要根據(jù)具體要求（如限制短路電流到何值）來確定；②電壓損失的校驗，要求電抗器的電壓損失不應大于電網(wǎng)額定電壓的5%；③母線殘壓的校驗,如不滿足殘壓要求，可增大電抗值或才用瞬時速斷保護。待建變電站中各線路的電流由其他設備的選擇保證，不選擇限流電抗器。第18頁設計計算與說明主要結(jié)果4.電壓互感器的選擇電壓互感器的配置應能保證在主接線的運行方式改變時保護裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。每條母線的三相上均裝設電壓互感器。（1）、110KV母線上的電壓互感器110KV線路選擇電容式單相電壓互感器，一次側(cè)繞組接于電網(wǎng)相電壓上。選擇型號為YDR-110的電壓互感器，其變比為：，最大容量為1200VA。（2）、35KV母線上的電壓互感器35KV線路選擇電磁式單相電壓互感器，一次側(cè)繞組接于電網(wǎng)相電壓上。選擇型號為JDJJ-35的電壓互感器，其變比為：，最大容量為1200VA。（3）、10KV母線上的電壓互感器10KV線路選擇電磁式單相戶內(nèi)電壓互感器，一次側(cè)繞組接于電網(wǎng)相電壓上。選擇型號為JDZJ-10的電壓互感器，其變比為：，最大容量為300VA。選擇結(jié)果如下表：項目型號變比最大容量（VA）110KV母線YDR-110120035KV母線JDJJ-35120010KV母線JDZJ-10300第19頁設計計算與說明主要結(jié)果5.電流互感器的選擇電流互感器是一種特殊的變壓器，其一次繞組串聯(lián)在電力線路里，二次繞組接儀表和繼電器。其作用是將一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴实亩坞娏?如5A和1A)，以便于測量和保護。凡裝有斷路器的回路應裝設電流互感器。電流互感器的選擇一般要求：以主變110KV側(cè)電流互感器為例：（1）型式選擇選擇LCWD-110。（2）用于電能計量的電流互感器準確度不應低于0.5級選擇0.5級。（3）額定電壓不應低于裝設地點電路的額定電壓額定電壓為110KV，等于進線的額定電壓，滿足要求。（4）額定一次電流不應小于電路中的計算電流額定電流為200A，大于進線電流110.2A，滿足要求。（5）校驗熱穩(wěn)定（75*200）2*1=22.5*107>25102*3.15=1.98*107,符合條件。校驗動穩(wěn)定21/2*200*150=51961>5100,滿足要求。其他電流互感器按照類似的方法選擇和校驗，選擇結(jié)果如下表：（接下頁）所選電流互感器如下頁表格所列第20頁設計計算與說明主要結(jié)果（接上頁）項目型號電流比熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)110KV進線LCWD-11075150110KV出線LCWD-1107515035KV出線LCWD-356515010KV出線LA-1090160主變110KV側(cè)LCWD-11075150主變35KV側(cè)LCWD-3565150主變10KV側(cè)LA-105090110KV母線LCWD-1107515035KV母線LCWD-356515010KV母線LA-105090第21頁設計計算與說明主要結(jié)果6.高壓熔斷器的選擇為保護電壓互感器，必須在電壓互感器旁裝設高壓熔斷器。一般35kV及以下的電壓等級需要裝設高壓熔斷器。熔件的額定電流要大于工作電流，且留有充足的裕度以躲過變壓器勵磁涌流的影響。校驗斷流容量時，應不小于短路容量。限流式熔斷器的額定電壓，應與電網(wǎng)的額定電壓相符。所選高壓熔斷器如下表：項目型號額定電壓額定電流斷流容量作用35KV等級35KV2~10A600MVA保護戶外電壓互感器10KV等級10KV0.5A100MVA保護戶內(nèi)電壓互感器第22頁設計計算與說明主要結(jié)果7.支持絕緣子和穿墻套管的選擇(1)絕緣子絕緣子是用來支撐或懸掛導線，并使導線與桿塔絕緣的一種瓷質(zhì)、鋼化玻璃、或高分子合成材料制作的元件。它應具有良好的絕緣性能和足夠的機械強度。懸式絕緣子主要用于35kV及以上的線路上，通常將他們組裝成絕緣子串，每串絕緣子片數(shù)應根據(jù)線路的電壓等級按絕緣要求確定。①110kV線路擬采用X-4.5型懸式絕緣子，每相8片。②35kV線路擬采用X-4.5型懸式絕緣子，每相4片。③10kV戶外用支柱絕緣子采用ZS-10/500型，絕緣子高度210mm，機械破壞負荷500kg，其動穩(wěn)定校驗如下：F=1.73*ish2*l/10s=588.5NFal=500*9.8*60%=2940N所以滿足要求。(2)穿墻套管10kV進線穿墻套管選用CWLB-10/1000型，額定電流1000A，5s熱穩(wěn)定電流為20kA，套管長度600mm，機械破壞負荷750kg。校驗動穩(wěn)定：F=1.73*ish2*l/10s=588.5NFal=750*9.8*60%=4410N所以滿足要求。校驗熱穩(wěn)定：452*5KA2*s≥11.222*2.1KA2*s滿足要求。第23頁設計計算與說明主要結(jié)果8.消弧線圈的選擇按我國有關的規(guī)定，在3～60kV電力電網(wǎng)中，電容電流超過下列數(shù)值時，電力系統(tǒng)中性點應裝設消弧線圈：(1)3～60kV電力網(wǎng)，30A(2)10kV電力網(wǎng)，20A(3)35～60kV電力網(wǎng)，10A由于主變10kV側(cè)是三角形接法，所以不需要裝設消弧線圈。只需在主變35kV側(cè)裝設消弧線圈。當35KV系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時的電容電流為：按我國有關的規(guī)定，在3~60KV電力電網(wǎng)中，電容電流超過下列數(shù)值時，電力系統(tǒng)中性點應裝設消弧線圈：（1）、3~60KV電力網(wǎng)，30A；（2）、10KV電力網(wǎng)，20A；（3）、35~60KV電力網(wǎng)，10A。由于主變10KV側(cè)是三角形接法，所以不需要裝設消弧線圈。只需在主變35KV側(cè)裝設消弧線圈。當35KV系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時的電容電流為：，因此可以不裝設消弧線圈，但遠景時可能需要裝設，故應預留位置。第24頁設計計算與說明主要結(jié)果9.避雷器的選擇(1)概述避雷器是一種普遍采用的侵入波保護裝置，是一種過電壓限制器。用來限制沿線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內(nèi)過電壓，故也稱為過電壓限制器，簡稱限壓器。為了使避雷器能夠達到預期保護效果，必須滿足下面的基本要求：①具有良好的伏秒特性，以易于實現(xiàn)合理的絕緣配合。②有較強的絕緣強度自恢復能力，以利于快速切斷工頻續(xù)流，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)運行。(2)避雷器的選擇電氣設備的絕緣配合基于避雷器的保護水平，設備所承受的雷電過電壓和操作過電壓均由避雷器來限制。避雷器的選擇主要有以下原則：①避雷器額定電壓必須與安裝避雷器的電力系統(tǒng)的電壓等級相等。②35KV及以下電壓等級的系統(tǒng)，避雷器的滅弧電壓為系統(tǒng)最大工作線電壓的110%；對110KV及以上中性點接地系統(tǒng)的避雷器，其滅弧電壓為系統(tǒng)最大工作線電壓的80%。③對工頻放電電壓要規(guī)定其上、下限。所選擇避雷器的型號如下表：項目型號額定電壓（KV）滅弧電壓（KV）工頻放電電壓（KV）110KV母線FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=18035KV母線FZ-353541>35*1.1=38.5(84~104)>41*1.8=73.810KV母線FZ-101012.7>10*1.1=11(26~31)>10*1.8=18主變中性點FZ-110110126>110*0.8=88(254~312)>126*1.8=227主變110KV側(cè)FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=180主變35KV側(cè)FZ-353541>35*1.1=38.5(84~104)>41*1.8=73.8主變10KV側(cè)FZ-101012.7>10*1.1=11(26~31)>10*1.8=18110KV出線FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=180110KV進線FZ-110J110100>110*0.8=88(224~268)>100*1.8=18035KV出線FZ-353541>35*1.1=38.5(84~104)>41*1.8=73.810KV出線FZ-101012.7>10*1.1=11(26~31)>10*1.8=18第25頁設計計算與說明主要結(jié)果附錄短路電流計算書最終規(guī)模下：在最大運行方式下：（1）k1點的三相短路三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.30=1.67kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝1.67KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=4.24KA短路容量SK＝Sd/X1＝333MVA（2）k2點的三相短路網(wǎng)絡變換：X11=X2‖X3‖X4+X1=0.55/3+0.30=0.483三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.483=3.23kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝3.23KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=8.22KA短路容量SK＝Sd/X11＝207MVA(3)k3點的三相短路網(wǎng)絡變換：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）‖（X4+X7）+X1=（0.55+0.35）/3+0.30=0.60三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.60=9.17kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝9.17KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=23.33KA短路容量SK＝Sd/X12＝167MVA第26頁設計計算與說明主要結(jié)果短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk22073.233.238.2210kVk31679.179.1723.33最終規(guī)模下：在最小運行方式下：（1）k1點的三相短路三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.40=1.25kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝1.25KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=3.18KA短路容量SK＝Sd/X1＝250MVA（2）k2點的三相短路網(wǎng)絡變換：X11=X2‖X3‖X4+X1=0.55/3+0.40=0.583三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.583=2.68kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝2.68KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=6.81KA短路容量SK＝Sd/X11＝172MVA(3)k3點的三相短路網(wǎng)絡變換：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）‖（X4+X7）+X1=（0.55+0.35）/3+0.40=0.70三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.70=7.86kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝7.86KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=20KA短路容量SK＝Sd/X12＝143MVA短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12501.251.253.1835kVk21722.682.686.8110kVk31437.867.8620第27頁設計計算與說明主要結(jié)果最終規(guī)模下：在主運行方式下：（1）k1點的三相短路三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.35=1.43kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝1.43KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=3.64KA短路容量SK＝Sd/X1＝286MVA（2）k2點的三相短路網(wǎng)絡變換：X11=X2‖X3‖X4+X1=0.55/3+0.35=0.533三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.533=2.93kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝2.93KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=7.45KA短路容量SK＝Sd/X11＝188MVA(3)k3點的三相短路網(wǎng)絡變換：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）‖（X4+X7）+X1=（0.55+0.35）/3+0.35=0.65三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.65=8.46kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝8.46KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=21.54KA短路容量SK＝Sd/X12＝154MVA短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk12861.431.433.6435kVk21882.932.937.4510kVk31548.468.4621.54第28頁設計計算與說明主要結(jié)果在一期工程時：在最大運行方式下：（1）k1點的三相短路三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.30=1.67kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝1.67KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=4.24KA短路容量SK＝Sd/X1＝333MVA（2）k2點的三相短路網(wǎng)絡變換：X11=X2‖X3+X1=0.55/2+0.30=0.575三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=1.56/0.575=2.71kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝2.71KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=6.91KA短路容量SK＝Sd/X11＝174MVA(3)k3點的三相短路網(wǎng)絡變換：X12=（X2+X5）‖（X3+X6）+X1=（0.55+0.35）/2+0.30=0.75三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X11=5.5/0.75=7.33kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝7.33KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=18.67KA短路容量SK＝Sd/X12＝133MVA短路點編號短路電流計算值/KASK/MVAI″I∞ish110kVk13331.671.674.2435kVk21742.712.716.9110kVk31337.337.3318.67第29頁設計計算與說明主要結(jié)果在一期工程時：在最小運行方式下：（1）k1點的三相短路三相短路電流周期分量有效值：I∞=Id1/X1=0.5/0.40=1.25kA次暫態(tài)電流：I″＝I∞＝1.25KA沖擊電流最大值：ish=1.8I″=3.18KA短路容量SK＝Sd/X1＝250MVA（2）k2點的三相短路網(wǎng)絡變換：X11=X2‖X3+X1=0.55/2+0.40=0.675三相短路電