110KV變電站電氣部分設(shè)計

1、110KV變電站電氣部分設(shè)計二00九年八月目錄設(shè)計任務(wù)書4第一部分主要設(shè)計技術(shù)原則5第一章主變?nèi)萘?、形式及臺數(shù)的選擇6第一節(jié)主變壓器臺數(shù)的選擇6第二節(jié)主變壓器容量的選擇7第三節(jié)主變壓器形式的選擇8第二章電氣主接線形式的選擇10第一節(jié)主接線方式選擇12第三章短路電流計算13第一節(jié)短路電流計算的目的和條件.14第四章電氣設(shè)備的選擇15第一節(jié)導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件.15第二節(jié)斷路器的選擇18第三節(jié)隔離開關(guān)的選擇19第四節(jié)高壓熔斷器的選擇20第五節(jié)互感器的選擇20第六節(jié)母線的選擇24第七節(jié)限流電抗器的選擇24第八節(jié)站用變壓器的臺數(shù)及容量的選擇.25第九節(jié)10kV無功補(bǔ)償?shù)倪x擇.26第五章10kV

2、高壓開關(guān)柜的選擇.26第二部分計算說明書附錄一主變壓器容量的選擇27附錄二短路電流計算28附錄三斷路器的選擇計算30附錄四隔離開關(guān)選擇計算32附錄五電流互感器的選擇34附錄六電壓互感器的選擇35附錄七母線的選擇計算36附錄八10kV高壓開關(guān)柜的選擇37（含10kV電氣設(shè)備的選擇）第三部分相關(guān)圖紙一、變電站一次主結(jié)線圖.42二、10kV高壓開關(guān)柜配置圖.43三、10kV線路控制、保護(hù)回路接線圖44四、110kV接入系統(tǒng)路徑比較圖.45第四部分一、參考文獻(xiàn)二、心得體會47設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計任務(wù)：*鋼廠搬遷昌北新區(qū)，一、二期工程總負(fù)荷為24.5兆瓦，三期工程總負(fù)荷為31兆瓦，四期工程總負(fù)荷為20兆瓦

3、；二、三、四期工程總負(fù)荷為75.5兆瓦，實(shí)際用電負(fù)荷34.66兆瓦，擬新建江西洪都鋼廠變電所。本廠用電負(fù)荷設(shè)施均為I類負(fù)荷。第一部分主要設(shè)計技術(shù)原則本次110kV變電站的設(shè)計，經(jīng)過三年的專業(yè)課程學(xué)習(xí)，在已有專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，了解了當(dāng)前我國變電站技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨向，按照現(xiàn)代電力系統(tǒng)設(shè)計要求，確定設(shè)計一個110kV綜合自動化變電站，采用微機(jī)監(jiān)控技術(shù)及微機(jī)保護(hù)，一次設(shè)備選擇增強(qiáng)自動化程度，減少設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作量，突出無油化，免維護(hù)型設(shè)備，選用目前較為先進(jìn)的一、二次設(shè)備。將此變電站做為一個終端用戶變電站考慮，二個電壓等級，即110kV/10kV。設(shè)計中依據(jù)變電所總布置設(shè)計技術(shù)規(guī)程、交流高壓斷

4、路器參數(shù)選用導(dǎo)則、交流高壓斷路器訂貨技術(shù)條件、交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合、火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計技術(shù)規(guī)程、高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程、110kV-330kV變電所計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程及本專業(yè)各教材。第一章主變?nèi)萘?、形式及臺數(shù)的選擇主變壓器是變電站（所）中的主要電氣設(shè)備之一，它的主要作用是變換電壓以利于功率的傳輸，電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到遠(yuǎn)距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降低為用戶所需要的各級使用電壓，以滿足用戶的需要。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。因此，主變的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小

5、，與系統(tǒng)的緊密程度，同時兼顧負(fù)荷性質(zhì)等方面，綜合分析，合理選擇。第一節(jié)主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次設(shè)計的江西洪都鋼廠廠用電變電站，主要是接受由220kV雙港變110kV的功率和220KV盤龍山變供110kV的功率，通過主變向10kV線路輸送。由于廠區(qū)主要為I類負(fù)荷，停電會對生產(chǎn)造成重大的影響。因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了提高供電的可靠性，防止因一臺主變故障或檢修時影響整個變電站的供電，變電站中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。互為備用，可以避免因主變故障或檢修而造成對用戶的停電，若變電站裝設(shè)三臺主變，雖然供電可靠性有所提高，但是投資較大，接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，增大了占地面積和配電設(shè)

6、備及繼電保護(hù)的復(fù)雜性，并帶來維護(hù)和倒閘操作的許多復(fù)雜化，并且會造成短路容量過大?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障的幾率較小，適合負(fù)荷的增長和擴(kuò)建的需要，而當(dāng)一臺主變壓器故障或檢修時由另一臺主變壓器可帶動全部負(fù)荷的70%能保證正常供電，故可選擇兩臺主變壓器。第二節(jié)主變壓器容量的選擇主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電站主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該變電站近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都已給定，所以，應(yīng)接近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變?nèi)萘?。根?jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停用時，其余

7、變壓器容量在計及過負(fù)荷能力的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性變電站當(dāng)一臺主變壓器停用時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70-80%。該變電站的主變壓器是按全部負(fù)荷的70%來選擇，因此裝設(shè)兩臺變壓器后的總的容量為藝Se=2X0.7xPm=1.4Pm當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時，可保證對70%負(fù)荷的供電。考慮到變壓器的事故過負(fù)荷能力為30%則可保證98%負(fù)荷供電。因?yàn)樵撟冸娬镜碾娫匆M(jìn)線是110kV側(cè)引進(jìn)，而高壓側(cè)110kV母線負(fù)荷不需要經(jīng)過主變倒送，因此主變壓器的容量為Se=0.7So(S為10kV側(cè)的總負(fù)荷)。1. 10kV側(cè)負(fù)荷由工廠負(fù)荷預(yù)測可知，工廠一、二、三期達(dá)到規(guī)模后，負(fù)荷達(dá)2

8、5.16兆瓦，功率因素取0.8,主變?nèi)萘堪?0kV側(cè)總負(fù)荷的70%來選擇，四期負(fù)荷為9.5兆瓦。S三=P三/cos=25.16/0.8=31.45(MVAS四=P四/cos=9.5/0.8=11.875(MVA總?cè)萘窟_(dá)43.325MVA,S總=S總x70%=43.325X70%=30.3275(MVA主變?nèi)萘窟x擇因此選擇2臺31.5兆伏安主變可滿足供電要求；選擇主變型號為：SFZ11-31500/110容量比(高/低%:100/100電壓分接頭：110±4X1.25%/10.5kV阻抗電壓(高低)：10.5%聯(lián)結(jié)組別：YNd11第三節(jié)主變壓器形式的選擇(1) 主變相數(shù)的選擇主變壓器采

9、用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及遠(yuǎn)輸條件等因素，特別是大型變壓器尤其需要考慮其運(yùn)輸可能性保證運(yùn)輸尺寸不超過遂洞、涵洞、橋洞的允許通過限額，運(yùn)輸重量不超過橋梁、車輛、船舶等運(yùn)輸工具的允許承載能力，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時，在330kV及以下的變電站均應(yīng)選用三相變壓器。本次設(shè)計的變電站是一個江西洪都鋼廠110kV變電站，位于市郊，交通便利，不受運(yùn)輸條件限制，故可選擇三相變壓器，減少了占用稻田、丘陵的面積；而選用單相變壓器相對來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時配電裝置以及繼電保護(hù)和二次接線比較復(fù)雜，增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。(2) 主變調(diào)壓方式的選擇變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)

10、切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在土5%以內(nèi)。另一種是帶負(fù)載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)20%對于110kV的變壓器，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。所以本次設(shè)計的變電站選擇有載調(diào)壓方式。(3) 連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有Y和我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接，35kV變壓器采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地，35kV以下電

11、壓，變壓器繞組都采用連接。全星形接線雖然有利于并網(wǎng)時相位一致的優(yōu)點(diǎn)，而且零序阻抗較大，對限制單相短路電流皆有利，同時也便于接入消弧線圈，但是由于全星形變壓器三次諧波無通路，因此將引起正弦波電壓的畸變，并對通訊設(shè)備發(fā)生干擾，同時對繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度均有影響。如果影響較大，還必須綜合考慮系統(tǒng)發(fā)展才能選用。采用接線可以消除三次諧波的影響。本次設(shè)計的變電站的兩個電壓等級分別為：110kV、10kV，所以選用主變的接線級別為YNd11接線方式。(4) 容量比的選擇根據(jù)原始資料可知，110kV側(cè)負(fù)荷容量與10kV側(cè)負(fù)荷容量一樣大，所以容量比選擇為100/100o(5) 主變冷卻方式的選擇主變壓器

12、一般采用冷卻方式有自然風(fēng)冷卻(小容量變壓器)、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻(大容量變壓器)、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。在水源充足，為了壓縮占地面積的情況下，大容量變壓器也有采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式的。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式散熱效率高，節(jié)約材料，減少變壓器本身尺寸，其缺點(diǎn)是這樣的冷卻方式要在一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量大。而本次設(shè)計的變電所位于郊區(qū)，對占地要求不是十分嚴(yán)格，所以應(yīng)采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。因此選擇2臺31.5兆伏安主變可滿足供電要求；故選擇主變型號為：SFZ11-31500/110容量比(高/低%:100/100電壓分接頭：110土4X1.25%/1

13、0.5kV阻抗電壓(高低)：10.5%聯(lián)結(jié)組別：YNd11第二章電氣主接線形式的選擇電氣主接線是變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)和控制方式的擬訂有較大影響。因此必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線。在選擇電氣主接線時，應(yīng)以下各點(diǎn)作為設(shè)計依據(jù)：變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，負(fù)荷大小和重要性等條件確定，并且滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等多項(xiàng)基本要求。(1) 運(yùn)行的可靠性。斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，

14、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(yùn)行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行方式的需要，而且也會給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。(4) 經(jīng)濟(jì)上合理。主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，

15、還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。(5) 應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性。由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。第一節(jié)主接線方式選擇電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線較多時(一般超出4回)，為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。本次所設(shè)計的變電所110kV進(jìn)出線有2回，10kV出線有20回，本期10kV線10回，所以采用有

16、母線的連接。現(xiàn)在分別對110kV、10kV側(cè)接線方式進(jìn)行選擇。一、110kV側(cè)。110kV側(cè)進(jìn)線2回，選用以下幾種接線方案：(1) 單母線分段接線。母線分段后重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，一段母線故障，另一段母線仍可正常供電。(2) 帶旁路母線的單母線分段接線。母線分段后提高了供電可靠性，加上設(shè)有旁路母線，當(dāng)任一出線斷路器故障或檢修時，可用旁路斷路器代替，不使該回路停電。(3) 雙母線接線。采用雙母線接線后，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與隔離開關(guān)相連的該組母線，其它電路均可通過另一組母線繼續(xù)運(yùn)行。采用單母線分段接

17、線投資較少，但可靠性相對較低，當(dāng)一組母線故障時，該組母線上的進(jìn)出線都要停電；采用雙母線接線方式，增加了一組母線，投資相對也就增加，且當(dāng)任一線路斷路故障或檢修時，該回路不需停電；采用單母線分段帶旁路母線接線方式，任一回路斷路器故障檢修時，該回路都不需停電，供電可靠性比單母線分段接線強(qiáng)。在本站設(shè)計中，由于110kV側(cè)達(dá)到“兩線兩變”要求，同時出現(xiàn)故障的概率很低，能夠保證高壓側(cè)的供電可靠性。而且從操作簡便性和投資節(jié)約性的角度來考慮，宜采用單母線分段接線運(yùn)行方式。二、10kV側(cè)。10kV側(cè)出線20回，大部分為I類負(fù)荷，選用以下幾種接線方案：(1) 單母線分段接線，它投資少，在10kV配電裝置中它基本可

18、以滿足可靠性要求。(2) 單母線分段帶旁路母線，這種接線方式雖然提高了供電可靠性，但增大了投資。采用單母線分段接線亦可滿足供電可靠性的要求，且節(jié)約了投資。因此，10kV側(cè)采用單母線分段接線。第三章短路電流計算在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是各種形式的短路。因?yàn)樗鼈儠茐膶τ脩粽９╇姾碗姎庠O(shè)備的正常運(yùn)行，使電氣設(shè)備受到破壞。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路是指一切不屬于正常運(yùn)行的相與相之間或相與地之間(對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng))發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的有對稱的三相短路和不對稱的兩相短路、兩相接地短路和單相

19、接地短路。在各種類型的短路中，單相短路占多數(shù)，三相短路幾率最小，但其后果最為嚴(yán)重。因此，我們采用三相短路(對稱短路)來計算短路電流,并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。第一節(jié)短路電流計算的目的和條件一、短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的設(shè)計中，短路計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面：(1) 電氣主接線的比較。(2) 選擇導(dǎo)體和電器。(3) 在設(shè)計屋外高型配電裝置時，需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對的安全距離。(4) 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。(5) 接地裝置的設(shè)計，也需要用短路電流。二、短路電流計算條件1、基本假定(1) 正常工作時，三

20、相系統(tǒng)對稱運(yùn)行；(2) 所有電源的電動勢相位相角相同；(3) 電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行；(4) 短路發(fā)生在短跑電流為最大值的瞬間；(5) 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；(6) 除去短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計；元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；(7) 輸電線路的電容忽略不計。2、一般規(guī)定(1) 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流挪用的短路電流，應(yīng)根據(jù)本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮遠(yuǎn)景的發(fā)展計劃；(2) 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱訖C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置

21、放電電流的影響；(3) 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點(diǎn)；(4) 導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。第四章電氣設(shè)備的選擇第一節(jié)導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)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)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的作用和條件不一樣，具體選擇方法也不相同，但對它們的具體要求是一樣的。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和

22、動穩(wěn)定。一、一般原貝U1、應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；2、應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn)；3、應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；4、選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種；5、擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致；6、選用的新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。二、技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。1 .長期工作條件（1）電壓選用電器允許最高工作電壓Uymax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ugmax即：Uyma爛Ugmax（2）電流選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig,即：le>I

23、g由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。2. 短路穩(wěn)定條件（1）校驗(yàn)的一般原則、電氣設(shè)備在選定后按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取三相短路時的短路電流。 、用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 、短路的熱穩(wěn)定條件Qr>Qd或I2rt>I2tdz式中Qd-在計算時間tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（k2A?s）Ir-t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA）t-設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗(yàn)短

24、路熱穩(wěn)定所用的計算時間tjs按下式計算：tjs=tb+td式中tb-繼電保護(hù)裝置后備保護(hù)動作時間（s）td-斷路器全分閘時間（s）、短路動穩(wěn)定條件ich<idfIch<Idf式中ich-短路沖擊電流峰值（kA）idf-短路全電流有效值（kA）Ich-電器允許的極限通過電流有效值（kA）絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器內(nèi)、夕卜絕緣保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護(hù)設(shè)備。三、環(huán)境條件環(huán)境條件主要有溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、溫度、污穢、海拔

25、、地震。由于設(shè)計時間倉促，所以在設(shè)計中主要考慮溫度條件。按照規(guī)程規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40C時，允許按照額定電流長期工作。當(dāng)電器安裝點(diǎn)的環(huán)境溫度高于+40C時，每增加1C建議額定電流減少1.8%;當(dāng)?shù)陀?40C時，每降低1C,建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%第二節(jié)斷路器的選擇電力系統(tǒng)中，斷路器具有完善的滅弧性能，正常情況下，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某些電器主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時，斷路器還常在繼電保護(hù)的配合使用下，斷開短路電流，切斷故障部分，保證非故障部分的正常運(yùn)行。由于SF6斷路器滅弧性能可靠，維護(hù)工作量小，故110kV

26、一般采用SF6短路器。1. 按開斷電流選擇。高壓斷路器的額定開斷電流lekd>Iz（高壓斷路器觸頭實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量有效值）。2. 短路關(guān)合電流的選擇。斷路器的額定關(guān)合電流ieg應(yīng)不小于短路電流最大沖擊值iej。即ieg>icj開關(guān)合閘時間的選擇。開關(guān)合分閘時間，對于110kV以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障，分閘時間不宜大于。計算過程見計算說明書附錄3第三節(jié)隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)配置在主接線上，保證了線路及設(shè)備檢修時形成明顯的斷開點(diǎn)與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時，必須遵守倒閘操作順序，即送電時，首先合上母線側(cè)隔離開關(guān)

27、，其次合上線路側(cè)隔離開關(guān)，最后合上斷路器，停電順序則與上述相反。隔離開關(guān)的配置：1 斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口與電源隔離。2 中性點(diǎn)直接接地的普通變壓器，均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地。3在母線上的避雷器和電壓互感器，宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1-2組接地刀閘。4接在變壓器引出線或中性點(diǎn)的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。5當(dāng)饋電線路的用戶側(cè)沒有電源時，斷路器通往用戶的那一側(cè)可以不裝設(shè)隔離開關(guān)。但為了防止雷電過電壓，也可以裝設(shè)。計算過程見計算說明書附錄4第四節(jié)高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護(hù)電器。它用來保護(hù)電器免受過載和短路電流的損害

28、。屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護(hù)電力電器，配電線路和配電變壓器，而在電廠中多用于保護(hù)電壓互感器。1額定電壓選擇。對于一般高壓熔斷器，其額定電壓要大于或等于電網(wǎng)額定電壓，另外，對于填充石英沙用限流作用的熔斷器，則只能用于其額定電網(wǎng)電壓中，因?yàn)檫@種類型的熔斷器能在電流達(dá)到最大值之前就將電流切斷，致使熔斷器熔斷時產(chǎn)生過電壓。2.額定電流選擇。熔斷器的額定電流選擇，為了保證熔斷器不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔斷額定電流lerg應(yīng)大于或等于熔體的額定電流Iert3 .熔斷器開斷電流檢驗(yàn)，Iekd>Icj對于保護(hù)電力互感器的高壓熔斷器只需按規(guī)定電壓及斷流量來選擇。第五節(jié)互感器的選擇互感器是變換電壓、

29、電流的電氣設(shè)備。它包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，分別向兩側(cè)提供電壓、電流信號以及反映一次系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況?；ジ衅髯饔茫? .將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流。2 將二次設(shè)備和高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人生安全。電流互感器的特點(diǎn)：1. 一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)少，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。2 互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以在正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運(yùn)行。電壓互感器的特點(diǎn)：1容量很小，結(jié)構(gòu)上要求有較高的安全系數(shù)。2

30、. 二次側(cè)所接儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很小，互感器在近于空載狀態(tài)下運(yùn)行。電壓互感器的配置原則：應(yīng)滿足測量、保護(hù)、同期和自動裝置的要求；保證在運(yùn)行方式改變時，保護(hù)裝置不失壓，同期兩側(cè)都能方便的取壓。電流互感器的配置原則：每條支路的電源都應(yīng)裝設(shè)足夠數(shù)量的電流互感器，供支路測量、保護(hù)使用。一、電流互感器的選擇1 .電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和等影響，使一次電流11與-12在數(shù)字和相伴上都有差異，即測量結(jié)果有誤差，所以選擇電流互感器，應(yīng)根據(jù)測量時誤差的大小和標(biāo)準(zhǔn)度來選擇。2 .額定容量。保證互感器的準(zhǔn)確級，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷S2應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量Se2，即：Se2>S

31、2=l2e2Z2fZ2f=rg+rj+rd+re(Q)ry-測量儀表電流線圈電阻rj-繼電器電阻rd-連接導(dǎo)線電阻re-接觸電阻，一般取0.1Q按一次回路額定電壓和電流選擇當(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，并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?。電流互感器的一次額定電流和電壓必須滿足：Ue>UewIel>Igmax為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的工作電流應(yīng)盡量接近此額定電流。Uew-電流互感器的一次所在的電網(wǎng)額定電壓Ue、Ie1電流互感器的一次額定回路最大動作電流4 .熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器常以允許通過一次額定電

32、流Ie1的倍數(shù)Kr故熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗(yàn)：(KrIe1)2>I2tdz5 .動穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值(Iel)的倍數(shù)Kd-動力穩(wěn)定電流倍數(shù)，表示其內(nèi)部穩(wěn)定能力，故內(nèi)部穩(wěn)定可按下式校驗(yàn)：。短路電流不僅在電流互感器內(nèi)部產(chǎn)生作用力，而且由于其相鄰之間電流的相互作用使絕緣瓷帽受到力的作用。在滿足額定容量的情況下，選擇二次連接導(dǎo)線的允許最小截面為：計算過程見計算說明書附錄5二、電壓互感器的選擇1. 一次回路電壓選擇。為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在()Ue范圍內(nèi)變動.2. 按二次回路電壓選擇。電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足

33、保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)，儀表的要求.3 .按容量的選擇.互感器的二次容量(對應(yīng)所要求的準(zhǔn)確級)Se2應(yīng)不小于互感器的二次負(fù)荷S2,即:Se2>S2。電壓互感器應(yīng)接一次回路電壓、二次回路，安裝地點(diǎn)和使用條件，二次負(fù)荷及準(zhǔn)確級要求進(jìn)行選擇。1. 110kV側(cè)電壓互感器(1)母線側(cè)電壓互感器選用JDCF-110型電壓互感器，它是單相、四繞組、串級式絕緣、陶瓷、“分”列式(有測量和保護(hù)“分”開的二次繞組）戶外安裝油浸式全密封型互感器，適用于交流50HZ有效接地電力系統(tǒng)，作電壓、電能測量和繼電保護(hù)用。其初級繞組額定電壓為110/kV,次級繞組額定電壓為0.1/kV,剩余電壓繞組100Vo測量用準(zhǔn)確級為

34、0.2級，額定二次負(fù)荷100VA保護(hù)用準(zhǔn)確級為0.5級，額定二次負(fù)荷250VA（2）110kV輸電線路側(cè)電壓互感器，采用TYD型單相電容式電壓互感器，其初級繞組額定電壓為，次級繞組額定電壓為，二次繞組準(zhǔn)確級為0.5級，額定二次負(fù)荷150VA2、10kV側(cè)電壓互感器10kV側(cè)電壓互感器采用JDZXF-12型電壓互感器，它是單相、四繞組、澆注式、分列式（有測量和保護(hù)“分”開的二次繞組）戶內(nèi)型電壓互感器，具有三組次級，其中有0.2計量用，0.5級監(jiān)控用。其初級繞組額定電壓為10/kV，次級繞組額定電壓為0.1/kV,額定二次負(fù)荷100VA計算過程見計算說明書附錄6第六節(jié)母線的選擇在電力系統(tǒng)中，母線主

35、要承擔(dān)傳輸功率的重要任務(wù)，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分配功率，在發(fā)電廠、變電站及輸電線路中，所用導(dǎo)線有裸導(dǎo)線、硬鋁母排及電力電纜等，由于電壓等級要求不同，所用導(dǎo)線的類型也不相同，裸露母線一般按下類各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)：（1）導(dǎo)線材料、類型和敷設(shè)方式（2）導(dǎo)線截面（3）電暈（4）熱穩(wěn)定（5）動穩(wěn)定（6）共振頻率計算過程祥見計算說明書附錄7第七節(jié)限流電抗器的選擇限流電抗器是輸配電設(shè)備中用以增加電路的短路阻抗，從而達(dá)到限制短路電流的目的。限制變電站10kV側(cè)短路電流不超過16-31.5kA，以便采用ZN28型真空斷路器，并且使用的電纜截面不至于過大，一般采用下列措施之一：（1）變壓器分列運(yùn)行

36、；（2）在變壓器回路裝設(shè)電抗器或分裂電抗器；（3）采用分裂變壓器；（4）出線上裝設(shè)電抗器（10kV側(cè)短路電流很大，采用其他限流措施不能滿足要求時）普通電抗器的額定電流選擇：電抗器幾乎沒有過負(fù)荷能力，所以主變壓器或出線回路的電抗器應(yīng)按回路最大工作電流選擇，而不能用正常持續(xù)工作電流選擇。對于變電站母線分段回路的電抗器應(yīng)滿足用戶的一級負(fù)荷和大部分二級負(fù)荷的要求。第八節(jié)站用變壓器的臺數(shù)及容量的選擇站用電接線一般原則：低壓10kV母線采用分段母線分別向兩臺所用變壓器提供電源，一般采用一臺工作變壓器接一段母線，兩臺站用工作變壓器互為備用（每臺變壓器容量及型號相同），以獲得較高的可靠性。站用變壓器容量的選擇

37、：站用變壓器負(fù)荷計算采用核算系數(shù)法，不經(jīng)常運(yùn)行及不經(jīng)常連續(xù)運(yùn)行的負(fù)荷均可不列入計算負(fù)荷，當(dāng)有備用站用變壓器時，其容量應(yīng)與工作站用變壓器相同。所用變壓器容量按下式計算：S>K1EP1+EP2S-所用變壓器容量EP1-所用動力負(fù)荷之和（kV）K1-所用動力負(fù)荷核算系數(shù)，一般取0.85EP2-電熱及照明負(fù)荷之和（kV）在本站設(shè)計中根據(jù)電站的規(guī)模推算安裝兩臺SC11-50kVA站用變互為備用。第九節(jié)10kV無功補(bǔ)償?shù)倪x擇無功補(bǔ)償采用分組投切的并聯(lián)電容器組?？紤]到工廠經(jīng)內(nèi)部補(bǔ)償后的負(fù)荷功率因素已達(dá)到0.9以上，因此電容器主要是補(bǔ)償主變壓器的無功損耗。經(jīng)計算，本期無功補(bǔ)償容量按主變總?cè)萘康?1.43

38、%配置，即變電站裝設(shè)3.6兆乏并聯(lián)電容器，分2組，每組1.8兆乏，最終裝設(shè)7.2兆乏，分4組，每組1.8兆乏。第五章10kV高壓開關(guān)柜的選擇10kV高壓開關(guān)柜采用XGN2-10Z金屬全封閉固定型系列高壓開關(guān)柜，包括主變進(jìn)線柜、10kV饋線柜、站用變柜、電壓互感器柜、電容器柜、母聯(lián)柜。計算過程見計算說明書附錄8第二部分計算說明附錄一主變壓器容量的選擇10kV側(cè)負(fù)荷由工廠負(fù)荷預(yù)測可知，工廠一、二、三期達(dá)到規(guī)模后，負(fù)荷達(dá)25.16兆瓦，功率因素取0.8,主變?nèi)萘堪?0kV側(cè)總負(fù)荷的70%來選擇S本=P本/cos=25.16/0.8=31.45（MVAS四=P四/cos=9.5/0.9=11.875（

39、MVA總?cè)萘窟_(dá)43.325MVA,S總=S總X70%=43.325X70%=30.3275（MVA主變?nèi)萘窟x擇因此本期選擇2臺31.5兆伏安主變可滿足供電要求；故選擇主變型號為：SFZ9-31500/110容量比（高/低%:100/100電壓分接頭：110±4X1.25%/10.5kV阻抗電壓（高低）：10.5%聯(lián)結(jié)組別：YNd11附錄二短路電流計算1、??；而（I0C為110KV斷路器斷流電流）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值線路電抗標(biāo)么值X*2=X0L.Sd/U2c=0.4X1.3X100MV.A/1152=0.003932變壓器的電抗標(biāo)么值k-1點(diǎn)短路總電抗標(biāo)么值三相短路電流周期分量有效值因

40、短路發(fā)生在變電站110kV側(cè)母線上，故取Kch=1.8其它三相短路電流三相短路容量k-2點(diǎn)短路總電抗標(biāo)么值三相短路電流周期分量有效值其它三相短路電流相關(guān)參數(shù)短路占八、基準(zhǔn)電壓(kV)短路電流有名值(kA)短路電流最大有效值(kA)短路電流沖擊值(kA)短路容量(MVAdi11533.61950.764885.7286697.03d210.515.80923.8740.313287.44三相短路容量附錄三斷路器的選擇計算1.110kV側(cè)斷路器額定電壓選擇：>=1.15Un=1.15xi10=126.5(kV):為最高允許工作電壓：為電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓(1) 額定電流選擇：>:額定電流：

41、最大工作電流考慮到變壓器在電壓降低5%寸，出力保持不變，故相應(yīng)回路的=402x3=4800(kA2.S)=402x3=4800(kA2.S)=1.051N=33.6192X2.05=2316.986(kA2.S)按開斷電流選擇>=33.619kA:額定開斷電流按斷路關(guān)合電流選擇>=85.728kA:額定斷路關(guān)合電流:斷路電流最大沖擊電流據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇LW36-126型六氟化硫斷路器，參數(shù)如下：額定電壓:110kV最高工作電壓:126kV額定電流:3150A額定開斷電流:40kA動穩(wěn)定電流(峰值):100kA熱穩(wěn)定電流(3s有效值):40kA額定開合電流(峰值):100kA

42、全開斷時間：<50ms校驗(yàn)熱穩(wěn)定:繼電保護(hù)動作時間:斷路器的開斷時間:繼保動作時間，取后備保護(hù)時間為2s=0.05+2=2.05s因>1s導(dǎo)體的發(fā)熱主要由周期分量來決定,則：即：滿足熱穩(wěn)定要求(6)動穩(wěn)定校驗(yàn)=85.728kAv=100kA估選擇LW36-126型六氟化硫斷路器能滿足要求，由上述設(shè)計可列表滿足動穩(wěn)定要求.設(shè)備項(xiàng)目LW36-126結(jié)論產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)126kV126.5kV合格110kV110kV合格3150A173.6A合格100kA50.7648kA合格40kA33.619kA合格100kA85.728kA合格4800kA2S2316.986kA2.S合格附錄四隔

43、離開關(guān)選擇計算1110kA隔離開關(guān)(1) 額定電壓>=110kV額定電流根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇GW4-126型戶外隔離開關(guān)，其技術(shù)參數(shù)如下:額定電壓：126kV動穩(wěn)定電流峰值：100kA額定電流：2500A熱穩(wěn)定電流(4s):40kA(3) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)=2.05s=2316.986(kA2.S)=402x4=4800(kA2.S)即：滿足熱穩(wěn)定要求。(4) 動穩(wěn)定校驗(yàn)=85.728kA<=100kA滿足動穩(wěn)定要求。故選擇GW5-11(型戶外獨(dú)立式隔離開關(guān)能滿足要求，由上述設(shè)計可列表：設(shè)備項(xiàng)目GW4-126產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)結(jié)論126kV126kV合格2500A173.6A合格10

44、0kA85.728kA合格4800kXs2316.986kA2S合格附錄五電流互感器的選擇1、110kV側(cè)(1) 額定電壓>=110kV(2) 額定電流根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇LB7-110型戶外獨(dú)立式電流互感器，其技術(shù)參數(shù)如下:額定電流比：1000/5AIS熱穩(wěn)定倍數(shù)：75動穩(wěn)定倍數(shù)：150(1) 熱穩(wěn)定效驗(yàn)、=2316.986(kA2.S)=2316.986(kA2.S)=2.05sx1=(75X1)2x1=5625(kA2.S)>滿足熱穩(wěn)定要求(4) 動穩(wěn)定效驗(yàn)=85.728kA=160Xx1000x(kA)>滿足動穩(wěn)定要求。故選擇LB7-1

45、10型戶外獨(dú)立式電流互感器能滿足要求，由上述設(shè)計可列表:設(shè)備項(xiàng)目LB7-110結(jié)論產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)110kV110kV合格1000A173.6A合格226.24kA85.728kA合格X1>5625kX.S2316.986kA2.S合格附錄六電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)接一次回路，安裝地點(diǎn)和使用條件，二次負(fù)荷及準(zhǔn)確級要求進(jìn)行選擇。1、110kV側(cè)電壓互感器母線側(cè)電壓互感器選用JDCF-110型電壓互感器，它是單相、四繞組、串級式絕緣、陶瓷、“分”列式(有測量和保護(hù)“分”開的二次繞組)戶外安裝油浸式全密封型互感器，適用于交流50HZ有效接地電力系統(tǒng)，作電壓、電能測量和繼電保護(hù)用。其初級繞組

46、額定電壓為110/kV,次級繞組額定電壓為0.1/kV,剩余電壓繞組100Vo測量用準(zhǔn)確級為0.2級，額定二次負(fù)荷100VA保護(hù)用準(zhǔn)確級為0.5級，額定二次負(fù)荷250VA110kV輸電線路側(cè)電壓互感器，采用TYD100/-0.01型單相電容式電壓互感器，其初級繞組額定電壓為110/kV,次級繞組額定電壓為0.1/kV,二次繞組準(zhǔn)確級為0.5級，額定二次負(fù)荷150VA3、10kV側(cè)電壓互感器10kV側(cè)電壓互感器采用JDZXF-10型電壓互感器，它是單相、四繞組、澆“注”式、“分”列式(有測量和保護(hù)“分”開的二次繞組)戶內(nèi)型電壓互感器，具有三組次級，其中有0.2計量用，0.5級監(jiān)控用。其初級繞組額

47、定電壓為10/附錄七母線的選擇計算110kV側(cè)母線選取鋼芯鋁絞線(輕型)：>5000h時，取J=0.9A/mm2=0.3472x103/0.9=385.78mm2取LGJQ-600的母線。(1) 熱穩(wěn)定效驗(yàn)=取C=87所選取母線截面為600mm2故滿足熱穩(wěn)定要求(2) 動穩(wěn)定效驗(yàn)F(3)=1.73KF(3)2L10-7/a<rc=M/WM=Fc(3L/KW=b2h/6取L=30ma=2.2mFc(3)=1.73x(85.72x103)2x20x10-7/2.2=11569.63;243.9(n/M)LGJQ-600計算拉斷力88850N.滿足熱穩(wěn)定要求。3.10kV側(cè)母線>5

48、000h時，取J=0.9A/mm2=3820/0.9=4244mm2選取槽形導(dǎo)體，雙槽導(dǎo)體截面為4300mm2,導(dǎo)體載流量4580A(1)熱穩(wěn)定效驗(yàn)=取C=87所選取母線截面為4300mm2,故滿足熱穩(wěn)定要求。附錄八10kV高壓開關(guān)柜的選擇一、10kV主變進(jìn)線柜1.斷路器額定電壓的選擇：>=1.15Un=1.15x10=11.5(kV):為最高允許工作電壓:為電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓額定電流的選擇：>:額定電流：最大工作電流考慮到變壓器在電壓降低5%寸，出力保持不變，故相應(yīng)回路的=1.05IN(1) 開斷電流選擇:為額定開斷電流:為額定開斷電流>=1.91(kA)按斷路關(guān)合電流選擇=62.88(kA)據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇ZN28-12/2000-40型真空斷路器，參數(shù)如下:額定電壓：10kV最高工作電壓：12kV額定電流：2000A額定開斷電流：40kA動穩(wěn)定電流（峰值）：100kA熱穩(wěn)定電流（4s有效值）：40kA額定關(guān)合電流（峰值）：10