摘要
本论文是110kV变电所电气一次部分设计，论证分析了永宁110kV变电所的电气主接线方式的各种优点，对设备的选型作了详细的说明和计算，短路电流的计算有严格的计算书。按照电网发展规律，提出了电气主接线方式应符合可靠性、灵活性、经济性的要求，设备的选择必须满足电网长远发展和各种事故条件下安全可靠运行的要求。针对该110kV变电所的要求，结合实际工作经验，本文提出了110kV母线采用单母线不分段母线接线、35kV母线采用单母线分段接线、10kV母线采用单母分段的接线方式，主变采用三相三绕组变压器， 110kV、35kV、10kV断路器选用SF6和真空开关，主变保护的配置按规程规定进行配置，以满足电网发展及安全稳定经济运行的需要。
关键词
变电所；电气主接线；短路电流计算；电气设备选择
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
目录
摘要……………………………………………………………………………………0 关键词…………………………………………………………………………………0 Abstract………………………………………………………………………………错
误!未定义书签。
Keywords……………………………………………………………………………..错
误!未定义书签。
引言……………………………………………………………………………………2 1 主变压器选型………………………………………………………………………3 1.1 概述 .................................................................................................................... 3 1.2 主变台数的选择 ................................................................................................ 3 1.3 主变压器容量的确定 ........................................................................................ 6 1.4 主变压器形式的选择 ........................................................................................ 8 2 电气主接线设计……………………………………………………………………10
2.1. 电气主接线设计的基本要求 ......................................................................... 10 2.2 各电压级主接线型式选择 .............................................................................. 10 3 短路电流计算………………………………………………………………………14
3.1 短路电流计算的意义 ...................................................................................... 14 3.2 短路电流计算的一般规定 .............................................................................. 14 3.3 短路电流计算 .................................................................................................. 15 4 电气设备的选择……………………………………………………………………24
4.1 导体和电气设备选择的一般条件 .................................................................. 24 4.2 断路器的选择 .................................................................................................. 26 4.3 隔离开关的选择 .............................................................................................. 29 4.4 高压熔断器的选择 .......................................................................................... 31 4.5 互感器的选择 .................................................................................................. 32 4.6 所用变压器的选择 .......................................................................................... 37 4.7 母线的选择 ...................................................................................................... 38 4.8 10KV高压开关柜的选择 ................................................................................ 39
1
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
结语……………………………………………………………………………………44 参考资料………………………………………………………………………………45 附图……………………………………………………………………………………46
引言
本次设计的课题是一个110KV变电站初步电气设计，该站建成后与110KV电网相连，具有110KV、35KV、10KV等三个电压等级，35KV、10KV线路以接受区域小水电电力为主，区域小水电电力大部分向110KV主网输送，小部分就地消化。
本站位于镇郊，地势平坦，交通便利，无环境污染，站址工程地质良好。 工程本期建设，110KV出线1回，预留1回110KV出线位置。35KV电源进线5回，分别为营盘圩线、兴水岭线、上湾线、利民线、河下线。预留2回35KV电源进线位置，即：立新线、燕子崖线。10KV电源进线5回，分别为阡陌线、双山线、营盘圩线、滁洲线、营盘乡线。预留2回10KV电源进线位置，即：清秀线、川桃线。10KV负荷出线2回。35KV、10KV线路侧电源进线及负荷出线将大致均匀地分布于各分段母线上。
10KV侧装设两台站用变压器，分别接于两分段母线上，平时两台站用变压器分列运行，当一台站用变出现故障，分段断路器由自投装置动作合闸，实现备用。由于本站35KV、10KV线路所接的机组大部分为同步电机，具有调相功能，故不考虑无功补偿问题。
本变电站配电装置采用普通中型配电装置，110KV及35KV采用断路器单列布置，将隔离开关放置母线下，使其与另一组隔离开关电器距离增大，缩短配电装置的纵向距离。
主变中性点及出线均装设避雷器，中性点经隔离开关直接接地，并装设有两段零序保护及放电间隙保护。
本变电站110KV配电装置（朝向），35KV配电装置（朝向），主变位于于二者之间，其间有行车大道，环形小道，电缆沟盖板作为巡视小道。110KV配电装置有间隔，35KV配电装置有间隔。
本次设计论文是以我国现行的各有关规范、规程和技术标准为依据。此设计
2
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
是一个初步设计，主要根据任务书提供的原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出的。
1 主变压器选型
1.1 概述
变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需的各级低电压，以满足用户的需要。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷的增长速度等方面，并根据电力系统5—10年发展规划，综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。所以在选择变压器时，要根据原始资料和所设计的变电站的自身特点，在满足变压器可靠性的前提下，充分考虑到经济性来选择主变压器。
1.2 主变台数的选择
表1-1 永宁区水电上网负荷预测表
单位:kW(负荷) 万kWH(电量)
上网负荷/年份 35kV 35kV 35kV 35kV 35kV 35kV 10kV 10kV 10kV 营盘圩线 兴水岭线 上湾线 利民线 立新线 燕子崖线 阡陌线 双山线 营盘圩线 2008年 2600 6500 2460 3400 0 0 1050 2900 1700 2009年 2600 6500 2460 3400 0 0 1050 2900 1700 2010年 2600 6500 2460 3400 0 0 1050 2900 1700 2012年 2600 6500 2460 3400 2000 4000 1050 2900 1700 2015年 2600 6500 2460 3400 2000 4000 1050 2900 1700 3
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
10kV 10kV 10kV 10kV 35kV 滁洲线 清秀线 川桃线 营盘乡线 河下线 1590 0 0 3000 18000 44200 35360 17016 1590 0 0 3000 18000 45400 36320 17454 1590 0 0 3000 18000 49400 39520 19086 单位:kW 1590 1000 1200 3000 18000 51400 41120 19838 1590 1000 1200 3000 18000 51400 41120 19838 装机容量合计 上网容量合计 上网电量合计 永宁地区水电上网 负荷预测表 10kV上网容量 35kV上网容量 装机容量合计 上网容量合计 用电负荷 变电容量合计 计算容载比 需110kV变电容量(kVA) 已有110kV变电容量(kVA) 应增110kV变电容量(kVA) 实增110kV变电容量(kVA) 实际容载比 原始资料技术要求：
11240 32960 44200 35360 260.9 35099 1.4 49139 12440 32960 45400 36320 313.1 36007 1.4 50410 12440 36960 49400 39520 375.7 39144 1.4 54802 12440 38960 51400 41120 450.9 40669 1.4 56937 12440 38960 51400 41120 541.1 40579 1.4 56811 40000 40000 40000 80000 80000 9139 10410 14802 －23063 －23189 0 1.14 0 1.111 0 1.022 40000 1.967 0 1.971 1、根据电力系统规划需新建一座110kV区域变电所。该所建成后与110kV电
4
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
网相连，并供给近区用户。该变电站主要用于丰水季节区域小水电电力外送主网。（小部分就地消化外）
2、工程远期（最终）建设规模为：（主接线远期部分为虚线） 1）主变压器1×31.5MVA+1×31.5 MVA 2）电压等级采用 110KV/35KV/10KV。
3）110kV出线2回。 4）35kV出线8回。 5）10kV出线14回。 6）不考虑无功补偿。 3、工程本期建设规模为：（主接线为实线） 1）主变压器1×31.5MVA。 2）110kV出线1回；
3）35kV线路6回，其中3回专线由用户出资建设； 4）10kV线路7回，其中3回专线由用户出资建设； 5）110kV出线取最大负荷利用小时数为Tzd=4500h； 6）水电站上网负荷数据附表 4、 设计水平年
设计水平年为2009年，现状为2010年，远景水平年为2015年。 5、设计范围
1）所区总平面及所外150米以内的进所道路；
2）所内各级电压配电装置和主变压器的一、二次接线，继电保护和远动装置。
6、系统阻抗：110kV侧电源容量为1000MVA，归算至本所110kV母线侧阻抗为0.32。{S1=100MVA}
7、该地区历年最高温度为39.5℃，历年最低温度为-9.5℃，年平均气温16.2℃，最高内涝水位2.3米。
8、该变电所位于镇郊，地势平坦，交通便利，无环境污染。
由原始资料可知，我们本次设计的变电站是一个位于镇郊区的110kV升压变电站，主要是接受35kV和10kV线路的电能，通过主变向110kV电网输送，是
5
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
一个较为重要的区域性升压变电站。由于35KV、10KV进线回路多，汇聚到变电站的容量大，停电后对小水电电力生产及整个电力系统的稳定运行造成重大影响。因此，选择主变台数时，要确保供电的可靠性。
为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器，互为备用，可以避免因主变检修或故障而造成对用户的停电。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合远期小水电电力供应的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可输送全部小水电电力的65%以上（远期为55%以上），能保证正常供电，故可选择两台主变压器。
1.3 主变压器容量的确定
参照依据《发电厂变电所电气部分》[2]，《电力工程电气设计手册》[3]，《35—110变电站设计规范》[1]。主变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的确定除根据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5-10年的发展规划，输送功率大小，馈线回路数，电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。主变容量一般应按5—10年规划负荷来选择，根据城市规划，负荷性质电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类和Ⅱ类负荷供电，并且考虑当一台主变停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%-80%。与系统具有强联系的枢纽变电站，在一种电压等级下，主变应不少于两台。因此装设两台变压器后的总的容量Se=2×0.7×Pm=1.4Pm。当一台变压器停运时,可保证对70%负荷的供电。考虑到变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电。该区域小水电电力经变电站35kV和10KV侧进线引进，经高压侧110kV母线外送至主网，因此，主变压器的容量为Se=0.7（S35+S10-S近
区负荷
）。（S35+S10为考虑了上网同时率后35KV、10KV侧的总的上网变电容量，S近为近区用电负荷与计算容载比的积）。
区负荷
1.3.1 上网负荷 110KV侧负荷：
110KV侧电源容量为1000MVA 35KV侧负荷：
6
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
2010年投入水电装机容量： 营盘圩进线：P1=2600KW 兴水岭进线：P2=6500KW 上湾 进线：P3=2460KW 利民 进线：P4=3400KW 河下 进线：P5=18000KW 2012年投入水电装机容量： 立新 进线：P6=2000KW 燕子崖进线：P7=4000KW 10KV侧负荷：
2010年投入水电装机容量： 阡陌 进线：P8=1050KW 双山 进线：P9=2900KW 营盘圩进线：P10=1700KW 滁洲 进线：P11=1590KW 营盘乡进线：P12=3000KW 2012年投入装机容量： 清秀 进线：P13=1000KW 川桃 进线：P14=1200KW 1.3.2 上网容量计算
2010年用电负荷217.4KW,2012年用电负荷增至450.9KW（该部分用电负荷不经过主变）。
上网同时率取值为0.8，则2010年水电上网总容量为： P2010∑= (P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6 + P8 +P9 +P10 +P11 +P12)×0.8-217.4 =(2600+6500+2460+3400+18000+1050+2900+1700+1590+3000)×0.8-217.4 =34.3426(MW)
2012年水电上网总容量为：
P2012∑= (P1 +P2 +P3 +P4 +P5 +P6+P7 + P8 +P9 +P10 +P11 +P12+P13+P14)×0.8-450.9 =(2600+6500+2460+3400+18000+2000+4000+1050+2900+1700+1590+3000+1
7
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
000+1200)×0.8-450.9=40.669 (MW) 1.3.3 主变压器容量的确定
主变容量按35KV、10KV侧总的上网容量的70%来选择,计算容载比取值为1.4:1
1）本期 S= P2010∑×1.4×0.7=34.3426×1.4×0.7=33.656(MVA) 故本期主变容量为31500KVA。
2）远期 S= P2012∑×1.4×0.7=40.669×1.4×0.7=39.856(MVA) 故远期主变容量为40000KVA。
考虑到远期两台主变同时投入运行的时间较多，仅在故障或检修时一台主变运行，可输送全部负荷的55%，而主变的故障率是很低的，主变检修时间可合理安排在平水或枯水季节，故侧重于经济上节省投资的原则，最后确定主变压器的容量为31500KVA。
1.4 主变压器形式的选择
1.4.1主变相数的选择
依据《电力工程电气设计手册》[3]（电气一次部分）第5-2节“主变形式的选择”依据的原则：当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电所均应选用三相变压器。
依据以上原则：该110kV变电站应选用三相变压器。 1.4.2 绕组数量和连接方式的选择 绕组数量选择：
本变电站有三个电压等级110KV、35KV与10KV，所以主变应选三绕组变压器。
绕组连接方式：系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有“Y”和“△”。高中低三侧绕组如何组合，要根据具体工程来定。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用“Y”型连接。35kV以下电压变压器绕组都采用“△”型连接，本变电站电压等级为110/35/10kV，连接方式采用YN,yn0,d11接线方式。 1.4.3 主变调压方式的选择
主变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变
8
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
比来实现的。切换方式有两种：一是不带电切换，称为无激磁
依据《电力工程电气设计规范》[3]第2.2.4条，变压器绕组的连接方式必须和调压，调整范围常在±5%以内，二是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。本次设计的变压器采用有载调压方式。 1.4.4 容量比的选择
根据原始资料计算可知，35KV和10KV侧上网容量都比较大，所以容量比选择为100/100/100。 1.4.5 主变冷却方式的选择
主变压器一般采用冷却方式有自然风冷却、油浸风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。本次设计的变电站位于镇郊，对占地要求不高，主变冷却方式采用油浸风冷却。
综上所述，故选择主变型号SFSZ10-31500/110型三相三绕组有载调压变压器，其参数如下：
额定电压：高压：110±8×1.25%KV
中压: 35KV 低压:10.5KV
阻抗电压:高-中:17.50% 高-低:10.50% 中-低:6.50% 容量比为:100/100/100 连接组别: YN，yn0，d11
9
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
2 电气主接线设计
2.1. 电气主接线设计的基本要求
电气主接线是变电站电气部分主体结构，是电力系统网络的主要组成部分，它直接影响运行的可靠性灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟订，都有决定性的关系，对电气主接线的设计的基本要求，应包括可靠性，灵活性和经济性，以及扩建的可能性，保证供电可靠性是电气主接线最基本的要求，电气主接线应适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。
2.2 各电压级主接线型式选择
根据《35-110kV变电站设计规范》[1]：
第3.2.1条：变电站主接线应根据变电站在电网中的地位，出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠性，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等需要。
第3.2.3条：35-110kV超过两回;宜采用扩大桥型单母线或分段单母线接线。 第3.2.4条：在采用单母线，分段单母线和双母线的35-110kV主接线中，当不允许停电检修QF时，可以装设旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分断断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110KV线路为6回及以上，35-6KV线路为8回及以上时，可装设专用旁路断路器。主变中的35-110KV回路中的断路器，有条件时亦接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。
第3.2.5条：当变电站装有两台主变时，6-10kV侧宜采用分段单母线。线路12回及以上亦可采用双母线。当不允许停电检修QF时，可设置旁路设施，当6-35kV配电装置采用手推式高压开关柜时，不宜采用旁路设施。
根据上述原则选择本变电站各级电压主接线方案比较如下： 2.2.1 110KV母线主接线形式选择
根据上述原则，本站110KV母线主接线形式选择桥式接线与单母线不分段两种方案进行比较，见表2-1。
10
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
表2-1 110KV主接线方案比较一览表
比较项目 方案Ⅰ 桥式接线 两条线路上都装断路器，因此线路的投切比较方便，线路发生故方案 Ⅱ 单母线不分段 可靠障时仅故障线路停电。但一台变压接线简单清晰，设备少，操作方便，性 器故障时，分段和一条线路上的断便于扩建和采用成套配电装置。 路器都要断开，扩大了停电范围。可靠性不如单母线接线。 灵活性 经济性 可扩展性
综合上述比较项目并结合本站实际，对供电可靠性要求高。采用桥式接线虽然可靠性，但其经济性，可扩展性不如单母线不分段接线。为保证经济投资，选择方案Ⅱ比较合适。
2.2.2 35KV母线主接线形式设计
根据上述原则，本站35KV母线主接线形式选择单母线分段接线与单母线分段带专用旁路断路器接线两种方案进行比较，见表2-2。
表2-2 35KV主接线方案比较一览表
操作灵活、方便,不易出操作事故。 操作方便、简单，不易出操作故障。 所用断路器、隔离开关及母线等设备少，占地面积小，投资少，接线简单清晰，设备少，投资少。 经济性好。 不能扩展 可扩展，可扩性好。 比较项目 可靠性 方案Ⅰ 单母线分段 用分段断路器将母线分成两方案 Ⅱ 单母线分段带专用旁路断路器 与方案Ⅰ相同的优点，因加 11
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
段，某一分段母线上发生故障时，装了旁路母线并设置一个专用旁在保护的作用下断路器自动跳路断路器，检修任一出线断路器开，保证非故障段母线正常运行，时，该回路可不停电，可靠性高减少故障停电范围。对重要用户于方案Ⅰ。但接线形式复杂，容可以从不同分段上引接双回路向易出现操作错误。 该用户供电。但任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。 操作方便、简单，不易出操灵活性 作故障，但出线断路器检修时，检修断路器时需要用隔离开该回路供电停止，运行方式不够关频繁倒闸操作，易出操作事故。 灵活。 所用断路器、隔离开关及母与方案Ⅰ相比投资大大增加，经济性不如方案Ⅰ。 同方案Ⅰ 经济性 线等设备少，占地面积小，投资少，经济性好。 可扩展性
可向两个方向扩展，可扩性好。 由于两段母线同时发生故障的几率很低，母线侧、线路侧断路器均采用六氟化硫断路器，故障的几率也很低，因此采用单母线分段接线亦可满足供电可靠性的要求，且节约了投资。因此，35kV侧选用单母线分段接线。 2.2.3 10KV母线主接线形式设计
根据上述原则，本站10KV母线主接线形式选择单母线分段接线与单母线分段带专用旁路断路器接线两种方案进行比较，见表2-3。
表2-3 10KV主接线方案比较一览表
比较项目 方案Ⅰ 单母线分段 方案 Ⅱ 单母线分段带专用旁路断路器 12
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
用分段断路器将母线分成两段，某一分段母线上发生故障时，与方案Ⅰ相同的优点，因加在保护作用下首先自动跳开，保装了旁路母线并设置一个专用旁可靠性 证非故障分段母线正常运行，减路断路器，检修任一出线断路器少故障停电范围。同时当一段母时，该回路可不停电，可靠性高线或母线隔离开关故障或检修时于方案Ⅰ。但接线形式复杂，容接在该段母线上的电源和出线必易出现操作错误。 须全部停电。 操作方便、简单，不易出操灵活性 作故障，但出线断路器检修时，检修断路器时需要用隔离开该回路供电停止，运行方式不够关频繁倒闸操作，易出操作事故。 灵活。 所用断路器、隔离开关及母与方案Ⅰ相比投资大大增加，经济性不如方案Ⅰ。 同方案Ⅰ 经济性 线等设备少，占地面积小，投资少，经济性好。 可扩展性
可向两个方向扩展，可扩性好。 由于进出线回路大致均匀地接于两段母线上，而两段母线同时发生故障的几率很低，因此，采用单母线分段接线亦可满足供电可靠性的要求，且节约了投资，因此，10kV侧采用单母线分段接线。
13
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
3 短路电流计算
在电力系统中运行的电气设备，在其运行中都必须考虑到发生的各种故障和不正常运行状态，最常见也是最危险的故障是各种形式的短路。
短路是电力系统的严重故障，所谓短路是指一切不属于正常运行的相与相之间或相与地之间（对于大接地系统）发生金属性连接的情况。
在三相系统中，可能发生的有对称的三相短路和不对称的两相短路、两相接地短路和单相接地短路。在各种类型的短路中，单相短路占多数，三相短路几率最小，但其后果最严重。因此，我们采取三相短路（对称短路）来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。
3.1 短路电流计算的意义
短路是电力系统中常发生的故障，短路电流Id直接影响设备的安全。假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考虑限制Id的措施，既而需要计算Id。
3.2 短路电流计算的一般规定
1．验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本次设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10年发展规划（一般应按本工程的建成之后的5-10年）。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。
2．选择导体和电器时，对不带电抗器的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6-10kV出线与厂用分支回路，除母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。
3．导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。
14
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
3.3 短路电流计算
短路电流计算步骤： 1．选择短路点 2．绘制等值网络图
3．选择基准容量和基准电压 Sb=100MVA Ub=UCP 4．求每个元件对Sb 和Ub为基准的电抗标幺值 5．化简网络，求出对短路点等值电抗（转移电抗） 6．转移电抗→计算电抗，查运算曲线图 7．求短路电流有名值 8．绘制短路电流计算表 3.3.1 线路阻抗计算
由原始资料可知：①110KV侧电源容量为1000MVA，归算至本所110KV母线侧阻抗为0.32，Sj=100MVA。②35KV侧电源进线有7回(其中本期5回,远期2回)，归算至本所110KV母线侧的转移电抗分别为6.54、2.62、6.91、5.00、8.50、4.25、0.94。（见表3-1）③10KV侧电源进线有7回(其中本期5回，远期2回)，归算至本站110KV母线侧阻抗分别为16.19、5.86、10、10.69、17.00、14.17、5.67。（见表3-2）
表3-1 35KV侧各进线同步发电机阻抗计算表
次暂态电抗线路名称 额定标么值X\"d*e 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 装机容量Pe(MW) 2.6 6.5 2.46 3.4 2 4 18 假定功率因素COSφ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 基准功率Sj(MVA) 100 100 100 100 100 100 100 等值电抗X*j 营盘圩线 兴水岭线 上湾线 利民线 立新线 燕子崖线 河下线 6.54 2.62 6.91 5.00 8.50 4.25 0.94 表3-2 10KV侧各进线同步电机阻抗计算表
15
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
次暂态电抗线路名称 额定标么值X\"d*e 阡陌线 双山线 营盘圩线 滁洲线 清秀线 川桃线 营盘乡线 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 装机容量Pe(MW) 1.05 2.9 1.7 1.59 1 1.2 3 假定功率因素COSφ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 基准功率Sj(MVA) 100 100 100 100 100 100 100 等值电抗X*j 16.19 5.86 10.00 10.69 17.00 14.17 5.67 说明：1、所有电源进线的同步电机的次暂态电抗标么值取0.2。 2、X*j=X\"d*eSjCOSφ/Pe 3.3.2 变压器阻抗计算 由变压器参数可知：
Us（Ⅰ-Ⅱ）%=17.50 Us（Ⅰ-Ⅲ）%=10.50 Us（Ⅱ-Ⅲ）%=6.5
UsⅠ%=(Us（Ⅰ-Ⅱ）%+Us（Ⅰ-Ⅲ）%-Us（Ⅱ-Ⅲ）%)/200=(17.5+10.5-6.5)/200=10.75 UsⅡ%=(Us（Ⅰ-Ⅱ）%+Us（Ⅱ-Ⅲ）%-Us（Ⅰ-Ⅲ）%)/200=(17.5+6.5-10.5)/200=6.75 UsⅢ%=(Us（Ⅱ-Ⅲ）%+Us（Ⅰ-Ⅲ）%-Us（Ⅰ-Ⅱ）%)/200=(6.5+10.5-17.5)/200=-0.25 各绕组电抗的标么值为:
XⅠ=X2=X3=( UsⅠ%/100)×(Sj/Sn)=(10.75/100) ×(100/31.5)=0.341 XⅡ=X4=X5=( UsⅡ%/100)×(Sj/Sn)=(6.75/100) ×(100/31.5)=0.214 XⅢ=X6=X7=( UsⅢ%/100)×(Sj/Sn)=(-0.25/100) ×(100/31.5)≈0 3.3.3 系统网络图 做系统网络图如下：
16
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
10.32d20.341110KV30.34186.5492.62106.91115128.50134.25140.94d40.21435KV50.21460d1516.91165.86171010KV1810.697019172014.17215.67
图3-1 系统网络图
3.3.4 110KV侧母线短路计算
当在110KV母线上发生三相短路时，既d1点短路时，网络简化如下： 1) X22=1/(1/X2+1/X3)=0.1705 X23=1/(1/X4+1/X5)=0.107 简化后见图3-2 2) X24=(1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23)·X8·X23=8.142 X25=(1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23)·X9·X23=3.257 X26=(1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23)·X10·X23=8.605 X27=(1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23)·X11·X23=6.226 X28=(1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23)·X12·X23=10.584 X29=(1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23)·X13·X23=5.292 X30=(1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23)·X14·X23=1.176 简化后见图3-3
86.54110KV230.10735KV92.62106.91115128.50134.25140.9410.32d220.17051516.91165.86171010KV1810.6919172014.17215.67
图3-2 系统网络图化简图
17
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
10.32d1220.1705110KV248.142253.257268.605276.2262810.584295.292301.17635KV1516.91165.86171010KV1810.6919172014.17215.67
图3-3系统网络图化简图
3)∑Y1=1/X15+1/X16+1/X17+1/X18+1/X19+1/X20+1/X21+1/X22+ 1/X24+1/X25+1/X26+1/X27+1/X28+1/X29+1/X30 X31=∑Y1X22X24=11.71 X32=∑Y1X22X25=4.69 X33=∑Y1X22X26=12.38 X34=∑Y1X22X27=8.96 X35=∑Y1X22X28=15.23 X36=∑Y1X22X29=7.61 X37=∑Y1X22X30=1.69 X38=∑Y1X22X15=23.3 X39=∑Y1X22X16=8.4 X40=∑Y1X22X17=14.4 X41=∑Y1X22X18=15.4 X42=∑Y1X22X19=24.5 X43=∑Y1X22X20=20.4 X44=∑Y1X22X21=8.2 简化后见图3-4
18
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
10.32d13111.71110KV324.693312.38348.963515.23367.61371.6935KV3823.3398.44014.410KV4115.44224.54320.4448.2
图3-4系统网络图化简图
4) X45=1/(1/X31+1/X32+1/X33+1/X34+1/X35+1/X36+1/X37)=0.782 X46=1/(1/X38+1/X39+1/X40+1/X41+1/X42+1/X43+1/X44)=1.966 简化见图3-5
10.32d1110kv461.96610KV35KV450.782
图3-5系统网络图化简图
短路电流标么值：Id1*=1/X1+1/X45+1/X46=1/0.32+1/0.782+1/1.966=4.913 在d1点三相短路时，短路电流有名值：
Id1= Id1*×Sj/（3Uj）=4.913×100/(3×115)=2.47(KA)
因短路发生在变电站110KV侧母线上，故取Kch=1.8,则 短路电流冲击值：
19
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
ih1=2Kch Id1=2×1.8×2.47=6.278(KA)
短路容量:Sd1=3×Uj×Id1=3×115×2.47=491.30(MVA) 3.3.5 35KV侧母线短路计算
当在35KV母线上发生三相短路时，即d2点短路，网络简化如下： 1） X47=X1+X22=0.4905
X48=1/（1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14）=0.436 ∑Y2=1/X15+1/X16+1/X17+1/X18+1/X19+1/X20+1/X21+1/X23+1/X47 X49=∑Y2X23X47=0.64 X50=∑Y2X23X15=20.99 X51=∑Y2X23X16=7.60 X52=∑Y2X23X17=12.96 X53=∑Y2X23X18=13.86 X54=∑Y2X23X19=22.04 X55=∑Y2X23X19=18.37 X56=∑Y2X23X19=7.35 见图3-6，3-7
480.436110KV470.4905d2230.10735KV1516.91165.86171010KV1810.6919172014.17215.67
图3-6系统网络图化简图
20
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
480.436110KV490.64d235KV5020.99517.605212.9610KV5313.865422.045518.37567.35
图3-7系统网络图化简图
X57=1/（1/X50+1/X51+1/X52+1/X53+1/X54+1/X55+1/X56）=1.77 见图3-8
480.436d2490.64110KV35KV571.7710KV图3-8系统网络图化简图
短路电流标么值：
I*d2=1/X48+1/X49+1/X57=1/0.436+1/0.64+1/1.77=4.429
在d2点三相短路时，短路电流有名值：
Id2= I*d2×Sj/（3Uj）=4.429×100/(3×37)=6.91(KA)
取Kch=1.8， 短路电流冲击值ich2:
ich2=2Kch Id2=2×1.8×6.91=17.59(KA)
短路容量:
Sd2=3×Uj×Id2=3×37×6.91=442.88(MVA)
21
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
3.3.6 10KV母线短路计算
当在10KV母线上发生三相短路时，即d3点短路，网络简化如下：
86.54110KV220.1705230.10735KV92.62106.91115128.50134.25140.9410.32d31516.91165.86171010KV1810.6919172014.17215.67
图3-9系统网络图化简图
1) ∑Y3=1/X8+1/X9+1/X10+1/X11+1/X12+1/X13+1/X14+1/X23 X24=∑Y3X23X8=8.124 X25=∑Y3X23X9=3.257 X26=∑Y3X23X10=8.605 X27=∑Y3X23X11=6.226 X28=∑Y3X23X12=10.584 X29=∑Y3X23X13=5.292 X30=∑Y3X23X14=1.176 见图3-10
248.142253.257268.605276.2262810.584295.292301.176110KV470.490535KVd3581.3710KV
图3-10系统网络图化简图
22
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
X59=1/（1/X24+1/X25+1/X26+1/X27+1/X28+1/X29+1/X30）=0.54
见图3-11
110KV470.4905590.5435KVd3581.3710KV
图3-11系统网络图化简图
短路电流标么值：
Id3*=1/X47+1/X58+1/X59=1/0.4905+1/1.37+1/0.54=4.6
在d3点三相短路时，短路电流有名值：
Id3= Id3*×Sj/（3Uj）=4.6×100/(3×10.5)=25.35(KA)
取Kch=1.8， 短路电流冲击值ich3
ich3=2 Kch Id3=2×1.8×25.35=64.532(KA)
短路容量:Sd3=3×Uj×Id3=3×10.5×25.35=461.10(MVA) 短路计算成果表如下表3-3所示。
表3-3 短路计算成果表
关 参 数 相基准电压 Uav（kV） 短路电流 短路电流有名值 I* 4.9 4.429 4.6 短路电流 冲击值 ich（kA） 6.278 17.590 64.532 短路容量 Sd（MVA） 491.30 442.88 461.10 短路点 Id（kA） 2.47 6.91 25.35 d1 d2 d3 115 37 10.5 23
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
4 电气设备的选择
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。 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 （4-1）
2、 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 （4-2）
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
24
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
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 （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 （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 （4-5） Ich≤Idf （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）
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%。
25
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
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断路器。 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≥icj
3、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。 4.2.1 110KV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=1.05 In Ie——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/（3×110×0.85）=333.3(A) 3)按开断电流选择
Iedk≥Id1=2.47KA
Iedk——断路器的额定开断电流 4）按断路器的短路关合电流选择
26
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
ieg≥ich1=6.278KA
ieg——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：≤50ms 5）校验热稳定
Td=tkd+tb
Td——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=6400(KA2.s)
即: Qr＜Qd 满足热稳定要求 6）动稳定校验
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4-1:
表4-1 选择设备数据比较
设 备 项 目 Uymax Ue Ie≥Igmax Idw≥icj Iedk≥Idi ieg≥icj Qr＞Qd 产 品 数 据 126kV 126kV 3150A 100kA 40kA 100kA 6400kA2S LW35—126 计 算 数 据 126.5 KV 110 kV 333.3A 6.278kA 2.47kA 6.278kA 30.81 kA2S 27
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
4.2.2 35KV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=1.05 In
Ie——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=1.05 In=1.05×38960/（3×35×0.85）=794(A)
3）按开断电流选择
Iedk≥Id2=6.91KA
Iedk——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=10.435KA
ieg——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： 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：≤60ms 5）校验热稳定
Td=tkd+tb
Td——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：
28
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
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4-2:
表4-2 选择设备数据比较
设 备 项 目 Uymax Ue Ie≥Igmax Idw≥icj Iedk≥Idi ieg≥icj Qr＞Qd 产 品 数 据 40.5kV 35kV 2000A 63kA 25kA 63kA 2500kA2S LW8—35 计 算 数 据 40.25 KV 35 kV 794A 10.435kA 6.91kA 10.435kA 241.06kA2S 4.3 隔离开关的选择
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。
29
浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）
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。 4.3.1 110KV隔离开关的选择 1）额定电流Ue≥Uew=110KV 2）额定电流
Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×（∑P35+∑P10）/（3×110×COSφ） =1.05×（38.96+12.44）/（3×110×0.85）=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）：20KA 3）热稳定校验
td=5.05s Qd=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=6.278KA 故选择GW4—110型户外独立式隔离开关能满足要求，由上述设计可列表4-3： 表4-3 选择设备数据比较 设 备 项 目 Ue≥Uew Ie≥Igmax Idw≥icj Qr>Qd 4.3.2 35KV侧隔离开关 1）额定电压 Ue≥uew=35KV 产 品 数 据 110KV 630A 50KA 1600KA2S GW4---110 计 算 数 据 110KV 333A 6.278KA 30.73KA2S 2）额定电流 Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×∑P35/（3×110×COSφ）=0.2526（KA） 30 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 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）：31.5KA 3）热稳定校验 td=5.06s Qd=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=17.59KA 故选择GW4—35型户外独立式隔离开关能满足要求，由上述设计可列表4-4： 表4-4 选择设备数据比较 设 备 项 目 Ue≥Uew Ie≥Igmax Idw≥icj Qr>Qd 产 品 数 据 35kV 1250A 80kA 3969kA2S GW4—35 计 算 数 据 35kV 252.6A 17.59kA 241.6kA2S 4.4 高压熔断器的选择 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 31 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 额定电流，应大于或等于熔体的额定电流： Ierg≥Iert （4-7） ②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（4-9）选择： Iert≥K Igmax （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 （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 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 互感器的作用及特点 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。 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。 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 32 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 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。 4.5.2 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 （4-10） Z2f=rg+rj+rd+re(Ω) （4-11） 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0.1Ω。 3、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 （4-11） Iel≥Igmax （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） （4-13） 5、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2Iel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： 33 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 2IelKd ≥ ich （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) （4-15） 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。 110KV侧： ①额定电压 Ue≥Uew=110KV ②额定电流 Ie≥1.05In=1.05×31500/（3×110×0.85）=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：300/5A IS热稳定倍数：75 动稳定倍数：130 ③热稳定效验、 Tb=5.05s Qd=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=6.278KA Kd2Ie=130×2×0.4=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4-5： 34 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 表4-5 选择设备数据比较 设 备 项 目 Ue≥Uew Ie≥Igmax KdIe≥ichl 产 品 数 据 110Kv 300A 506.25KA 900KA2S LCWD—110 计 算 数 据 110KV 204.2A 6.278KA 30.73KA2S （KrIe）2×1>Qd 35kV侧： ①额定电压：Ue≥Uew=35KV ②额定电流：I≥1.05IN=1.05×∑P35/（3×35×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——1000/5A 1S热稳定倍数——65 动稳定倍数——38 ③热稳定效验 td=5.06s Qd=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=17.59KA 2KdIe=2×38×1=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4-6： 表4-6 选择设备数据比较 设 备 项 目 Ue≥Uew 产 品 数 据 35KV LCWD—35 计 算 数 据 35KV 35 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） Ie≥Igmax 2KdIe≥ich 1000A 53.74KA 4225KA2S 793.9A 17.59KA 241.67KA2S (KrIe)2·1>Qd 满足动稳定要求。 4.5.3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。 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。 110KV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110/3KV，次级绕组额定电压为0.1/3KV，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110/3KV，次级绕组额定电压为0.1/3KV，二次绕组准确级为0.5级，额定二次负荷150VA 35KV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。 10KV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、 36 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 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 所用变压器的选择 所用电气接线的一般原则：低压10KV母线采用分段母线分别向两台所用变压器提供电源，一般采用一台工作变压器接一段母线，两台所用工作变压器互为备用（每台变压器容量及型号相同），以获得较高的可等靠性。 所用变压器负荷计算采用核算系数法，不经常运行及不经常连续运行的负荷均可不列入计算负荷，当有备用所用变压器时，其容量应与工作变压器相同。 所用变压器容量按下式计算： S≥K1∑P1+∑P2 （4-16） S——所用用容量（KVA） ∑P1——所用动力负荷之和（KW） K1——所用动力负荷核算系数，一般取0.85 ∑P2——电热及照明负荷之和（KW） 计算过程如下： 1、连续运行的电动机： P=Ped （4-17） 2、经常短时及经常断续运行的电机： P=0.5Ped （4-18） 所用变压器容量 S≥K1∑S1+∑S2 （4-19） 式中：∑S1——所用动力负荷之和（KW） K1——所用动力负荷核算系数，一般取0.85 ∑S2——电热及照明负荷之和（KW） 由于缺乏有关所用电负荷相关资料，故参照同等规模变电所所用变容量，选择两台SJ9-100/10型变压器互为备用。 SJ9-100/10型变压器技术参数： 额定电压：高压10KV 低压0.4KV 空载电流%：2.1 阻抗电压%：4.0 空载损耗：0.29KW 37 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 连接组别：D/yn-11 短路损耗：2.00KW 4.7 母线的选择 4.7.1 110KV侧母线 Igmax=1.05IN=1.05×（∑P35+∑P10）/（3×110×COSφ） =1.05×（38.96+12.44）/（3×110×0.85） =0.3333(KA) 选取钢芯铝绞线： Tzd=4500h时，取J=1.15A/mm2 S= Igmax /J=0.333×103/1.15=290mm2 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=1.73ich 2×10-7l/a 式中L=2m a=2.2m ich =6278A F=1.73×6278 2×10-7×2/2.2=6.20(N) 故满足动稳定要求。 4.7.2 35KV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/mm2 S=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℃）。 38 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） ①热稳定效验 Smin=(QdKf)0.5/C Qd=Id22×td=6.912×5.06=241670000(A2.S) C=87 Kf=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=1.73ich 2×10-7l/a 式中L=1.5m a=2m ich =17590A F=1.73×17590 2×10-7×1.5/2=40.15(N) 故满足动稳定要求。 4.7.3 10KV侧母线 Igmax=1.05∑P10K侧/(3UCOSφ)=1.05×12.44/(3×10×0.85)=0.887(kA) Tmax=4500h时， 取J=1.15A/mm2 S=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/C Qd=Id32×td=25.352×5.06=4534379850(A2.S) C=87 Kf=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。 4.8 10KV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=12.44MW COSφ取0.85 Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×∑P10/(3UnCOSφ) 39 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） =1.05×12.44/(3×10×0.85)=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：12KV 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+tb td：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5s td=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=64.532KA 表4-7 选择设备数据比较 设备 项 目 ZN63A(VS1)-12/1600 产 品 数 据 计 算 数 据 40 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） Uymax Ue Ie≥Igmax Ie≥Icj Iedk≥Icl Ieg≥Icj Qr≥Qd 满足动稳定要求。 4.8.1.2隔离开关的选择 11.5kV 10 kV 3150A 100 kA 40 kA 100 kA 6400kA2.S 11.5 kV 10 kV 887A 64.532 kA 38.285 kA 64.532 kV 3245kA2.S （1）额定电压 Ue≥Uew=10KV （2）额定电流 Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×∑P10/(3UnCOSφ) =1.05×12.44/(3×10×0.85)=887.2(A) 根据以上数据，可以初步选择GN8-10/1000型户外隔离开关,参数如下额定电压10KV 动稳态电流峰值75KA 额定电流:1000A 热稳定电流(5s):30KA （3）热稳定校验 Qd=Id32t=25.352×5.05=3245(KA2.S) Qr=Ir2t=302×5=4500(KA2.S) 即：Qr > Qd 热稳定满足要求 （4）动稳定校验 ich3=64.532KA 表4-8 选择设备数据比较 设 备 项 目 GN8-10/1000 产 品 数 据 计 算 数 据 41 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） Ue≥Uew Ie≥Igmax Idw≥Icj Qr≥Qd 4.8.1.3电流互感器的选择 （1）额定电压 10 kV 1000A 75 kA 4500kA2.S 10 kV 887A 64.532 kA 3245kA2.S Ue≥Uew=10KV （2）额定电流 Ie≥Igmax=1.05IN=1.05×SBe/(3Un) =1.05×31.5/(3×10.5)=1732(A) 根据以上数据，可以初步选择LMC-10/2000型电流互感器，其技术参数如下： 额定电流比：2000/5 1S热稳定倍数：75 （3）热稳定校验 Qd=Id32t=25.352×1.05=675(KA2.S) Qr=（KrIe）2×1=（75×1）2×1=5625(KA2.S) 即：Qr > Qd 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4-9： 表4-9 选择设备数据比较 设 备 项 目 Ue≥Uew Ie≥Igmax (KdIe)2×1> Qd 4.8.1.4 10KV侧电压互感器 产 品 数 据 10kV 2000A 5625kA2S LMC-10/2000 计 算 数 据 10kV 1732A 675 kA2S 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, 42 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 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-10 2000/5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。 43 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 结语 经数月努力，毕业设计的论文部分终于完成。 毕业设计是对三年来所学知识的综合考察，不仅要求全面掌握所学知识，还要能够综合运用，并结合自学有关知识才能完成。所以，经过这次毕业设计，在这些方面都有了很大的进步和提高。 本次毕业设计的课题是《永宁110kV区域变电所电气部分初步设计》。这个课题的内容与我们所学的各门专业课程都有一定的联系，涉及内容相对较少，尽管如此，设计过程中，在张老师和有关专业人员的指导和帮助下，得以顺利完成，提高了我的业务素质和工作能力。 44 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 参考资料 [1] 35-110kV变电站设计规范.北京:中国水利电力出版社.2000. [2] 刘宝贵.发电厂变电所电气部分.北京:中国电力出版社.2005. [3] 电力工程电气设计手册电气一次部分1、2水利电力出版社.1989.12. [4] 李瑞荣.短路电流实用计算.北京:中国电力出版社.2003. [5] 陈跃.电气工程专业毕业设计指南 电力系统分册.中国水利电力出版社.2003. [6] 罗云霞, 李燕.电力系统基础.郑州:黄河水利出版社.2009.1. [7] 丁毓山,雷振山.中小型变电所实用设计手册.北京:中国水利水电出版.2000.5. [8] 周文俊.电气设备使用手册.北京:中国电力出版社.2001. [9] 钱五,李生明.电力系统自动装置.中国水利水电出版社.2004.8. [10] 刘吉来,黄瑞梅.高电压技术.中国水利水电出版社.2005.1. [11] 中华人民共和国能源部编.35-110KV变电所设计技术规程.中国电力出版 社.2005. 45 浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 附图 110KV变电站主接线图1张 46 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容