110kv变电站设计

目 录

1设计任务书 .............................................................. 1 1.1建设规模和依据 ........................................................ 1 1.2负荷统计 .............................................................. 1 2电气主线路 .............................................................. 2 2.1电气主线路的设计原则及要求 ............................................ 2 2.2拟定确认主线路方案 .................................................... 2 3变压器的选择 ............................................................ 6 3.1负荷的计算 ............................................................ 6 3.2变压器的选型 .......................................................... 6 4短路电流计算 ............................................................ 8 4.1短路电流计算概述 ...................................................... 8 4.2短路电流计算 .......................................................... 8 4.3短路计算的目的和条件 ................................................. 10 5电气设备的选择 ......................................................... 11 5.1高压电气设备的保护、选择及校验 ....................................... 11 5.2 110KV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验 ........................... 12 5.3 35KV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验 ............................ 13 5.4 10KV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验 ............................ 14 5.5高压熔断器选择 ....................................................... 18 5.6电压、电流互感器的选择 ............................................... 18 5.7室内配电开关柜选择 ................................................... 20 总 结 .................................................................. 21 致 谢 ................................................................... 22 参考文献 ................................................................ 23

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1 设计任务书

1.1 建设规模和依据

（1）变电所电压等级为：110/35/10KV，110KV是本变电所的电源电压，由330KV变出双回110KV线路送到本变电所；35KV和10KV是负荷侧电压。

（2）10KV电压等级：出线12回，本期上10回，备用2回。负荷统计见表1.1。 （3）35KV电压等级：出线8回，本期上6回，备用2回。负荷资料见表1.2。 最大负荷利用小时数Tmax=5500h，同时率取0.9，线路损耗取5%。 （4） 系统归算到本变电所110KV母线阻抗值:正序X1=0.06；零序 Xo=0。 （5）气象条件：年最高温度40度，平均温度25度，年平均雷暴日为38日，气象条件一般。

1.2负荷统计

序号 1 2 3 4 5 6 用户名称 钢厂 硅铁厂 水泥厂 养蜂场 煤矿 面粉厂 最大负荷（KW） 8000 7500 3000 2500 6500 3000 表1.1 10KV用户负荷统计资料

cosΦ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 回路数 2 2 2 1 2 1 序号 1 2 3 4 5 6 用户名称 四坝变电站 红光变电站 位奇变电站 花草滩变电站 崖头变电站 东乐变电站 最大负荷（KW） 8500 6000 5500 6500 6000 7500 cosΦ 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 回路数 1 1 1 1 1 1 表1.2 35KV用户负荷统计资料

1.3 设计任务

1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献 2、主接线方案设计 3、选择主变压器 4、短路电流计算 5、电气设备的选择 6、配电及继电保护设计

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2 电气主线路

变电所电气主接线是电力系统接线组成的一个重要部分。主接线的确定，对电力系统的安全、灵活、稳定、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置等将会产生直接的影响。

2.1 电气主线路的设计原则及要求

一、主接线的设计原则：

在进行主接线方式设计时，应考虑以下几点： (1) 变电所在系统中的地位和作用。

(2) 近期和远期的发展规模。负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。 (3) 主变压器台数对主接线的影响。 (4) 备用容量的有无和大小对主接线的影响。 二、主接线的设计要求：

1、可靠性：

⑴ 断路器检修时,能否不影响供电。

⑵ 线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

⑶ 电所全部停电的可能性。

⑷满足对用户的供电可靠性指标的要求。 2、灵活性：

⑴ 调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。

⑵ 检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对及户的供电。

⑶ 扩建要求。应留有发展余地，便于扩建。 3、经济性：

⑴投资省；⑵占地面积小；⑶电能损失小。

操作应尽可能安全、简单、方便。电气主线路应简单清晰、操作安全方便，便于运行维护人员掌握。

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主线路时，应考虑到有扩建的可能性。

2.2拟定确认主线路方案

根据以上要求和本设计任务书要求，初步选择主接线如下： 变电所类型：降压变电所 电压等级：110/35/10KV 出线情况：110KV进线两回，35KV出线8回，10KV出线12回 负荷类别：工农业生产及6个35KV变电所

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1、110kV主接线的选择：

从原始资料可知，110kV母线有2回进线。根据设计规范第3.2.3条规定，主接线若采用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；外桥接线虽然设备少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。现采用以下二种方案进行比较：即方案I内桥接线、方案II单母线分段，分析表如下表。

方案I内桥接线 1) 当出线开关检修时，线路需要较长时间停电，影响线路供电 可靠性 2) 运行方式改变，对桥开关的继电保护整定不利 3) 桥开关检修时，两个回路解列运行 1) 线路停电时，操作简单，主变停电时，操作复杂，需动作两台开灵活性 关，影响一回路的暂时运行 2) 可以扩建，扩建后接线型式发生变化 经济性 1) 投资较小2) 占地面积较小 1)开关数量较方案I略多，投资较大 1) 任一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行 2) 扩建裕度大，容易扩建 方案II单母线分段 1) 当一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电 2) 当出线开关检修，该回路停电 3) 继电保护简化，动作可靠性高 表2.1 分析表

本变电所回路不多，且电源侧为双回路供电，不用增设旁路母线。故110KV主接线选择方案II。

110kV主接线图如下：

图2.1 110kV主接线图

2、35kV母线接线的选择

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35kV共有8回出线，2回路备用，依设计规范第3.2.3条规定，可采用方案I双母线或方案II单母分段式接线，35kV出线均为单回出线。

方案I双母线接线 方案II单母线分段 当出线断路器检修或故障时将会停止此回路，当任意母线故断路器检修将截止该回路供电，当任母供电可靠性 线故障时可倒闸操作恢复供电，全部停电机会小，供电可靠性高。 障或检修时，在此母线上的负荷均截止，因为采用单母分段供电两条母线同时故障的机会小,所以一般不会造成全所停电。 接线简单清晰，运行操作方调度灵活各个电源和各回路负荷可以任运行灵活性 意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。倒闸操作故障，容易误操作。 便。可以灵活地投入和切除一台变压器通过分段DL时使各段上功率向系统负荷正常分配不受影响，能灵活地切除或投入任一出线回路 节约投资 多用了隔离开关，占地大，不经济。 表2.2 分析表

少用了隔离开关，占地小，较经济。 若采用方案I设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故方案II已满足要求，而重要负荷已有双回路供电，故不用增设旁路母线。

35kv变电站接线简图如下：

3、10kV母线接线选择

10kV侧通常采用方案I单母线或方案II单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所10kV有化工厂等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线，综上所述：本变电所最终选用方案II单母分段。

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有名值：X10=3×0.08=0.24Ω，标么值：X10*= X 10÷Xj =0.24÷1.1=0.218 (4) 站用变回路出线总电抗

计算假定采用电缆出线，每回长度0.5 km ，则，X19 =0.5×0.08=0.04Ω，标么值：X11*= X11÷Xj =0.04÷1.1=0.036

(5) 电容器回路出线总电抗

计算假定采用电缆出线，每回长度0.5 km ，则，X18=0.5×0.08=0.04Ω，标么值：X12*= X12÷Xj =0.04÷1.1=0.036

4.3 短路计算的目的和条件

一、短路计算的目的

1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定接线方案是否需要采取限制短路电流的措施等。

2. 在选择电气设备时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要用短路电流进行校验。

3. 计算软导线的短路摇摆。

4. 在选择继电保护装置和进行整定计算。 二．电力系统短路电流计算的条件 1. 正常工作时，三相系统对称运行。 2. 所有电源的电动势相位角相同。

3. 系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导 体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差 120o 电气 角度。

4. 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备阻抗值不随电流大小发生变化。

5. 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50％负荷接在高压母线上，50％负荷接在系统侧。

6. 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。 7. 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 8. 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

9. 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去 10.元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。

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5 电气设备的选择

5.1 高压电气设备的保护、选择及校验

所选高压电器设备，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。选择高压电气设备一般应考虑以下几方面的技术条件：额定电压、额定容量、额定电流、额定开断电流、短路稳定性（动稳定、热稳定）、机械荷载、绝缘水平等。

断路器的作用：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。因此，在运行中其开断能力是标志性能的基本指标。所谓开断能力，是指断路器在切断电流时熄灭电弧的能力，以保证顺利地分、合电路的任务。

断路器的型式：按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方法，一般可分为：多油式断路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等；按安装地点不同可分为：屋内式和屋外式；按操作相可分为：可单相操作和三相操作。

长期工作条件下，对高压电器设备电压、电流、机械荷载的要求如下：

电压：所选高压电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路最高运行电压Ug，即：Umax Ug。

电流：所选高压电气设备额定电流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。

机械荷载：所选高压电气设备端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时最大作用力。

1. 短路稳定条件

所选高压电气设备应按最大可能的短路电流进行热稳定、动稳定校验，校验一般取三相短路时的短路电流。

短路热稳定条件：It2×tjs > Qd ，tjs=tb+td （即：It2×（tb+td）> Qdt） 短路热稳定条件：ich idf 或 Ich Idf 2. 高压隔离开关的选择

隔离开关的作用：（1）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（2）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流，因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：a.分、合避雷器、电压互感器和空载母线；b.分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；c.分合电容电流不超过5A的空载线路。隔离开关的型式：隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱

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式、双柱式和三柱式。

5.2 110kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验

d1 点短路持续工作电流：Ig=S/（d1点短路参数如图：

短路点的编短路点三相短路电两相短路三相稳态短三相短路电流有效短路容号 d1点 名称 110母线 流kA 3.3 电流kA 路电流kA 2.86 3.3 电流kA 8.42 值kA 量MVA 3U）=70.56 MVA÷（

3×110kV）=370A；

5.02 657.29 表5.1 d1点短路参数

断路器选择及校验：

断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P230，初选LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器，其技术参数如下：

型 号 LW25-126/1250-40 额定电最高工作额定电额定开断动稳定4s热稳定固有分压kV 电压kV 流A 126 139 1250 合闸时间s 电流kA 电流kA 电流kA 闸时间s 15.8 41 15.8 0.07 0.43 表5.2 LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器

长期工作条件下参数比对。

电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=126kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=115 kV。Umax > Ug ，满足要求。电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 1250A ， 回路持续工作电流： Ig = 370A。Ie > Ig ，满足要求。

短路稳定校验

短路热稳定：校验公式为 It2×tjs > I 2×tdz ，其中：It ---t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），I ---三相稳态短路电流kA，tdz---三相稳态短路持续时间s。则15. 82×4 = 998 kA2.s > 3.32×0.35=3.8 kA2.s；热稳定校验满足要求。

短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 41 kA，短路冲击电流: ich= 8.42 kA；设备额定开断电流：Idf=15. 8 kA；短路全电流最大值：Ich=5.02 kA。idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。

所选LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器，满足d1(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器配置DC5-XG电磁操动机构。

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5.3 35kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验

d2点短路持续工作电流:

35kV母线进线侧断路器及隔离开关容量与单台主变容量对应=31.5 MVA，最大持续工作电流：Ig=44.47MVA÷（

d2点短路参数：

短路点 编号 d2点 短路点 三相短路两相短路电三相稳态短路三相短路电全电流最大短路容量名称 35母线 电流kA 4.83 流kA 4.18 电流kA 4.83 流冲击值kA 有效值kA 10.7 7.34 MVA 309.53 3×35kV）=733.6A

表5.3 d2点短路参数

断路器选择及校验：

断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P391，初选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器，其技术参数如下：

型 号 ZN12-40.5/1250-16 额定电压最高工作额定电额定开断动稳定4s热稳定电固有分kV 40.5 电压kV 流A 电流kA 电流kA 46 1250 16 40 流kA 16 闸时间s 0.06 合闸时间s 0.25 表5.4 ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器技术参数

长期工作条件下参数比对：

电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=40.5kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=37 kV，Umax > Ug ，满足要求。电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 1250A ， 回路持续工作电流：Ig =733.6A。Ie > Ig ，满足要求。

短路稳定校验

短路热稳定： 162×4 = 1024 kA2.s > 4.83 2×0.75=17.5kA2.s，热稳定校验满足要求。

短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 40 kA，短路冲击电流: ich= 10.7 kA，设备额定开断电流：Idf=40 kA，短路全电流最大值：Ich=7.34 kA，idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。

所选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器，满足d2(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器配置DC10-II型电磁操动机构。

隔离开关选择及校验

隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-35/600-20户内及GW5-35/630户外型隔离开关，其技术参数如下：

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型 号 GW5-35/630 GN1-35/600-20 额定电压kV 35 35 最高工作电压kV 40.5 40.5 额定电流A 动稳定电流kA 5s热稳定电流kA 630 600 60 52 20 20 表5.5 技术参数

长期工作条件下参数比对：

电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=40.5kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=37 kV。Umax > Ug ，满足要求。

电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 600A（630A）， 回路持续工作电流： Ig = 733.6A。Ie > Ig ，满足要求。

短路稳定校验：

短路热稳定：202×5 =2000 kA2 .s > 4.832×0.75=17.5kA2 .s，热稳定校验满足要求。

短路动稳定：设备动稳定电流：idf=52 kA，短路冲击电流: ich= 10.7 kA，idf > ich ，动稳定校验满足要求。

所选GN1-35/600-20户内及GW5-35/630-20户外型隔离开关，满足d2(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。但因减少资料，不能做进一步深入选择。因此，将35kV母线出线侧断路器及隔离开关选择为与35kV母线进线侧断路器及隔离开关相同的型号，即：选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器、选择GN1-35/600-20型户内隔离开关，附件配置也相同。这样也可以减少相同电压等级电器设备类型。

5.4 10kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验

d3点短路持续工作电流：

最大持续工作电流：Ig=33.91MVA÷（d3点短路参数：

短路点 短路点 三相短路两相短路三相稳态短路三相短路电全电流最大编号 d3点 名称 10kV母线 电流kA 2.36 电流kA 11.24 电流kA 2.36 流冲击值kA 有效值kA 30.10 19.73 短路容量MVA 236.05 3×10kV）=1957.9A

表5.6 d3点短路参数

3)断路器选择及校验：

断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349，初选 -12/3150-40型户内真空断路器，其技术参数如下：

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型号 SN28-12/3150-40 额定电最高工作额定额定开断 动稳定 电流kA 125 4s热稳定 固有分闸电流kA 125 时间s 0.07 压kV 电压kV 电流A 电流kA 12 13.2 3150 40 合闸时间s 0.2 表5.7 ZN28-12/3150-40型户内真空断路器技术参数

长期工作条件下参数比对：

电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=12kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=10.5 kV，Umax > Ug ，满足要求。

电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 3150A ，回路持续工作电流： Ig = 1957.9A。Ie > Ig ，满足要求。

短路热稳定：1252×4 = 62500 kA2.s > 2.36 2×1.55=149 kA2.s，热稳定校验满足要求。

短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 125 kA，短路冲击电流: ich= 30.10 kA；设备额定开断电流：Idf=40 kA短路全电流最大值：Ich=19.73 kA，idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。

所选ZN28-12/3150-40型户内真空断路器，满足d4(3)时开断电流的各项指标要求。ZN28-12/3150-40型户内真空断路器配置DC10型直流电磁操动机构。

4)隔离开关选择及校验

隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-10/2000-40户内及GW5-10/3150户外型隔离开关，其技术参数如下：

型号 GW5-10/3150 额定电压kV 最高工作电压kV 额定电流A 动稳定电流kA 5s热稳定电流kA 10 11.5 11.5 3150 2000 表5.8 技术参数

150 85 50 40 GN1-10/2000-40 10 长期工作条件下参数比对：

电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=11.5kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=10.5kV，Umax > Ug ，满足要求。

电流参数比对： 设备额定电流Ie = 2000A（3150A）， 回路持续工作电流Ig = 1957.9A。Ie > Ig ，满足要求。

短路稳定校验：

短路热稳定：402×5 =8000 kA2 .s > 2.362×1.55=149 kA2 .s，热稳定校验满足要求。

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短路动稳定：设备动稳定电流：idf=85 kA，短路冲击电流: ich= 30.10kA，idf > ich ，动稳定校验满足要求。

所选GN1-10/2000-40户内及GW5-10/3150户外型隔离开关，满足d3(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。10kV母线出线包括10kV站用、10kV电缆线、10kV架空线三类不同的负荷。站用变电缆负荷容量为0.8MVA/回，用户电缆及架空出线负荷容量为1.4MVA/回，电容器补偿回路电缆负荷容量为2.0MVA/回，对应的短路参数如下：

三相稳态三相短路两相短路电全电流最大短路容量短路点的编号 短路点名称 三相短路电流kA 短路电流电流冲击流kA 有效值kA MVA kA 值kA d5点 d6点 d7点 10备用 2.15 11.83 8.47 1.65 10.24 7.34 1.43 30.17 21.60 4.20 17.98 12.87 2.51 215.14 154.04 21.60 10电缆线 1.54 10架空线 0.3 表5.9 短路参数

最大持续工作电流： Ig=8 MVA÷（

3×10kV×0.85）=543A。

d6点短路持续工作电流:

断路器及隔离开关容量与单回电缆线路容量对应，其中以电容补偿回路的容量为最大=1.2 MVA，最大持续工作电流：Ig=1.2 MVA÷（

d7点短路持续工作电流:

断路器及隔离开关容量与单回架空线路的容量对应=2.5 MVA，最大持续工作电流：Ig=2.5MVA÷（

33×10kV×0.85）=81.5A。

×10kV）=144.3A。

为简化计算和减少设备类型，只取上述三类负荷中短路持续工作电流计算结果较大的负荷回路进行出线侧断路器及隔离开关的选择。短路持续工作电流计算结果小的负荷回路的断路器及隔离开关，选择为与之相同的型号。短路电流大的点，在校验时做重要参考。

取d6点（电容补偿电缆回路）的相关短路参数进行10kV母线出线侧断路器及隔离开关的选择。

断路器选择及校验

断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349，初选ZN28-12/630-16型户内真空断路器，其技术参数如下：

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型 号 ZN28-额定电压kV 合闸热稳定电固有分闸额定电流A 额定开断电流kA 动稳定电流kA 时间流kA 时间s s 630 16 40 6 0.06 0.2 12/630-12 16 13.2 表5.10 ZN28-12/630-16型户内真空断路器技术参数

长期工作条件下参数比对：

电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=12kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=10.5 kV，Umax > Ug ，满足要求。

电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 630A ， 回路持续工作电流： Ig = 543A。Ie > Ig ，满足要求。

短路稳定校验：

短路热稳定：162×2= 512 kA2.s > 2.152×2.05=9.48 kA2.s，取d5点短路参数时：I 2×tdz=2.152×2.05= 9.48kA2.s,热稳定校验满足要求。

短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 40 kA,短路冲击电流: ich= 30.17 kA,（取d5点短路参数时：ich= 30.17 kA）,设备额定开断电流：Idf=16 kA,短路全电流最大值：Ich=17.98 kA,（取d5点短路参数时：ich=17.98 kA，）,idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。

所选ZN28-12/630-16型户内真空断路器，满足d5(3)时10kV出线开断电流的各项指标要求。ZN28-12/630-16型户内真空断路器配置DC10型直流电磁操动机构。

隔离开关选择及校验：

隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-10/600-20型户内隔离开关，其技术参数如下：

型 号 GN1-10/600-20 额定电压kV 最高工作电压kV 额定电流A 动稳定电流kA 5s热稳定电流kA 10 11.5 600 60 20 表5.11 GN1-10/600-20型户内隔离开关技术参数

长期工作条件下参数比对：

电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=11.5kV ,回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=10.5kV，Umax > Ug ，满足要求。

电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 600A ，回路持续工作电流： Ig = 543A。Ie > Ig ，满足要求。

短路稳定校验：

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短路热稳定：202×5 =2000 kA2 .s > 2.152×2.05=9.48 kA2 .s，（取d5点短路参数时：I 2×tdz=2.152×2.05= 9.48 kA2 .s），热稳定校验满足要求。

短路动稳定：设备动稳定电流：idf=60 kA，短路冲击电流: ich= 30.17kA，（取d5点短路参数时：ich= 30.17kA），idf > ich ，动稳定校验满足要求。

所选GN1-10/600-20型户内隔离开关，满足d3(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。GN1-10/600-20型户内隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。

5.5 高压熔断器选择

为节约投资，接于变电站35kV 及以下电压等级母线上的电压互感器常采用高压熔断器进行保护，而不需另外装设断路器。35kV 及以上电压等级母线上的电压互感器，则需另外装设断路器。保护电压互感器的高压熔断器，一般只需按额定电压及断流容量选择。一般不做短路校验。选择参数按下表考虑：

项目 技术条件 环境条件 参数 正常工作条件 保护特性 电压、电流 断流容量、最大开断电流、熔断特性、最小熔断电流 环境温度、最大风速、污秽、海拔高、地震烈度 表5.12 参数表 查《城乡电网建设改造设备使用手册》P626，将本设计中所需高压熔断器选型如下表：

安装地点 型号 额定电压kV 额定电流A 断流容量MVA 1 40 2500 1500 最大分断电流A 100 50 35kV 电压互感器 RN10-35 35 10kV电压互感器 RN2-10 10 表5.13 高压熔断器具体参数表

5.6 电压、电流互感器的选择

参照第一节概述的相关说明及要求，进行电压、电流互感器的选择。（1）、电压互感器在本设计中的配置：110kV进线采用电容式三相电压互感器，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集；110kV母线采用电容式单相电压互感器仅供电压测量用，35kV I、II段母线采用油浸绝缘结构的电磁三相五柱式电压互感器，且二次可以互相代供，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集、开口三角形所得零序电压供绝缘监察装置使用；10kV I、II段母线采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器，且二次可以互相代供，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集、开口三角形所得零序电压供绝缘监察装置使用。

电流互感器在本设计中的配置：110kV出线采用三相式电流互感器，接成星形，次级侧最少有三组绕组，一组供测量、一组供线路保护、一组备用；35kV、10kV出线

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采用两相式电流互感器，接成不完全星形接线即可，次级侧最少有三组绕组，一组供测量、一组供线路保护、一组备用；主变110kV、35kV、10kV三侧均装设三相电流互感器，接成星形，次级侧最少有四组绕组，一组供测量、一组供差动保护、一组供主变后备保护、一组备用；主变中性点装设单相电流互感器，主要供主变零序保护使用。

电压互感器、电流互感器在本设计中的配置情况详见电气主接线图。 电流互感器选择

各级电压进出线侧最大负荷电流(Imax=S/（

3U）)确定如下：

3110kV母线进线侧最大负荷电流： Imax=70.56MVA÷（110kV主变进线侧最大负荷电流： Imax=35.28 MVA÷（35kV母线进线侧最大负荷电流：Imax=35.28MVA÷（35kV母线出线侧最大负荷电流：Imax=44.47 MVA÷（10kV母线进线侧最大负荷电流：Imax=35.28MVA÷（

333×110kV）=331A； ×110kV）=185A

3×35kV）=580A ×35kV）=733.6A ×10kV）=2036A

10kV母线出线侧最大负荷电流：电容补偿回路：Imax=1.2 MVA÷（3×10kV）=115A。（设计采用）

d）、电压、电流互感器一般配置原则

电压、电流互感器应满足继电保护、自动装置、测量仪表的要求。

①、电压互感器的一般配置原则：a. 用于电度计量，准确度不低于0.5级；b. 用于电压测量，准确度不低于1级；c. 用于继电保护，准确度不低于3级。

②、电流互感器配置的一般原则：a.电流互感器的二次额定电流有5A或1A两种。一般弱电系统取1A，强电系统取5A。b.二次绕组的数量取决于测量仪表、保护装置、自动装置要求。一般情况下，为避免互相影响，测量与保护装置分别接于不同的二次绕组。c.110kV及以上大接地电流系统中的线路，采用油浸瓷绝缘结构的独立式电流互感器。应装设三相式电流互感器。d.35kV屋配电装置以下小接地电流系统中的线路，采用油浸瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。可装设两相式电流互感器。e.电力变压器中性点电流互感，应大于变压器允许的不平衡电流的一般可按变压器额定电流的30%选择。安装在放电间隙回路中的电流互感的一次可按100A选择。

e）、电流互感器一次额定电流一般按4/3倍回路正常工作电流选择。

项目 技术正常工作条件 参数 一次回路电压，一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械负荷 动稳定倍数、热稳定倍数 绝缘水平、泄漏比距 环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度 条件 短路稳定性 承受过电压能力 校验环境条件 19

110KV变电站设计 表5.14 电流互感器选择参数

项目 技术条件 正常工作条件 承受过电压能力 校验环境条件 参数 一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械负荷 绝缘水平、泄漏比距 环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度 表5.15 电压互感器选择参数

电压互感器选择应特别注意类型、接线方式、电压、准确度及二次负荷等几方面的合理性。校验只要求环境条件校验。

5.7 室内配电开关柜选择

本次设计的变电站，10kV、35 kV采用的是室内配电装置，因此，必须选配室内配电开关柜，查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349～P603，将室内开关柜选下：

名称 型号 额定电压kV 额定电流A 相间最小距离mm 尺寸(长宽高)m 12 3150 2000 125 30 1.2×1.2×2.6 1.8×2.0×2.8 10kV 开关柜 XGN2-12Z/3150 35kV开关柜 GGN-40.5Z/2000 40.5 表5.16 室内配电开关柜参数表

室内配电开关柜柜体内要求配装上述各电压等级已选断路器和隔离开关，已选电压互感器、电流互感器等电器设备。若安装尺寸不能满足要求的，可选配同型号、尺寸合适或高于该型号、尺寸合适的电器设备替代，替代的原则是必须保证（等于或高于）上述各级电压电器设备计算所要求的参数值。

经以上对电器设备的选择及校验，本次设计变电站的主要电器设备基本定型。

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总 结

这次的设计几乎涵盖了课本上所学的知识。设计过程中，我获得了综合运用过去所学过的大部分课程进行设计的基本能力。

变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下，能结合自己的思路去设计。

在设计期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，使我体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我最大的收获就是学到了变电站的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。

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致 谢

通过这一个星期来的忙碌和学习，本次课程设计已经接近尾声，由于时间急促，经验的匮乏，难免有很多考虑不周全的地方，在这里衷心感谢指导老师的督促和指导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次课程设计。

通过这次课程设计，我深刻的领会到基础的重要性，课程设计不仅仅能帮助学生检验这一学年的学习成果，更重要的是课程设计可以帮助我们更加清楚的认识自我，磨练学生的意志于耐性，这会为我日后的工作和生活带来很大的帮助。

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参考文献

[1] 戈东方 电力工程电气设计手册 水利电力出版社 [2] 毛力夫 发电厂变电站电气设备 中国电力出版社 [3] 范锡普 发电厂电气部分 中国电力出版社 [4] 谢承鑫、王力昌 工厂电气设备手册 水利电力出版社 [5] 解广润 电力系统过电压.水利电力出版社.1985年 [6] 刘介才 工厂供电简明设计手册.机械工业出版社.1998年版 [7] 焦留成 供配电设计手册.中国计划出版社.1999年版

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附录A：

各电压等级接线图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/11v5.html