110kV变电站设计

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 第二章 负荷计算及主变压器的选择

2.1 负荷的原始资料

变电所为110kV城郊变电所，有三个电压等级，高压为110kV，中压为35kV，低压为10kV。变电所建成后主要对本地区的工业和生活供电，并同其他地区连成环网。为选择主变压器，确定变压器各电压等级出线侧的最大持续电流，首先计算各电压等级侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV侧负荷、35kV侧负荷和110kV侧负荷。其中，ⅠⅡ类用户占60﹪。

2.1.1 110kV侧负荷资料

110kV侧有2回出线，最大一回出线负荷为30000KVA，每回出线长度为10km，负荷功率因数cos?取0.8。110kV侧最大负荷为41.8MW，则110kV侧用户负荷为41.8/0.8=52.25MVA。

2.1.2 35kV侧负荷资料

35kV侧有4回出线，最大一回出线负荷为5000KVA，负荷功率因数cos?取0.9。35kV侧最大负荷为12.40MW，则35kV侧用户负荷为12.40/0.9=13.8MVA。

2.1.3 10kV侧负荷资料

10kV侧有16回出线，最大一回出线负荷为5000KVA，负荷功率因数cos?取0.85。10kV侧最大负荷为26.3MW，则10kV侧用户负荷为26.3/0.85=30.9MVA。

2.1.4 变电站的气候与地理条件

该地区最高气温42 oC，最低气温-15 oC，平均气温20 oC，最高月平均气温为30oC，最低月平均气温为-8oC，覆冰5mm，海拔高度小于1000m，最多风向为西南、西北，地耐力为2kg/cm，地震级8级以下，周围环境无易燃及明显污秽。

2.2 变电所计算负荷的确定

计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造

1

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。

2.2.1 负荷计算的要求

电力系统设计时，必须具备确定的电力负荷水平，电力负荷发展水平，一般以今后5-10年中的某一年的负荷作为设计水平，而今后10-15年中的某一年的负荷作为远景水平年。本次设计考虑5-10年规划。

2.2.2 负荷计算的方法

目前负荷计算的常用方法有需要系数法、二项式法和利用系数法。

需要系数法比较简单因而广泛使用，但当用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小，较适用于计算变、配电所的负荷；二项式法是考虑用电设备和大容量用电设备对计算负荷影响的经验公式，它适用于确定台数较少而容量差别较大的低干线和分支线的计算负荷；利用系数法以概率论为理论基础，分析所用用电设备在工作时的功率叠加曲线而得到的参数为依据来确定计算负荷，计算结果接近实际负荷，但计算方法复杂。本文选择负荷计算的方法为需要系数法。

需要系数法负荷计算公式： 1.有功计算负荷为

Pjs?K?P e （公式2-1） d式中 Pjs ——有功计算负荷，单位为kW；

∑Pe ——所有用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量，单位为kW；

Kd ——用电设备组的需要系数（110kV侧Kd取0.9，35kV侧取0.85，10kV侧取

0.8） 。

2.无功计算负荷为

Qjs=Pjstan? （公式2-2） 式中 Qjs ——无功计算负荷，单位为kvar；

tan? ——对应于用电设备组功率因数cos?的正切值。

3.视在计算负荷为

2

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 Sjs=

Pjscos? （公式2-3）

式中 Sjs ——视在计算负荷，单位为kVA。 4.计算电流为

Ijs=

Sjs3UN （公式2-4）

式中 Ijs ——计算电流，单位为A；

UN ——用电设备额定电压，单位为kV。 2.2.3 110kV侧的计算负荷 110kV侧的总计算负荷为:52200kVA 即：Sjs110 =52.2MVA 2.2.4 35kV侧的计算负荷 35kV侧的总计算负荷为:13800kVA 即：Sjs35 =13.82 MVA 2.2.5 10kV侧的计算负荷

10kV侧的总计算负荷为:30900kVA

即：Sjs10=30.9 MVA

2.2.6 变电所的最大计算负荷

Sjs = Sjs35+ Sjs10=13.82+30.9=44.72MVA 110kV城郊变电所负荷计算表如下：

表2.1 110kV城郊变电所负荷计算表

电压等级 110k1＃ 2＃ 负荷名称 自然功率/MW 28 30 Kd P30 MW计算负荷 Q30S30 MvarMVAI30 A变压器台数及容/kVA 量 costan? ? 0.90 0.80 0.75 25.2 27.0 18.9 20.25 32.80 35.15 172.2 202.9 两台SFSZL7 3

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 V 小计-31500/1 5 4.5 4.2 4 3.5 5 4 2.6 4 0.7 1 3 4.2 1.2 1.8 3 2.2 2.1 2 0.8 — 0.80.80 5 0.62 — 0.80.95 0 0.48 — 41.76 4.25 3.83 3.57 3.40 12.04 2.80 4.00 3.20 2.08 3.20 0.56 0.80 2.40 3.36 0.96 1.44 2.40 1.76 1.68 1.60 0.64 26.30 31.32 2.04 1.84 1.71 1.63 5.80 1.74 2.48 1.98 1.30 1.98 0.35 0.50 1.49 2.08 0.60 0.89 1.49 1.09 1.04 0.99 0.40 22.02 52.2 4.88 4.40 4.10 3.90 13.82 3.54 5.06 4.05 2.63 4.05 0.71 1.01 3.04 4.25 1.21 1.82 3.04 2.22 2.12 2.02 0.81 30.9 204.4 292.1 233.8 151.8 233.8 41.0 58.3 175.5 245.4 69.9 105.1 175.5 128.2 122.4 116.6 46.8 79.2 72.6 67.6 64.3 10 K?=0.8 1＃ 2＃ 35kV 3＃ 4＃ 小计K?=0.8 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃ 7＃ 10kV 8＃ 9＃ 10＃ 11＃ 12＃ 13＃ 14＃ 15＃ 16＃ 小计 K?=0.8 母线侧总负荷

38.34 4

27.18 44.72 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 2.3 主变压器的选择

在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。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。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划，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。 2.3.1 变压器类型的选择

一般正常环境的变电所，可选油浸式变压器，企鹅应优先选用SL11等系列低损耗电力变压器。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或着防腐型变压器。供电电压偏低或电压波动严重而用电设备对电压质量又要求较高的场所，可选用有载调压型变压器，如SZ系列配有载调压开关的变压器。 2.3.2 主变压器的选择原则

1） 相数

容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kv及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。

2）绕组数与结构

电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。

在发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于3台，以免由于增加了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。

3）绕组接线组别

变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D”。

在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。

4）调压方式

为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。

通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于220kv及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。

5）冷却方式

电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。 2.3.3 主变压器的选择原则

变压器台数要依据以下原则选择：

（1）为满足负荷对供电可靠性的要求，根据负荷等级确定变压器台数，对具有大量一、二级负荷或只有大量二级负荷，宜采用两台及以上变压器，当一台故障或检修时，另一台仍能正常工作。

（2）负荷容量大而集中时，虽然负荷只为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。 （3）对于季节负荷或昼夜负荷变化比较大时，从供电的经济性角度考虑；为了方便、灵活地投切变压器，也可以选择两台变压器。 2.3.4 主变压器的选择原则

主变压器容量必须满足电网中各种可能的运行方式时的最大负荷的需要，并且要考虑到负荷的发展规划，使所选变压器容量切合实际的需要。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。

根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一主变停运时，其他变电器容量应能保证全部负荷的70％-80％。所以，这里应该选择两台容量略小于最大计算负荷的变压器。

根据我国变压器运行的实际条件、实践经验，并参考国外的实践经验，Se按下式进行选择较为合适：

变压器的额定容量： SN≥0.70×Sjs （公式2-5）

SN ——主变压器的额定容量，KVA

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 即：SN≥0.70×44.72MVA= 31.23MVA=31230KVA

主变压器选用具有低损耗、低噪音、检修周期长等性能的产品。可选择SFPS7-180000/2200(kVA)型变压器技术数据见下表2-2：

表2-2变压器技术参数 型号 额定容量(kVA) 31500 额定电压(kV) 空载空载电流损耗 （%） （KW） 1.4 50.3 负荷损耗 （KW） 阻抗电压 （%） SFSZ7-31500/110 高压 中压 低压 高 高︱ ︱ 中 低 175 中高-中 高-低 中-低 ︱ 低 10.5 17.5 6.5 110±8×1.25% 38.5±2×2.5% 11 当一台主变不能正常工作时，只有一台主变工作且满载则，S1=31500KVA,占总负荷的百分比为31.5/44.72=70.4%，满足要求。

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 第三章 主接线设计方案

变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。

应本着具体问题具体分析的原则，根据变电站在电力系统中的地位和作用、负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站规划容量等条件和具体情况，在满足供电可靠性、功能性、具有一定灵活性、拥有一定发展裕度的前提下，尽量选择经济、简单实用的电气主接线。电力网络的复杂性和多样性决定了我们不能教条地选择。

3.1 电气主接线设计的基本要求

一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主 接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。

主接线可靠性的具体要求：

1.断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

2.断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电。

3.尽量避免变电所全部停运的可靠性。

二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

1.为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。

2.为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。

3.为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。

三、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

1.投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器避雷器

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器。

2.占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。

3.电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失[3]。

3.2 电气主接线设计的基本原则

电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

3.3 主接线接线方式的选择

3.3.1 主接线的一般接线形式

电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体， 在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。在电压等级出线超过四回时，宜采用有母线连接。随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用，变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。如下将结合电气工程设计手册第二章来概述自己在该变电所电气主接线的设计中所考虑过的接线形式。 一、有汇流母线

1、单母线接线

单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。

适用范围： 110～200KV 配电装置的出线回路数不超过两回；35～63KV，配电装置的出线回路 数不超过 3 回；6～10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回时选用。

2、单母线分段接线

用断路器，把单母线接线的母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：110KV～220KV 配电装置的出线回路数为 3～4 回；35～63KV 配电装置的出线回路数为 4～8 回；6～10KV 配电装置出线为 6 回及以上时选用。

3、单母分段带旁路母线

这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。

4、双母接线

它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设\跨条\，则该回路在检修期需要停电。对于，110K～220KV 输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV～220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 回，（110KV）或 5 回（220KV）时，一般应装设专用旁路母线。

适用范围：110～220KV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110～220KV配电装置在系统中处于重要地位，出线回路为4回及以上时。35～63KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；6～10KV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时选用。

5、双母线分段接线

双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当 110KV 出线为 7 回及以上，220KV 出线在 4 回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。 二、无汇流母线

1、桥形接线

当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。

（1）内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。

适用范围：

较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。 （2）外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器 LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修 LD 时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。

适用范围：较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。

2、3～5 角形接线

多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。 为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用 2～5 角形为宜。并且变压器与出线回路一对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。 3.3.2 方案拟定

主接线应通过原始资料分析结合实际情况来设计，主接线的设计还应该满足可靠性、灵活性、经济性。通过查阅设计手册，对各电压等级可有如下接线形式：

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 方案一：因为本变电所有Ⅰ、Ⅱ类负荷，所以要求接线形式首先要保证其安全性和可靠性，并结合110KV变电站典型设计的要求，在此前提下变电所主接线方案采用下述接线方式：

110kV侧：采用双母线接线，优点是供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点是接线复杂,设备多,母线故障有短时停电以保证两台主变压器供电的可靠性。

35kV侧：35kV出线4回，而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。优点是双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。缺点是多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。

10kV侧：采用一般单母线分段的接线方式，优点: 母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源；一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作。 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电；任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。

方案二：110kV优点是供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母

线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点是接线复杂,设备多,母线故障有短时停电以保证两台主变压器供电的可靠性。

35kV采用双母线接线，优点是供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,

一组母线故障后，能迅速恢复供电；调度灵活；扩建方便。缺点是接线复杂,设备多,母线故障有短时停电以保证两台主变压器供电的可靠性。

10KV侧采用单母线分段带旁路母线，这种接线方式是单母线分段和单母线带旁路

接线的结合。在实际使用中减少断路器的数目，提高经济性，常常用分段断路器兼作旁路断路器。这种接线方式运行灵活方便，具有足够的可靠性，适用于容量不大的中小型发电厂和变电所。

将两种方案进行综合比较如下表3-1所示：

表3-1 主接线方案比较表

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 项 方 案 目 方案一：110KV侧双母线接方案二、110KV侧双母线接线，线，35KV侧双母线带旁路35KV侧双母线接线、10KV侧接线、10KV侧单母分段接单母分段带旁路母线接线。 线。 1.110KV接线简单，设备本1.可靠性较高； 身故障率少； 2.有两台主变压器工作，保证了可靠性 2.110KV故障时，停电时间在变压器检修或故障时，不致使较长。 灵活性 该侧不停电，提高了可靠性。 1.110KV运行方式相对简1.各电压级接线方式灵活性都单，灵活性差； 好； 2.各种电压级接线都便于扩2.110KV电压级接线易于扩建建和发展。 经济性 设备相对少，投资小。 和实现自动化。 1.设备相对多，投资较大； 2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。 通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，结合典型设计原则，现确定第二方案为设计最终方案[4]。

主接线图见附录

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 第四章 短路电流的计算

4.1 短路故障产生的原因

工业与民用建筑中正常的生产经营﹑办公等活动以及人民的正常生活，都要求供电系统保证持续﹑安全、可靠地运行.但是由于各种原因，系统会经常出现故障，使正常运行状态遭到破坏。

短路是系统常见的严重故障。所谓短路，就是系统中各种类型不正常的相与相之间或地与相之间的短接。系统发生短路的原因很多，主要有 ：

1.设备原因

电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路的功能。

2.自然原因

气候恶劣，由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。

3.人为原因

工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物带电设备内形成短路事故等[4]。 4.2 短路故障的危害

供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果：

1.短路电流的热效应

巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。

2.短路电流的电动力效应

由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。

3. 短路系统电压下降

14

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。

4.不对称短路的磁效应

当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。

5.短路时的停电事故

短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。

6.破坏系统稳定造成系统瓦解

短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电[5]。 4.3 短路电流计算的目的

在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。

为了确定线路接线是否需要采取限制短路电流的措施，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，为选择继电保护方法和整定计算提供依据，验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流计算，应考虑5-10年的远景发展规划。 4.4 短路点的确定

短路点分别选取变电站的三级电压汇流母线：110kV侧母线—f1，35kV侧母线—f2，10kV侧母线—f3。110KV最大一回负荷出线短路-f4,35KV最大一回负荷出线短路-f5,10KV最大一回负荷出线短路-f6。

等值电路图4-1所示： 系统S1电源近似无穷大系统， E1''=1.

15

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 系统S2电源容量为500MVA，要根据计算电抗查短路运算曲

图4-1

4.5计算变压器各绕组等值电抗标么值

基准：值 SB =1500MVA ， UB=UAV，

前已选出了主变压器（三绕组），其阻抗电压百分比，如4-1表。

表4-1阻抗电压%

阻抗电压％ 高－中 10.5 高－低 17.5 中－低 6.5 Us(1-2)％＝10.5，Us（1-3）％＝17.5，Us（2-3）％＝6.5

1

高压侧：Us1% = 2 （Us(1-2)% + Us(1-3)%－Us(2-3)%） 公式(1-1)

1

= 2 (10.5+17.5-6.5)

=10.75

1

中压侧：Us2% = 2 （Us(1-2)% + Us(2-3)%－Us(1-3)%） 1

= 2 (10.5+6.5-10.5) =-0.25

1

低压侧：Us3% = 2 （Us(1-3)% + Us(2-3)%－Us(1-2)%）

16

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 1

= 2 (6.5+17.5-10.5) = 6.75

所以：Us1%=10.75, Us2%=-0.25, Us3%=6.75

Us1%U2XT1-1=XT2-1=×N 公式(4-1)

100SN = 10.75100 ×110231.5=41.3(?)

T1-2= XT2-2=US2%U2X100×NS

N =?0.251102100×31.5=-0.96(?)

T2-3=U2XT1-3= XS3%U100×NS

N= 6.75100×110231.5=25.9(?) 转化为标幺值为：x110*=

2?41.3?15001102=2.56 x111*=

2?（-0.96）?110150035?1102=-0.19 x112*=

2?25.9?110150010?1102=17.66 4.6短路电流的计算

4.6.1 f1点短路时

1.化简等值电路图角-星变换，如图2所示： x8*=x5*?x6*=5.22 xx8*x9*13*=

5.22?0.47x+x==0.31

7*8*+x9*5.22?0.47?2.14xx8*x9*14*?x?5.22?2.14?1.43 7*+x8*+x9*7.83

17

图4-2

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 x15*?x7*x9*0.47?2.14??0.13

x7*+x8*+x9*7.83 将图4-2化简得图4-3则：

x17*=x1*+x13*?0.34 x18*=x2*+x14*=3.53

2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：

x?=x17*+x15*?S1*0.34?0.13x17*x15*=0.34+0.13+=0.48

3.53x18*x?=x18*+x15*?S2*3.53?0.13x18*x15*=3.53+0.13+=5.0 图4-3

0.34x17*3.计算各电源提供的短路电流 （1）系统S1：IB='' IS1=I?S1=

SB1500==7.87（kA） 3?1103UavIBx?S1*=

7.87=16.4（kA） 0.48'' ish1S=2KshIS1=2.55?16.4=41.82（kA）

（2）系统S2： IS2计算电抗：

x xca?s=2*?S2*?=S2500==2.62（kA） 3?1103Uav500S2=5.0?=1.67

1500SB由xca?s2*=1.67和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为I\S2*=0.62，因此

\\

IS2=0.62?2.62=1.62（kA） IS2=IS2*

?\ ish2S=2KshIS2=2.55?1.62=4.13（kA）

4.计算总短路电流 总短路电流为

18

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 I\''\f1=IS1+IS2=16.4+1.62=18.02（kA）

ish=ishS1+ishS2=45.95（kA） 两相短路电流有名值： I= 3f1

(2)

2? If1(3) = 32 ?18.02 =15.6（KA） 4.6.2 f2点短路时

1.将图4-2化简得图4-4则：

x19*= x15*+x10*+x11*=0.13+2.56+(-0.19)=2.50 2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：

xx?=x17*x19*17*+x19*?x=0.34+2.50+

0.34?2.50S1*?3.08 18*3.53xx?18*x19*S2*=x18*+x19*?x=3.53+2.50+3.53?2.50=32.0

17*0.343.计算各电源提供的短路电流 （1）系统S1：ISBB=3U=1500=23.4（kA） av3?37 图4-4 I''IBS1=I?S1=

x=

23.4?S1*3.08=7.60（kA） i=2K''shS1shIS1=2.55?7.60=19.38（kA）

（2）系统S2： IS2?=S23U=500av3?37=7.80（kA） 计算电抗：

xS2500ca?s=2*x?S2*S=32?=10.7

B1500由xca?s2*=10.7和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为I\S2*=0，因此

I\S2=ishS2≈0（kA）

4.计算总短路电流

19

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 总短路电流为

I\''+I\f2=IS1S2=7.6（kA）

ish=ishS1+ishS2=19.38（kA） 两相短路电流有名值： If2

(2)

= 3? If2(3) = 322 ?7.6 =6.58（KA） 4.6.3 f3点短路时

1.将图4-2化简得图4-5则：

x20*=x15*+x10*+x12*=0.13+2.56+17.66=20.35 2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：

xx?=x17*x20*17*+x20*?x=0.34+20.35+

0.34?20.35S1*?22.65 18*3.53xx?18*x20*S2*=x18*+x20*?x=3.53+20.35+3.53?20.35=235.2

17*0.343.计算各电源提供的短路电流 （1）系统S1：ISBB=3U=1500=78.7（kA） av3?11 图4-5 I''IBS1=I?S1=

x=

78.7?S1*22.65=3.47（kA） iK''shS1=2shIS1=2.55?3.47=8.85（kA）

（2）系统S2： IS2?=S23U=500=26.2（kAav3?11） 计算电抗：

xS2ca?s=2*x?S2*S=235.2?500=78.4

B1500由xca?s2*=78.4和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为I\S2*=0，因此

I\S2=ishS2≈0（kA）

20

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 4.计算总短路电流 总短路电流为

I\''\f1=IS1+IS2=3.47（kA）

ish=ishS1+ishS2=8.85（kA） 两相短路电流有名值： If3

(2)

= 32? If3(3) = 32 ?3.47 =3.0（KA） 4.6.4 f4点短路时

1.将图4-2化简得图4-6则： 2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：

xx?=x17*x15*S1*17*+x15*?x21*?x 18*=0.34+0.13+0.47+

0.34?0.133.53?0.95

xx?=x18*x15*S2*18*+x15*?x21?x 17*=3.53+0.13+0.47+

3.53?0.130.34=5.48

3.计算各电源提供的短路电流 （1）系统S1：IB=SB3U=1500av3?115=7.87（kA）

I''S1=I?S1=

IBx=

7.87?S1*0.95=8.28（kA） i''shS1=2KshIS1=2.55?8.28=21.1（kA）

（2）系统S2： I2S2?=S3U==2.51（kA） av计算电抗：

21

图4-6 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 x xca?s=2*?S2*500S2=5.48?=1.83

1500SB由xca?s2*=1.83和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为I\S2*=0.55，因此

I\\

S2=IS2*

IS2?=0.55?2.51=1.38（kA） i\sh2S=2KshIS2=2.55?1.38=3.52（kA）

4.计算总短路电流 总短路电流为

I\''\f4=IS1+IS2=9.66（kA）

ish=ishS1+ishS2=24.62（kA） 两相短路电流有名值： If4

(2)

= 32? If4(3) = 32 ?9.66 =8.36（KA） 4.6.5 f5点短路时

1.将图4-2化简得图4-7则： 2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：

xx?=x17*x19*S1*17*+x19*?x22*?x 18*=0.34+2.50+0.57+

0.34?2.503.53?3.65

xx?=x18*x19*S2*18*+x19*?x22*?x 17*=3.53+2.50+0.57+

3.53?2.500.34=32.57

3.计算各电源提供的短路电流 （1）系统S1：ISBB=3U=1500=23.4（kA） av3?37 I''IBS1=I?S1=

x=

23.4?S1*3.65=6.41（kA） i2K''shS1=shIS1=2.55?6.41=16.35（kA）

22

图4-7 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 （2）系统S2： IS2计算电抗：

x xca?s=2*?S2*?=S2500==7.80（kA） 3?373Uav500S2=32.57?=10.8

1500SB由xca?s2*=10.8和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为I\S2*=0，因此

\ IS2=ishS2≈0（kA）

4.计算总短路电流 总短路电流为

\''\ If5=IS1+IS2=6.41（kA）

ish=ishS1+ishS2=16.35（kA） 两相短路电流有名值： If5

(2)

3? If2(3) = 3 ?6.41=5.55（KA） = 224.6.6 f6点短路时

1.将图4-2化简得图4-8则： 2.系统S1、S2对短路点的转移电抗：

x?=x17*+x20*?x23*?S1*x17*x20* x18*0.34?20.35?22.86

3.53=0.34+20.35+0.21+

x?=x18*+x20*?x23*?S2*x18*x20* x17*3.53?20.35=235.4

0.34=3.53+20.35+0.21+

3.计算各电源提供的短路电流 （1）系统S1：IB=SB1500==78.7（kA） 图4-8 3?113Uav 23

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 ''IS1=I?S1=

IBx?S1*=

78.7=3.44（kA） 22.86''ishS1=2KshIS1=2.55?3.44=8.77（kA）

（2）系统S2： IS2计算电抗：

x xca?s=2*?S2*?=S2500==26.2（kA） 3?113Uav500S2=235.4?=78.5

1500SB由xca?s2*=78.5和t=0S，查运算曲线的S2在0S时的短路电流标幺值为I\S2*=0，因此

\ IS2=ishS2≈0（kA）

4.计算总短路电流 总短路电流为

\''\ If6=IS1+IS2=3.44（kA）

ish=ishS1+ishS2=8.77（kA） 两相短路电流有名值： If6

(2)

3? If6(3) = 3 ?3.44 =2.97（KA） = 224.5 短路电流的计算结果

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。 各短路点短路电流计算结果统计如下表4-2

表4-2 短路计算结果统计表

三相短路电流 短路点 f1

冲击电流 Ichi(KA) 45.95 24

二相短路电流 Ifi (2)(KA) 15.6 Ifi (3)(KA) 18.02 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 f2 f3 f4 f5 f6

7.6 3.47 9.66 6.41 3.44 19.38 8.85 24.62 16.35 8.77 6.58 3.0 8.36 5.55 2.97

25

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 第五章 电气设备的选择

电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。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，选择合适的电气设备，尽量采用新技术，节约投资。

电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不完全一样，具体选择方法也不完全相同，但其基本要求是一致的。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择设备的额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验设备的热稳定、动稳定以及开关的开断能力。

5.1 电气设备选择的一般条件

5.1.1 按正常工作条件选择电气设备

1．电气设备的额定电压UN

电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。因此，在电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压 UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择。即

UN≥UNS （公式5-1）

2.电气设备的额定电流IN

电气设备的额定电流IN是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。IN应不小于该贿赂在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即：

IN?Imax （公式5-2）

3.环境条件对设备选择的影响

当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。

4.机械荷载

所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。

26

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 5.1.2 按短路状态校验

1.校验的一般原则

（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，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，则应按严重情况校验。

（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。

2.短路热稳定校验

短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件。

It2t≥Qk （公式5-3）

式中：Qk—短路电流产生的热效应

It 、t—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间 3.电动力稳定校验

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为：

ies≥ish （公式5-4）

式中：ish—短路冲击电流幅值

ies—电气设备允许通过的动稳定电流幅值 4.短路计算时间

验算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，即：

tk＝tpr＋ tbr （公式5-5）

tpr一般取保护装置的后备保护动作时间

5.绝缘水平

在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。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。但所选电器的绝

27

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 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[3]。

5.2 断路器的选择

5.2.1 110kV主变侧断路器的选择

1.该回路为 110 kV电压等级。

2.断路器安装在户外，故选户外式断路器。

3.回路额定电压Ue≥110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流

Imax=1.05×

SN3UN

=1.05×

315003?110=173.60 (A)

4.为方便运行管理及维护，选取110kV 断路器为LW6-110Ⅰ型SF6断路器，其技术数据如下表5-1 ，其主要技术参数如：

表5-1 LW6-110Ⅰ型户外高压六氟化硫断路器技术数据

型号 SF6气体压力（MPa） 最高工作电压（kV） 额定开动稳定3S热额定关全开断电流近区故电流稳定合电流额定断时（kA） 障开断（峰电流（峰电流电流值）（kA） 值）间（A） （KA） （KA） （KA） （S） 3150 50*/31.5 40 28.4 125 100 50 40 125 ≤0.05 100 [8]

额定电压（kV） LW6-110Ⅰ 0.6 0.4 110 126 5.对所选的断路器进行校验 （1）热稳定校验： 1）短路时间：

tk?tpr?tbr?0.15+0.05=0.2 s

式中：tpr为继电保护时间，这里取后备保护时间，tk<1s所以应该考虑非周期分量的热效应。

2）周期分量热效应，根据运算电抗查短路电流运算曲线

Itk?16.4?1500500?0.6??123.0+1.11=124.11KA

3?115.53?115.528

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 Itk/2?16.4?21500500?0.6??123.0+1.11=124.1KA

3?115.53?115.522I''?10Itk/2?ItkQk?tk

12(18.2)2?10?(124.11)2?(124.11)2?0.2 =

12 =2829.4[(KA)2.S]

3）非周期分量热效应，Qnp?TI'' T——非周期分量热效应时间，查得，T=0.05S

(18.2)2=16.56[(KA)2.S] Qnp?TI''=0.05×

2Qk=Qp?Qnp?2829.4+16.56< Itt

22 满足热稳定要求。 （2）动稳定校验：

ish≤ ies ish=ich =45.95kA

5.2.2 35kV主变侧断路器的选择

35kV侧断路器选择端口耐压高，对同一电压等级断口数目少、开断容量大、电寿命长、

检修间隔周期长的SF6断路器。

1.该回路为 35 kV电压等级。

2.断路器安装在户外，故选户外式断路器。

3.回路额定电压UN≥35kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流：

Imax =1.05×

SN3UN

=1.05×

3150003?35（1?100）=496.0 (A)

INBr≥Iz = If2 (3)=7.60 KA INC1≥Ish2=19.38 KA

4.根据以上数据选择LW8-35型户外高压六氟化硫断路器，其技术数据如下表5-2

表5-2 LW8-35型户外高压六氟化硫断路器技术数据

29

[8]

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 型号 SF6气体最高工额定开动稳定4S热额定关额定压作电压断电流额定失电流稳定电合电流额定电额定力（20℃（kV） （kA） 步同步（峰流（峰压电流时）电流值）（kA） 值）（kV） （A） （MPa） （kA） （KA） （KA） 0.45 35 40.5 1600 25 6.3 63 25 63 全开断时间（S） LW8-35 ≤0.06 5.对所选的断路器进行校验 （1）热稳定校验： 1）短路时间：

tk＝tpr＋tbr=0.15+0.06=0.21s

tpr继电保护时间，这里取后备保护时间0.15s

由于tk<1s,所以应该考虑短路电流非周期分量的热效应。 2）周期电流分量的热效应为：

Itk?Itk/2=7.6×100=11.86（kA） 3?37其中Itk/2—短路电流在t/2秒内的周期分量有效值

I''?10Itk/2?ItkQp?tk

12(7.6)2?10?(11.86)2?(11.86)2?0.21 =

12222 =28.09[kA2·S] 3）非周期电流热效应为：

Qnp?TI''

=0.05×7.6=2.89[KA·S]

22

2 其中T—非周期分量热效应时间，查表2-1得，T=0.05S

Qk=Qp?Qnp?28.09+2.89=30.98< It2t 满足热稳定要求。 （2）动稳定校验：

30

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 ish2=Ich2=19.38kA＜ies=63kA所以满足动稳定要求。

5.2.3 10kV主变侧断路器的选择

为满足安全需要，节省投资、节约占地面积，选择少油断路器，以负荷最大的支路一支路进行选择，根据额定电压，额定电流： UN≥UNS , IN≥IMAX，INBr≥Iz , INC1≥Ish 有：

1.回路额定电压Ue≥10kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流

Imax=1.05×

SN3UN

=1.05×

=1736.0 (A)

3?10?（1?100）031500INBr≥Iz = If3 (3)=3.47kA INC1≥Ish3=8.85 kA

2.根据以上数据选择SN10-10Ⅲ型少油户内断路器，其技术数据如下表5-3

表5-3 SN10-10Ⅲ型户内少油断路器技术数据

[8]

额定 型号 电压 kV SN10-10Ⅲ 10 额定 电流 A 2000 额定 断流容量MVA 开断 电流 kA 750 40 极限 过电 流峰值 kA 125 4S热稳 固有分定电流 闸时间 kA 40 S 0.07 合闸 时间 S 0.2 3.对所选的断路器进行校验 （1）热稳定校验：

1）短路时间：tk＝tpr＋tbr=2+0.11=2.11s

tpr继电保护时间，这里取后备保护时间2s

由于tk＞1s,所以不考虑短路电流非周期分量的热效应。 2）周期电流分量的热效应为：

Itk?Itk/2=0.27×100=1.48KA

3?10.5其中Itk/2—短路电流在t/2秒内的周期分量有效值

31

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 I''?10Itk/2?ItkQp?tk

12(3.47)2?10?(1.48)2?(1.48)2?2.11 =

12222 =6.35[kA2·S]

Qk≈Qp?6.35< It2t满足热稳定要求。 （2）动稳定校验：

ish6=Ich6=8.55KA＜ies=40KA所以满足动稳定要求。

5.2.4 分段断路器的选择

因为10kV侧为单母线分断带旁路母线（分段断路器兼做旁路断路器）的方式，故10kV侧母线分段断路器的选择与10kV主变侧断路器的选择相同。

根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥IMAX，INBr≥Iz , INC1≥Ish 进行选择。 根据以上数据选择SN10-10/1000-43.3型室内少油断路器，其技术数据如表5-3： 5.2.5 母联断路器的选择

由于在该变电所的电气主接线中，110KV侧以及35KV侧均采用双母线接线方式，故110kV以及35KV侧的母联断路器的选择分别与110kV主变侧以及35KV主变侧断路器的选择相同。

根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥IMAX，INBr≥Iz , INC1≥Ish 进行选择。 其中110KV侧的母联断路器为：LW6-110Ⅰ型户外高压六氟化硫断路器。 35KV侧的母联断路器为： LW8-35型户外高压六氟化硫断路器。

5.2.6 各电压等级出线断路器的选择

5.2.6.1 110KV侧出线断路器的选择

110KV侧出线2回，负荷最大的一回为30MVA，架空输电线路为10km。按照其电压等级，故选择SF6断路器。

32

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥Imax，INBr≥Iz , INC1≥Ish 进行选择。

UN≥UNS=110 (kV)

IMAX=

1.05Se3Ue=1.05?30000=158.1 (A)

3?115INBr≥Iz = If4 (3)=9.66(kA) INC1≥Ish1=24.62 (kA)

根据以上数据选择LW14-110Ⅰ型SF6，其技术数据如下表5-15.2.6.2 35K侧出线断路器的选择

根据地点，结构选择SF6断路器。以负荷最大的支路一支路进行选择。根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥Imax，INBr≥Iz , INC1≥Ish 有：

[8]

UN≥UNS=35 (kV)

IMAX=

1.05Se3Ue=1.05?5000=81.92(A)

3?37INBr≥Iz = If5 (3)=6.41 (kA) INC1≥Ish5=16.35(kA)

根据以上数据选择LW8-35型户外高压六氟化硫断路器，与35KV主变侧断路器型号相同。其技术数据如表5-2。 5.2.6.3 10KV侧出线断路器的选择

为满足安全需要，节省投资、节约占地面积，选择少油断路器，以负荷最大的支路一支路进行选择，根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥Imax，INBr≥Iz , INC1≥Ish 有：

UN≥UNS=10( kV)

33

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 IMAX=

1.05Se3Ue=

1.05?5000=288.68(A)

3?10.5INBr≥Iz = If3 (3)=3.44(kA) INC1≥Ish3=8.77( kA)

根据以上数据选择SN10-10/630-16型少油户内断路器，其技术数据如下表5-4

表5-4 SN10-10/630-16型户内少油断路器技术数据

额定最大关开断合电流电流 峰值（KA） （KA） 16 40 [8]

型 号 最高工额定电额定电作电压压（kV） 流（A） （KV） 11.5 10 630 极限通过电流峰值（KA） 40 4S热稳定电流（kA） 16 合闸固有分时间 闸时间 (s) （s） SN10-10/1000-43.3 ?0.2 ?0.06 5.3 隔离开关的选择

隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关设备。它需与断路器配套使用。但隔离开

关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。

作用：隔离作用，作为电气电气设备或线路冷备用状态或检修状态时的电气隔用，以保证安全。倒闸操作，投入备用母线和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。隔离开关没有特殊的灭弧装置，因此只能用于分、合没有负荷的电路，隔离开关往往与断路器串联联接在配电装置中使用，只有在断路器处于分闸状态下进行分、合闸的操作。隔离开关分闸后有明显的断开点，这对于保证维护、检修工作的安全很有意义。

隔离开关与断路器相比，项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。 5.3.1 110kV主变侧隔离开关的选择

1.根据额定电压，额定电流：UN≥UNS,IN≥Imax 进行选择。

UN≥UNS=110 (kV)

34

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 Imax=

1.05Se3Ue=

1.05?31500=166.05 (A)

3?1152.根据以上数据和所选断路器的相关数据和已知条件，选择GW4—110GD型隔离开关。查《电力工程设计手册》得技术特性如表5-5

[8]

表5-5 GW4—110GD型高压隔离开关技术数据

型 号 GW5-110GD 额定电压 kV 110 额定电流 A 600 最大工作电压 kV 126 动稳定电流 峰值kA 4S热稳定电流 kA 16 72 3.校验所选的隔离开关 （1）热稳定校验：

I''短路时间： tk?tpr?tbr?0.15+0.05=0.2 s ?==1

I?'' ?''2=0.05s tk<1s所以应该考虑非周期分量的热效应， tnp=0.05×查短路电流周期分量等值曲线得 tp≈0.3s 所以 teq= tp+tnp=0.3+0.05=0.35s

20.35< It2t I?teq=(18.02)2×

[1]

其中 tp—短路电流周期分量发热的等值时间

tnp—短路电流非周期分量发热的等值时间 满足热稳定要求。

（2）动稳定校验：

ish1=Ich1=45.95kA＜ies=80kA 满足动稳定要求。 5.3.2 35kV主变侧隔离开关的选择

1.根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥Imax 进行选择。

UN≥UNS=35 (kV)

Imax=

1.05Se3Ue=

1.05?31500=516.10 (A)

3?3735

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 2.根据以上数据和所选断路器的相关数据和已知条件，选择GW5-35D /1000型隔离开关。查《电力工程设计手册》得技术特性如表5-6

表5-6 GW5-35D /1000隔离开关的技术数据

型 号 GW5-35D/1000 额定电压 kV 35 额定电流 A 1000 最大工作电压 kV 43 动稳定电流 峰值kA 5S热稳定电流kA 18 [8]

50 3.校验所选的隔离开关 （1）热稳定校验：

I''短路时间： tk?tpr?tbr?0.15+0.06=0.21 s ?==1

I?''tk<1s所以应该考虑非周期分量的热效应， tnp=0.05× ?''2=0.05s 查短路电流周期分量等值曲线得 tp≈0.35s 所以teq= tp+tnp=0.35+0.05=0.40s

20.35< It2t I?teq=(7.6)2×

[1]

满足热稳定要求。

（2）动稳定校验：

ish2=Ich2=19.38kA＜ies=50kA满足动稳定要求。 5.3.3 10kV主变侧隔离开关的选择

1.根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥Imax 进行选择。

UN≥UNS=10 KV

Imax=

1.05Se3Ue=

1.05?31500=1818.65 A

3?10.52.据以上数据和所选断路器的相关数据和已知条件，选择GN2—10/2000型隔离开关。查《电力工程设计手册》得技术特性如表5-8

表5-7 GN2—10/2000隔离开关的技术数据

[8]

36

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 型号 GN2—10/2000 额定电压 (kV) 10 额定电流 (A) 2000 5s热稳定电流 (kA) 51 动稳态电流 (kA) 85 3.校验所选的隔离开关 （1）热稳定校验：

短路时间：tbr=tin+ta=0.06+0.05=0.11s 其中：

tk＝tpr＋tbrI''=2+0.11=2.11s ?==1

I?''tk＞1s所以不考虑非周期分量的热效应， tnp=0.05× ?''2=0.05s 查短路电流周期分量等值曲线得 tp≈1.65s 所以 teq= tp+tnp=1.65+0.05=1.70s

21.70< It2t 满足热稳定要求。 I?teq=(3.47)2×

[1]

（2）动稳定校验：

ish3=Ich3=8.85KA＜ies=85KA 满足动稳定要求。 5.3.4 分段断路器隔离开关的选择

因为10kV侧为单母线分断带旁路母线的方式，故10kV侧母线分段断路器隔离开关的选择与10kV主变侧断路器隔离开关的选择相同。 5.3.5 母联断路器隔离开关的选择

由于在该变电所的电气主接线中，110KV侧以及35KV侧均采用双母线接线方式，故110kV以及35KV侧的母联断路器隔离开关的选择分别与110kV主变侧断路器隔离开关以及35KV主变侧断路器隔离开关的选择相同。

5.3.6 各电压等级出线断路器隔离开关的选择

5.3.6.1 110KV出线断路器隔离开关的选择

1.根据额定电压，额定电流：UN≥UNS , IN≥Imax进行选择。

37

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 UN≥UNS=110 KV

Imax=

1.05Se3Ue=1.05?30000=158.14 (A)

3?1152.据以上数据和所选断路器的相关数据和已知条件，选择GW4—110D/600型隔离开关。查《电力工程设计手册》得技术特性如表5-8

表5-8 GW4—110D/600的技术数据

型号 GW4—110D/600 额定电压（KV） 110 额定电流（A） 600 动稳定电流（峰值）（KA） 50 4s热稳定电流（KA） 16 [8]

5.3.6.2 35KV出线断路器隔离开关的选择

以负荷最大的支路一支路的断路器进行选择。根据额定电压，额定电流：UN≥UNS ,

IN≥Imax 有：

UN≥UNS=35 KV

Imax=

1.05Se3Ue=1.05?5000=81.92 A

3?37据以上数据和所选断路器的相关数据和已知条件，故选择与35KV主变侧断路器隔离开关选择相同，型号为GW5-35D/1000，技术特性如表5-6。 5.3.6.3 10KV出线断路器隔离开关的选择

以负荷最大的支路一支路的断路器进行选择。根据额定电压，额定电流：UN≥UNS

IN≥Imax 有：

UN≥UNS=10 KV

Imax=

1.05Se3Ue=

1.05?5000=288.68(A)

3?10.5据以上数据和所选断路器的相关数据和已知条件，选择GN6—10T/200型隔离开关。查《电力工程设计手册》得技术特性如表5-9

表5-9 GN6—10T/600的技术数据

38

[8]

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 型号 GN6—10T/600 额定电压（KV） 10 额定电流（A） 600 动稳定电流（峰值）（KA） 52 5s热稳定电流（KA） 20 5.4 导线的选择

导体和电缆是输配电系统传输电能的主要组成部分，根据结构和用途，导体可分为裸硬导体(矩形铜、槽形、圆管形)和裸软导体（钢绞线、铝绞线、钢芯铝绞线）及封闭导体。硬母线机械强度高、载流量大，布置上要求的相间距离较小，故主要作为发电机至变压器的引出线及屋内高低压配电装置。软母线施工方便，主要适用于架空电力线路及各型户外配电装置。母线的材料主要有铜、铝、钢三种，除在特殊场合使用铜母线外，一般采用铝母线的较多。母线的形状有圆形、管形、长方形，长方形截面用的较多。

选择母线截面形状的原则是：集肤效应系数尽量低；散热好；机械强度高；连接方便；安装方便。

本设计中母线的截面按长期允许电流选择。按长期允许电流选择时，所选母线截面积的长期允许电流应大于装设回路中最大持续工作电流即：

Imax?KIal （公式5-6）

式中：Imax——导体所在回路中最大持续工作电流，A

Ial——在额定环境温度（?0=+25℃）时导体允许工作电流 ，A K——与实际环境温度和海拔有关的综合校正系数 当导体允许温度为+70℃和不计日照时，K值可以用下试计算

K??al?? （公式5-7）

?al??0式中：?al、?分别为导体长期发热允许最高温度和导体装地点实际环境温度

该地区最热月平均温度为20℃，最高气温42℃，最低温度为-15℃。 按照该地区最高气温的修正系数为：

K??al???al??0

K=

70?42=0.789 70?25

39

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 5.4.1 110kV侧母线选择与校验

1.按导体发热长期允许电流选择母线截面，根据公式5-6有：

Imax?KIal

110KV侧回路最大工作持续电流：

Imax=

1.05Se3Ue=

1.05?31500=166.05 A

3?115Ial≥

Imax166.05 = =210.46(A) K0.7892.按照导体最大持续工作电流,依照《电力工程电气设计手册》选取截面为539mm2铝锰合金管型导体，,其技术数据见表5-10所示[8]。

表5-10 圆管形铝锰合金导体参数表

导体尺寸 D1/D2 (mm) Ф60/54 539 导体截面（mm2） 导体最高允许温度为下值时的截流量（A） 70℃ 1240 80℃ 1072 7.29 2.02 21.9 0.59 截面系数 W(cm3) 惯性半径 ri(cm) 惯性矩J 质量（㎏(cm4) /m） 3.校验所选的母线 （1）由母线数据知：在母线载流量系按最高允许温度为+70℃时的载流量Ial=1240A 在最高环境温度+42℃时，母线的允许电流为:IS=KIal=0.789×1240=978.36A 且IS=KIal≥Imax=166.05A所以满足要求。

（2）热稳定校验：

正常运行时导线最高温度为：

(166.05)2I2max（70-42）=42.8℃<70℃ （公式5-8） ????(?al??)2? 42+2(978.36)Is''由?＝42.8℃，查表[1]得C＝98A/ mm2

主保护位瞬时动作，所以动作时间tpr=0.15s，有已选断路器知br=0.05s

40

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 短路时间： tk?tpr?tbr=0.15+0.05=0.2s＜1s 所以要考虑短路电流非周期分量的影响。

因为 I(3)>I(2) 所以 按三相短路校验热稳定性。 周期电流分量的热效应为：

由于供电系统为无限大功率电源，故其短路电流周期分量不衰减所以：

Itk=Itk/2?2.08?1500500?0.2??15.60+0.50=16.10（kA）

3?115.53?115.5其中Itk/2—短路电流在t/2秒内的周期分量有效值

I''?10Itk/2?ItkQp?tk

12(18.02)2?10?(16.10)2?(16.10)2?0.2 =

12222 =52.93[KA2·S] 非周期电流热效应为：

S] Qnp?TI''=0.05×18.022=16.24[kA2·

其中，T—非周期分量热效应时间，查表得，T=0.05S

2Qk=Qp?Qnp?52.93+16.24=69.17[(kA)2.S]

Szx=

11×Qk?Kj=×69170000?1=84.86mm2<539 mm2 （公式5-9）

98C 其中Kj—集肤系数，查的Kj取1

圆管形铝锰合金导体（截面积539 mm2）满足热稳定性的要求 （3）动稳定校验：

母线自重产生的垂直弯矩Mcz由手册差得均布荷载最大弯矩系数为0.125，则弯矩为：

9.8=0.125×0.802×82×9.8=62.88(NM) （公式5-10） Mcz=0.125×qlljs×

2集中荷载产生的垂直弯矩Mcj由手册查得集中荷载最大玩具系数为0.188，则弯矩为：

41

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 Pljs×9.8=0.188×15×8×9.8=221.01(NM) （公式5-11） Mcj=0.188×

短路状态时母线所受的最大弯矩Md和应力?d的计算 短路电动力产生的水平弯矩Msd和短路电动力fd：

18.022ich?0.58=2.54kg/m （公式5-12） fd =1.76???=1.76?2a130Msd=0.125?fd?l2js?9.8=0.125?2.54?82?9.8=199.1NM 在内过电压情况下的风速产生的水平弯矩M'sj和风压f'v：

f'?Dv2152v=dv?kv1?16=1?1.2?0.1?16=1.69kg/m M'sj=0.125?fv'?l2js?9.8=0.125?1.69?82?9.8=132.5NM 短路状态时母线所受的最大弯矩Md和应力?d

Md=(Msd?M'sj)2?(Mcz?Mcj)2 =(199.1?132.5)2?(62.88?221.01)2 =436.5N

?Mdd=100?W=100?436.57.29=5987N/cm2 此值小于铝锰合金的最大允许应力8820 N/cm2，满足要求。

5.4.2 35KV侧母线选择与校验

1.按导体发热长期允许电流选择母线截面，根据公式5-6有：

Imax?KIal

35KV侧回路最大工作持续电流：

I.05Se1.05?31500max=

13U=

e3?37=516.10 A

Imaxal≥

IK =516.100.789=654.12A

42

公式5-13） 公式5-14） 5-15）

5-16） 5-17）

（ （ （公式（公式 （公式 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 2.按照导体最大持续工作电流,依照《电力工程电气设计手册》选择50×6.3矩形铝导线平放，额定载流量约为740A。

3.校验所选的母线

（1）由母线数据知：在母线载流量系按最高允许温度为+70℃时的载流量Ial=740A 在最高环境温度+42℃时，母线的允许电流为:IS=KIal=0.789×740=583.86A 且IS=KIal≥Imax=516.60A所以满足要求。

（2）热稳定校验：

正常运行时导线最高温度为：

(516.60)2I2max=63.92℃<70℃ ????(?al??)2? 42+（70-42）2(583.86)Is''由?＝63.92℃，查表[1]得C＝89A/ mm2

主保护位瞬时动作，所以动作时间tpr=0.15s，有已选断路器知br=0.06s

短路时间tk?tpr?tbr=0.15+0.05=0.21s＜1s，所以要考虑短路电流非周期分量的影响。 因为 I(3)>I(2) ，所以 按三相短路校验热稳定性

周期电流分量的热效应为：

Itk?Itk/2=0.32×1500=7.48（kA） 3?37其中Itk/2—短路电流在t/2秒内的周期分量有效值

I''?10Itk/2?ItkQp?tk

12(7.6)2?10?(7.48)2?(7.48)2?0.21 =

12222 =11.78[kA2·S] 非周期电流热效应为：

S] Qnp?TI'' =0.05×7.62=2.89[kA2·

其中T—非周期分量热效应时间，查表得，T=0.05S

2Qk=Qp?Qnp?11.78+2.89=14.57[(kA)2.S]

43

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 Szx=

11×Qk?Kj= ×14570000?1=42.89mm2<50×6.3=315 mm2

89C其中Kj—集肤系数，查的Kj取1，满足热稳定要求。

（3）动稳定校验：

跨距L=1.2m，相间距a=0.3m 单位长度上的相间电动力:

212?719380?1.73?10ish?1.73?10?216.59N/M （公式5-18） a0.3?7fphbh20.005?0.0502??2.08?10?6 m3 （公式5-19） W?66?ph?fph?L210W226.59?1.226??14.99?10pa （公式5-20） ?610?2.08?10所以?ph≤?al=70?106pa，动稳定满足要求 5.4.3 10KV侧母线选择与校验

1.按导体发热长期允许电流选择母线截面，根据公式5-6有：

Imax?KIal

10KV侧回路最大工作持续电流：

Imax=

1.05Se3Ue=

1.05?31500=1818.65（A）

3?10.5Ial≥

Imax1818.65 = =2305（A） K0.7892.按照导体最大持续工作电流,依照《电力工程电气设计手册》选择125×8双条矩形铝导线平放，额定载流量约为2670A。

3. 校验所选的母线

根据35kV侧母线校验方法进行校验，满足要求。

44

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计

1、按最大工作电流选择导线截面S

Imax=1.05×

SN3UN

=1.05×

315003?110=173.60 (A)

年最高平均温度为+30℃，而导线长期允许温度为+70℃，海拔高度为1000m，查表得环境修正系数K0＝0.94

IYj= Imax/K0=173.6/0.94=184.68(A)

选择110KV母线型号为：LGJ—50，LGJ—50在基准温度25℃时载流量IY 为220A。

Imax=173.60A＜K0IY=0.94×220=206.8A 满足要求

2、热稳定校验：

I(3)S=50mm＞Smin=?C2

tima=

2600×2=42mm2 87满足热稳定要求。 S——为导线截面积，mm2 ；

tima——短路电流假象时间，s；

(3)——三相短路电流，A； I?C——导线材料的热稳定系数。

二. 35KV母线的选择与校验：

1、按最大工作电流选择导线截面S

Imax=1.05×

SN3UN

=1.05×

3150003?35（1?100）=496.0 (A)

环境修正系数K0＝0.94，

IYj= Imax/K0=496.0/0.94=527.66(A)

选择110KV母线型号为：LGJ—240，LGJ—240在基准温度25℃时载流量IY 为610A。

Imax=527.66A＜K0IY=0.94×610=573.4A 满足要求

2、热稳定校验：

I(3)S=240mm＞Smin=?C2

tima=

7140×3.55=154.6mm2 87tima取3.55，满足热稳定要求。

三. 10KV母线的选择与校验：

45

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 该侧采用室内配电装置，应取月平均最高温度再加5℃，即35℃。环境修正系数K0

取0.88，导体采用矩形导体。因为矩形导体一般用于35kV以下，电流在2000A及以下的配电装置中。

1、按最大工作电流选择导线截面S

Imax=1.05×SN3UN

=1.05×=1736.0 (A)

3?10?（1?100）031500选择矩形铝导线（h×b）125×10,平放允许电流为2089A，竖放允许电流为2177A。 2、热稳定校验：

I(3)S=1250mm＞Smin=?C2

tima=

390×3.6=8.5mm2 87tima取3.6，满足热稳定要求。 3、动稳定校验

母线采取水平排列平放则W=bh2/6=10×1252/6=26041(mm3) =26.041×10-6 m3 相邻支柱间跨距取 L=1.2m 相间母线中心距离取a=0.25m

23i shL3?9902?1.2?7?7σmax=×10=×10=3.13MPa ?6aW26.041?10?0.25σmax＜σ

al

=70MPa满足动稳定要求。

35kV侧最大一回出线选择及校验

在16回出线中，最大一回出现负荷为4500KVA,以最大负荷的一条出线截面积的选择计算作为依据，其他线路一定能满足要求。 按按导体发热长期允许电流选择母线截面： Imax ≤ KIal

该回出线最大持续工作电流 ： Imax=1.05×Se4500=1.05×=273.1(A)

3?103Ue按照导体最大持续工作电流Imax,依照《电力工程电气设计手册》选取截面为95/15mm2钢芯铝绞线其技术数据见表5-11所示[6]。 标称截面

根数/直径 计算截面 46

外径质量 长期允许载流 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 铝/钢（mm2） 95/15 （根/mm） 铝 26/2.15 钢 7/1.67 铝 （mm2） 钢 总计 （mm） （Kg/Km） 13.61 380.8 量（A） 70℃ 335 94.39 14.33 109.72 10kV侧最大一回出线选择及校验

选择出线的形式：由于钢芯铝绞线的耐张性能比单股线好，在允许电流相同时，其直径比单股线直径大，其表面附近的电场强度小于单线，机械强度较大，集肤效应大，可以防止电晕的产生，并且起可以使变电站的屋外配电装置简单、投资少、比较经济，所以可采用钢芯铝绞线。

在16回出线中，最大一回出现负荷为4200KVA,以最大负荷的一条出线截面积的选择计算作为依据，其他线路一定能满足要求。 按按导体发热长期允许电流选择母线截面： Imax ≤ KIal

该回出线最大持续工作电流 ： Imax=1.05×Se4200=1.05×=254.9 (A)

3?103Ue按照导体最大持续工作电流Imax,依照《电力工程电气设计手册》选取截面为70/10mm2钢芯铝绞线其技术数据见表5-11所示[6]。 标称截面 铝/钢（mm2） 70/10 根数/直径 （根/mm） 铝 6/3.8 钢 1/3.8 铝 计算截面 （mm2） 钢 总计 11.4 外径质量 长期允许载流量（A） 70℃ 275 （mm） （Kg/Km） 275.2 68.05 11.34 79.39 互感器的选择

一. 主变110KV侧电流互感器的选择

一次回路电压：un?ug =110KV 二次回路电流： Im＞Imax=1.05×

SN3UN

=1.05×

315003?110=173.60 (A)

根据以上两项，初选LCW-110户外独立式电流互感器，其参数如下

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 电流互额定电级次 感器型流A 号 二次负载值 3级 10%倍数 1S热稳动稳定二次倍负载 数 Ω 定倍数 电流倍数 组合 0.5级 1级 LCW-110 600/5 1.动稳定校验：

0.5/1 1.2 1.2 1.2 15 75 150 2IN1Kes?ish

150×600=127.3KA>ish=6.63KA 满足动稳定要求 2IN1Kes=2×

22.热稳定校验：(Kt IN1)2t?I?tima

2 (Kt IN1)2t = (0.6×75) 2 ×1=2025 [（KA）2s]≥I?1.1＝7.44kA2.s tima＝2.62×

满足热稳定要求

综上所述，所选LCW-110(600/5) 户外独立式电流互感器满足要求。

二. 35KV侧电流互感器的选择

一次回路电压：un?ug =35KV 二次回路电流： Im＞Imax=1.05×

SN3UN

=1.05×

3150003?35（1?100）=496.0 (A)

根据以上两项，初选LCW-110户外独立式电流互感器，其参数如下

电流互额定电流级次 感器型A 号 二次负载值 3级 10%倍数 二次倍负载 数 Ω LCW-35 1000/5 0.5/3 2 4 2 28 65 100 1S热稳动稳定定倍数 电流倍数 组合 0.5级 1级 1.动稳定校验：

2IN1Kes?ish

2IN1Kes=2×100×1000=141.4KA>ish=7.14KA 满足动稳定要求

22.热稳定校验：(Kt IN1)2t?I?tima

48

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 2 (Kt IN1)2t = (65×1) 2 ×1.11=4225 [（KA）2s]≥I?1.11＝8.7kA2.s tima＝2.82×

满足热稳定要求

综上所述，所选LCW-35(1000/5) 户外独立式电流互感器满足要求。

三. 10KV侧电流互感器的选择

一次回路电压：un?ug =10KV 二次回路电流： Im＞Imax=1.05×SN3UN

=1.05×=1736.0 (A)

3?10?（1?100）031500根据以上两项，初选LFZL-10电流互感器，其技术参数如下：

电流互额定电流级次 感器型A 号 二次负载值 3级 10%倍数 二次倍负载 数 Ω LFZL-10 3000/5 0.5/B 0.8 1 10 20 35 1S热稳动稳定定倍数 电流倍数 组合 0.5级 B级 1.动稳定校验：

2IN1Kes?ish

35×3000=49.5KA>ish=0.99KA 满足动稳定要求 2IN1Kes=2×

22.热稳定校验：(Kt IN1)2t?I?tima

2 (Kt IN1)2t = (20×3) 2 ×1.1=3600 [（KA）2s]≥I?1.1＝0.17kA2.s tima＝0.392×

满足热稳定要求

综上所述，所选LFZL-10 电流互感器满足要求。

电压互感器的选择

电压互感器是把一次回路高电压转换为100V的电压,以满足继电保护﹑自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件。

电压互感器的选择是按安装地点，构造形式，装置的种类，额定电压，准确度等级及副边负荷的选择。而副边负荷是在确定二次回路方案以后计算的。

电压互感器的选择和配置应按下列条件：

型式：6～20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压

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青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计 互感器；35KV～110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。

一次电压u1、un为电压互感器额定一次线电压。 二次电压：按表所示选用所需二次额定电压u2n。 绕组 主二次绕组 附加二次绕组 用于中性点不接地或经消弧线圈接地 高压侧接入方式 接于 线电压上 接于 相电压上 用于中性点直接接地系统中心 二次额定 100 电压 100/3 100 100/3 准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：

用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。

供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为1级。 用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。

在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。

负荷S2：S2＜Sn

110KV侧母线电压互感器的选择

型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压： U1n=110KV U2n=0.1/3KV

准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计手册，选择

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