220、110、10kV降压变电站一次部分设计

山西大学

毕业设计（论文）

题 目 220/110/10 kV降压变压站

电气一次部分设计

系 别 电力工程系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 姓 名 王跃飞 指导教师

下达日期 2010 年 2 月 26 日

设计时间自 2010 年 3 月 1日 至 2010 年 7月 3日

毕业设计（论文）任务书

一、设计题目：1、题目名称 220/110/10kV降压变电站一次部分设计 2、题目来源 自 拟 二、目的和意义 综合利用学过的专业知识，适应现场工作需要，达到学以致用的目的。 三、原始资料 1.本变电站为一地区变电站，110kV主要给另一终端变电站供电。本变电站所带负荷主要集中在10kV侧，主要供给化学工业、食品工业、医院及居民小区用电。 2.本变电站220kV进线有两回，与距该变电站80km的上一级中间变电站的220kV母线相连，上一级中间变电站220kV母线的短路容量分别是：最大方式下2000MVA,最小方式下1600MVA,220kV输电线的参数分别为 x=x=0.4Ω/km,x=3.5x (单回)，x=5.5x (双回)。 1201013.本变电站110kV出线有四回，最大输送功率120MVA,功率因数为0.85。变电站110kV的短路容量分别是：最大方式下1000MVA,最小方式下800MVA。110kV出线后备保护动作时间为3秒。 4.本变电站10kV 出线有八回，最大输送功率为8MVA,功率因数为0.85,10kV出线后备保护动作时间为0.5秒。 5.本变电站共有两台主变压器，每台变压器应满足70%的负荷需求。 6.本变电站年最高气温+40C,最低气温为-15C,最热月平均气温+30C。海拔高度为800m,雷暴日为30日/年。 四、设计说明书应包括的内容 1.变电站电气主接线设计（包括主变压器选择、所用电源的引接）； ２．短路电流计算； ３．部分电气设备选择： (1) 主变压器回路、220kV进线、110kV 出线、10kV出线断路器及隔离开关选择； (2) 10kV侧母线导体、支持绝缘子、穿墙套管选择； 000 1

(3) 220kV 、110kV母线电压互感器； (4) 10kV出线电流互感器选择； (5) 全部电流互感器、电压互感器配置方案及防雷保护方案设计； (6) 主变压器及10kV出线保护配置方案。 五、设计应完成的图纸 1.电气主接线图； 2.变电站平面布置图； 3．220kV配电装置设计； 4．防雷保护设计图。 六、主要参考资料 1.《发电厂电气部分》，中国电力出版社。 2.《电力工程设计手册》，水利电力出版社。 3.《变电站设计》，辽宁科学技术出版社。 4.《电力系统继电保护原理》，水利电力出版社。 七、进度要求 1、实习阶段 第 8 周（ 4 月 19 日）至第 10 周（ 5月8 日）共 ３ 周 2、设计阶段 第1 周（ 3月 1 日）至第7 周（ 4 月 16 日）， 第11 周（ 5月 10 日）至第18 周（ 7月 3 日）共 15 周 3、答辩日期 第 18 周（ 2010 年7 月 3日） 八、其它要求

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220/110/10kV降压变电站一次部分设计

摘要

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

这次设计以220kV降压变电站为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电站的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电站的一次设备进行了选择和校验。同时完成配电装置的布置、防雷保护的设计以及全站继电保护的配置。

关键词：变电站电气主接线；短路电流计算；一次设备；防雷保护

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The designing of the primary part of 220/110/10kV

step-down substation

ABSTRACT

A substation is an important component of electricity system and has the direct impact on the security and rational operation of the whole power systems,it is the intermediate which links power plants and users,and plays an important role in changing and distributing electrical energy. My design considers the terminal 220kV substations as the main design target,and makes analysis on the original date of substation and defines its main wiring; through the calculations of load to determine the main transformers’number, capacity and types . My design also focuses on selecting and proofreading for the one-time equipment of substation according to result of calculation for short-circuit; at the same time I complete the design about the distribution devices’ layout, mine-protection and earthing devices.

Key words: substation electrical main wiring ; short-circuit current calculation ; one-time equipment ; mine-protection

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第一章 原始资料分析

本次设计中的变电站为地区变电站。变电站220kV侧进线有两回，与距该变电站80km处的上级中间变电站连接。110kV侧主要是供给另一终端变电站，且110kV侧出线回路为四回。本变电站的所带负荷主要集中在10kV侧，出线有八回，主要供给化学工业、食品工业、医院及居民小区用电，负荷侧所带负荷等级有1、2、3级，所以可靠性要求高，设计主接线回路要考虑有较高的可靠性。从该变电站的地理位置来看，其环境温度、海拔高度及雷暴日数一般，所设计过程中不需要再考虑环境对各电器元件的影响，由原始资料知道，本变电站共有两台主变压器，每台变压器应满足70%的负荷要求，所以首先根据条件选择好主接线回路，再根据各个负荷条件算出各短路点的短路电流，根据短路电流选择合适的高压电器设备，并做动稳定、热稳定校验，对于主变压器和10kV母线要做好保护配合，在各个设计中要考虑该所所有扩建和改进之处，所以要有一定的预留。

在设计主接线时，要综合考虑到可靠性、稳定性和经济性，在保证可靠、稳定的同时，我们要考虑在经济上的效益，对各个元件的选择要适当，尽量减少费用来保证经济性。

第二章 电气主接线设计

2.1 电气主接线设计原则

电气主接线的设计是变电站设计的主体，是电力系统原始资料及变电站运行的可靠性、经济性要求密切相关。主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活，经济运行以及变电站电气设备选择，配电装置的布置，会有直接的影响。因此，主接线必须结合电力系统、变电站具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理他们之间的关系，经过技术、经济的比较，合理选择主接线方式。

变电站电气主接线的可靠性、灵活性和经济性是一个综合的概念，不能单独的强调其中的某一特性，也不能忽略其中的某一特性。但根据变电站在系统中的地位和作用的不同，对变电站电气主接线的性能要求也有不同的侧重。例如系统中的超高压、大容量枢纽变电站，因停电会对系统和用户造成重大损失，故对其可靠性要求就特别高；系统中的中小容量中间变电站或终端变电站，因停电对系统和用户造成的损失较小，这类变电站的数量特别大，故对其主接线的经济性就要特别重视。 2.1.1 主接线的设计原则

（1）考虑变电站在电力系统中的地位和作用。 （2）考虑远期发展规模。

（3）考虑负荷的重要性分级和出线回路数多少对主接线的影响。 （4）考虑主变压器台数对主接线的影响。

（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。 2.1.2 主接线的基本要求

（1）可靠性 （2）灵活性 （3）经济性

考虑以符合设计要求，国家政策，技术规定为准。结合实际，保证供电在可靠调度灵

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活等满足前提条件下来节省投资。

2.2 方案的拟定

各接线形式的优缺点及应用范围 2.2.1单母线接线

（1）优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于矿建和采用成套配电装置。 （2）缺点：不够灵活可靠，任一元件或故障及检修均需使整个配电装置停电。 （3）适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的情况。

本次设计使用两台主变压器，并且10kV侧有医院等一级负荷，要求供电的可靠性高，所以不能采用単母线接线。 2.2.2 单母线分段接线

这种接线除具有单母线接线的简单、清晰，采用设备少、操作方便、扩建容易等优点外，增加分段断路器后，提高了可靠性。因此，这种接线的应用范围也比单母线接线广。其缺点是当分段断路器故障时，整个配电装置会全停；母线和母线隔离开关检修时，该段母线上连接的元件都要在检修期间停电。

（1）优点：①用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。②当一段母线上发生故障时，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。

（2）缺点：①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段回路的母线都要在检修期内停电。②出线双回时，常使架空线交叉跨越。③扩建时需要向两个方向均衡扩建。 （3）适用范围：6~10kV配电装置出线回路数为6回及以上，110~220kV配电装置出线回路数为3~4回。

本次设计10kV侧配电装置虽有特殊重要的I、II类用户化学工业、医院等，不允许停电检修断路器。但由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断涌现。因此，断路器本身需要检修的几率不断减小，而每次检修时间又非常短，故可使用単母分段接线方式。此外，110kV和220kV侧也考虑采用単母分段接线方式。 2.2.3 双母线接线

（1）优点：①供电可靠②调度灵活③扩建方便④便于试验。

（2）缺点：①增加一组母线和使每回路要增加一组母线隔离开关②当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。

（3）适用范围：①6~10kV配电装置。当短路电流较大，出线需要带电抗器时。②110~220kV配电装置。出线回路数为5回及以上时，或当110~220kV配电装置在系统中占重要地位且出线回路数为4回及以上时。

根据本次设计的原始资料，220kV侧出线回路数及其配电装置的重要性都不满足装设双母接线的条件。110kV侧可以适当考虑。 2.2.4 桥形接线

桥形接线分内桥式或外桥式，前者，桥连断路器设置在变压器侧，而后者，桥连断路器则在线路侧。

（1）内桥形接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。

缺点：①变压器的投入和切除较复杂。②桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。

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③出线断路器检修时，线路需较长时间停运。

适用范围：较小容量的发电厂，变电站且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

本次设计中，220kV侧满足这个要求，且较经济。可考虑选用。 （2）外桥形接线

外桥接线是连接桥断路器在线路断路器的外侧 优点：同内桥形接线。

缺点：①线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，并有一台断路器暂时停运。②桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。③变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。

适用范围：适用于较小容量的发电厂或变电站，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥接线。 2.2.5 可选方案的确定

综合比较后，本次设计中拟定了三种主接线方式：

方案一：220kV、110kV、10kV侧均采用単母分段接线，如图2-1；

图2-1 主接线方案一

方案二：220kV侧采用内桥接线，110kV侧采用和10kV侧均采用単母分段接线，如图2-2；

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图2-2 主接线方案二

方案三：220kV侧采用内桥接线，110kV侧采用双母接线，10kV侧采用単母分段接线，如图2-3。

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图2-3 主接线方案三

2.3 最佳方案的确定

方案一与方案二比较，在于方案二220kV侧采用了内桥接线形式，而方案一则采用了単母分段接线形式，方案二比方案一少用了两台断路器，更经济，且可靠性上也满足要求；方案三与方案二比较，在于方案二110kV侧采用了単母分段接线形式而方案三则采用了双母接线形式，由于110kV侧出线较少，且是供给另一终端变电站的，采用単母分段和双母接线方式均可满足可靠性要求，但采用双母线接线方式操作复杂，易误操作，所以二者相比，方案二更佳。

综上所述，方案二为本次设计的最佳电气主接线形式。

第三章 主变压器的选择

3.1 相数和台数的确定

为保证供电的可靠性，变电站一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当有一个电源或变电站的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电站，根据工程的具体情况，应安装2~4台主变。

当变电站装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停用时，其余容

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量至少能保证所供一级负荷或为变电站全部负荷的60~75%。通常一次变电站采用75%,二次变电站采用60%。

在220kV的电力系统中，一般都选三相变压器。因为单相变压器的投资大、占地多，运行损耗也大。同时配电装置结构复杂，增加了维修的工作量，只有考虑变压器制造及运输条件的限制，考察从厂到变电站之间，变压器的尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞允许通过的限额。若受到限制，则采用单相式代替三相。

根据已知条件，所给条件中没有给出特殊限制条件，所以采用三相变压器。

3.2 绕组数的确定

国内电力系统中采用的变压器按绕组分类有双绕组普通式，自耦式以及低压绕组分裂等变压器形式。

根据已知条件该主变有三个电压等级220/110/10kV。所以采用三绕组变压器。

3.3 绕组接线方式的确定

电力系统的绕组接线方式有星形“Y”和三角形“D”两种。在我国一般规定，110kV及以上电力变压器三相都采用YN连接，35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下的电力变压器三相绕组都采用D连接。

根据已知条件，所给电压等级中的220kV、110kV采用YN接线。10kV采用d11接线，所以本变电站三相接线方式为YN\\yn0\\d11。

3.4 调压方式的确定

为了保障发电厂或变电站供电质量，电压必须维持在允许范围内。变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在2×2.5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达30%。

设计有载调压的原则如下：

（1）对于220kV及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。 （2）对于110kV及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。 （3）接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线上的发电厂联络变压器，一般宜采用有载调压方式。

在本设计中，由设计任务书可选用无载调压方式。

3.5 冷却方式的确定

电力变压器的冷却方式随形式和容量的不同而不同，一般有以下及几种类型：

（1）自然风冷却：一般适用小容量的变压器，为使热量发散到空气中，装有片状或管形辐射冷却器，用以增大油箱的冷却面积。 （2）强迫空气冷却：又称风冷式。容量大于1000kVA变压器在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射器、散热装置仍达不到要求用人工风冷。在辐射器之间加装数台电动风扇。 （3）强迫油循环水冷却：一般水源充足的情况下可以采用潜油泵强迫油循环，让水对

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油管道进行散热，散热效率高，节省材料，减小变压器尺寸。但对冷却密封性的要求较高，维护工作量大。

（4）强迫油循环风冷却：同强迫油循环水冷却原理，只是冷却方式是用风。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。

（5）强迫油循环导向冷却：大型变压器采用较多利用潜油泵将冷却油压入线圈之间。线饼之间和铁芯油道内抽出，然后经风冷却后循环使用。

（6）水内冷变压器：变压器绕组由空心导线制成，运行将纯水注入空心绕组中，借水循环带电热量，其水系统复杂，变压器价格较高。

因为所选变压器容量为90000kVA且为大型变压器，所以采用强迫油循环风冷却变压器。

3.6 主变压器容量的确定

（1）主变压器容量的确定应根据电力系统5~10年的发展规划进行。根据原始资料应满足70%的负荷要求。

（2）主变压器的最大负荷按下式确定

Pm?K0?p 式中K0——负荷同时系数 Sn?0.7Pm?0.7??120?8??89.6MVA

?p——综合用电负荷

综上所述：查表选出变压器为220kV三相无励磁变压器，其具体参数见表3-1

表3-1 SFPS-90000/220型电力变压器参数一览表 空载额定电流容量额定电压（kV） （%(kVA) ） 空载损耗（kW） 负载损耗（kW） 高中 高低 中低 阻抗电压（%） 连接组别 高 中 高低 中 低 型号 SFPS-90000/220 220?2?2.5?000 /121/11 0.8 110 430 15 23 8 YN,yn0,d11 第四章 短路电流计算

4.1 电力系统短路电流计算条件

4.1.1基本假定

短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则： （1）正常工作时，三相系统对称运行。 （2）所以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

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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120?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电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，元件的电阻都略去不计。

（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 （11）输电线路的电容略去不计。

（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。 4.1.2一般规定

（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5~10年）。

确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

（2）选择导体和电抗器的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步

电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

对带电抗器的6~10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线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前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。

（4）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。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以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。 4.1.3发电厂和变电站中可以采取的限流措施

（1）发电厂中，在发电机电压母线分段回路中安装电抗器。 （2）变压器分列运行。

（3）变电站中，在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器。 （4）采用低压侧为分裂绕组的变压器。 （5）出线上装设电抗器。

4.2本设计中短路电流的具体计算

4.2.1电路元件参数的计算

取基准值

Sb?100MVA UB?Uav?1.05UN

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则 220kV侧基准值下的电流为：I100B1?3?231?0.25kA

110kV侧基准值下的电流为：I100B2?3?121?0.48kA 10kV侧基准值下的电流为： I100B3?3?10.5?5.50kA

元件参数标幺值计算：

U2N（1）220kV侧等值系统：x?S1?SN1U2?SB100BS??0.05 N12000SB 220kV进线线路阻抗标幺值：x?L1?x1?l1?SBU2?32?1002?0.06B231U2N110kV侧等值系统： x??SS2N2U2?SBS?100?0.1 BN21000SB（2）变压器的参数计算：

U111%?2??U12%?U13%?U23%??2??15?23?8??15 U12%?2??U12%?U23%?U13%??0

U113%?2??U23%?U13%?U12%??2??8?23?15??8?x?T1?U1%?SB100S?15?100?0.17N100?90x?T2?USB2%?100S?0

Nx??USBT33%?100S?8?100?90?0.09N1004.2.2 短路点的选择

（1）f1点，220kV桥式断路器侧，如图4-1：

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图4-1 短路点f1的简化等效电路

x??1k1?xs1?2x?l1?0.08

x?x?1??k2?s2?2?xT1?xT2??0.185则 x?k?x??k1?xk20.08?0.185x????0.056 k1?xk20.08?0.185?f?1点短路电流的标幺值为：Ik1?1x??1?17.86 k0.056短路电流的有名值为：II?k1?k1?IB1?17.86?0.25?4.47kA

（2）f2点，110kV母线侧，如图4-2：

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图4-2 短路点f2的简化等效电路

x?'?1k1?xS1?2?x???L1?xT1?xT2??0.165x?'?x?k2S2?0.1

x?'?0.1k?0.1650.165?0.1?0.062则 f?2点短路电流标幺值为：Ik2?1x?'?1?16.13 k0.062短路电流的有名值为：I?k2?Ik2?IB2?16.13?0.48?7.74kA

（3）f3点，10kV母线侧，如图4-3：

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图4-3 短路点f3的简化等效电路

1??xL1?xT1?0.165??21??''? xk2?xS2?xT2?0.121??''xk3?xT3?0.0452?''?xk1?xS1??''?''xk1?xk2则 x?x??''?0.107 ?''xk1?xk2?''k?''k3???f3点短路电流标幺值为：Ik311??9.346 ?''xk0.107?短路电流的有名值为：Ik3?Ik3?IB3?9.346?5.50?51.40kA

由于算得短路电流值过大选不出断路器，需装设电抗器限制短路电流。

4.3 电抗器的选择

4.3.1 限流电抗器的选择原则

常用的限流电抗器，有普通电抗器和分裂电抗器两种，选择方法基本相同。 （1）额定电压和额定电流的选择

UN?UNs，IN?Imax

UN——电抗器的额定电压

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UNs——电抗器安装处的电网额定电压 IN——电抗器的额定电流 Imax——最大长期工作电流

当分裂电抗器用于变电站主变压器回路时，Imax取两臂中负荷电流较大者，当无负荷资料时，一般也按主变压器额定容量的70%选择。 （2）普通电抗器的电抗百分数的选择

应选择电抗器的百分电抗为：x?Id'?INUdL?%????I''?x????I?100%dUNI''——要求将电抗器接入后的短路电流设定值

x??——电源至电抗器后的短路点的总电抗标幺值

x???IdI''（Id为基准电流，Ud为基准电压） x'??——电源至电抗器前的系统电抗标幺值

x?L——所需电抗器的电抗标幺值（x???x???） （3）正常运行时电压损失?U?%?校验 电压损失为：?U?%??xImaxL?%?Isin??5% N（4）母线残压?Ure?%?校验

?I''?Ure?%?xL?%?I??60%~70%?UNs

N（5）热稳定和动稳定校验

I2tt?Qk，ies?ish

It——电抗器在t秒内允许通过的电流值 Qk——计算出的短路电流热效应

ies——电抗器的动稳定电流 ish——短路冲击电流

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4.3.2电抗器的选择具体过程

（1）初选型号

按正常电压和最大工作电流初选NKL-10-500型电抗器。

UN?10kV，IN?500A，取基准值Sd?100MV?A,Ud=10.5kV，Id=5.5kA （2）选择电抗值

令I''?INbr?31.5kA，计算得：

?Id?5.5?500?10500'?INUdxL?%????x????100%???0.107???100%?0.64%

IIU31.55500?10000???Nbr?dN曾选用3%的电抗。计算结果表明不满足动稳定要求，故改选NKL-10-500-4型电抗器。

其参数如表4-1

表4-1 NKL-10-500-4型电抗器参数一览表 一相中额定电额定电额定电通过容量无功容当75时压（kV） 流（A） 抗（%） （kV?A） 量（kvar） 损耗（W） 10 500 4 稳定性 动稳定电流（A） 31900 1s热稳定电流（A） 27000 型号 NKL-10-500-4

3?2890 115.6 4000 （3）电压损失和残压校验

当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，以供残压校验。 为计算短路电流，先计算电抗标幺值为：

x?L?xL?%?IdUN5500?10000?0.04??0.419 INUd500?10500'x???x???x?L?0.107?0.419?0.526

?则 IK3?11??1.901 x??0.526'??IK3?IK3?IB3?1.901?5.50?10.46kA

? 电压损失和残压分别为：

?U?%??xL?%?Imaxsin? IN 23

Imax?SN8??0.476kA3UN3?10又??U?%??0.04?476 ?0.6?0.0228?2.28%?5P0I''10.46?Ure?%??xL?%??0.04??0.837?83.7%?60%~70%IN0.5（4）动、热稳定校验

短路计算时间：tk?tpr?tbr?0.5?0.38?0.88s

22QK?I''2?teq?10.462?0.88?96.25??kA??s??272??kA??s?????

ish?ksh?2?I''?2.55?10.46?26.67?31.9kA可见：电压损失、残压、动稳定和热稳定均满足要求。 则，10kV侧电抗器选择结果如表4-2

表4-2 10kV侧电抗器选择结果表一览表 计算数据 NKL-10-500-4型电抗器 UNs 10kV Imax 476A ish 26.67kA 2Qk 96.28??kA??s? ??UN 10kV IN 500A ies 31.9kA 2It2?t 272?kA??s ???U?%? 2.28%<5% ?Ure?%? 83.7%>60%~70%

安装电抗器后各短路点电流如表4-3

表4-3 安装电抗器后各短路点电流一览表

短路点 f1 4.47 11.40 f2 7.74 19.74 f3 51.40 131.07 f3' 10.46 26.67 Ik(I??I?)?kA? ich（kA）

第五章 断路器、隔离开关的选择

24

5.1 断路器的选择

5.1.1 断路器选择的条件

（1）电压：Ug?UN Ug——电网工作电压 （2）电流：Igmax?IN Igma——最大持续工作电流x （3）开断电流：Ipt?INbr

Ipt——断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量 INbr——断路器额定开断电流 （4）动稳定：ich?Imax

Imax——断路器极限通过电流峰值 ich——三相短路电流冲击值

（5）热稳定：I22??tdz?It?t

I?——稳态三相短路电流

tdz——短路电流发热等值时间 It——断路器t秒热稳定电流 其中，t'2dz?tz?0.05?'??''2?1? 5.1.2 220kV进线断路器的选择

(1)选择 Ug?220kVIgmax?1.05?PLmax3?U1.05?1283?220?0.353kA

Ncos??Ipt?4.47kA

表5-1 LW2-220型断路器参数一览表

额定短路额定峰值4s热稳 型号 额定电压额定电流额定短路（kV） （kA） 开断电流关合电流耐受电流定电流全开断时（kA） （kA） （kA） （kA） 间（s） LW2-220 220 2.5 31.5 80 100 40 0.05

25

(2)热稳定校验

2I??tdz?It2?t

短路电流计算时间t?tpr?tab?tpr?tp?tarc?3.5?0.15?0.06?3.71（tpr为全保护时间，，查表得短路电流tab为固有分闸时间，它包括断路器固有分闸时间tp和电弧燃烧时间tarc）周期分量等值时间tz?3.1s

tdz?tz?0.05?3.1?0.05?3.15?s?Q22k?I??tdz?4.472?3.15?62.94?kA??s

I2t?t?402?4?6400?kA?2?s?I2t?t?Qk 满足热稳定要求 （3）动稳定校验

ich?ImaxImax?100kA

i''ch?2.55I?2.55?4.47?11.40?Imax满足动稳定要求 5.1.3 110kV出线断路器选择 （1）选择 Ug?110kVIgmax?1.05?P1203U?1.05??0.60kA

Ncos?3?110Ipt?7.74kA

表5-2 LW1-110SF6型断路器参数一览表

额定电压额定电流额定短路额定短路额定峰值3s热稳定型号 （kV） （kA） 开断电流关合电流耐受电流电流全开断时（kA） （kA） （kA） （kA） 间（s） LW11-110 110 1.6~3.15 31.5 80 100 40 0.05

(2)热稳定校验

I2??tdz?I2t?t

26

短路电流计算时间t?tpr?tab?tpr?tp?tarc?3?0.17?0.04?3.21（tpr为全保护时间，tab为固有分闸时间，它包括断路器固有分闸时间tp和电弧燃烧时间tarc），查表得短路电流周期分量等值时间tz?2.5s

其中 tdz?tz?0.05

查表得短路电流周期分量等值时间tz?2.5?s?

tdz?tz?0.05?2.5?0.05?2.55?s?Q22k?I??tdz?7.742?2.55?152.76?kA??sI2?t?402?3?4800?kA?2?

ts?I2t?t?Qk满足热稳定要求 （3）动稳定校验

ich?ImaxImax?100kA

ich?2.55I''?2.55?7.74?19.74?Imax满足动稳定要求。 5.1.4 10kV侧断路器选择 （1）选择

Ug?10kVIPN8gmax?3UNcos??3?10?0.46kA

Ipt?10.95kA

选择ZN4-10C型断路器，其具体参数如表5-3

表5-3 ZN4-10C型断路器参数一览表

额定短路额定峰值型号 额定电压额定电流额定短路（kV） （kA） 开断电流关合电流耐受电流全开断时（kA） （kA） （kA） 间（s） ZN4-10C 10 0.6 17.3 17.3 29.4 0.05

（2）热稳定校验

I22??tdz?It?t 其中tdz?tz?0.05? ??I''I

? 27

短路电流计算时间t?tpr?tab?tpr?tp?tarc?1?0.2?0.05?1.25s（tpr为全保护时间，tab为固有分闸时间，它包括断路器固有分闸时间tp和电弧燃烧时间tarc），查表得短路电流周期分量等值时间tz?0.75s

查表得短路电流周期分量等值时间

tz?0.75stdz?tz?0.05??0.8s2Qk?I??tdz?10.462?0.8?87.53?kA??s2

It2?t?17.32?4?1197.16?kA??s满足热稳定要求 （3）动稳定校验

ich?ImaxImax?29.4kAich?2.55I''?2.55?10.46?26.67?Imax2

满足动稳定要求。

5.2 隔离开关的选择

5.2.1隔离开关选择的条件

隔离开关形式的选择应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术、经济比较，然后确定。

参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。选择的具体技术条件如下： （1）电压：Ug?UN Ug——电网工作电压 （2）电流：Igmax?IN Igma——最大持续工作电流 x（3）动稳定：ich?Imax

2（4）热稳定：I??tdz?It2?t

5.2.2 220kV侧隔离开关的选择 （1）选择

Ug?220kVIgmax?1.05IN?1.05?PN3UNcos?? 1.05?128?0.353kA3?220

28

选择GW4-220型隔离开关，其参数如表5-4

表5-4 GW4-220型隔离开关参数一览表 型号 GW4-220

额定电压 （kV） 220 额定电流 （kA） 1.25 额定峰值耐受电流（kA） 80 热稳定电流 （kA） 31.5 （2）热稳定校验

2I??tdz?It2?t 其中tdz?tz?0.05?''?''?1

??根据断路器的选择知：tz?3.1s

tdz?tz?0.05?3.15?s?2Qk?I??tdz?4.472?3.15?62.94?kA??s2I?t?31.5?4?3969?kA??s2t22

?It2?t?Qk满足热稳定要求 （3）动稳定校验

ich?imaximax?80kAich?2.55I''?2.55?4.47?11.40?imax

满足动稳定要求。 5.2.3 110kV侧隔离开关的选择 （1）选择

Ug?110kVIgmax?1.05IN?1.05PN3UNcos?? 1.05?120?0.60kA3?110选择GW4-110型隔离开关，其具体参数如表5-5

表5-5 GW4-110型隔离开关参数一览表

型号 GW4-110 额定电压 （kV） 110 额定电流 （kA） 0.63 额定峰值耐受电流（kA） 50 热稳定电流 （kA） 20 （2）热稳定校验

2I??tdz?It2?t 其中tdz?tz?0.05?''?''?1

??根据断路器的选择知：

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