电力系统分析课程设计

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110KV变电所电气部分设计

目录

一、概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

二、负荷计算的意义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

三、发电机的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

四、变压器容量的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

五、变压器连接方式的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

六、无功补偿装置的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

七、潮流计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

八、电气主接线的初步设计及方案选择。。。。。。。。。

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3 4 5 5 7 8 10 15 南京师范大学课程设计

九、短路电流计算的目的和结果。。。。。。。。。。。。。。。21

十、电气设备选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29

十一、参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。39

十二、个人小结。

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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一、概述

电力自从应用于生产以来，已成为现代化生产、生活的主要能源，在工农业、交通运输业、国防、科学技术和人民生活等方面都得到了广泛的应用。电力工业发展水平和电气化程度是衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志。

变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。变电站按其分类的原则不同可划分出许多类型，比如按变电站容量和馈线的多少可以分为大、中、小型变电站；按供电对象的差异可以分为城镇变电站、工业变电站和农业变电站；按变电站在电力系统中的地位分为枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站；按电压等级可以分为超高压、高压、中压变电站和低压变电站；按是否有人正常运行值班可分为有人值班变电站，无人值班变电站等。

变电站的电气设备可划分为一次设备和二次设备两大类。一次设备是直接进行电能生产转换和输配的设备，包括同步发电机、电力变压器、电动机、断路器、负荷开关、隔离开关、避雷器、互感器、消弧线圈、补偿电容器或调相机等，都是电压高、电流大的强电设备，它们的安全可靠性是变电站最关心的头等大事。二次设备是对一次设备和系统进行检测、控制、调节、保护并与上级有关部门和电力用户进行联络通信的有关设备，主要包括各种继电保护装置和自动装置，测量与监控设备、直流电源和远动通信设备等。

1.1设计的原因及必要性

变电站是电力系统的一个重要环节,由电气设备及配电线路按一定的接线方式所组成；它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备的装设场所，并利用电气控制设备来决定用电设备的运行状态，最终使电能为国民经济和人民生活发挥巨大的作用。

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1.2设计原则

变电站的设计应根据工程的5~10年发展规划进行，做到远近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。变电站的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案；必须坚持节约用地的原则；同时还应符合现行的国家有关标准和规范的规定。

[关键词] 变电站、变压器、接线、高压网络、配电系统

二、负荷计算的意义

2.1.负荷计算的定义：

我们用“计算负荷”来表示实际使用的总负荷。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同一时间内通过实际变动负荷所产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导线和电气设备，在实际运行中的最高温升不会超过允许值，通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。规定取“半小时平均负荷”的原因。一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在30min以上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。

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2.2负荷计算的意义

供电系统在正常条件下能够安全可靠地运行，有赖于科学合理的电力设计。根据类型和负荷资料正确估算负荷所需的电力和电量，是电力设计的基础。计算负荷是根据已知的电力用户的用电设备安装容量确定的预期不变的最大假想负荷。计算负荷是确定供配电系统、选择变压器容量、导线截面、开关电器和互感器等额定参数的重要依据。计算负荷的准确程度直接影响电气设备、导线、电缆的选择是否经济、合理。计算负荷确定过大，电气设备及线缆的选择过大、造成投资增加，浪费有色金属；相反计算负荷确定过小，电气设备及线缆的选择偏小，导致供电系统承受较大的过负荷电流而过热，加速其绝缘老化，降低使用寿命，增大电能损耗，甚至造成事故，影响供电系统的正常可靠运行。负荷计算意义重大。

计算负荷的确定涉及因素很多，负荷情况复杂。虽然各类负荷的变化有一定的规则可循，但仍很难准确确定计算负荷。实际上负荷并不是一成不变的，实际负荷与设备性能、生产组织与管理、操作者技能与素质，以及能源供应状况的诸多因素有关。负荷计算只能力求接近实际并保留一定裕度。

三、发电机的选择

根据此次设计要求，可选用QFQ-50-2型发电机

型号 额定容量(MV) 额定电压(KV) 额定电流(A) 功率因数 转速（r/min） 次暂态电抗Xd'' 5

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Ica?Sca/3UN?39.8*10/33*110?208.9A

选用LGJ-120型号导线 所选导线允许载流量

Ial?307A?208.9A

满足要求

7.2潮流计算

AS13+j6.6BS28.7+j10.5C14.5+j17.51.805+j40.333D

S1?30?j14.53MV.A S3?40?j17.04MV.A

ZAB?lAB(r1?jx1)?40*1/2*(0.15?j0.33)?3?j6.6?

ZBC?lBC(r1?jx)?50*(0.29?j0.35)?14.5?j17.5?

ZAC?lAC(r1?jx)?30*(0.29?j0.35)?8.7?j10.5?

Z??ZAB?ZBC?ZAC?26.2?j34.6?

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RT??PkUN*10/SNT?148*110*10/31500?1.805?232232

X23T?Uk%UN*10/100SNT?10.5*1102*103/100*315002

?40.333?计算运算负荷 变压器空载损耗

U'D?UD/KT?101.712*10.5/110?9.7KV 变压器负载损耗

?S222ZT?P3?Q3/UN(RT?jXT)?402?17.042/1102(1.805?j40.333)

?0.282?j6.301MV.A 变压器总损耗

?ST??ST0??SZT?0.3205?j6.553MV.A C点的运算负荷

SC'?S3??ST?(40?0.3205)?j(17.04?6.553)?40.3205?j23.593MV.A

S2?S1?SC'?(30?40.3205)?j(14.53?23.593)??(10.3205?j9.063)MV.A

设C点运行电压为110KV 不计功率损耗时网络的功率分布

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****SAB?[S2(ZBC?ZAC)?SC'ZAC]/Z??[(30?40.3205)?j(14.53?23.593)??(10.3205?j9.063)(23.2?j28)?(40.3205?j23.593)(8.7?j10.5)]/(26.2?j34.6)?4.03MV.A SAC?S1?SAB?25.97?j14.53MV.A

SBC?SC'?SAC?14.3505?j9.063MV.A

精确功率分布计算

?SAC?(PAC?QAC)(RAC?jX2222)/UCAC22?(25.97?14.53)(8.7?j10.5)/110?0.637?j0.769MV.A线路首端功率

SAC'?SAC??SAC?26.607?j15.299MV.A

?SBC?(PBC?QBC)(RBC?jXBC)/UC222222?(14.3505?9.063)(14.5?j17.5)/110?0.345?j0.417MV.A线路BC首端功率为

SBC'?SBC??SBC?14.696?j9.480MV.A

线路BC上的电压降落为

??UBC?(PBCRBC?QBCXBC)/UC?j(PBCXBC?QBCRBC)/UC?(14.696*14.5?9.480*17.5)/110?j(14.696*17.5?9.480*14.5)/110?3.445?j1.088KV

节点B的电压

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UB?(UC??UBC)?(?UBC)?22(110?3.445)?1.088?113.45KV22

线路AB末端功率为

SAB?SBC?S2?(14.696?10.3205)?j(9.480?9.063)?4.3775?j0.417MV.A?SAB?(PAB?QAB)(RAB?jXAB)/UB?(4.3775?0.417)(3?j6.6)/113.45?0.0045?j0.0099MV.A''''2222'''

线路AB的首端功率为

SAB?SAB??SAB?4.382?j0.427MV.A

线路AB上的电压降落为

?'''?UAB?(PABRAB?QABXAB)/UB?j(PABXAB?QABRAB)/UB''''''''?(4.3775*3?0.417*6.6)/113.45?j(4.3775*6.6?0.417*3)/113.45?0.14?j0.244KV

A节点电压为

UA?(UB??UAB)?(?UAB)?22(113.45?0.14)?0.244?113.59KV22

变压器支路的电压降落

??UT?(PCRT?QCXT)/UC?j(PCXT?QCRT)/UC(40.3205*1.805?23.593*40.333)/110?j(40.3205*40.333?23.593*1.805)/110?9.312?j14.397MV.A''''

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UD?'(UC??UT)?(?UT)?22(110?9.312)?14.397?101.712KV22

D节点电压为

UD?UD/KT?101.712*10.5/110?9.7KV 网络的潮流分布如图

'ABCD八、电气主接线的初步设计及方案选择 8.1电气主接线的概况

1、发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。

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2、在选择电气主接线时的设计依据

1）、发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用 2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模 3）、负荷大小和重要性 4）系统备用容量大小

5）系统专业对电气主接线提供的具体资料

8.2主接线设计的基本要求

（1）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。 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。 （2）灵活性

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；

1. 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； 2. 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。 （3） 经济性

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；

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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。 （4）经济性

变电所主接线的可靠性、灵活性和经济性是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性。根据变电所在系统中的地位和作用不同，对变电所主接线的要求也有不同的侧重。

8.3 6-220KV高压配电装置的基本接线

有汇流母线的连线：单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁路隔离开关等。

无汇流母线的接线：变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。

6-220KV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。 地方变电所的高压侧多为110KV，低压侧多为10KV。如果其高压侧无出线，为了简化接线，以采用线路-变压器组或桥式接线为宜。如高压侧有出线，或有110KV电源接入时，一般采用单母线或单母线分段接线。

8.4 110KV侧主接线的设计 电气主接线的选择

单母分段的连接方式，供电可靠、调度灵活、扩建方便；而两段母线同时故障检修的概率很小，大大提高了对重要用户的供电可靠性。 单母线带旁路接线可以提高供电可靠性，但旁路系统造价昂贵，同时使得配电装置复杂，所以一般规定110kV出线在6回以上才采用，

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6~10kV系统一般不采用。

单母线分段带旁路接线方式运行灵活方便，具有足够的可靠性，适用于出线不多、容量不大的中小型发电厂和变电所。

桥式接线有工作可靠、灵活、使用电器少、装置简单清晰和建设费用低等优点，并且它特别容易发展为单母线分段和双母线接线。因此桥式接线广泛使用在220KV及以下的变电所中，普遍采用在具有两路电源的工厂企业变电所中，还可以作为建设初期的过渡接线。 （1）、110KV侧主接线的设计

110KV侧设计回路数为2，故宜采用内桥式接线。 （2）、10KV侧主接线的设计 10KV侧出线回路数为12回

当6—10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接 故10KV采用单母分段连接

8.5 主接线中的设备配置

1、隔离开关的配置

（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。

（2）在出线上装设电抗器的6—10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。

（3）接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔

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离开关。

（4）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自藕变压器的中性点则不必装设隔离开关。 2、电压互感器的配置

（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。 （2）6—220KV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器。 旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。

（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。

（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。

（5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。 3、电流互感器的配置

（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。

（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。

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（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。

（4）一台半断路器接线中，线路—线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路—变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。

4、避雷器的装置

（1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。

（2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。

（3）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。

（4）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 5、下列情况的变压器中性点应装设避雷器

1）直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。 2）直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。

3）接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。

（6）发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。

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I?KG?I*?ING?1.8*0.52?0.94 ish.G?''''2KshIKG?2.55*0.88?2.24

''''I?IKG?IKS?6.02?0.88?6.9KA I??I?KS?I?KG?6.02?0.94?6.96KA

''ish?ish.S?ish.G?15.35?2.24?17.59KA

10KV侧发生三相短路

24/1.97G25/0.28SK2

X*24?X*18?(X*20?X*21)?X*18(X*20?X*21)/X*19?1.97

X*25?X*19?(X*20?X*21)?X*19(X*20?X*21)/X*18?0.28

K2点基准电流IB无穷大容量系统

''?SB/3Uav?100/3*10?5.77KA

IKS?I?KS?IB/X*25?5.77/0.28?20.61KAish.s?2KshIKS?2.55*20.61?52.55KA

3Uav?100/3*10?5.77KA

26

''汽轮发电机G

ING?SNG/

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计算电抗

X*ca*G?X*24SNG/SB?1.97*100/100?1.97由

''

X*ca*G?1.97和t=0及t=4s查运算曲线得

I*?0.51,I*??0.51

IKG?I*ING?0.51*5.77?2.94KA

''''I?KG?I*?ING?0.51*5.77?2.94KA

ish.G?''''2KshIKG?2.55*2.94?8.65KA

''''I?IKG?IKS?20.61?2.94?23.55KA I??I?KS?I?KG?20.61?2.94?23.55KA

''ish?ish.S?ish.G?52.55?8.65?61.2KA

最小运行方式下

S1S21/0.253/0.252/0.214/0.218/0.097/0.055/0.019110KV10/0.3310KVS\6/0.0199/0.14 化简得

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11/0.246G12/0.035S10KV110KV13/0.04514/0.33K1K2

110KV侧发生三相短路

15/0.61G16/0.09SK1 计算得 ''I?6.9KAI??6.96KA''

ish?17.59KA

10KV侧发生三相短路

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17/3.26G18/0.46SK2 计算得 ''I?14.27KAI??14.27KA''

ish?36.4KA

短路电流计算结果

运行方式 电压 110KV 10KV 最大运行方式 I″(KA) 6.9 23.55 6.96 23.55 17.59 61.2 最小运行方式 I∞ ish I″(KA) 6.9 14.27 I∞ ish 6.96 14.27 17.59 36.4 十、电气设备选择 10.1电气设备选择的概述

1、选择的原则

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1）、应满足正常运行、检修、短路、和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。

2）、应按当地环境条件校核。 3）、应力求技术先进和经济合理 4）、与整个工程的建设标准应协调一致。 5）、同类设备应尽量减少种类。

6）、选用的新产品均应具有可靠的实验数据。 10.2电气设备和载流导体选择的一般条件 （1）按正常工作条件选择

A.额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压UN≥UW。N

B.额定电流：所选电气设备的额定电流I0，或载流导体的长期允许电流Ica，不得低于装设回路的最大持续工作电流I max 。

计算回路的最大持续工作电流I max 时，应考虑回路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者。 （2）按短路状态校验 A.热稳定校验：

当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度（或热量）不应超过允许值，即满足热稳定的条件，有

ItB.动稳定校验：

2?ima?It

2t当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备

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的允许应力，即满足动稳定的条件，有

ish?imax或Ish?ImaxC.开关设备断流能力校验：

对要求能开断短路电流的开关设备，如断路器、熔断器，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即

SOFF?SK.MAX或IOFF?IK.MAX

10.3短路校验时短路电流的计算条件

所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景发展规划；计算电路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的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验。

(3)10.4断路器的选择

110KV侧断路器的选择

在本设计中110KV侧断路器采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。

110KV的配电装置是户外式，所以断路器也采用户外式。 本次设计可选用110KVSF6高压断路器的应采用LW11-110型号的断路器。

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校验：

LW11-110断路器的具体技术参数如下： 额定电压 最高工作电压 110KV 123 （145）KV 额定电流(A) 1600 3150 额定开断电流(KA) 31.5 40 动稳定电流(KA) 80 100

热稳定电流（3S） 31.5KA(3S) 40kv 80KA 100KA 额定关合电流 固有分闸时间 ≤40ms ≤135ms 分闸时间 由上表知：

1.断路器的额定电压为110KV，不小于装设断路器所在电网的额定电压

2.该断路器的最大持续工作电流：

IMAX?1.05IN?1.05SN/?1.05*31500/?173.6A3*1103UN

该断路器的额定电流为1600（最小的），大于通过该断路器的最大持续工作电流173.6。 3.校验断路器的断流能力

此断路器的额定开断电流Ikd.N=31.5KA

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短路电流周期分量：I∞=6.96KA Ikd.N> I∞ 4.此断路器的额定关合电流IE.G=80KA

ish =17.59KA IE.G> ish

5.动稳定校验

动稳定电流：idw=80KA ish =17.59KA idw > ish 热稳定效应：

I?tima?6.96*1.1?53.3

Itt?31.5*3?2976.75

2222I?tima?Itt22

操作机构,采用CQA-1型电气操动机构。 10KV侧断路器的选择

根据本次设计要求可选用ZN12-10/2000型断路器 ZN12-10/2000型断路器数据如下 额定电额定电开断电极限通热稳定配用操压（kV） 流（A） 流（kA） 过电流峰电流（kA） 作机构型值（kA） 号 31.5（4s） CT8等 10 2000 31.5 80 经校验符合设计要求

10.5 110KV隔离开关的选择

应采用户外型隔离开关

参考《电气工程电气手册》（上册），可知应采用GW5-110GD高压隔离

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开关。此隔离开关技术数据如下： 额定电压 额定电流 极限通过电流峰值（kA） 110KV 600A 72KA 动稳定电流值 16(4S) CS-17 操动机构 校验：通过隔离开关的最大持续工作电流为173.6KA

隔离开关的额定电流为600A，大于通过隔离开关的最大持续工作电流。 动稳定校验：

动稳定电流：id.w=72KA ish=17.59KA id.w＞ish 热稳定效应：

Itt?16*4?1024?I?tima?53.3

22210.6电流互感器选择

110KV电流互感器选择

根据此次设计要求，宜选用LCWD-110D型电流互感器 LCWD-110D型电流互感器数据如下 额定电流比（A/A） 600/5 动稳定性校验

2KesIN1?2*150*0.6?127.28?ish?17.59

准确度 10%倍数 热稳定倍数 动稳定倍数 150 0.5 30 75 热稳定性校验

(KtIN1)t?(75*0.6)*1?2025?I?tima?6.96*1.1?53.3

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10KV电流互感器选择

根据此次设计要求，宜选用LZZB6-10型电流互感器 LZZB6-10型电流互感器数据如下 额定电流比（A/A） 300/5 0.5 15 准确度 10%倍数 热稳定倍数 150~80 动稳定倍数 103 经校验满足设计要求

10.7电压互感器选择

电压互感器按以下条件进行选择 1．额定电压的选择

电压互感器一次绕组额定电压应不低于所接电网的额定电压，二次绕组额定电压一般为100V，与二次侧所接的仪表或继电器相适应。 2.电压互感器类型及结构的确定

按照安装条件和工作环境要求确定合适的类型及结构，如户内、户外、单相、三相等。 3.准确度级的选择

供测量仪表和功率方向继电器用的电压互感器，应选0.2级或0.5级；供一般监视仪表和电压继电器用的电压互感器，应选用1~3级。 4.二次容量的校验

要求所接测量仪表和继电器电压线圈的总负荷S2不应超过所要求准确度级下的允许负荷容量SN2,即

SN2?S2

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S2?(?P)?(?Q)

22根据以上要求110kA侧可以选用JCC1-110型号 10kA侧可以选用JDZ6-10型号

10.8母线选择

硬母线一般是指配电装置中的汇流母线和电气设备之间连接用的裸硬导体。硬母线分为敞露式和封闭式两类。 1.线材料和截面形状的选择：

目前母线材料广泛采用铝材，因为铝电阻率较低，有一定的机械强度，质量轻、价格较低，我国铝材的储量丰富。钢虽有较好的性能，但价格贵，我国储备不多。所以只有在一些特殊场合，如工作电流较大，位置特别狭窄，环境对铝材有严重腐蚀的情况下才用铝材。 综上所述，在本设计中母线材料才用铝。

硬母线截面积形状一般有矩形、槽型、和管型。矩形母线散热条件好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，矩形母线一般只用于35KV及以上，电流在4000A级以下的配电装置中。 槽形母线的机械性能强度较好，集肤效应较小，在4000－8000A时一般 才用槽形母线。

管形母线集肤效应较小，机械强度高，管内可用水或风冷却，因此可用于800A及以上的大电流母线。此外，管形母线表面光滑，电晕放电电压高，因此，110KV以上配电装置中多才用管形母线。

由以上分析知：在本设计中10KV用矩形母线。

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管形母线在支柱绝缘子上放置方式有两种：竖放和平放。平放比竖放散热条件差，允许电流小。三相母线的布置方式有水平布置和垂直布置，水平布置母线竖放时，机械强度差，散热条件好。垂直布置母线竖放时，机械强度和散热条件都较好，但增加了配电装置的高度。

综上，矩形母线在支柱绝缘子上采用水平布置母线竖放。 2.母线截面积选择： 母线上的计算电流

Ica?SN/3*UN?31500/3*10?1818.7A

选用LMY-80×8型每相三排

25℃时的允许载流量Ial?2620A,则环境温度为40℃时，有

''Ial?KtI'al??al??0?al?25I'al?70?4070?25*2620*0.92?1968.1A?1818.7A满足发热条件。

母线热稳定性校验，铝母线的热稳定系数C=87，假想时间tima=1+0.15=1.15，则有

Smin?I?tima/C?23.55*1031.15/87?290.3mm?80?8mm22满足热稳定性要求

母线动稳定性校验。单位长度母线上的电动力为

F1?1.732ish*102?7/a32?7?1.732*(61.2*10)*10?2594.8N/m

/0.25

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母线抗弯矩为

W?bh/6?0.08*0.008/6?8.5?106?622?6m

3铝的允许抗弯应力?al?68.6MPa，因此最大容许跨距为

lmax?10?alW/F1?10*68.6*10*8.5*10/2594.8?2.3m?1m

满足动稳定性要求。

母线选用LMY-80×8型满足要求

10.9高压开关柜的选择

高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非a常重要的地位。

近年来高压开关柜（简称开关柜）的开发和制造发展的步伐比较快。额定电压有3、6、10、35KV等多种，额定电流可达到3150A，开断电流可达到50KA。

高压开关柜应实现电器和机械的“五防闭锁”，防止误操作，提高安全可靠性，“五防”的具体要求是： 1. 防止误合、误分断路器。 2. 防止带负荷分、合隔离开关。

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3. 防止带电挂接地线。 4. 防止带接地线合闸。 5. 防止误入带电间隔。

10KV侧高压开关柜的选择GBC—10型手车式高压开关柜。 技术数据如下：

名称 额定电压 母线系统

参数 3/6/10KV 单母线 名称 额定电流 参数 630/1000/2500A 最高工作电压 3.6 7.2 11.5 十一、参考文献

【l】杨奇逊 变电站综合自动化技术发展趋势 中国电机工程学报 【2】黄庄益 变电站综合自动化技术 中国电力出版社，

【3】金午桥 变电站综合自动化系统的发展策略 电力系统自动化， 【4】苏文成 工厂供电 机械工业出版社， 【5】熊信银 发电厂供电 中国电力出版社，2004 【6】陈珩 电力系统稳态分析 中国电力出版社 【7】周泽存 高电压技术 中国电力出版社 【8】董振亚 电力系统过电压保护 中国电力出版社 【9】文锋 电气二次接线识图 中国电力出版社 【10】江日洪 配网设备的特性与选型 中国电力出版社 【11】李义山 变配电实用技术 机械工业出版社

【12】任孝岐 220 kv城区变电所设计思路 陕西省电力设计院 【13】电气工程设计手册[1、2] 【14】电气工程设备手册[1、2]

【15】发电厂电气主系统课程设计参考资料

十二、个人小结

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通过本次课程设计，让我更加全面深刻的了解并学习了有关电力系统输配电方面的内容，通过计算潮流分布来确定线路的选取，从而确定发电机，变压器容量，变压器连接方式，无功补偿装置等的选取，通过计算短路电流，来校验是否满足设计安全要求，最终确定方案，本次课程设计结合了多方面的知识，将电力系统的知识和供配电各个 设备的选取有机的结合起来，让我们学以致用，收获颇丰。

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