110kV变电站设计（毕业设计 - 毕业论文）

110kV变电站设计

摘 要

随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。

变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。

随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。

[关键词] 变电站 输电系统 配电系统 高压网络 补偿装置

Abstract

Along with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more

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completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in colour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people.

The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of power’s transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.

Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power.

[key words] substation transmission system distribution

high voltage network correction equipment.

目 录

第1章 原始资料及其分析 ···························································· 3

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1原始资料 ············································································· 3 2原始资料分析 ······································································· 5 第2章 负荷分析 ········································································ 6 第3章 变压器的选择 ·································································· 8 第4章 电气主接线 ······································································ 11 第5章 短路电流的计算 ······························································· 15

1短路电流计算的目的和条件 ····················································· 15 2短路电流的计算步骤和计算结果 ··············································· 16 第6章 配电装置及电气设备的配置与选择 ····································· 19

1 导体和电气设备选择的一般条件 ··············································· 19 2 设备的选择 ········································································· 20 3 高压配电装置的配置 ····························································· 30 第7章 二次回路部分 ·································································· 32

1 测量仪表的配置 ··································································· 32 2 继电保护的配置 ··································································· 32 第8章 所用电的设计 ··································································· 35 第9章 防雷保护 ········································································ 37 结束语 ························································································ 39 致谢 ··························································································· 40 参考文献 ····················································································· 41 附录一：一次接线图

附录二： 10KV配电装置接线图

绪论

电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、

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石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。

由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。

变电站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。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。

变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是110KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。

变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于

提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。

第一章 原始资料及其分析

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1.原始资料

待建变电站是该地区农网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。

1.1电压等级

变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。 110kV ： 2回

35kV ： 5回 （其中一回备用） 10kV ： 12回 （其中四回备用）

1.2变电站位置示意图：

A 待建变电站 B C

图1 变电站位置示意图

Fig1 Transformer substation position sketch map

1.3待建变电站负荷数据（表1）

表1 待建成变电站各电压等级负荷数据

Tab.1 each voltage grade burden data of substation

电压等级

用电单位 最大负荷(MW) 用电类别 4

回路数 供电方式 距离(km)

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一，二级负荷为 15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA 所以变压器的容量最少为62.241MVA

4. 变压器类型的确定

4.1相数的选择

变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。 4.2 绕组形式

绕组的形式主要有双绕组和三绕组。

规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。 三绕组变压器通常应用在下列场合：

(1) 在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压与系统连接或向用户供电。 (2) 在具有三种电压等级的降压变电站中，需要由高压向中压和低压供电，或高压和重压向低压供电。

(3) 在枢纽变电站中，两种不同的电压等级的系统需要相互连接。 (4) 在星形-星形接线的变压器中，需要一个三角形连接的第三绕组。

本待建变电站具有110kV,35kV,10kV 三个电压等级，所以拟采用三绕组变压器。 4.3 普通型和自耦型的选择

自耦变压器是一种多绕组变压器，其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗，所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。由于自耦变压器的结构简单、经济，在110kV级以上中性点直接接地系统中，应用非常广泛，自耦变压器代替普通变压器已经成为发展趋势。

因此，综合考虑选用自耦变压器。 4.4 中性点的接地方式

电网的中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。

本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定：凡是110kV-500kV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；主变压器6-63kV采用中性点不接地。

所以主变压器的110kV侧中性点采用直接接地方式，35kV，10kV侧中性点采用不接地方式。

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综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下表：

表 3-1 变压器型号 Tab 3-1 Transformer model

型号及容量（kVA） 额定容量比 高压/中压/低压(%) 100/100/50 额定电压 高压/中压/低压(kV) 空载损耗(kW) - 负载损耗(kW) 空载阻抗电压（% ）电流% 高中 高低 中低 SFS7-63000/110 121/38.5/10.5 77 300 0.8 10.5 18 6.5 型号 额定容量（kVA） 油重 重量（T） 运输重 总重 81.2

L 外形尺寸（MM） B H HL T SSZ9-63000/110 63000 15.9 72.1 7880 4890 6050 8720 2000

第四章 电气主接线

电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电气系统的主要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。由于本设计的变电站有三个电压等级，

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所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况，考虑各自的出线方向。论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施，拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。

1. 对电气主接线的基本要求

对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面

1.1可靠性

安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。

1.2灵活性

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面： （1） 操作的灵活性 （2） 调度的灵活性 （3） 扩建的灵活性

1.3经济性

在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑： （1） 节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。

（2） 占地面积少。由于本变电站占用农田所以要尽量减少用地。

（3） 电能损耗小。电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择工作。

1.4另外主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避

免用隔离开关操作电源。

2. 电气主接线的基本原则

电气主接线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、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就地取材，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. 待建变电站的主接线形式

3.1 110kV侧

方案（一）: 采用单母线接线

考虑到110kV侧有两条进线，因而可以选用单母线接线。 其优点：

接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点是：

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（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短

路时事故来消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。 （2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。

（3）调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生故障时，有较大的短路电流。

方案 （二）：采用单母线分段带旁路接线

断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。

单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。 方案（三）：双母线接线 优点：

（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于

供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。

（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响 两组母线的电源和

负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。

（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母

线上。 缺点：

（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。

（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，为了避免隔离开

关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。

对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。

对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所的供电可靠性的要求；双母线接线供电可靠性高，但无旁路母线检修断路器时需要停电而且双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；采用单母线分段带旁路的电气接线可将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；而且带旁路可以在检修断路器时对用户进行供电。故经过综合考虑采用方案（二）。

3.2 35kV侧

方案（一）: 采用单母线接线 优点：

接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。

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缺点：

可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。 方案（二）：单母线分段 优点：

（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故

障影响范围。

（2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户

的供电。 缺点：

当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。 方案（三）：采用单母线分段带旁路接线 优点 ：

（1）可靠性、灵活性高

（2）检修线路断路器时仍可向该线路供电 缺点：

投资大，经济性差

单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II 类负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；虽然带有旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但其投资大、经济性能差，故采用方案（二）单母线分段接线。

3.3 10kV侧

方案（一）: 采用单母线接线 优点：

接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点：

可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。 方案（二）：单母线分段 优点：

(1) 母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。

(2) 对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。 缺点：

当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的

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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。有许多地方是不懂的，但在老师的指导与帮助下得以解决。

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。

“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，设计虽然完成了，但我只是掌握了变电站设计中很少的一部分知识，还有很多深奥的专业知识等着我们去挖掘、去探索、去学习。我也将会在今后的工作学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自身的发展打下坚实的基础。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免出现错误，敬请各位专家和老师批评指正。在设计期间，指导老师给了我悉心指导，帮我解决了很多技术困难，使我能顺利完成设计任务，圆满结束四年的大学学习生活，在此表示衷心的感谢！

致谢

本次毕业设计得到了丁老师的大力支持。他不仅给我们提供了优雅的学习环境和先进的工作设备，而且他在百忙当中抽出大量时间和精力给我细心的指导和帮助，毕业设计能按期完成吴老师付出很多。吴老师工作很忙，为了我的毕业设计他经常放弃周末休息时间来为我解答问题，对此我对丁老师表示深深的谢意和无限的感激。

同时感谢三年来学院老师对我的培养和教育，谢谢学校给了我这样好的学习环境，

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让我在学习大学度过了美好的大学生活。在即将离校之际我向你们表示感谢和美好的祝福。

更要感谢我的父母二十几年来的养育之恩，使能完成学业。我将努力工作来报答他们的

恩情。

参考文献

1. 牟道槐. 发电厂 变电站电气部分. 重庆大学出版社, 1996

2. 袁乃志. 发电厂和变电站电气二次回路技术. 中国电力出版社, 2004

3. 西北电力设计院. 发电厂变电所电气接线和布置(上册). 水利电力出版社，1992 4. 西北电力设计院. 发电厂变电所电气接线和布置(下册). 水利电力出版社，1992 5. 张丽英. 发电厂并网运行安全性评价. 中国电力出版社, 2003

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6. 姚春球. 发电厂电气部分. 中国电力出版社， 2004

7. 熊信银. 发电厂电气部分. 中国电力出版社，2004

8. 刘永俭[等]. 发电厂电气部分. 华中理工大学出版社，1993 9. 张玉诸. 发电厂及变电所的二次接线. 上海教育出版社， 1980 10. 何永华. 发电厂及变电站的二次回路. 中国电力出版社，2004

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导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。

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。

1.1 一般原则

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、应力求技术先进和经济合理； 5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；

6、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

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。

1.2.1长期工作条件 （一）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

（二）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

由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，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。

所选用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。 1.2.2 短路稳定条件 （一）校验的一般原则

（1） 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。

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（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。 （3）短路的热稳定条件

Itt2 ≥Qd

式中 Qdt—在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应（kA ?s）

It —t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA） t —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算时间tjs按下式计算：

tjs=tb+td

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

Ich≤Idf

式中 ich—短路冲击电流峰值（kA）

idf—短路全电流有效值（kA）

Ich—电器允许的极限通过电流峰值（kA） Idf—电器允许的极限通过电流有效值（kA） 1.2.3 绝缘水平

在工作电压和过电压的作用下，电器的内、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。

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1.3 环境条件

环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40oC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+40oC时，每增加1oC建议额定电流减少1.8% ；当低于+40oC时，每降低1oC，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%。

2. 设备的选择

2.1断路器的选择

2.1.1 高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。其

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最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流。 2.1.2 高压断路器按下列条件进行选择和校验

（一）选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，

因此6 —220kV要选用SF6断路器。 （二）根据安装地点选择户外式或户内式。

（三）断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。 （四）断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。

（五）校核断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头

刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。

（六）热稳定校验应满足的条件是：短路的热效应小于断路器在 tK 时 间内的允许热

效应。

（七）动稳定校验应满足的条件是：短路冲击电流应小于断路器的动稳定 电流，一般

在产品目录是给出的极限过电流峰值。

（八）按短路关合电流选择，应满足条件是：断路器额定关合电流不少于短路冲击电流

ish ，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。 2.1.3按上述原则选择和校验断路器 （一）110kV侧断路器的选择

（1）、该回路为 110 kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。 （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×

103.7313?115＝0.547（kA）

（4）、为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6 断路器。如下表：

最高 工作 电压 kV 126 额定 开断 电流 kA 31.5 额定峰动稳 3S热稳 值耐受定电流 定电流 电kA kA kA 80 31.5 80 流 固有分闸时间 S 额定 型号 电压 kV OFPT-110 额定 电流 A 合闸 时间 S 110 1600 0.03 0.１２ （5）、进行校验计算 ① 开断电流能力校验

因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短。，故选I =4.166kA进行校验

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所选断路器的额定开断电流 I。= 31.5kA＞ I =4.166kA，则断流能力满足要求。 ② 短路关合电流的校验

在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时 及产生巨大的短路电流，更容易发生触头破坏和曹遭受电动力的损坏。而且不可避免接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为 80kA，流过断路器的冲击电流为10.624kA，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。 ③ 热稳定校验

设后备保护动作时间 1.9s，所选断路器的固有分闸时间 0.07，选择熄弧时间 t =0.03S。则短路持续时间 t =1.9+0.07+0.03 =2s。

因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计 则 短路热效应 Qk = I”2t =4.1662×2=534.711kA2.s

允许热效应 Ir2t =31.52× 3 = 2976.75kA2.s Ir2t＞Qk 热稳定满足要求。

以上各参数经校验均满足要求，故选用OFPT(B)-110断路器。

（二） 35kV侧断路器的选择

（1）、该回路为 35 kV电压等级，故选用六氟化硫断路器 （2）、断路器安装在户内，故选用户内断路器

（3）、回路电压35 kV，因此选用额定电压Ue≥35kV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流 Imax=1.05×

91.4823?37＝1.4989(kA）

（4）、为方便运行管理及维护，选同一型号产品，初选LW8-35断路器其参数如下：

额定 额定 型号 电压 电流 kV LW8-35 35 （5）、对所选的断路器进行校验 ①断流能力的校验

流过断路器的短路电流 IK =7.649。所选断路器的额定开断电流 I =25kV ＞ IK，即断路器的断流能力满足要求。

②动稳定校验

所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值idw=63kA,流过断路器的冲击电流

23

最大工作电压 kV 额定开极限断电流 开断kA 25 电流 25 额定极限通过4S热固有电流 断流稳定分闸容量有效kVA 值 峰值 电流 时间 kA 25 s 0.06 A 1600 40.5 1600 36.6 63 中矿函授机电10级毕业设计

ish=19.505kA＜idw，则动稳定满足要求。 ③热稳定校验

设后备保护动作时间 1.9s，所选断路器的固有分闸时间 0.06s，选择熄弧时间 t =0.03s。则短路持续时间 t =1.9+0.06+0.03 =1.99s。 以前述的方法算得 Qz=7.6492×1.99=116.429 kA2s

因为短路持续时间1s，非周期分量忽略不计， 即Qk=Qz=116.429kA2s 允许热效应Ir2t=252×4=2500kA2s＞Qk 所以热稳定满足要求。 从以上校验可知断路器满足使用要求，故确定选用 LW8-35A断路器。 （二）10 kV侧断路器的选择

（1）、该回路为 10kV 电压等级，故可选用真空断路器。 （2）、该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。

（3）、回路额定电压为 10kV，因此必须选择额定电压 Ue ≥ 10 kV的断路器， 且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流 Imax=1.05×A）

（4）、初选 SN9-10真空断路器，主要数据如下：

额定 型号 电压 kV SN9-10 （5）、对所选的断路器进行校验 ①断流能力的校验

流过断路器的短路电流 IK =20.868 kA。所选断路器的额定开断电流 I =25kV ＞ IK，即断路器的断流能力满足要求。 ②动稳定校验

所选断路器的动稳定电流为63kA， 流过断路器的冲击电流ish = 53.213kA＜63KA则动稳定满足要求。 ③热稳定校验

设后备保护动作时间 1.9s，所选断路器的固有分闸时间 0.05s，选择熄弧时间 t =0.03s。则短路持续时间 t =1.9+0.05+0.03 =1.98s。 则Qd = Qz=20.8682×1.98= 862.237 kA2.s 允许热效应 Ir2t = 252 ×4 = 2500 kA2.s 由于短路时间大于 1 s ,非周期分量可忽略不计

则Qd =Qz=862.237kA2.s ，由于 Ir2t ＞QK，所以热稳定满足要求

24

12.1923?10.5＝0.7039（k

额定 电流 kA 1.25 额定开动稳定 断流电 kA 25 电流 kA 63 4S热稳定电流kA 25 固有分闸时间 s 0.05 10

中矿函授机电10级毕业设计

从以上校验可知该断路器满足要求，所以确定选用 SN9-10真空断路器。

2.2隔离开关的选择

隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。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。

隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为：隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。 2.2.1、隔离开关的配置

（一）、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。 （二）、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。 （三）、中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。

根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。

2.2.2、隔离开关按下列条件进行选择和校验

（一）根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。 （二）根据安装地点选用户外或户内式。

（三）隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。 （四）隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。 （五）动稳定校验应满足条件为： idw ＞ish （六）热稳定校验应满足条件为：Ir2t ＞Qk

（七）根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操

作机构户内 8000A以上隔离开关，户外 220 kV高位布置的隔离开关和 330 kV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手动操作机构。 2.2.3、110kV侧隔离开关的选择

（一）、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。 （二）、该隔离开关安装在户外，故选择户外式。

（三）、该回路额定电压为 110kV，因此所选的隔离开关额定电压 Ue≥ 110kV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流ImaX=1.05×

103.7313?115＝0.547（kA）

（四）、初GW4—110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下：

额定 型 号 电压 kV GW4-110D 25

额定 最大工电流 作电压 A 1250 kV 126 接地 极限通过电流kA 4S热稳刀闸 A 2000 有效值 32 峰值 55 定电流 kA 10 备注 110 中矿函授机电10级毕业设计

（五）、校验所选的隔离开关 （1）动稳定校验

动稳定电流等于极限通过电流峰值即idw = 55kA 流过该隔离开关的短路冲击电流ish =10.624kA.s 即 idw ＞ ish 55kA＞10.624kA 动稳定要求满足。 （2）热稳定校验

隔离开关允许热效应 Ir2t = 102×4 =400 kA2.s 短路热效应 QK = Ir2t = 4.1662×2＝34.711kA2.s Ir2t ＞QK热稳定满足要求。

经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用 GW4— 110D型高压隔离开关。

2.2.4 35kV侧的隔离开关的选择

（一）、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。 （二）、该隔离开关安装在户内，帮选用户内式。

（三）、该回额定电压为35kV，帮选择隔离开关的额定电压Ue≥35KV,且其额定电流必须大于流过隔离开关的最大持续电流Imax = 1.05×

91.4823?37＝1.4989(kA）

（四）、初选GN—35T型高压隔离开关，其主要技术数据如下： 型 号 单 位 GW５-35（D） （五）、校验所选择的隔离开关 （1）动稳定校验

动稳定电流等于极限通过电流峰值，即idw = 50kA， 短路冲击电流 ish =19.505kA idw＞ ish， 动稳定满足要求。 （2）热稳定校验

隔离开关允许热效应 I2rt = 202×4 = 1600kA2s短路 热效应 QK = Ir2t =7.6492×1.99=116.429 kA2s 即I2rt＞QK 热稳定满足要求。 。

从以上校验可知，所选该隔离开关满足要求，所以确定选用GW５—35D型高压隔

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额定电压 kV 35 额定电流 A 2000 最大工作电极限通过电4S热稳定 压 kV 40.5 流峰值 kA 50 电流 kA 20 中矿函授机电10级毕业设计

离天关。

2.2.5 10kV侧隔离开关的选择

（一）、为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。 （二）、隔离开关安装在户内，故选用户内式。

（三）、该回路的额定电压为10kV所选隔离开关的额定电压Ue≥10kV，额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1.05×

12.1923?10.5＝0.7039（kA）

（四）、初选GN19—10型隔离开关，其主要技术数据如下： 型 号 单 位 GN19—10 （五）、校验所选的隔离开关。 。

（1）动稳定校验

所选隔离开关的动稳定电流100kA 短路冲击电流ish = 53.213kA idw＞ ish , 动稳定满足要求。 （2）热稳定校验

隔离开关允许热效应 I2rt = 3200KA2S 短路热效应 Qd =862.637KA2S I2rt＞Qd热稳定满足要求.

从以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用GN19—10型隔离开关。

额定电压 kV 10 额定电流 允许热效应Ir2t 动稳定电流 A 1250 kA2s 3200 kA 100 2.3导线的选择

本设计的110kV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线，而10kV、35kV采用屋内配电装置，故采用矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过+70℃；在计太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线可按不超过+80℃来考虑。 2.3.1 110KV母线的选择与校验： （一）、按最大工作电流选择导线截面S

Imax=1.05×

103.7313?11527

＝0.547（kA）=547(A)

中矿函授机电10级毕业设计

年最高平均温度为+31℃，而导线长期允许温度为+80℃，则温度修正系数： K0＝

?al???al??o=

80?3180?25=0.944

Imax = K0Ial

则 Ial＝Imax/K0＝547/0.944=579.45(A)

选择110KV母线型号为：LGJ—185，查表得IY=631A。 Imax=547A＜KθIY=0.944×631=3595.66A 满足要求 （二）、热稳定校验：

S=185 mm2＞Smin=

IKCtdz=

4166832=70.99mm2

满足热稳定要求。

2.3.2 35KV母线的选择与校验 （一）、按最大工作电流选择导线截面S

Imax=1.05×

91.4823?37＝1.4989(kA）

Ial= Imax/k0=1498/0.944=1587A

选择35KV母线型号为：h100×b10（单条矩形），查表得IY=1663A。 Imax=14989A＜kθIY=0.944×1663=1569A 满足要求 （二）、热稳定校验：

S=1000 mm2＞Smin=满足热稳定要求。 （三）、动稳定校验

母线采取水平排列平放

则W=bh2/6=10×1002/6=16666(mm3) =1.6666×10-5 m3 相邻支柱间跨距取 L=1.5m 相间母线中心距离取a=0.25m

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IKCtdz=

7649871.99=124mm2

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σ

max=0.173 ish

2

×

L2

10aW=0.173×19.505×=3.55×106(pa) σ

max＜σ

y

2

1.52?6

10?0.25?16.666?10=70×106pa

满足动稳定要求。

2.3.3 10kV母线的选择与校验

由于安装在室内，选用硬母线

（一）、按最大持续工作电流选择母线截面: Imax =1.05×

12.1923?10.5＝0.7039(kA)

IYj= Imax/k0=703.9/0.944=745.65A

选择10KV母线型号为h63×b10（单条矩形），查表得IY=1129A。 Imax=703.9A＜KθIY=0.944×1129=1004.81A 满足要求 （二）、热稳定校验： S=630 mm2＞Smin=

IKCtdz=

20868871.98=337mm2

满足热稳定要求。 （三）、动稳定校验 母线采取水平排列平放

则W=bh2/6=10×632/6=6615(mm3) =6.615×10-6 m3 相邻支柱间跨距取 L=1.5m 相间母线中心距离取a=0.25m σ

max=0.173 ish

2

×

L2

10aW=0.173×53.213×

2

1.22?6

10?0.25?6.615?1029

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