110KV降压变电所电气一次部分毕业设计

毕业设计二

题 目 35KV企业变电所电气初步设计

目 录

前言?????????????????2

第一章 待建变电所基本资料??????????2 第二章 负荷分析及主变压器选择????????5 2-1 负荷计算???????????????5 2-2 主变压器的选择????????????5 2-3 站用变台数、容量和型式的确定 ?????8 第三章 电气主接线

3-1 主接线的设计原则和要求????????9

3-2 35KV侧接线方案????????????12 3-3 10KV侧接线方案????????????13

第四章 电力线路导线截面的选择????????13 第五章 短路电流的计算

5-1 短路电流计算的目的和规定???????17 5-2 计算过程和结果???????????18 第六章 设备选择

6-1 电气设备选择设计的规定???????21 6-2 电流互感器选择????????????21 6-3 高压熔断器及避雷器的选择???????25 6-4 高压断路器的选择???????????25 6-5 隔离开关的选择????????????30

第七章 配电装置???????????????35 第八章 继电保护的配置

8-1 主变压器继电保护配置?????????37 8-2 线路继电保护配置???????????38 第九章 参考文献???????????????39 第十章 附图?????????????????40 致谢 ?????????????????????41

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前 言

本设计为07级电气工程及自动化专业的电力系统课程设计，设计题目为：要求设计一座35KV降压变电所，以10KV电缆给各车间供电，一次设计并建成。。本变电所6KM处有一系统变电所，用35KV双回架空线路向本设计的变电所供电。在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA。

当地海拔高度507.4m，年雷电日36.9个，空气质量优良，无污染，历年平均最高气温29.9℃，土壤电阻率ρ≤500Ω?m。本变电所10KV母线到各车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为Ⅰ类负荷，其余为Ⅱ类负荷，Tmax=4000h。

分析任务书给定的原始资料，根据变电所在电力系统中的地位和建设规模，考虑变电所运行的可靠性、灵活性、经济性方面的要求，本文拟定2～3个技术上可行的变电所主接线方案，并正确进行了短路电流计算及主要电气设备选型，同时对其进行了无功补偿分析。

毕业设计是我们全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计或研究的综合性训练。通过毕业设计我们把所学的知识系统的联系起来，培养我们综合运用各种知识来解决实际问题的能力，学习更多的设计思维，树立在实际工程基础上的创新观念，更好地把理论和实际结合起来，服务于工作。

第一章 待建变电所基本资料

1、某企业为保证供电需要，要求设计一座35KV降压变电所，以10KV电缆给

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各车间供电，一次设计并建成。

2、距本变电所9KM处有一系统变电所，用35KV双回架空线路向待设计的变电所供电。在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为970MVA。

3、待设计变电所10KV侧无电源，考虑以后装设两组电容器，提高功率因数，故要求预留两个间隔。

4、本变电所10KV母线到各车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为Ⅰ类负荷，

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 车间名称 一车间 二车间 机加工车间 装配车间 锻工车间 高压站 高压泵房 其他 有功功率（KW） 1146 885 918 1209 990 1450 937 981 无功功率(KVAR) 471 487 572 491 276 297 496 675 其余为Ⅱ类负荷，Tmax=4700h。各馈线负荷如下表所示： 5、所用电的主要负荷如下表所示： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备名称 主充电机 浮充电机 蓄电池室通风 室内配置装置通风 交流电焊机 检修试验用电 载波 照明负荷 额定容量（KW） 20 4.5 2.7 1.1 10.5 13 0.96 14 功率因数 0.88 0.85 0.88 0.79 0.5 0.8 0.69 台数 1 1 1 2 1 1 1 3

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生活用电 10 第二章负荷分析及主变压器选择

电力负荷的确定，对于选择变电所主变压器容量、电源布点以及电力网的接线方案等，都是十分重要的。电力负荷应在调查和计算的基础上进行。对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行，对于远景负荷应在电力系统及工农业生产基础发展远景规划的基础之上，进行负荷预测。负荷发展水平往往需要多次测算，认真分析研究影响负荷发展水平的速度的各种因素。反复测算与综合平衡，力求切合实际。保证电能质量，安全生产，确保用户用电的稳定性，这就是负荷分析的目的。

根据对供电可靠性的要求，一般将电力负荷分为三类。即：一类负荷为重要负荷，必须由两个或两个以上独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部一类负荷不间断供电。二类负荷为比较重要的负荷，一般要由两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二类负荷的供电。三类负荷一般只需一个电源供电。

2-1负荷计算

要选择主变压器 站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kv侧负荷、35kv侧负荷。

p?1??%?Sc?Kt?i?1cos?由公式 （2-1）

式中 Sc ——某电压等级的计算负荷

Kt ——同时系数（10kv取0.9用负荷取0.85） а%——该电压等级网的线损率电，一般取5% P、cos?——各用户的负荷和功率因数 P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW) S10KV=0.9×7239／0.85×(1+5%)=8048.0647(KVA)

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P站=25+5.5+3.7+2.1+11.5+20+0.96+18+12=98.76(KW) S站=0.85×98.76/0.85×(1+5%)=103.698(KVA) S35=8048.0647+103.698=8151.76(KVA) 2-2

主变压器的选择

变压器是一种静止的电机，它利用一、二次侧的匝数不同，通过电磁感应作用，把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。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，并根据电力系统5～10年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。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。

在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电站的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。

选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电站以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。

一、 变压器选择原则：

1、主变容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷来进行选择，适当考虑远期10-20年的负荷发展。

2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电站，应考虑一台主变压器停运时，其余变压器容量在计算机过负荷能力后的允许时间内，保证用户的I段和II段负荷，对于一般变电所，当一台主变压器停运时，其他容量应能保证全部负荷的60%。

3、为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器，有条件的应考虑设三台主变的可能性。

二、主变压器台数选择：

在《电力工程电气设计手册》中可知：“对大城市郊区的一次变电所，在

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中、低已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜”在运行或检修时，可以一台工作，一台备用或检查，并不影响供电，也可以两台并列远行，根据原始资料中所示待建的变电所为110KV降压企业变电所，这里有1个电压等级， 10kv7回出线，分别带全部负荷的I、II类。考虑到出线回路数较多，为了保证供电的可靠性，参照规程要求，宜选用两台相同容量的变压器作为主变压器。

三、 主变压器容量的确定

主变压器的容量是要考虑待建变电所所带的负荷性质和电网结构，同时是按变电所建成后5—10年的规划负荷进行选择，并考虑变压器的过负荷能力。本终端变电所装设两台主变压器的变电所，每台变压器的额定容量可按下公式：SN=0.7S总进行选择。S总为变电所的综合负荷，当一台主变压器停涌时，应保证对70%的负荷供电，再考虑变压器的事故过负荷40%的能力，则可保证对84%的负荷供电。

从原始资料可知，所设计的变电所的最大负荷情况： P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW)

考虑负荷的同时率：Kt=0.9 线路损耗取5% 功率因素cos?=0.85则变电所10kv的综合最大负荷分别为：

S10KV=0.9×7239／0.85×(1+5%)=8048.0647(KVA) S站=0.85×98.76/0.85×(1+5%)=103.698(KVA) S35=8048.0647+103.698=8151.76(KVA)

若选用变压器两台，单台变压器容量按： S单=S35×70% =8151.76×70% =5706.23（KVA）

并与I、II类负荷的总容量进行比较。

I、II类负荷总容量：

S10KV=0.9×7239／0.85×(1+5%)=8048.0647(KVA)

经比较，S单＞S10KV ，所以按S单选取每台主变压器的容量。 经查设备手册，选每台主变压器的容量为6300KVA。

四、 主变压器类型的确定

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1、 相数的选择

待建变电所的110人人kv、10kv两个电压等级为了满足待建变电所的这两个电压等级和对其经济性的综合考虑，所以选择两相变压器。 2、

绕组形式

绕组是变压器的电路部分，用绝缘铜导线绕制而成。单绕组变压器（长称作自耦变压器）只有一组绕组，而且一次绕组与二次绕组有一部分是共用的。双绕组变压器有两组绕组：一组一次绕组和一组二次绕组。待建变电所的主变压器容量为6300KVA，且有35kv、10kv两个电压等级，主变压器可采用两绕组变压器，它具有供电可靠，运行安全，灵活性好，设备少，接线简单等优点。 故本企业变电所主变压器选择三相两绕组有载调压降压变压器作为主变压器。

其型号为SJL1—6300/35。 其参数如表2—1

电力变压器型号 额定容量（KVA） SJL1—6300/35 6300P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW) S10KV=0.9×7239／0.85×(1+5%)=8048.0647(KVA) P站=25+5.5+3.7+2.1+11.5+20+0.96+18+12=98.76(KW) S站=0.85×98.76/0.85×(1+5%)=103.698(KVA) 2-1负荷计算 要选择主变压器 站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kv侧负荷、35kv侧负荷。 由公式 （2-1） p?1??%?Sc?Kt?i?1cos? n式中 Sc ——某电压等级的计算负荷 7

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Kt ——同时系数（10kv取0.9用负荷取0.85） а%——该电压等级网的线损率电，一般取5% P、cos?——各用户的负荷和功率因数 P10KV=1100+790+910+870+960+930+680+999=7239(KW) S10KV=0.9×7239／0.85×(1+5%)=8048.0647(KVA) P站=25+5.5+3.7+2.1+11.5+20+0.96+18+12=98.76(KW) S站=0.85×98.76/0.85×(1+5%)=103.698(KVA) 额定电压（KV） 短路损耗（KW） 空载损耗（KW） 空载电流（%） 短路电压（%） 联结组标号

高压 低压 35；38.5 10.5 6.3 3.15 52 8.2 1.0 7.5 YN,d11

2-3站用变台数、容量和型式的确定

1、站用变台数的确定

对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kv母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式

2、站用变容量的确定

站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。

S站=103.698/(1—10%)

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=115.22(KVA) 3、站用变型式的选择

考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。

故站用变参数如下：

电压组合 型号 高压 S9-125/10

因本站有许多无功负荷，且离系统变电所较近，10KV侧无电源,为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。

根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。

《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110kv变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。所以在10KV侧装设两组电容器.

10 高压分接范围 ±5% 低压 0.4 连接组标号 空载损耗负载损耗空载电流(%) 1.6 阻抗电压(%) 4 (KW) (KW) 1800 Y,yn0 340 第三章电气主接线

3-1主接线的设计原则和要求

一、电气主接线设计的基本要求

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1、根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性

当个别设备发生事故或者需要停电检修时，能保证主要用户连续供电。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线设计应首先满足这一要求。主接线作为电力系统的一个部分，其故障不仅造成对用户的停电，严重时还可能发生全系统性事故。这不仅给电力系统造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更为严重。甚至导致人身伤亡、设备损伤、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难于估量。因此，主接线的接线形式必须保证满足供电可靠性这一基本要求。衡量主接线可靠性的标志是：短路器检修能否不影响供电，线路、短路器或母线故障时以及母线检修时，停运的回路数的多少和停运时间的长短以及能否对重要用户的供电，变电所全部停运可能性的大小。随着电力系统的不断发展，新型设备的投运，自动装置和先进技术的应用，都有利于提高主接线的可靠性，但并不是设备和元件用的越多越新、接线越复杂越可靠。相反，不必要的多用设备，使接线复杂，运行不方便，将会导致可靠性降低。此外，可靠性还于设备质量及运行管理水平等密切相关。 2保证电能质量

电压、频率和供电的连续可靠是表征电能质量的基本指标。电气主接线的确定对基本指标是有一定影响的。在某一 具体条件下，某种接线就可能在某种方式运行时或某一元件故障时，致使回路阻抗增大和故障电流增大等，从而引起电力系统频率或某一部分电压的变化。因此，主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。

3接线简单，运行维护灵活、方便且安全

灵活是指主接线要适合各种运行方式和检修维护方面的要求；方便是指操作方便；接线简单是能满足运行的要求，所需设备少，继电保护配合容易，而且操作步骤最少，减少设备事故和误操作的频率。电气主接线还必须为设备的检修创造条件，应能尽量保证未检修设备的连续供电。

为了调度的目的，主接线可以灵活地进行运行方式的转换，能满足系统在事故运行方式、检修运行以及特殊运行方式下的调度要求；为了扩建的目的，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次或二次设备装置等方面所需的改造量为最小为了检修的目的，可以方便地停运短路器，母线

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及继电保护设备，以进行安全检修，而不致影响电力网的运行和停止对用户的供电。 1、

具有发展或扩建的可能性。

一个变电站随着国民经济的发展，用户用电量的增加要求变压器台数和线路回路数都有发展的可能。 2、

具有经济性，并使配电装置节约占地面积。

电气主接线在满足上述要求的前提下要做到经济合理，即应做到如下几点： 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，要能使控制和保护回路不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆的投资，要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备和轻型电器。 2）

占地面积小：主接线要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节约构架、导线、绝缘子及安装费用。 3）

电能损失少：经济合理地选择主变压器的形式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。此外，在可能和允许的条件下，可采取一次设计，分期投资、投产，以尽快发挥经济效益。电气主接线设计时，要提高可靠性和灵活性，往往导致投资和运行费用的增加，故必须通过技术和经济的综合比较来确定最佳的主接线。

二、 电气主接线的设计原则

变电站主接线设计原则，应根据变电站在电力系统的地位，负荷性质、出线回路数、设备特点、周围环境及变电站的规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠、运行灵活、操作方便、节约投资和便于扩建等要求。若有一类负荷，应当用双回路供电，每回路要分接在不同母线上，因此，该级电压母线分段可以是单母线或双母线接线。

在110KV—35KV配电装置中，当出线为两回和两台主变压器时，采用桥型接线，当桥上有穿越性功率、线路很短、由于经济运行需要经常断开变压器时，一般用外桥接线。当线路长及其它情况下，一般用内桥接线。当出线不超过4回时，一般用单母线分段接线，当出线在4回及以上时，一般用双母线接线，单母线接线用于6—10KV是，每段母线所接容量不宜超过25MW，用于35KV时，出线不应

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超过8回。

三、 待建变电站的主接线形式

在分析原始资料的基础上，参照电气主接线设计参考资料，依据对主接线上午基本要求和适应范围，首先淘汰一些明显不合格的接线形式，保留2—3个技术相当，又都满足设计要求的方案，对较好的2—3个方案进行详细的技术、经济比较。最后确定一个技术合理、经济可靠的主接线最佳方案。

3-2 35KV侧接线方案

因为35KV侧有两回进线，所以考虑采用外桥接线、单母线带旁路母线接线和双母线接线方式。 方案一：外桥接线方式

外桥接线的桥回路置于线路断路器外侧（远离主变压器侧），此时变压器经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而线路支路只经隔离开关与桥接点相连，是非独立单元。

优点：①变压器操作方便 ②接线简单清晰，设备少，造价低，易于发展成为单母线分段或想母线接线。

缺点：①线路投入与切除时，操作复杂 ②桥回路故障或检修时，全厂分到为两部分，使两个单元之间失去联系，同时，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电。

适用于两回进线且出险较短，故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。 方案二：单母线带旁母接线方式

优点：①接线简单清晰，操作方便，使用电器少 ②配电装置建造费用低 ③隔离开关仅在检修时作隔离电器用，不用它进行倒闸操作，误操作少 ④带有旁路母线主要是保证不中断对用户的供电。

缺点：①任一段母线及母线隔离开关发生故障时，要停止该段母线上所有工作 ②任一段母线及母线隔离开关检修时，也将造成母线上所以回路停电 ③引出线回路的断路器检修时，该回路要停电。 方案三：双母线接线方式

优点：①可轮流检修母线而不致中断供电 ②调度灵活，各电源和各负荷

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可以任意分配到某一组母线上 ③有利于扩展和便于试验。

缺点：①增加一组母线隔离开关增大了投资和占地面积②当母线故障和检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为避免应装闭锁装置。

经过三个方案的比较，双母线接线和单母线带旁路接线方式在可靠性方面优越于外桥接线方式，但从经济性方面大大增加了投资和占地面积而外桥接线方式的缺点可以从设备的选择上进行祢补，同时外桥接线方式易于发展成单母线分段或双母线接线方式。经综合性考虑分析，35KV侧主接线宜采用外桥接线方式。

3-3 10KV侧接线方案

方案一：单母线接线方式

优点：①接线简单清晰，操作方便，使用电器少 ②配电装置建造费用低 ③隔离开关仅在检修时作隔离电器用，不用它进行倒闸操作，误操作少

缺点：供电可靠性和灵活性较差，在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路要停止工作 ，引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。 方案二：单母线分段接线方式

优点：①当母线发生故障时，仅故障母线停止不工作，另一段母线仍继续工作 ②两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电可靠性，可对重要用户供电。

缺点：①当一段母线故障或检修时，必须断开接在该母线上所有支路，使之停止工作 ②任一支路断路器检修时，该支路必须停止工作。

经综合经济技术分析，单母线接线无法满足10KV的8回出线的供电可靠性，而单母线分段接线方式对其供电可靠，经济在预算之中，故选单母线接线方式较能满足主接线的设计要求。

第四章电力线路导线截面的选择

导线是输送电能的主要元件。合理地选择导线截面，对电力网运行的经济性和技术上的合理性具有重要意义。

导线截面选择过大，将增加投资及有色金属的消耗（在通常35—110KV架空线路的造价中，导线的投资占30%左右），且折旧费也增加。导线截面选择过小，电压损耗和电能损耗增加，将引起电压质量下降和运行费用增加，甚至造成导线

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接头处的温度过高，引起导线断股和断线等严重事故。此时，对投入运行不久导线截面过小的线路，将需更换成截面教大的导线或加设第二回路，从而增加了投资。

电力网导线截面的选择，通常根据电力网的性质确定。对于区域电力网线路及有特殊调压设备的地方电力网线路，按经济电流密度选择导线截面。对于无特殊调压设备的地方电力网线路，则按允许电压损耗选择导线截面。无论用哪一种方法选择导线截面，都必须按导线的机械强度要求和按发热条件要求来校验导线最小允许截面。对110KV及以上的电力网，导线截面还必须满足由避免电晕损耗所要求的最小允许截面。

一、 导线截面选择的“一选四校”原则

1、

按经济电流密度选线 S=Imax/J （mm）

2、

效验机械强度

一般铝绞线：S≥25 mm

跨越线：S≥35 mm 3、 效验发热条件

1）LJ和LGJ线正常运行时，其导线的温度不超过70℃，事故运行时温度不超过90℃

2）安全电流法：I安=I允许 4、效验电晕的条件

1）35KV及以上电压等级的线路不要效验电晕。因为它不会发生电晕。 2）110KV及以上的电压等级的线路就要效验电晕。 3）比较法 如下表：

电压 110KV 220KV 500KV 不会发生电晕最小导线截面 LGJ—50 LGJ—240或2×LGJ—185 4×LGJQ—300或3×LGJQ—400 14

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5、按允许电压损耗效验 △U%=

pR?QXU×100%

一般10KV配电线路 △U%≤5%

二、导线截面选择

1、35KV侧导线选择

由电路输送的最大负荷电流为：

8151.76 Imax=Se/3UN=

3?35=134.63A

其为双回路供电，两回线路至为备用，所以每条回路均可带负荷电流的60% I=134.63×60%=80.78A

由Tmax=5300h 查表5-6得经济电流密度J=0.9A/ mm 所以，每回每相导线截面为

S=I/J=80.78/0.9=89.76（mm） 选标称截面为钢芯铝铰线LGJ-120 效验：

① 机械强度

由于所选导线截面大于35 mm故满足要求 ② 电晕条件

由于所选导线截面大于LGJ—50，G故不会发生全面电晕 ③ 发热温度

查附表I-1 LGJ—120导线在故障运行方式下最大安全电流为380A，大于负荷电流80.78A，故发热条件满足要求。 3、10KV侧导线选择

由电路输送的最大负荷电流为：

222 15

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10KV短路点短路电流： Ip＂= Ip*×IB

=3.01×SB/3×10.5 =3.01×100/3×10.5 =16.57（kA） 短路冲击电流：

ich=2.55 Ip＂=2.55×16.57=42.25（kA） 短路功率： St*= Ip*=3.01

St= Ip*×SB=3.01×100=301（MVA）

第六章设备选择

6-1电气设备选择设计的规定

电气装置中的电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地运行。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确地选择电气设备。各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作条件选择出设备，然后按短路条件校验其动稳定和热稳定。

电气设备的选择设计，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后的发展扩建留有一定的余地。

一、电气设备选择的一般要求

（1）应满足各种运行、检修、短路和过电压情况的运行要求，并考虑远景发展。 （2）应按当地环境条校验。 （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）同类设备应尽量少品种，以减少备品备件，方便运行管理。

（6）选用的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品，应经上级批准。

6-2电流互感器选择

选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体条件确定互感器的结

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构类型、准确等级、额定电流比KL；其次，要根据互感器的额定容量和二次负荷，计算二次回路连接导线的截面积；最后校验其动稳定和热稳定。 （1）结构类型和准确度的确定

根据配电装置的类型，相应选择户内和户外式电流互感器。一般情况下，35kV以下为户内式，而35kV及以上为户外式或装入式（装入变压器回断路器内部）。

电流互感器准确等级的确定，取决于二次负荷的性质。0.2及用于实验室的精密测量、重要的发电机和变压器回路及500kV重要回路；二次负荷若属于一般电能计量，则电流互感器采用0.5级；功率表和电流表可配备1.0级的电流互感器；一般测量可用3.0级。如果几个性质不同的测量仪表需要共用一台电流互感器时，则互感器的准确级就应按就高不就低的原则确定。

一般用于继电保护用的电流互感器，可选5P级或10P级。此外还应按10%误差曲线进行校验，保证在误差时也不会超过-10%. （2）一次回路额定电压和电流的选择

电流互感器一次回路额定电压和电流应满足

UN?UNS； IN?Imax； 式中UN、IN为电流互感器一次额定电压和电流；

为了保证准确度，互感器的一次侧额定电流应尽量接近工作电流。 （3）二次额定电流的选择

电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种。 （4）电流互感器准确级和额定容量的选择

为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。

为了保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量。 （5）热稳定和动稳定校验

1）热稳定校验

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电流互感器热稳定能力常以1s允许通过的热稳定电流It或一次额定电流IN1的倍数K来表示，故热稳定应按下式校验：

It2 ? Qk （t＝1） 2）动稳定校验

电流互感器内部动稳定能力，常以允许通过动稳定电流ies或一次额定电流最大值的倍数Kes（动稳定电流倍数）表示，故内部动稳定可用下式校验：

ies?ish （6）电流互感器的配置

1）为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段

及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依具体情况按二相或三相配置。

2）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。

3）为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。

（7）电流互感器的选择和校验

35kV电流互感器的选择和校验

由35kV主变进线侧的最大长期工作电流为364A，试选用电流互感器LA-10，电流比为400/5，查表可知：

IN=400A，Kt=30，Kd=54 Kt：电流互感器热稳定倍数

Kd：电流互感器热稳定倍数

动稳定校验：2INKd=2?400?54=30.542 kA>ish=20.716kA 热稳定校验：It2t=302*1= ?INKt?=(200*31.5)2=39.69kA2?s 经校验，可以选择LCZ-35。

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2 毕业设计二

2）10kV电流互感器的选择和校验

主变10kV出线侧的最大长期工作电流为79.265A ，选用LRZ1-10/Φ80，电流比为100/5，同理，经校验，可以选择LRZ1-10/Φ80。 5.2.2电压互感器的选择 （1）电压互感器选择 1）一次回路电压的选择

为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电网电压UNS应在（0.8～1.2）UN1范围内变动，即应满足下列条件：

0.8（4.11）

2）二次回路电压的选择

电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。 3）种类和形式选择

电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在6－35 kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；110－220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。 4）容量和准确级选择

首先选择电压互感器的接线方式，然后计算各相负荷大小。按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。

电压互感器准确级的选择原则，可参照电流互感器准确级选择。 （2）电压互感器配置

1）母线除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。

2）线路35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。

3）发电机一般装设2～3组电压互感器。一组用于自动调节励磁装置，另一组供测量仪表、同期和保护装置使用。当互感器负荷太大时，可增设

UN1<

UNS<1.2

UN1

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一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。

4）变压器变压器低压侧有时为了满足同期或保护的要求，设有一组电压互

感器。

综合以上原则，电压互感器的选择情况为：

35kV电压互感器：母线电压互感器选用JDZXW-35 单相环氧浇注绝缘电压互 感器。

一次回路电压：0.8UN1= 28KV

10kV 电压互感器：母线电压互感器选用JSZK1-10F 三相相环氧浇注绝缘电压 互感器。

一次回路电压：0.8UN1= 8KV

6-3高压熔断器及避雷器的选择

熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，也可常用于保护电压互感器。

保护电压互感器的高压熔断器,只需要按额定电压和开断电流进行选择,不必校验额定电流。一般选择RN2型，其额定电压应高于或等于所在电网的额定电压（但限流式则只能等于电网电压），额定电流通常均为0.5A。

熔断器开断电流校验：INbr≧I\。

避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其他电气设备。

避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和发、变电所进线段的保护。阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还用来限制内过电压或内过电压的后备保护。

具体选型为HY5WZ-17/45

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6-4高压断路器的选择

一、高压断路器的用途

高压断路器是高压电器中最重要的部分，是电力系统一次设备中控制和保护的关键电器，受它控制和保护的电路，无论在空载、负载或短路故障状态都应可靠地动作。高压断路器在电网中起两方面的作用：一是控制作用，即根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入、退出运行；二是保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备或线路从电网中无故障部分的正常运行。

二、对高压断路器的基本要求

（1）工作可靠。

断路器应能在规定的条件下长期可靠地工作，并能在正

常和故障情况下准确无误地完成关和开断电路的指令，其拒动或误动都将造成严重的后果。

（2）具有足够的开段能力。断路器的开断能力是指能够安全切断最大短路电流的能力，它主要决定于断路器的灭弧性能，并保证具有足够的热稳定和动稳定。开断能力的不足可能发生触头跳开后电弧长时续燃，导致断路器本身爆炸飞弧，引起事故扩大的严重后果。

（3）动作快速。在电路发生故障时，快速地切除故障电路，不仅能缩短电力网的故障时间和减轻巨大短路电流对电气设备的损害，而且能增加电力系统的稳定性，提高整个系统的供电可靠性。

（4）具有自动重合闸性能。输电线路的短路故障大多数是临时性的，为了提高电力系统运行的稳定性和供电可靠性，线路保护多采用自动重合闸方式，既在发生短路故障时，继电保护动作使断路器跳闸，切断故障点的短路电流，经很短时间后断路器又自动重合闸，恢复正常供电。若故障仍然存在，则断路器必须立即跳闸，再次切段短路电流，这要求断路器在第一次大电流灭弧后很快恢复灭弧能力，完成后续次的灭弧。

（五）结构简单，经济合理。在满足安全、可靠的同时，还应考虑到经济性，故要求断路器的结构力求简单、尺寸小、重量轻、价格合理。

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三、型式选择

本次在选择高压断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。

四、断路器选择的条件

1、最高工作电压 通常指断路器应能承受在电网中可能出现的最高电压，此电压一般可超过电网规定电压范围为10%—15%，可以用下面的关系式来表示： Ugmax≥Ue

式中： Ugmax—所选断路器的最高工作电压 Ue— 电网最高运行电压

2、电流：Igmax（最大持续工作电流）≤ In；

由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流Igmax.。 3、开断电流（开断容量）： Idt ≤ Idk(或Sdt ≤ Sdk)

式中：Idt — 断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量； Idk — 断路器t秒的开断容量； Sdt — 断路器的额定开断电流； Sdk — 断路器额定开断容量。 4、动稳定 ich ≤ idw

式中：ich — 三相短路电流冲击值 idw — 断路器极限通过电流峰值。 5、热稳定

I∞2tdz ≤ It2t

式中：I∞ — 稳态三相短路电流；

tdz — 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； It — 断路器t秒热稳定电流。 五、本变电所断路器的选择

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35KV断路器的选择

选择DW13—35型的户外少油断路器 其技术参数为：表6—1 额定电压 最高工作电压 额定电流 额定开断电流 动稳定电流（峰值） 热稳定电流（4s有效值） 校验：

1）所选断路器最高工作电压 Ugmax=40.5KV＞Ue，实际上电网运行电压因调压或负荷的波动而变动。电网最高运行电压不得大于电网额定电压的10%，即Ugmax=38.5KV。当断路器选择正确，此值不会超过断路器的最高工作电压，因此，断路器在电网运行电压下运行是安全可靠的。

2）最大工作电流 Igmax=Se/3×UN=8151.76/3×35=134.63A，所选断路器额定电流IN=1250A，Igmax＜IN，满足要求。

3）开断电流Idt=16.04KA，所选断路器额定开断电流Ikd=20KA，Idt＜Ikd，满足要求。

4） 动稳定 冲击电流ich=40.9KA，所选断路器动稳定电流idw=50KA，ich＜idw，满足要求。

5）热稳定 设断路器跳闸时间为0.1s，过流保护动作时间为2s，则短路电流作用时间t=0.1+2=2.1s＞1s，可以不计非周期分量值时间曲线得tdz=2.8s 所以

35KV 40.5KV 1250A 20KA 50KA 20KV I?2tdz=16.042×2.8=720.4

It2t=202×2.1=840 I?2tdz＜It2t，满足要求。

表6—2 35KV断路器的选择结果

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10KV断路器的选择

选择ZN—10/1250型户外高压真空断路器 其技术参数为：表6—5 额定电压 最高工作电压 额定电流 额定开断电流 动稳定电流（峰值） 热稳定电流（2s有效值） 校验：

1）所选断路器最高工作电压 Ugmax=11.5KV＞Ue，实际上电网运行电压因调压或负荷的波动而变动。电网最高运行电压不得大于电网额定电压的10%，即Ugmax=11KV。当断路器选择正确，此值不会超过断路器的最高工作电压，因此，断路器在电网运行电压下运行是安全可靠的。

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UN（KV） Igmax（A） 计算数据 ich（KA） 35 134.63 40.9 720.4 16.04 35 1250 50 840 20 I?2tdz（kA2s） DW13—35 Idt（KA） UN（KV） IN（A） 技术数据 Idw（KA） It2t（kA2s） Ikd（KA） 10KV 11.5KV 1250A 31.5KA 80KA 31.5KV 毕业设计二

2）最大工作电流 Igmax=Se/3×UN=1100÷0.85/3×10=74.80A，所选断路器额定电流IN=1250A，Igmax＜IN，满足要求。

3）开断电流Idt=16.57KA，所选断路器额定开断电流Ikd=31.5KA，Idt＜Ikd，满足要求。

4） 动稳定 冲击电流ich=42.25KA，所选断路器动稳定电流idw=80KA，ich＜idw，满足要求。

5）热稳定 设断路器跳闸时间为0.1s，过流保护动作时间为2s，则短路电流作用时间t=0.1+2=2.1s＞1s，可以不计非周期分量值时间曲线得tdz=2.8s 所以

I?2tdz=16.572×2.8=768.78

It2t=202×2.1=840 I?2tdz＜It2t，满足要求。

表6—6 10KV断路器的选择结果

技术数据 ZN—10/1250 计算数据 UN（KV） Igmax（A） ich（KA） 10 134.63 42.25 768.78 16.57 10 1250 80 2083.725 31.5 I?2tdz（kA2s） Idt（KA） UN（KV） IN（A） Idw（KA） It2t（kA2s） Ikd（KA）

6-5 隔离开关的选择

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隔离开关是高压电气装置中保证工作安全的开关电器，其结构简单。隔离开关在分闸状态下，动静触头间应有明显可见的断口，绝缘可靠；在关合状态下，其导电系统中可以通过正常的工作电流和故障下的短路电流。隔离开关没有灭弧装置，除了能开断很小的电流外，不能用来开断负荷电流，更不能用来开断短路电流，但隔离开关必须具备一定的动、热稳定。

一、选择隔离开关时应满足以下基本要求：

1）.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。 2）.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。

3）.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。 4）.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。

5）.隔离开关的结构简单，动作要可靠。

6）.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。

二、隔离开关选择的条件

1、最高工作电压 通常指隔离开关应能承受在电网中可能出现的最高电压，此电压一般可超过电网规定电压范围为10%—15%，可以用下面的关系式来表示： Ugmax≥Ue

式中： Ugmax—所选隔离开关的最高工作电压 Ue— 电网最高运行电压

2、电流：Igmax（最大持续工作电流）≤ In；

由于隔离开关没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流Igmax.。 3、动稳定 ich ≤ idw

式中：ich — 三相短路电流冲击值 idw —隔离开关极限通过电流峰值。 4、热稳定

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I∞2tdz ≤ It2t

式中：I∞ — 稳态三相短路电流；

tdz — 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； It —隔离开关t秒热稳定电流。

三、本变电所隔离开关的选择

35KV隔离开关的选择

选择GW5—35/1250型隔离开关 其技术参数为： 表6—9 额定电压 最高工作电压 额定电流 动稳定电流（峰值） 热稳定电流（2s有效值） 校验：

1）所选隔离开关最高工作电压 Ugmax=1.15×35=40.25KV＞UN，实际上电网运行电压因调压或负荷的波动而变动。电网最高运行电压不得大于电网额定电压的10%，即Ugmax=38.5KV。当隔离开关选择正确，此值不会超过隔离开关的最高工作电压，因此，隔离开关在电网运行电压下运行是安全可靠的。

2）最大工作电流 Igmax=Se/3×UN=134.63A，所选隔离开关额定电流IN=1250A，Igmax＜IN，满足要求。

3） 动稳定 冲击电流ich=40.9KA，所选断路器动稳定电流idw=80KA，ich＜idw，满足要求。

4）热稳定 设断路器跳闸时间为0.1s，过流保护动作时间为2s，则短路电流作用时间t=0.1+2=2.1s＞1s，可以不计非周期分量值时间曲线得tdz=2.8s 所以

35KV 40.25KV 1250A 80KA 31.5KV I?2tdz=16.042×2.8=720.4

It2t=31.52×2.1=2083.725

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I?2tdz＜It2t，满足要求。

表6—10 35KV断路器的选择结果

UN（KV） Igmax（A） 计算数据 ich（KA） 40.9 720.4 UN（KV） IN（A） 技术数据 Idw（KA） 110 1250 80 2083.725

10KV隔离开关的选择

选择GN2—10/2000型隔离开关 其技术参数为： 表6—11 额定电压 最高工作电压 额定电流 动稳定电流（峰值） 热稳定电流（10s有效值） 校验：

1）所选隔离开关最高工作电压 Ugmax=1.15×10=11.5KV＞UN，实际上电网运

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35 134.63 I?2tdz（kA2s） GW5—35/1250 It2t（kA2s） 10KV 11.5KV 2000A 85KA 36KV 毕业设计二

行电压因调压或负荷的波动而变动。电网最高运行电压不得大于电网额定电压的10%，即Ugmax=11KV。当隔离开关选择正确，此值不会超过隔离开关的最高工作电压，因此，隔离开关在电网运行电压下运行是安全可靠的。

2）最大工作电流 Igmax=Se/3×UN=74.80A，所选隔离开关额定电流IN=2000A，Igmax＜IN，满足要求。

3） 动稳定 冲击电流ich=42.25KA，所选断路器动稳定电流idw=85KA，ich＜idw，满足要求。

4）热稳定 设断路器跳闸时间为0.1s，过流保护动作时间为2s，则短路电流作用时间t=0.1+2=2.1s＞1s，可以不计非周期分量值时间曲线得tdz=2.8s 所以

I?2tdz=16.572×2.8=768.78

It2t=362×2.1=2721.6 I?2tdz＜It2t，满足要求。

表6—11 10KV断路器的选择结果

UN（KV） Igmax（A） 计算数据 ich（KA） 10 74.80 42.25 768.78 GN2—10/2000 UN（KV） IN（A） 技术数据 Idw（KA） 110 1250 85 2721.6 I?2tdz（kA2s） It2t（kA2s） 34

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第七章配电装置

配电装置是电气一次接线的工程实践，是发电厂及变电站的重要组成部分。它是按电气主接线的要求，有开关电器、在流导体和必要的铺助设备所组成的电工建筑物，在正常情况下用来接受和分配电能，发生故障时能迅速切断故障部分，以恢复非故障部分的正常工作。

一、配电装置的基本要求

（1）保证工作的可靠性。

（2）保证运行安全和操作巡视方便。 （3）节约用地。

（4）节约投资和运行费用。

二、配电装置的特点

配电装置按电气设备的安装地点分为：屋内配电装置和屋外配电装置。 屋内配电装置的特点：

1、 由于允许安全净距小河可以分层布置而使占地面积较小 2、 维修，巡视和操作在室内进行，不受气候影响 3、 外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量 4、 房屋建筑投资较大

5、电气设备之间的距离小，通风散热条件差且不便于扩建。 屋外配电装置的特点：

1、 土建工作量和费用较少，建设周期短 2、 扩建比较方便

3、 相邻设备之间距离大，便于带电作业 4、 占地面积大

5、 受外界环境影响，设备运行条件差，须加强绝缘 6、 不良气候对设备维修和操作有影响。

三、配电装置的类型

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