110KV降压变电站电气一次部分毕业设计

郑州大学本科自考助学 毕业设计（论文）

题 目 110kV变电站电气一次设计

院 校 专 业 学生姓名 准考证号 指导教师（本科） 指导教师（专科）

110KV降压变电站电气一次设计

第一部分 设计说明书 ................................................................................................................... 3

第1章 设计说明 ................................................................................................................... 3

1.1 环境条件 .................................................................................................................. 3 1.2 电力系统情况 .......................................................................................................... 4

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1.3 设计任务 .................................................................................................................. 4 第2章 电气主接线的设计 ................................................................................................... 4

2.1 电气主接线概述[1] ............................................................................................ 6

2.2 110KV侧主接线的设计 ......................................................................................... 6

2.3 35KV侧主接线的设计 ......................................................... 错误！未定义书签。 2.4 10KV侧主接线的设计 ........................................................................................... 7 2.5 主接线方案的比较选择 .......................................................................................... 7 2.6 主接线中的设备配置 .............................................................................................. 8 第3章 主变压器的选择 ....................................................................................................... 9

3.1 负荷分析 .................................................................................................................. 9 3.2 主变压器台数的确定 ............................................................................................ 10 3.3 主变压器相数的确定 ............................................................................................ 10 3.4 主变压器容量的确定 ............................................................................................ 11 第4章 短路电流的计算 ..................................................................................................... 12

4.1 短路电流计算的目的及规定 ................................................................................ 12 4.2 短路电流的计算结果 ............................................................................................ 12 第5章 主要电气设备的选择 ............................................................................................. 13

5.1 电气设备选择概述 ................................................................................................ 13 5.2 高压断路器及隔离开关的选择 ............................................................................ 14 5.3 母线的选择 ............................................................................................................ 16 5.4 绝缘子和穿墙套管的选择 .................................................................................... 17

F?FP （5-3） .................................................................................... 17

5.5 电流互感器的选择 ................................................................................................ 19 5.6 电压互感器的选择 ................................................................................................ 20 5.7 熔断器的选择 ........................................................................................................ 21 5.8 避雷器选择 ............................................................................................................ 22

（1） 型式选择 ............................................................................................................................. 22 （2） 避雷器灭弧电压Um选择 .................................................................................................. 23 第6章 变电站防雷规划 ..................................................................................................... 23

6.1 防雷规划原则 ........................................................................................................ 23 6.2 防雷规划结果 ........................................................................................................ 24

第二部分 设计计算书 ................................................................................................................... 26

第1章 短路电流计算 ......................................................................................................... 26

1.1 计算变压器电抗 ...................................................................................................... 26 1.2 系统等值网络图 .................................................................................................... 27 1.3 短路计算点的选择 ................................................................................................ 27

1.4 短路电流计算

[2][6][7] ........................................................................................... 27

第2章 电气设备选型 ......................................................................................................... 32

2.1 断路器及隔离开关选择 ........................................................................................ 32 2.2 母线选择 ................................................................................................................ 39

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2.3 绝缘子和穿墙套管的选择 .................................................................................... 43 2.4 电流互感器的选择 .................................................................................................. 45 2.5 高压熔断器的选择 ................................................................................................ 47 2.6 避雷器的选择 ........................................................................................................ 48 2.7 电容电流计算

[2] .................................................................................................. 49

2.8 消弧线圈的选择 .................................................................................................... 49

结束语 ............................................................................................................................................ 50 参考文献......................................................................................................................................... 52 致谢 ................................................................................................................................................ 53 附录Ⅰ：专业相关文献翻译 ......................................................................... 错误！未定义书签。 中文译文：..................................................................................................... 错误！未定义书签。 附录Ⅱ：电气主接线图 ................................................................................................................. 54

第一部分 设计说明书

第1章 设计说明

1.1 环境条件

（1）变电站所在高度200M，地势平坦，属于非强震地区。

（2）最高年气温+40摄氏度，年最低气温-20摄氏度，年平均温度+15摄氏度，最热月平均最高温+32摄氏度。最大覆冰厚度b=10mm，最大风速25m/s属

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于我国第六标准气象区。 1.2 电力系统情况

（1）本新建变电所属于110KV/10KV等级，建于某市市区，向市区工业区、生活区等用户供电。

（2）110KV变电站，电缆进线4回，近期发展2回，远景发展2回，向该地区用10KV电压等级供电。110KV以双回路与 10km外的系统相连。系统一最大方式的容量为1700 MVA，相应的系统电抗为0.61；系统二最大的方式为250 MVA，相应的系统电抗为0.73，系统一最小运行方式的容量为1300MVA，相应的系统电抗为0.65，系统二最小运行方式的容量为170MVA，相应的系统电抗为0.75。

（3） 10KV电压级，电缆出线14回，近期发展12回，远景发展2回。每回输送功率由区域用电功率决定。

（4）线路从系统二110KV母线出发至变电所南墙止。全长10km。在距离系

?0450、780四次进入变电所。 统二北墙0.25、5、8、9.98km处转角90、25、 （5）全线为黄土层地带，地耐力2.4kg/cm２，天然容重γ=2g/cm。内摩擦角

3??230，土壤电阻率100Ω?cm，地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。土壤热阻系数

pt=120?C?cm/wm。土温20?C。

1.3 设计任务

（1）变电所总体分析；

（2）负荷分析计算与主变压器选择； （3）电气主接线设计；

（4）短路电流计算及电气设备选择；

第2章 变电所总体分析

2.1 基本概念

（一） 按突然中断供电造成的损失程度分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造

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成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。

（二）一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电）。

（三） 同时率----各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。

2.2 对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：

（一） 枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330--500kv的变电所，成为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统的瘫痪。

（二） 中间变电所：高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长距离输电线路分段，一般汇集2-3个电源，电压为220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。

（三） 地区变电所：高压侧一般为110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。 （四）终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110kv经降压后直接向用户供电的变电所。全所停电后仅使用户中断供电。

2.3 本次新建变电站的分析

新建变电所为地区变电所负责向本市工业区和生活区供电。本所电力系统出现故障将引起本市大规模停电。为了本市有一个良好的发展环境，一个可靠稳定的变电所就成了重中之重。因此，本所采用两个系统供电，两个分支母线。

此外，本市尚处在发展阶段，将来更大的用电规模和用电负荷可以预见。为将来扩建打算，无论是110KV主回还是10KV支回我们分别设计有2个备用回路。

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35KV主变压器侧 10KV出线侧 10KV主变压器侧 GW5?35ⅡDW 35 2000 100 31.5(4S) GN10?10T 10 6000 200 105(5S) GN10?10T 10 6000 200 105(5S) 5.3 母线的选择

5.3.1 导体选择的一般要求

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验； 工作电流；

电晕（对110KV级以上电压的母线）； 动稳定性和机械强度； 热稳定性；

同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。

导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必效验其机械强度。 5.3.2 母线选择的方法

（1） 选择母线的材料、截面形状：

载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流在4000A及以下时，一般采用矩形导体；在110KV及以上高压配电装置，一般采用软导体。

软母线（钢芯铝绞线）适用于各个电压等级。

（2） 选择母线的截面积：对于汇流母线须按照其最大长期工作电流选择截面积。

（3） 校验母线的动稳定和热稳定：如果选用软母线，则此项校验可以省略。 （4） 电晕校验：对于110kV及以上的母线，还应校验能否发生电晕。但是如果截面积大于最小电晕校验截面积，则不需电晕校验。 5.3.3 母线选择结果

按照上述过程，母线选择结果如下：

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35KV：选用63×10（mm×mm）双条矩形铝导体，平放，长期允许载流量

Ial?1800A,集肤效应系数Ks?1.14。

10KV：选用槽形铝导体，其中h=225mm,b=105mm,e=12.5mm,r=16mm,双槽导体截面S=9760mm2,集肤效应系数Ks?1.575，双槽导体长期允许载流量

Ial?10150A，平放，截面系数WY?66.5cm3，惯性矩IY?490cm4,惯性半径rY?3.20cm。

5.4 绝缘子和穿墙套管的选择 5.4.1 绝缘子的选择方法

在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。

绝缘子型式的选择：对于软导体，由悬式绝缘子悬挂于构架上，所以要选用悬式绝缘子。对于硬母线，则需要支柱绝缘子支撑，所以采用支柱式绝缘子。

如果采用悬式绝缘子，则根据相应规定，选择正确的型号和该型号在不同电压等级时所需要的片数即可。

如果采用支柱式绝缘子，则按照下面的步骤选择： （1） 按安装地点选择支柱绝缘子

一般用于屋内配电装置的选用户内式的，用于屋外配电装置的选用屋外式的。当户外污秽严重时，应选用防污式的。

（2） 按电压条件选择支柱绝缘子 应满足下式 ：

UN?UNS （5-2）

式中 UNS——所在电网的额定电压，kV ； UN——支柱绝缘子的额定电压，kV。 （3） 按短路条件校验支柱绝缘子

由于三相母线是通过支柱绝缘子支持和固定的，因此，短路时作用在母线上的相间电动力也会传到支柱绝缘子上，为保证它们在这种情况下不受损坏，应满足下列条件：

F?FP （5-3）

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式中 FP——支柱绝缘子的抗弯破坏负荷，N，可从设计手册中查得；

F——作用在支柱绝缘子上的相间电动力，N。

本设计中35KV、10KV均采用硬母线，故这两个电压等级选用支柱绝缘子。 5.4.2 穿墙套管的选择方法

（1） 根据装设地点可选择屋内型和屋外型，根据用途可选择带导体的穿墙套管和不带导体的母线型穿墙套管。屋内配电装置一般选用铝导体穿墙套管。

（2） 额定电压的选择：

按穿墙套管的额定电压UN不得低于其所在电网额定电压UNS的条件来选择。当有冰雪时，应选用高一级电压的产品。

（3） 额定电流的选择：

带导体的穿墙套管，其额定电流IN不得小于所在回路最大持续工作电流Imax。母线型穿墙套管本身不带导体，没有额定电流选择问题，但应校核窗口允许穿过的母线尺寸。

（4） 热稳定效验： 满足热稳定的条件为

Qk?It2t （5-4）

式中 Qk—短路电流热效应?KA??S;

2??It—制造厂家给出的t秒内允许通过的热稳定电流（KA）

母线型穿墙套管不需进行热稳定效验。 （5） 动稳定效验：

当三相导体水平布置时，穿墙套管端部所受电动力Fmax（单位为N）为

F1?F2L?L22 ?1.73?10?71ish （5-5）

22aFmax?式中L1—套管端部至最近一个支柱绝缘子间的距离（m）;

L2—套管本身长度Lca（m）。

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动稳定效验的条件为

Fmax?0.6Fde （5-6）

式中 Fde—抗弯破坏负荷（N），0.6为安全系数。 5.4.3 绝缘子和穿墙套管选择结果

按照以上方法，本设计中绝缘子[5]选择结果如下表5-3所示：

表5-3 绝缘子的选择结果

安装地点 型式 型号 高度（mm） 机械破坏负荷（KN） 35KV 10KV 支柱式 支柱式 ZS-35/8 ZL-10/8 400 170 8 8 穿墙套管[5]选择结果如下表5-4所示：

表5-4 穿墙套管的选择结果

型号 额定电压（KV） 额定电流（A） 套管长度（mm） 机械破坏负荷（KN） CWLC2-10 10 6000 435 12.5 5.5 电流互感器的选择 5.5.1 电流互感器的选择原则

电流互感器的选择和配置应按下列条件：

型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。

一次回路电压：ug(一次回路工作电压)?un 一次回路电流：

Ig?max(一次回路最大工作电压)?I（原边额定电流） m准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级

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的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

二次负荷：Sn?I2n?Z2n(VA) （5-7）

S2?I22n?Z2n （5-8）

动稳定：ish＜2ImKdw （5-9） 式中，Kdw 是电流互感器动稳定倍数。

2（ImKt）热稳定：I2?tdz? （5-10）

Kt为电流互感器的1s热稳定倍数。

5.5.2电流互感器的选择结果

电流互感器[5]的选择结果如下表5-5所示

表5-5 电流互感器的选择结果

型号 额定电压（KV） 电流比 准确级次组合 热稳定电流（KA） 动稳定电流（KA） 135 LCWB4?110 110 600/5 0.5/B1/B2/B3 75 LDB?35 LMZD?10 35 10 2000/5 11000/5 0.5/10P/10P 30 0.5/D 40 75 90 5.6 电压互感器的选择 5.6.1 电压互感器的选择原则

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。如表5-6所示。

表5-6 电压互感器一二次绕组

绕组 主二次绕组 附加二次绕组 第 20 页 共 54 页

用于中性点直高压侧接入方接于线电压上 式 心 二次额定电压 100 接于相电压上 接接地系统中用于中性点不接地或经消弧线圈接地 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 （5-11） 5.6.2 电压互感器的选择结果

电压互感器[5]的选择结果如下表5-7所示：

表5-7 电压互感器的选择结果

安装地点 型号 额定电压（KV） 一次线圈 圈 110KV 35KV母线 10KV母线 JDCF-110(WB) JDJJ2-35 JDZJ-10 二次线圈 辅助线准确级次 110/3 35/3 10/3 0.1/3 0.1/3 0.1/3 0.1 0.5 0.5 0.5 0.1/3 0.1/3 5.7 熔断器的选择

高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，它的熔体熔化而分断电流﹑开断电路，熔断器主要用来进行短路保护,用来

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保护线路﹑变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。

熔断器由熔体﹑支持金属体的触头和保护外壳三部分组成。

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 。但其容量小，保护特性较差，一般仅适用于35kV及以下电压等级。

熔断器的型式可根据安装地点、使用要求选用。作为电压互感器的短路保护（不可用于过载保护），可选用RN2、RN4、RW10、RXW10等系列。

保护电压互感器的高压熔断器，额定电压应高于或等于所在电网额定电压（但限流式则只能等于电网电压），额定电流通常为0.5A。

其开断能力INbr应大于或等于安装点的短路电流。 依照以上原则，熔断器[5]的选择结果如下表5-8所示：

表5-8 熔断器的选择结果

型号 额定电压（KV） 额定电流（A） 额定开断容量（MVA） RN2-10 RXW10-35 10 35 0.5 0.5 1000 1000 5.8 避雷器选择

5.8.1 避雷器的配置原则：

（1） 配电装置的每组母线上均应装设避雷器，就近接入接地网，并加设集中接地装置；

（2） 220kV及以下变压器的电气距离超过允许值时，变压器附近应增设一组避雷器；

（3） 三绕组变压器中压侧或低压侧可能会开路运行时，应在其出线处设置一组避雷器；

（4） 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，但变压所为单进线且为单台变压器运行时。 5.8.2 避雷器的选择

依据以上原则，首先确定需要避雷器的位置（标与主接线图中），再按照下面的方法选择各个位置避雷器的型号。

（1） 型式选择

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10kV及以下的配电系统、电缆终端盒采用配电用普通阀FS型避雷器； 3~220kV发电厂、变电所的配电装置采用电站用普通阀FZ型避雷器。 （2） 避雷器灭弧电压Um选择

避雷器的灭弧电压（又称避雷器的额定电压Ube），应按设备上可能出现的允许最大工频过电压选择。在220kV及以下电网中，一般直接反映在电网接地系数上。故避雷器的灭弧电压应为：

Umi?cdUm （5-12）

式中 Umi——避雷器灭弧电压有效值（kV）；

cd——接地系数，对非直接接地，20kV及以下cd=1.1，35kV及以上cd=1.0；对直接接地系统cd=0.8；

Um——最高运行线电压（kV）。

5.8.3 避雷器选择结果

根据以上原则及计算，避雷器[5]选择结果如下表5-9所示：

表5-9 避雷器的选择结果

型号 额定电压（KV） FZ-35 FZ-10 FZ-110 35 10 110 灭弧电压（KV） 41 12.7 126 工频放电电压（KV） 84～104 26～31 254～312 冲击放电电压幅值（KV） 134 45 375

第6章 变电站防雷规划

6.1 防雷规划原则

变电所可采用的防雷措施有：用避雷针保护全所电气设备不受直接雷击，用进线段避雷线防止架空进线受直接雷击，用避雷器保护变电所的电气设备不受雷电侵入波的损坏。 6.1.1 避雷器的配置原则

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（1） 各汇流母线应安装一组避雷器，且与电压互感器共用一组隔离开关布置在同一间隔中；

（2） 三绕组变压器，三相自耦变压器三侧靠近主变处均应安装一组避雷器，以防止一侧开路，另一侧发生过电压；

（3） 双绕组变压器高压侧是否安装避雷器，视电压等级和主变距离高压配电装置的距离而决定；

（4） 对于110kV及以上变压器，如采用分极绝缘，中性点应安装一只比其额定电压低一级的避雷器。 6.1.2 避雷针的配置原则

（1） 变电所的所有建（构）筑物应在避雷针的保护范围内；

（2） 110kV及以上配电装置，一般可将避雷针装在配电装置的架构或房顶上。但是在土壤电阻率大于1000?·m的地区，宜装设独立避雷针；

（3） 35kV及以下高压配电装置的架构或房顶上不宜装设避雷针； （4） 装设在架构上的避雷针与主接地网的地下连接点至主变压器接地线与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。

（5） 独立避雷针不应设在人经常通行的地方。避雷针及其接地装置与道路和出入口等处的距离不宜小于3m。

（6） 独立避雷针宜设置独立的接地装置。

（7） 独立避雷针与配电装置带电部分的空中距离，以及避雷针的接地装置与变电站接地网间的地中距离应符合规程的要求。 6.1.3 进线保护的配置原则

（1） 在离变电站1～2km内进线段上加强防雷措施。出入变电站的35～110kV无避雷线的线路，要在其靠近变电站的1～2km线路上加装避雷线。全线有避雷线的线路要采取措施提高变电站附近2km长线路的耐雷水平。

（2） 110kV及以上的变电所，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，当土壤电阻率大于1000?·m时，应装设集中接地装置。

35kV、66kV变电所，在土壤电阻率不大于500?·m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。当土壤电阻率大于500?·m时，避雷线应架设到终端杆塔为止。从线路终端杆塔到变电所的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上避雷针。 6.2 防雷规划结果 6.2.1 直击雷保护

110kV配电装置和主变压器为户外布置，在110kV主变压器进线门型架上设一支总高30m的避雷针，保护110kV配电装置和主变压器。避雷针的保护范围未顾及35kV架空进线的零档线，宜在线路终端杆上加设杆顶避雷针。 6.2.2 过电压保护

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主变压器35kV、10kV出口及35、10kV每段母线分别安装带间隙氧化锌避雷器。35kV、10kV每回出线安装带间隙氧化锌避雷器，作为真空断路器的操作过电压保护，也兼作热备用线路断开时终端设备的雷电过电压保护。为保护主变压器中性点绝缘，在主变压器110kV侧中性点装设一台氧化锌避雷器及放电间隙。10kV并联电容器根据规定安装氧化锌避雷器保护。

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第二部分 设计计算书

第1章 短路电流计算

取基准容量为SB?10M,基准电压为UB?Uav，又依公式：0VAIB?SB3UB;XB?2UBSB。计算出基准值如下表1-1所示：

?SB?100MVA?

表1-1 基准值

UB(KV) IB(KA) XB(?) 115 0.552 120.23 37 1.716 12.45 10.5 6.048 1.00 1.1 计算变压器电抗

1?Uk(1?2)%?Uk(3?1)%?Uk(2?3)%? 21 =?17?10.5?6.5?

2 =10.5

1Uk2%??Uk(1?2)%?Uk(2?3)%?Uk(3?1)%?

21=?17?6.5?10.5? 2=6.5

1Uk3%??Uk(3?1)%?Uk(2?3)%?Uk(1?2)%?

21=?17?6.5?10.5? 2Uk1%?=0

*?XT1???Uk1%???SB??10.5?100?0.21 ??100??SN?10050?????*?Uk2%???SB??6.5XT??100?0.13 ????2100S10050N????????第 26 页 共 54 页

*?Uk3%???SB??0XT??100?0 ????3100S10050N????????1.2 系统等值网络图

系统等值网络图如下图1-1所示：

图1-1 系统等值网络图

1.3 短路计算点的选择

选择上图中的d1、d2、d3、d4、d5各点。

1.4 短路电流计算[2][6][7]

（1）d1点短路时（如图1-2所示）：Uav?37KA 次暂态短路电流标幺值的计算：

I*''?I*??1X1*?1.00.888?1.13

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''?I*''?SB3Uav?1.13?100(3?37)?1.76KA

两相短路电流为：0.866?1.76?1.52KA 冲击电流为：ish?2.55I''?2.55?1.76?4.49KA

第 27 页 共 54 页

短路容量为：S?3UBI''?3?37?1.76?112.79MVA

Ish?1.51I''?1.51?1.76?2.66KA

图1-2 d1点短路时的系统网络等值简化

(2) d2点短路时（如图1-3所示）：Uav?10.5KA

图1-3 d2点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

第 28 页 共 54 页

I''*?I*??1X?1.02*0.823?1.22

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''?I''*?SB3U?1.22?100av(3?10.5)?6.71KA

两相短路电流为：0.866?6.71?5.81KA 冲击电流为：i'sh?2.55I'?2.55?6.71?17.11KA 短路容量为：S?3U''BI?3?10.5?6.71?122.03MVA

Ish?1.51I''?1.51?6.71?10.13KA

（3）d3点短路时（如图1-4所示）：Uav?115KA

图1-4 d3点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

I''*?I*??1X?1.03*0.786?1.27

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''?I''*?SB3U?1.27?100av(3?115)?0.64KA

两相短路电流为：0.866?0.64?0.55KA

第 29 页 共 54 页

冲击电流为：i'sh?2.55I'?2.55?0.64?3.98KA 短路容量为：S?3U''BI?3?115?0.64?127.48MVA

I''sh?1.51I?1.51?0.64?0.97KA

（4）d4点短路时（如图1-5所示）： Uav?37KA

图1-5 d4点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

I''*?I*??1X?1.01.05

4*0.953?次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''?I''*?SB3U?1.05?100av(3?37)?1.64KA

两相短路电流为：0.866?1.64?1.42KA 冲击电流为：i'sh?2.55I'?2.55?1.64?4.18KA 短路容量为：S?3U''BI?3?37?1.64?105.1MVA

I'sh?1.51I'?1.51?1.64?2.48KA

（5）d5点短路时（图1-6所示）：Uav?10.5KA

第 30 页

共 54 页

图1-6 d5点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

I''*?I*??1X?1.01*0.866?1.15

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：I''?I''S*?B3U?1.15?100av(3?10.5)?6.32KA

两相短路电流为：0.866?6.32?5.47KA 冲击电流为：ish?2.55I''?2.55?6.32?16.12KA 短路容量为：S?3U''BI?3?10.5?6.32?114.94MVA

Ish?1.51I''?1.51?6.32?9.54KA

第 31 页

共 54 页

第2章 电气设备选型

2.1 断路器及隔离开关选择

为了方便运行管理，每个电压等级按照工作条件最严格的地点，最严格的条件选择一台断路器，该电压等级均采用该型号。 2.1.1 110KV电压等级的断路器及隔离开关的选择

（1） 主变压器侧断路器的选择：

Imax??1.05?SN??3?UN???1.05?50000???275.55A ?3?110额定电压选择：UN?UNS?110KV 额定电流的选择：IN?Imax?275.55A

开断电流选择：INbr?I\?0.64 (d3点短路电流)

选用LW6?110型断路器[5]，其技术参数如下表2-1所示：

表2-1 LW6?110型断路器的技术参数

断路器型号 额定电压KV 额定电最高工流A 作电压KV 额定断流容量KA 极限通过电流KA 峰值 3S 50 0.03 热稳定电流KA 固有分闸时间S LW6?110 110 3150 126 31.5 125 热稳定效验：It2t?Qk

It2t?502?3?7500(KA)2S

电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：tk?0.15?0.03?0.04?0.22S?1S 因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，

Qnp?TI\2?0.05?0.642?0.02(KA)2S

Qp?1?\222?I?10Itk?Itk12?21?t??0.642?10?0.642?0.642?0.22?0.09(KA)2S?k12???第 32 页 共 54 页

Qk?Qnp?Qp?0.02?0.09?0.11(KA)2S

所以It2t?Qk，满足热稳定效验。 动稳定效验：

ies?125KA?ish?3.98KA

满足动稳定效验。 因此所选断路器合适。

（2） 主变压器侧隔离开关的选择 额定电压选择：UN?UNS?110KV 额定电流的选择：IN?Imax?275.55A

极限通过电流选择：ies?ish?3.98KA (d3点短路电流)

Ⅰ/630型[5]，具体参数如下表2-2所示： 选用GW5?110Ⅰ/630型隔离开关的技术参数 表2-2 GW5?110隔离开关型号 额定电压KV 额定电流A 极限通过电流KA 峰值 4S 31.5 热稳定电流KA GW5?110Ⅰ/630 110 630 80 热稳定效验：It2t?Qk

It2t?31.52?4?3969(KA)2S?Qk?0.11(KA)2S

动稳定效验：

ies?80KA?ish?3.98KA

满足动稳定和热稳定要求

第 33 页 共 54 页

因此所选隔离开关合适

2.1.2 35KV电压等级的断路器及隔离开关的选择

（1） 出线侧断路器、母联断路器的选择 流过断路器的最大持续工作电流：

Imax??2?SN??3?UN???2?50000??3?35??1649.57A

额定电压选择：UN?UNS?35KV 额定电流的选择：IN?Imax?1649.57A 开断电流选择：INbr?I\?1.76 (d1点短路电流)

选用SW2?35型断路器[5]，其技术参数如下表2-3所示：

表2-3 SW2?35型断路器的技术参数

断路器型号 额定电压KV 额定电流A 最高工作电压KV 额定断流容量KA 极限通过电流KA 峰值 4S 6.6 0.06 热稳定电流KA 固有分闸时间S SW2?35 35 2000 40.5 6.6 17 热稳定效验：It2t?Qk

It2t?6.62?4?174.24(KA)2S

电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：tk?0.15?0.06?0.04?0.25S?1S 因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，

Qnp?TI\2?0.05?1.692?0.14(KA)2S

Qp?1?\222?I?10Itk?Itk12?21?t??1.762?10?1.762?1.762?0.25?0.774(KA)2S?k12???

Qk?Qnp?Qp?0.14?0.774?0.914(KA)2S

第 34 页 共 54 页

所以It2t?Qk，满足热稳定效验。 动稳定效验：

ies?17KA?ish?4.49KA

满足动稳定效验。 因此所选断路器合适。

（2） 主变压器侧短路器的选择

Imax??1.05?SN??3?UN???1.05?50000??3?35??866.03A

额定电压选择：UN?UNS?35KV 额定电流的选择：IN?Imax?866.03A

开断电流选择：INbr?I\?1.64 (d4点短路电流)

由上表可知，SW2?35同样满足主变压器侧断路器的选择。 其动稳定，热稳定计算与母联相同。

（3）出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择

Imax??2?SN??3?UN???2?50000??3?35??1649.57A

额定电压选择：UN?UNS?35KV 额定电流的选择：IN?Imax?1649.57A

极限通过电流选择：ies?ish?4.49KA (d1点短路电流) 选用GW5?35ⅡDW型[5]，具体参数如下表2-4所示：

表2-4 GW5?35ⅡDW型隔离开关的技术参数

隔离开关型号 额定电压KV 额定电流A 极限通过电流热稳定电流第 35 页 共 54 页

KA 峰值 KA 4S 31.5 GW?35ⅡDW 35 2000 100 5热稳定效验：I2tt?Qk

I2tt?31.52?4?3969(KA)2S?Qk?0.914(KA)2S

动稳定效验：

ies?100KA?ish?4.49KA

满足动稳定和热稳定要求 因此所选隔离开关合适

（4） 主变压器侧隔离开关的选择

I1.05?S1.05?50000max??N???3?U??N??3?35??866.03A

额定电压选择：UN?UNS?35KV 额定电流的选择：IN?Imax?866.03A

极限通过电流选择：ies?ish?4.18KA (d4点短路电流)

由上表可知GW5?35ⅡDW同样满足主变压器侧隔离开关的选择。 其动稳定，热稳定计算与母联侧相同。 2.1.3 10KV电压等级的断路器及隔离开关的选择

（1） 出线侧断路器、母联断路器的选择 流过断路器的最大持续工作电流：

ISmax??2?N???2?50000?3?UN???3?10??5773.5A

第 36 页 共 54 页

额定电压选择：UN?UNS?10KV 额定电流的选择：IN?Imax?5773.5A

开断电流选择：INbr?I\?6.71 (d2点短路电流) 选用SN10?10型断路器[5]，其技术参数如下表2-5所示：

表2-5 SN10?10型断路器的技术参数

断路器型号 额定电压KV 额定电流A 最高工作电压KV 额定断流容量KA 极限通过电流KA 峰值 1S 43.2 0.06 热稳定电流KA 固有分闸时间S SN10?10 10 12500 500 28.9 71 热稳定效验：It2t?Qk

It2t?43.22?4?1866.24(KA)2S

电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：tk?0.15?0.06?0.04?0.25S?1S 因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，

Qnp?TI\2?0.05?6.712?2.25(KA)2S

Qp?1?\222?I?10Itk?Itk12?21?t??6.712?10?6.712?6.712?0.25?11.26(KA)2S?k12???

Qk?Qnp?Qp?2.25?11.26?13.51(KA)2S

所以It2t?Qk，满足热稳定效验。 动稳定效验：

ies?71KA?ish?17.11KA

满足动稳定效验。 因此所选断路器合适。

第 37 页 共 54 页

（2） 主变压器侧断路器的选择

Imax??1.05?SN??3?UN???1.05?50000??3?10??3031.09A

额定电压选择：UN?UNS?10KV 额定电流的选择：IN?Imax?3031.09A 开断电流选择：INbr?I\?6.32 (d5点短路电流)

由上表可知，SN10?10同样满足主变压器侧断路器的选择。 其动稳定，热稳定计算与母联相同。

（3） 出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择

Imax??2?SN??3?UN???2?50000??3?10??5773.5A

额定电压选择：UN?UNS?10KV 额定电流的选择：IN?Imax?5773.5A

极限通过电流选择：ies?ish?17.11KA (d2点短路电流) 选用GN10?10T型[5]，具体参数如下表2-6所示：

表2-6 GN10?10T型隔离开关的技术参数

隔离开关型号 额定电压KV 额定电流A 极限通过电流KA 峰值 5S 105 热稳定电流KA GN10?10T 10 6000 200 热稳定效验：It2t?Qk

It2t?1052?4?55125(KA)2S?Qk?13.51(KA)2S

动稳定效验：

第 38 页 共 54 页

ies?200KA?ish?17.11KA

满足动稳定和热稳定要求 因此所选隔离开关合适

（4）主变压器侧隔离开关的选择

Imax??1.05?SN??3?UN???1.05?50000??3?10??3031.09A

额定电压选择：UN?UNS?10KV 额定电流的选择：IN?Imax?3031.09A

极限通过电流选择：ies?ish?16.12KA (d5点短路电流) 由上表可知GN10?10T同样满足主变压器侧隔离开关的选择。 其动稳定，热稳定计算与母联侧相同。 2.2 母线选择

2.2.1 110KV母线选择

因为桥型接线是一种无母线方式的接线，本设计中110KV电压等级采用的是桥型接线，故本设计中110KV电压等级不需选择母线。 2.2.2 35KV母线选择

（1） 按经济电流密度选择导体截面

Imax??2?SN??3?UN???2?50000??3?35??1649.57A

采用矩形导体，根据最大负荷利用小时数TM=5660h，由表可查得：J=0.7，经济截面为：

S?Imax1649.57?mm2?2356.53mm2 J0.7查矩形铝导体长期允许载流量表，选用63?10mm2双条矩形铝导体，平放时允许电流Ial?1800A，集肤系数KS?1.14。

第 39 页 共 54 页

Ial??KIal?1800?70?27?1764A?Imax?1649.57A

70?25满足长期发热条件的要求 （2）热稳定效验

2Imax1649.572???????al???2?27?(70?27)??64.6?C 2Ial?1764用插值法得：

查表可知：?1?60,?2?65,C1?91,C2?89

C?C2??2???65?64.6(C1?C2)?89??(91?89)?89.16

?2??165?60Smin?11QkKS??0.914?1.14?106?11.44mm2 C89.16所选截面S?1260mm2?Smin?11.44mm2，能满足热稳定要求。 （3）共振效验

m?2?h?b??w?2?0.63?0.01?2700kgI?bh3?34.02kg

mm6?0.01?0.6336m4?4.167?10?4m4

Nf取3.56，L=1.2m，E?7?1010pa

则f1?NfL2EI3.567?1010?4.167?10?4??2289.19HZ 2m1.234.02当固有频率在30～160HZ以外时，有β≈1或p<1，在此情况下，可不考虑共振的影响，取β=1

（4） 动稳定效验

ish?4.49KA

相间电动力的数值为：

fph?1.73?10?7121ish?1.73?10?7??44902N?4.98N

mma0.72W?bh23?0.01?0.633m3?1.323?10?3m3

相间应力的数值为：

第 40 页 共 54 页

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